CN104737031A - 通信传感器装置 - Google Patents

Abstract

为了提供传感器的灵敏度下降较少且能够降低耗电的通信传感器装置，具有：天线(1)，放射发送信号并接收来自通信对方的通信信号和作为来自检测对象的反射波的反射波接收信号；收发部(10)，连接于天线(1)，为了进行通信而具备具有调制电路(2a)的发送电路(2)和具有解调电路(3a)的接收电路(3)；控制电路(7)，连接于收发部(10)，对收发部(10)进行控制；检波电路(4)，在从发送电路(3)经由天线(1)对发送信号进行发送的过程中，对发送信号的一部分和反射波接收信号的合成信号进行检波；LPF(5)，连接于检波电路(4)，截止频率被设定为比由调制电路(2a)进行调制的调制频率低；以及信号处理电路(6)，对从LPF(5)输出的信号进行处理；以一定的周期将发送动作和非发送动作交替地重复，发送动作将检测用发送动作和通信用发送动作交替地重复。

Description

通信传感器装置

技术领域

本发明涉及通信传感器装置，特别涉及能够降低耗电的通信传感器装置。

背景技术

以往，提出了利用电波来测定到检测对象的距离的传感器、和对检测对象的运动进行检测并对检测对象的有无和接近进行检测的传感器等。

近年来，这样的利用电波的传感器能够以非接触方式对检测对象的运动进行检测，因此正在研究在各种领域的应用，特别是，提出了以安全、保健的用途而进行人的检测、检测身体的运动的方法。

在专利文献1所记载的通信传感器装置900中，如图5所示，具备：发送电路，发送被调制电路901数字调制后的高频信号；发送天线902，放射高频信号；接收天线902，接收来自通信对方的信号和来自对象物的反射波；接收电路，将从接收天线902输出的接收信号通过解调电路903解调，将来自通信对方的信号作为接收数据取入；相位检波电路904，在从发送电路发送高频信号的过程中，对使向接收天线902供电的高频信号的一部分和由接收天线902接收的作为来自对象物的反射波的反射波接收信号相干扰后的合成信号进行相位检波；以及信号处理电路905，对从相位检波电路904输出的检波信号进行信号处理，进行对象物的位置变化检测。

公开了在从发送电路发送高频信号的过程中、通过对使向接收天线902供电的高频信号的一部分和由接收天线902接收的反射波接收信号相干扰后的合成信号进行相位检波、从而能够利用在数据通信中使用的信号将数据通信和传感同时以同一频率实现的通信传感器装置的技术。

在专利文献1所记载的通信传感器装置900中，通过将在通信中使用的发送信号还用作传感用的电波而同时以同一频率实现数据通信和传感，因此能够在维持通信速度的状态下进行检测对象物的运动的传感动作。

通过使用这样的通信传感器装置，能够简单地实现将与用传感功能检测出的对象物的动作相关的数据用通信功能向通信对方传送。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:WO2011/142211

发明内容

发明要解决的课题

但是，对于与用传感功能检测出的人等检测对象的运动相关的数据等信息而言，与人等检测对象的运动相关的数据在例如伴随人的心跳及呼吸的人体运动的情况下为约1Hz左右，在伴随步行或运动的人体运动的情况下也较少而为几10Hz左右以下。

在处理这样的数据的通信传感器装置的情况下，根据现有技术的通信传感器装置，由于将在通信中使用的发送信号还直接用作传感用的电波，所以由传感功能得到的检测数据量与能够由通信功能收发的数据量相比非常少，产生对发送数据中不包含由传感功能得到的检测数据的空发送数据进行传送的需要，具有通信传感器装置的耗电白白增大的问题。

此外，若对应于由传感功能得到的检测数据量而降低发送动作的频度则平均发送功率下降，所以具有传感功能的灵敏度下降的问题。

本发明用于解决上述问题，目的在于提供传感器的灵敏度下降较少且能够降低耗电的通信传感器装置。

用于解决问题的手段

为解决该问题，技术方案1记载的通信传感器装置能够对检测对象的运动进行检测，具有：放射发送信号并接收来自通信对方的通信信号和作为来自检测对象的反射波的反射波接收信号的天线；收发部，与上述天线连接，为了进行通信而具备具有调制电路的发送电路及具有解调电路的接收电路；控制电路，连接于上述收发部，对上述收发部进行控制；检波电路，在从上述发送电路经由上述天线发送上述发送信号的过程中，对上述发送信号的一部分和由上述天线接收到的上述反射波接收信号的合成信号进行检波；低通滤波器，连接于上述检波电路，截止频率被设定为比由上述调制电路进行调制的调制频率低；以及信号处理电路，对从上述低通滤波器输出的信号进行处理；该通信传感器装置的特征在于，上述控制电路对上述收发部进行控制，以一定的周期将发送动作和非发送动作交替地重复，并且，上述发送动作将1次以上的用于得到上述反射波接收信号的检测用发送动作、进行数据的发送的n次(n是自然数)的通信用发送动作交替地重复。

此外，技术方案2记载的通信传感器装置的特征在于，上述发送动作将1次以上的上述检测用发送动作和1次的上述通信用发送动作交替地重复。

此外，技术方案3记载的通信传感器装置的特征在于，上述检测用发送动作是比上述通信用发送动作短的时间。

发明效果

根据技术方案1的发明，控制电路对上述收发部进行控制，以一定的周期将发送动作和非发送动作交替地重复，并且，在发送动作中进行控制以使得交替地重复1次以上的用于得到反射波接收信号的检测用发送动作和进行数据的发送的n次(n是自然数)的通信用发送动作，所以能够使通信用发送动作的频度较低。因此，能够降低使调制电路、解调电路动作的频度，所以能够降低通信传感器装置的耗电。

根据技术方案2的发明，在发送动作中，将1次以上的检测用发送动作和1次的通信用发送动作交替地重复，所以能够进一步降低通信传感器装置的耗电。

根据技术方案3的发明，使检测用发送动作比通信用发送动作时间短，所以能够更加降低通信传感器装置的耗电。

如上所述，根据本发明，能够提供传感器的灵敏度降低较少且能够降低耗电的通信传感器装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的通信传感器装置的动作概要的图。

图2是表示本发明的实施方式的通信传感器装置的结构的框图。

图3是本发明的实施方式的通信传感器装置的动作说明图。

图4是本发明的实施方式的通信传感器装置的传感动作说明图。

图5是表示现有技术的通信传感器的结构的框图。

具体实施方式

[实施方式]

以下对本发明的实施方式中的通信传感器装置100进行说明。

首先，利用图1对本实施方式中的通信传感器装置100的动作概要进行说明。

通信传感器装置100如图1所示，放射发送信号，接收来自通信对方200的通信信号从而与通信对方200进行通信，并且检测出来自检测对象的反射波而进行检测对象的检测。

接着，利用图2对通信传感器装置100的结构进行说明。图2是表示通信传感器装置100的结构的框图。

通信传感器装置100如图2所示，具备收发部10、检测部20和控制电路7。

此外，通信传感器装置100除此之外还具有电源电路8，对通信传感器装置100的各部供给动作用的电源。

天线1放射从收发部10输出的发送信号，接收从通信对方200放射的通信信号、以及发送信号被检测对象反射后的反射波。

收发部10连接于天线1，具备：发送电路2，具有将应向通信对方200传送的信息变换为发送信号的调制电路2a；以及接收电路3，具有从由通信对方200传送的通信信号中取出接收信息的解调电路3a。

收发部10除此之外还具有：功率放大器(以下记作PA)，作为发送电路2的一部分，用于使发送信号成为所需要的大小的输出；低噪声放大器(以下记作LNA)，作为接收电路3的一部分，用于将接收信号放大；PLL电路，用于将收发的频率可变设定；频率变换电路等。

检测部20连接于天线1，具备检波电路4、低通滤波器5(以下记作LPF)和信号处理电路6。

在从发送电路2经由天线1对发送信号进行发送的过程中，检波电路4将发送信号的一部分、与由天线1接收到发送信号被检测对象反射后的反射波的反射波接收信号的合成信号检波并输出。

LPF5连接于检波电路4，为了输出与在检波电路4的输出信号中包含的检测对象的运动相关联的信号成分、并去除在检波电路4的输出信号中包含的发送信号的调制成分，截止频率被设定得比用调制电路2a进行调制的调制频率低。

信号处理电路6对从LPF5输出的信号进行放大、采样、AD变换等信号处理，并将其结果输出。

控制电路7连接于收发部10，对收发部10的发送电路2及接收电路3的动作状态进行控制，并将应向通信对方200发送的信息对发送电路2中具备的调制电路2a输出，从接收电路3中具备的解调电路3a获得接收信息。

控制电路7还连接于检测部20，获得来自检测部20中具备的信号处理电路6的输出信号，进行检测对象的有无、动作等的检测判断。

以下，利用图3对通信传感器装置100的动作进行说明。图3是表示通信传感器装置100的动作定时的图。

图3(a)、(b)、(c)示出控制电路7对发送电路2及接收电路3进行控制的定时。

控制电路7如图3(a)及(b)所示，在时刻T1将包含调制电路2a的发送电路2控制为ON，在时间t1的期间设为通信用发送动作，进行控制以使得包含应向通信对方200传送的信息的发送信号从发送电路2经由天线1被发送到外部，在t1经过后将包含调制电路2a的发送电路2控制为OFF。

接着，为了接收相对于在从时刻T1起时间t1的期间发送的发送信号、从通信对方200传送的通信信号，控制电路7在从发送结束起时间t2后将接收电路3控制为ON，在时间t3的期间，在接收到从通信对方200传送的通信信号后，将接收电路3控制为OFF。

然后，控制电路7在从时刻T1起经过时间t4后设为检测用发送动作，进行控制以使得将除了调制电路2a以外的发送电路2在比通信用发送动作的时间t1短的时间t5的期间控制为ON，不含应向通信对方200传送的信息的发送信号从发送电路2经由天线1被发送到外部，在经过t5后将发送电路2控制为OFF。

检测用发送动作是为了得到反射波接收信号而进行的，检测用发送动作中不包含应向通信对方200传送的信息。因此，在发送动作后通信信号不被从通信对方200传送，在检测用发送动作结束后不需要使接收电路3动作从而接收电路3的控制不进行。

控制为，从使检测用发送动作开始的时刻T2起，每当又经过时间t4，在将检测用发送动作重复后，在经过时间t4的多次量的时间t6后，重复从自时刻T1起进行的通信用发送动作开始的控制。图3示出将第二发送动作重复4次的例子。

如以上那样，控制电路7进行控制以使得以一定的周期交替地重复发送动作和非发送动作，按每个时间t6，作为通信用发送动作，将包含应向通信对方200传送的信息的发送信号从发送电路2经由天线1向外部发送，为了接受从通信对方200传送的通信信号，在从发送结束起时间t2后将接收电路3控制为ON，在时间t3的期间，控制为接收从通信对方200传送的通信信号，因此能够与通信对方200进行基于无线的通信动作。

此外，由于控制电路7进行控制以使得发送动作将1次以上的检测用发送动作(图3中例示4次的情况)、和进行数据的发送的n次(图3中例示1次的情况)的通信用发送动作交替地重复，所以能够使通信用发送动作的频度较低。因此，能够降低使调制电路2a、解调电路3a动作的频度，能够使通信传感器装置的耗电降低。

图3(d)、(e)是表示检测部20的动作的图。

图3(d)是表示用检波电路4将发送信号的一部分、与由天线1接收到发送信号被检测对象反射后的反射波的反射波接收信号的合成信号检波后的输出的图，在发送电路2进行发送的过程中，输出发送信号的一部分与反射波接收信号的合成信号被检波的信号。

检波电路4的输出信号中，包含发送信号的调制成分和与检测对象的运动相关联的信号成分。

图3(e)是表示检波电路4的输出被输入LPF5时的LPF5的输出的图。

LPF5为了输出在检波电路4的输出信号中包含的与检测对象的运动相关联的信号成分、并去除在检波电路4的输出信号中包含的发送信号的调制成分，从而截止频率被设定得比由调制电路2a进行调制的调制频率低，因此调制成分等比截止频率高的信号在输出中不出现。

通过检波电路4的输出信号中包含的、与LPF5的截止频率相比频率较低的与检测对象的运动相关联的信号成分，构成LPF5的电容器被充电，在发送动作的时间经过后，通过由LPF5的电路构成的放电路线及以构成LPF5的部件等的绝缘电阻为路线的漏电流等，缓慢放电而输出降低。

控制电路7对收发部10进行控制，以一定的时间t4的周期将发送动作和非发送动作交替地重复，所以发送动作的频度保持为一定，平均发送功率的降低得以抑制。因此，以一定的时间t4的周期，构成LPF5的电容器被充电，能够防止由LPF5的放电导致的输出的降低，因此能够抑制传感功能的灵敏度下降。

图4是说明对检测对象的运动进行检测的动作的图。图4(a)表示检测对象的运动。图4(b)是表示从通信传感器装置100发送的发送输出的图。图4(c)是表示将通信传感器装置100的发送输出、和发送信号被检测对象反射后的反射波接收信号的合成信号用检波电路4检波的输出的信号的图。图4(d)是表示图4(c)的检波输出被输入LPF5时的LPF输出的图。

从通信传感器装置100发送的通信用发送信号以及发送信号以图4(b)所示的定时被发送给进行图4(a)那样的运动的检测对象，在发送中被检测对象反射，由天线1接收到的反射波接收信号、以及发送波的一部分被输入检波电路4。

相对于发送波的相位的反射波接收信号的相位由于到检测对象的距离改变而变化，因此发送波的一部分和反射波接收信号的合成信号根据这2个信号的相位差而振幅变化。

当发送波和反射波接收信号为同相(相位差为0度)时，合成信号的振幅为最大，反相(相位差为180度)时合成信号的振幅为最小。

在检波电路4中，如图4(c)所示那样，将输入的发送波的一部分和反射波接收信号的合成信号进行检波，输出与其振幅对应的检波信号。

当从检波电路4输出的检波信号被输入到LPF5，则能够得到如图4(d)所示那样沿着检波信号的包络线的信号。

由信号处理电路6，对LPF5的输出信号进行放大、采样、AD变换等信号处理，通过将该信号用信号处理电路6或控制电路7进行分析、特征提取等，从而能够对检测对象的运动进行检测。

如以上那样，控制电路7对收发部10进行控制，以一定的周期将发送动作和非发送动作交替地重复，因此能够将发送动作的频度保持为一定，能够抑制平均发送功率的下降。此外，控制电路7进行控制，以使得发送动作将1次以上的用于得到反射波接收信号的检测用发送动作和进行数据的发送的n次(n为自然数)的通信用发送动作交替地重复，因此能够使通信用发送动作的频度较低。因此，能够降低使调制电路2a、解调电路3a动作的频度，所以能够使通信传感器装置100的耗电降低。

通过由控制电路7进行控制以使得发送动作将1次以上的检测用发送动作和1次的通信用发送动作交替地重复，从而能够进一步使通信传感器装置的耗电降低。

由于检测用发送动作设为比通信用发送动作短的时间，所以能够更加使通信传感器装置的耗电降低。

如以上那样，根据本发明的实施方式的通信传感器装置100，能够提供传感器的灵敏度下降较少且能够降低耗电的通信传感器装置。

如以上那样，对本发明的实施方式的通信传感器装置100具体地进行了说明，但本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离主旨的范围内能够进行各种变更来实施。例如能够如以下那样变形实施，这些实施方式也属于本发明的技术范围。

(1)本实施方式中，示出通信传感器装置远离检测对象的图进行了说明，但也可以为了对检测对象的人体运动等进行检测而被携带或佩戴。

(2)本实施方式中，示出通信用发送动作每4次检测用发送动作而被执行1次的例子进行了说明，但检测用发送动作为1次以上即可，可以根据使用的用途、目的而将频度适当变更来实施。

(3)本实施方式中，示出通信用发送动作每4次检测用发送动作而被执行1次的例进行了说明，但通信用发送动作也可以多于1次，可以根据使用的用途、目的而将频度适当变更来实施。

(4)本实施方式中，示出在通信用发送动作之后紧接着进行接收动作的动作例进行了说明，但进行接收动作的定时也可以在检测用发送动作的期间进行。

符号说明

1      天线

2      发送电路

2a     调制电路

3      接收电路

3a     解调电路

4      检波电路

5      低通滤波器(LPF)

6      信号处理电路

7      控制电路

8      电源电路

10      收发部

20      检测部

100   通信传感器装置

200   通信对方

Claims (3)

1.一种通信传感器装置，能够对检测对象的运动进行检测，具备：

天线，放射发送信号并接收来自通信对方的通信信号和来自检测对象的反射波即反射波接收信号；

收发部，与上述天线连接，为了进行通信而具备具有调制电路的发送电路和具有解调电路的接收电路；

控制电路，与上述收发部连接，对上述收发部进行控制；

检波电路，在从上述发送电路经由上述天线发送上述发送信号的过程中，对上述发送信号的一部分与由上述天线接收到的上述反射波接收信号的合成信号进行检波；

低通滤波器，与上述检波电路连接，截止频率被设定为比由上述调制电路进行调制的调制频率低；以及

信号处理电路，对从上述低通滤波器输出的信号进行处理；

该通信传感器装置的特征在于，

上述控制电路对上述收发部进行控制，以一定的周期将发送动作和非发送动作交替地重复，并且，上述发送动作交替地重复1次以上的检测用发送动作和n次的通信用发送动作，其中，上述检测用发送动作用于得到上述反射波接收信号，上述通信用发送动作进行数据的发送，n为自然数。

2.如权利要求1记载的通信传感器装置，其特征在于，

上述发送动作将1次以上的上述检测用发送动作和1次的上述通信用发送动作交替地重复。

3.如权利要求1或2记载的通信传感器装置，其特征在于，

上述检测用发送动作是比上述通信用发送动作短的时间。