JP2000003478A - 動態検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーダを用い、動く物体に機器を付けること
なく、その存在および位置、数、移動方向などの動態情
報を把握できる動態検出装置を提供する。 【解決手段】 レーダ構成部１と信号処理構成部２とを
備え、信号処理構成部２は、スペクトル抽出部３と、動
態検知部４とを含み、スペクトル抽出部３は、レーダ構
成部１からの送信波とこれの反射波である受信波から得
られたビート信号のスペクトルを抽出する周波数分析手
段３２と、スペクトルを記録するスペクトル記録手段３
３とを含み、動態検知部４は、現在検知対象のスペクト
ルと動く物体が存在しない時のスペクトルとを比較して
監視区域における動く物体の存在を検出する動態検出手
段４１と、検出された物体の位置、数、移動方向などの
動態情報を抽出する動態情報抽出手段４２とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ある監視区域に
おいて人などの動く物体の存在および、その位置、数、
移動方向などの動態情報を検知する動態検出装置に関す
るものであり、カメラによる不審者などの追尾監視、入
退室管理における複数人の同時進入や双方向の同時通行
の検知によって不正入退室を防止するセキュリティシス
テム、およびエレベータホールでの待ち人数情報を利用
したエレベータ群管理システム、平常時の人の所在状況
や災害時の人の避難状況を監視するエリア監視システム
などに適用可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より人などの物体を検知する装置は
既に種々提案されている。電波を利用する装置では、例
えば特開昭５９−２４３９６号公報に開示されたものが
ある。これは電波警報装置に関する装置で、警戒範囲に
照射したマイクロ波の反射波の反射量を監視し、基本波
形と比べることによって、反射量の変化に基づいて、物
影に隠れた侵入者を検知する技術のものである。また、
特開平４−２７８０３号公報には物体位置検出システム
に関する装置が開示されており、ビルに入るすべての人
にＩＤカードを持たせ、ＩＤカードが送信する信号を用
いてその人の位置を検出する技術のものである。また、
その他にも画像処理を利用した方式が種々提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のこ
の種の装置では、例えば特開昭５９−２４３９６号公報
に代表される装置では、侵入者の有無だけを判別する技
術であり、人の位置、人数、移動方向などの動態情報を
検知する技術ではない。また特開平４−２７８０３号公
報の機能を得るためには、ビルに入るすべての人にＩＤ
カードを所持させなければならない。また、画像処理を
利用した方式では、検知した人までの距離を計測するこ
とができないだけでなく、監視区域の明るさや背景およ
び人の服の色などによって人を検知できないという問題
が残されていた。

【０００４】このは発明の目的、レーダを用いることに
よって、人をはじめとする動く物体を無線機などの機器
を何も所持させなくても、その存在および位置、数、移
動方向などの動態情報を把握することができる動態検出
装置を提供することを目的とする。

【０００５】これにより、効率的なシステム運用を行う
ことができ、例えばセキュリティシステムにおいては、
監視区域での不審者などの動く人の存在を検知し、その
動きをカメラで追尾監視したり、ドアの入退室管理で、
ドアが開いた時の不正通行を検出するなどの機能を実現
でき、エレベータ群管理システムにおいては、エレベー
タホールでの待ち人数情報を検知してエレベータ群管理
装置に提供することができ、エリア監視システムにおい
ては、ビルなどの中のあるエリアの平常時の人の所在状
況や災害時の人の避難状況を、監視センタなどに提供す
ることができる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑み、この
発明は、電波を生成する電波生成手段、前記電波を送信
波として監視区域に照射する送信アンテナ、反射物体で
反射された前記送信波を反射波として受信する受信アン
テナ、および前記送信波と前記受信波を混合してビート
信号を生成するミキサから構成されるレーダ構成部と、
前記レーダ構成部で取得されたビート信号から、監視区
域における物体の存在とその位置、数、移動方向などの
動態情報の検知を行う信号処理構成部と、を備え、前記
信号処理構成部は、スペクトル抽出部と、動態検知部と
を含み、前記スペクトル抽出部は、前記ビート信号のス
ペクトルを抽出する周波数分析手段と、スペクトルを記
録するスペクトル記録手段とを含み、前記動態検知部
は、現在検知対象のスペクトルと動く物体が存在しない
時のスペクトルとを比較して監視区域における動く物体
の存在を検出する動態検出手段と、検出された物体の位
置、数、移動方向などの動態情報を抽出する動態情報抽
出手段とを含むことを特徴とする動態検知装置にある。

【０００７】またこの発明は、前記動態検出部が、検知
対象のスペクトルの強度と、動く物体が存在しない時の
スペクトルの強度との増加または減少の度合から、監視
区域における動く物体の存在や数を検出することを特徴
とする動態検知装置にある。

【０００８】またこの発明は、前記動態情報抽出手段
が、前記スペクトルの周波数から物体までの距離、前記
距離と現在のアンテナの設置位置および電波の照射方向
から物体の位置、前記スペクトル記録手段に記録されて
いる過去のスペクトルに基づいた物体の位置と現在の物
体の位置から物体の移動方向などの動態情報を抽出する
ことを特徴とする動態検知装置にある。

【０００９】またこの発明は、前記動態検知部が、前記
動態情報抽出手段で抽出された動態情報を記録する動態
情報記録手段と、この動態情報記録手段に記録された過
去の動態情報と現在検知対象の動態情報を比較すること
により、検出された物体の位置、数、移動方向などを修
正し、修正された動態情報を前記動態情報記録手段に記
録する動態情報修正手段と、を備えることを特徴とする
動態検知装置にある。

【００１０】またこの発明は、前記スペクトル抽出部
が、設定した時間区間の経過終了を判定し、前記スペク
トル記録手段に記録された各時刻のスペクトルのうち任
意の時間区間のスペクトルを平均化し、平均化されたス
ペクトルを前記スペクトル記録手段に記録する平均化処
理手段を備えることを特徴とする動態検知装置にある。

【００１１】またこの発明は、前記レーダ構成部が、電
波の照射位置や照射方向を変化させるレーダ制御手段を
備えたことを特徴とする動態検知装置にある。

【００１２】またこの発明は、前記レーダ構成部が、複
数の受信アンテナを備えたことを特徴とする動態検知装
置にある。

【００１３】またこの発明は、前記動態情報抽出手段
が、複数の位置のアンテナから得られたスペクトルの周
波数から物体までの距離、前記距離とアンテナの設置位
置および電波の照射方向から物体の位置、複数のスペク
トルに基づいた物体の移動方向などの動態情報を抽出す
ることを特徴とする動態検知装置にある。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明を各実施の形態に
従って説明する。 実施の形態１.ここで、この実施の形態１は、部屋など
の空間で動く物体として人の存在を検知し、人の位置を
把握しながらカメラで自動的に追尾監視するセキュリテ
ィシステムを想定した場合の動態検知装置に関するもの
である。図１はこの発明の実施の形態１による動態検知
装置の全体構成の一例を示すブロック図である。この実
施の形態１では、レーダ部にＦＭ−ＣＭレーダを採用し
た場合の例を挙げて説明する。

【００１５】図１において、１はレーダ構成部で、１１
が電波を生成する電波生成手段、１２が生成された電波
を送信波として監視区域に照射する送信アンテナ、１３
が反射物体で反射された送信波を受信波として受信する
受信アンテナ、１４が送信波と受信波を混合してビート
信号を生成するミキサ、１５が電波の照射方向を変化さ
せるレーダ制御手段である。２はレーダ構成部１で生成
されたビート信号から人の検知処理を行う信号処理構成
部である。３はビート信号からスペクトルを生成するス
ペクトル抽出部で、３１がビート信号に前処理を施すビ
ート信号前処理手段、３２がビート信号からスペクトル
を生成する周波数分析手段、３３がスペクトルを記録す
るスペクトル記録手段である。４は動態検知部で、４１
が人などの動く物体を検出する動態検出手段、４２が検
出された物体の位置や数、移動方向などの動態情報を抽
出する動態情報抽出手段、４３が抽出された動態情報を
記録する動態情報記録手段である。

【００１６】図２はこの発明の実施の形態１による自動
追尾監視システムへ適用した場合の概念図である。図２
において、ＳＡは現在の監視区域で、Ｈは監視区域ＳＡ
にいる人で、ＡはＦＭ−ＣＷレーダ構成部１のうち送信
および受信アンテナ(送受信アンテナ)で、Ｃは監視区域
ＳＡに人がいればその人を自動的に追尾監視する監視カ
メラである。ＲＳはアンテナＡから照射される電波を模
式的に表しており、矢印は電波ＲＳを監視区域ＳＡに対
して角度方向(例えば水平方向)に走査することを表して
いる。Ｒはレーダ設置位置からＨなどの反射物体までの
距離を、ｘ−ｙ軸はレーダ設置位置を原点とした場合の
直行座標を、θは座標軸ｘに対するＨなどの反射物体方
向への角度を表す。

【００１７】次に監視区域ＳＡに存在する人の位置を検
知する動態検知装置の動作について説明する。まず、レ
ーダ部にＦＭ−ＣＷ方式を採用した場合のレーダ構成部
１の動作について、処理の流れを図１を用いて説明し、
図３の(ａ)〜(ｃ)には具体的な信号の例を挙げて説明す
る。

【００１８】図３の(ａ)は横軸に時間、縦軸には周波数
の発信周波数の時間変化を表したグラフである。図３の
(ｂ)は(ａ)のように発信周波数を変化させた場合の発信
波と物体で反射した反射波とのビート信号の例を表すグ
ラフである。横軸は時間、縦軸は電圧を示している。図
３の(ｃ)は(ｂ)に窓関数を適用することを示した図であ
る。ＥＲで示した領域に窓関数を適用することを意味し
ている。

【００１９】あるアンテナの走査位置で、図３の(ａ)よ
うに周波数変調した電波を電波生成手段１１で生成し、
送信アンテナ１２で監視区域ＳＡに繰り返し照射する。
監視区域ＳＡに存在する反射物体による反射波を受信ア
ンテナ１３で受信し、ミキサ１４で図３の(ｂ)のような
送信波と受信波のビート信号Ｂを生成する。

【００２０】次にスペクトル抽出部３の動作について、
処理の流れを図６を用いて説明し、処理される信号を図
３で具体的な信号の例を挙げながら説明する。図６にお
いてＳ１はビート信号Ｂを取得するステップ、Ｓ２はビ
ート信号を前処理するステップ、Ｓ３は電圧などのアナ
ログ情報で表されるビート信号をディジタル信号に変換
するステップ、Ｓ４はディジタルのビート信号からスペ
クトルＳを生成するステップ、Ｓ５はＳ４で生成された
スペクトルＳを記録するステップ、Ｓ６はスペクトルの
取得の終了を判定するステップである。

【００２１】あるアンテナの走査位置で図３の(ｂ)のよ
うなビート信号ＢをＳ１で取得し、Ｓ２で窓関数を適用
するなどの前処理を行う。ここで、図３の(ａ)ような周
波数変調された電波には周波数が急激に変化する点に不
連続点が生じるため、図３の(ｂ)のビート信号にも同様
なタイミングで不連続点が生じる。そこで、ビート信号
Ｂに図３の(ｃ)に示した領域に周波数変調と同様な周期
で窓関数を適用し時間区間に分けることによって、ビー
ト信号に不要な雑音を含まないような前処理を行う。

【００２２】ビート信号の時間関数をｆ(ｔ)で表し、不
連続点から不連続点までの周期をＴとし、ビート信号の
両端の不連続点を除去するための時間のうち、前の不連
続点から窓関数を適用するまでの時間区間ａ、窓関数を
適用する最終点から後の不連続点までの時間区間ｚと
し、窓関数を適用する時間区間τを

【００２３】

【数１】

【００２４】で与えた時の場合、ハミング窓を適用した
時の前処理後のビート信号ｂは

【００２５】

【数２】

【００２６】で表される。

【００２７】さらに前処理で窓関数などで時間区間に分
けられたアナログのビート信号ＢをＳ３でディジタル信
号に変換し、時間区間ごとにＳ５で高速フーリエ変換な
どで周波数に分離し、ここで生成されたスペクトルＳを
Ｓ５でスペクトル記録手段３３に記録する。Ｓ６で終了
判定を行い、未終了であれば、再びＳ１でビート信号を
取得し、以上の手順を繰り返し行う。Ｓ６で終了と判定
されればスペクトル抽出部３での処理は終了する。

【００２８】一方、上記と同様の手順で、監視領域ＳＡ
に人がいない場合で、壁などの環境だけによる反射波に
基づいたビート信号のスペクトル(以下環境スペクトル
ＳＥと表記)をあらかじめ求め、スペクトル記録手段３
３に記録しておく。

【００２９】次に、以上の手順で得られたスペクトルか
ら動態検出手段４１で人を検出する場合の動作について
図７を参照しながら説明する。図７において、Ｆ１は現
在検知対象のスペクトル(Ｓ)を読み込むステップ、Ｆ２
はＳの前処理をして信号Ｐを生成するステップ、Ｆ３は
Ｐのピーク周波数(ｆｂ)を記憶するステップ、Ｆ４は環
境スペクトル(ＳＥ)を読み込むステップ、Ｆ５はＳＥの
前処理をして信号ＰＥを生成するステップ、Ｆ６はＰＥ
のピークとなる周波数(環境周波数ｆｅ)を記憶するステ
ップであり、Ｆ７はＦ３で記憶した信号に周波数ｆｅ以
外のピークが存在するかどうかを判定するステップで、
Ｆ８は周波数ｆｅ以外の周波数に対応する位置に人を検
出するステップである。Ｆ９はＰとＰＥを各周波数成分
ごとに比をとった信号ＰＳを生成するステップで、Ｆ１
０はＰＳと目標検出レベルを比較するステップで、Ｆ１
１がＰＳが目標検出レベルに達するかどうかを判定する
ステップである。Ｆ１２は周波数ｆｅに対応する位置に
人を検出するステップで、Ｆ１３は人を検出しないステ
ップを示している。

【００３０】まず、現在検知対象のスペクトルＳをＦ１
で読み込み、そのうち有効なピーク成分のみを含むスペ
クトルＰを生成するために前処理をＦ２で行う。前処理
ではスペクトルのうち振幅の大きい成分(ピーク成分)を
抽出し、ピーク成分のうち明らかに不要な成分を除去す
るなどの処理を行う。

【００３１】ここで、Ｆ２の前処理の手順の一例を、具
体的な信号の例を図８の(ａ)〜(ｄ)を参照しながら説明
する。図８の(ａ)〜(ｄ)はいずれも横軸が周波数、縦軸
がパワスペクトルのレベルを表すグラフであり、(ａ)は
スペクトルと閾値の関係を表した図である。(ｂ)は閾値
によってピーク成分を抽出した後のスペクトルを表す図
である。(ｃ)は複数の隣り合うピーク成分から代表成分
を抽出したスペクトルを表す図である。(ｄ)は代表成分
のスペクトルから不要な成分を除去したスペクトルを表
す図である。

【００３２】図８の(ａ)のように現在検知対象のスペク
トルＳに、現在の検知目標物(この実施の形態１では人)
に応じた適当な閾値を設けて、閾値を越えた成分をピー
ク成分としたスペクトルを抽出する。閾値の設定法とし
ては、一定値やＣＦＡＲとよばれる動的な閾値設定法等
を用いる。

【００３３】図８の(ｂ)のように閾値を用いて抽出され
たスペクトルには、一般に連続して隣り合う複数のピー
ク成分が存在する。これらの隣り合う成分のうち、平均
値や最大値などを求めるなどしてピーク成分をひとつで
代表する。図８の(ｃ)に示したグラフは最大値で代表成
分を求めた場合の結果である。さらにスペクトルの直流
成分などの明らかな不要成分を除去し、反射物体のみに
よるピーク成分を抽出した図８の(ｄ)のような最終的な
スペクトルＰを生成する。ここで生成されたスペクトル
Ｐのなかからピーク成分に対応するピーク周波数ｆｂを
Ｆ３で記憶する。

【００３４】同様に環境スペクトルＳＥをＦ４で読み込
み、そのピーク成分を含むスペクトルＰＥを生成するた
めの前処理をＦ５で行う。前処理にはスペクトルＳに施
した処理と同様な処理を行う。ここで、現在の電波の照
射方向における、レーダから壁などの環境までの距離は
既知であるので、その距離Ｒｅに対応する周波数ｆｅは

【００３５】

【数３】

【００３６】で求められるため、ピークスペクトルＰＥ
のなかから壁などの環境による反射によるピーク周波数
ｆｅ(以下、環境周波数と表記)をＦ６で記憶する。ただ
し、(３)式において光速(ｃ[ｍ/ｓｅｃ^２])、ＦＭ繰返
周波数(ｆｍ[Ｈｚ])、周波数遷移幅(Δｆ[Ｈｚ])を用い
ている。

【００３７】次に現在検知対象のスペクトルＳのピーク
周波数ｆｂのなかから環境周波数ｆｅ以外のピークの存
在をＦ７で判定し、存在すれば周波数ｆｂの位置に人を
検出し処理を終了する。一方ｆｅ以外にピークが存在し
なければ、Ｆ９に処理を移す。

【００３８】Ｆ９ではＰとＰＥを各周波数成分ごとに比
を求めＰＳを生成する。ＰＳと現在検出したい物体の目
標レベルをＦ１０で比較する。目標検出レベルは、現在
の検出目標物体(人、大人、子供、一人、複数人、車椅
子、車、小動物など)の種類に応じて設定する。例え
ば、人を検出したい場合はＰＥに対するＰの比が０.３
〜０.４や、小動物も検知したい場合０.２〜０.４や、
厳密に大人などだけを検知したい場合は０.４以上など
のように設定する。Ｆ１１で目標検出レベルを達成する
かの判定を行い、達成すればＦ１２で周波数ｆｅの位置
に物体を検出し、一方達成しなければ、Ｆ１３で物体を
検出せずに処理を終了する。

【００３９】次に動態検出手段４１で検出目標物体(こ
の実施の形態では人)が検出されれば、動態情報抽出手
段４２で検出された物体の位置を求める。まず動態検出
手段４１で求められたピーク周波数ｆｐ(ｆｂないしｆ
ｅ)からレーダから人までの距離(Ｒ[ｍ])を

【００４０】

【数４】

【００４１】で求める。ただし、(４)式では光速(ｃ[ｍ
/ｓｅｃ^２])、ＦＭ繰返周波数(ｆｍ[Ｈｚ])、周波数遷
移幅(Δｆ[Ｈｚ])を用いている。さらに、レーダから人
までの距離と現在の電波の照射方向(走査角θ)から、人
の位置(レーダに対するｘ座標、ｙ座標)を

【００４２】

【数５】

【００４３】にしたがって求める。最後に、動態情報記
録手段４４に人の位置を記録するとともに、位置を外部
に出力する。

【００４４】以上の手順が完了すると、レーダ制御手段
１５によって照射される電波ＲＳの向きを機械的あるい
は電気的な手段によって変更し、次の走査位置でのビー
ト信号を取得し同様な信号処理を行う。このようにして
監視区域ＳＡすべてをレーダが走査することによって、
監視区域ＳＡに存在する人の位置を検知することができ
る。

【００４５】実施の形態１では、アンテナを壁の隅に設
置し角度方向に走査したが、用途によっては天井や床な
どの場所に設置していずれの方向に走査しても同様な機
能を実現することができる。また、レーダにはのこぎり
型に周波数変調を行ったＦＭ−ＣＷレーダを例に挙げた
が、他の方式のレーダ、他の変調方式でも実現可能であ
る。

【００４６】実施の形態２．ここで、この実施の形態２
は、ドアなどで隔てられた部屋の出入口で動く物体とし
て人の存在を検知し、その人数を検知するセキュリティ
システムを想定した場合の動態検知装置に関するもので
ある。図９はそのようなこの発明の実施の形態２による
動態検知装置の全体の構成の一例を示すブロック図であ
る。実施の形態２ではドアを通過する人数をひとりか複
数人かを判別する。

【００４７】図９において、上記実施の形態１と同一符
号で示す部分は同一もしくは相当部分を示す。１３ａ，
１３ｂ，１３ｃはレーダ構成部１に設置された複数の受
信アンテナを示しており、この実施の形態では受信アン
テナが３つの場合を示している。１６は受信アンテナを
切替える受信アンテナスイッチで、３４は平均化処理手
段で、４４は動態情報修正手段である。

【００４８】図１０はこの発明の実施の形態２による入
退室管理システムへの適用した場合の概念図である。図
１０において、ＳＡはセキュリティエリアである監視区
域、ＡＳは監視区域ＳＡに設置された送受信アンテナを
示している。また、ＰＡは監視区域(セキュリティエリ
ア)ＳＡとドアＤによって隔てられているアクセスエリ
アである監視区域、ＫＰはＰＡからドアＤの開けるため
の鍵、ＫＳはＳＡからドアＤを開けるための鍵、ＡＰは
アクセスエリアＰＡに設置された送受信アンテナ、Ｈは
実施の形態２における検知対象物である人を示してい
る。なお、ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３およびＲＰ１，ＲＰ
２，ＲＰ３はそれぞれアンテナＡＳおよびＡＰから３方
向に細い角度に照射される電波を模式的に表している。

【００４９】次にアクセスエリアＰＡからセキュリティ
エリアＡＳにドアＤを通じて進入しようとする人Ｈの人
数を検知する場合の動態検知装置の動作について図９を
用いて説明する。

【００５０】レーダ構成部１とスペクトル抽出部３での
動作を図１１を参照しながら説明し、その場合の信号の
流れを図３，４，５を用いて説明する。図１１におい
て、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５は図６に同符号で示
したステップと同じで、Ｓ７は設定した時間区間のスペ
クトルの取得の終了を判定するステップで、Ｓ８は設定
した時間区間のスペクトルの平均値を求めるステップで
ある。

【００５１】図４は横軸が周波数、縦軸がパワスペクト
ルのレベルを表したグラフを時刻軸に並べたグラフであ
る。各時刻軸にそって存在するひとつのグラフはある時
間区間のビート信号のスペクトルを示している。図５は
図４のある時間区間の複数のスペクトルを平均化したス
ペクトルを示している。横軸は周波数、縦軸はパワスペ
クトルのレベルを示している。

【００５２】まず、ある位置からある方向に照射された
電波(例えばＲＰ１)について、実施の形態１と同様にレ
ーダ構成部１で得られる人などの反射物体によるビート
信号ＢをＳ１で取得し、Ｓ２で不連続点を取り除くなど
の前処理をし、Ｓ３でアナログのビート信号をディジタ
ル情報に変換する。ディジタル化されたビート信号をＳ
４で高速フーリエ変換などを用いてスペクトルを生成
し、Ｓ５ではスペクトル記録手段３３に生成されたスペ
クトルを記録する。

【００５３】以上の動作を受信アンテナスイッチ１６を
切替えながら、他の方向に照射される電波(例えばＲＰ
２やＲＰ３)について繰り返し行い、全ての方向のアン
テナ(１３ａ，１３ｂ，１３ｃ)についてスペクトルを取
得しスペクトル記録手段３３で記録する。

【００５４】次にあるアンテナの走査位置での信号の取
得が、ある設定した時間区間分だけ終了したかどうかを
Ｓ７で判定し、終了していれば図４のような複数の時刻
のスペクトルをＳ８で平均化し、図５のような平均化さ
れたスペクトル(以下、平均スペクトルと表記する)を生
成し、スペクトル記録手段３３で記録する。一方、設定
した時間がまだ経過していなければ再びＳ１でビート信
号を取得し、そのスペ クトルを生成し記録する手順を
繰り返す。

【００５５】動態検出手段４１では各アンテナ方向での
平均スペクトルを読み込み、各電波の照射方向に対し
て、実施の形態１と同様な手順で人の検出を行う。

【００５６】動態情報抽出手段４２では、次の二つの場
合に分けて人数を求める。ひとつは、レーダから人が検
出された距離における電波の照射幅が人の幅に比べて十
分大きくなるような位置の場合で、もうひとつは、レー
ダから人が検出された距離における電波の照射幅が人の
幅と同程度以下の場合である。人の検出位置での電波の
照射幅が人の幅に比べて十分大きい場合は、動態検出手
段４１で各電波の照射方向ごとに検出された人から人数
を決定する。

【００５７】一方、図４のように室内でレーダから人ま
での距離が数メートルでの電波の照射幅が５０ｃｍ程度
のような場合の人数の判定方法を図１２の(ａ)〜(ｄ)を
用いて説明する。図１２の(ａ)〜(ｄ)において、ＡＰは
図１０に同符号で示したアクセスエリアＰＡに設置され
た送受信アンテナＡＰで、ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３は図
５に同符号で示したアンテナＡＰから３方向に照射され
る電波を床面に対して垂直方向から見た場合の模式図で
ある。×印は各方向に照射される電波によって検知され
た人の位置であり、Ｈの楕円は×印の組合せによって決
定された人の位置である。Ｈの楕円がひとつの時はひと
りを意味し、ふたつの時は複数人を意味する。

【００５８】まず、スペクトルのピーク周波数ｆｐ(ｆ
ｂないしｆｂ)からレーダから人までの距離(Ｒ[ｍ])を
上記(４)式で求める。複数のアンテナ方向に等距離に人
が検出された場合は、それらの人がふたりであるか一人
であるかを判定する。もし図１２の(ａ)の×印ように人
が隣り合う２つのアンテナ方向に検出されれば、そのふ
たりの人は２つのアンテナ方向の中間に位置するＨの楕
円で示されるひとりの人とみなす。図１２の(ｂ)の×印
のように隣り合わない２つのアンテナ方向に検出されれ
ば、そのふたりは、ふたつのＨの楕円のように別々のふ
たりとし複数人とみなす。もし図１２の(ｃ)の×印のよ
うに３つのアンテナ方向に検出されれば、それらはそれ
ぞれ隣り合うアンテナ方向の中間に位置する別々のふた
りとし、複数人とみなす。以上のような３つのアンテナ
方向に照射されるＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３の各方向に検
出される人と監視区域にいる人の人数の判定の流れは図
１３のようにまとめられる。すなわち、ＲＳ１で検知が
あった場合とない場合に分け、次にこれらのそれぞれの
状態で、ＲＳ２で検知があった場合とない場合に分け、
さらにこれらの分けられたそれぞれの状態で、ＲＳ３で
検知があった場合とない場合に分けて監視区域にいる人
の人数を判定する。詳細については、図から明確にわか
ると思われるので省略する。

【００５９】また、動態情報抽出手段４２では過去に記
録された人の位置と現在の位置からその移動方向も求め
る。

【００６０】次に、動態情報抽出手段４２で求められた
現在の監視区域にいる人の人数を動態情報記録手段４３
に記録する。さらに、動態情報修正手段４４では動態情
報記録手段４３に記録された過去の時刻のデータから人
数の修正を行う。例えば、過去のある時刻ｔに図１２の
(ａ)のようにひとりと判定されていたが、次の時刻ｔ＋
Δｔには図１２の(ｂ)のように複数人と判定された場合
は、時刻ｔにはひとりとみなされているデータをふたり
に修正したり、過去のある時刻ｔに図１２の(ａ)のよう
な位置にいる人が、次の時刻ｔ＋Δｔには図１２の(ｄ)
のようにあり得ない移動速度をもつ人が検出されている
場合などは、監視区域に新規に人が侵入してきたなどの
判断を行う。また、その結果を再び動態情報記録手段４
３に記録し、最終的な結果を外部に出力する。

【００６１】この発明の実施の形態２による動態検知装
置では、図１０に示したような３つのアンテナから壁か
らドアに向けて水平方向に電波を照射する場合の例を示
したが、アンテナの設置位置および電波の照射方向は、
天井から床に向けて垂直方向にするなど、いずれの位置
や方向でもかまわない。また、この発明の実施の形態２
による動態検知装置では、ひとつのアンテナが３つの電
波を照射する例を挙げて人数判別の手順を説明したが、
４以上の複数の電波を照射する場合も同様な手順で人数
を判別することができる。また、複数のレーダでの結果
を統合して、人の人数をより正確に判定することも可能
である。

【００６２】実施の形態３．ここで、この実施の形態３
は、エレベータホールで人の存在を検知し、その人数を
数え、エレベータ群管理システムに提供するシステムを
想定した場合の動態検知装置に関するものであり、図１
４はこの発明の実施の形態３による適用例を表した概念
図である。

【００６３】図１４においてＥＶはエレベータで、ＥＨ
はエレベータＥＶのエレベータホールである。Ｐはエレ
ベータホールＥＨでエレベータを待つ乗客を表し、Ａは
ＥＨに待つ乗客を検知する送受信アンテナである。ＲＨ
はアンテナＡからＥＨに照射される電波を模式的に表し
た図である。

【００６４】このようなエレベーターホールでの乗客の
待ち人数の計数は、実施の形態２と同様な処理によって
実現できる。

【００６５】実施の形態４．ここで、この実施の形態４
は、火災などの災害時に廊下などを避難する人の存在や
人の流れの方向を検知する災害監視を想定した場合の動
態検知装置に関するものであり、図１５はこの発明の実
施の形態４による適用例を表した概念図である。

【００６６】図１５においてＦは火災現場を表し、ＰＳ
１は廊下、Ａ１は廊下ＰＳ１に電波を照射する送受信ア
ンテナ、Ｐ１は廊下ＰＳ１を避難する人を表す。ＰＳ２
は廊下ＰＳ１につながる廊下で、Ａ２は廊下ＰＳ２に電
波を照射する送受信アンテナ、Ｐ２は廊下ＰＳ２を避難
する人を表す。Ｒ１，Ｒ２はそれぞれアンテナＡ１，Ａ
２から照射される電波を模式的に示している。

【００６７】このような災害時の避難状況を監視する状
況でも、実施の形態１と同様な処理によって、各時刻の
人の存在やその位置を検知することによって、現在の避
難状況を把握することができる。

【００６８】

【発明の効果】上記のようにこの発明では、電波を生成
する電波生成手段、前記電波を送信波として監視区域に
照射する送信アンテナ、反射物体で反射された前記送信
波を反射波として受信する受信アンテナ、および前記送
信波と前記受信波を混合してビート信号を生成するミキ
サから構成されるレーダ構成部と、前記レーダ構成部で
取得されたビート信号から、監視区域における物体の存
在とその位置、数、移動方向などの動態情報の検知を行
う信号処理構成部と、を備え、前記信号処理構成部は、
スペクトル抽出部と、動態検知部とを含み、前記スペク
トル抽出部は、前記ビート信号のスペクトルを抽出する
周波数分析手段と、スペクトルを記録するスペクトル記
録手段とを含み、前記動態検知部は、現在検知対象のス
ペクトルと動く物体が存在しない時のスペクトルとを比
較して監視区域における動く物体の存在を検出する動態
検出手段と、検出された物体の位置、数、移動方向など
の動態情報を抽出する動態情報抽出手段とを含むことを
特徴とする動態検知装置とした。これにより、動態の検
知に監視区域に照射した電波の反射波を用いているた
め、無線機などの発信機を持たない物体でも、その存在
および位置、数、移動方向などの動態情報を検知するこ
とができる。また、電波を利用するため、非接触で暗所
や煙などの光学的環境に依存せずに人の検知を行える効
果がある。

【００６９】またこの発明では、検知対象のスペクトル
の強度と、動く物体が存在しない時のスペクトルの強度
との増加または減少の度合から、監視区域における動く
物体の存在や数を検出する機能を動態検出部にもたせた
ため、検知対象物体の反射強度特性にあわせて必要な物
体の検知を行える効果がある。

【００７０】またこの発明では、スペクトルの周波数か
ら物体までの距離や、距離と現在のアンテナの設置位置
および電波の照射方向から物体の位置や、過去のスペク
トルに基づいた物体の位置と、現在の物体の位置から物
体の移動方向などの動態情報を抽出する機能を動態情報
抽出手段に持たせたため、検知対象物体の位置や移動方
向などの動態情報を得られる効果がある。

【００７１】またこの発明では、動態検知部に動態情報
記録手段および動態情報修正手段を設けたため、動態情
報記録手段に記録された過去の動態情報と現在検知対象
の動態情報を比較することにより、検出された物体の位
置、数、移動方向などを修正することができる効果があ
る。

【００７２】またこの発明では、スペクトル抽出部にス
ペクトルの平均化処理手段を設けたので、設定した時間
区間の経過終了を判定し、スペクトル記録手段に記録さ
れた各時刻のスペクトルのうち任意の時間区間の平均ス
ペクトルを求めることができ、安定したスペクトルを得
ることができる効果がある。

【００７３】またこの発明では、レーダ構成部にレーダ
制御手段を持たせたため、電波の照射位置や照射方向を
変化させることができる効果がある。

【００７４】またこの発明では、複数の受信アンテナを
レーダ構成部に持たせたため、複数の位置、方向からの
受信波を受信することができる効果がある。

【００７５】またこの発明では、動態検出部の動態情報
抽出手段に複数の位置のアンテナから得られた動態情報
を抽出する機能をもたせたため、複数の位置のアンテナ
から得られたスペクトルの周波数から物体までの距離
や、前記距離とアンテナの設置位置および電波の照射方
向から物体の位置や、複数のスペクトルに基づいた物体
の移動方向などを検知できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による動態検知装置
の全体の構成を表すブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による動態検知装置
を自動追尾監視システムへ適用した場合の概念図であ
る。

【図３】 この発明の実施の形態１による動作を説明す
るための波形図である。

【図４】 この発明の実施の形態２によるスペクトル記
録手段に記録されている時間区間ごとのスペクトルを時
間軸状に並べた図である。

【図５】 この発明の実施の形態２による平均化処理手
段で平均化されたスペクトルを表す図である。

【図６】 この発明の実施の形態１によるレーダ構成部
からスペクトル抽出部までの処理の流れを示した図であ
る。

【図７】 この発明の実施の形態１による動態検出部の
処理の流れを示した図である。

【図８】 この発明の実施の形態１によるスペクトルを
説明するための図である。

【図９】 この発明の実施の形態２による動態検出装置
の全体の構成を表すブロック図である。

【図１０】 この発明の実施の形態２による動態検出装
置を入退室管理システムへ適用した場合のシステムの概
念図である。

【図１１】 この発明の実施の形態２によるレーダ構成
部からスペクトル抽出部までの処理の流れを示した図で
ある。

【図１２】 この発明の実施の形態２による人を検知す
る動作を説明するための図である。

【図１３】 この発明の実施の形態２による動態情報抽
出手段における各方向での人の検出結果から人数を決定
する処理を示した図である。

【図１４】 この発明の実施の形態３による動態検知装
置をエレベータのホール監視システムへ適用した場合の
概念図である。

【図１５】 この発明の実施の形態４による動態検知装
置を災害時監視システムへ適用した場合の概念図であ
る。

【符号の説明】

１ ＦＣ−ＣＷレーダ部、２ 信号処理構成部、３ ス
ペクトル抽出部、４動態検知部、１１ 電波生成手段、
１２ 送信アンテナ、１３ 受信アンテナ、１４ ミキ
サ、１５ レーダ制御手段、１６ 受信アンテナスイッ
チ、３１ ビート信号前処理手段、３２ 周波数分析手
段、３３ スペクトル記録手段、３４平均化処理手段、
４１ 動態検出手段、４２ 動態情報抽出手段、４３
動態情報記録手段、４４ 動態情報修正手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野沢 俊治 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 森 英貴 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5C084 AA02 AA07 AA13 BB04 BB31 CC26 DD07 DD11 GG71 5J070 AB17 AC01 AC15 AD02 AD06 AH25 AH31 AH35 AK22

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電波を生成する電波生成手段、前記電波
   を送信波として監視区域に照射する送信アンテナ、反射
   物体で反射された前記送信波を反射波として受信する受
   信アンテナ、および前記送信波と前記受信波を混合して
   ビート信号を生成するミキサから構成されるレーダ構成
   部と、 前記レーダ構成部で取得されたビート信号から、監視区
   域における物体の存在とその位置、数、移動方向などの
   動態情報の検知を行う信号処理構成部と、 を備え、 前記信号処理構成部は、スペクトル抽出部と、動態検知
   部とを含み、 前記スペクトル抽出部は、前記ビート信号のスペクトル
   を抽出する周波数分析手段と、スペクトルを記録するス
   ペクトル記録手段とを含み、 前記動態検知部は、現在検知対象のスペクトルと動く物
   体が存在しない時のスペクトルとを比較して監視区域に
   おける動く物体の存在を検出する動態検出手段と、検出
   された物体の位置、数、移動方向などの動態情報を抽出
   する動態情報抽出手段とを含むことを特徴とする動態検
   知装置。
2. 【請求項２】 前記動態検出部が、検知対象のスペクト
   ルの強度と、動く物体が存在しない時のスペクトルの強
   度との増加または減少の度合から、監視区域における動
   く物体の存在や数を検出することを特徴とする請求項１
   に記載の動態検知装置。
3. 【請求項３】 前記動態情報抽出手段が、前記スペクト
   ルの周波数から物体までの距離、前記距離と現在のアン
   テナの設置位置および電波の照射方向から物体の位置、
   前記スペクトル記録手段に記録されている過去のスペク
   トルに基づいた物体の位置と現在の物体の位置から物体
   の移動方向などの動態情報を抽出することを特徴とする
   請求項１に記載の動態検知装置。
4. 【請求項４】 前記動態検知部が、前記動態情報抽出手
   段で抽出された動態情報を記録する動態情報記録手段
   と、この動態情報記録手段に記録された過去の動態情報
   と現在検知対象の動態情報を比較することにより、検出
   された物体の位置、数、移動方向などを修正し、修正さ
   れた動態情報を前記動態情報記録手段に記録する動態情
   報修正手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記
   載の動態検知装置。
5. 【請求項５】 前記スペクトル抽出部が、設定した時間
   区間の経過終了を判定し、前記スペクトル記録手段に記
   録された各時刻のスペクトルのうち任意の時間区間のス
   ペクトルを平均化し、平均化されたスペクトルを前記ス
   ペクトル記録手段に記録する平均化処理手段を備えるこ
   とを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の動
   態検知装置。
6. 【請求項６】 前記レーダ構成部が、電波の照射位置や
   照射方向を変化させるレーダ制御手段を備えたことを特
   徴とする請求項５に記載の動態検知装置。
7. 【請求項７】 前記レーダ構成部が、複数の受信アンテ
   ナを備えたことを特徴とする請求項５に記載の動態検知
   装置。
8. 【請求項８】 前記動態情報抽出手段が、複数の位置の
   アンテナから得られたスペクトルの周波数から物体まで
   の距離、前記距離とアンテナの設置位置および電波の照
   射方向から物体の位置、複数のスペクトルに基づいた物
   体の移動方向などの動態情報を抽出することを特徴とす
   る請求項６ないし７のいずれかに記載の動態検知装置。