物体の検出方法、障害物検出方法及び障害物検出装置
【課題】より短時間で一定範囲内の物体を検出できるようにすることである。
【解決手段】筐体２１を所定角度範囲回転させて、遠距離用アンテナ１１ａ、中距離用アンテナ１１ｂ、短距離用アンテナ１１ｃから同時に電波を放射し、それぞれの反射波を受信して一定範囲内の物体を検出する（図３，Ｓ１１）。処理装置１３は、遠距離用アンテナ１１ａ、中距離用アンテナ１１ｂ、短距離用アンテナ１１ｃの反射波から得られるそれぞれの検出データをマージして一定範囲内にある物体の検出データを得る（Ｓ１３）。さらに、その検出データから障害物を抽出する（Ｓ１４）。
【解決手段】筐体２１を所定角度範囲回転させて、遠距離用アンテナ１１ａ、中距離用アンテナ１１ｂ、短距離用アンテナ１１ｃから同時に電波を放射し、それぞれの反射波を受信して一定範囲内の物体を検出する（図３，Ｓ１１）。処理装置１３は、遠距離用アンテナ１１ａ、中距離用アンテナ１１ｂ、短距離用アンテナ１１ｃの反射波から得られるそれぞれの検出データをマージして一定範囲内にある物体の検出データを得る（Ｓ１３）。さらに、その検出データから障害物を抽出する（Ｓ１４）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体の検出方法、障害物の検出方法及び障害物検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】アンテナから電波を放射し、その電波の反射波をアンテナで受信して一定範囲の物体を検出する検出システムが考えられている。
【０００３】高速道路などでは道路上に障害物が存在すると車の走行に非常に危険となるので、道路上の障害物の有無を検出し、障害物が存在する場合には、そのことを運転者に知らせることができれば安全性を向上させるうえで有用である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、道路上の障害物を検出してその存在を運転者に知らせるシステムは存在しなかった。
【０００５】道路の障害物を検出するシステムを構築しようとすると、近い距離からある程度遠い距離までの一定範囲内にある物体を検出する必要がある。アンテナの検出距離を長くするためにはアンテナから放射する電波のビーム幅を狭くする必要があり、他方、アンテナから近い距離を走査するためには遠い距離より広い角度範囲にわたって走査する必要がある。そのため、遠距離から近距離までを１つのアンテナを用いて走査しようとすると、アンテナを広い角度範囲にわたって走査する必要があり、その走査時間分物体の検出に時間がかかることになる。
【０００６】本発明の課題は、より短時間で一定範囲内の物体を検出できるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、検出距離の異なる複数のアンテナからそれぞれ電波を放射し、電波の反射波を複数のアンテナでそれぞれ受信し、複数のアンテナにより受信されるそれぞれの反射波に基づいて一定範囲内にある物体を検出する。
【０００８】この発明によれば、例えば、検出距離の短いアンテナの電波の放射角度範囲を、それより検出距離の長いアンテナの電波の放射角度範囲より広くすることで、アンテナから近い一定範囲を走査する際の走査角度範囲を狭くすることができる。これにより、アンテナの走査時間を短縮できるので、一定範囲内の物体をより短時間で検出することができる。
【０００９】例えば、複数のアンテナを、少なくともアンテナから近い距離の物体を検出する近距離用アンテナとそれより遠い距離の物体を検出する遠距離用アンテナとの２つのアンテナで構成し、短距離用アンテナの電波の放射角度範囲を遠距離用アンテナの電波の放射角度範囲より広げることで、一定範囲を走査するための短距離用アンテナの走査角度範囲を狭めることができる。
【００１０】アンテナの電波の放射方向を変化させる手段としては、例えば、検出距離の異なる複数のアンテナを同一の筐体に取り付け、その筐体を所定角度範囲回転させることで実現できる。
【００１１】これにより、複数のアンテナを１個のアンテナを用いる場合と同様に１つの駆動系で回転させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態の道路の障害物検出システムのシステム構成図である。
【００１３】この障害物検出システムは、道路沿いに設置されるアンテナ１１と、運転者から見えるように道路脇、あるいは道路を横切る位置に設置される表示板１２と、処理装置（パーソナルコンピュータ等からなる）１３とからなる複数の障害物検出装置とその障害物検出装置から送信されてくる障害物の検出データに基づいて道路の障害物等の監視を行う統合センタ１４とから構成されている。
【００１４】アンテナ１１はミリ波帯の電波を送受信するものであり、後述するように検出距離の異なる３種類のアンテナで構成されている。アンテナ１１は、道路沿いに設置され、電波を道路上の一定範囲に照射し、その反射波を受信して道路上及びその周辺の物体を検出する。
【００１５】アンテナ１１は、図２（Ａ）に示すように径の異なる３種類のアンテナ１１ａ〜１１ｃがそれぞれ上下に２個配置されて構成されている。アンテナ１１ａは１２インチの径を有し、約１８０ｍ〜１２０ｍ離れた位置の物体を検出する遠距離用アンテナである。アンテナ１１ｂは６インチの径を有し、約１２０ｍ〜８０ｍ離れた位置の物体を検出する中距離用アンテナである。アンテナ１１ｃは２インチの径を有し、約８０ｍ〜５０ｍ離れた位置の物体を検出する短距離用アンテナである。
【００１６】遠距離用アンテナ１１ａは、図２（Ｂ）に示すように電波の放射面が筐体２１の正面（アンテナ１１ａの取り付け面）と平行になるように取り付けられ、中距離用アンテナ１１ｂは電波の放射面が筐体２１の正面に対して反時計方向に２°傾けて取り付けられている。短距離用アンテナ１１ｃは電波の放射面が筐体２１の正面に対して反時計方向に６°傾けて取り付けられている。なお、中距離用アンテナ１１ｂと短距離用アンテナ１１ｃが筐体２１の正面に対してそれぞれ２°または６°傾けて取り付けられているのは、筐体２１がその回転角度範囲である１６°の中心位置にあるときに、それぞれのアンテナ１１ｂ、１１ｃの検出対象領域の検出角度範囲（例えば、図４の１４°と２２°）の中心とそれぞれのアンテナ１１ｂ、１１ｃの中心軸とを一致させるためである。
【００１７】遠距離用アンテナ１１ａは、検出距離が１８０ｍ〜１２０ｍで、放射される電波のビーム幅が電波の放射面の中心軸に対して左右にそれぞれ０．６°（全体で１．２°）の広がりをもつように設定されている。また、中距離用アンテナ１１ｂは、検出距離が１２０ｍから８０ｍで、放射される電波のビームの幅が電波の放射面の中心軸に対して左右にそれぞれ１．１°（全体で２．２°）の広がりをもつように設定されている。さらに、短距離用アンテナ１１ｃは、検出距離が８０ｍ〜５０ｍで、放射される電波のビーム幅が電波の放射面の中心軸に対して左右にそれぞれ３°（全体で６°）の広がりをもつように設定されている。
【００１８】すなわち、３種類のアンテナ１１ａ〜１１ｃは、検出距離がそれぞれ異なり、検出距離の最も短い短距離用アンテナ１１ｃの電波のビーム幅、つまり放射角度範囲が６°で３種類のアンテナの中で最も広く、検出距離が２番目に短い中距離用アンテナ１１ｂの電波の放射角度範囲が次に広く、検出距離が最も長い長距離用アンテナ１１ａの放射角度範囲が３種類のアンテナ１１ａ〜１１ｃの中で最も狭くなっている。
【００１９】３種類のアンテナ１１ａ〜１１ｃが取り付けられる筐体２１は、図示していないが駆動部に回転可能に取り付けられており、駆動部により所定範囲、例えば約１６°の角度範囲で回転するように設置されている。駆動部の回転の制御は処理装置１３により行われ、アンテナ１１ａ〜１１ｃの電波の放射方向とその反射波から物体の位置、大きさ等が特定される。
【００２０】処理装置１３は、アンテナ１１ａ〜１１ｃの検出データをマージして物体を抽出し、抽出された物体が障害物か否かを判断する。さらに、処理装置１３は障害物を検出したとき、表示板１２に障害物に関する情報、例えば、運転者に障害物の存在を知らせるためのメッセージ等を表示させると共に、統合センタ１４に検出データと、障害物を検出した場合、障害物の位置と大きさ等示す情報を送信する。
【００２１】統合センタ１４は、複数の処理装置１３から送信されてくる検出データ及び障害物に関する情報に基づいて道路状況の監視を行う。以上のような構成の障害物検出装置における障害物検出処理の処理内容を図３のフローチャートを参照して説明する。
【００２２】先ず、筐体２１を所定角度範囲回転させ、遠距離用アンテナ１１ａ、中距離用アンテナ１１ｂ、短距離用アンテナ１１ｃから同時に電波を放射させ、それぞれの反射波を受信して一定範囲内の物体を検出する（図３，Ｓ１１）。
【００２３】アンテナの検出距離と電波の放射角度範囲とは相反する関係にあり、検出距離を長くするためには放射する電波のビーム幅、つまりアンテナから放射する電波の放射角度範囲を狭くする必要がある。
【００２４】ところで、図４に示すような２０ｍ幅の道路の１８０ｍ〜５０ｍの範囲内の物体を検出するときに、遠距離、つまりアンテナから約１８０ｍ〜１２０ｍ離れた道路上の物体を検出するために必要な電波の照射角度範囲は約１０°であるのに対し、短距離、つまりアンテナから約８０ｍ〜５０ｍ離れた道路上の物体を検出するために必要な電波の照射角度範囲は約２２°となる。
【００２５】従って、１つのアンテナで上記の検出対象領域にある物体を検出しようとすると、アンテナから１８０ｍ離れた検出対象領域内の物体を検出するときの電波のビーム幅と同じビーム幅で８０ｍ〜５０ｍ離れた検出対象領域内の物体を検出することになるので、８０ｍ〜５０ｍ離れた検出対象領域を走査するためには１８０ｍ離れた検出対象領域の２倍以上の角度範囲を走査する必要がある。
【００２６】通常、障害物の検出システムでは、アンテナを筐体２１に取り付け、その筐体２１を回転させて一定範囲に電波を照射するようになっている。しかしながら、筐体２１はある程度の重量があるので、筐体２１を速い速度で回転させることは難しく、広い角度範囲を短時間で走査することは困難となる。つまり、回転角度範囲が広いと、筐体２１を回転させるのに時間がかかり、障害物の検出に時間がかかることになる。道路状況を監視するシステムのように道路の状況の変化及び障害物を迅速に検出したい場合には、上記の問題を解決する必要がある。
【００２７】本実施の形態では、検出距離の異なる複数のアンテナを用い、近い距離にある物体を検出する短距離用アンテナ１１ｃの電波のビーム幅を遠距離用アンテナ１１ａの電波のビーム幅より広くすることにより、短距離用アンテナ１１ｃの走査角度範囲を狭くすることができる。つまり、筐体２１の回転角度範囲を狭くすることができるので、一定範囲を走査するのに要する時間を短縮し、障害物の検出時間を短くすることができる。
【００２８】図４は３種類もしくは４種類のアンテナを用いて２０ｍ幅の道路の１８０ｍ先までの範囲にある物体を検出するときのそれぞれのアンテナの検出距離と必要な検出角度範囲の説明図である。
【００２９】図４の２０ｍ幅の道路の右下隅に筐体２１を設置し、道路の状況を上述したアンテナ１１ａ〜１１ｃにより計測する場合、アンテナ１１ａ〜１１ｃの設置位置から見た１８０ｍ〜１２０ｍ先の検出対象領域の角度範囲は約１０°、１２０ｍ〜８０ｍ先の検出対象領域の角度範囲は約１４°、８０ｍ〜５０ｍ先の検出対象領域の角度範囲は約２２°となる。また、５０ｍ〜０ｍの範囲を走査する場合の検出角度範囲は２７°となる。以下の説明では、１８０ｍ〜１２０ｍ、１２０ｍ〜８０ｍ、８０ｍ〜５０ｍの３つの検出対象領域を３種類のアンテナで走査する場合について述べる。
【００３０】図３の遠距離用アンテナ１１ａから放射される電波のビーム幅が電波の放射面の中心軸に対して左右にそれぞれ０．６°（全体で１．２°）で、必要な検出角度範囲が１０°であるので、遠距離用アンテナ１１ａにより１８０ｍ〜１２０ｍ先の道路上の物体を検出するために必要な走査角度範囲は、１０°÷２−０．６°＝４．４°となる。従って、筐体２１を、検出角度範囲の１０°の半分の５°の位置を中心にして左右にそれぞれ４．４°以上、全体として８．８°以上の幅で回転させれば良い。
【００３１】中距離用アンテナ１１ｂは遠距離用アンテナ１１ａを基準にして反時計方向に２°傾けて取り付けられているので、筐体２１を回転させたとき、中距離用アンテナ１１ｂが検出角度範囲の１４°の中心の７°の位置を中心にして左右に均等に回転するものとすると、中距離用アンテナ１１ｂから放射される電波のビーム幅が電波の放射面の中心軸に対して左右にそれぞれ１．１°（全体で２．２°）であるので、中距離用アンテナ１１ｂにより１２０ｍ〜８０ｍ先の道路上の物体を検出するために必要な走査角度範囲は、１４°÷２−１．１°＝５．９°となる。従って、筐体２１を検出角度範囲である１４°の半分の７°の位置を中心として左右にそれぞれ５．９°以上、全体として１１．８°以上の幅で回転させれば良い。
【００３２】短距離用アンテナ１１ｃは遠距離用アンテナ１１ａを基準として反時計方向に６°傾けて取り付けられているので、筐体２１を回転させたとき、短距離用アンテナ１１ｃが検出角度範囲の２２°の中心の１１°に対して左右に均等に回転するのとすると、短距離用アンテナ１１ｃから放射される電波のビーム幅が電波の放射面の中心軸に対して左右にそれぞれ３°（全体で６°）であるので、短距離用アンテナ１１ｃにより８０ｍ〜５０ｍの範囲の道路上の物体を検出するために必要な走査角度範囲は、２２°÷２−３°＝８°となる。従って、筐体２１を検出角度範囲である２２°の半分の１１°を中心にして左右にそれぞれ８°以上、全体として１６°以上の幅で回転させれば良い。
【００３３】以上のことから筐体２１を１０°の検出角度範囲の中心の５°を中心にして左右にそれぞれ８°、全体で１６°の幅で回転させることにより、遠距離用アンテナ１１ａにより１８０ｍ〜１２０ｍ先の道路上に存在する物体を、中距離用アンテナ１１ｂにより１２０ｍ〜８０ｍ先の道路上に存在する物体を、短距離用アンテナ１１ｃにより８０ｍ〜５０ｍの範囲の道路上に存在する物体をそれぞれ検出することができる。これにより、３種類のアンテナ１１ａ〜１１ｃが取り付けられた筐体２１の回転角度範囲を、最も近い検出対象領域内の物体を検出するために必要な検出角度範囲である２２°より狭めることができるので、筐体２１を回転させるための駆動時間を短くでき、道路上の障害物を検出するための検出時間を短縮できる。
【００３４】さらに、アンテナ１１ａ〜１１ｃの検出距離をそれぞれ異ならせることにより次のような効果も得られる。例えば、中距離用の６インチのアンテナ１１ｂの電波のビーム幅を１２０ｍ〜８０ｍの検出距離に合った幅に設定し、筐体２１を１６°回転させることにより、必要な検出角度範囲の１４°を大幅に超えた角度範囲は走査されないことになるので、検出対象領域以外の不要なデータがあまり計測されない。従って、検出データから検出対象領域外の不要なデータを除去するための処理が少なくなるので、１つのアンテナで広い角度範囲を走査した場合に比べて障害物の検出処理を簡素化できる。
【００３５】図３に戻り、各アンテナ１１ａ〜１１ｃで反射波がそれぞれ受信されたなら、受信したそれらの反射波を処理装置１３に出力する（Ｓ１２）。処理装置１３は、遠距離用アンテナ１１ａ、中距離用アンテナ１１ｂ、短距離用アンテナ１１ｃの反射波から得られるそれぞれの検出データをマージして一定範囲内にある物体の検出データを得る（Ｓ１３）。
【００３６】一定範囲内の物体の検出データが得られたなら、その検出データから一定速度以上の物体を取り除き、それ以外の物体を障害物として抽出する（Ｓ１４）。これは、一定速度以上で走行している物体は障害物ではないものと判断して抽出対象から除外し、一定速度未満の物体（静止している物体を含む）を障害物として抽出するためである。
【００３７】さらに、検出データと障害物に関するデータ、例えば、障害物の位置、大きさ等のデータを統合センタ１４へ送信する（Ｓ１５）。統合センタ１４では受信した道路の各地点の検出データに基づいて車の速度等から車がスムーズに流れているか否かにより道路の状況を判断すると共に、道路の状況を表示装置に表示させる。また、障害物に関するデータから障害物の有無を判断し、表示装置に障害物を表示させる。
【００３８】処理装置１３は、ステップＳ１４の障害物の抽出処理により抽出された障害物に関するデータに基づいて障害物の有無を判断する（Ｓ１６）。この障害物の有無の判断では、道路沿いに設置されているガードレール等の固定物を障害物から除外し、それ以外の障害物が検出されたか否かを判断する。ステップＳ１６で、障害物が存在しないと判別された場合には、ステップＳ１１に戻り上述した処理を繰り返す。
【００３９】ステップＳ１６で障害物が存在すると判別された場合には、ステップＳ１７に進み運転者に前方に障害物が存在することを知らせるためのメッセージを作成し、そのメッセージを表示板１２に表示させる。その後、ステップＳ１１に戻り障害物の検出を繰り返す。
【００４０】上述した実施の形態は、検出距離を異ならせた複数のアンテナ１１ａ〜１１ｃを用い、例えば短距離用アンテナ１１ｃの電波の放射角度範囲を長距離用アンテナ１１ａの放射角度範囲より広くすることで、短距離用アンテナ１１ｃで検出対象領域を走査するときの走査角度範囲（回転角度範囲）を、検出対象領域を１つのアンテナで走査する場合に必要となる走査角度範囲より狭くすることができる。これにより、一定範囲内にある物体を検出するために必要なアンテナ１１ａ〜１１ｃの走査時間を、全ての距離を１つのアンテナで検出する場合に比べて短縮できるので物体の検出時間を短縮できる。これは道路の障害物検出システムなどのように短時間で障害物を検出する必要のあるシステムに特に有効である。
【００４１】なお、上述した実施の形態は、道路の障害物検出システムに本発明を適用した場合であるが、これに限らず本発明は障害物の検出システム以外にも適用できる。例えば、道路状況を監視するシステム、すなわち物体の速度をセンサ、カメラ等により計測し、車がスムーズに流れているか、渋滞しているか等を判断するシステムにも適用できるし、道路以外の物体検出システムにも適用できる。
【００４２】また、上述した実施の形態は、検出距離の異なる３種類のアンテナを使用した場合について述べたが、これに限らず近い距離にある物体を検出する短距離用アンテナとそれより遠い距離にある物体を検出する遠距離用アンテナの２種類のアンテナ、あるいは４種類以上のアンテナを使用しても良い。また、使用するアンテナはミリ波帯のアンテナに限らず他の波長のアンテナ、センサ等でも良いし、アンテナの形状はパラボラ型、平面型等種々のタイプのアンテナを用いることができる。
【００４３】さらに、アンテナの電波の放射方向を変化させる方法は、実施の形態に述べたアンテナを取り付けた筐体２１を回転させる方法に限らず、アンテナから放射される電波を反射する反射板とその反射板の反射方向を制御する手段（これらを含めて反射方向制御手段とする）を設ける等の方法でも良い。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、検出距離の異なる複数のアンテナを用い、例えば検出距離の短いアンテナの電波の放射角度範囲を検出距離の長いアンテナより広くすることにより、検出距離の短いアンテナの走査角度範囲を狭めることができる。これにより、短時間で一定範囲内にある物体を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】障害物検出システムのシステム構成図である。
【図２】同図（Ａ）、（Ｂ）はアンテナの構成を示す図である。
【図３】障害物検出処理のフローチャートである。
【図４】各アンテナの検出距離と検出角度範囲の説明図である。
【符号の説明】
１１ａ〜１１ｃ アンテナ
１２ 表示板
１３ 処理装置
１４ 統合センタ
２１ 筐体
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体の検出方法、障害物の検出方法及び障害物検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】アンテナから電波を放射し、その電波の反射波をアンテナで受信して一定範囲の物体を検出する検出システムが考えられている。
【０００３】高速道路などでは道路上に障害物が存在すると車の走行に非常に危険となるので、道路上の障害物の有無を検出し、障害物が存在する場合には、そのことを運転者に知らせることができれば安全性を向上させるうえで有用である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、道路上の障害物を検出してその存在を運転者に知らせるシステムは存在しなかった。
【０００５】道路の障害物を検出するシステムを構築しようとすると、近い距離からある程度遠い距離までの一定範囲内にある物体を検出する必要がある。アンテナの検出距離を長くするためにはアンテナから放射する電波のビーム幅を狭くする必要があり、他方、アンテナから近い距離を走査するためには遠い距離より広い角度範囲にわたって走査する必要がある。そのため、遠距離から近距離までを１つのアンテナを用いて走査しようとすると、アンテナを広い角度範囲にわたって走査する必要があり、その走査時間分物体の検出に時間がかかることになる。
【０００６】本発明の課題は、より短時間で一定範囲内の物体を検出できるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、検出距離の異なる複数のアンテナからそれぞれ電波を放射し、電波の反射波を複数のアンテナでそれぞれ受信し、複数のアンテナにより受信されるそれぞれの反射波に基づいて一定範囲内にある物体を検出する。
【０００８】この発明によれば、例えば、検出距離の短いアンテナの電波の放射角度範囲を、それより検出距離の長いアンテナの電波の放射角度範囲より広くすることで、アンテナから近い一定範囲を走査する際の走査角度範囲を狭くすることができる。これにより、アンテナの走査時間を短縮できるので、一定範囲内の物体をより短時間で検出することができる。
【０００９】例えば、複数のアンテナを、少なくともアンテナから近い距離の物体を検出する近距離用アンテナとそれより遠い距離の物体を検出する遠距離用アンテナとの２つのアンテナで構成し、短距離用アンテナの電波の放射角度範囲を遠距離用アンテナの電波の放射角度範囲より広げることで、一定範囲を走査するための短距離用アンテナの走査角度範囲を狭めることができる。
【００１０】アンテナの電波の放射方向を変化させる手段としては、例えば、検出距離の異なる複数のアンテナを同一の筐体に取り付け、その筐体を所定角度範囲回転させることで実現できる。
【００１１】これにより、複数のアンテナを１個のアンテナを用いる場合と同様に１つの駆動系で回転させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態の道路の障害物検出システムのシステム構成図である。
【００１３】この障害物検出システムは、道路沿いに設置されるアンテナ１１と、運転者から見えるように道路脇、あるいは道路を横切る位置に設置される表示板１２と、処理装置（パーソナルコンピュータ等からなる）１３とからなる複数の障害物検出装置とその障害物検出装置から送信されてくる障害物の検出データに基づいて道路の障害物等の監視を行う統合センタ１４とから構成されている。
【００１４】アンテナ１１はミリ波帯の電波を送受信するものであり、後述するように検出距離の異なる３種類のアンテナで構成されている。アンテナ１１は、道路沿いに設置され、電波を道路上の一定範囲に照射し、その反射波を受信して道路上及びその周辺の物体を検出する。
【００１５】アンテナ１１は、図２（Ａ）に示すように径の異なる３種類のアンテナ１１ａ〜１１ｃがそれぞれ上下に２個配置されて構成されている。アンテナ１１ａは１２インチの径を有し、約１８０ｍ〜１２０ｍ離れた位置の物体を検出する遠距離用アンテナである。アンテナ１１ｂは６インチの径を有し、約１２０ｍ〜８０ｍ離れた位置の物体を検出する中距離用アンテナである。アンテナ１１ｃは２インチの径を有し、約８０ｍ〜５０ｍ離れた位置の物体を検出する短距離用アンテナである。
【００１６】遠距離用アンテナ１１ａは、図２（Ｂ）に示すように電波の放射面が筐体２１の正面（アンテナ１１ａの取り付け面）と平行になるように取り付けられ、中距離用アンテナ１１ｂは電波の放射面が筐体２１の正面に対して反時計方向に２°傾けて取り付けられている。短距離用アンテナ１１ｃは電波の放射面が筐体２１の正面に対して反時計方向に６°傾けて取り付けられている。なお、中距離用アンテナ１１ｂと短距離用アンテナ１１ｃが筐体２１の正面に対してそれぞれ２°または６°傾けて取り付けられているのは、筐体２１がその回転角度範囲である１６°の中心位置にあるときに、それぞれのアンテナ１１ｂ、１１ｃの検出対象領域の検出角度範囲（例えば、図４の１４°と２２°）の中心とそれぞれのアンテナ１１ｂ、１１ｃの中心軸とを一致させるためである。
【００１７】遠距離用アンテナ１１ａは、検出距離が１８０ｍ〜１２０ｍで、放射される電波のビーム幅が電波の放射面の中心軸に対して左右にそれぞれ０．６°（全体で１．２°）の広がりをもつように設定されている。また、中距離用アンテナ１１ｂは、検出距離が１２０ｍから８０ｍで、放射される電波のビームの幅が電波の放射面の中心軸に対して左右にそれぞれ１．１°（全体で２．２°）の広がりをもつように設定されている。さらに、短距離用アンテナ１１ｃは、検出距離が８０ｍ〜５０ｍで、放射される電波のビーム幅が電波の放射面の中心軸に対して左右にそれぞれ３°（全体で６°）の広がりをもつように設定されている。
【００１８】すなわち、３種類のアンテナ１１ａ〜１１ｃは、検出距離がそれぞれ異なり、検出距離の最も短い短距離用アンテナ１１ｃの電波のビーム幅、つまり放射角度範囲が６°で３種類のアンテナの中で最も広く、検出距離が２番目に短い中距離用アンテナ１１ｂの電波の放射角度範囲が次に広く、検出距離が最も長い長距離用アンテナ１１ａの放射角度範囲が３種類のアンテナ１１ａ〜１１ｃの中で最も狭くなっている。
【００１９】３種類のアンテナ１１ａ〜１１ｃが取り付けられる筐体２１は、図示していないが駆動部に回転可能に取り付けられており、駆動部により所定範囲、例えば約１６°の角度範囲で回転するように設置されている。駆動部の回転の制御は処理装置１３により行われ、アンテナ１１ａ〜１１ｃの電波の放射方向とその反射波から物体の位置、大きさ等が特定される。
【００２０】処理装置１３は、アンテナ１１ａ〜１１ｃの検出データをマージして物体を抽出し、抽出された物体が障害物か否かを判断する。さらに、処理装置１３は障害物を検出したとき、表示板１２に障害物に関する情報、例えば、運転者に障害物の存在を知らせるためのメッセージ等を表示させると共に、統合センタ１４に検出データと、障害物を検出した場合、障害物の位置と大きさ等示す情報を送信する。
【００２１】統合センタ１４は、複数の処理装置１３から送信されてくる検出データ及び障害物に関する情報に基づいて道路状況の監視を行う。以上のような構成の障害物検出装置における障害物検出処理の処理内容を図３のフローチャートを参照して説明する。
【００２２】先ず、筐体２１を所定角度範囲回転させ、遠距離用アンテナ１１ａ、中距離用アンテナ１１ｂ、短距離用アンテナ１１ｃから同時に電波を放射させ、それぞれの反射波を受信して一定範囲内の物体を検出する（図３，Ｓ１１）。
【００２３】アンテナの検出距離と電波の放射角度範囲とは相反する関係にあり、検出距離を長くするためには放射する電波のビーム幅、つまりアンテナから放射する電波の放射角度範囲を狭くする必要がある。
【００２４】ところで、図４に示すような２０ｍ幅の道路の１８０ｍ〜５０ｍの範囲内の物体を検出するときに、遠距離、つまりアンテナから約１８０ｍ〜１２０ｍ離れた道路上の物体を検出するために必要な電波の照射角度範囲は約１０°であるのに対し、短距離、つまりアンテナから約８０ｍ〜５０ｍ離れた道路上の物体を検出するために必要な電波の照射角度範囲は約２２°となる。
【００２５】従って、１つのアンテナで上記の検出対象領域にある物体を検出しようとすると、アンテナから１８０ｍ離れた検出対象領域内の物体を検出するときの電波のビーム幅と同じビーム幅で８０ｍ〜５０ｍ離れた検出対象領域内の物体を検出することになるので、８０ｍ〜５０ｍ離れた検出対象領域を走査するためには１８０ｍ離れた検出対象領域の２倍以上の角度範囲を走査する必要がある。
【００２６】通常、障害物の検出システムでは、アンテナを筐体２１に取り付け、その筐体２１を回転させて一定範囲に電波を照射するようになっている。しかしながら、筐体２１はある程度の重量があるので、筐体２１を速い速度で回転させることは難しく、広い角度範囲を短時間で走査することは困難となる。つまり、回転角度範囲が広いと、筐体２１を回転させるのに時間がかかり、障害物の検出に時間がかかることになる。道路状況を監視するシステムのように道路の状況の変化及び障害物を迅速に検出したい場合には、上記の問題を解決する必要がある。
【００２７】本実施の形態では、検出距離の異なる複数のアンテナを用い、近い距離にある物体を検出する短距離用アンテナ１１ｃの電波のビーム幅を遠距離用アンテナ１１ａの電波のビーム幅より広くすることにより、短距離用アンテナ１１ｃの走査角度範囲を狭くすることができる。つまり、筐体２１の回転角度範囲を狭くすることができるので、一定範囲を走査するのに要する時間を短縮し、障害物の検出時間を短くすることができる。
【００２８】図４は３種類もしくは４種類のアンテナを用いて２０ｍ幅の道路の１８０ｍ先までの範囲にある物体を検出するときのそれぞれのアンテナの検出距離と必要な検出角度範囲の説明図である。
【００２９】図４の２０ｍ幅の道路の右下隅に筐体２１を設置し、道路の状況を上述したアンテナ１１ａ〜１１ｃにより計測する場合、アンテナ１１ａ〜１１ｃの設置位置から見た１８０ｍ〜１２０ｍ先の検出対象領域の角度範囲は約１０°、１２０ｍ〜８０ｍ先の検出対象領域の角度範囲は約１４°、８０ｍ〜５０ｍ先の検出対象領域の角度範囲は約２２°となる。また、５０ｍ〜０ｍの範囲を走査する場合の検出角度範囲は２７°となる。以下の説明では、１８０ｍ〜１２０ｍ、１２０ｍ〜８０ｍ、８０ｍ〜５０ｍの３つの検出対象領域を３種類のアンテナで走査する場合について述べる。
【００３０】図３の遠距離用アンテナ１１ａから放射される電波のビーム幅が電波の放射面の中心軸に対して左右にそれぞれ０．６°（全体で１．２°）で、必要な検出角度範囲が１０°であるので、遠距離用アンテナ１１ａにより１８０ｍ〜１２０ｍ先の道路上の物体を検出するために必要な走査角度範囲は、１０°÷２−０．６°＝４．４°となる。従って、筐体２１を、検出角度範囲の１０°の半分の５°の位置を中心にして左右にそれぞれ４．４°以上、全体として８．８°以上の幅で回転させれば良い。
【００３１】中距離用アンテナ１１ｂは遠距離用アンテナ１１ａを基準にして反時計方向に２°傾けて取り付けられているので、筐体２１を回転させたとき、中距離用アンテナ１１ｂが検出角度範囲の１４°の中心の７°の位置を中心にして左右に均等に回転するものとすると、中距離用アンテナ１１ｂから放射される電波のビーム幅が電波の放射面の中心軸に対して左右にそれぞれ１．１°（全体で２．２°）であるので、中距離用アンテナ１１ｂにより１２０ｍ〜８０ｍ先の道路上の物体を検出するために必要な走査角度範囲は、１４°÷２−１．１°＝５．９°となる。従って、筐体２１を検出角度範囲である１４°の半分の７°の位置を中心として左右にそれぞれ５．９°以上、全体として１１．８°以上の幅で回転させれば良い。
【００３２】短距離用アンテナ１１ｃは遠距離用アンテナ１１ａを基準として反時計方向に６°傾けて取り付けられているので、筐体２１を回転させたとき、短距離用アンテナ１１ｃが検出角度範囲の２２°の中心の１１°に対して左右に均等に回転するのとすると、短距離用アンテナ１１ｃから放射される電波のビーム幅が電波の放射面の中心軸に対して左右にそれぞれ３°（全体で６°）であるので、短距離用アンテナ１１ｃにより８０ｍ〜５０ｍの範囲の道路上の物体を検出するために必要な走査角度範囲は、２２°÷２−３°＝８°となる。従って、筐体２１を検出角度範囲である２２°の半分の１１°を中心にして左右にそれぞれ８°以上、全体として１６°以上の幅で回転させれば良い。
【００３３】以上のことから筐体２１を１０°の検出角度範囲の中心の５°を中心にして左右にそれぞれ８°、全体で１６°の幅で回転させることにより、遠距離用アンテナ１１ａにより１８０ｍ〜１２０ｍ先の道路上に存在する物体を、中距離用アンテナ１１ｂにより１２０ｍ〜８０ｍ先の道路上に存在する物体を、短距離用アンテナ１１ｃにより８０ｍ〜５０ｍの範囲の道路上に存在する物体をそれぞれ検出することができる。これにより、３種類のアンテナ１１ａ〜１１ｃが取り付けられた筐体２１の回転角度範囲を、最も近い検出対象領域内の物体を検出するために必要な検出角度範囲である２２°より狭めることができるので、筐体２１を回転させるための駆動時間を短くでき、道路上の障害物を検出するための検出時間を短縮できる。
【００３４】さらに、アンテナ１１ａ〜１１ｃの検出距離をそれぞれ異ならせることにより次のような効果も得られる。例えば、中距離用の６インチのアンテナ１１ｂの電波のビーム幅を１２０ｍ〜８０ｍの検出距離に合った幅に設定し、筐体２１を１６°回転させることにより、必要な検出角度範囲の１４°を大幅に超えた角度範囲は走査されないことになるので、検出対象領域以外の不要なデータがあまり計測されない。従って、検出データから検出対象領域外の不要なデータを除去するための処理が少なくなるので、１つのアンテナで広い角度範囲を走査した場合に比べて障害物の検出処理を簡素化できる。
【００３５】図３に戻り、各アンテナ１１ａ〜１１ｃで反射波がそれぞれ受信されたなら、受信したそれらの反射波を処理装置１３に出力する（Ｓ１２）。処理装置１３は、遠距離用アンテナ１１ａ、中距離用アンテナ１１ｂ、短距離用アンテナ１１ｃの反射波から得られるそれぞれの検出データをマージして一定範囲内にある物体の検出データを得る（Ｓ１３）。
【００３６】一定範囲内の物体の検出データが得られたなら、その検出データから一定速度以上の物体を取り除き、それ以外の物体を障害物として抽出する（Ｓ１４）。これは、一定速度以上で走行している物体は障害物ではないものと判断して抽出対象から除外し、一定速度未満の物体（静止している物体を含む）を障害物として抽出するためである。
【００３７】さらに、検出データと障害物に関するデータ、例えば、障害物の位置、大きさ等のデータを統合センタ１４へ送信する（Ｓ１５）。統合センタ１４では受信した道路の各地点の検出データに基づいて車の速度等から車がスムーズに流れているか否かにより道路の状況を判断すると共に、道路の状況を表示装置に表示させる。また、障害物に関するデータから障害物の有無を判断し、表示装置に障害物を表示させる。
【００３８】処理装置１３は、ステップＳ１４の障害物の抽出処理により抽出された障害物に関するデータに基づいて障害物の有無を判断する（Ｓ１６）。この障害物の有無の判断では、道路沿いに設置されているガードレール等の固定物を障害物から除外し、それ以外の障害物が検出されたか否かを判断する。ステップＳ１６で、障害物が存在しないと判別された場合には、ステップＳ１１に戻り上述した処理を繰り返す。
【００３９】ステップＳ１６で障害物が存在すると判別された場合には、ステップＳ１７に進み運転者に前方に障害物が存在することを知らせるためのメッセージを作成し、そのメッセージを表示板１２に表示させる。その後、ステップＳ１１に戻り障害物の検出を繰り返す。
【００４０】上述した実施の形態は、検出距離を異ならせた複数のアンテナ１１ａ〜１１ｃを用い、例えば短距離用アンテナ１１ｃの電波の放射角度範囲を長距離用アンテナ１１ａの放射角度範囲より広くすることで、短距離用アンテナ１１ｃで検出対象領域を走査するときの走査角度範囲（回転角度範囲）を、検出対象領域を１つのアンテナで走査する場合に必要となる走査角度範囲より狭くすることができる。これにより、一定範囲内にある物体を検出するために必要なアンテナ１１ａ〜１１ｃの走査時間を、全ての距離を１つのアンテナで検出する場合に比べて短縮できるので物体の検出時間を短縮できる。これは道路の障害物検出システムなどのように短時間で障害物を検出する必要のあるシステムに特に有効である。
【００４１】なお、上述した実施の形態は、道路の障害物検出システムに本発明を適用した場合であるが、これに限らず本発明は障害物の検出システム以外にも適用できる。例えば、道路状況を監視するシステム、すなわち物体の速度をセンサ、カメラ等により計測し、車がスムーズに流れているか、渋滞しているか等を判断するシステムにも適用できるし、道路以外の物体検出システムにも適用できる。
【００４２】また、上述した実施の形態は、検出距離の異なる３種類のアンテナを使用した場合について述べたが、これに限らず近い距離にある物体を検出する短距離用アンテナとそれより遠い距離にある物体を検出する遠距離用アンテナの２種類のアンテナ、あるいは４種類以上のアンテナを使用しても良い。また、使用するアンテナはミリ波帯のアンテナに限らず他の波長のアンテナ、センサ等でも良いし、アンテナの形状はパラボラ型、平面型等種々のタイプのアンテナを用いることができる。
【００４３】さらに、アンテナの電波の放射方向を変化させる方法は、実施の形態に述べたアンテナを取り付けた筐体２１を回転させる方法に限らず、アンテナから放射される電波を反射する反射板とその反射板の反射方向を制御する手段（これらを含めて反射方向制御手段とする）を設ける等の方法でも良い。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、検出距離の異なる複数のアンテナを用い、例えば検出距離の短いアンテナの電波の放射角度範囲を検出距離の長いアンテナより広くすることにより、検出距離の短いアンテナの走査角度範囲を狭めることができる。これにより、短時間で一定範囲内にある物体を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】障害物検出システムのシステム構成図である。
【図２】同図（Ａ）、（Ｂ）はアンテナの構成を示す図である。
【図３】障害物検出処理のフローチャートである。
【図４】各アンテナの検出距離と検出角度範囲の説明図である。
【符号の説明】
１１ａ〜１１ｃ アンテナ
１２ 表示板
１３ 処理装置
１４ 統合センタ
２１ 筐体
【特許請求の範囲】
【請求項１】検出距離の異なる複数のアンテナからそれぞれ電波を放射し、前記電波の反射波を前記複数のアンテナでそれぞれ受信し、前記複数のアンテナにより受信されるそれぞれの反射波に基づいて一定範囲内にある物体を検出することを特徴とする物体の検出方法。
【請求項２】検出距離及び電波の放射角度範囲の異なる複数のアンテナからそれぞれ電波を放射し、前記電波の反射波を前記複数のアンテナでそれぞれ受信し、前記複数のアンテナにより受信されるそれぞれの反射波に基づいて一定範囲内にある物体を検出することを特徴と物体の検出方法。
【請求項３】前記複数のアンテナは、少なくともアンテナから近い距離にある物体を検出する短距離用アンテナとそれより遠い距離にある物体を検出する遠距離用アンテナとからなり、前記短距離用アンテナの電波の放射角度範囲を前記遠距離用アンテナの電波の放射角度範囲より広げたことを特徴とする請求項１または２記載の物体の検出方法。
【請求項４】前記複数のアンテナから放射される電波の放射方向を変化させることで一定範囲内の物体を検出することを特徴とする請求項１，２または３記載の物体の検出方法。
【請求項５】前記複数のアンテナは同一の筐体に取り付けられ、前記筐体を回転させることで一定範囲内にある物体を検出することを特徴とする請求項１、２または３記載の物体の検出方法。
【請求項６】検出距離の異なる複数のアンテナからそれぞれ電波を放射し、前記電波の反射波を前記複数のアンテナでそれぞれ受信し、前記複数のアンテナで受信されるそれぞれの反射波に基づいて一定範囲内にある障害物を検出することを特徴とする障害物検出方法。
【請求項７】前記複数のアンテナは、少なくともアンテナから近い距離にある物体を検出する短距離用アンテナとそれより遠い距離にある物体を検出する遠距離用アンテナとからなり、前記短距離用アンテナの電波の放射角度範囲を前記遠距離用アンテナの電波の放射角度範囲より広げたことを特徴とする請求項６記載の障害物検出方法。
【請求項８】前記複数のアンテナは道路の一定範囲内にある障害物を検出するためのものであることを特徴とする請求項６または７記載の障害物検出方法。
【請求項９】検出距離の異なる複数のアンテナと、前記複数のアンテナから送信され、前記複数のアンテナで受信されるそれぞれの電波の反射波に基づいて一定範囲内にある障害物を検出する障害物検出手段とを備えることを特徴とする障害物検出装置。
【請求項１０】前記複数のアンテナの電波の放射方向を変化させる放射方向制御手段を有することを特徴とする請求項９記載の障害物検出装置。
【請求項１１】前記複数のアンテナは少なくとも近い距離の物体を検出する短距離用アンテナとそれより遠い距離の物体を検出する遠距離用アンテナとからなり、前記短距離用アンテナの電波の放射角度範囲を前記遠距離用アンテナの電波の放射角度範囲より広げたことを特徴とする請求項９記載の障害物検出装置。
【請求項１２】前記複数のアンテナは同一の筐体に取り付けられ、前記放射方向制御手段は前記筐体を所定角度範囲回転させて一定範囲に電波を放射させることを特徴とする請求項１０記載の障害物検出装置。
【請求項１３】前記複数のアンテナの前記筐体への取り付け角度をそれぞれ異ならせたことを特徴とする請求項１２記載の障害物検出装置。
【請求項１】検出距離の異なる複数のアンテナからそれぞれ電波を放射し、前記電波の反射波を前記複数のアンテナでそれぞれ受信し、前記複数のアンテナにより受信されるそれぞれの反射波に基づいて一定範囲内にある物体を検出することを特徴とする物体の検出方法。
【請求項２】検出距離及び電波の放射角度範囲の異なる複数のアンテナからそれぞれ電波を放射し、前記電波の反射波を前記複数のアンテナでそれぞれ受信し、前記複数のアンテナにより受信されるそれぞれの反射波に基づいて一定範囲内にある物体を検出することを特徴と物体の検出方法。
【請求項３】前記複数のアンテナは、少なくともアンテナから近い距離にある物体を検出する短距離用アンテナとそれより遠い距離にある物体を検出する遠距離用アンテナとからなり、前記短距離用アンテナの電波の放射角度範囲を前記遠距離用アンテナの電波の放射角度範囲より広げたことを特徴とする請求項１または２記載の物体の検出方法。
【請求項４】前記複数のアンテナから放射される電波の放射方向を変化させることで一定範囲内の物体を検出することを特徴とする請求項１，２または３記載の物体の検出方法。
【請求項５】前記複数のアンテナは同一の筐体に取り付けられ、前記筐体を回転させることで一定範囲内にある物体を検出することを特徴とする請求項１、２または３記載の物体の検出方法。
【請求項６】検出距離の異なる複数のアンテナからそれぞれ電波を放射し、前記電波の反射波を前記複数のアンテナでそれぞれ受信し、前記複数のアンテナで受信されるそれぞれの反射波に基づいて一定範囲内にある障害物を検出することを特徴とする障害物検出方法。
【請求項７】前記複数のアンテナは、少なくともアンテナから近い距離にある物体を検出する短距離用アンテナとそれより遠い距離にある物体を検出する遠距離用アンテナとからなり、前記短距離用アンテナの電波の放射角度範囲を前記遠距離用アンテナの電波の放射角度範囲より広げたことを特徴とする請求項６記載の障害物検出方法。
【請求項８】前記複数のアンテナは道路の一定範囲内にある障害物を検出するためのものであることを特徴とする請求項６または７記載の障害物検出方法。
【請求項９】検出距離の異なる複数のアンテナと、前記複数のアンテナから送信され、前記複数のアンテナで受信されるそれぞれの電波の反射波に基づいて一定範囲内にある障害物を検出する障害物検出手段とを備えることを特徴とする障害物検出装置。
【請求項１０】前記複数のアンテナの電波の放射方向を変化させる放射方向制御手段を有することを特徴とする請求項９記載の障害物検出装置。
【請求項１１】前記複数のアンテナは少なくとも近い距離の物体を検出する短距離用アンテナとそれより遠い距離の物体を検出する遠距離用アンテナとからなり、前記短距離用アンテナの電波の放射角度範囲を前記遠距離用アンテナの電波の放射角度範囲より広げたことを特徴とする請求項９記載の障害物検出装置。
【請求項１２】前記複数のアンテナは同一の筐体に取り付けられ、前記放射方向制御手段は前記筐体を所定角度範囲回転させて一定範囲に電波を放射させることを特徴とする請求項１０記載の障害物検出装置。
【請求項１３】前記複数のアンテナの前記筐体への取り付け角度をそれぞれ異ならせたことを特徴とする請求項１２記載の障害物検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００１−９１６５３（Ｐ２００１−９１６５３Ａ）
【公開日】平成１３年４月６日（２００１．４．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−２６８４２９
【出願日】平成１１年９月２２日（１９９９．９．２２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年４月６日（２００１．４．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年９月２２日（１９９９．９．２２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]