电波传感器和乘客检测装置的制作方法

1.本公开涉及电波传感器和乘客检测装置。


背景技术：

2.专利文献1公开了一种乘客检测装置，用于检测乘坐在车辆上的乘客。该乘客检测装置包括设置在挡风玻璃附近的车厢内的天花板上的第一传感器和设置在后排座位附近的车厢内的天花板上的第二传感器。第一传感器是用于拍摄包括前排座位的区域的图像传感器(以下称为“第一图像传感器”)，第二传感器是用于拍摄包括后排座位的区域的图像传感器(以下称为“第二图像传感器”)。当从第一图像传感器观察前排座位时，前排座位的背面侧区域成为第一图像传感器的死角。如果坐在后排座位的乘客是坐高较高的成年人等，则该乘客的面部等在第一图像传感器的死角范围外，该乘客的面部等有可能映入到第一图像传感器的拍摄图像中。然而，如果坐在后排座位的乘客是坐高较低的儿童等，则该乘客的几乎全部在第一图像传感器的死角范围内，该乘客的面部等可能不会映入到第一图像传感器的拍摄图像中。该乘客检测装置中设置有第二图像传感器，以便还能检测坐在后排座位的儿童等。现有技术文献专利文献
3.专利文献1日本专利特开2019－123354号公报


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
4.在专利文献1中公开的乘客检测装置存在着以下问题：必须设置多个图像传感器，以便能够检测乘坐在车辆上的所有乘客，并能确定所有乘客的位置。
5.本公开是为了解决上述问题而完成的，其目的是获得一种能够检测乘坐在车辆上的所有乘客并能确定所有乘客的位置的电波传感器。用于解决技术问题的技术手段
6.本公开所涉及的电波传感器包括：发送天线，该发送天线用于向车辆的车厢内的区域中乘客可以存在的区域即可存在区域发射电波；以及接收天线，该接收天线具有用于接收从发送天线发射的电波的反射波的多个接收天线元件，多个接收天线元件各自的设置位置在车辆的车宽方向上的位置彼此不同。发明效果
7.根据本公开，能够检测乘坐在车辆上的所有乘客并确定所有乘客的位置。
附图说明
8.图1是示出安装有实施方式1的电波传感器2的车辆1的侧视图。
图2是示出安装有实施方式1的电波传感器2的车辆1的俯视图。图3是示出实施方式1的电波传感器2的结构图。图4是示出实施方式1的电波传感器2的功能的框图。图5是示出由高频信号产生电路14生成的fm信号tx(k)的一个示例的说明图。图6是示出fm发送波和fm接收波的一例的说明图。图7是示出fm发送波的扫描时间t与频率差分fd之间的关系的说明图。图8是示出在电波传感器2中构成的虚拟天线12-1
′
～12-8
′
的一例的说明图。图9是示出三维空间分布的一例的说明图。图10是示出发送天线元件11-1、11-2的天线指向性特性的一例的说明图。图11是示出实施方式1的另一个电波传感器2的功能的框图。图12是示出实施方式1的乘客检测装置的结构图。图13是示出实施方式1的另一个电波传感器2的结构图。图14是示出实施方式1的另一个电波传感器2的结构图。图15是示出实施方式1的另一个电波传感器2的结构图。图16是示出在电波传感器2中构成的虚拟天线12-1
′
～12-8
′
的一例的说明图。图17是示出在电波传感器2中构成的虚拟天线12-1
′
～12-8
′
的一例的说明图。图18是示出在电波传感器2中构成的虚拟天线12-1
′
～12-8
′
的一例的说明图。图19是示出电波传感器2被设置在从发送天线11发射的fm发送波直接照射到车厢内的天花板的位置时的车辆的侧视图。图20是示出电波传感器2被设置在从发送天线11发射的fm发送波没有直接照射到车厢内的天花板的位置时的车辆的侧视图。图21是示出在y-z平面内的电波传感器2的旋转的说明图。图22是示出以顺时针旋转90度的状态设置的电波传感器2的结构图。
具体实施方式
9.下面，为了更详细地说明本公开，根据附图对用于实施本公开的方式进行说明。
10.实施方式1.图1是示出安装有实施方式1的电波传感器2的车辆1的侧视图。图2是示出安装有实施方式1的电波传感器2的车辆1的俯视图。图1及图2中的三维坐标轴中的x轴是与车辆1的车宽方向平行的轴，y轴是与车辆1的车高方向平行的轴，z轴是与车辆1的车长方向平行的轴。
11.电波传感器2设置在车厢内的天花板上。电波传感器2向车辆1的车厢内发射电波，接收该电波的反射波，并基于反射波检测存在于车厢内的乘客3a、3b、3c。从电波传感器2发射的电波的照射范围2a包括车辆1的车厢内的区域中乘客可以存在的区域(以下称为“可存在区域”)40。车辆1包括前排座位和后排座位，乘客有可能坐在前排座位或后排座位上。因此，可存在区域40是包括当乘客坐在前排座位时该乘客所占据的空间、和当乘客坐在后排座位时该乘客所占据的空间的区域。
12.在图1和图2所示的车辆1中，电波传感器2被设置在车厢内的天花板中挡风玻璃附近的天花板上。然而，这只是一个例子，电波传感器2可以设置在比挡风玻璃更靠后排座位侧的天花板上。另外，电波传感器2的设置位置只要是比存在于车厢内的乘客3a、3b、3c的头部更靠近天花板侧的位置即可，电波传感器2例如可以设置在内后视镜上。
13.乘客3a、3b、3c存在于包含在电波照射范围2a中的可存在区域40中。在图1和图2所示的车辆1中，乘客3a、3b、3c的下半身的一部分不包含在可存在区域40中。然而，这只是一个例子，乘客3a、3b、3c的全身可以包含在可存在区域40中。乘客3a坐在车辆的前排座位中的驾驶座上。乘客3b坐在车辆的前排座位中的副驾驶座上。乘客3c坐在车辆的后排座位上。包3d是除乘客以外的反射物，被放置在后排座位的大致中央处。
14.图3是示出实施方式1的电波传感器2的结构图。图4是示出实施方式1的电波传感器2的功能的框图。图3中的三维坐标轴中的x轴是与车辆1的车宽方向平行的轴，y轴是与车辆1的车高方向平行的轴，z轴是与车辆1的车长方向平行的轴。发送天线11是构成在电子电路基板上的平面天线。发送天线11具有多个发送天线元件11-1、11-2，其用于将电波朝向可存在区域40发射。在图3所示的电波传感器2中，例如60ghz的毫米波被用作从发送天线11发射的电波。然而，这只是一个示例，例如24ghz的准毫米波可以被用作从发送天线11发射的电波。
15.发送天线元件11-1和发送天线元件11-2各自的设置位置在车辆1的车高方向上的位置彼此不同。在图3所示的电波传感器2中，发送天线元件11-1在车高方向上的设置位置高于发送天线元件11-2在车高方向上的设置位置。
16.接收天线12是构成在电子电路板上的平面天线，并且与发送天线11设置在同一平面上。然而，这里的同一平面并不意味着设置发送天线11的平面与设置接收天线12的平面严格相同，而是包括在实际使用上没有问题的范围内的不同的平面。接收天线12具有多个接收天线元件12-1～12-4，其用于接收从发送天线11发射的电波的反射波。
17.接收天线元件12-1、接收天线元件12-2、接收天线元件12-3以及接收天线元件12-4各自的设置位置在车辆1的车宽方向上的位置彼此不同。在图3所示的电波传感器2中，在接收天线元件12-1～12-4中，接收天线元件12-1设置在最靠近副驾驶座侧，而接收天线元件12-4设置在最靠近驾驶座侧。
18.电波传感器电路部13具备高频信号产生电路14、电波发送部15、电波接收部16、模数转换电路(以下称为“a/d转换电路”)17、乘客检测部18、通信电路19及电源电路20。
19.高频信号产生电路14生成频率随着时间的经过而变化的fm(frequency modulation：频率调制)信号作为感测用信号，并将fm信号分别输出到电波发送部15和电波接收部16。
在图3所示的电波传感器2中，作为调制方式，使用fm-cw(frequency modulation-continuous wave：调频连续波)方式，高频信号产生电路14生成fm信号。但是，调制方式并不限于fm-cw方式，例如也可以使用fcm(fast-chirp modulation：:快速啁啾调制)方式。在使用fcm方式作为调制方式的情况下，高频信号产生电路14生成fcm信号，将fcm信号分别输出到电波发送部15及电波接收部16。
20.电波发送部15具有发送电路15-1和发送电路15-2。电波发送部15将电波从发送天线元件11-1和发送天线元件11-2中的任意一个的发送天线元件朝向可存在区域40发射。即，电波发送部15在发送天线元件11-1和发送天线元件11-2中依次切换发射电波的一个发送天线元件。当从发送天线元件11-1发射电波时，电波发送部15将fm信号从发送电路15-1输出到发送天线元件11-1。当从发送天线元件11-2发射电波时，电波发送部15将fm信号从发送电路15-2输出到发送天线元件11-2。
21.发送电路15-1放大从高频信号产生电路14输出的fm信号，并将放大后的fm信号输出到发送天线元件11-1，从而将作为电波的fm发送波从发送天线元件11-1朝向可存在区域40发射。发送电路15-2放大从高频信号产生电路14输出的fm信号，并将放大后的fm信号输出到发送天线元件11-2，从而将fm发送波从发送天线元件11-2朝向可存在区域40发射。
22.电波接收部16具有接收电路16-1、接收电路16-2、接收电路16-3和接收电路16-4。当通过接收天线元件12-m接收作为反射波的fm接收波时，接收电路16-m(m＝1、2、3、4)从接收天线元件12-m获取fm接收波的接收信号。接收电路16-m提取从高频信号产生电路14输出的fm信号的频率与该接收信号的频率之间的差分(以下称为“频率差分”)fd。接收电路16-m生成具有频率差分fd的中间频率信号ifm，并将该中间频率信号ifm输出到a/d转换电路17。
23.a/d转换电路17将从接收电路16-m(m＝1、2、3、4)输出的中间频率信号ifm从模拟信号转换为数字信号dm。a/d转换电路17将数字信号dm输出到乘客检测部18。
24.乘客检测部18例如由数字信号处理电路实现。乘客检测部18从a/d转换电路17获取与由接收电路16-m(m＝1、2、3、4)接收到的fm接收波有关的数字信号dm。乘客检测部18基于数字信号dm(m＝1、2、3、4)检测存在于可存在区域40中的乘客3a、3b、3c。此外，乘客检测部18基于数字信号dm(m＝1、2、3、4)确定检测到的乘客3a、3b、3c就座的位置。此外，乘客检测部18基于数字信号dm判别所检测到的乘客3a、3b、3c是成年人还是儿童。乘客检测部18将表示存在于车厢内的乘客3a、3b、3c的检测结果、乘客3a、3b、3c就座的位置以及是否为成年人的判别结果的检测数据输出到通信电路19。
25.数字信号处理电路例如由单一电路、复合电路、程序化后的处理器、并列程序化后的处理器、asic(application specific integrated circuit：专用集成电路)、fpga(field-programmable gate array：现场可编程门阵列)或它们的组合来实现。数字信号处理电路不限于通过专用硬件实现，也可以通过软件、固件或软件与固件的组合来实现。软件或固件作为程序存储在计算机的存储器中。计算机意味着执行程序的硬件，例如cpu(central processing unit：中央处理器)、中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微计算机、处理器或dsp(digital signal processor：数字信号处理器)。
26.通信电路19将从乘客检测部18输出的检测数据经由后述的接口部21传送至车厢内的未图示出的控制单元等。电源电路20经由接口部21从未图示出的控制单元等接收供电。电源电路20将接收到的电力作为驱动用电力，分别分配给高频信号产生电路14、电波发送部15、电波接收部16、a/d转换电路17、乘客检测部18以及通信电路19。接口部21是用于连接电波传感器电路部13和未图示的控制单元等的接口。
27.接下来，说明电波传感器2的动作。作为电波传感器2的感测用信号，可以使用通过各种调制方式调制的信号，这里将说明使用通过fm-cw方式调制的信号的例子。如图5所示，高频信号产生电路14生成随着时间的经过而频率改变的fm信号tx(k)(k＝1，...，k)，作为感测用信号。k为2以上的整数。图5是示出由高频信号产生电路14生成的fm信号tx(k)的一个示例的说明图。在图5所示的fm信号tx(k)中，频率的初始状态是下限频率，频率随着时间的经过而增加，直到频率达到上限频率为止。在图5中，扫描时间t是fm信号tx(k)的频率从下限频率达到上限频率的时间，频率带宽bw是上限频率与下限频率之间的差分的频率。在图5的示例中，fm信号tx(k)以固定周期tc被生成k次。高频信号产生电路14将fm信号tx(k)输出到电波发送部15的发送电路15-1、15-2，并将fm信号tx(k)输出到电波接收部16的接收电路16-1～16-4。图5中还示出fm信号tx(k)的振幅波形。
28.发送电路15-1和发送电路15-2交替地进行fm信号tx(k)的输出动作。若在进行fm信号tx(k)的输出动作的定时时，从高频信号产生电路14接收到fm信号tx(k)，则发送电路15-1放大fm信号tx(k)，并将放大后的fm信号tx(k)输出到发送天线元件11-1。通过将放大后的fm信号tx(k)从发送电路15-1输出到发送天线元件11-1，将fm发送波从发送天线元件11-1朝向可存在区域40发射。当发送电路15-1进行fm信号tx(k)的输出动作时，发送电路15-2停止fm信号tx(k)的输出动作。发送电路15-1进行fm信号tx(k)的输出动作的定时例如是k＝1，3，5...。
29.若在进行fm信号tx(k)的输出动作的定时时，从高频信号产生电路14接收到fm信号tx(k)，则发送电路15-2放大fm信号tx(k)，并将放大后的fm信号tx(k)输出到发送天线元
件11-2。通过将放大后的fm信号tx(k)从发送电路15-2输出到发送天线元件11-2，将fm发送波从发送天线元件11-2朝向可存在区域40发射。当发送电路15-2进行fm信号tx(k)的输出动作时，发送电路15-1停止fm信号tx(k)的输出动作。发送电路15-2进行fm信号tx(k)的输出动作的定时例如是k＝2，4，6...。
30.如图6所示，若从发送电路15-1接收到fm信号tx(k)，则发送天线元件11-1朝向可存在区域40发射频率在时间上发生转移的fm发送波。若从发送电路15-2接收到fm信号tx(k)，则发送天线元件11-2朝向可存在区域40发射如图6所示的fm发送波。图6是示出fm发送波和fm接收波的一例的说明图。从发送天线元件11-1和发送天线元件11-2中的每一个发射的fm发送波被存在于可存在区域40中的乘客3a、3b、3c反射。fm发送波具有当照射到车厢内的结构物等时进行透射、反射或衍射的性质。fm发送波是进行透射、反射还是衍射取决于结构物等的材质。例如，前排座位和后排座位分别将金属等用于框架等，将布或合成革等用于表面部分，将聚氨酯等用于内部。在照射到前排座位等的fm发送波中，没有照射到框架等的金属等的fm发送波透过前排座位等。照射到框架等的金属等的fm发送波被该金属等反射。如果可存在区域40中存在的包3d的材质是反射fm发送波的材质，则fm发送波被包3d反射。
31.被乘客3a、3b、3c和包3d中的每一个反射的fm发送波的反射波即fm接收波如图6所示，在从发送天线元件11-1或发送天线元件11-2发射fm发送波起经过了td时间之后，被接收天线元件12-1～12-4接收。此时，fm发送波的频率和fm接收波的频率有fd的差分。频率差分fd与电波传感器2和作为反射物的乘客3a、3b、3c等之间的距离成比例地变大。图7是示出fm发送波的扫描时间t与频率差分fd之间的关系的说明图。
32.当接收到作为反射波的fm接收波时，接收天线元件12-m(m＝1、2、3、4)将fm接收波的接收信号rx(k)输出到接收电路16-m。接收电路16-m提取频率差分fd(k)，该频率差分fd(k)是从高频信号产生电路14输出的fm信号tx(k)的频率与从接收天线元件12-m输出的接收信号rx(k)的频率之间的差分。接收电路16-m生成具有频率差分fd(k)的中间频率信号ifm(k)，并将该中间频率信号ifm(k)输出到a/d转换电路17。
33.a/d转换电路17若从接收电路16-m(m＝1、2、3、4)接收到中间频率信号ifm(k)，则将中间频率信号ifm(k)从模拟信号转换为数字信号dm(k)。a/d转换电路17将数字信号dm(k)输出到乘客检测部18。
34.乘客检测部18从a/d转换电路17获取数字信号dm(k)(m＝1、2、3、4)。乘客检测部18基于数字信号dm(k)(m＝1、2、3、4)检测存在于可存在区域40中的乘客3a、3b、3c，并确定乘客3a、3b、3c就座的位置。
35.由于乘客检测处理等是公知的技术，因此将省略详细的说明，但是以下将简单地
说明乘客检测部18的乘客检测处理的一个示例。在每次从a/d转换电路17获取数字信号dm(k)(m＝1、2、3、4)时，乘客检测部18对数字信号dm(k)进行傅里叶变换。乘客检测部18通过合成四个数字信号d1(k)～d4(k)的傅里叶变换结果来计算第一频谱sp1。通过对数字信号dm(k)进行傅里叶变换，来自乘客3a、3b、3c和包3d等反射物的反射波的接收信号rx(k)(k＝1，...，k)的谱值被累计到下面的式(1)中所示的拍频fs
1，n
(n＝1，...，n)。乘坐在车辆1上的乘客是三个乘客3a、3b、3c，反射fm发送波的乘客以外的反射物只有包3d的情况下，n＝4。在此，为了简化说明，忽略了被车辆的门等反射的反射波。拍频fs
1，n
的信号强度高于除拍频fs
1，n
以外的频率的信号强度，并且是第一频谱sp1的峰值。在式(1)中，rn是电波传感器2与乘客3a、3b、3c或包3d之间的距离，c是电波的传播速度。
36.乘客检测部18从第一频谱sp1中搜索信号强度为峰值的拍频fs
1，n
。乘客检测部18通过将搜索到的拍频fs
1，n
代入式(1)来计算距离rn。
37.每当计算第一频谱sp1时，乘客检测部18通过在从发送天线11周期性地发射的fm发送波的时间方向上对第一频谱sp1进行傅里叶变换来计算第二频谱sp2。通过在fm发送波的时间方向上对第一频谱sp1进行傅里叶变换，将来自反射物的反射波的接收信号rx(k)(k＝1，...，k)的谱值累计到下面的式(2)所示的拍频fs
2，n
，该拍频fs
2，n
对应于电波传感器2与反射物之间的相对速度vn。拍频fs
2，n
的信号强度高于除拍频fs
2，n
以外的频率的信号强度，并且是第二频谱sp2的峰值。在式(2)中，f0为fm信号tx(k)的中心频率。
38.乘客检测部18从第二频谱sp2中搜索信号强度为峰值的拍频fs
2，n
。乘客检测部18通过将搜索到的拍频fs
2，n
代入式(2)来计算相对速度vn。
39.对于接收天线元件12-1～12-4各自的设置位置，在车辆1的车宽方向上的位置彼此不同。因此，即使是来自相同反射物的反射波，例如到达接收天线元件12-1为止的传播距离与到达接收天线元件12-m(m＝2，3，4)为止的传播距离不同。因此，例如，在由接收天线元件12-1接收的fm接收波的相位与由接收天线元件12-m(m＝2，3，4)接收的fm接收波的相位之间产生如下面的式(3)所示的相位差δφ。在式(3)中，d
x
是与车宽方向平行的方向上的接收天线元件12-1～12-4各自的间隔，θ
x，n
是相对于接收天线元件12-m的fm接收波在x-z平面上的入射角，λ是fm发送波的波长。
40.在每次从a/d转换电路17获取数字信号dm(k)(m＝1、2、3、4)时，乘客检测部18对数字信号dm(k)进行傅里叶变换。乘客检测部18通过合成四个数字信号d1(k)～d4(k)的傅里叶变换结果来计算第三频谱sp
3，m
。每当计算第三频谱sp
3，m
时，乘客检测部18通过在周期性地发射的fm发送波的时间方向上对第三频谱sp
3，m
进行傅里叶变换来计算第四频谱sp
4，m
。每当计算第四频谱sp
4，m
时，乘客检测部18通过对第四频谱sp
4，m
进行傅立叶变换来计算第五频谱sp5。第四频谱sp
4，m
在接收天线元件12-1～12-4排列的方向即车宽方向(平行于x轴的方向)上被傅立叶变换，从而将来自反射物的反射波的接收信号rx(k)(k＝1，
…
，k)的谱值累计到与x-z平面上的入射角θ
x，n
相对应的频率分量fs
5，n
。频率分量fs
5，n
的信号强度高于除频率分量fs
5，n
以外的频率分量的信号强度，并且是第五频谱sp5的峰值。
41.乘客检测部18从第五频谱sp5中搜索信号强度为峰值的频率分量fs
5，n
。乘客检测部18通过将搜索到的频率分量fs
5，n
代入下式(4)来计算x-z平面上的入射角θ
x，n
。
42.图3所示的电波传感器2包括四个接收天线元件12-1～12-4。此外，电波传感器2包括两个发送天线元件11-1、11-2，发送天线元件11-1和发送天线元件11-2交替地发射fm发送波。因此，如图8所示，电波传感器2中，构成有与四个接收天线元件12-1～12-4在车高方向上排列两列等效的虚拟天线12-1
′
～12-8
′
。在图8的例子中，虚拟天线12-1
′
～12-4
′
和虚拟天线12-5
′
～12-8
′
排列在车高方向上。虚拟天线12-1
′
～12-4
′
与虚拟天线12-5
′
～12-8
′
在车高方向上的间隔为dy。图8是示出在电波传感器2中构成的虚拟天线12-1
′
～12-8
′
的一例的说明图。
43.乘客检测部18通过在虚拟天线12-1
′
等和虚拟天线12-5
′
等排列的方向即车高方向(与y轴平行的方向)上对第四频谱sp
4，m
进行傅里叶变换，将通过累计接收信号rx(k)的谱值而获得的频率分量fs
5，n
代入下面的式(5)，从而计算y-z平面上的入射角θ
y，n
。
44.如图9所示，乘客检测部18生成分别以距离rn、x-z平面上的入射角θ
x，n
以及y-z平面上的入射角θ
y，n
为维度的三维空间分布。生成三维空间分布的处理本身是公知的技术，因此省略详细的说明。图9是示出三维空间分布的一例的说明图。三维空间分布包括分别对应于乘客3a、3b、3c的空间分布(以下称为“乘客空间分布”)、和对应于作为乘客以外的反射物的包3d的空间分布(以下称为“非乘客空间分布”)。乘客空间分布3a’是与乘客3a相对应的空间分布，乘客空间分布3b’是与乘客3b相对应的空间分布，乘客空间分布3c’是与乘客3c相对应的空间分布。
此外，非乘客空间分布3d
′
是与包3d相对应的空间分布。在图9中，乘客空间分布3a
′
、3b
′
、3c
′
和非乘客空间分布3d
′
各自的形状已变形，与实际形状不同。
45.乘客检测部18基于包含在三维空间分布中的空间分布的形状判别该空间分布是乘客空间分布还是非乘客空间分布。基于空间分布的形状的判别方法可以是任何方法，例如，可以考虑使用学习乘客空间分布和非乘客空间分布各自的形状的学习模型，判别三维空间分布中包含的空间分布是乘客空间分布还是非乘客空间分布的方式。另外，乘客检测部18可以设为若与包含在三维空间分布中的空间分布对应的相对速度vn大于例如阈值thv，则可以判别为该空间分布是乘客空间分布，若相对速度vn在阈值thv以下，则判别为该空间分布是非乘客空间分布。阈值thv可以存储在乘客检测部18的内部存储器中，也可以从电波传感器2的外部提供。包3d一般是静止的。乘客即使手或脚等没有移动，但由于正在呼吸，也会有一定程度的运动。
46.如果判别为包含在三维空间分布中的空间分布是乘客空间分布，则乘客检测部18判定乘客存在于可存在区域40中。另外，如果判定三维空间分布中包含的空间分布是乘客空间分布，则乘客检测部18分别根据与乘客空间分布相关的距离rn、入射角θ
x，n
以及入射角θ
y，n
确定乘客空间分布中存在的乘客的位置。如果知道到电波传感器2的距离rn以及相对于电波传感器2的入射角θ
x，n
和入射角θ
y，n
，则能确定乘客的位置。
47.此外，乘客检测部18基于包含在三维空间分布中的乘客空间分布的大小，判别存在于车厢内的乘客3a、3b、3c是成人还是儿童。基于乘客空间分布的大小的判别方法可以是任何方法，例如，可以考虑使用学习成人和儿童各自的乘客空间分布的大小的学习模型，来判别乘客是成人还是儿童的方式。乘客检测部18将表示对存在于车厢内的乘客3a、3b、3c的检测结果、乘客3a、3b、3c就座的位置、以及乘客3a、3b、3c是否为成年人进行示出的判别结果的检测数据输出到通信电路19。
48.通信电路19将从乘客检测部18输出的检测数据经由后述的接口部21传送至车厢内的未图示出的控制单元等。控制单元等可以通过接收检测数据来识别乘客的存在等。因此，例如，能确认乘客被关在车厢内、将婴儿遗留在车内等情况。此外，还能确认幼儿等就座的位置。
49.这里，图10是示出发送天线元件11-1、11-2的天线指向性特性的一例的说明图。图10示出了相对于从发送天线元件11-1等的正面方向偏移的偏移角的天线增益。横轴表示偏移角的角度[deg]，纵轴表示天线增益[db]。在发送天线元件11-1等的正面方向上，偏移角为0[deg]。
[0050]
发送天线元件11-1等具有在正面方向上指向性增益达到峰值，并且从正面方向偏移的偏移角越大则指向性增益越低的特性。作为水平面的x-z平面上的天线指向性特性与作为垂直面的y-z平面上的天线指向性特性不一定一致，图10示出了x-z平面上的天线指向性特性与y-z平面上的天线指向性
特性不一致的例子。从指向性增益的峰值下降3[db]的点的角度范围被称为发送天线元件11-1等的波束宽度。从指向性增益的峰值下降3[db]的点是发送功率减少到峰值时的功率的二分之一的点。波束宽度可以通过发送天线元件11-1等的设计来决定，但是具有上限和下限。
[0051]
从发送天线元件11-1等发射的电波的照射范围2a由发送天线元件11-1等的天线指向性特性和电波传感器2在车厢内的设置位置来决定。为了使乘客检测部18检测坐在座位上的乘客3a、3b、3c，乘客3a、3b、3c的包含面部的头部需要被包含在电波的照射范围2a中。为了判别乘客3a、3b、3c是否为成年人，乘客3a、3b、3c的面部以下的上半身需要被包含在电波的照射范围2a中。为了使乘客3a、3b、3c的头部和上半身分别位于电波的照射范围2a中，电波传感器2的设置位置优选为比乘客3a、3b、3c的头部更靠近天花板侧的位置。
[0052]
此外，在车辆1的车厢内的区域中，乘客可存在的区域即可存在区域40需要被包含在电波的照射范围2a中。为了将可存在区域40包含在电波的照射范围2a中，发送天线元件11-1等的天线指向性特性优选为广角。此外，接收天线元件12-1～12-4需要接收fm接收波，该fm接收波是来自被包含在电波的照射范围2a中的乘客3a等的头部等的反射波。因此，接收天线元件12-1等的天线指向性特性需要是与发送天线元件11-1等的天线指向性特性相同的特性。这里的相同特性并不意味着接收天线元件12-1等的天线指向性特性与发送天线元件11-1等的天线指向性特性严格相同，在实际使用上没有问题的范围内还包含不同的特性。在电波的照射范围2a内包含遮挡fm发送波或fm接收波的障碍物时，发送天线元件11-1等的天线指向性特性或接收天线元件12-1等的天线指向性特性劣化。因此，决定电波传感器2的设置位置，使得障碍物不被包含在电波的照射范围2a内。作为障碍物，可以认为有内后视镜或室内灯等。
[0053]
在图4所示的电波传感器2中，电波传感器电路部13具备乘客检测部18。但是，这只是一个例子，如图11所示，电波传感器电路部13可以不具备乘客检测部18，乘客检测部18可以安装在电波传感器2外部的信号处理装置等上。图11是示出实施方式1的其他电波传感器2的功能的框图。在图11所示的电波传感器2中，电波传感器电路部13不具备乘客检测部18，通信电路19将从a/d转换电路17输出的数字信号dm(k)(m＝1、2、3、4)经由接口部21发送到图12所示的信号处理装置30。图12是示出实施方式1的乘客检测装置的结构图。图12所示的乘客检测装置包括图11所示的电波传感器2和乘客检测部18。
[0054]
在图3所示的电波传感器2中，接收天线12具有四个接收天线元件12-1～12-4。然而，这只是一个示例，接收天线12可以具有多个接收天线元件，接收天线12可以具有两个接收天线元件、三个接收天线元件或者五个以上的接收天线元件。接收天线12所具有的接收天线元件的个数越多，则需要更大的接收天线元件的设置面积，但是在x-z平面上的入射角θ
x，n
的分辨率得到提高。
[0055]
在图3所示的电波传感器2中，发送天线11具有两个发送天线元件11-1、11-2。然而，这只是一个示例，发送天线11可以仅具有一个发送天线元件，也可以具有三个以上的发
送天线元件。发送天线11所具有的发送天线元件的个数越多，则需要更大的发送天线元件的设置面积，但是在y-z平面上的入射角θ
y，n
的分辨率得到提高。在发送天线11所具有的发送天线元件的个数为一个时，乘客检测部18无法计算入射角θ
y，n
。在无法计算入射角θ
y，n
时，乘客检测部18无法生成上述三维空间分布。然而，如果能够计算出x-z平面上的入射角θ
x，n
，则乘客检测部18能生成分别以距离rn和x-z平面上的入射角θ
x，n
为维度的二维空间分布。若能生成二维空间分布，则乘客检测部18能确定乘客3a、3b、3c在x-z平面上的位置。
[0056]
在图3所示的电波传感器2中，发送天线元件11-1、11-2在车辆的车高方向上排列成一列。只要发送天线元件11-1、11-2各自在车高方向上的设置位置彼此不同即可，如图13所示，发送天线元件11-1、11-2可以不在车辆的车高方向上排成一列。图13是示出实施方式1的另一个电波传感器2的结构图。在图13的示例中，发送天线元件11-1、11-2各自在车高方向上的设置位置彼此不同，并且发送天线元件11-1、11-2各自在车宽方向上的设置位置彼此不同。
[0057]
在图3所示的电波传感器2中，接收天线元件12-1～12-4各自在车宽方向上的设置位置彼此不同。然而，这只是一个示例，如图14所示，接收天线元件12-1～12-4中的一部分接收天线元件在车辆的车宽方向上的设置位置可以与剩余的任意个接收天线元件在车辆的车宽方向上的设置位置相同。图14是示出实施方式1的另一个电波传感器2的结构图。在图14的示例中，接收天线元件12-4在车宽方向上的设置位置与接收天线元件12-3在车宽方向上的设置位置相同。接收天线元件12-4在车高方向上的设置位置与接收天线元件12-1～12-3各自在车高方向上的设置位置不同。发送天线元件11-1、11-2各自在车高方向上的设置位置彼此不同，并且发送天线元件11-1、11-2各自在车宽方向上的设置位置彼此不同。
[0058]
在图3所示的电波传感器2中，接收天线元件12-1～12-4在车辆的车宽方向上排列成一列。只要接收天线元件12-1～12-4各自在车宽方向上的设置位置彼此不同即可，如图15所示，接收天线元件12-1～12-4可以不在车辆的车宽方向上排列成一列。图15是示出实施方式1的另一个电波传感器2的结构图。在图15的示例中，接收天线元件12-1～12-4各自在车宽方向上的设置位置彼此不同，并且接收天线元件12-1～12-4各自在车高方向上的设置位置彼此不同。
[0059]
图16、图17、图18是示出在电波传感器2中构成的虚拟天线12-1
′
～12-8
′
的一例的说明图。图16示出了发送天线元件11-1、11-2如图13那样配置时的虚拟天线12-1
′
～12-8
′
的配置。图17示出了当发送天线元件11-1、11-2以及接收天线元件12-1～12-4如图14所示那样配置时的虚拟天线12-1
′
～12-8
′
的配置。图18示出了当接收天线元件12-1～12-4如图15所示那样配置时的虚拟天线12-1
′
～12-8
′
的配置。在发送天线元件11-1、11-2和接收天线元件12-1～12-4如图14所示那样配置时，
在虚拟天线12-1
′
～12-8
′
中，虚拟天线12-2
′
、12-7
′
、12-8
′
在车高方向上排列三个，与图3所示的电波传感器2相比，角度分辨率得到提高。
[0060]
在以上的实施方式1中，将电波传感器2构成为具备发送天线11，该发送天线11向车辆1的车厢内的区域中的乘客可以存在的区域即可存在区域40发射电波；以及接收天线12，该接收天线12具有用于接收从发送天线11发射的电波的反射波的多个接收天线元件12-1～12-4。多个接收天线元件12-1～12-4各自的设置位置中，在车辆1的车宽方向上的位置彼此不同。因此，电波传感器2能够检测乘坐在车辆1上的所有乘客3a、3b、3c，并能确定所有乘客3a、3b、3c的位置。
[0061]
实施方式2.在实施方式2中，对设置在从发送天线11发射的fm发送波不直接照射到车厢内的天花板的位置的电波传感器2进行说明。
[0062]
如图19所示，在从发送天线11发射的fm发送波直接照射到车厢内的天花板时，除了从发送天线11直接到达乘客3c的fm发送波之外，还产生被天花板反射后到达乘客3c的fm发送波。在fm发送波被天花板反射后到达乘客3c的路径被称为多路径，已知该路径成为乘客检测部18的乘客检测性能劣化的主要原因。因此，优选为设置电波传感器2以防止产生多路径。即，如图20所示，优选为电波传感器2被设置在从发送天线11发射的fm发送波不直接照射到车厢内的天花板上的位置。图19是示出电波传感器2被设置在从发送天线11发射的fm发送波直接照射到车厢内的天花板的位置时的车辆的侧视图。图20是示出电波传感器2被设置在从发送天线11发射的fm发送波不直接照射到车厢内的天花板的位置时的车辆的侧视图。
[0063]
当电波传感器2设置在车厢内时，从发送天线11发射的fm发送波直接照射到天花板的情况下，可以调整电波传感器2的安装角度，使得从发送天线11发射的fm发送波不直接照射到车厢内的天花板上。例如，如图21所示，以电波传感器2中的坐标系的x轴为起点，在y-z平面内，使电波传感器2旋转例如角度α的状态下，将电波传感器2设置在车厢内即可。角度α是使得从发送天线11发射的fm发送波不直接照射到车厢内的天花板的角度。图21是示出在y-z平面内的电波传感器2的旋转的说明图。
[0064]
在图13所示的电波传感器2中，发送天线元件11-1、11-2在车辆1的车高方向上排列成一列，接收天线元件12-1～12-4在车辆1的车宽方向上排列成一列。在包含车辆1的车宽方向和车辆1的车高方向的平面即x-y平面中，在电波传感器2如图22所示以旋转90度的状态被设置的情况下，接收天线元件12-1～12-4各自的设置位置中，在车辆1的车高方向上的位置彼此不同。发送天线元件11-1、11-2各自的设置位置中，在车辆1的车宽方向上的位置彼此不同。图22是示出以顺时针旋转90度的状态设置的电波传感器2的结构图。在图22的示例中，在x-y平面中，电波传感器2以顺时针旋转90度的状态被设置。
[0065]
此外，本公开能够自由组合各实施方式，或者将各实施方式的任意构成要素进行变形，或者也可以在各实施方式中省略任意的构成要素。工业上的实用性
[0066]
本公开涉及电波传感器和乘客检测装置。标号说明
[0067]
1车辆，2电波传感器，2a照射范围，3a、3b、3c乘客，3d包，3a
′
、3b
′
、3c
′
乘客空间分布，3d
′
非乘客空间分布，11发送天线，11-1、11-2发送天线元件，12接收天线，12-1～12-4接收天线元件，12-1
′
～12-8
′
虚拟天线，13电波传感器电路部，14高频信号产生电路，15电波发送部，15-1、15-2发送电路，16电波接收部，16-1～16-4接收电路，17a/d转换电路，18乘客检测部，19通信电路，20电源电路，21接口部，30信号处理装置，40可存在区域。

技术特征：
1.一种电波传感器，其特征在于，包括：发送天线，该发送天线向车辆的车厢内的区域中乘客可以存在的区域即可存在区域发射电波；以及接收天线，该接收天线具有用于接收从所述发送天线发射的电波的反射波的多个接收天线元件，多个所述接收天线元件各自的设置位置在所述车辆的车宽方向上的位置彼此不同。2.如权利要求1所述的电波传感器，其特征在于，所述发送天线具有用于向所述可存在区域发射电波的多个发送天线元件，多个所述发送天线元件各自的设置位置在所述车辆的车高方向上的位置彼此不同。3.如权利要求2所述的电波传感器，其特征在于，在包含所述车辆的车宽方向和所述车辆的车高方向的平面上，如果所述电波传感器以旋转90度的状态设置，则多个所述接收天线元件各自的设置位置在所述车辆的车高方向上的位置彼此不同，多个所述发送天线元件各自的设置位置在所述车辆的车宽方向上的位置彼此不同。4.如权利要求1所述的电波传感器，其特征在于，多个所述接收天线元件中，一部分接收天线元件在所述车辆的车宽方向上的设置位置与剩余的任意个接收天线元件在所述车辆的车宽方向上的设置位置相同。5.如权利要求2所述的电波传感器，其特征在于，包括电波发送部，该电波发送部用于将电波从多个所述发送天线元件中的任意一个发送天线元件发射到所述可存在区域，所述电波发送部在多个所述发送天线元件中依次切换用于发射电波的一个发送天线元件。6.如权利要求1所述的电波传感器，其特征在于，所述发送天线和所述接收天线被设置在同一平面上，所述发送天线的天线指向性特性与所述接收天线的天线指向性特性相同。7.如权利要求1所述的电波传感器，其特征在于，所述发送天线和所述接收天线各自的设置位置是所述车厢内的天花板的位置，或者比存在于所述车厢内的乘客的头部更靠近所述天花板侧的位置。8.如权利要求1所述的电波传感器，其特征在于，所述发送天线的设置位置是向所述可存在区域发射的电波的照射范围中不包含遮挡该电波的障碍物的位置。9.如权利要求1所述的电波传感器，其特征在于，所述发送天线的设置位置是向所述可存在区域发射的电波不直接照射到所述车厢内的天花板的位置。10.如权利要求1至9中任一项所述的电波传感器，其特征在于，包括乘客检测部，该乘客检测部基于由各个接收天线元件接收到的电波，检测存在于所述可存在区域的乘客，并确定所述乘客就座的位置。11.一种乘客检测装置，其特征在于，包括：如权利要求1至9中的任一项所述的电波传感器；以及
乘客检测部，该乘客检测部基于由包含在所述电波传感器中的各个接收天线元件接收到的电波，检测存在于所述可存在区域的乘客，并确定所述乘客就座的位置。

技术总结
本发明中，将电波传感器(2)构成为具备发送天线(11)，其向车辆(1)的车厢内的区域中乘客可以存在的区域即可存在区域(40)发射电波；以及接收天线(12)，其具有用于接收从发送天线(11)发射的电波的反射波的多个接收天线元件(12-1)～(12-4)。多个接收天线元件(12-1)～(12-4)各自的设置位置在车辆(1)的车宽方向上的位置彼此不同。的位置彼此不同。的位置彼此不同。


技术研发人员：星原靖宪 武井匠
受保护的技术使用者：三菱电机株式会社
技术研发日：2021.01.29
技术公布日：2023/10/8