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专利名称：入射波种类判别装置、入射波种类判别方法、发送位置估计装置以及发送位置估计方法
技术领域：
本发明涉及判别入射波的种类的入射波种类判别装置以及方法、即使在多路径环境下也能够估计所发送的电波的发送源的方向的发送位置估计装置以及方法。
背景技术：
以往提出通过检测电波的入射方向来估计发送源的方向的方法，也已得到实用化。如果单纯地确保在电波的发送源与观测位置之间视线良好，从发送源入射直达电波 (以下称作直达波)，且周围不存在反射电波的反射物，则可以说发送源存在于电波的入射方向上。但是，在多路径环境下，电波由建筑物等复杂地重复反射或衍射后入射。因此，即使是从单一发送源发送的电波，也会从多个方向入射(多重传播波入射)至观测点(接收点)，因此难以单纯地基于电波的入射方向估计发送源的方向或位置。作为基于电波的入射方向估计发送源的位置的发送位置估计装置的应用例，例如考虑搭载于车辆的情况。此时，发送位置估计装置通过估计行人等所持的发送机的位置，确定行人等避免碰撞对象的位置。由此，考虑到即使在行人等避免碰撞对象存在于车辆的视线外的情况下，也能够使驾驶员认识到行人等的存在，或者，通过对应于行人等的位置来控制车辆，从而能够将交通事故防患于未然。在专利文献1中公开了下述装置，即假设在电波的入射方向上存在行人等，通过显示电波的入射方向，使驾驶员认识到行人等的存在。具体而言，估计电波的入射方向，对入射的电波进行图像化处理，并将其与由摄像机等另行获得的背景图像进行合成，从而获得图IA所示的合成图像。该合成图像被显示在汽车导航装置等上，驾驶员看到该合成图像，从而能够在视觉上认识到避免碰撞对象的位置。但是，如果是在视线良好环境下，则电波入射方向与发送源(行人等)的方向几乎一致，但是在多路径环境下，电波入射方向与发送源(行人等)的方向不一致的情况较多。 也就是说，在多路径环境下，发送源(行人等)不一定存在于电波入射方向上。例如像图IB的建筑物B那样存在成为多路径的原因的壁面时，除了衍射波以外， 电波还会从与行人的位置无关的方向入射。因此，难以估计行人的正确位置。由于道路环境存在较多建筑物等反射物，所以一般都是多路径环境。因此，需要即使在多重传播波入射的情况下，也高精度地估计电波的发送位置的技术。专利文献2中提出下述装置，S卩在存在因山等造成的反射波的状况下，高精度地求来自仅发送垂直极化波的移动体的电波的入射方向。该装置包括方位测定接收机，测定接收波的垂直极化波面的电场强度和方位；水平极化波接收机，测定接收波的水平极化波面的电场强度和方位；以及方位校正电路，通过将所述各接收机测定出的垂直极化波面的电场强度与水平极化波面的电场强度之比和规定值进行比较，将应求得的垂直极化波的方位进行校正。
一般，从用于垂直极化波发送的天线直接入射的直达波，垂直极化波面的电场强度远大于水平极化波面的电场强度。另一方面，被山等反射后入射的电波因反射而导致极化波面发生改变，因此垂直极化波面与水平极化波面的电场强度之差会变小。该差是用分贝(dB)表示电场强度，因此严格来讲是电场强度之比。由于反射波的电场强度之比小于直达波，因此只要在接收侧将该比和规定值进行比较，就能够识别入射来的电波是直达波(即入射波的方向为正确的方向)，还是反射波 (即入射波的方向为假的方向)。这样，在专利文献2中公开了下述技术，即通过排除反射波的影响而能够高精度地求得发送源的方向。专利文献1 日本特开2007-249911号公报专利文献2 日本特开昭56-18767号公报

发明内容
发明要解决的问题但是，即使利用了专利文献2的技术，也难以在道路环境下正确估计发送源的方向。例如从存在于建筑物的阴影等视线外的发送源发送并绕过建筑物的边角而入射的电波 (以下将其记为衍射波)在衍射时，极化波面不会旋转。因此，在专利文献2的技术中，难以识别直达波与衍射波。从而，在发送源存在于物体的阴影等视线外，直达波未入射，仅衍射波与反射波入射的情况下，产生如下所述的问题。[1]难以判别是否是直达波入射。因此，难以判别检测对象(发送源)是存在于视线内还是存在于视线外。从而，在搭载于车辆上时，连存在于驾驶员能够目测到的位置的检测对象的存在也告知驾驶员，因此很烦人。[2]有可能会因为将衍射波误认为直达波，而示出错误的方向作为发送源的方向。本发明的目的在于提供即使在多路径环境下也能够正确判别入射波的种类和发送机的位置的装置以及方法。解决问题的方案本发明的入射波种类判别装置的一种形态采用结构包括第1入射波检测单元， 检测入射至天线的多重传播波中所包含的垂直极化波分量的每个入射方向的接收电平；第 2入射波检测单元，检测入射至天线的多重传播波中所包含的水平极化波分量的每个入射方向的接收电平；以及入射波种类判定单元，基于由所述第1和第2入射波检测单元检测到的多重传播波的每个入射方向的接收电平，判定入射波的种类。本发明的入射波种类判别装置的一种形态采用下述结构，即，所述第1和第2入射波检测单元分别检测可得到最大接收电平的入射方向，从而检测主波的入射方向，所述入射波种类判定单元在由所述第1入射波检测单元检测到的主波的入射方向与由所述第2入射波检测单元检测到的主波的入射方向之差为规定的阈值以内时，判定为直达波入射，而在所述差大于所述阈值时，判定为直达波未入射。本发明的入射波种类判别装置的一种形态采用下述结构，S卩，所述入射波种类判定单元对所设定的同一入射方向，在由所述第1入射波检测单元检测到的接收电平与由所述第2入射波检测单元检测到的接收电平之电平差为规定的阈值以内时，判定为从所述设定的方向入射的入射波为直达波，而在所述电平差大于所述阈值且由所述第1入射波检测单元检测到的接收电平小于由所述第2入射波检测单元检测到的接收电平时，判定为从所述设定的方向入射的入射波为衍射波。本发明的发送位置估计装置的一种形态采用的结构包括第1入射波检测单元， 检测入射至天线的多重传播波中所包含的垂直极化波分量的每个入射方向的接收电平；第 2入射波检测单元，检测入射至天线的多重传播波中所包含的水平极化波分量的每个入射方向的接收电平；入射波种类判定单元，基于由所述第1和第2入射波检测单元检测到的垂直极化波和水平极化波各自的每个入射方向的接收电平，判定入射波的种类；以及发送位置确定单元，基于由所述入射波种类判定单元得到的判定结果，确定发送机的发送位置。本发明的发送位置估计装置的一种形态采用以下结构，即，所述第1和第2入射波检测单元分别检测可得到最大接收电平的入射方向，从而检测主波的入射方向，所述入射波种类判定单元在由所述第1入射波检测单元检测到的主波的入射方向与由所述第2入射波检测单元检测到的主波的入射方向之差为规定的阈值以内时，判定为直达波入射，而在所述差大于所述阈值时，判定为直达波未入射，所述发送位置确定单元在由所述入射波种类判定单元判定为直达波入射时，确定为所述发送机存在于所述直达波的入射方向上，而在由所述入射波种类判定单元判定为直达波未入射时，确定为所述发送机存在于所述直达波的入射方向外。本发明的发送位置估计装置的一种形态采用下述结构，S卩，所述入射波种类判定单元对所设定的同一入射方向，在由所述第1入射波检测单元检测到的接收电平与由所述第2入射波检测单元检测到的接收电平之电平差为规定的阈值以内时，判定为从所述设定的方向入射的入射波为直达波，而在所述电平差大于所述阈值且由所述第1入射波检测单元检测到的接收电平小于由所述第2入射波检测单元检测到的接收电平时，判定为从所述设定的方向入射的入射波为衍射波，所述发送位置确定单元在由所述入射波种类判定单元判定为直达波入射时，确定为所述发送机存在于所述直达波的入射方向上，而在由所述入射波种类判定单元判定为有衍射波入射时，确定为所述发送机存在于经由衍射点的位置。发明的效果根据本发明，即使在多路径环境下也能准确判别入射波的种类和发送机的位置。


图IA是表示专利文献1所示的合成图像的图，图IB是用于说明多路径环境下的入射波的图。图2是表示一例道路环境的图。图3A是表示发送机与接收机的关系处于视线外时的入射波的情况的图，图:3B是表示发送机与接收机的关系处于视线内时的入射波的情况的图。图4是表示反射波中所包含的垂直极化波分量和水平极化波分量与衍射波中所包含的垂直极化波分量和水平极化波分量的入射电平的图。图5是表示实施方式1的发送位置估计装置和入射波种类判别装置的结构的方框图。图6是表示实施方式2的入射波种类判别装置的结构的方框图。图7是用于说明实施方式2的入射波种类判别装置的动作的流程图。
图8是表示一例道路环境的图。图9是表示实施方式3的发送位置估计装置的结构的方框图。
具体实施例方式以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。(原理)首先，使用图2、图3以及图4，对实施方式的原理进行说明。图2和图3表示道路环境。在道路环境中，存在车辆10、行人20a、20b以及建筑物30等。在车辆10上，搭载着具有后述的入射波种类判别装置及发送位置估计装置的接收机(车载机)40。而且，行人20a、20b各自持有移动电话等发送机21a、21b。这里，图2及图3的道路环境假定为周围由建筑物30包围的交叉点。在这样环境下，在从发送机21a、21b发送电波时，该电波受到多路径的影响而成为多重传播波，从多个方向入射至接收点即接收机40。图3A表示发送机21与接收机40的位置关系处于视线外的情况，图表示发送机21与接收机40的位置关系处于视线内的情况。此处，发送机21以圆极化波来发送电波。也就是说，在发送的电波中，含有相同的电平的垂直极化波分量和水平极化波分量。如图3A所示，在发送机21与接收机40的位置关系被建筑物等遮挡而处于视线外时，无直达波而是反射波和衍射波入射至接收机40。然而，已知的是，介质的边界面上的电波反射率表示为菲涅耳式，存在极化波依存性。具备任意的极化波特性的电波可分解成正交的2个极化波分量，因此如果分为入射电场处于入射面内时(平行极化波)与垂直于入射面时(正交极化波)来考虑，根据菲涅耳式，一般而言，可以说平行极化波的反射率小于正交极化波的反射率。因此，如果使发送机21与接收机40的天线地面高为大致相同，则来自垂直于地面的壁面的反射波中所包含的极化波分量中，与垂直极化波分量(相对于垂直于地面的壁面而言，相当于正交极化波)相比，水平极化波分量(相对于垂直于地面的壁面而言，相当于平行极化波)的衰减更大。另一方面，一般也已知的是，衍射时的衰减率也同样存在极化波依存性。由此，铅垂方向的角上的衍射波中所包含的分量中，与水平极化波分量相比，垂直极化波分量的衰减更大。另外，可假定在道路环境下，发送机21与接收机40的天线地面高大致相同。另外，所述衍射时的衰减率也存在频率依存性，因此通过选择适当的频率作为发送机21发送的电波的频率，从而如图4所示，可使衍射波中所包含的垂直极化波分量的电平小于反射波中所包含的垂直极化波分量的电平，而且可使衍射波中所包含的水平极化波分量的电平大于反射波中所含的水平极化波分量的电平。发明人等通过模拟确认，通过选择UHF频段(710MHz)作为所述频率的一例，能够实现如上所述的特征。另外，由于UHF频段的电波会适度衍射，因此可以说是特别适合于本发明的应用的频带。由此，在图3A所示的视线外环境下，仅着眼于垂直极化波分量时的最大电平的入射波(即主波)的入射方向为反射波的方向。另一方面，仅着眼于水平极化波分量时的主波的入射方向为衍射波的方向。也就是说，在视线外环境下，出现接收机40中的垂直极化波分量的主波与水平极化波分量的主波的入射方向不同的特征。另一方面，如图;3B所示，当发送机21与接收机40的位置关系处于视线内时，多重反射波必然包含直达波而入射至接收机40。除了直达波以外，还有反射波入射。一般而言， 反射波的垂直极化波分量、水平极化波分量都在反射时衰减，因此垂直极化波分量与水平极化波分量的主波的方向都为直达波的方向。也就是说，当在视线内环境下直达波入射时， 出现接收机40中的垂直极化波分量的主波与水平极化波分量的主波的入射方向一致的特征。另外，这里，以移动电话等发送机21与接收机40的关系为例进行了说明，但所述关系适用于所有发送机和接收机。本发明的发明人等进行研究的结果发现了所述特征，通过有效利用该特征，从而实现了即使在多路径环境下也能正确判别入射波的种类和发送机的位置的装置以及方法。(实施方式1)图5整体表示本发明的实施方式1的发送位置估计装置的结构。发送位置估计装置100具有入射波种类判别装置110和发送机位置确定单元120。入射波种类判别装置110通过垂直极化波阵列天线单元101-1和水平极化波阵列天线单元101-2来接收从发送机发送的电波。垂直极化波用阵列天线单元101-1由多个天线元件构成，接收垂直极化波分量。水平极化波用阵列天线单元101-2由多个天线元件构成，接收水平极化波分量。另外，优选的是，垂直极化波用阵列天线单元101-1与水平极化波用阵列天线单元101-2各自的天线元件相互靠近地配置到可认为在物理上配置于完全相同的位置的程度。由各阵列天线单元101-1、101_2接收到的信号被送往频率转换单元102_1、 102-2。频率转换单元102-1、102-2将接收信号转换(下变频)为与以后的处理方式匹配的频率。频率转换了的模拟信号由A/D转换单元103-1、103-2在所有信号同步了的状态下转换为数字信号。A/D转换单元103-1的输出被输入到垂直极化波主波入射方向检测单元 104-1，A/D转换单元103-2的输出被输入到水平极化波主波入射方向检测单元104-2。垂直极化波主波入射方向检测单元104-1与水平极化波主波入射方向检测单元 104-2的不同之处仅在于，所输入的信号是与电波的垂直极化波分量相关的信号和与电波的水平极化波分量相关的信号，对输入的数字信号进行相同的处理。具体而言，垂直极化波主波入射方向检测单元104-1和水平极化波主波入射方向检测单元104-2求得同一时刻的各极化波分量的主波的入射方向。垂直极化波主波入射方向检测单元104-1、水平极化波主波入射方向检测单元 104-2分别具有入射方向估计单元105-1、105-2和最大电平方向检测单元106-1、106-2。入射方向估计单元105-1、105-2使用波束成形法、CAPON法、MUSIC法等已知的入射方向估计算法中的任一种算法，来检测入射波的方向和各入射波方向的接收电平。具体而言，入射方向估计单元105-1、105-2分别从接收电平大的一方开始检测N个入射波的入射方向和该各入射方向的接收电平，并将其输出。最大电平方向检测单元106-1、106-2通过检测接收电平为最大的入射方向，检测主波的方向。由垂直极化波主波入射方向检测单元104-1检测到的垂直极化波分量的主波的入射方向被存储在存储器107-1中，由水平极化波主波入射方向检测单元104-2检测到的水平极化波分量的主波的入射方向被存储在存储器107-2中。入射波种类判定单元108从存储器107-1、107-2读出同一时刻的垂直极化波分量的主波的入射方向和水平极化波分量的主波的入射方向，并对它们进行比较。入射波种类判定单元108在得到垂直极化波分量的主波的入射方向与水平极化波分量的主波的入射方向不同的比较结果时，根据所述“原理”的项中说明了的理由，判定为直达波未入射。与此相对，入射波种类判定单元108在得到垂直极化波分量的主波的入射方向与水平极化波分量的主波的入射方向一致的比较结果时，根据所述“原理”的项中说明了的理由，判定为直达波入射。另外，在垂直极化波主波入射方向检测单元104-1以及水平极化波主波入射方向检测单元104-2的检测结果中，包含入射方向估计单元105-1、105-2的估计误差或因垂直极化波用阵列天线单元101-1与水平极化波用阵列天线单元101-2的设置位置的差异引起的方向之差，因此实际上即使主波是从同一方向入射的情况下，检测结果也并一定完全一致。考虑到该情况，入射波种类判定单元108在由垂直极化波主波入射波检测单元104-1 检测到的主波的入射方向与由水平极化波主波入射波检测单元104-2检测到的主波的入射方向之差为规定的阈值以内时，判定为直达波入射，而在差大于所述阈值时，判定为直达波未入射。这样，入射波种类判别装置110能够判别接收波中是否包含直达波。发送位置估计装置100将由入射波种类判别装置110的入射波种类判定单元108 所得到的判定结果输入到发送机位置确定单元120。发送机位置确定单元120在输入了表示直达波未入射的判定结果时，判定为发送机存在于视线外的场所，而在输入了表示直达波入射的判定结果时，判定为发送机存在于视线内的场所。如以上说明，根据本实施方式，即使在因多路径的影响而有多重传播波入射的环境下，也不会被反射波或衍射波迷惑，而能正确判定发送机(发送源)是存在于视线内还是存在于视线外，因此能够高精度地确定发送源的位置(方向)。另外，本实施方式中，以发送机发送圆极化波的电波(即发送垂直极化波分量与水平极化波分量为同一电平的电波)的前提进行了说明，但发送位置估计装置100和入射波种类判别装置110由于对垂直极化波分量与水平极化波分量分别检测主波的入射方向， 因此无须由发送机以同一电平发送垂直极化波分量与水平极化波分量，只要包含两者的极化波分量即可。另外，本实施方式中，为了检测垂直极化波分量的主波的入射方向与水平极化波分量的主波的入射方向，使用了阵列天线和入射方向估计算法，但并不限于此。也就是说， 入射波种类判定单元108只要得到各个极化波分量的主波的入射方向就能够判别是否包含直达波，因此也可以取代垂直极化波阵列天线单元101-1、水平极化波阵列天线单元 101-2而设置分别用于垂直极化波及水平极化波的窄指向性天线，通过使它们同时进行物理高速扫描，从而求得各极化波分量的主波的入射方向。另外，本实施方式中，说明了阵列天线单元101-1、101_2为一维阵列，主波入射方向检测单元104-1、104-2仅探测水平面内的方向的情况，但也可以采用阵列天线单元101-1,101-2为二维阵列，主波入射方向检测单元104-1、104-2能够在二维方向上检测主波的方向的结构。这样一来，能够将各入射波与大地反射波分离而进行检测，因此可排除衰减的影响，从而能够更高精度地检测主波方向。(实施方式2)实施方式1的入射波种类判别装置具有能够在有多重传播波入射的环境下，判别多重传播波中是否是直达波入射的特征，与此相对，本实施方式中说明的入射波种类判别装置具有下述特征，即，在因多路径的影响而电波从多个方向入射的状态下，能够根据方向来识别从各方向入射的电波是直达波还是衍射波。再次使用图2，对本实施方式中的入射波种类判别方法的特征进行说明。在实施方式1中的入射波种类判别方法中，说明了从发送机21a、21b发送的电波的垂直极化波分量与水平极化波分量无须为同一电平，而只要包含两种极化波分量即可。与此相对，本实施方式的不同之处在于，在本实施方式的入射波种类判别方法中，从发送机21发送的电波必须为圆极化波，或者必须包含相同的电平的垂直极化波分量和水平极化波分量。如图3A所示，在发送机21与接收机40的位置关系处于视线外时，反射波或衍射波入射至接收机40。然而，如“原理”的项中的说明，在来自垂直于地面的壁面的反射波中， 如果发送机21与接收机40的天线地面高大致相同，则对于垂直极化波分量，电场分量垂直于入射面，所以为正交极化波，对于水平极化波分量，电场分量平行于入射面，所以为平行极化波。另外，一般地，由垂直于地面的平面反射的反射波具有平行极化波比正交极化波更容易衰减的性质。也就是说，在多路径环境下，电波从多个方向入射，但是若在其中的反射波所入射的方向上，将垂直极化波分量与水平极化波分量的电平进行比较，则根据所述理由，垂直极化波分量更大。换言之，可以说，来自水平极化波分量的电平大于垂直极化波分量的方向的入射波不是反射波。也就是说，如图3A所示，如果仅有反射波或衍射波入射，则可唯一判别来自水平极化波分量的电平大于垂直极化波分量的方向的入射波为衍射波。另一方面，如图:3B所示，在发送机21与接收机40的位置关系处于视线内时，直达波与反射波入射至接收机40。如果是反射波，则如上所述，垂直极化波分量的电平大于水平极化波成的电平。另一方面，如果是直达波，则垂直极化波分量与水平极化波分量都只受到取决于距离的同一量的衰减，因此电平相同。因此，通过比较垂直极化波分量的电平与水平极化波分量的电平之电平差，能够判别直达波和除其以外的波(反射波)。本实施方式的入射波种类判别方法中，通过利用这样的极化波特性，识别出因多路径的影响而从多个方向入射的各电波是直达波还是衍射波。接着，说明本实施方式的结构。对于与图5的对应部分标注相同符号而表示的图 6整体表示实施方式2的入射波种类判别装置的结构。本实施方式的入射波种类判别装置200与实施方式1的入射波种类判别装置110 的结构相比，不同之处在于A/D转换单元103-1、103-2的后级侧的结构。垂直极化波入射波检测单元201-1具有入射方向估计单元105-1。入射方向估计单元105-1使用波束成形法、CAPON法、MUSIC法等已知的入射方向估计算法中的任一种算法，来检测入射波的方向和各入射波方向的接收电平。垂直极化波入射波检测单元201-1 输出由入射方向估计单元105-1检测到的入射波的方向和各入射波方向的接收电平作为检测结果。也就是说，垂直极化波入射波检测单元201-1输出各入射波方向的接收电平作为检测结果，而不是如实施方式1的垂直极化波主波入射方向检测单元104-1那样检测主波的方向并将其输出作为检测结果。水平极化波入射波检测单元201-2除了处理对象为水平极化波分量以外，进行与垂直极化波入射波检测单元201-1同样的处理，并输出由入射方向估计单元105-2检测到的各入射波方向的接收电平作为检测结果。由垂直极化波入射方向检测单元201-1检测到的垂直极化波分量的各入射波方向的电平被存储在存储器202-1中，由水平极化波入射方向检测单元201-2检测到的水平极化波分量的各入射波方向的电平被存储在存储器202-2中。入射波种类判定单元203从存储器202-1、202_2读出同一时刻且由判别对象方向设定单元204指定了的方向上的入射波电平。判别对象方向设定单元204对由垂直极化波入射波检测单元201-1及水平极化波入射波检测单元201-2检测到的入射电波中的、要判别电波种类的入射波的入射方向进行设定。另外，由判别对象方向设定单元204进行设定的入射波无须为主波，只要位于入射波检测单元201-1、201-2的可测定范围内，则可以是任意方向。入射波种类判定单元203对由判别对象方向设定单元204设定的方向，将同一时刻的垂直极化波分量的电平与水平极化波分量的电平进行比较。入射波种类判定单元203在垂直极化波分量的电平与水平极化波分量的电平之电平差为规定范围内时(即为规定阈值以下时)，视为电平相等，并将从由判别对象方向设定单元204设定的方向入射的电波判断为直达波。另一方面，入射波种类判定单元203在垂直极化波分量的电平与水平极化波分量的电平之电平差超过规定范围时(即大于规定阈值时)，比较垂直极化波分量的电平与水平极化波分量的电平中的哪个大。并且，如果得到了水平极化波的电平比垂直极化波的电平大的比较结果，则判定为从由判别对象方向设定单元204设定的方向入射的电波为衍射波。接着，使用图7，说明入射波种类判别装置200的动作。入射波种类判别装置200，在步骤STO开始入射波判别处理后，在步骤STl中，由垂直极化波入射波检测单元201-1及水平极化波入射波检测单元201-2分别对垂直极化波分量的信号电平与水平极化波分量的信号电平每个入射方向地检测。接着，在步骤ST2中，由判别对象方向设定单元204设定要判别电波种类的入射波的入射方向。在步骤ST3中，入射波种类判别单元203对由判别对象方向设定单元204设定的方向，将垂直极化波分量的电平与水平极化波分量的电平进行比较。在步骤ST4中，入射波种类判别单元203判断是否将垂直极化波分量的电平与水平极化波分量的电平视为相等，如果视为相等，则转移到步骤ST6而判定为直达波入射。另一方面，入射波种类判别单元203在步骤ST4中得到否定结果时，转移到步骤 ST5，判断水平极化波的电平是否大于垂直极化波的电平，在得到肯定结果时，转移到步骤 ST7，判定为衍射波入射。入射波种类判别单元203在步骤ST5中得到否定结果时，转移到步骤ST8而判断为反射波入射。如以上说明，根据本实施方式，即使在因多路径而电波从多个方向入射的状态下，也能判别各电波是直达波还是直达波以外的波，除此以外，在是直达波以外的波时，还能够识别该入射波是否为衍射波。也就是说，在是直达波以外的波时，能够识别该入射波是衍射波还是反射波。另外，在是衍射波时，如后所述，由于其入射方向不会极端大幅偏离发送源的方向，因此可基于其入射方向来预测发送源的方向。与此相对，在是反射波时，其入射方向有可能极端偏离发送源的方向。这样，本实施方式中，能够识别入射波是否为衍射波，因此具有能够下述效果，即在接下来的位置估计处理中基于衍射波的入射方向进行发送源的位置估计。(实施方式3)本实施方式中，说明将实施方式1的发送位置估计装置100适用于交通事故防止系统的形态。图8表示一例道路环境。车辆10上搭载了具有发送位置估计装置100的接收机 (车载机)40。而且，行人20a、20b各自持有移动电话等发送机21a、21b。另外，发送机21a、 21b除了由行人携带以外，也可以设置在自行车等上。这样，也可以检测行人以外的警戒对象即自行车等。而且，发送机21a、21b也可以搭载于小学生的书包或老年人的拐杖等交通弱者在道路上一般持有的物件中。发送机21a、21b以发送到一定距离范围内的强度定期发送电波。具体而言，发送机21a、21b分别从圆极化波用天线周期性地(例如1秒周期)全方向发送UHF频段的电波。也就是说，从发送机21a、21b发送的电波包含同程度的垂直极化波分量和水平极化波分量。另外，电波的频率并不限于UHF频段，也可以是其他频段。而且，如实施方式1中已述的，发送机21a、21b并不一定需要发送圆极化波的电波，只要发送含有两种极化波分量的电波即可。另外，各发送机21a、21b例如发送基于作为无线LAN等的多路访问方式而众所周知的CSMA/CA方式的电波。但是，由发送机21a、21b发送的电波并不限于CSMA/CA方式。多个发送机21a、21b使用的方式优选不同时从多个发送机21a、21b发送电波的方式。本实施方式中假定的交通事故防止系统是下述系统，即车辆10上搭载的接收机 40探测一定距离范围内存在的行人等，并且确定该行人等从驾驶员看是处于视线内还是处于视线外，再根据所确定的行人等的存在位置来适当地对车辆10的驾驶员提供危险信息。车辆10的接收机40上搭载的发送位置估计装置100 (图2、接收从发送机21a、 21b入射的电波，并确定持有该发送机21a、21b的行人20a、20b等是处于驾驶员的视线内还是处于视线外。另外，发送位置估计装置100所进行的视线内还是视线外的判别原理在实施方式1中已作说明。发送位置估计装置100例如连接到唤起驾驶员注意的警报装置等。警报装置被搭载在车辆10上。在如图8的行人20a那样，车辆10的视线内存在检测对象时，直达波入射至车辆 10，因此发送位置估计装置100能够基于直达波的入射方向探测存在行人20a的正确方向。 在由发送位置估计装置100确定行人20a的位置(方向)时，该信息被发往警报装置。警报装置对于处在视线内的行人20，例如通过声音轻度唤起驾驶员注意“右前方的视线内有行人”。另一方面，在由发送位置估计装置100探测到如图8的行人20b那样在视线外存在行人时，警报装置例如通过比视线内有行人时大的声音来唤起驾驶员注意“有看不到的行人，注意！ ”。另外，这里，以通过声音来唤起驾驶员注意“行人等处于视线内”或“行人等处于视线外”的情况为例进行了说明，但唤起注意的方法并不限于此。例如也可以使用借助显示器来唤起注意的方法、借助光来唤起注意的方法、借助振动来唤起注意的方法。如以上说明，根据本实施方式，通过使用实施方式1的发送位置估计装置100，可实现能够以简易的结构来向驾驶员提供危险对象是否处于驾驶员的视野中的信息的交通事故防止系统。也就是说，根据本实施方式，行人等检测对象无须持有GPS (Global Positioning System,全球定位系统)等结构复杂且昂贵的位置确定装置，只要持有结构简易且廉价的电波发送机，便能够向驾驶员提供危险对象是否处于驾驶员的视野中的信息。(实施方式4)本实施方式中，说明使用了实施方式2的入射波种类判别装置200的发送位置估计装置以及使用了该发送位置估计装置的交通事故防止系统。对于与图6的对应部分标注相同符号而表示的图9中，表示本实施方式的发送位置估计装置300的结构。发送位置估计装置300具有实施方式2的入射波种类判别装置 200、周围状况获取单元301、衍射点方向提取单元302以及发送机位置确定单元303。周围状况获取单元301用于获取车辆正行驶的周围的状况，尤其获取车辆前方的信息。具体而言，周围状况获取单元301是使用车载摄像机的图像拍摄装置、雷达装置、或汽车导航装置的地图信息读取装置等。衍射点方向提取单元302从由周围状况获取单元301提取出的车辆前方的信息中，提取行人有可能突然跑出的遮挡物的边缘部的方向，将该边缘部的方向作为衍射点方向发往判别对象方向设定单元204。判别对象方向设定单元204从由衍射点方向提取单元302提取出的多个衍射点方向中，依次逐一选择衍射点方向，将选择出的衍射点作为判别对象方向设定信息发往入射波种类判定单元203。发送机位置确定单元303基于由判别对象方向设定单元204设定出的衍射点方向与由入射波种类判定单元203判别出的入射波种类信息(参照图7)，确定发送机的位置 (方向)。使用图8说明发送位置估计装置300的具体动作。首先，说明由衍射点方向提取单元302提取图8的衍射点A的情况。衍射点A是在图8中以右下斜线表示的视线外区域A中的某处存在电波的发送源(本实施方式中行人所持的发送机)的情况下，被预测为电波将衍射而入射的边缘。在图8的例子中，由于在视线外区域A内不存在发送机，因此没有衍射波从衍射点A入射。但是，从车辆10看时，在与预测该衍射波入射的方向相同的方向上存在行人20a，因此电波从该方向入射。本实施方式的发送位置估计装置300通过入射波种类判别装置200判别从该方向入射的电波的种类。由此，发送位置估计装置300能够在图8的位置关系的情况下，判别从衍射点A的方向直达波入射而无衍射波入射。因此，发送位置估计装置300的发送机位置确定单元304能够确定在衍射点A的方向上，在视线内的位置即可从驾驶员目测到的位置上存在行人20a，除此以外，能够判断为至少在视线外区域A内不存在行人。接下来，说明由衍射点方向提取单元302提取出图8的衍射点B的情况。衍射点B 是在图8中以右上斜线表示的视线外区域B中的某处存在电波的发送源的情况下，被预测为电波将衍射而入射的边缘。在图8的例子中，由于在视线外区域B内存在行人20b，因此衍射波从衍射点B入射。发送位置估计装置300能够通过入射波种类判别装置200判别从衍射点B的方向入射的电波是衍射波。由此，发送位置估计装置300的发送位置确定单元303能够确定在视线外区域B的某处存在行人20b。如以上说明，根据本实施方式的发送位置估计装置300，能够正确判定行人等检测对象是存在于视线内区域还是存在于视线外区域，除此以外，如果是存在于视线外区域，则能够像存在于视线外区域A还是存在于视线外区域B那样，缩小视线外区域范围而确定存在位置。如果将本实施方式的发送位置估计装置300适用于实施方式3中说明了的交通事故防止系统，则车辆的驾驶员即使在行人等存在于视线外区域的情况下也能辨识出来，从而能够进一步缩小存在行人等的视线外区域，因此例如在城市内等视线外区域多、且存在目测困难的行人等的可能性高的道路上行驶时，能够减轻事故的危险。而且，由于能够进行操作，以在行人等存在于能够目测到的位置时不告知驾驶员，而仅在存在于视线外区域时将该情况告知驾驶员，因此能够实现消除驾驶员的烦恼的交通事故防止系统。另外，在本实施方式中，将周围状况获取单元301和衍射点方向提取单元302设置在入射波种类判别装置200的外部，但也可以将周围状况获取单元301和衍射点方向提取单元302设置在入射波种类判别装置200的内部。另外，在所述实施方式中，说明了将发送位置估计装置作为车载装置，但也可以设置在道路上、路边。2008年10月3日提出的日本专利申请第2008-258918号所包含的说明书、附图以及说明书摘要的公开内容全部被引用于本发明。工业实用性本发明具有即使在多路径环境下，也能正确判别入射波的种类和发送机的位置的效果，特别适用于例如交通事故防止系统等。
权利要求
1.入射波种类判别装置，包括第1入射波检测单元，检测入射至天线的多重传播波中所包含的垂直极化波分量的每个入射方向的接收电平；第2入射波检测单元，检测入射至天线的多重传播波中所包含的水平极化波分量的每个入射方向的接收电平；以及入射波种类判定单元，基于由所述第1入射波检测单元和所述第2入射波检测单元检测到的多重传播波的每个入射方向的接收电平，判定入射波的种类。
2.如权利要求1所述的入射波种类判别装置，所述第1入射波检测单元和所述第2入射波检测单元分别检测可得到最大接收电平的入射方向，由此检测主波的入射方向，所述入射波种类判定单元在由所述第1入射波检测单元检测到的主波的入射方向与由所述第2入射波检测单元检测到的主波的入射方向之差为规定的阈值以内时，判定为直达波入射，而在所述差大于所述阈值时，判定为直达波未入射。
3.如权利要求1所述的入射波种类判别装置， 所述入射波种类判定单元针对设定了的同一入射方向，在由所述第1入射波检测单元检测到的接收电平与由所述第2入射波检测单元检测到的接收电平之电平差为规定的阈值以内时，判定为从所述设定了的方向入射的入射波为直达波，而在所述电平差大于所述阈值且由所述第1入射波检测单元检测到的接收电平小于由所述第2入射波检测单元检测到的接收电平时，判定为从所述设定了的方向入射的入射波为衍射波。
4.如权利要求3所述的入射波种类判别装置，所述入射波种类判定单元进一步对所述设定了的同一入射方向， 在所述电平差大于所述阈值且由所述第1入射波检测单元检测到的接收电平为由所述第2入射波检测单元检测到的接收电平以上时，判定为从所述设定了的方向入射的入射波为反射波。
5.如权利要求3所述的入射波种类判别装置，还包括 周围状况获取单元，获取周围的状况；衍射点方向提取单元，从所述周围状况获取单元提取预想到电波将衍射而入射的衍射点的方向；以及对象方向设定单元，将所述入射波种类判定单元判定的判定对象方向设定为所述衍射点的方向。
6.如权利要求4所述的入射波种类判别装置，还包括 周围状况获取单元，获取周围的状况；衍射点方向提取单元，从所述周围状况获取单元提取预料到电波将衍射而入射的衍射点的方向；以及对象方向设定单元，将所述入射波种类判定单元判定的判定对象方向设定为所述衍射点的方向。
7.发送位置估计装置，包括第1入射波检测单元，检测入射至天线的多重传播波中所包含的垂直极化波分量的每个入射方向的接收电平；第2入射波检测单元，检测入射至天线的多重传播波中所包含的水平极化波分量的每个入射方向的接收电平；入射波种类判定单元，基于由所述第1入射波检测单元和所述第2入射波检测单元检测到的垂直极化波和水平极化波各自的每个入射方向的接收电平，判定入射波的种类；以及发送位置确定单元，基于由所述入射波种类判定单元得到的判定结果，确定发送机的发送位置。
8.如权利要求7所述的发送位置估计装置，所述第1入射波检测单元和所述第2入射波检测单元分别检测可得到最大接收电平的入射方向，由此检测主波的入射方向，所述入射波种类判定单元在由所述第1入射波检测单元检测到的主波的入射方向与由所述第2入射波检测单元检测到的主波的入射方向之差为规定的阈值以内时，判定为直达波入射，而在所述差大于所述阈值时，判定为直达波未入射，所述发送位置确定单元在由所述入射波种类判定单元判定为直达波入射时，确定为所述发送机存在于所述直达波的入射方向上，而在由所述入射波种类判定单元判定为直达波未入射时，确定为所述发送机存在于所述直达波的入射方向外。
9.如权利要求7所述的发送位置估计装置，所述入射波种类判定单元对所设定的同一入射方向，在由所述第1入射波检测单元检测到的接收电平与由所述第2入射波检测单元检测到的接收电平之电平差为规定的阈值以内时，判定为从所述设定了的方向入射的入射波为直达波，而在所述电平差大于所述阈值且由所述第1入射波检测单元检测到的接收电平小于由所述第2入射波检测单元检测到的接收电平时，判定为从所述设定了的方向入射的入射波为衍射波，所述发送位置确定单元在由所述入射波种类判定单元判定为直达波入射时，确定为所述发送机存在于所述直达波的入射方向上，而在由所述入射波种类判定单元判定为衍射波入射时，确定为所述发送机存在于经由衍射点的位置。
10.如权利要求9所述的发送位置估计装置，还包括周围状况获取单元，获取周围的电波传输环境状况；衍射点方向提取单元，从所述周围状况获取单元提取预料到电波将衍射而入射的衍射点的方向；以及对象方向设定单元，将所述入射波种类判定单元判定的判定对象方向设定为所述衍射点的方向。
11.入射波种类判别方法，包括第1入射波检测步骤，检测入射至天线的多重传播波中所包含的垂直极化波分量的每个入射方向的接收电平；第2入射波检测步骤，检测入射至天线的多重传播波中所包含的水平极化波分量的每个入射方向的接收电平；以及入射波种类判定步骤，基于在所述第1入射波检测步骤和所述第2入射波检测步骤检测到的垂直极化波和水平极化波各自的每个入射方向的接收电平，判定入射波的种类。
12.发送位置估计方法，包括第1入射波检测步骤，检测入射至天线的多重传播波中所包含的垂直极化波分量的每个入射方向的接收电平；第2入射波检测步骤，检测入射至天线的多重传播波中所包含的水平极化波分量的每个入射方向的接收电平；入射波种类判定步骤，基于在所述第1入射波检测步骤和所述第2入射波检测步骤检测到的垂直极化波和水平极化波各自的每个入射方向的接收电平，判定入射波的种类；以及发送位置确定步骤，基于在所述入射波种类判定步骤得到的判定结果，确定发送机的发送位置。
全文摘要
公开了即使在多路径环境下，也能正确判别入射波的种类和发送机的位置的装置以及方法。垂直极化波主波入射方向检测单元(104-1)和水平极化波主波入射方向检测单元(104-2)分别检测可得到最大接收电平的入射方向，从而检测主波的入射方向。入射波种类判定单元(108)在由垂直极化波主波入射方向检测单元(104-1)检测到的主波的入射方向与由水平极化波主波入射方向检测单元(104-2)检测到的主波的入射方向之差为规定的阈值以内时，判定为直达波入射，在所述差大于所述阈值时，判定为直达波未入射。
文档编号G01S3/14GK102165331SQ20098013806
公开日2011年8月24日 申请日期2009年10月1日 优先权日2008年10月3日
发明者德弘崇文, 斋藤裕, 本山贵巳 申请人:松下电器产业株式会社