CN1276266C - 物体检测装置和物体检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不导致天线的大型化、复杂化、高成本化，而可以由简易的结构实现方位鉴别力的提高的技术。转换天线的射束宽度和射束方向而扫描多个1次检测区域A～I。形成1次检测区域A～I，使得一个检测区域与其他的某个检测区域具有重叠。基于1次检测区域的各自的检测结果，从与检测到检测对象物的1次检测区域的积集相当的区域去掉与未检测到检测对象物的检测区域的和集相当的区域后，将与该得到的区域对应的小区域(2次检测区域(1)～(14)的某一个)特定为检测对象物存在的方位。

Description

物体检测装置和物体检测方法
技术领域
本发明涉及一种使用于利用了相控阵天线等的物体检测装置的有效的技术。
背景技术
已知的现有技术为，向规定的区域内照射电波，通过解析由存在于该检测区域内的目标反射的回波而进行物体检测。这样的利用了电波的遥感技术应用于例如防范用的入侵者检测装置和车辆用的车辆检测装置等的物体检测装置中。
图10是示出使用了相控阵天线的物体检测装置100的一例的视图。相控阵天线的结构具有排列了多个天线元件(アンテナ素子)的阵列天线和控制向各天线元件的馈电相位的多个移相器。在相控阵天线中，利用各元件的指向性合成，可以得到期望的射束形状，此外，利用使每个元件的馈电相位不同，可以电子地转换射束方向。
在图示的例子中，使用8个天线元件，实现大约10度的天线射束宽度(主瓣宽度)，将该射束以正面0度方向为中心，在每10度的5个方向上进行射束扫描。图中，由A～E示出的区域表示各自的指向性(射束方向)中的检测区域。
在进行物体检测时，首先设定馈电相位，使得射束方向朝向检测区域A，在此基础上向检测区域A照射电波，观测其回波。在检测区域A内存在检测对象物的情况下，回波的功率强度(接收功率强度)变强。从而，通过判定接收功率强度是否超过规定的阈值，就可以检测出检测区域A内的检测对象物的有无。同样地，依次扫描检测区域B～E，可以进行50度范围的物体检测。
在该种物体检测装置中，由于需要将检测对象物与其他目标进行辨别，且特定检测对象物的正确方位，故作为天线特性，要求敏锐的指向性。此外，为了方位鉴别力的提高，希望能够细微地可变射束方向。
在上述的例子中，以10度的射束宽度对每10度的5个方向进行扫描，但在要求更高的方位鉴别力的情况下，只要增加天线元件的数量，使射束宽度进一步变窄，使其射束以更细的角度在宽角度上扫描即可。
但是，若为了实现敏锐的指向性而增加天线元件数，则随之也必须要增加移相器和电路，其成本增大。此外，由于天线面积变大也导致装置本身大型化的问题。在防范用和车载用的物体检测装置中，由于设置上的限制，所以需要尽量紧凑的装置而上述问题特别突出。
在采用了专利文献1的方法的情况下，虽然可以回避天线面积的大型化，但是需要收发2个***的移相电路，并且必须要高精度的移相值设定，移相电路复杂化。因此，难以实现民用化。
此外，为了微细且宽角度地控制射束方向，在需要非常高性能的移相器的同时，由于天线和线路长度的设计和制造变得苛刻，故导致了结构的复杂化、合格率的降低、成本的增大等诸多问题。另外，为了实现如专利文献2的连续扫描，在为了抑制因移相器和放大器的温度变动引起的特性变化而必须要设置补偿电路等的同时，需要高精度的控制，从而不能避免结构的复杂化和成本的增大。
专利文献1：日本专利申请特开平8-105955号公报；
专利文献2：日本专利申请特开平7-106839号公报。
发明内容
本发明是鉴于上述实际情况而成的，其目的在于提供一种不导致天线的大型化、复杂化、高成本化，而可以由简易的结构实现方位鉴别力的提高的技术。
为了达到上述目的，本发明所述的一种物体检测装置，包括：向检测区域照射电波，接收其回波的天线；控制装置，转换上述天线的射束宽度和/或射束方向，使得一个检测区域至少与其他的某一个检测区域具有重叠，扫描多个检测区域；检测装置，基于接收到的回波，检测在检测区域内是否存在检测对象物；方位特定装置，基于多个检测区域的检测结果，确定检测对象物存在的方位。
本发明所述的物体检测方法，该物体检测方法使用向检测区域照射电波、并接收其回波的天线，检测物体，其中，包括下述步骤：扫描步骤，转换上述天线的射束宽度和/或射束方向，使得一个检测区域至少与其他的某一个检测区域具有重叠，扫描多个检测区域；检测步骤，基于接收到的回波，检测在检测区域内是否存在检测对象物；确定步骤，基于多个检测区域的检测结果，确定检测对象物存在的方位。
本发明的物体检测装置和物体检测方法如下地构成。
由控制装置转换天线的射束宽度和/或射束方向，使得一个检测区域至少与其他的某一个检测区域具有重叠，扫描多个检测区域。这样，在检测区域重叠的方位上存在检测对象物的情况下，就在多个检测区域中观测来自检测对象物的回波。
在此，所述“检测区域”是由天线的射束宽度和射束方向决定的区域，是指天线能够照射电波，且能够接收由检测对象物反射的回波的范围。在检测区域彼此之间的“重叠”的样式中，包括一个检测区域的一部分与其他检测区域的一部分重叠的样式、一个检测区域的一部分是其他检测区域的全部的样式、一个检测区域的全部是其他检测区域的一部分的样式。
若接收到了某个检测区域中的回波，就由检测装置基于接收到的回波，检测出检测区域内是否存在检测对象物。这样，针对进行扫描的各检测区域，可以得到检测对象物是否存在的信息。
上述检测处理可以典型地如下进行。即，在检测对象物存在的情况下，与不存在的情况相比，由天线接收的回波的接收功率强度增强。利用该现象，以接收功率强度是否超过了规定的阈值可以判断检测对象物的有无等。
若得到了上述检测结果，就由方位特定装置基于多个检测区域的检测结果，确定检测对象物存在的方位。例如，在相互重叠的检测区域1和检测区域2两方检测到检测对象物的情况下，可以确定为与2个检测区域的积集相当的区域内存在检测对象物。即，可以在比各个检测区域窄的范围中进行方位的确定。
此外，这时，可以基于检测到检测对象物的检测区域的检测结果和未检测到检测对象物的检测区域的检测结果两方，确定检测对象物存在的方位。例如，在上述例子中，在与检测区域1和2两方重叠的检测区域3中未检测到检测对象物的情况下，可以确定检测对象物存在于这样的区域，即与从与检测区域1、2的积集相当的区域减去检测区域3后的差集相当的区域内。即，通过使用两方的检测结果，就可以进一步在窄范围中进行方位的确定。
上述方位特定处理可以典型地如下进行。即，可以将从与检测到检测对象物的检测区域的积集相当的区域、去掉与未检测到检测对象物的和集相当的区域后的区域定为检测对象物存在的方位。这样，就可以按由各自的检测区域的边界划分的小区域的单位(比各个检测区域更窄的范围)进行检测对象物的方位的特定。
此外，关于该处理，最佳是，用逻辑值处理检测区域中是否存在检测对象物的信息，从与检测到检测对象物的检测区域的积集相当的区域、去掉与未检测到检测对象物的检测区域的和集相当的区域后的区域，由逻辑运算算出。这样，可以使处理成本极小，可以高速地进行方位的特定。
作为上述的各处理的执行方式，例如，可以采用在得到了关于预先设定的多个检测区域的全部的检测结果之后，特定检测对象物存在的方位的方式。该方式逻辑简单，故可以由硬件(逻辑电路)实现。
此外，最佳方式为，仅针对在预先设定的多个检测区域中的、能用最少次数扫描与全部检测区域的和集相当的全区域而得到的一部分的检测区域的组反复进行扫描(通常扫描方式)，在一部分的检测区域的组的某一个中检测到了检测对象物的情况下，为了确定检测对象物存在的方位而开始必要的其他检测区域的扫描(确定扫描方式)。根据该方式，由于可以减少扫描的次数，故可以高效率且高速地进行物体检测。
此外，最佳方式为，在由设定装置设定了可特定的方位中的一个以上的方位作为检测对象方位的情况下，仅扫描预先设定的多个检测区域中的、为了确定设定的检测对象方位而必须的检测区域。根据该方式，由于仅扫描必要的最小范围，故可以进一步减少扫描次数，可以进行更高效率的物体检测。
作为天线，典型地可以使用向检测区域照射电波、接收其回波的收发兼用的天线，最好使用相控阵天线。
在使用了相控阵天线的情况下，可以利用改变进行馈电的天线元件数，来转换射束宽度，此外，可以利用控制移相器的馈电相位来转换射束方向。这样，可以用简易的结构和简单的控制进行多个检测区域的扫描。
若进行馈电的天线元件数减少而射束宽度变宽，则相对地增益降低。因此，可以每个天线元件设置放大器，由该放大器对应于进行馈电的天线元件数，可变对天线元件的馈电功率。或者，可以在向多个天线元件分配功率的功率分配器的前段设置放大器，对应于进行馈电的天线元件数，可变供给功率分配器的功率。这样，不取决于进行馈电的天线元件数、即射束宽度的宽窄，而可以使天线增益一定。
根据上述的本发明，由于可以在比基于天线的指向性的检测区域窄的范围中进行检测对象物的方位的确定，故并不是提高了天线的指向性，细微地控制射束方向的可变量，即，不导致天线的大型化、复杂化、高成本化，而可以由简易的结构实现方位鉴别力的提高。
再有，本发明作为至少包括上述装置乃至过程的一部分的物体检测装置、物体检测方法、或用于用计算机实现它们的程序，能够具体实现。此外，只要可能可以组合上述装置和过程而构成本发明。
另外，本发明所述的一种物体检测装置，其特征在于，包括：向检测区域照射电波、接收其回波的天线；控制装置，转换上述天线的射束宽度和/或射束方向，使得一个检测区域至少与其他的某一个检测区域具有重叠，扫描多个检测区域；检测装置，基于接收到的回波，检测在检测区域内是否存在检测对象物；方位确定装置，基于多个检测区域的检测结果，确定检测对象物存在的方位，上述方位确定装置基于检测到检测对象物的检测区域的检测结果和未检测到检测对象物的检测区域的检测结果两方，确定检测对象物存在的方位，即，上述方位确定装置是将从与检测到检测对象物的检测区域的积集相当的区域、去掉与未检测到检测对象物的检测区域的和集相当的区域后的区域定为检测对象物存在的方位。
另外，本发明所述的一种物体检测方法，该物体检测方法使用向检测区域照射电波、并接收其回波的天线而检测物体，其特征在于，包括下述步骤：扫描步骤，转换上述天线的射束宽度和/或射束方向，使得一个检测区域至少与其他的某一个检测区域具有重叠，扫描多个检测区域；检测步骤，基于接收到的回波，检测在检测区域内是否存在检测对象物；确定步骤，基于多个检测区域的检测结果，确定检测对象物存在的方位，其中，基于检测到检测对象物的检测区域的检测结果和未检测到检测对象物的检测区域的检测结果两方，确定检测对象物存在的方位，即，将从与检测到检测对象物的检测区域的积集相当的区域、去掉与未检测到检测对象物的检测区域的和集相当的区域后的区域定为检测对象物存在的方位。
附图说明
图1是示出本发明第一实施方式的物体检测装置的概略结构的框图；
图2是示出检测区域的模式图；
图3是本发明第一实施方式的物体检测处理的流程图；
图4(a)、图4(b)是示出逻辑运算式的一例的说明图；
图5是本发明第二实施方式的物体检测处理的流程图；
图6是示出确定操作方式中的1次检测区域的设定顺序的说明图；
图7是示出本发明第三实施方式的物体检测装置的概略结构的框图；
图8是示出本发明第四实施方式的物体检测装置的概略结构的框图；
图9是示出本发明第五实施方式的物体检测装置的概略结构的框图；
图10是示出使用了现有的相控阵天线的物体检测装置的一例的视图。
具体实施方式
以下，参照附图，例示地详细说明本发明的最佳实施方式。本发明的物体检测装置和物体检测方法可以很好地适用于检测入侵者和入侵物的防范用传感器、检测前方车辆和障碍物等的车辆用传感器、设置在停车场等的车辆传感器等各种各样的物体检测。
再有，以下的实施方式中记述的结构部件的尺寸、材料、形状、其相对配置等，只要没有特别指定的记述，本发明的范围就不限定于所述的内容。
第一实施方式
图1是示出本发明第一实施方式的物体检测装置的概略结构的框图。
如该图所示，物体检测装置1的大体结构包括阵列天线2、移相器3、功率分配合成器4、控制电路5、雷达组件6、信号处理电路7、输出部8。此外，根据需要，也可以具有对物体检测装置1进行指示、设定或输入参数的输入部。再有，上述各部分也可以组装在一体结构的装置中，也可以各自或其一部分个别地构成。
阵列天线2由多个天线元件2a构成。阵列天线2是根据多个天线元件2a的指向性合成，而得到必要的射束形状，在本实施方式中，通过按大约9毫米的间隔排列8个大约4毫米角的平面接插型天线元件2a，可以形成后述的期望的检测区域。
转换馈电相位的数字移相器3连接于各天线元件2a。各移相器3通过由开关转换线路长度，每nπ/2m(n：0以上的整数、m：1以上的整数)阶段性地可变馈电相位。在本实施方式中，使用可以设定0、π/4、2π/4、3π/4的4种类型的馈电相位的移相器3。
功率分配合成器4同时具有作为将来自雷达组件6的发送功率均等分配给各天线元件2a的功率分配器的功能和合成来自各天线元件2a的接收功率的功率合成器的功能。功率分配合成器4的各输出端构成为可开关转换，一方的输出端与移相器3连接，另一方与终端电阻连接。
作为控制装置的控制电路5连接于各移相器3和功率分配合成器4。
控制电路5利用将控制信号给予功率分配合成器4而转换输出端的开关，从而变更进行馈电的天线元件的数量(馈电元件数)。馈电元件数越多，作为阵列天线2全体的射束宽度越窄，反之，馈电元件数越少，射束宽度越宽。在本实施方式中，由控制电路5将馈电元件数转换成8个元件、4个元件、2个元件三个阶段，分别得到大约10度、大约20度、大约40度的射束宽度。
此外，控制电路5利用将控制信号给予各移相器3，从而适当地设定各移相器3的馈电相位。这样，可以转换作为阵列天线2全体的射束方向。在本实施方式中，将正面0度方向作为中心，并在+20度方向、-20度方向三个方向上进行射束扫描。
图2是示出由射束宽度和射束方向确定的检测区域的模式图，横轴示出角度。控制电路5可以利用转换射束宽度和/或射束方向，扫描由A～I示出的9个检测区域。以下，将由阵列天线2的射束直接形成的这些检测区域称作“1次检测区域”。
1次检测区域A是由射束方向0度、射束宽度10度的指向性形成的区域，涉及-5度～+5度的范围。1次检测区域B是由射束方向-20度、射束宽度10度的指向性形成的区域，涉及-25度～-15度的范围。1次检测区域C是由射束方向+20度、射束宽度10度的指向性形成的区域，涉及+15度～+25度的范围。1次检测区域D是由射束方向0度、射束宽度20度的指向性形成的区域，涉及-10度～+10度的范围。1次检测区域E是由射束方向-20度、射束宽度20度的指向性形成的区域，涉及-30度～-10度的范围。1次检测区域F是由射束方向+20度、射束宽度20度的指向性形成的区域，涉及+10度～+30度的范围。1次检测区域G是由射束方向0度、射束宽度40度的指向性形成的区域，涉及-20度～+20度的范围。1次检测区域H是由射束方向-20度、射束宽度40度的指向性形成的区域，涉及-40度～0度的范围。1次检测区域I是由射束方向+20度、射束宽度40度的指向性形成的区域，涉及0度～+40度的范围。
1次检测区域A、D、G、H、I相互具有重叠。此外，1次检测区域B、E、G、H相互具有重叠，1次检测区域C、F、G、I也相互具有重叠。即，在此形成的多个1次检测区域A～I都是至少与其他某个检测区域具有重叠而形成。
若着眼于该1次检测区域彼此之间的重叠，则可以考虑将全部检测区域(相当于1次检测区域A～I的和集的全部区域的-40度～+40度的范围)分割成图中由(1)～(14)示出的14个小区域。以下将这些小区域称作“2次检测区域”。
2次检测区域(1)仅由1次检测区域H构成，其范围是-40度～-30度。2次检测区域(2)是仅由1次检测区域H、E重叠的区域，其范围是-30度～-25度。2次检测区域(3)是仅由1次检测区域H、E、B重叠的区域，其范围是-25度～-20度。2次检测区域(4)是仅由1次检测区域G、H、E、B重叠的区域，其范围是-20度～-15度。2次检测区域(5)是仅由1次检测区域G、H、E重叠的区域，其范围是-15度～-10度。2次检测区域(6)是仅由1次检测区域G、H、D重叠的区域，其范围是-10度～-5度。2次检测区域(7)是仅由1次检测区域G、H、D、A重叠的区域，其范围是-5度～0度。2次检测区域(8)是仅由1次检测区域G、I、D、A重叠的区域，其范围是0度～5度。2次检测区域(9)是仅由1次检测区域G、I、D重叠的区域，其范围是5度～10度。2次检测区域(10)是仅由1次检测区域G、I、F重叠的区域，其范围是10度～15度。2次检测区域(11)是仅由1次检测区域G、I、F、C重叠的区域，其范围是15度～20度。2次检测区域(12)是仅由1次检测区域I、F、C重叠的区域，其范围是20度～25度。2次检测区域(13)是仅由1次检测区域I、F重叠的区域，其范围是25度～30度。2次检测区域(14)仅由1次检测区域I构成，其范围是30度～40度。
象这样地，各2次检测区域(1)～(14)可以作为1个或2个以上的1次检测区域的组合(重叠)来掌握，是由各个1次检测区域的边界划分的单位。因此，2次检测区域必然比构成它的1次检测区域的宽度窄。
从而，若扫描预先设定的多个1次检测区域，观测各自的回波，则基于检测到检测对象物的1次检测区域的组合，可以将检测对象物的方位确定到比1次检测区域窄的2次检测区域的范围。本实施方式的物体检测装置1基于该原理进行物体检测。
再有，1次检测区域和2次检测区域的形成样式并不限于图2所示，为了实现要求的检测范围而根据需要做适当变形也可以。例如，变更射束宽度和射束方向的设定或增减这些转换阶段，可以形成各种各样的样式的1次检测区域和2次检测区域。此外，也可以首先决定2次检测区域，进行射束宽度和射束方向的控制，使得得到形成该2次检测区域这样的1次检测区域的组合。
雷达组件6具有：生成从阵列天线2发射的发送信号、供给功率分配合成器4的功能；和通过功率分配合成器4收取由阵列天线2接收到的接收信号(回波)、向信号处理电路7输出混合发送信号和接收信号而得到的差频信号的功能。
再有，雷达方式中有将脉冲波使用于从天线照射的电波中的脉冲雷达方式和使用调频波的连续波雷达方式，另外，其调制方式中也有FM(FrequencyModulation：调频)、AM(Amplitude Modulation：调幅)、PAM(Pulse AmplitudeModulation：脉冲调幅)等方式，但在此哪种方式都可适用。此外，使用的电波的频带也没有特别限定。
信号处理电路7是对从雷达组件6输入的差频信号进行规定的处理的信号处理装置，具有作为基于接收到的回波而检测在1次检测区域内是否存在检测对象物的检测装置、和作为基于多个1次检测区域的检测结果而确定检测对象物存在的方位的方位特定装置的功能。此外，根据需要有时也向控制电路5输出命令。
信号处理电路7由将CPU(中央运算处理器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等作为基本硬件的计算机构成。在装置工作时，通过将存储在ROM中的程序读入CPU并执行，即可实现上述各功能。
输出部8是用于输出物体检测处理的结果的输出装置。例如可以考虑下述装置：设置与2次检测区域(1)～(14)对应的灯，使检测到检测对象物的方位的灯点亮的装置；显示检测到的检测对象物的方位的液晶显示屏等显示装置；在某个方位上检测到检测对象物的情况下，发出警告声音的警告装置；将检测结果信号输出到其他外部机器中的装置等。此外，也可以向输出部8输出正在扫描中的1次检测区域。
下面，参照图3的流程图，对上述结构的物体检测装置1的物体检测处理详细地进行说明。在此，以在2次检测区域(5)的方位上存在检测对象物的情况为例。
当物体检测装置1工作时，就开始雷达的动作，进行上述各部的预置等(步骤S1)。
在步骤S2中，控制电路5向移相器3和功率分配合成器4发送控制信号，转换阵列天线2的射束宽度和射束方向。在本实施方式中，由于按I→G→H→F→D→E→C→A→B的顺序进行1次检测区域的扫描，故最初设定指向性，使得形成1次检测区域I。具体地说，在将进行馈电的天线元件2a的数量设定为2个元件，将射束宽度设定为40度的同时，将射束方向设定为+20度。
在步骤S3中，从阵列天线2向着1次检测区域照射电波，接收其回波。
在步骤S4中，由雷达组件6从发送信号和接收信号生成差频信号，输出到信号处理电路7中。在信号处理电路7中，将差频信号进行了A/D变换之后，施行FFT(Fast Fourier Transform：快速傅立叶变换)处理，得到接收功率强度数据。在该1次检测区域内存在检测对象物的情况下，接收功率强度比不存在时增强。在信号处理电路7中以接收功率强度是否超过了规定的阈值而进行是否存在检测对象物的判定。
在步骤S5中，判断预先设定的9个1次检测区域是否全部扫描完成。在扫描未完成的情况下，返回到步骤S2，将阵列天线2的指向性转换成下一设定，反复进行步骤S3、S4的处理。
利用这样地对于全部1次检测区域A～I依次进行射束扫描，得到关于各1次检测区域是否存在检测对象物的信息(检测结果)。检测结果以逻辑值的形式暂时存储在RAM等存储装置中。在此，针对1次检测区域E、G、H，存储表示检测到了检测对象物的值“1”，针对其他的1次检测区域，存储表示没有检测到检测对象物的值“0”。
在步骤S6中，基于多个1次检测区域的检测结果，确定检测对象物存在的方位。在信号处理电路7中，执行将从存储装置读入的检测结果代入到规定的逻辑运算式中的处理。
图4(a)示出逻辑运算式的一例。该图中，“Vx”表示1次检测区域X的检测结果(逻辑值)，“&”表示AND运算符，“|”表示OR运算符。若将1次检测区域A～I的检测结果代入到各逻辑运算式中而得到的运算结果为“1”，则可以特定为在对应的2次检测区域中存在着检测对象物。在此，Ve、Vg、Vh是“1”，其他是“0”，故仅第5个式子等于“1”，可知在2次检测区域(5)的方位存在着检测对象物。象这样地，在本实施方式中，由于由逻辑运算进行方位特定处理，故可以使处理成本极小，可以高速地进行方位的特定。
上述逻辑运算式相当于进行这样的处理，即使用检测到了检测对象物的1次检测区域的检测结果和未检测到的1次检测区域的检测结果两方，将从与检测到了检测对象物的1次检测区域(E、G、H)的积集相当的区域去掉与未检测到检测对象物的1次检测区域(A、B、C、D、F、I)的和集相当的区域后的区域确定为检测对象物存在的方位。这样，就可以按比1次检测区域窄的2次检测区域的单位，进行检测对象物的方位的特定。
再有，图4(a)的逻辑运算式包含着冗余部分(没必要进行的逻辑运算)。图4(b)中示出去掉了该冗余部分的形式的简单的逻辑运算式。这些逻辑运算式相当于将从第1区域去掉第2区域而得到的区域确定为检测对象物存在的方位的处理，第1区域与在检测到了检测对象物的多个1次检测区域(E、G、H)中除了包含其他的1次检测区域(E)的部分(H)之外的剩余的1次检测区域(E、G)的积集相当，第2区域与未检测到检测对象物的多个1次检测区域(A、B、C、D、F、I)中不包含在其他1次检测区域中的、与第1区域具有重叠的(B)的和集相当。这样，可以更简单且高速地进行方位特定。
在步骤S7中，向输出部8输出检测到的检测对象物的方位。这样，对用户通知检测对象物的存在。
如上所述，根据本实施方式，使用最小的射束宽度为10度的阵列天线2，可以实现每5度的方位鉴别力。此外，使用将射束转换成3个方向的移相器3，可以针对-40度～+40度的宽范围实现14个方位的方位特定。即可以说，不特别改变天线和移相器的结构，与现有方式相比，可以将方位鉴别力提高到2倍，将扫描步骤数提高到大约5倍。
再有，为了用现有方式实现同一检测处理，就必须要使用射束宽度为5度的天线，每5度14个阶段地转换射束方向。使射束宽度变窄要伴随着天线元件数的增大、即天线面积的大型化，此外，扫描步骤数的增加要伴随着移相器的高性能和复杂化、即高成本化，所以并不理想。
在这点上，本实施方式中不导致天线的大型化、复杂化、高成本化，并且用简易的结构和简单的控制可以实现方位鉴别力的提高。
再有，本实施方式中由软件程序实现了方位特定处理，但也可以由进行图4示出的逻辑运算式的逻辑处理的硬件(逻辑电路)来实现。
第二实施方式
参照图5的流程图，对本发明第二实施方式进行说明。再有，由于物体检测装置1的装置结构和1次检测区域和2次检测区域的样式与第一实施方式相同，故在此省略详细的说明。
在上述第一实施方式中，在得到了关于预先设定的9个1次检测区域A～I的全部的检测结果之后，执行特定检测对象物存在的方位的处理，但在本实施方式中与它的不同点在于，仅针对预先设定的9个1次检测区域A～I中的、能用最少次数扫描全部检测范围而得到的一部分的1次检测区域的组(H、I)反复进行扫描(通常扫描方式)，在1次检测区域H或I中检测到了检测对象物的情况下，为了确定检测对象物存在的方位而开始必要的其他的1次检测区域(A～G)的扫描(确定扫描方式)。
在步骤S11中，控制电路5向移相器3和功率分配合成器4发送控制信号，设定指向性以形成1次检测区域I。然后，从阵列天线2向1次检测区域I照射电波，接收其回波，利用执行与第一实施方式相同的检测处理，判定1次检测区域I内是否存在检测对象物。
在步骤S12中，控制电路5设定指向性以形成1次检测区域H。然后，执行同样的处理，判定1次检测区域H内是否存在检测对象物。
在步骤S13中，判断在1次检测区域H或I的哪个中检测到了检测对象物。在未检测到检测对象物的情况下，返回到步骤S11，反复进行步骤S11～S13的处理。这是通常扫描方式。
步骤S13中，在判断到了在1次检测区域H或I中检测到了检测对象物的情况下，执行步骤S14以后的确定扫描方式。
在步骤S14中，为了确定方位而确定接着应该扫描的1次检测区域。图6是示出确定扫描方式中的1次检测区域的设定顺序的说明图。实线箭头示出已检测到的情况下接着应该扫描的1次检测区域，虚线箭头示出未检测到的情况下接着应该扫描的1次检测区域。例如，在1次检测区域H中检测到的情况下，接着设定为1次检测区域E。进一步，在1次检测区域E中检测到的情况下，接着设定为1次检测区域B，反之，在未检测到的情况下，接着设定为1次检测区域D。
在步骤S15中设定指向性，以形成在步骤S14中确定的1次检测区域。然后，利用执行与上述同样的检测处理，判定在该1次检测区域内是否存在检测对象物。
在步骤S16中，根据步骤S15中的检测结果，判断是否已经进行了2次检测区域的特定。具体地说，如图6所示，在得到了1次检测区域A或G的检测结果时，或者，在1次检测区域D的检测结果是非检测时，可以特定2次检测区域。这以外的时候由于需要进一步确定，故返回到步骤S14。
由于由如上所述的执行方式也可以将检测对象物的方位确定到2次检测区域的范围中，因此，可以起到与上述第一实施方式同样的作用效果。另外，由于可以比第一实施方式减少扫描的次数，因此，有可以高效率且高速地进行物体检测的优点。
再有，在此进行的确定处理与进行图4(b)中示出的逻辑运算式中的任一个式子的运算等价，都是将从与检测到检测对象物的1次检测区域的积集相当的区域去掉与未检测到检测对象物的1次检测区域的和集相当的区域后的区域特定为检测对象物存在的方位的处理。
第三实施方式
参照图7说明本发明的第三实施方式。
如该图所示，本实施方式的物体检测装置1具有输入部9，该输入部9作为设定装置，能够将可由方位特定处理特定的方位的2次检测区域(1)～(14)中的一个以上的方位作为检测对象方位而设定。
再有，关于其他的装置结构和1次检测区域及2次检测区域的样式，由于与第一或第二实施方式相同，故在此省略详细的说明。
例如，输入部9中，在设定了2次检测区域(2)～(5)的4个方位作为检测对象方位的情况下，如图6可知，若扫描预先设定的9个1次检测区域中的H、E、B、G这4个1次检测区域，就可以确定检测对象物是否存在于检测对象方位的某一个中。
从而，在仿效第一实施方式进行了1次检测区域H、E、B、G的扫描之后，利用将各自的检测结果代入到图4(b)的逻辑运算式中，可以逐次进行物体检测处理。或者，仿效第二实施方式，作为通常的扫描方式，监视1次检测区域H，在此检测到的情况下，按E→B→G的顺序执行确定扫描方式，可以逐次进行物体检测处理。
象这样地，根据本实施方式，在可以起到与上述第一和第二实施方式同样的作用效果的同时，由于仅在必要的最小范围进行扫描，故可以进一步减少扫描次数，可以进行更高效率的物体检测。
第四实施方式
参照图8说明本发明的第四实施方式。
再有，省略了关于与上述第一、第二或第三实施方式相同的部分的详细说明，在此，以不同的部分为中心进行说明。
如上所述，在物体检测装置1中，为了扩展阵列天线2的射束宽度而进行减少馈电元件数的操作。但是，若减少馈电元件数，则从阵列天线2总和照射的功率对应于减少的元件数而变小，作为天线全体的增益就降低。其结果，在射束宽度宽的情况和窄的情况下，能检测到检测对象物的临界距离(距天线的距离)就不同。
在此，在本实施方式中，对每个天线元件2a设置放大器10，由该放大器10对应于馈电元件数，可变对天线元件2a的馈电功率。再有，放大器10设置在移相器3的内部。
控制电路5根据射束宽度(馈电元件数)控制放大器10的放大率，不取决于射束宽度的宽窄，而使天线增益一定，即，使能检测到检测对象物的临界距离相等。这样，就可以进行良好的物体检测。
此外，存在由于制造误差等而在各天线元件2a的线路长度上产生偏差的情况，但利用对每个天线元件适当地调整放大器10的放大率，就可以微调阵列天线2的射束形状。这样，就可以严密地进行1次检测区域的形成，可以提高物体检测的可靠性。
第五实施方式
参照图9说明本发明的第五实施方式。
再有，省略了关于与上述第一、第二或第三实施方式相同的部分的详细说明，在此，以不同的部分为中心进行说明。
在上述第四实施方式中，针对每个天线元件而设置了多个放大器，但该情况下，每个放大器的控制略微变得复杂。
在此，在本实施方式中，在功率分配合成器4的前段设置放大器10，根据馈电元件数，可变从雷达组件6供给功率分配合成器4的发送信号的功率。
控制电路5根据射束宽度(馈电元件数)，控制放大器10的放大率，不取决于射束宽度的宽窄，而使天线增益一定，即，使能检测到检测对象物的临界距离相等。这样，就可以进行良好的物体检测。
此外，在本实施方式中，由于放大器仅是一处，故控制比较容易。
如以上说明，根据本发明，不导致天线的大型化、复杂化、高成本化，而可以由简易的结构实现方位鉴别力的提高。

Claims (13)

1.一种物体检测装置，其特征在于，包括：
向检测区域照射电波、接收其回波的天线；
控制装置，转换上述天线的射束宽度和/或射束方向，使得一个检测区域至少与其他的某一个检测区域具有重叠，扫描多个检测区域；
检测装置，基于接收到的回波，检测在检测区域内是否存在检测对象物；
方位确定装置，基于多个检测区域的检测结果，确定检测对象物存在的方位，
上述方位确定装置基于检测到检测对象物的检测区域的检测结果和未检测到检测对象物的检测区域的检测结果两方，确定检测对象物存在的方位，即，上述方位确定装置是将从与检测到检测对象物的检测区域的积集相当的区域、去掉与未检测到检测对象物的检测区域的和集相当的区域后的区域定为检测对象物存在的方位。
2.如权利要求1所述的物体检测装置，其特征在于，上述方位确定装置用逻辑值处理检测区域中是否存在检测对象物的信息，从与检测到检测对象物的检测区域的积集相当的区域、去掉与未检测到检测对象物的检测区域的和集相当的区域后的区域，由逻辑运算算出。
3.如权利要求1或2所述的物体检测装置，其特征在于，上述控制装置仅针对预先设定的多个检测区域中的、能用最少次数扫描与全部检测区域的和集相当的全区域而得到的一部分的检测区域的组反复进行扫描，
在上述一部分检测区域的组的任何一个中检测到了检测对象物的情况下，为了确定检测对象物存在的方位而开始必要的其他检测区域的扫描。
4.如权利要求1所述的物体检测装置，其特征在于，
还包括有设定装置，该设定装置可以将可由上述方位确定装置确定的方位中的一个以上的方位作为检测对象方位进行设定，
上述控制装置仅扫描预先设定的多个检测区域中的、为了确定由上述设定装置设定的检测对象方位而必须的检测区域。
5.如权利要求4所述的物体检测装置，其特征在于，上述方位确定装置用逻辑值处理检测区域中是否存在检测对象物的信息，从与检测到检测对象物的检测区域的积集相当的区域、去掉与未检测到检测对象物的检测区域的和集相当的区域后的区域，由逻辑运算算出。
6.如权利要求4或5所述的物体检测装置，其特征在于，上述控制装置仅针对预先设定的多个检测区域中的、能用最少次数扫描与全部检测区域的和集相当的全区域而得到的一部分的检测区域的组反复进行扫描，
在上述一部分检测区域的组的任何一个中检测到了检测对象物的情况下，为了确定检测对象物存在的方位而开始必要的其他检测区域的扫描。
7.如权利要求1所述的物体检测装置，其特征在于，
上述天线是具有多个天线元件和移相器的相控阵天线，
上述控制装置利用改变进行馈电的天线元件数而转换射束宽度，此外，利用控制移相器的馈电相位而转换射束方向。
8.如权利要求7所述的物体检测装置，其特征在于，每个天线元件设置对应于进行馈电的天线元件数而可变对天线元件的馈电功率的放大器。
9.如权利要求7所述的物体检测装置，其特征在于，包括：
向多个天线元件分配功率的功率分配器；
对应于进行馈电的天线元件数，可变供给上述功率分配器的功率的放大器。
10.一种物体检测方法，该物体检测方法使用向检测区域照射电波、并接收其回波的天线而检测物体，其特征在于，包括下述步骤：
扫描步骤，转换上述天线的射束宽度和/或射束方向，使得一个检测区域至少与其他的某一个检测区域具有重叠，扫描多个检测区域；
检测步骤，基于接收到的回波，检测在检测区域内是否存在检测对象物；
确定步骤，基于多个检测区域的检测结果，确定检测对象物存在的方位，
其中，基于检测到检测对象物的检测区域的检测结果和未检测到检测对象物的检测区域的检测结果两方，确定检测对象物存在的方位，即，将从与检测到检测对象物的检测区域的积集相当的区域、去掉与未检测到检测对象物的检测区域的和集相当的区域后的区域定为检测对象物存在的方位。
11.如权利要求10所述的物体检测方法，其特征在于，用逻辑值处理检测区域中是否存在检测对象物的信息，从与检测到检测对象物的检测区域的积集相当的区域、去掉与未检测到检测对象物的检测区域的和集相当的区域后的区域，由逻辑运算算出。
12.如权利要求10或11所述的物体检测方法，其特征在于，仅针对预先设定的多个检测区域中的、能用最少次数扫描与全部检测区域的和集相当的全区域而得到的一部分的检测区域的组反复进行扫描，
在上述一部分检测区域的组的任何一个中检测到了检测对象物的情况下，为了确定检测对象物存在的方位而开始必要的其他检测区域的扫描。
13.如权利要求10所述的物体检测方法，其特征在于，
在设定了可确定的方位中的一个以上的方位作为检测对象方位的情况下，仅扫描预先设定的多个检测区域中的、为了确定上述设定的检测对象方位而必须的检测区域。
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