CN111381229A - 推测方法、推测装置以及记录介质 - Google Patents

推测方法、推测装置以及记录介质 Download PDF

Info

Publication number
CN111381229A
CN111381229A CN201911239209.2A CN201911239209A CN111381229A CN 111381229 A CN111381229 A CN 111381229A CN 201911239209 A CN201911239209 A CN 201911239209A CN 111381229 A CN111381229 A CN 111381229A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transfer function
complex transfer
moving object
transmission
reception
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911239209.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111381229B (zh
Inventor
中山武司
饭塚翔一
本间尚树
白木信之
阿不都赛米·阿布都艾尼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2019153396A external-priority patent/JP7349661B2/ja
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of CN111381229A publication Critical patent/CN111381229A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111381229B publication Critical patent/CN111381229B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35—Details of non-pulse systems
    • G01S7/352—Receivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • G01S13/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/26—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave
    • G01S13/28—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave with time compression of received pulses
    • G01S13/284—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave with time compression of received pulses using coded pulses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/411—Identification of targets based on measurements of radar reflectivity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/415—Identification of targets based on measurements of movement associated with the target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35—Details of non-pulse systems
    • G01S7/352—Receivers
    • G01S7/358—Receivers using I/Q processing

Abstract

提供能够高精度地推测相对于推测装置的包括生物的运动物体的方向或位置的推测装置。具备：接收部(13)，在相当于运动物体的活动的周期的第一期间，观测包括由运动物体反射的反射信号的接收信号；第一复传递函数计算部(14)，根据在第一期间观测的多个接收信号，计算表示传播特性的多个第一复传递函数；第二复传递函数计算部(15)，根据第一复传递函数，计算与抖动对应的成分被抑制的第二复传递函数；运动物体信息计算部(16)，提取与计算出的多个第二复传递函数的规定频率范围对应的运动物体信息，从而提取与关于运动物体的成分对应的运动物体信息；以及方向推测处理部(17)，利用该运动物体信息，推测运动物体存在的方向。

Description

推测方法、推测装置以及记录介质
技术领域
本公开涉及，利用无线信号推测运动物体的方向或位置的推测方法以及推测装置。
背景技术
在专利文献1或专利文献2中，作为知道人物的位置等的方法，公开利用无线信号的方法。在专利文献1中公开，利用无线机的复传递函数的频率响应知道成为检测对象的人物的位置的方法。并且，在专利文献2中公开，利用无线机的复传递函数之中的、规定的间隔的两个时刻的两个复传递函数的差分信息，知道成为检测对象的人物的位置以及状态的方法。
并且，在专利文献3中公开，在多个传感器间由定时校正命令进行定时校正的方法。在专利文献4中公开，根据两个传感器的统计结果测量疲劳度的方法。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特开2015-72173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2014-216786号公报
专利文献4：日本特开2011-019845号公报
然而，在专利文献1至4那样的技术中存在的问题是，不能高精度地推测相对于推测装置的生物的方向或位置。
发明内容
鉴于所述情况，本公开的目的在于提供，能够高精度地推测相对于推测装置的包括生物的运动物体的方向或位置的推测方法等。
为了实现所述目的，本公开的一个形态涉及的推测方法，是具备天线部的推测装置的推测方法，所述天线部具有一个发送天线元件以及N个接收天线元件，N为2以上的自然数，利用所述发送天线元件将发送信号发送到测量对象的区域，在第一期间观测由所述N个接收天线元件分别接收的接收信号，所述接收信号包括从所述发送天线元件发送的所述发送信号由运动物体反射的反射信号，所述第一期间相当于所述运动物体的运动的周期，利用在所述第一期间观测的多个所述接收信号，计算多个第一复传递函数，所述第一复传递函数表示所述发送天线元件与所述N个接收天线元件的每一个之间的传播特性，利用所述第一复传递函数的一个以上的要素进行规定的运算，从而根据所述第一复传递函数计算，与(1)生成从发送天线部发送的发送信号的发送部与接收部之间的时钟抖动、以及(2)所述发送信号的数字-模拟转换或所述接收信号的模拟-数字转换的定时抖动的至少一方对应的成分被抑制的第二复传递函数，提取与计算出的多个所述第二复传递函数的规定频率范围对应的运动物体信息，从而提取与关于所述运动物体的成分对应的所述运动物体信息，通过规定的到达方向推测方法，利用该运动物体信息，将所述推测装置作为方向的基准，推测所述运动物体存在的方向。
并且，本公开的另一个形态涉及的推测方法，是具备发送天线部以及接收天线部的推测装置的推测方法，所述发送天线部由M个发送天线元件构成，所述接收天线部由N个接收天线元件构成，M为2以上的自然数，N为2以上的自然数，利用所述M个发送天线元件将发送信号发送到测量对象的区域，在第一期间观测由所述N个接收天线元件分别接收的接收信号，所述接收信号包括从所述M个发送天线元件分别发送的所述发送信号由运动物体反射的反射信号，所述第一期间相当于所述运动物体的运动的周期，利用在所述第一期间观测的多个所述接收信号，计算多个第一复传递函数，所述第一复传递函数表示所述M个发送天线元件的每一个与所述N个接收天线元件的每一个之间的传播特性，利用所述第一复传递函数的一个以上的要素进行规定的运算，从而根据所述第一复传递函数计算，与(1)生成从所述发送天线部发送的发送信号的发送部与接收部之间的时钟抖动、以及(2)所述发送信号的数字-模拟转换或所述接收信号的模拟-数字转换的定时抖动的至少一方对应的成分被抑制的第二复传递函数，提取与计算出的多个所述第二复传递函数的规定频率范围对应的运动物体信息，从而提取与关于所述运动物体的成分对应的所述运动物体信息，通过规定的到达方向推测方法，利用该运动物体信息，推测所述运动物体存在的方向。
并且，本公开的一个形态涉及的推测装置，具备：天线部，具有一个发送天线元件以及N个接收天线元件，N为2以上的自然数；发送部，利用所述发送天线元件将发送信号发送到测量对象的区域；接收部，在第一期间观测由所述N个接收天线元件分别接收的接收信号，所述接收信号包括从所述发送天线元件发送的所述发送信号由运动物体反射的反射信号，所述第一期间相当于所述运动物体的运动的周期；第一复传递函数计算部，利用在所述第一期间观测的多个所述接收信号，计算多个第一复传递函数，所述第一复传递函数表示所述发送天线元件与所述N个接收天线元件的每一个之间的传播特性；第二复传递函数计算部，利用所述第一复传递函数的一个以上的要素进行规定的运算，从而根据所述第一复传递函数计算，与(1)生成从发送天线部发送的发送信号的发送部与所述接收部之间的时钟抖动、以及(2)所述发送信号的数字-模拟转换或所述接收信号的模拟-数字转换的定时抖动的至少一方对应的成分被抑制的第二复传递函数；运动物体信息计算部，提取与计算出的多个所述第二复传递函数的规定频率范围对应的运动物体信息，从而提取与关于所述运动物体的成分对应的所述运动物体信息；以及方向推测处理部，通过规定的到达方向推测方法，利用该运动物体信息，将所述推测装置作为方向的基准，推测所述运动物体存在的方向。
而且，这些总括或具体的形态，也可以由系统、方法、集成电路、计算机程序或计算可读取的CD-ROM等的记录介质实现，也可以由系统、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意的组合实现。
根据本公开，能够实现能够高精度地推测相对于推测装置的包括生物的运动物体的方向或位置的推测方法等。
附图说明
图1是示出实施方式1的推测装置的结构、以及检测对象的一个例子的框图。
图2是示出图1示出的天线部的信号波的传递的情况的概念图。
图3是示出实施方式1的接收I,Q信号的频率成分的一个例子的概念图。
图4是示出实施方式1的推测装置的推测处理的流程图。
图5是示出实施方式2的推测装置的结构、以及检测对象的一个例子的框图。
图6是示出实施方式2的推测装置的推测处理的流程图。
图7是示出实施方式2涉及的利用推测方法的实验的概念图。
图8是示出实施方式2涉及的利用推测方法的实验的条件的图。
图9是示出实施方式2涉及的利用推测方法的实验结果的图。
图10是示出实施方式2涉及的利用推测方法的其他的实验结果的图。
具体实施方式
(作为本公开的基础的知识)
作为知道人物的位置等的方法，研究利用无线信号的方法。
例如，在专利文献1中公开，利用傅立叶变换，分析包括多普勒偏移的成分，从而知道成为检测对象的人物的位置以及状态的方法。更具体而言，记录复传递函数的要素的时间变化，对其时间波形进行傅立叶变换。人物等的生物的呼吸以及心搏等的生物活动，向反射波提供稍微的多普勒效应。因此，包括多普勒偏移的成分包括人物的影响。另一方面，没有多普勒偏移的成分，与从没有受到人物的影响、即来自固定物的反射波以及收发天线间的直接波对应。据此，在专利文献1中公开，分析包括多普勒偏移的成分，从而能够知道成为检测对象的人物的位置以及状态。
并且，在专利文献2中公开，利用无线机的复传递函数之中的、规定的间隔的两个时刻的两个复传递函数的差分信息，知道成为检测对象的人物的位置以及状态的方法。
然而，所述专利文献1以及2的方法，利用发送机以及接收机、或利用多个无线机构成推测装置，但是，没有记载关于发送机与接收机之间的时钟频率误差、AD转换器以及DA转换器内使用的取样钟频率误差等的、来源于发送机以及接收机的频率变动。而且，在处理无线机的复传递函数、或依据它的信息的时间序列数据，推测生物的方向以及位置的情况下存在的问题是，不能区别由人发生的多普勒偏移和所述时钟频率误差。
并且，在专利文献3中公开，在多个传感器间发送定时校正命令进行定时校正的方法，但是，难以由命令进行无线机的RF信号的相位调整。并且，专利文献4是以加速传感器为对象的技术，难以适用于无线机。
发明人，针对以上的问题，反复研究后发现了，如图3示出，接收信号中包括，从发送天线发送的发送信号100、来源于发送机以及接收机的频率变动102、来源于生物的多普勒偏移101等的成分。其中知道了，因发送信号100在空间传播而引起的衰减或相位旋转的频率变动少，来源于发送机以及接收机的频率变动和来源于生物的多普勒偏移的频率变动大。进而，发明人发现了，因发送信号100在空间传播而引起的衰减或相位旋转、和所述来源于发送机以及接收机的频率变动，每个接收天线的成分的差分小，来源于生物的多普勒偏移，每个接收天线的成分的差分大。据此，发现了，例如，提取所述复传递函数的任意的一个成分，所述复传递函数的全要素除以该提取的成分等那样的、接收信号中包括的直接波的信道成分(也称为直接波的信道成分)，从而抑制所述来源于发送机以及接收机的频率变动的成分，即使在发生发送机以及接收机的时钟频率误差的情况下，也能够利用无线信号，高精度地进行相对于推测装置的运动物体存在的方向或位置等的推测的推测方法等。
也就是说，本公开的一个形态涉及的推测方法，是具备天线部的推测装置的推测方法，所述天线部具有一个发送天线元件以及N个接收天线元件，N为2以上的自然数，利用所述发送天线元件将发送信号发送到测量对象的区域，在第一期间观测由所述N个接收天线元件分别接收的接收信号，所述接收信号包括从所述发送天线元件发送的所述发送信号由运动物体反射的反射信号，所述第一期间相当于所述运动物体的运动的周期，利用在所述第一期间观测的多个所述接收信号，计算多个第一复传递函数，所述第一复传递函数表示所述发送天线元件与所述N个接收天线元件的每一个之间的传播特性，利用所述第一复传递函数的一个以上的要素进行规定的运算，从而根据所述第一复传递函数计算，与(1)生成从发送天线部发送的发送信号的发送部与接收部之间的时钟抖动、以及(2)所述发送信号的数字-模拟转换或所述接收信号的模拟-数字转换的定时抖动的至少一方对应的成分被抑制的第二复传递函数，提取与计算出的多个所述第二复传递函数的规定频率范围对应的运动物体信息，从而提取与关于所述运动物体的成分对应的所述运动物体信息，通过规定的到达方向推测方法，利用该运动物体信息，将所述推测装置作为方向的基准，推测所述运动物体存在的方向。
据此，从接收信号中提取不经由运动物体的直接波成分，检测因频率误差而产生的相位旋转，从复传递函数中除去发送部以及接收部间的时钟抖动、以及来源于频率误差的相位旋转，因此，能够高精度地检测运动物体存在的方向。
并且，也可以是，在所述第二复传递函数的计算中，从所述第一复传递函数中提取一个要素，所述第一复传递函数的全要素除以提取的所述一个要素，从而计算所述第二复传递函数。
并且，也可以是，在所述第二复传递函数的计算中，计算所述第一复传递函数的全要素的平均值，所述第一复传递函数的全要素除以计算出的所述平均值，从而计算所述第二复传递函数。
并且，也可以是，在所述第二复传递函数的计算中，计算所述第一复传递函数的相关矩阵，对所述相关矩阵进行特征值分解，从而计算特征值以及特征向量，所述第一复传递函数乘以所述特征值成为最大的成对的所述特征向量，计算作为直接波的信道成分的第三复传递函数，所述第一复传递函数的全要素除以所述第三复传递函数，从而计算所述第二复传递函数。
并且，也可以是，在所述第二复传递函数的计算中，对所述第一复传递函数进行奇异值分解，从而计算左奇异向量以及右奇异向量，所述第一复传递函数乘以所述左奇异向量以及所述右奇异向量，计算作为直接波的信道成分的第四复传递函数，所述第一复传递函数的全要素除以所述第四复传递函数，从而计算所述第二复传递函数。
并且，也可以是，所述规定的到达方向推测方法是，基于MUSIC(MUltipleSIgnalClassification)法、波束形成法以及Capon法的任一个的推测方法。
并且，也可以是，所述接收信号是，调制为OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)信号的信号。
并且，也可以是，是具备发送天线部以及接收天线部的推测装置的推测方法，所述发送天线部由M个发送天线元件构成，所述接收天线部由N个接收天线元件构成，M为2以上的自然数，N为2以上的自然数，利用所述M个发送天线元件将发送信号发送到测量对象的区域，在第一期间观测由所述N个接收天线元件分别接收的接收信号，所述接收信号包括从所述M个发送天线元件分别发送的所述发送信号由运动物体反射的反射信号，所述第一期间相当于所述运动物体的运动的周期，利用在所述第一期间观测的多个所述接收信号，计算多个第一复传递函数，所述第一复传递函数表示所述M个发送天线元件的每一个与所述N个接收天线元件的每一个之间的传播特性，利用所述第一复传递函数的一个以上的要素进行规定的运算，从而根据所述第一复传递函数计算，与(1)生成从所述发送天线部发送的发送信号的发送部与接收部之间的时钟抖动、以及(2)所述发送信号的数字-模拟转换或所述接收信号的模拟-数字转换的定时抖动的至少一方对应的成分被抑制的第二复传递函数，提取与计算出的多个所述第二复传递函数的规定频率范围对应的运动物体信息，从而提取与关于所述运动物体的成分对应的所述运动物体信息，通过规定的到达方向推测方法，利用该运动物体信息，推测所述运动物体存在的方向。
据此，从接收信号中提取不经由运动物体的直接波成分，检测因频率误差而产生的相位旋转，从复传递函数中除去发送部以及接收部间的时钟抖动、以及来源于频率误差的相位旋转，因此，能够高精度地检测运动物体存在的方向。
并且，也可以是，在所述第二复传递函数的计算中，从所述第一复传递函数中提取一个要素，所述第一复传递函数的全要素除以提取的所述一个要素，从而计算所述第二复传递函数。
并且，也可以是，在所述第二复传递函数的计算中，计算所述第一复传递函数的全要素的平均值，所述第一复传递函数的全要素除以计算出的所述平均值，从而计算所述第二复传递函数。
并且，也可以是，在所述第二复传递函数的计算中，计算所述第一复传递函数的相关矩阵，对所述相关矩阵进行特征值分解，从而计算特征值以及特征向量，所述第一复传递函数乘以所述特征值成为最大的成对的所述特征向量，计算作为直接波的信道成分的第三复传递函数，所述第一复传递函数的全要素除以所述第三复传递函数，从而计算所述第二复传递函数。
并且，也可以是，在所述第二复传递函数的计算中，对所述第一复传递函数进行奇异值分解，从而计算左奇异向量以及右奇异向量，所述第一复传递函数乘以所述左奇异向量以及所述右奇异向量，计算第四复传递函数，所述第一复传递函数的全要素除以所述第四复传递函数，从而计算所述第二复传递函数。
并且，也可以是，所述规定的到达方向推测方法是，基于MUSIC法、波束形成法以及Capon法的任一个的推测方法。
并且，也可以是，所述接收信号是，调制为OFDM信号的信号。
并且，本公开的一个形态涉及的推测装置，具备：天线部，具有一个发送天线元件以及N个接收天线元件，N为2以上的自然数；发送部，利用所述发送天线元件将发送信号发送到测量对象的区域；接收部，在第一期间观测由所述N个接收天线元件分别接收的接收信号，所述接收信号包括从所述发送天线元件发送的所述发送信号由运动物体反射的反射信号，所述第一期间相当于所述运动物体的运动的周期；第一复传递函数计算部，利用在所述第一期间观测的多个所述接收信号，计算多个第一复传递函数，所述第一复传递函数表示所述发送天线元件与所述N个接收天线元件的每一个之间的传播特性；第二复传递函数计算部，利用所述第一复传递函数的一个以上的要素进行规定的运算，从而根据所述第一复传递函数计算，与(1)生成从发送天线部发送的发送信号的发送部与所述接收部之间的时钟抖动、以及(2)所述发送信号的数字-模拟转换或所述接收信号的模拟-数字转换的定时抖动的至少一方对应的成分被抑制的第二复传递函数；运动物体信息计算部，提取与计算出的多个所述第二复传递函数的规定频率范围对应的运动物体信息，从而提取与关于所述运动物体的成分对应的所述运动物体信息；以及方向推测处理部，通过规定的到达方向推测方法，利用该运动物体信息，将所述推测装置作为方向的基准，推测所述运动物体存在的方向。
而且，这些总括或具体的形态，也可以由系统、方法、集成电路、计算机程序或计算可读取的CD-ROM等的记录介质实现，也可以由系统、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意的组合实现。
以下，对于本公开的实施方式，利用附图进行详细说明。而且，以下说明的实施方式，都示出本公开的一个具体例子。以下的实施方式示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接形态、步骤、步骤的顺序等是一个例子，不是限定本公开的宗旨。并且，对于以下的实施方式的构成要素中的、本公开的示出最上位概念的实施方案中没有记载的构成要素，作为构成更优选的形态的任意的构成要素而被说明。而且，在本说明书以及附图中，对于具有实际相同的功能结构的构成要素，附上相同的符号，从而省略重复说明。
(实施方式1)
以下，参照附图说明，实施方式1的推测装置10，利用在规定期间的不同的两个时刻观测的复传递函数的差分信息，推测作为检测对象的运动物体(生物)的方向。
[推测装置10的结构]
图1是示出实施方式1的推测装置10的结构的一个例子的框图。在图1中，一起示出作为图1示出的推测装置10的检测对象的生物。
图1示出的推测装置10具备，天线部11、发送机12、接收部13、第一复传递函数计算部14、第二复传递函数计算部15、运动物体信息计算部16、以及方向推测处理部17。推测装置10，推测相对于推测装置10的、运动物体存在的方向。
[发送机12]
发送机12，利用发送机12内部时钟fTX，生成用于推测生物50的方向的高频的信号。例如，如图2示出，发送机12，将生成的信号(发送波)，从天线部11具备的一个发送天线元件发送。
[天线部11]
天线部11，具有一个发送天线元件以及N个(N为2以上的自然数)接收天线元件。在本实施方式中，天线部11具有，发送天线部11A以及接收天线部11B。发送天线部11A具有，作为一个元件的发送天线的发送天线元件，接收天线部11B具备，MR个接收天线元件(接收阵列天线)。
如上所述，一个发送天线元件，将发送机12生成的信号(发送波)发送。而且，例如，如图2示出，MR个接收天线元件分别接收，从该一个发送天线元件发送后，由生物50反射的信号(接收信号)。
[接收部13]
接收部13，在相当于来源于运动物体的活动的周期的第一期间观测，作为N个接收天线元件分别接收的接收信号，即包括从发送天线元件发送后，由运动物体反射的反射信号的接收信号。在此，运动物体是，图2所示的生物50。并且，来源于运动物体的活动的周期是，包括生物50的呼吸、心搏、身体运动的至少一个的来源于生物的周期(生物变动周期)。
在本实施方式中，接收部13，由N个(MR个)接收机(接收机13-1至接收机13-N)构成。接收机13-1至接收机13-N的每一个，将由对应的接收天线元件接收的高频的信号，利用接收机内部时钟fRX转换为能够进行信号处理的低频的信号。接收部13，在至少第一期间，将接收机13-1至接收机13-N分别转换的低频的信号，传递到第一复传递函数计算部14。
[第一复传递函数计算部14]
第一复传递函数计算部14，根据在第一期间观测的多个接收信号，计算多个表示发送天线元件与N个接收天线元件的每一个之间的传播特性的复传递函数。
在本实施方式中，第一复传递函数计算部14，根据从接收部13传递的低频的信号，计算表示一个发送天线元件与MR个接收天线元件之间的传播特性的复传递函数。以下，利用图2，进行更具体的说明。
图2是示出图1示出的天线部11的信号波的传递的情况的概念图。如图2示出，从发送天线部11A的发送天线元件发送的发送波，由生物50反射，到达接收天线部11B的接收阵列天线。在此，接收阵列天线是，由MR个接收天线元件构成的、元件间隔d的线性阵列。并且，将从接收阵列天线的正面看的生物50的方向设为θ。设想为，生物50与接收阵列天线的距离充分大，能够将到达接收阵列天线的来源于生物的反射波视为平面波。
在此情况下，第一复传递函数计算部14能够，根据利用接收阵列天线观测的复接收信号向量
(数式1)
Figure BDA0002305740370000141
计算表示发送天线元件与接收阵列天线之间的传播特性的第一复传递函数向量。第一复传递函数向量h0，例如，能够由(数式2)
h0＝x/s
计算。在此，设想为，s为复发送信号，且已知。而且，第一复传递函数向量h0是，第一复传递函数的一个例子。
[第二复传递函数计算部15]
在此，第一复传递函数向量h0包括，来源于发送机以及接收机的频率变动成分、以及来源于生物的多普勒偏移。来源于发送机以及接收机的频率变动成分包括，例如，(i)基于发送信号的空间传播的衰减或相位旋转、(ii)发送机以及接收机间的时钟频率误差(fRX-fTX)、(iii)DA转换等无线机内利用的取样钟频率误差等。为了从第一复传递函数向量h0中除去来源于发送机以及接收机的频率变动成分的相位旋转，第二复传递函数计算部15，提取作为直接波成分的h0内的任意一个要素hl。
(数式3)
h'＝h0/ht (式1)
而且，第二复传递函数计算部15，(式1)所示的第一复传递函数向量h0的全要素除以提取的作为直接波成分的一个要素hl，从而计算第二复传递函数向量h′。在此，对于直接波成分的要素，若是要素h1等的、第一复传递函数向量h0之中的一个要素，则也可以利用任何要素。而且，第二复传递函数向量h′是，第二复传递函数的一个例子。
如此，第二复传递函数计算部15，利用第一复传递函数向量h0的一个以上的要素进行规定的运算，从而根据第一复传递函数向量h0计算，与(1)生成从发送天线部11A发送的发送信号的发送部的发送机12与接收部13之间的时钟抖动、以及(2)发送信号的数字-模拟转换或接收信号的模拟-数字转换的定时抖动的至少一方对应的成分被抑制的第二复传递函数向量h′。
[运动物体信息计算部16]
运动物体信息计算部16，利用计算出的第二复传递函数向量h′，与专利文献1所记载的差分信息计算部同样计算规定间隔的两个时刻的两个第二复传递函数向量h′的差分信息，从而计算运动物体信息。也就是说，运动物体信息计算部16，提取与计算出的多个第二复传递函数向量h′的规定频率范围对应的运动物体信息，从而提取与关于运动物体的成分对应的运动物体信息。例如，运动物体信息计算部16，作为运动物体信息，提取与受到包括生物的呼吸、心搏以及身体运动的至少某个的生命活动的影响的成分对应的运动物体信息。
而且，对于该运动物体信息，根据第二复传递函数向量h′计算来源于生物的成分即可，当然利用频率响应也能够获得同样的效果。
在本实施方式中，接收天线元件为多个(MR个)，因此，与接收天线部11B对应的第二复传递函数向量h′的差分值(差分信息)的数量也多个。将它们归结，定义为复差分信道向量。若将接收天线元件的数量设为MR，则能够将复差分信道向量表示为，
(数式4)
Figure BDA0002305740370000161
成为(数式5)
1≤l，m≤N(l≠m，N为，总测量次数)。
并且，l、m是表示测量号码的正的整数的、取样时间。而且，
(数式6)
[·]T
表示转置。
[方向推测处理部17]
方向推测处理部17，利用从第二复传递函数向量h′提取的该运动物体信息，通过规定的到达方向推测方法，将推测装置10作为方向的基准，推测运动物体存在的方向。更具体而言，规定的到达方向推测方法，也可以是专利文献1所记载的方向推测处理部那样的基于MUSIC(MUltipleSIgnal Classification)算法的推测方法，也可以是基于波束形成法或Capon法的推测方法。
而且，从发送机12发送的信号，也可以是连续信号(CW信号)，也可以是OFDM信号那样的编码后的信号。
[直接波成分的其他的例子]
而且，实施方式1的第二复传递函数计算部15，第一复传递函数向量h0，除以作为直接波成分的第一复传递函数向量h0内的任意一个要素hl，从而计算第二复传递函数向量h′，但是，不仅限于由一个要素hl进行除法运算。
例如，对于用于第一复传递函数向量h0的除法运算的直接波成分，也可以代替任意一个要素hl，而代替|hl|时变动最小的要素hlmin。要素hlmin，利用以下的(式2)而被计算，第二复传递函数向量h′，利用计算出的要素hlmin以及(式3)而被计算。如(式2)所示也可以，针对第一复传递函数向量h0的各个要素的时间变化计算分散，将计算出分散最小的要素计算为hlmin。
(数式7)
Figure BDA0002305740370000171
(数式8)
h′＝h0/hlmin (式3)
并且，例如，对于用于第一复传递函数向量h0的除法的直接波成分，也可以利用第一复传递函数向量h0的全要素的平均值。也就是说，在此情况下，第二复传递函数计算部15，第一复传递函数向量h0的全要素除以计算出的平均值，从而计算第二复传递函数向量h′。
并且，例如，对于用于除法的直接波成分，也可以在一定期间观测复传递函数，获得h0(t)，对任意的时间t的复传递函数进行奇异值分解，由(式4)求出奇异向量，据此，(式5)那样计算第二复传递函数向量h′。
(数式9)
h0(t)＝U(t)∑(t)VH(t) (式4)
(数式10)
h′(t)＝h0(t)/(u1 Hh0(t)v1) (式5)
如(式4)示出，第二复传递函数计算部15，对第一复传递函数向量h0(t)进行奇异值分解，从而计算左奇异向量U(t)以及右奇异向量V(t)。接着，第二复传递函数计算部15，利用(式4)中计算出的结果，如(式5)示出，左奇异向量U(t)以及右奇异向量V(t)乘以第一复传递函数向量h0(t)，计算作为直接波的信道成分的第四复传递函数u1 Hh0(t)v1，第一复传递函数向量h0(t)的全要素除以第四复传递函数u1 Hh0(t)v1，从而计算第二复传递函数向量h′。
并且，例如，对于用于除法的直接波成分，也可以在一定期间观测复传递函数，获得h0(t)，对该观测时间全体的相关矩阵进行特征值分解，由(式6)以及(式7)求出特征向量，据此，(式8)那样计算第二复传递函数向量h′。
(数式11)
RR＝UDUH (式6)
(数式12)
RT＝VDVH (式7)
(数式13)
h′(t)＝h0(t)/(u1 Hh0(t)v1) (式8)
如(式6)以及(式7)示出，第二复传递函数计算部15，计算第一复传递函数向量h0(t)的相关矩阵RR、RT，对计算出的相关矩阵RR、RT分别进行特征值分解，从而计算特征值D、D以及特征向量U、V。接着，第二复传递函数计算部15，利用(式6)以及(式7)中计算出的结果，如(式8)示出，第一复传递函数向量h0(t)乘以特征值D，D成为最大的成对的特征向量u1、v1，计算作为直接波的信道成分的第三复传递函数u1 Hh0(t)v1，第一复传递函数向量h0的全要素除以第三复传递函数u1 Hh0(t)v1，从而计算第二复传递函数向量h′。
而且，对于该直接波成分也可以，对所述观测时间全体的相关矩阵进行特征值分解，由(式6)、(式7)求出特征向量，据此，(式9)那样计算第二复传递函数向量h′。
(数式14)
Figure BDA0002305740370000191
而且，发送机12、接收部13、第一复传递函数计算部14、第二复传递函数计算部15、运动物体信息计算部16以及方向推测处理部17，也可以推测装置10具备的存储器所存储的程序，由一个以上的处理器执行来实现，也可以由一个以上的专用电路实现。也就是说，所述的构成要素，也可以由软件实现，也可以由硬件实现。
[推测装置10的工作]
说明如上构成的推测装置10的推测处理的工作。图4是示出实施方式1的推测装置10的推测处理的流程图。
首先，推测装置10，将发送信号发送到测量对象的区域，在第一期间，观测接收信号(S10)。更具体而言，推测装置10，在相当于来源于生物50的活动的周期的第一期间观测，包括从一个发送天线元件发送后，由生物50反射的反射信号的接收信号。
接着，推测装置10，根据在步骤S10中在第一期间观测的多个接收信号，计算多个表示一个发送天线元件与MR个接收天线元件的每一个之间的传播特性的第一复传递函数(S20)。对于详情，如所述那样，因此，在此省略说明。以下也同样。
接着，推测装置10，该第一复传递函数除以直接波成分，从而计算第二复传递函数(S30)。
接着，推测装置10，根据该第二复传递函数计算运动物体信息(S40)。
而且，推测装置10，利用两个以上的运动物体信息，推测生物50存在的方向(S50)。
[效果等]
根据本实施方式的推测装置10以及推测方法，从接收信号中提取不经由生物的直接波成分，检测因频率误差而产生的相位旋转，从信道全体中除去发送部以及接收部间的时钟抖动、以及来源于频率误差的相位旋转，因此，能够高精度地检测运动物体存在的方向。因此，推测装置10能够，高精度地检测相对于推测装置10的运动物体存在的方向。
(实施方式2)
在实施方式1中，从接收信号中提取不经由生物的直接波，检测因频率误差而产生的相位旋转，从信道全体中除去来源于频率误差的相位旋转，从而能够推测运动物体存在的方向。据此，说明了利用无线信号进行运动物体存在的方向的推测的推测装置10等。在实施方式2中，说明同样利用直接波成分推测作为检测对象的运动物体(生物)的位置的推测装置20等。
[推测装置20的结构]
图5是示出实施方式2的推测装置20的结构的一个例子的框图。对于与图1同样的要素，附上相同的符号，省略详细说明。在实施方式2中，对于与实施方式相同的要素，只要没有特别提及，就设为存在同样的工作、变形，省略重复说明。
图5示出的推测装置20具备，发送天线部21A、接收天线部21B、发送部22、接收部23、第一复传递函数计算部24、第二复传递函数计算部25、运动物体信息计算部26、以及位置推测处理部27。推测装置20，推测运动物体的位置。图5示出的推测装置20，与图1示出的推测装置10相比，至少发送天线元件的数量不同，据此，能够推测运动物体的位置。
[发送部22]
发送部22，利用发送机12内部时钟fTX生成，用于推测生物50的方向的高频的信号。例如，如图5示出，发送部22，将生成的信号(发送波)，从发送天线部21A具备的MT个发送天线元件(发送阵列天线)发送。
[发送天线部21A]
发送天线部21A具有，M个(M为2以上的自然数)发送天线元件。在本实施方式中，发送天线部21A具备，MT个发送天线元件。如上所述，MT个发送天线元件，将发送部22生成的信号(发送波)发送。
[接收天线部21B]
接收天线部21B具有，N个(N为2以上的自然数)接收天线元件(接收阵列天线)。在本实施方式中，与实施方式1同样，接收天线部21B具备，MR个接收天线元件(接收阵列天线)。而且，例如，如图5示出，MR个接收天线元件各自接收，从该MT个发送天线元件(发送阵列天线)发送的信号，由生物50反射的信号(接收信号)。
[接收部23]
接收部23，将N个接收天线元件分别接收的接收信号、即包括从M个发送天线元件分别发送后，由运动物体反射的反射信号的接收信号，在相当于该来源于运动物体的活动的周期的第一期间观测。在此，运动物体是，图5所示的生物50。并且，来源于运动物体的活动的周期是，包括生物50的呼吸、心搏、身体运动的至少一个的来源于生物的周期(生物变动周期)。
在本实施方式中，接收部23，由MR个接收机构成。MR个接收机的每一个，将由对应接收天线元件接收的高频的信号转换为，能够进行信号处理的低频的信号。接收部23，至少在第一期间，将MR个接收机分别转换的低频的信号，传递到第一复传递函数计算部24。
[第一复传递函数计算部24]
第一复传递函数计算部24，根据在第一期间观测的多个接收信号，计算多个表示M个发送天线元件与N个接收天线元件的每一个之间的传播特性的复传递函数。
在本实施方式中，第一复传递函数计算部24，根据从接收部23传递的低频的信号，计算表示MT个发送天线元件与MR个接收天线元件之间的传播特性的复传递函数。以下，利用图5进行更具体说明。
在图5中，将发送阵列天线以及接收阵列天线均设为元件间隔d的线性阵列，将从发送阵列天线以及接收阵列天线各自的正面看的生物50的方向设为θT、θR。假设为，生物50与收发阵列天线的距离，与阵列天线的开口宽度相比充分大，能够将从发送阵列天线出发以及到达接收阵列天线的经由生物的信号视为平面波。
如图5示出，从发送天线部21A的MT个发送天线元件(发送阵列天线)以角度θT发送的发送波，由生物50反射，以角度θR到达接收阵列天线。
在此情况下，第一复传递函数计算部24能够，根据使用接收阵列天线观测的复接收信号向量，计算第一复传递函数向量。第一复传递函数向量成为矩阵形式，但是，能够与实施方式1同样计算。而且，如上所述，计算出的第一复传递函数矩阵包括，直接波以及来源于固定物的反射波等，不经由生物50的信号波。
[第二复传递函数计算部25]
在此，与实施例1同样，第一复传递函数包括，来源于发送机以及接收机的频率变动成分、以及来源于生物的多普勒偏移。第二复传递函数计算部25，作为直接波成分提取H0内的任意的要素hkl，(式10)所示的第一复传递函数矩阵H0，除以(式11)所示的直接波成分，计算第二复传递函数矩阵H′。
(数式15)
Figure BDA0002305740370000231
(数式16)
H'＝H0/hkl (式11)
在此，对于直接波成分的要素，若是h11等、第一复传递函数矩阵H0之中的一个要素，则可以利用任何要素。并且，也可以利用实施方式1中说明的直接波成分的其他的例子。
如此，第二复传递函数计算部25，利用第一复传递函数矩阵H0的一个以上的要素进行规定的运算，从而根据第一复传递函数矩阵H0计算，与(1)生成从发送天线部21A发送的发送信号的发送部22与接收部23之间的时钟抖动、以及(2)发送信号的数字-模拟转换或接收信号的模拟-数字转换的定时抖动的至少一方对应的成分被抑制的第二复传递函数矩阵H′。
[运动物体信息计算部26]
运动物体信息计算部26，将计算出的多个第二复传递函数矩阵H′，按照观测多个接收信号的顺序即时间序列依次记录。而且，运动物体信息计算部26，计算示出该多个第二复传递函数矩阵H′之中的规定间隔的两个时刻的两个复传递函数的差分的运动物体信息、即以M×N维的矩阵表现的两个以上的运动物体信息。在此，两个以上的运动物体信息的每一个的规定间隔的两个时刻之中的起点是，不同的时刻。并且，规定间隔也可以是来源于生物50的周期(生物变动周期)的大致一半。
如此，运动物体信息计算部26，提取与计算出的多个第二复传递函数矩阵H′的规定频率范围对应的运动物体信息，从而提取与关于运动物体的成分对应的运动物体信息。例如，运动物体信息计算部26，作为运动物体信息，提取与受到包括生物的呼吸、心搏以及身体运动的至少某个的生命活动的影响的成分对应的运动物体信息。
而且，在此，根据两个复传递函数的差分求出了运动物体信息，但是，当然能够根据频率响应提取来源于生物的成分。
在本实施方式中，发送天线元件以及接收天线元件的数量均为多个。因此，与发送天线部21A、接收天线部21B对应的第二复传递函数的差分值(运动物体信息)的数量成为发送天线元件×接收天线元件数(MR×MT)，将它们归结，定义为复差分信道矩阵H(l,m)。第二复传递函数计算部25，作为差分信息，计算(式11)所示的复差分信道矩阵H(l,m)。在该复差分信道矩阵H(l,m)中，通过差分运算除去不经由生物50的所有的反射波，因此，仅包括来源于生物50的反射波。
(数式17)
Figure BDA0002305740370000251
在此，成立(式13)的关系。
(数式18)
1≤l，m≤N(l≠m，N为总测量次数) (式13)
并且，l、m是表示测量号码的正的整数的、取样时间。
[位置推测处理部27]
位置推测处理部27，利用从第二复传递函数矩阵H′提取的该运动物体信息，通过规定的到达方向推测方法，推测运动物体存在的位置。更具体而言，规定的到达方向推测方法，也可以是专利文献1所记载的位置推测处理部那样的基于MUSIC(MUltipleSIgnalClassification)算法的推测方法，也可以是基于波束形成法或Capon法的推测方法。
而且，发送部22、接收部23、第一复传递函数计算部24、第二复传递函数计算部25、运动物体信息计算部26以及位置推测处理部27，也可以推测装置20具备的存储器所存储的程序，由一个以上的处理器执行来实现，也可以由一个以上的专用电路实现。也就是说，所述的构成要素，也可以由软件实现，也可以由硬件实现。
[推测装置20的工作]
说明如上构成的推测装置20的推测处理的工作。图6是示出实施方式2的推测装置20的推测处理的流程图。
首先，推测装置20，将发送信号发送到测量对象的区域，在第一期间，观测接收信号(S10A)。更具体而言，推测装置20，在相当于来源于生物50的活动的周期的第一期间观测，包括从MT个发送天线元件发送后，由生物50反射的反射信号的接收信号。
接着，推测装置20，根据在步骤S10A中在第一期间观测的多个接收信号，计算多个表示MT个发送天线元件与MR个接收天线元件的每一个之间的传播特性的第一复传递函数(S20A)。对于详情，如所述那样，因此，在此省略说明。以下也同样。
接着，推测装置20，该第一复传递函数除以直接波成分，从而计算第二复传递函数(S30A)。
接着，推测装置20，计算示出该该多个第二复传递函数之中的规定间隔的两个时刻的两个复传递函数的差分的两个以上的运动物体信息(S40A)。
而且，推测装置20，利用两个以上的运动物体信息，推测生物50存在的位置(S50A)。
[效果等]
根据本实施方式的推测装置20以及推测方法，从接收信号中提取不经由生物的直接波成分，检测因频率误差而产生的相位旋转，从信道全体中除去发送部以及接收部间的时钟抖动、以及来源于所述频率误差的相位旋转，因此，能够高精度地推测运动物体存在的位置。
在此，为了确认实施方式2涉及的效果而进行了基于实验的评价。以下，说明实验。
(实验)
图7是示出实施方式2涉及的利用推测方法的实验的概念图。图8是示出实施方式2涉及的利用推测方法的实验的条件的图。
图7示出的发送阵列天线(Tx array)和接收阵列天线(Rx array)的双方是，利用四元件块阵列天线的4×4MIMO(Multiple InputMultiple Output)结构。并且，在发送侧利用SP4T(Single-Pole-4-Throw)开关，在接收侧利用四系统的接收机。而且，在本实验中，利用这些设备进行MIMO信道的测量。
在此，如图8示出，将收发天线的阵列元件间隔设定为0.5波长，将收发间距离D设定为4.0m，将天线高度h设定为人(Living-Body)的直立时的胸的高度即1.0m。从发送机发送2.47125GHz的无调制连续波(CW：Continuous Wave)，将信道测量时间设为33秒。在测量信道时，除了被试验者以外没有人，被试验者为相对于天线侧的墙朝向正面的状态。
图9是示出实施方式2涉及的利用推测方法的实验结果的图。图9的(a)示出将发送机与接收机的时钟同步连接来测量的结果，图9的(b)示出不将发送机与接收机的时钟同步连接来测量的结果，图9的(c)示出不将发送机与接收机的时钟同步连接、且适用实施方式2的方法来测量的结果。图9示出，被试验者为一个人时的生物位置推测的结果。对于实验时的被试验者站立的位置为(X＝2.0m,Y＝1.0m)。在图9中，以符号示出实际的被试验者的位置，以点的疏密的浓淡示出评价函数的值。在图9中，将评价函数的值表示为，越大点就越疏。根据图9的(c)可见，即使在不将发送机与接收机的时钟同步连接的情况下，也通过实施方式2涉及的推测方法，能够进行人的生物位置推测。
图10是示出实施方式2涉及的利用推测方法的其他的实验结果的图。图10示出被试验者为一个人时的位置推测误差的累积概率分布(CDF:Cumulative DistributionFunction)。图10的实线110示出将发送机与接收机的时钟同步连接来测量的结果，点线111示出不将发送机与接收机的时钟同步连接、且由实施方式2的方法来测量的结果，虚线112示出由不将发送机与接收机的时钟同步连接的以往的方法来测量的结果。
根据图10，对于测位误差1m的CDF值，实线110示出的同步时的结果为90％，点线111示出的实施方式2的结果为75％，虚线112示出的不同步连接的以往的方法的结果为10％。因此，实施方式2涉及的推测方法，与以往的方法相比，不将发送机与接收机的时钟同步连接时能够高精度地推测。据此，根据本实施方式示出，即使将发送机与接收机的时钟同步连接，也能够高精度地推测生物位置。
如上所述，根据本公开，从接收信号中提取不经由生物的直接波成分，检测因频率误差而产生的相位旋转，从信道全体中除去发送部以及接收部间的时钟抖动、以及来源于所述频率误差的相位旋转，因此，能够高精度地检测运动物体存在的方向。
以上，对于本公开的一个形态涉及的推测装置以及推测方法，根据实施方式进行了说明，但是，本公开，不仅限于这些实施方式。只要不脱离本公开的范围，对本实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形的形态，或组合不同的实施方式的构成要素来构成的形态，也包含在本公开的范围内。
例如，在实施方式1以及2中，以生物50的方向推测以及位置推测为例子进行了说明，但是，推测处理的对象不仅限于生物50。推测处理的对象，能够适用于在被照射高频的信号时，因其活动或运动而给反射波带来多普勒效应的各种运动物体(机械等)。
而且，在所述各个实施方式中，各个构成要素也可以，由专用的硬件构成，或者执行适于各个构成要素的软件程序来实现。各个构成要素也可以，CPU或处理器等的程序执行部，读出并执行由硬盘或半导体存储器等的记录介质记录的软件程序来实现。在此，实现所述各个实施方式的图像解码装置等的软件是，如下程序。
也就是说，该程序，使计算机执行，具备天线部的推测装置的推测方法，所述天线部具有一个发送天线元件以及N个接收天线元件，N为2以上的自然数，在推测方法中，利用所述发送天线元件将发送信号发送到测量对象的区域，在第一期间观测由所述N个接收天线元件分别接收的接收信号，所述接收信号包括从所述发送天线元件发送的所述发送信号由运动物体反射的反射信号，所述第一期间相当于所述运动物体的运动的周期，利用在所述第一期间观测的多个所述接收信号，计算多个第一复传递函数，所述第一复传递函数表示所述发送天线元件与所述N个接收天线元件的每一个之间的传播特性，利用所述第一复传递函数的一个以上的要素进行规定的运算，从而根据所述第一复传递函数计算，与(1)生成从发送天线部发送的发送信号的发送部与接收部之间的时钟抖动、以及(2)所述发送信号的数字-模拟转换或所述接收信号的模拟-数字转换的定时抖动的至少一方对应的成分被抑制的第二复传递函数，提取与计算出的多个所述第二复传递函数的规定频率范围对应的运动物体信息，从而提取与关于所述运动物体的成分对应的所述运动物体信息，通过规定的到达方向推测方法，利用该运动物体信息，将所述推测装置作为方向的基准，推测所述运动物体存在的方向。
并且，该程序，使计算机执行，具备发送天线部以及接收天线部的推测装置的推测方法，所述发送天线部由M个发送天线元件构成，所述接收天线部由N个接收天线元件构成，M为2以上的自然数，N为2以上的自然数，在推测方法中，利用所述M个发送天线元件将发送信号发送到测量对象的区域，在第一期间观测由所述N个接收天线元件分别接收的接收信号，所述接收信号包括从所述M个发送天线元件分别发送的所述发送信号由运动物体反射的反射信号，所述第一期间相当于所述运动物体的运动的周期，利用在所述第一期间观测的多个所述接收信号，计算多个第一复传递函数，所述第一复传递函数表示所述M个发送天线元件的每一个与所述N个接收天线元件的每一个之间的传播特性，利用所述第一复传递函数的一个以上的要素进行规定的运算，从而根据所述第一复传递函数计算，与(1)生成从所述发送天线部发送的发送信号的发送部与接收部之间的时钟抖动、以及(2)所述发送信号的数字-模拟转换或所述接收信号的模拟-数字转换的定时抖动的至少一方对应的成分被抑制的第二复传递函数，提取与计算出的多个所述第二复传递函数的规定频率范围对应的运动物体信息，从而提取与关于所述运动物体的成分对应的所述运动物体信息，通过规定的到达方向推测方法，利用该运动物体信息，推测所述运动物体存在的方向。
以上，对于一个或多个形态涉及的推测装置以及推测方法，根据实施方式进行了说明，但是，本公开，不仅限于该实施方式。只要不脱离本公开的宗旨，对本实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形的形态，或组合不同的实施方式的构成要素来构成的形态，也包含在本公开的范围内。
本公开，能够用于利用了无线信号的推测运动物体的方向以及位置的推测装置，尤其，能够用于测量包括生物以及机械的运动物体的方向以及位置的测量仪、进行与运动物体的方向以及位置对应的控制的家电设备、搭载在检测运动物体的侵入的监视装置等的推测装置等。
符号说明
10、20 推测装置
11 天线部
11A、21A 发送天线部
11B、21B 接收天线部
12 发送机
13、23 接收部
13-1至13-N 接收机
14、24 第一复传递函数计算部
15、25 第二复传递函数计算部
16、26 运动物体信息计算部
17 方向推测处理部
22 发送部
27 位置推测处理部
50 生物

Claims (16)

1.一种推测方法，是具备天线部的推测装置的推测方法，所述天线部具有一个发送天线元件以及N个接收天线元件，N为2以上的自然数，
在所述推测方法中，
利用所述发送天线元件将发送信号发送到测量对象的区域，
在第一期间观测由所述N个接收天线元件分别接收的接收信号，所述接收信号包括从所述发送天线元件发送的所述发送信号由运动物体反射的反射信号，所述第一期间相当于所述运动物体的运动的周期，
利用在所述第一期间观测的多个所述接收信号，计算多个第一复传递函数，所述第一复传递函数表示所述发送天线元件与所述N个接收天线元件的每一个之间的传播特性，
利用所述第一复传递函数的一个以上的要素进行规定的运算，从而根据所述第一复传递函数计算，与(1)生成从发送天线部发送的发送信号的发送部与接收部之间的时钟抖动、以及(2)所述发送信号的数字-模拟转换或所述接收信号的模拟-数字转换的定时抖动的至少一方对应的成分被抑制的第二复传递函数，
提取与计算出的多个所述第二复传递函数的规定频率范围对应的运动物体信息，从而提取与关于所述运动物体的成分对应的所述运动物体信息，
通过规定的到达方向推测方法，利用该运动物体信息，将所述推测装置作为方向的基准，推测所述运动物体存在的方向。
2.如权利要求1所述的推测方法，
在所述第二复传递函数的计算中，
从所述第一复传递函数中提取一个要素，所述第一复传递函数的全要素除以提取的所述一个要素，从而计算所述第二复传递函数。
3.如权利要求1所述的推测方法，
在所述第二复传递函数的计算中，
计算所述第一复传递函数的全要素的平均值，所述第一复传递函数的全要素除以计算出的所述平均值，从而计算所述第二复传递函数。
4.如权利要求1所述的推测方法，
在所述第二复传递函数的计算中，
计算所述第一复传递函数的相关矩阵，对所述相关矩阵进行特征值分解，从而计算特征值以及特征向量，所述第一复传递函数乘以所述特征值成为最大的成对的所述特征向量，计算作为直接波的信道成分的第三复传递函数，所述第一复传递函数的全要素除以所述第三复传递函数，从而计算所述第二复传递函数。
5.如权利要求1所述的推测方法，
在所述第二复传递函数的计算中，
对所述第一复传递函数进行奇异值分解，从而计算左奇异向量以及右奇异向量，所述第一复传递函数乘以所述左奇异向量以及所述右奇异向量，计算作为直接波的信道成分的第四复传递函数，所述第一复传递函数的全要素除以所述第四复传递函数，从而计算所述第二复传递函数。
6.如权利要求1至5的任一项所述的推测方法，
所述规定的到达方向推测方法是，基于MUSIC法、波束形成法以及Capon法的任一个的推测方法。
7.如权利要求6所述的推测方法，
所述接收信号是，调制为OFDM信号的信号。
8.一种推测方法，是具备发送天线部以及接收天线部的推测装置的推测方法，所述发送天线部由M个发送天线元件构成，所述接收天线部由N个接收天线元件构成，M为2以上的自然数，N为2以上的自然数，
在所述推测方法中，
利用所述M个发送天线元件将发送信号发送到测量对象的区域，
在第一期间观测由所述N个接收天线元件分别接收的接收信号，所述接收信号包括从所述M个发送天线元件分别发送的所述发送信号由运动物体反射的反射信号，所述第一期间相当于所述运动物体的运动的周期，
利用在所述第一期间观测的多个所述接收信号，计算多个第一复传递函数，所述第一复传递函数表示所述M个发送天线元件的每一个与所述N个接收天线元件的每一个之间的传播特性，
利用所述第一复传递函数的一个以上的要素进行规定的运算，从而根据所述第一复传递函数计算，与(1)生成从所述发送天线部发送的发送信号的发送部与接收部之间的时钟抖动、以及(2)所述发送信号的数字-模拟转换或所述接收信号的模拟-数字转换的定时抖动的至少一方对应的成分被抑制的第二复传递函数，
提取与计算出的多个所述第二复传递函数的规定频率范围对应的运动物体信息，从而提取与关于所述运动物体的成分对应的所述运动物体信息，
通过规定的到达方向推测方法，利用该运动物体信息，推测所述运动物体存在的位置。
9.如权利要求8所述的推测方法，
在所述第二复传递函数的计算中，
从所述第一复传递函数中提取一个要素，所述第一复传递函数的全要素除以提取的所述一个要素，从而计算所述第二复传递函数。
10.如权利要求8所述的推测方法，
在所述第二复传递函数的计算中，
计算所述第一复传递函数的全要素的平均值，所述第一复传递函数的全要素除以计算出的所述平均值，从而计算所述第二复传递函数。
11.如权利要求8所述的推测方法，
在所述第二复传递函数的计算中，
计算所述第一复传递函数的相关矩阵，对所述相关矩阵进行特征值分解，从而计算特征值以及特征向量，所述第一复传递函数乘以所述特征值成为最大的成对的所述特征向量，计算作为直接波的信道成分的第三复传递函数，所述第一复传递函数的全要素除以所述第三复传递函数，从而计算所述第二复传递函数。
12.如权利要求8所述的推测方法，
在所述第二复传递函数的计算中，
对所述第一复传递函数进行奇异值分解，从而计算左奇异向量以及右奇异向量，所述第一复传递函数乘以所述左奇异向量以及所述右奇异向量，计算第四复传递函数，所述第一复传递函数的全要素除以所述第四复传递函数，从而计算所述第二复传递函数。
13.如权利要求8或12所述的推测方法，
所述规定的到达方向推测方法是，基于MUSIC法、波束形成法以及Capon法的任一个的推测方法。
14.如权利要求13所述的推测方法，
所述接收信号是，调制为OFDM信号的信号。
15.一种推测装置，具备：
天线部，具有一个发送天线元件以及N个接收天线元件，N为2以上的自然数；
发送部，利用所述发送天线元件将发送信号发送到测量对象的区域；
接收部，在第一期间观测由所述N个接收天线元件分别接收的接收信号，所述接收信号包括从所述发送天线元件发送的所述发送信号由运动物体反射的反射信号，所述第一期间相当于所述运动物体的运动的周期；
第一复传递函数计算部，利用在所述第一期间观测的多个所述接收信号，计算多个第一复传递函数，所述第一复传递函数表示所述发送天线元件与所述N个接收天线元件的每一个之间的传播特性；
第二复传递函数计算部，利用所述第一复传递函数的一个以上的要素进行规定的运算，从而根据所述第一复传递函数计算，与(1)生成从发送天线部发送的发送信号的发送部与所述接收部之间的时钟抖动、以及(2)所述发送信号的数字-模拟转换或所述接收信号的模拟-数字转换的定时抖动的至少一方对应的成分被抑制的第二复传递函数；
运动物体信息计算部，提取与计算出的多个所述第二复传递函数的规定频率范围对应的运动物体信息，从而提取与关于所述运动物体的成分对应的所述运动物体信息；以及
方向推测处理部，通过规定的到达方向推测方法，利用该运动物体信息，将所述推测装置作为方向的基准，推测所述运动物体存在的方向。
16.一种记录介质，在所述记录介质记录有程序，所述程序用于使计算机执行具备天线部的推测装置的推测方法，所述天线部具有一个发送天线元件以及N个接收天线元件，N为2以上的自然数，
在所述推测方法中，
利用所述发送天线元件将发送信号发送到测量对象的区域，
在第一期间观测由所述N个接收天线元件分别接收的接收信号，所述接收信号包括从所述发送天线元件发送的所述发送信号由运动物体反射的反射信号，所述第一期间相当于所述运动物体的运动的周期，
利用在所述第一期间观测的多个所述接收信号，计算多个第一复传递函数，所述第一复传递函数表示所述发送天线元件与所述N个接收天线元件的每一个之间的传播特性，
利用所述第一复传递函数的一个以上的要素进行规定的运算，从而根据所述第一复传递函数计算，与(1)生成从发送天线部发送的发送信号的发送部与接收部之间的时钟抖动、以及(2)所述发送信号的数字-模拟转换或所述接收信号的模拟-数字转换的定时抖动的至少一方对应的成分被抑制的第二复传递函数，
提取与计算出的多个所述第二复传递函数的规定频率范围对应的运动物体信息，从而提取与关于所述运动物体的成分对应的所述运动物体信息，
通过规定的到达方向推测方法，利用该运动物体信息，将所述推测装置作为方向的基准，推测所述运动物体存在的方向。
CN201911239209.2A 2018-12-28 2019-12-06 推测方法、推测装置以及记录介质 Active CN111381229B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018247386 2018-12-28
JP2018-247386 2018-12-28
JP2019153396A JP7349661B2 (ja) 2018-12-28 2019-08-26 推定方法、推定装置およびプログラム
JP2019-153396 2019-08-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111381229A true CN111381229A (zh) 2020-07-07
CN111381229B CN111381229B (zh) 2024-05-14

Family

ID=

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1037874A (en) * 1974-01-21 1978-09-05 Engel Roza Transmission system for pulse signals of fixed clock frequency
JPH11287852A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Omron Corp レーダ、レーダの信号処理方法、レーダの通信方法および記録媒体
US20040178955A1 (en) * 2003-03-11 2004-09-16 Alberto Menache Radio Frequency Motion Tracking System and Mehod.
JP2011019845A (ja) * 2009-07-18 2011-02-03 Suzuki Motor Corp 疲労度測定装置
CN104111446A (zh) * 2009-01-27 2014-10-22 Xyz互动技术公司 用于单个和/或多个设备的测距、定向和/或定位的方法和装置
JP2014216786A (ja) * 2013-04-24 2014-11-17 株式会社チノー センシングシステム
JP2015072173A (ja) * 2013-10-02 2015-04-16 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
CN105311816A (zh) * 2014-07-31 2016-02-10 精工爱普生株式会社 报告装置、运动解析系统、报告方法以及运动辅助装置
US20160157828A1 (en) * 2014-06-05 2016-06-09 Chikayoshi Sumi Beamforming method, measurement and imaging instruments, and communication instruments
US20160174099A1 (en) * 2014-12-15 2016-06-16 i4c Innovations Inc. Opportunistic Syncing Methods for Wearable Devices
US20170184699A1 (en) * 2015-12-24 2017-06-29 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Position sensor, direction estimation method, and system
JP2017129558A (ja) * 2016-01-15 2017-07-27 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
CN107037422A (zh) * 2017-05-11 2017-08-11 西北大学 一种面向多重应用的被动式定位方法
JPWO2016194044A1 (ja) * 2015-05-29 2017-10-19 三菱電機株式会社 目標検出装置および目標検出方法
CN107788992A (zh) * 2016-08-29 2018-03-13 松下知识产权经营株式会社 识别生物体的装置以及识别生物体的方法
CN108279398A (zh) * 2017-01-06 2018-07-13 松下知识产权经营株式会社 传感器以及推定生物体的位置的方法

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1037874A (en) * 1974-01-21 1978-09-05 Engel Roza Transmission system for pulse signals of fixed clock frequency
JPH11287852A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Omron Corp レーダ、レーダの信号処理方法、レーダの通信方法および記録媒体
US20040178955A1 (en) * 2003-03-11 2004-09-16 Alberto Menache Radio Frequency Motion Tracking System and Mehod.
CN104111446A (zh) * 2009-01-27 2014-10-22 Xyz互动技术公司 用于单个和/或多个设备的测距、定向和/或定位的方法和装置
JP2011019845A (ja) * 2009-07-18 2011-02-03 Suzuki Motor Corp 疲労度測定装置
JP2014216786A (ja) * 2013-04-24 2014-11-17 株式会社チノー センシングシステム
JP2015072173A (ja) * 2013-10-02 2015-04-16 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
US20160157828A1 (en) * 2014-06-05 2016-06-09 Chikayoshi Sumi Beamforming method, measurement and imaging instruments, and communication instruments
CN105311816A (zh) * 2014-07-31 2016-02-10 精工爱普生株式会社 报告装置、运动解析系统、报告方法以及运动辅助装置
US20160174099A1 (en) * 2014-12-15 2016-06-16 i4c Innovations Inc. Opportunistic Syncing Methods for Wearable Devices
JPWO2016194044A1 (ja) * 2015-05-29 2017-10-19 三菱電機株式会社 目標検出装置および目標検出方法
US20170184699A1 (en) * 2015-12-24 2017-06-29 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Position sensor, direction estimation method, and system
JP2017129558A (ja) * 2016-01-15 2017-07-27 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
CN107064923A (zh) * 2016-01-15 2017-08-18 松下知识产权经营株式会社 定位传感器以及方向推定方法
CN107788992A (zh) * 2016-08-29 2018-03-13 松下知识产权经营株式会社 识别生物体的装置以及识别生物体的方法
CN108279398A (zh) * 2017-01-06 2018-07-13 松下知识产权经营株式会社 传感器以及推定生物体的位置的方法
CN107037422A (zh) * 2017-05-11 2017-08-11 西北大学 一种面向多重应用的被动式定位方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王冰 等: ""米波雷达射频数字化接收系统实验研究"", 《现代雷达》, 30 June 2007 (2007-06-30), pages 80 - 83 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20200209351A1 (en) 2020-07-02
US11561279B2 (en) 2023-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6865394B2 (ja) プログラム
US11150336B2 (en) Positioning sensor and direction estimation method
US10895631B2 (en) Sensor and estimating method
JP6667145B2 (ja) センサーおよび推定方法
JP7349661B2 (ja) 推定方法、推定装置およびプログラム
Paterniani et al. Radar-based monitoring of vital signs: A tutorial overview
EP3289971B1 (en) Biometric device and biometric method
CN110673135A (zh) 传感器、推定装置、推定方法和程序记录介质
JP2014228291A (ja) 無線検出装置及び無線検出方法
JP6832534B2 (ja) 推定装置および推定方法
US11047968B2 (en) Estimating method and estimating device
US11561279B2 (en) Radar estimating method, device and medium to extract living body vector information
CN111381229B (zh) 推测方法、推测装置以及记录介质
WO2023276592A1 (ja) 推定方法、および、推定装置
US20220221549A1 (en) Sensor and position estimation method
Islam Non-contact and secure radar-based continuous identity authentication in multiple-subject EnvironmentS
US20230371820A1 (en) Contactless Seismocardiography
US20240118407A1 (en) Sensor, estimation method, and sensor system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant