CN110673129A - 推定装置及推定方法 - Google Patents

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Abstract

提供能够更高精度地推定运动物体的方向或位置的推定装置及推定方法。推定装置具有：发送天线部(11)；发送信号生成部(13)，生成多载波信号；发送部(12)，将多载波信号输出至发送天线部(11)；接收天线部(21)；接收部(22)，对接收信号进行观测，该接受信号包含发送出的多载波信号经过运动物体反射、散射所得的反射信号；复传递函数计算部(23)，根据观测到的多个接收信号，计算出多个表示各发送天线元件与各接收天线元件之间的传播特性的复传递函数；运动物体相关矩阵计算部(24)，针对每个副载波计算出复传递函数中的运动物体相关矩阵；副载波统一部(25)，统一运动物体相关矩阵；以及推定处理部(26)，使用通过统一而得到的统一运动物体相关矩阵推定运动物体所在的方向或位置。

Description

推定装置及推定方法
技术领域
本公开涉及利用无线信号推定运动物体的方向或位置的推定装置及推定方法。
背景技术
作为获知人物的位置等的方法，利用无线信号的方法正受到研究(例如，参照专利文献1～4)。在专利文献1、2及3中公开了通过使用差量计算而对包含多普勒频移的成分进行解析，从而推定作为检测对象的人物的位置或状态的技术。在专利文献4及5中公开了使用OFDM(正交频分复用：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号的多普勒传感器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-117972号公报
专利文献2：日本特开2017-129558号公报
专利文献3：日本特开2018-008021号公报
专利文献4：日本特开2012-088279号公报
专利文献5：日本特开2012-137340号公报
专利文献6：日本特开2006-157663号公报
专利文献7：日本特开2001-144722号公报
发明内容
发明要解决的课题
现有的方法难以更高精度地推定相对于本装置的运动物体的方向或位置。
解决课题的手段
为了达到上述目的，本公开的一个方式涉及的推定装置推定运动物体所在的方向或位置，具有：发送天线部，具有M个(M是1以上的自然数，其中N＝1时M≧2)发送天线元件；发送信号生成部，生成调制有多个副载波信号的多载波信号；发送部，通过将所述多载波信号输出至所述发送天线部，从而使所述发送天线部发送所述多载波信号；接收天线部，具有N个(N是1以上的自然数，其中M＝1时N≧2)接收天线元件；接收部，对接收信号进行相当于所述运动物体的动作的周期的第1期间的观测，所述接收信号是通过所述N个接收天线元件的各个接收到的，包含通过所述M个发送天线元件的各个发送的所述多载波信号经过运动物体反射或散射所得的反射信号；复传递函数计算部，使用在所述接收部中在所述第1期间中观测到的多个所述接收信号，对于将所述M个发送天线元件与所述N个接收天线元件1对1组合时可取的全部组合即M×N个组合的各个，针对所述多个副载波信号分别对应的多个副载波的每一个计算出多个表示该组合中的所述发送天线元件与所述接收天线元件之间的传播特性的复传递函数；运动物体相关矩阵计算部，针对所述多个副载波的每一个、且针对所述M×N个组合的每一个，(i)按照观测到所述多个接收信号的顺序即时间序列逐次记录通过所述复传递函数计算部计算出的多个所述复传递函数，(ii)通过从按照时间序列逐次记录的所述多个复传递函数中提取出与运动物体相关的成分，从而针对所述多个副载波的每一个计算出M×N矩阵的运动物体相关矩阵；副载波统一部，通过规定的方法统一针对所述多个副载波的每一个计算出的所述运动物体相关矩阵，从而计算出统一运动物体相关矩阵；以及推定处理部，使用通过所述副载波统一部计算出的所述统一运动物体相关矩阵，将所述推定装置作为方向或位置的基准，推定所述运动物体的所在的方向或位置。
另外，本公开的另一方式涉及的推定装置，推定运动物体所在的方向或位置，具有：发送天线部，具有M个(M是1以上的自然数，其中N＝1时M≧2)发送天线元件；发送信号生成部，生成发送信号；发送部，通过将所述发送信号输出至所述发送天线部，从而使所述发送天线部发送所述发送信号；接收天线部，具有N个(N是1以上的自然数，其中M＝1时N≧2)接收天线元件；接收部，对接收信号进行相当于所述运动物体动作的周期的第1期间的观测，所述接收信号是通过所述N个接收天线元件的各个接收到的，包含从所述M个发送天线元件的各个发送的所述发送信号经过运动物体反射或散射所得的反射信号；复传递函数计算部，使用在所述接收部中在所述第1期间中观测到的多个所述接收信号，对于将所述M个发送天线元件与所述N个接收天线元件1对1组合时可取的全部组合即M×N个组合的各个，计算出多个表示该组合中的所述发送天线元件与所述接收天线元件之间的传播特性的复传递函数；运动物体相关矩阵计算部，针对所述M×N个组合的每一个，(i)按照所述多个接收信号被观测到的顺序即时间序列逐次记录通过所述复传递函数计算部计算出的多个所述复传递函数，(ii)计算出按照时间序列逐次记录的所述多个复传递函数的第2期间中的平均值，(iii)对于所述第2期间中的所述多个复传递函数的各个，通过从该复传递函数减去所述平均值，从而计算出M×N矩阵的运动物体相关矩阵；以及推定处理部，使用通过所述运动物体相关矩阵计算部计算出的所述运动物体相关矩阵，将所述推定装置作为方向或位置的基准，推定所述运动物体所在的方向或位置。
此外，这些总括的或具体的方式可以由系统、方法、集成电路、计算机程序或计算机能够读取的CD-ROM等存储介质实现，也可以由系统、方法、集成电路、计算机程序及存储介质的任意的组合实现。
发明的效果
根据本公开，能够更高精度地推定相对于本装置的运动物体的方向或位置。
附图说明
图1是表示实施方式中的推定装置的结构的一个例子的框图。
图2是表示图1所示的推定装置的检测对象的一个例子的图。
图3是示意地表示图1所示的天线部中的信号波的传递的情况的图。
图4是表示计算实施方式1中的差量信息时所使用的规定间隔的2个时刻的一个例子的示意图。
图5是表示与图4不同的规定间隔的2个时刻的一个例子的示意图。
图6是表示实施方式中的推定装置的推定处理的流程图。
图7是示意地表示变形例2中的运动物体相关矩阵计算中的信号处理的图。
具体实施方式
(作为本公开的基础的知识)
作为获知人物的位置的方法，利用无线信号的方法正受到研究。
例如专利文献1及2公开了下述技术，即，向规定的区域发送无线信号，通过多个天线接收由检测对象反射的无线信号，推定发送接收天线间的复传递函数。复传递函数是表示输入与输出的关系的复数的函数，在这里，表示发送接收天线间的传播特性。该复传递函数的元素的数量等于发送天线数量及接收天线数量的积。
并且，在专利文献3中公开了下述技术，即，在与专利文献2相同的结构中，使用根据接收电力求出的RCS(雷达散射截面：Radar Cross Section)推定生物体的姿态。RCS是表示反射了发送波的物体的面积的指标，生物体的RCS会根据姿态而产生各种变化。
在专利文献1中还公开了下述技术，即，能够通过使用傅里叶变换解析包含多普勒频移的成分，从而获知作为检测对象的人物的位置或状态。更具体地说，记录复传递函数的元素随时间的变化，对其时间波形进行傅里叶变换。由人物等生物体进行的呼吸或心跳等生物体活动会给与反射波微小的多普勒效应。因此，包含多普勒频移的成分包含有由人物的生物体活动产生的影响。另一方面，没有多普勒频移的成分并未受到由人物的生物体活动产生的影响，即对应来自固定物体的反射波或发送接收天线间的直接波。即，在专利文献1中公开了下述技术，即，能够使用在傅里叶变换后的波形中包含于规定的频率范围的成分，获知作为检测对象的人物的位置或状态。
在专利文献2中公开了下述方法，即，通过记录复传递函数的元素随时间的变化，解析其差量信息，从而提取包含微小的多普勒频移的成分，其中该多普勒频移包含由生物体产生的影响。即，在专利文献2中，公开了能够使用所述差量信息获知作为检测对象的人物的位置或状态的技术。
另一方面，在专利文献3中公开了下述OFDM多普勒雷达，其发送使用了OFDM(正交频分复用：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号的脉冲，检测由作为检测对象的移运动物体产生的多普勒频移。另外，在专利文献4中公开了关于OFDM多普勒雷达不需要傅里叶变换的高速的处理方法。
另外，在专利文献6及7中公开了通过发送OFDM信号，从而使发送接收天线间的复传递函数的推定精度提高的技术。在专利文献5中公开了通过针对每个副载波将复传递函数平均化，在专利文献7中公开了通过选择拥有最大的接收电力的副载波，从而分别能够降低接收到的噪声成分。
但是，在专利文献1、2及3的方法中，将非调制波作为发送信号利用，难以对市售的设备进行沿用，需要专用的硬件。即，难以利用现在普及的通信设备，利用者需要在原有的通信装置的基础上追加设置专用硬件。
另外，专利文献4及5的方法为了得到充分的精度需要将发送脉冲变陡峭，因此需要宽的带宽。因此硬件的成本与面向消费者的通信装置相比价格高。
另外，在希望将使用专利文献6及7的OFDM信号的复传递函数的推定方法应用于生物体雷达的情况下，通过将OFDM的各副载波的复传递函数平均化，从而抵消了噪声所包含的生物体成分，因此不能够进行高精度的推定。
因此，发明者鉴于此发明了下述推定装置等，所述推定装置能够使用原有的通信设备，低成本且高精度地利用由OFDM代表的多载波信号，更高精度地进行运动物体相对于本装置所在的方向或位置的推定。
即，本公开的一个方式涉及的推定装置推定运动物体所在的方向或位置，具有：发送天线部，具有M个(M是1以上的自然数，其中N＝1时M≧2)发送天线元件；发送信号生成部，生成调制有多个副载波信号的多载波信号；发送部，通过将所述多载波信号输出至所述发送天线部，从而使所述发送天线部发送所述多载波信号；接收天线部，具有N个(N是1以上的自然数，其中M＝1时N≧2)接收天线元件；接收部，对接收信号进行相当于所述运动物体的动作的周期的第1期间的观测，所述接收信号是通过所述N个接收天线元件的各个接收到的，包含通过所述M个发送天线元件的各个发送的所述多载波信号经过运动物体反射或散射所得的反射信号；复传递函数计算部，使用在所述接收部中在所述第1期间中观测到的多个所述接收信号，对于将所述M个发送天线元件与所述N个接收天线元件1对1组合时可取的全部组合即M×N个组合的各个，针对所述多个副载波信号分别对应的多个副载波的每一个计算出多个表示该组合中的所述发送天线元件与所述接收天线元件之间的传播特性的复传递函数；运动物体相关矩阵计算部，针对所述多个副载波的每一个、且针对所述M×N个组合的每一个，(i)按照观测到所述多个接收信号的顺序即时间序列逐次记录通过所述复传递函数计算部计算出的多个所述复传递函数，(ii)通过从按照时间序列逐次记录的所述多个复传递函数中提取出与运动物体相关的成分，从而针对所述多个副载波的每一个计算出M×N矩阵的运动物体相关矩阵；副载波统一部，通过规定的方法统一针对所述多个副载波的每一个计算出的所述运动物体相关矩阵，从而计算出统一运动物体相关矩阵；以及推定处理部，使用通过所述副载波统一部计算出的所述统一运动物体相关矩阵，将所述推定装置作为方向或位置的基准，推定所述运动物体的所在的方向或位置。
通过该结构，通过在发送信号中使用多载波信号，从而能够沿用原有的通信装置，推定生物体等运动物体相对于推定装置所在的方向或位置。
另外，在推定装置中，使用通过统一针对多个副载波的每一个得到的多个运动物体相关矩阵而得到的统一运动物体相关矩阵，推定生物体相对于推定装置所在的方向或位置。因此，与使用单一的副载波的情况相比，能够进行高精度的生物体的位置推定。
另外，所述运动物体相关矩阵计算部可以计算出2个以上的差量信息，使用该2个以上的计算出的差量信息，计算出所述运动物体相关矩阵，该差量信息表示针对所述多个副载波的每一个、且针对所述M×N个组合的每一个按照时间序列逐次记录的所述多个复传递函数中的，规定间隔的2个时刻处的2个复传递函数的差量。
由此，能够通过取得2个以上的差量信息的平均，从而弱化瞬间的噪声的影响，从而能够进一步提高方向或位置的推定精度。
另外，所述运动物体相关矩阵计算部可以计算出针对所述多个副载波的每一个、且针对所述所述M×N个组合的每一个按照时间序列逐次记录的所述多个复传递函数的第2期间中的平均值，对于所述第2期间中的所述多个复传递函数的各个，从该复传递函数减去所述平均值，使用得到的减法结果计算出所述运动物体相关矩阵。
由此，无需进行傅里叶变换、多个差量计算等复杂的计算，能够由平均及减法这样的单纯的计算计算出运动物体相关矩阵。因此，能够降低计算运动物体相关矩阵的处理负载。
另外，所述副载波统一部可以通过在所述多个副载波中分别计算出的多个运动物体相关矩阵的平均到1个副载波的平均，从而计算出所述统一运动物体相关矩阵。
由此，不通过会抵消生物体的晃动的复传递函数的平均，而通过计算出运动物体相关矩阵的平均到1个副载波的平均，从而使各个副载波的运动物体相关矩阵所包含的运动物体信息重叠，在之后的推定处理部使用统一运动物体相关矩阵一次性进行处理。由此，在计算上，能够使矩阵的秩恢复，能够使计算结果，即方向或位置的推定精度提高。
另外，所述副载波统一部可以通过针对每个对应的成分计算出多个运动物体相关矩阵的中位数，从而计算出所述统一运动物体相关矩阵，其中该多个运动物体相关矩阵的中位数是在所述多个副载波中分别计算出的。
因此，能够容易地统一分别对应于多个副载波的多个运动物体相关矩阵。
另外，所述多载波信号可以是OFDM(正交频分复用：Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)信号。
另外，本公开的另外一个方式涉及的推定装置推定运动物体所在的方向或位置，具有：发送天线部，具有M个(M是1以上的自然数，其中N＝1时M≧2)发送天线元件；发送信号生成部，生成发送信号；发送部，通过将所述发送信号输出至所述发送天线部，从而使发送天线部发送所述发送信号；接收天线部，具有N个(N是1以上的自然数，其中M＝1时N≧2)接收天线元件；接收部，对接收信号进行相当于所述运动物体动作的周期的第1期间的观测，所述接收信号是通过所述N个接收天线元件的各个接收到的，包含从所述M个发送天线元件的各个发送的所述发送信号经过运动物体反射或散射所得的反射信号；复传递函数计算部，使用在所述接收部中在所述第1期间中观测到的多个所述接收信号，对将所述M个发送天线元件与所述N个接收天线元件1对1组合时可取的全部组合即M×N个组合的各个，计算出多个表示该组合中的所述发送天线元件与所述接收天线元件之间的传播特性的复传递函数；运动物体相关矩阵计算部，针对所述M×N个组合的每一个，(i)按照所述多个接收信号被观测到的顺序即时间序列逐次记录通过所述复传递函数计算部计算出的多个所述复传递函数，(ii)计算出按照时间序列逐次记录的所述多个复传递函数的第2期间中的平均值，(iii)对于所述第2期间中的所述多个复传递函数的各个，通过从该复传递函数减去所述平均值，从而计算出M×N矩阵的运动物体相关矩阵；以及推定处理部，使用通过所述运动物体相关矩阵计算部计算出的所述运动物体相关矩阵，将所述推定装置作为方向或位置的基准，推定所述运动物体的所在的方向或位置。
此外，这些总括的或具体的方式可以由系统、方法、集成电路、计算机程序或计算机能够读取的CD-ROM等存储介质实现，也可以由系统、方法、集成电路、计算机程序及存储介质的任意的组合实现。
下面，使用附图对本公开的实施方式进行详细说明。此外，下面说明的实施方式，都表示本公开的优选的一个具体例子。在下面的实施方式中示出的数值、形状、材料、结构要素、结构要素的配置位置及连接形态、步骤、步骤的顺序等是一个例子，不旨在限定本公开。另外，对于下面的实施方式中的结构要素中的，未记载于表示本公开的最上位概念的独立权利要求的结构要素，作为构成更优选的方式的任意的结构要素进行说明。此外，在本说明书及附图中，对实质上具有相同的功能结构的结构要素通过标注相同的标号而省略重复的说明。
(实施方式)
下面，一边参照附图，一边对实施方式中的推定装置10推定作为检测对象的运动物体(生物体)的位置的方法进行说明。
[推定装置10的结构]
图1是表示实施方式中的推定装置10的结构的一个例子的框图。图2是表示图1所示的推定装置10的检测对象的一个例子的图。
图1所示的推定装置10具有发送天线部11、发送部12、发送信号生成部13、接收天线部21、接收部22、复传递函数计算部23、运动物体相关矩阵计算部24、副载波统一部25、推定处理部26。推定装置10将推定装置10作为方向或位置的基准，推定作为运动物体的生物体50所在的位置。
[发送天线部11]
发送天线部11具有M个发送天线元件。在这里，M是1以上的自然数。此外，对于下述的接收天线元件的数量即N，在N＝1时，M是2以上的自然数。在本实施方式中，发送天线部11具有MT个(MT是2以上的自然数)发送天线元件。即，发送天线部11具有由MT个发送天线元件构成的发送阵列天线。MT个发送天线元件的各个发送通过下述的发送部12生成的多载波信号(发送波)。
[发送信号生成部13]
发送信号生成部13生成调制有多个副载波信号的多载波信号。具体地说，发送信号生成部13生成分别对应彼此频带不同的多个副载波的多个副载波信号，通过对生成的多个副载波信号进行多路复用从而生成多载波信号。在本实施方式中，作为例子对发送信号生成部13生成频带的利用效率高的、由S个副载波构成的OFDM信号以作为多载波信号进行说明，但只要是通过多载波调制得到的多载波信号则不限定于生成各副载波正交的OFDM信号，也可以生成单纯的FDM(频分复用：Frequency DivisionMultiplexing)信号等其他的多载波信号。
另外，发送信号生成部13生成的信号可以是与用于通信用的信号共用的信号。
[发送部12]
发送部12向发送信号生成部13生成的信号施加适当的处理，生成发送波。在这里进行的处理例如是将信号从IF(中频：Intermediate Frequency)的频带转换为RF(射频：Radio Frequency)的频带的上变频、将信号增幅至适当的发送电平的放大等。并且如图2所示，发送部12通过将处理后的多载波信号输出至发送天线部11，从而使发送天线部11发送该多载波信号。由此，从发送天线部11具有的MT个发送天线元件的各个发送多载波信号。
[接收天线部21]
接收天线部21具有N个接收天线元件。在这里，N是1以上的自然数。此外，对于发送天线元件的数量即M，M＝1时，N是2以上的自然数。在本实施方式中，接收天线部21具有MR个(MR是2以上的自然数)接收天线元件。即，接收天线部21具有由MR个接收天线元件构成的接收阵列天线。例如，如图2所示，MR个接收天线元件的各个接收从该MT个发送天线元件的各个发送的经过生物体50反射的信号(接收信号)。
[接收部22]
接收部22对接收信号进行持续第1期间的观测，该接收信号由N个接收天线元件的各个接收，包含从M个发送天线元件的各个发送的多载波信号经过运动物体反射或散射所得的反射信号，该第1期间相当于该运动物体的动作的周期。在这里，运动物体是如图2所示的生物体50。运动物体的动作的周期例如相当于来源于生物体50的活动的周期。另外，来源于生物体50的活动的周期是包含生物体50的呼吸、心跳、体动的至少一半以上的来源于生物体的周期(生物体变动周期)。
接收部22将由MR个接收天线元件接收到的高频的信号转换为能够进行信号处理的低频的信号。并且接收部22分别对MR个OFDM信号进行解调，分别解调为S个副载波信号。S个副载波信号的各个由IQ符号表示。接收部22将至少第1期间的、通过对由MR个接收天线元件的各个接收到的高频的信号进行变换而得到的S×MR组副载波信号输出至复传递函数计算部23。此外，接收部22也可以不断地持续观测由接收天线部21接收到的接收信号，连续地或定期地持续向复传递函数计算部23传递S×MR组副载波信号。
[复传递函数计算部23]
复传递函数计算部23使用在接收部22中在第1期间观测到的多个接收信号，对于将MT个发送天线元件与NR个接收天线元件1对1地进行组合时可取的全部组合即M×N个组合，针对多个副载波信号分别对应的多个副载波的每一个计算出多个表示该组合中的发送天线元件与接收天线元件之间的传播特性的复传递函数。
在本实施方式中，复传递函数计算部23使用从接收部22传递的S×MR组副载波信号，针对S个副载波信号的各个计算出表示各发送天线元件与各接收天线元件之间的传播特性的复传递函数。下面，通过图2及图3更具体地说明对S×MR组副载波信号中的一个副载波信号计算复传递函数的方法。即，对S×MR组副载波信号的各个同样地进行下面所说明的复传递函数的计算方法。
在图2及图3中，由发送天线部11的多个发送天线元件构成的发送阵列天线，及由接收天线部21的多个接收天线元件构成的接收阵列天线都是元件间隔d的线性阵列。另外，将从发送阵列天线的正面观察的生物体50的方向设为θT，将从接收阵列天线的正面观察的生物体50的方向设为θR。假设生物体50与发送阵列天线的距离，及生物体50与接收阵列天线的距离与各阵列天线的开口宽度相比充分大，将从发送阵列天线出发的发送波，及到达接收阵列天线的经由生物体的反射波视为平面波。
如图2及图3所示，从发送天线部11的MT个发送天线元件以角度θT发送的发送波经过生物体50反射，以角度θR到达接收阵列天线。
在该情况下，复传递函数计算部23能够根据使用接收阵列天线和接收部22观测到的一个副载波信号计算出复传递函数矩阵。一个副载波信号由复接收信号向量x＝[x1，…，xMR]表示。复传递函数向量例如能够通过h0＝x/s计算出。在这里，s是复发送信号，将其设为已知。此外，在计算出的复传递函数矩阵中也包含直接波、来源于固定物体的反射波等不经由生物体50的反射波。
在根据一个副载波信号计算出复传递函数的方法中存在例如以导频信号或保护间隔信号等已知信号除以接收IQ符号的方法。
复传递函数计算部23对S个副载波信号的各个进行复传递函数矩阵的计算，将得到的S个复传递函数矩阵输出至运动物体相关矩阵计算部24。
此外，复传递函数计算部23可以连续地或定期地使用通过接收部22输出的多个副载波信号的各个，不断求取复传递函数矩阵。通过设为该结构，从而在推定装置10是共用通信装置的硬件的结构的情况下，推定装置10也能够利用为了在通信装置的处理中使用而不断被计算出的复传递函数矩阵。
[运动物体相关矩阵计算部24]
运动物体相关矩阵计算部24针对多个副载波的每一个、且针对M×N的组合的每一个，按照作为多个接收信号被观测到的顺序的时间序列，逐次记录通过复传递函数计算部23计算出的多个复传递函数矩阵。并且，运动物体相关矩阵计算部24通过针对多个副载波的每一个、且针对M×N的组合的每一个，从以时间序列逐次记录的多个复传递函数中提取与运动物体相关的成分，从而针对多个副载波的每一个计算出通过M×N维的矩阵表现的运动物体相关矩阵。
在这里运动物体相关矩阵是提取出了包含于接收信号的经由生物体50的反射波或散射波(生物体成分)的矩阵。在根据记录于时间序列的复传递函数求出生物体成分的方法中存在使用在专利文献1中公开的傅里叶变换或在专利文献2中公开的差量信息的方法。在本实施方式中对使用差量信息的方法进行具体说明。对针对所有的副载波的各个计算出的复传递函数矩阵进行接下来说明的步骤，但全部由同样的公式及步骤表示，因此作为代表对求取某一个副载波的运动物体相关矩阵的步骤进行说明。
首先，运动物体相关矩阵计算部24计算出针对多个副载波的各个，且针对M×N的组合的各个按照时间序列逐次记录的多个复传递函数的差量信息。即，运动物体相关矩阵计算部24计算出2个以上的差量信息，该差量信息表示该多个复传递函数中的规定间隔的2个时刻处的2个复传递函数的差量，通过M×N维的矩阵表现。运动物体相关矩阵计算部24使用计算出的2个以上的差量信息计算出运动物体相关矩阵。在这里，各个2个以上的差量信息中的规定间隔的2个时刻中的起点是不同的时刻。另外，规定间隔也可以是来源于生物体50的周期(生物体变动周期)的大致一半。
图4是表示计算实施方式中的差量信息时使用的规定间隔的2个时刻的一个例子的示意图。图5是表示与图4不同的规定间隔的2个时刻的一个例子的示意图。在图4中，纵轴表示变动信道值，横轴表示时间。另外，Tmeas表示接收信号的观测时间。该观测时间Tmeas是上述的第1期间。观测时间Tmeas相当于包含例如生物体的呼吸、心跳、体动的至少一个的生物体变动最大周期即来源于生物体变动的最大的周期。在图4所示的例子中，将观测时间设为相当于生物体50的呼吸活动的周期的大约3秒。
在如图4所示的观测时间Tmeas中逐次记录了根据由接收部22观测到的接收信号计算出的多个复传递函数即时变信道的情况下，观测时间Tmeas相当于生物体变动最大周期，因此观测时间Tmeas必定包含生物体50的变动的最大值和最小值。在这里，如果将生物体变动最大周期设为Tmax，将来源于生物体变动的最小的周期(生物体变动最小周期)设为Tmin，则它们的半个周期即Tmax/2、Tmin/2的时间差量成为与生物体50的变动对应的时间差。因此，能够使计算复传递函数的差量信息时的规定间隔T处于Tmax/2≦T≦Tmin/2的范围。这样，即使将规定间隔T设为来源于生物体50的周期(生物体变动周期)的大致一半，也能够根据生物体50的1个周期的量的时变信道提取出来源于生物体的成分。
另外，在图4所示的例子中，运动物体相关矩阵计算部24计算出差量信息，该差量信息表示例如时间t与时间t+T这样不同的时间,即规定间隔T的2个时刻间的复传递函数的差量。并且，运动物体相关矩阵计算部24将每次错开△t所得的时间作为起点以规定间隔T进行多次差量信息的计算。即，运动物体相关矩阵计算部24进一步以不同的2个时刻的规定间隔T(针对不同的复传递函数的组)实施这样的差量信息的计算。在这里，计算差量信息是为了去除经由生物体50以外的固定物体的复传递函数成分，仅保留经由生物体50的复传递函数成分。
在本实施方式中，发送天线元件的数量及接收天线元件的数量都是2以上(即，多个)。因此，对应于发送天线部11及接收天线部21的复传递函数的差量值(差量信息)的数量成为(发送天线元件的数量：MT)×(接收天线元件的数量：MR)，将它们汇总而定义为复差量信道矩阵H(l，m)。复传递函数计算部23计算出如下表示的复差量信道矩阵H(l，m)作为差量信息。
[公式1]
Figure BDA0001993096700000131
在这里，1≦l，m≦N(l≠m，N是总测定次数)。另外，l及m分别是表示测定号码的正整数，是采样时间。
对上述复差量信道矩阵H(l，m)的元素进行排列，计算出设为(式1)所示的MRMT×1的向量的复差量信道。
[公式2]
Figure BDA0001993096700000141
在这里，vec(·)表示矩阵向向量的转换，[·]T表示转置。此外，在图4所示的例子中，N是信道观测次数，对应包含Ct或Ct+T等时间间隔T处的2个时刻的梯形的顶点(用于运算的数据)的数量。在观测时间Tmeas是3秒，测定(观测)100次的情况下，N＝300。
在复传递函数计算部23计算出的复传递函数向量中，例如如图3所示，包含有直接波或来源于固定物体的反射波等不经由生物体50的反射波。另一方面，在复差量信道向量中，通过2个时刻处的复传递函数向量的差量运算去除不经由生物体50的全部反射波，仅包含来源于生物体的反射波。存在如果进行该差量运算则来源于生物体50的反射波的复传递函数也被减去的缺点，但由于呼吸或心跳等生物体活动，经由生物体50的反射波的振幅和相位不断随时间变动，因此复差量信道向量不会完全成为0。即，如果将不同的2个时刻的复传递函数向量彼此相减，则剩下将经由生物体50的复传递函数向量乘以系数所得的向量。
此外，运动物体相关矩阵计算部24对多个组(不同的2个时刻的复传递函数)进行差量信息的计算，是为了如下所述，通过取多次的平均，从而弱化瞬间的噪声的影响而使方向推定的精度提高。此外，进行差量信息的计算时的规定间隔T，也可以不是如图4所示的固定值，而是任意的规定间隔，即是例如如图5所示的时间t′与时间t′+T′等2个时刻间的规定间隔T′。
接下来，运动物体相关矩阵计算部24根据该复差量信道向量计算出(式2)所示的相关矩阵(下面，称作“瞬时相关矩阵”)。规定间隔的2个时刻即差量时间是瞬时，因此这样称呼。
[公式3]
Ri(l,m)＝hv(l,m)hv H(l,m) (式2)
在这里，[·]H表示复共轭转置。
另外，运动物体相关矩阵计算部24可以如(式3)所示地进一步对该瞬时相关矩阵进行平均(平均运算)。如上所述，由此能够弱化瞬间的噪声的影响而使方向推定的精度提高。
[公式4]
Figure BDA0001993096700000151
在这里，与使用(式2)的瞬时相关矩阵的情况相比不仅改善推定精度，而且通过使用(式3)的相关矩阵从而变得能够同时推定多个到达波。将这样地由(式3)求出的相关矩阵称作运动物体相关矩阵。
运动物体相关矩阵计算部24分别针对全部S个副载波计算出通过所述步骤求取的运动物体相关矩阵，输出至副载波统一部25。经由生物体50的复传递函数拥有频率依存性，针对每个副载波而不同，因此在这里计算出的S个运动物体相关矩阵分别拥有不同的成分。
[副载波统一部25]
副载波统一部25通过统一S个运动物体相关矩阵从而计算出新的运动物体相关矩阵即统一运动物体相关矩阵，其中该S个运动物体相关矩阵是通过运动物体相关矩阵计算部24针对S个副载波的每一个进行计算而得到的。作为统一运动物体相关矩阵的方法存在下述方法：(i)将运动物体相关矩阵的各成分平均化；(ii)取运动物体相关矩阵的各成分的中位数；及(iii)计算运动物体相关矩阵的绝对值，将绝对值大的副载波和绝对值小的副载波判断为生物体以外的噪声成分大，以规定的比例除去，将剩下的运动物体相关矩阵平均化。在本实施方式中使用公式对将各成分平均化的方法进行说明。
这样，副载波统一部25可以通过计算出在多个副载波中分别计算出的多个运动物体相关矩阵的平均到1个副载波的平均，从而计算出统一运动物体相关矩阵。在该情况下，副载波统一部25通过对S个运动物体相关矩阵的各M×N个成分累积属于该成分的S个成分，将累计值除以S，从而计算出统一运动物体相关矩阵，其中该S个运动物体相关矩阵是针对S个副载波的每一个得到的。
另外，副载波统一部25可以通过针对每个对应的成分计算出多个运动物体相关矩阵的中位数，从而计算出统一运动物体相关矩阵，其中该多个运动物体相关矩阵是在多个副载波中分别被计算出的。在该情况下，副载波统一部25通过对针对S个副载波的每一个得到的S个运动物体相关矩阵的各M×N个成分确定属于该成分的S个成分的中位数，从而计算出统一运动物体相关矩阵。
在将由运动物体相关矩阵计算部24计算出的针对每个副载波的运动物体相关矩阵设为Ri(i是副载波号码)时，副载波统一部25如接下来的(式4)所示地进行平均化。
[公式5]
Figure BDA0001993096700000161
通过该平均化从而能够将根据S个副载波的各个得到的S个运动物体相关矩阵所包含的成分统一为单一的矩阵即统一运动物体相关矩阵，能够使生物体位置的推定精度提高。
[推定处理部26]
推定处理部26使用通过副载波统一部25计算出的统一运动物体相关矩阵，将推定装置10设为方向或位置的基准，推定运动物体所在的方向或位置。位置推定使用MUSIC(多重信号分类：Multiple Signal Classification)或Capon等到达方向推定算法。在这里对基于MUSIC算法的推定法进行说明。
如果对(式4)所示的副载波统一后的运动物体相关矩阵进行特征值分解，可以写出：
[公式6]
R＝UΛUH
[公式7]
Figure BDA0001993096700000162
[公式8]
Figure BDA0001993096700000163
在这里，
[公式9]
Figure BDA0001993096700000164
是元素数量为MR的特征向量，
[公式10]
Figure BDA0001993096700000165
是与特征向量对应的特征值，设为
[公式11]
Figure BDA0001993096700000171
的顺序。L是到达波的数量即检测对象的生物体数量。
另外，发送阵列天线的导向向量(方向向量)定义为：
[公式12]
Figure BDA0001993096700000172
接收阵列天线的导向向量(方向向量)定义为：
[公式13]
Figure BDA0001993096700000173
在这里，k是波的数量。并且，将这些导向向量相乘，
[公式14]
Figure BDA0001993096700000174
定义考虑了发送接收阵列天线双方的角度信息的导向向量，对其应用MUSIC法。
即，推定处理部26能够基于MUSIC法，通过使用相乘后的导向向量，以如下所示的评价函数Pmusic(θ)搜索极大值，从而推定发送波的方向及到达波的方向。
[公式15]
Figure BDA0001993096700000175
在本实施方式中，需要对两个角度(θT，θR)进行评价函数的极大值的搜索，因此实施2维的搜索处理。并且，推定处理部26根据这样得到的两个角度(θT，θR)推定向生物体50的发送波的发送方向和来自生物体50的反射波的到达方向，根据推定出的两个方向的交点推定生物体50的位置。
[推定装置10的动作]
对如上所述地构成的推定装置10的推定处理的动作进行说明。图6是表示实施方式中的推定装置10的推定处理的流程图。
首先，推定装置10从MT个发送天线元件发送调制有S个副载波信号的多载波信号(S10)。
并且，推定装置10对包含经过生物体50反射或散射的反射信号的接收信号进行相当于运动物体的动作的周期的第1期间的观测(S11)。
接下来，推定装置10通过对在第1期间中观测到的多个接收信号进行多载波解调，从而解调S个副载波信号(S12)。
接下来，推定装置10使用在接收部22中在第1期间中观测到的多个接收信号，针对S个副载波的每一个计算出多个表示各发送天线元件与各接收天线元件之间的传播特性的复传递函数(S13)。对各副载波并行地或逐次地进行这些处理。详细内容如上所述，因此省略在这里的说明。下面也相同。
接下来，推定装置10通过根据该S个副载波的每一个的复传递函数而提取出与运动物体相关的成分，从而针对S个副载波的每一个计算出运动物体相关矩阵(S14)。将该处理作为由运动物体相关矩阵计算部24进行的处理而进行了说明，因此省略详细的说明。由此，得到S个运动物体相关矩阵。
接下来，推定装置10通过针对S个副载波的每一个进行计算，统一得到的S个运动物体相关矩阵，从而计算出统一运动物体相关矩阵(S15)。将该处理作为由副载波统一部25进行的处理而进行了说明，因此省略详细的说明。
并且，推定装置10使用计算出的统一运动物体相关矩阵，将推定装置10作为方向或位置的基准，推定生物体50所在的方向或位置(S16)。即，推定装置10推定生物体50相对于推定装置10所在的方向或位置。将该处理作为由推定处理部26进行的处理而进行了说明，因此省略详细的说明。
[效果等]
根据本实施方式的推定装置10及推定方法，能够通过在发送信号中使用OFDM等多载波信号，从而沿用原有的多载波发送接收机，推定生物体50相对于推定装置10所在的方向或位置。例如，作为原有的通信装置，OFDM接收机已作为手机或电视广播接收机、无线LAN设备等普及，与使用非调制信号的情况相比成本低。
另外，在推定装置10中，使用统一运动物体相关矩阵推定生物体50相对于推定装置10所在的方向或位置，其中该统一运动物体相关矩阵是通过统一针对多个副载波的各个得到的多个运动物体相关矩阵而得到的。因此，与使用单一的副载波的情况相比，能够进行高精度的生物体的位置推定。特别地，在本实施方式中，不通过会抵消生物体50的晃动的复传递函数的平均，而通过将与多个副载波对应地得到的多个运动物体相关矩阵平均，从而使各个副载波的运动物体相关矩阵所包含的运动物体信息重叠，从而由之后的推定处理部26一次性进行处理。由此，能够在计算上恢复矩阵的秩，能够提高计算结果即方向或位置的推定精度。
(变形例1)
上述实施方式涉及的推定装置10将使用发送天线元件和接收天线元件都是多个的MIMO(多入多出：Multiple Input Multiple Output)方式的装置作为例子进行了说明，但不限定于此。推定装置例如也可以是使用发送天线或接收天线的一方是单一的天线元件的SIMO(单入多出：Single Input Multiple Output)或MISO(多入单出：Multiple InputSingle Output)方式的装置。
在该情况下，在实施方式中说明的各矩阵成为向量的形式，但能够应用相同的运算，最终能够推定相对于推定装置的生物体50的方向。
[效果等]
根据本变形例，能够通过将发送天线元件或接收天线元件设为单一，从而削减硬件及信号处理的计算量。因此，能够在不需要与相对于推定装置的生物体50的位置相关的信息，而需要与生物体50的方向相关的信息的情况下，以低于MIMO方式的成本实现。
(变形例2)
在实施方式中的运动物体相关矩阵计算部24中，通过计算出差量信息而进行了针对各副载波的每个接收信号提取与运动物体相关的成分的处理。另外，在专利文献1中还公开了使用傅里叶变换进行的方法。但是，不论哪一个方法都需要像傅里叶变换或多次差量计算等一样的计算量多的运算，在安装于市售的廉价的设备时成为课题。本变形例以计算量少的处理实现提取运动物体成分的处理。
[变形例2中的运动物体相关矩阵计算部24]
按照图7所示的接收波形的示意图，对本变形例中的运动物体相关矩阵计算部24的动作进行说明。此外，之后说明的运动物体相关矩阵的计算处理是分别对全部副载波进行的，但全部是相同的操作，因此作为代表对求取某一个副载波的运动物体相关矩阵的步骤进行说明。
首先，运动物体相关矩阵计算部24计算出通过复传递函数计算部23输出的复传递函数(图7的1000所示的波形)的第2期间中的平均值。在这里，第2期间优选是例如与相当于来源于生物体50的活动的周期的第1期间相同，或比其长的期间。在图7中，第2期间由1002A及1002B的2个区间表示。在这里计算出的平均值相当于经由生物体50以外的固定物体的复传递函数成分。此外，为了灵活地应对生物体以外的环境的变化，可以基于复传递函数的振幅等，将期间的长度设为可变。
接下来，运动物体相关矩阵计算部24通过从原来的复传递函数减去上述平均值，从而计算出除去了经由生物体50以外的固定物体的复传递函数成分的复传递函数(图7的1001所示的波形)。
并且，运动物体相关矩阵计算部24提取与上述复传递函数所包含的生物体成分对应的变动成分。更具体地说，举出将图7的下部所示的振幅沿时间方向积分所得的值(由图7的1001所示的波形的被涂抹的部分的面积)、均方、绝对值平均等。这些积分值、均方、绝对值平均等是与实施方式中的运动物体相关矩阵同等的信息。
即，运动物体相关矩阵计算部24计算出针对多个副载波的每一个、且针对M×N个组合的每一个按照时间序列逐次记录的多个复传递函数的第2期间中的平均值，对于第2期间中的多个复传递函数的各个，从该复传递函数减去平均值，使用得到的减法结果计算出运动物体相关矩阵。
将这样计算出的副载波的每一个的运动物体相关矩阵输出至副载波统一部25，与实施方式同样地进行处理，用于推定相对于推定装置10的生物体50的方向或位置。即，该情况的推定装置具有：发送天线部，具有M个(M是1以上的自然数，其中N＝1时M≧2)发送天线元件；发送信号生成部，生成发送信号；发送部，通过将所述发送信号输出至所述发送天线部，从而使所述发送天线部发送所述发送信号；接收天线部，具有N个(N是1以上的自然数，其中M＝1时N≧2)接收天线元件；接收部，对接收信号进行相当于所述运动物体动作的周期的第1期间的观测，所述接收信号是通过所述N个接收天线元件的各个接收到的，包含从所述M个发送天线元件的各个发送的所述发送信号经过运动物体反射或散射所得的反射信号；复传递函数计算部，使用在所述接收部中在所述第1期间中观测到的多个所述接收信号，对于将所述M个发送天线元件与所述N个接收天线元件1对1组合时可取的全部组合即M×N个组合的各个，计算出多个表示该组合中的所述发送天线元件与所述接收天线元件之间的传播特性的复传递函数；运动物体相关矩阵计算部，针对所述M×N个组合的每一个，(i)按照所述多个接收信号被观测到的顺序即时间序列逐次记录通过所述复传递函数计算部计算出的多个所述复传递函数，(ii)计算出按照时间序列逐次记录的所述多个复传递函数的第2期间中的平均值，(iii)对于所述第2期间中的所述多个复传递函数的各个，通过从该复传递函数减去所述平均值，从而计算出M×N矩阵的运动物体相关矩阵；以及推定处理部，使用通过所述运动物体相关矩阵计算部计算出的所述运动物体相关矩阵，将所述推定装置作为方向或位置的基准，推定所述运动物体所在的方向或位置。
此外，本变形例中的运动物体相关矩阵计算部24的动作不限定于将发送波用于多载波信号的情况，对于用于单载波信号的情况也相同。
[效果等]
根据本变形例，运动物体相关矩阵计算部24无需进行傅里叶变换、多个差量计算等复杂的计算，能够通过像平均及减法这样的单纯的计算计算出运动物体相关矩阵。因此，能够降低计算运动物体相关矩阵的处理负载。另外，与预先准备无人时的波形等的情况相比，根据最近的接收波形生成作为进行减法的成分，因此也能够应用于检测门的开关等环境的变化。
如上所述，根据本公开，能够实现下述推定推定装置及推定方法，所述推定推定装置及推定方法能够利用无线信号，短时间且高精度地进行运动物体相对于本装置所在的方向或位置的推定。
上面，基于实施方式对本公开的一个方式涉及的推定装置及推定方法进行了说明，但本公开不限定于这些实施方式。只要不脱离本公开的主旨，则对本实施方式实施了本领域技术人员想出的各种变形的形态，或对不同的实施方式中的结构要素进行组合而构筑的形态，也包含于本公开的范围内。
例如，在上述实施方式及其变形例1、2中，将生物体50的方向推定或位置推定作为例子而进行了说明，但推定处理的对象不限定于生物体50。推定处理的对象可以是在照射高频的信号的情况下由于活动或动作而给予反射波多普勒效应的各种运动物体(机械等)。
另外，本公开具有这样的特征性的结构要素，不仅能够作为推定装置实现，还能够作为将推定装置所包含的特征性的结构要素作为步骤的推定方法等而实现。另外，还能够作为使计算机执行这样的方法所包含的特征性的各步骤的计算机程序而实现。并且，当然也能够经由CD-ROM等计算机能够读取的非暂时性的存储介质或互联网等通信网络使这样的计算机程序流通。
上面，基于实施方式对一个或多个方式涉及的推定装置进行了说明，但本公开不限定于该实施方式。只要不脱离本公开的主旨，则对本实施方式实施了本领域技术人员想出的各种变形的形态，或对不同的实施方式中的结构要素进行组合而构筑的形态，也包含于本公开的范围内。
工业上的利用可能性
本公开能够在利用无线信号推定运动物体的方向或位置的推定装置及推定方法中利用，特别地，能够在测位传感器及方向推定方法中利用，该测位传感器搭载于测定包含生物体及机械的运动物体的方向或位置的测定器、进行与运动物体的方向或位置对应的控制的家电设备、检测运动物体的闯入的监视装置等。
标号的説明
10推定装置
11发送天线部
12发送部
13发送信号生成部
21接收天线部
22接收部
23复传递函数计算部
24运动物体相关矩阵计算部
25副载波统一部
26推定处理部
50生物体
1000减去平均值前的复传递函数
1001减去平均值后的复传递函数
1002A、1002B将复传递函数平均的规定期间

Claims (9)

1.一种推定装置，
所述推定装置推定运动物体所在的方向或位置，具有：
发送天线部，具有M个发送天线元件，其中M是1以上的自然数，当N＝1时M≧2；
发送信号生成部，生成调制有多个副载波信号的多载波信号；
发送部，通过将所述多载波信号输出至所述发送天线部，从而使所述发送天线部发送所述多载波信号；
接收天线部，具有N个接收天线元件，其中N是1以上的自然数，当M＝1时N≧2；
接收部，对接收信号进行相当于所述运动物体的动作的周期的第1期间的观测，所述接收信号是通过所述N个接收天线元件的各个接收到的，包含通过所述M个发送天线元件的各个发送的所述多载波信号经过运动物体反射或散射所得的反射信号；
复传递函数计算部，使用在所述接收部中在所述第1期间中观测到的多个所述接收信号，对于将所述M个发送天线元件与所述N个接收天线元件1对1组合时可取的全部组合即M×N个组合的各个，针对所述多个副载波信号分别对应的多个副载波的每一个计算出多个表示该组合中的所述发送天线元件与所述接收天线元件之间的传播特性的复传递函数；
运动物体相关矩阵计算部，针对所述多个副载波的每一个、且针对所述M×N个组合的每一个，(i)按照观测到所述多个接收信号的顺序即时间序列逐次记录通过所述复传递函数计算部计算出的多个所述复传递函数，(ii)通过从按照时间序列逐次记录的所述多个复传递函数中提取出与运动物体相关的成分，从而针对所述多个副载波的每一个计算出M×N矩阵的运动物体相关矩阵；
副载波统一部，通过规定的方法对针对所述多个副载波的每一个计算出的所述运动物体相关矩阵进行统一，从而计算出统一运动物体相关矩阵；以及
推定处理部，使用通过所述副载波统一部计算出的所述统一运动物体相关矩阵，将所述推定装置作为方向或位置的基准，推定所述运动物体的所在的方向或位置。
2.如权利要求1所述的推定装置，其中，
所述运动物体相关矩阵计算部计算出2个以上的差量信息，使用该2个以上的计算出的差量信息，计算出所述运动物体相关矩阵，所述差量信息表示针对所述多个副载波的每一个、且针对所述M×N个组合的每一个按照时间序列逐次记录的所述多个复传递函数中的规定间隔的2个时刻处的2个复传递函数的差量。
3.如权利要求1所述的推定装置，其中，
所述运动物体相关矩阵计算部计算出针对所述多个副载波的每一个、且针对所述M×N个组合的每一个按照时间序列逐次记录的所述多个复传递函数的第2期间中的平均值，对于所述第2期间中的所述多个复传递函数的各个，从该复传递函数中减去所述平均值，使用得到的减法结果计算出所述运动物体相关矩阵。
4.如权利要求1～3的任一项所述的推定装置，其中，
所述副载波统一部通过计算出在所述多个副载波中分别计算出的多个运动物体相关矩阵的平均到1个副载波的平均，从而计算出所述统一运动物体相关矩阵。
5.如权利要求1～3的任一项所述的推定装置，其中，
所述副载波统一部通过针对每个对应的成分计算出在所述多个副载波中分别计算出的多个运动物体相关矩阵的中位数，从而计算出所述统一运动物体相关矩阵。
6.如权利要求1～3的任一项所述的推定装置，其中，
所述多载波信号是OFDM信号。
7.一种推定装置，
所述推定装置推定运动物体所在的方向或位置，具有：
发送天线部，具有M个发送天线元件，其中M是1以上的自然数，当N＝1时M≧2；
发送信号生成部，生成发送信号；
发送部，通过将所述发送信号输出至所述发送天线部，从而使所述发送天线部发送所述发送信号；
接收天线部，具有N个接收天线元件，其中N是1以上的自然数，当M＝1时N≧2；
接收部，对接收信号进行相当于所述运动物体动作的周期的第1期间的观测，所述接收信号是通过所述N个接收天线元件的各个接收到的，包含从所述M个发送天线元件的各个发送的所述发送信号经过运动物体反射或散射所得的反射信号；
复传递函数计算部，使用在所述接收部中在所述第1期间中观测到的多个所述接收信号，对于将所述M个发送天线元件与所述N个接收天线元件1对1组合时可取的全部组合即M×N个组合的各个，计算出多个表示该组合中的所述发送天线元件与所述接收天线元件之间的传播特性的复传递函数；
运动物体相关矩阵计算部，针对所述M×N个组合的每一个，(i)按照所述多个接收信号被观测到的顺序即时间序列逐次记录通过所述复传递函数计算部计算出的多个所述复传递函数，(ii)计算出按照时间序列逐次记录的所述多个复传递函数的第2期间中的平均值，(iii)对于所述第2期间中的所述多个复传递函数的各个，通过从该复传递函数减去所述平均值，从而计算出M×N矩阵的运动物体相关矩阵；以及
推定处理部，使用通过所述运动物体相关矩阵计算部计算出的所述运动物体相关矩阵，将所述推定装置作为方向或位置的基准，推定所述运动物体所在的方向或位置。
8.一种推定方法，
所述推定方法是由推定装置进行的推定方法，
所述推定装置具有发送天线部和接收天线部，所述发送天线部具有M个发送天线元件，所述接收天线部具有N个接收天线元件，其中M是1以上的自然数，当N＝1时M≧2，N是1以上的自然数，当M＝1时N≧2，
生成调制有多个副载波信号的多载波信号，
通过将所述多载波信号输出至所述发送天线部，从而使所述发送天线部发送所述多载波信号，
对接收信号进行相当于所述运动物体的动作的周期的第1期间的观测，所述接收信号是通过所述N个接收天线元件的各个接收到的，包含通过所述M个发送天线元件的各个发送的所述多载波信号经过运动物体反射或散射所得的反射信号，
使用在所述第1期间中观测到的多个所述接收信号，对于将所述M个发送天线元件与所述N个接收天线元件1对1组合时可取的全部组合即M×N个组合的各个，针对所述多个副载波信号分别对应的多个副载波的每一个计算出多个表示该组合中的所述发送天线元件与所述接收天线元件之间的传播特性的复传递函数，
针对所述多个副载波的每一个、且针对所述M×N个组合的每一个，(i)按照观测到所述多个接收信号的顺序即时间序列逐次记录计算出的多个所述复传递函数，(ii)通过从按照时间序列逐次记录的所述多个复传递函数中提取出与运动物体相关的成分，从而针对所述多个副载波的每一个计算出M×N矩阵的运动物体相关矩阵，
通过规定的方法对针对所述多个副载波的每一个计算出的所述运动物体相关矩阵进行统一，从而计算出统一运动物体相关矩阵，
使用计算出的所述统一运动物体相关矩阵，将所述推定装置作为方向或位置的基准，推定所述运动物体的所在的方向或位置。
9.一种推定方法，
所述推定方法是由推定装置进行的推定方法，
所述推定装置具有发送天线部和接收天线部，所述发送天线部具有M个发送天线元件，所述接收天线部具有N个接收天线元件，其中M是1以上的自然数，当N＝1时M≧2，N是1以上的自然数，当M＝1时N≧2，
生成发送信号，
通过将所述发送信号输出至所述发送天线部，从而使所述发送天线部发送所述发送信号，
对接收信号进行相当于所述运动物体动作的周期的第1期间的观测，所述接收信号是通过所述N个接收天线元件的各个接收到的，包含从所述M个发送天线元件的各个发送的所述发送信号经过运动物体反射或散射所得的反射信号，
使用在所述第1期间中观测到的多个所述接收信号，对于将所述M个发送天线元件与所述N个接收天线元件1对1组合时可取的全部组合即M×N个组合的各个，计算出多个表示该组合中的所述发送天线元件与所述接收天线元件之间的传播特性的复传递函数，
针对所述M×N个组合的每一个，(i)按照所述多个接收信号被观测到的顺序即时间序列逐次记录计算出的多个所述复传递函数，(ii)计算出按照时间序列逐次记录的所述多个复传递函数的第2期间中的平均值，(iii)对于所述第2期间中的所述多个复传递函数的各个，通过从该复传递函数减去所述平均值，从而计算出M×N矩阵的运动物体相关矩阵，
使用计算出的所述运动物体相关矩阵，将所述推定装置作为方向或位置的基准，推定所述运动物体所在的方向或位置。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7289070B2 (ja) * 2019-03-11 2023-06-09 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーダー装置および車両
US11906656B2 (en) * 2019-07-02 2024-02-20 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Sensor
JP7191793B2 (ja) * 2019-08-30 2022-12-19 株式会社東芝 信号処理装置、信号処理方法、及びプログラム

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004531701A (ja) * 2001-02-07 2004-10-14 オーエヌエエールア（オフィス ナスィオナル デテュード エ ドゥ ルシェルシュ アエロスパスィアル） Ｏｆｄｍ信号のパッシブ・レーダ受信機におけるクラッタの排除
CN104459628A (zh) * 2013-09-21 2015-03-25 杨瑞娟 准正交频分复用多载波线性调频雷达信号设计及处理方法
CN105824020A (zh) * 2016-03-12 2016-08-03 浙江大学 副载波调制的连续波多普勒雷达传感器及运动解调方法
CN106772510A (zh) * 2016-12-15 2017-05-31 浙江大学 一种基于载波相位测量的跳频测距方法
CN107390172A (zh) * 2017-07-17 2017-11-24 北京大学 一种无接触感知定位方法
JP2018008021A (ja) * 2016-07-05 2018-01-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 センサーおよび推定方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7106689B1 (en) 1999-03-02 2006-09-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. OFDM transmission/reception apparatus
US7651638B2 (en) 2002-04-10 2010-01-26 Flexcon Company, Inc. Hydro-insensitive alternating current responsive composites
JP4234667B2 (ja) 2004-11-30 2009-03-04 株式会社東芝 移動体用ｏｆｄｍ受信装置
WO2011117724A2 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 Raviv Melamed Apparatus and method for doppler-assisted mimo radar microwave imaging
JP2012088279A (ja) 2010-10-22 2012-05-10 Mitsubishi Electric Corp レーダ装置、およびレーダ装置に適用される移動目標検出方法
JP5704695B2 (ja) 2010-12-24 2015-04-22 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構 ドップラーレーダーシステム、ドップラーレーダー送信装置及び送信波最適化方法
JP5230766B2 (ja) * 2011-03-17 2013-07-10 パナソニック株式会社 到来方向推定装置及び到来方向推定方法
US9019148B1 (en) * 2012-04-24 2015-04-28 Sandia Corporation Remote sensing using MIMO systems
JP6273546B2 (ja) * 2013-10-02 2018-02-07 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 位置推定装置及び位置推定方法
JP6402398B2 (ja) 2013-12-17 2018-10-10 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 処理装置、および処理方法
JP2016148515A (ja) * 2015-02-10 2016-08-18 株式会社豊田中央研究所 レーダ装置
US11500058B2 (en) * 2015-07-17 2022-11-15 Origin Wireless, Inc. Method, apparatus, and system for wireless proximity sensing
JP6479602B2 (ja) * 2015-08-06 2019-03-06 株式会社東芝 レーダ装置及びそのレーダ信号処理方法
JP6504546B2 (ja) 2016-01-15 2019-04-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 推定装置および推定方法
US10371808B2 (en) 2016-01-15 2019-08-06 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Positioning sensor and direction estimation method
US10473756B2 (en) 2016-07-05 2019-11-12 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Sensor and estimating method
JP6975898B2 (ja) * 2017-12-26 2021-12-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 推定方法、推定装置およびプログラム
US11163057B2 (en) * 2018-05-02 2021-11-02 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Estimation device, living body count estimation device, estimation method, and recording medium
US11226408B2 (en) * 2018-07-03 2022-01-18 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Sensor, estimating device, estimating method, and recording medium

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004531701A (ja) * 2001-02-07 2004-10-14 オーエヌエエールア（オフィス ナスィオナル デテュード エ ドゥ ルシェルシュ アエロスパスィアル） Ｏｆｄｍ信号のパッシブ・レーダ受信機におけるクラッタの排除
CN104459628A (zh) * 2013-09-21 2015-03-25 杨瑞娟 准正交频分复用多载波线性调频雷达信号设计及处理方法
CN105824020A (zh) * 2016-03-12 2016-08-03 浙江大学 副载波调制的连续波多普勒雷达传感器及运动解调方法
JP2018008021A (ja) * 2016-07-05 2018-01-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 センサーおよび推定方法
CN106772510A (zh) * 2016-12-15 2017-05-31 浙江大学 一种基于载波相位测量的跳频测距方法
CN107390172A (zh) * 2017-07-17 2017-11-24 北京大学 一种无接触感知定位方法

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