JP2003035770A - Microwave sensor - Google Patents

Microwave sensor

Info

Publication number
JP2003035770A
JP2003035770A JP2001220079A JP2001220079A JP2003035770A JP 2003035770 A JP2003035770 A JP 2003035770A JP 2001220079 A JP2001220079 A JP 2001220079A JP 2001220079 A JP2001220079 A JP 2001220079A JP 2003035770 A JP2003035770 A JP 2003035770A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
distance
signal
correlation value
microwave
reflected
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
JP2001220079A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3567191B2 (en
Inventor
Masatoshi Tsuji
正敏 辻
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.)
Optex Co Ltd
Original Assignee
Optex 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
Application filed by Optex Co Ltd filed Critical Optex Co Ltd
Priority to JP2001220079A priority Critical patent/JP3567191B2/en
Publication of JP2003035770A publication Critical patent/JP2003035770A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3567191B2 publication Critical patent/JP3567191B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure the distance up to a target even in a case that many frequency components are contained in the reflected wave from the target, in a microwave sensor constituted so as to measure the distance up to the object by utilizing a plurality of microwaves different in frequency. SOLUTION: Two kinds of microwaves different in frequency are transmitted to a detection area and a plurality of IF signal waveforms obtained by the reflected waves thereof are formed as rectangular waves. The rectangular waves are sampled as data over a predetermined time and XNOR(exclusive negative OR) of them is integrated and a value obtained by dividing the integrated value by the number of the sampling data is calculated as a correlation value. The distance up to the target is measured on the basis of this correlation value.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、可視光線よりも低
周波の電磁波を用いた能動型のセンサであるマイクロウ
エーブセンサ(以下、「MWセンサ」という)に係る。
特に、本発明は、周波数の異なる複数のマイクロ波を利
用して物体までの距離を測定するようにしたMWセンサ
の改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave sensor (hereinafter referred to as "MW sensor") which is an active sensor using an electromagnetic wave having a lower frequency than visible light.
In particular, the present invention relates to an improvement of an MW sensor that measures a distance to an object using a plurality of microwaves having different frequencies.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、防犯装置の一つとして、マイ
クロ波を検知エリアに向けて送信し、検知エリア内に人
体が存在する場合には、その人体からの反射波(ドップ
ラー効果によって変調したマイクロ波)を受信して人体
(侵入者)を検知するMWセンサが知られている(例え
ば特開平7−37176号公報)。
2. Description of the Related Art Conventionally, as one of the crime prevention devices, a microwave is transmitted toward a detection area, and when a human body is present in the detection area, a reflected wave from the human body (modulated by the Doppler effect is modulated. An MW sensor that receives a microwave) to detect a human body (intruder) is known (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-37176).

【0003】更に、MWセンサの1タイプとして、周波
数の異なる複数のマイクロ波を利用して物体までの距離
を計測するようにしたものも知られている。この種のセ
ンサは、例えば周波数の異なる2種類のマイクロ波を検
知エリアに向けて送信し、それぞれの反射波に基づく2
つのIF信号の位相差を検出するようになっている。こ
の位相差は、ターゲット(人体等の物体)までの距離に
相関があり、ターゲットまでの距離が大きいほど位相差
も大きくなる傾向がある。つまり、この位相差を求める
ことによりターゲットまでの距離を計測することが可能
である。以下、この種のセンサにおけるIF信号の位相
差検出動作について説明する。
Further, as one type of MW sensor, there is known a type in which a plurality of microwaves having different frequencies are used to measure a distance to an object. This type of sensor transmits, for example, two types of microwaves having different frequencies toward a detection area, and two types of microwaves based on the respective reflected waves are transmitted.
The phase difference between the two IF signals is detected. This phase difference has a correlation with the distance to the target (object such as a human body), and the phase difference tends to increase as the distance to the target increases. That is, it is possible to measure the distance to the target by obtaining this phase difference. Hereinafter, the phase difference detection operation of the IF signal in this type of sensor will be described.

【0004】周波数の異なる2種類のマイクロ波の反射
波に基づくIF信号が図7(a)に示すような正弦波I
Fout1,IFout2(ターゲットまでの距離に応じた位
相差を有している)である場合、これらIF信号から成
形される矩形波A,Bは、それぞれ図7(b)に示すよ
うになる。そして、これら矩形波A,Bの位相差(図中
における矩形波の立ち上がり部分の位相差Δt)を検出
することによってターゲットまでの距離を計測すること
が可能になる。
An IF signal based on reflected waves of two kinds of microwaves having different frequencies is a sine wave I as shown in FIG.
In the case of Fout1 and IFout2 (having a phase difference according to the distance to the target), rectangular waves A and B formed from these IF signals are as shown in FIG. 7B, respectively. Then, the distance to the target can be measured by detecting the phase difference between the rectangular waves A and B (the phase difference Δt at the rising portion of the rectangular wave in the figure).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
マイクロ波が人体によって反射される場合、その反射波
は、人体の手足などの複雑な動きを行っている部分から
反射されたものが含まれているため、多くの周波数成分
を含んでいる。このため、実際に得られるIF信号は、
図8(a)に示すような複雑な波形として得られ、上述
のような正弦波の状態では得られない。
However, when microwaves are actually reflected by the human body, the reflected waves include those reflected from the parts of the human body such as the hands and feet that are performing complicated movements. Therefore, it contains many frequency components. Therefore, the IF signal actually obtained is
It is obtained as a complicated waveform as shown in FIG. 8A, and cannot be obtained in the above-mentioned sine wave state.

【0006】このような複雑な波形として得られたIF
信号IFout1,IFout2から矩形波を成形した場合、
図8(b)に示すように、矩形波A,B同士の位相差は
ターゲットまでの距離を正確に反映したものにならない
可能性が高い。つまり、本来、ターゲットの位置は一定
又は徐々に変化していくものであるため、各矩形波A,
B同士の位相差は常に一定かまたは徐々に変化していく
(ターゲットが近づいて来る場合には位相差は徐々に小
さくなり、ターゲットが遠ざかっていく場合には位相差
は徐々に大きくなる)のが通常である。ところが、図8
(b)に示すものでは各矩形波A,B同士の位相差はそ
れを反映したものとはなっていない。
IF obtained as such a complicated waveform
When a rectangular wave is formed from the signals IFout1 and IFout2,
As shown in FIG. 8B, there is a high possibility that the phase difference between the rectangular waves A and B does not accurately reflect the distance to the target. That is, since the position of the target is originally constant or gradually changes, each rectangular wave A,
The phase difference between B is always constant or gradually changes (the phase difference gradually decreases when the target approaches, and the phase difference gradually increases when the target moves away). Is normal. However, FIG.
In the case shown in (b), the phase difference between the rectangular waves A and B does not reflect it.

【0007】つまり、この複数のマイクロ波を利用した
MWセンサは、図7を用いて説明したように理論上はタ
ーゲットまでの距離を計測することができるものの、実
際にターゲットまでの距離を正確に計測するためには更
なる改良が必要とされるものであった。
That is, although the MW sensor using a plurality of microwaves can theoretically measure the distance to the target as described with reference to FIG. 7, it actually measures the distance to the target accurately. Further improvements were needed to make the measurements.

【0008】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、周波数の異なる複数
のマイクロ波を利用して物体までの距離を測定するよう
にしたMWセンサに対し、ターゲットからの反射波に多
くの周波数成分が含まれている場合であってもターゲッ
トまでの距離を正確に計測することができるようにする
ことにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an MW sensor which measures a distance to an object using a plurality of microwaves having different frequencies. The object is to enable the distance to the target to be accurately measured even when the reflected wave from the target contains many frequency components.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】−発明の概要− 上記の目的を達成するために、本発明は、IF信号から
成形される矩形波中のデータを所定時間に亘ってサンプ
リングしてこれらのXOR(排他的論理和)またはXN
OR(排他的否定論理和)を積分することにより個々の
周波数成分の波形に含まれる誤差を相殺できるようにし
ている。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above-mentioned object, the present invention samples the data in a rectangular wave formed from an IF signal for a predetermined time, and XOR these data. (Exclusive OR) or XN
By integrating OR (exclusive NOR), the error contained in the waveform of each frequency component can be canceled.

【0010】−解決手段− 具体的に、本発明は、検知エリアに向けて周波数の異な
る複数のマイクロ波を送信し、この検知エリア内に物体
が存在する場合に、各マイクロ波の物体による反射波を
受信することにより物体検知を行うマイクロウエーブセ
ンサを前提とする。このマイクロウエーブセンサに対
し、各マイクロ波の反射波により得られる複数のIF信
号波形を矩形波として成形し、これらIF信号の矩形波
を所定時間に亘ってデータサンプリングしてこれらのX
OR(排他的論理和)またはXNOR(排他的否定論理
和)を積分し、これをサンプリングデータ数で除した値
を相関値として求め、この相関値に基づいて物体までの
距離を計測する距離計測手段を備えさせている。
-Solution means-Specifically, according to the present invention, a plurality of microwaves having different frequencies are transmitted toward a detection area, and when an object exists in the detection area, reflection of each microwave by the object. It is premised on a microwave sensor that detects an object by receiving waves. For this microwave sensor, a plurality of IF signal waveforms obtained by the reflected waves of the respective microwaves are shaped as rectangular waves, and the rectangular waves of these IF signals are data-sampled for a predetermined period of time to obtain these X signals.
Distance measurement that integrates OR (exclusive OR) or XNOR (exclusive NOT), divides this by the number of sampling data as a correlation value, and measures the distance to the object based on this correlation value It is equipped with means.

【0011】この特定事項により、MWセンサによって
人体等を検知する場合において、人体の手足などの複雑
な動きに起因する多くの周波数成分が含まれている反射
波を受けた場合であっても、各周波数成分の誤差を互い
に相殺することができ、ターゲットまでの距離を正確に
計測することができる。
Due to this specific matter, even when a human body or the like is detected by the MW sensor, even when a reflected wave containing many frequency components due to complicated movements of the human body or legs is received, The error of each frequency component can be canceled by each other, and the distance to the target can be accurately measured.

【0012】IF信号をサンプリングする時間として
は、物体によって反射される反射波に含まれる周波数成
分のうち最も周波数の低い波形の1周期分の時間よりも
長い時間に設定されている。例えば最も周波数の低い波
形の周波数が15Hzである場合にサンプリング時間を
0.2secに設定することなどが掲げられる。このよう
に反射波に含まれる各周波数成分の波形の波長よりも長
い時間に亘ってIF信号をサンプリングすることによ
り、上記各周波数成分の誤差の相殺を確実に行うことが
でき、ターゲットまでの距離をよりいっそう正確に計測
することができる。
The time for sampling the IF signal is set to be longer than one cycle of the waveform having the lowest frequency among the frequency components contained in the reflected wave reflected by the object. For example, when the frequency of the lowest frequency waveform is 15 Hz, setting the sampling time to 0.2 sec can be mentioned. By sampling the IF signal for a time longer than the wavelength of the waveform of each frequency component included in the reflected wave in this way, the error of each frequency component can be reliably canceled, and the distance to the target can be increased. Can be measured even more accurately.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。ここでは、周波数の異なる2種類
のマイクロ波を利用して物体までの距離を計測するよう
にしたMWセンサに本発明を適用した場合について説明
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, a case will be described in which the present invention is applied to an MW sensor that measures the distance to an object using two types of microwaves having different frequencies.

【0014】−MWセンサの構成説明− 図1は本形態に係るMWセンサ1の回路構成を示してい
る。この図に示すように、MWセンサ1は、RFモジュ
ール2及び信号処理部3を備えている。
-Description of MW Sensor Configuration- FIG. 1 shows a circuit configuration of the MW sensor 1 according to the present embodiment. As shown in this figure, the MW sensor 1 includes an RF module 2 and a signal processing unit 3.

【0015】RFモジュール2は、マイクロ波を発振す
る発振器21、この発振器21から発振されるマイクロ
波の周波数を切り換えるための変調器22、発振器21
から発振されたマイクロ波を検知エリアに向けて送信す
る送信アンテナ23、人体等の物体によって反射したマ
イクロ波の反射波を受信する受信アンテナ24、この受
信されたマイクロ波と発振器21の電圧波形とをミキシ
ングして出力するミキサ25を備えている。つまり、送
信アンテナ23から検知エリアに向けて送信されたマイ
クロ波は、検知エリア内に人体等が存在する場合、ドッ
プラー効果によりその人体等からの反射波の周波数が変
調されて受信アンテナ24に受信される。この受信され
た反射波はミキサ25によって発振器21の電圧波形と
ミキシングされた後、RFモジュール2からIF出力信
号(IFout0)として信号処理部3に出力されるよう
になっている。
The RF module 2 includes an oscillator 21 for oscillating a microwave, a modulator 22 for switching the frequency of the microwave oscillated from the oscillator 21, and an oscillator 21.
A transmitting antenna 23 for transmitting the microwave oscillated from the antenna to the detection area, a receiving antenna 24 for receiving the reflected wave of the microwave reflected by an object such as a human body, the received microwave and the voltage waveform of the oscillator 21. Is provided with a mixer 25 for mixing and outputting. In other words, the microwave transmitted from the transmitting antenna 23 toward the detection area is received by the receiving antenna 24 when the frequency of the reflected wave from the human body is modulated by the Doppler effect when the human body exists in the detection area. To be done. The received reflected wave is mixed with the voltage waveform of the oscillator 21 by the mixer 25, and then output from the RF module 2 to the signal processing unit 3 as an IF output signal (IFout0).

【0016】一方、信号処理部3は、送信アンテナ23
から送信する各周波数のマイクロ波毎に対応して第1の
出力ラインL1及び第2の出力ラインL2を備えてい
る。各ラインL1,L2には、電源31,32,33、
IFアンプ34,35、コンパレータ36,37が備え
られ、コンパレータ36,37の出力側には本形態の特
徴とする距離計測手段としての距離計測演算部38が設
けられている。
On the other hand, the signal processing section 3 includes a transmitting antenna 23.
A first output line L1 and a second output line L2 are provided corresponding to each microwave of each frequency transmitted from. The power sources 31, 32, 33, and
The IF amplifiers 34 and 35 and the comparators 36 and 37 are provided, and a distance measuring calculation unit 38 as a distance measuring unit that is a feature of the present embodiment is provided on the output side of the comparators 36 and 37.

【0017】各IFアンプ34,35は、第1スイッチ
SW1を介してRFモジュール2の出力側に接続されて
いる。この第1スイッチSW1は、上記2種類のマイク
ロ波のうち一方が送信アンテナ23から送信されている
場合には第1の出力ラインL1に接続し、他方のマイク
ロ波が送信アンテナ23から送信されている場合には第
2の出力ラインL2に接続するように切り換えられる。
つまり、一方のマイクロ波の送信時に人体等によって反
射された反射波に係るIF出力信号(IFout1)は第
1の出力ラインL1に出力され、他方のマイクロ波の送
信時に人体等によって反射された反射波に係るIF出力
信号(IFout2)は第2の出力ラインL2に出力され
る構成となっている。
The IF amplifiers 34 and 35 are connected to the output side of the RF module 2 via the first switch SW1. The first switch SW1 connects to the first output line L1 when one of the two types of microwaves is transmitted from the transmitting antenna 23, and the other microwave is transmitted from the transmitting antenna 23. If so, it is switched to connect to the second output line L2.
That is, the IF output signal (IFout1) related to the reflected wave reflected by the human body or the like during the transmission of one microwave is output to the first output line L1 and reflected by the human body or the like during the transmission of the other microwave. The IF output signal (IFout2) related to the wave is output to the second output line L2.

【0018】また、各電源31,32は、上記第1スイ
ッチSW1に連動する第2スイッチSW2を介してRF
モジュール2の入力側に接続されている。この第2スイ
ッチSW2も、2種類のマイクロ波のうち何れのマイク
ロ波を送信アンテナ23から送信するかによって各電源
31,32に対する接続状態が切り換わるようになって
いる。つまり、この第2スイッチSW2が一方の電源3
1に接続している状態と他方の電源32に接続している
状態とで、変調器22がマイクロ波の周波数を切り換
え、これによって送信アンテナ23から送信されるマイ
クロ波の周波数が切り換えられる構成となっている。
Further, each of the power sources 31 and 32 is connected to the RF via the second switch SW2 which is interlocked with the first switch SW1.
It is connected to the input side of module 2. The second switch SW2 is also adapted to switch the connection state to the power sources 31 and 32 depending on which microwave of the two types of microwaves is transmitted from the transmitting antenna 23. That is, the second switch SW2 is connected to the one power source 3
The modulator 22 switches the frequency of the microwave depending on whether it is connected to the power source 1 or the power source 32 on the other side, whereby the frequency of the microwave transmitted from the transmitting antenna 23 is switched. Has become.

【0019】このようにして、各スイッチSW1,SW
2の切り換え動作に伴い、一方の周波数のマイクロ波が
送信アンテナ23から検知エリアに向けて送信され、そ
の反射波に基づくIF出力信号(IFout1)が信号処
理部3の第1の出力ラインL1に出力されてこの第1の
出力ラインL1において信号処理が行われる第1処理動
作と、他方の周波数のマイクロ波が送信アンテナ23か
ら検知エリアに向けて送信され、その反射波に基づくI
F出力信号(IFout2)が信号処理部3の第2の出力
ラインL2に出力されてこの第2の出力ラインL2にお
いて信号処理が行われる第2処理動作とが所定時間間隔
(例えば数msec)をもって切り換えられるようになって
いる。そして、各処理動作では、RFモジュール2から
出力されたIF出力信号は、IFアンプ34,35によ
って増幅され、このIFアンプ34,35からの出力が
コンパレータ36,37によって矩形波に成形された後
に距離計測演算部38に出力されるようになっている。
In this way, the switches SW1 and SW
In accordance with the switching operation of 2, the microwave of one frequency is transmitted from the transmitting antenna 23 toward the detection area, and the IF output signal (IFout1) based on the reflected wave is output to the first output line L1 of the signal processing unit 3. The first processing operation of outputting and performing signal processing on the first output line L1 and the microwave of the other frequency are transmitted from the transmitting antenna 23 toward the detection area, and I based on the reflected wave is transmitted.
The F output signal (IFout2) is output to the second output line L2 of the signal processing unit 3 and the second processing operation in which the signal processing is performed on the second output line L2 has a predetermined time interval (for example, several msec). It can be switched. Then, in each processing operation, the IF output signal output from the RF module 2 is amplified by the IF amplifiers 34 and 35, and the outputs from the IF amplifiers 34 and 35 are shaped into rectangular waves by the comparators 36 and 37. It is adapted to be output to the distance measurement calculation unit 38.

【0020】更に、上記各処理動作について詳述する
と、検知エリア内に人体等が存在していない場合には、
送信アンテナ23から送信されたマイクロ波と受信アン
テナ24に受信されたマイクロ波との周波数は等しいた
め、IFアンプ34,35からの出力信号におけるIF
周波数は「0」となり、コンパレータ36,37からは
信号が出力されない。これに対し、検知エリア内に人体
等が存在する場合には、送信アンテナ23から送信され
たマイクロ波の周波数に対して受信アンテナ24に受信
されたマイクロ波は変調されるため、コンパレータ3
6,37の出力信号波形に変化が生じ、この矩形波が距
離計測演算部38に出力されるようになっている。
Further, each processing operation will be described in detail. When no human body is present in the detection area,
Since the frequencies of the microwaves transmitted from the transmitting antenna 23 and the microwaves received by the receiving antenna 24 are equal, the IF in the output signals from the IF amplifiers 34 and 35 is
The frequency becomes “0”, and no signal is output from the comparators 36 and 37. On the other hand, when a human body or the like exists in the detection area, the microwave received by the receiving antenna 24 is modulated with respect to the frequency of the microwave transmitted from the transmitting antenna 23, so that the comparator 3
The output signal waveforms of Nos. 6 and 37 change, and this rectangular wave is output to the distance measurement calculation unit 38.

【0021】−距離計測演算部38の処理動作− 次に、コンパレータ36,37からの出力信号波形を受
ける距離計測演算部38の処理動作について説明する。
-Processing Operation of Distance Measurement Calculation Unit 38- Next, the processing operation of the distance measurement calculation unit 38 which receives the output signal waveforms from the comparators 36 and 37 will be described.

【0022】この距離計測演算部38では、各コンパレ
ータ36,37から受けた2種類のIF信号波形の矩形
波A,Bを所定時間に亘ってデータサンプリングしてこ
れらのXNOR(排他的否定論理和)を積分し、これを
サンプリングデータ数で除した値を相関値として求め
る。そして、この相関値に基づいて人体等の物体までの
距離を計測するようにしている。以下に詳しく説明す
る。
In the distance measuring / calculating section 38, the rectangular waves A and B of the two types of IF signal waveforms received from the comparators 36 and 37 are data-sampled for a predetermined time, and XNOR (exclusive NOR) of these data is sampled. ) Is integrated, and a value obtained by dividing this by the number of sampling data is obtained as a correlation value. Then, the distance to an object such as a human body is measured based on this correlation value. The details will be described below.

【0023】今、各コンパレータ36,37から受けた
2種類のIF信号波形の矩形波を図2に示す波形A,B
とする。これら波形に対し、以下の式(1)によって、
所定時間に亘ってデータサンプリングしてこれらのXN
OR(図2の最下段の波形参照)を積分し、これをサン
プリングデータ数nで除した値を相関値として求める。
Now, the rectangular waves of the two types of IF signal waveforms received from the comparators 36 and 37 are waveforms A and B shown in FIG.
And For these waveforms, the following equation (1) gives
These XNs are sampled by sampling data for a predetermined time.
OR (see the waveform at the bottom of FIG. 2) is integrated, and a value obtained by dividing this by the sampling data number n is obtained as a correlation value.

【0024】[0024]

【数1】 [Equation 1]

【0025】この相関値は、2種類の矩形波A,Bが一
致している場合(位相差0の場合)には「1」となり、
この2種類の矩形波A,Bの位相差が180°である場
合には「0」となる値として求められる。図3は、この
2種類の矩形波A,Bの位相差と相関値との関係を示す
グラフである。
This correlation value becomes "1" when the two types of rectangular waves A and B match (when the phase difference is 0),
When the phase difference between the two types of rectangular waves A and B is 180 °, the value is “0”. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the phase difference between these two types of rectangular waves A and B and the correlation value.

【0026】このようにして求めた相関値を利用し、以
下の式(2)によって物体までの距離Rを求めることが
可能となる。
Using the correlation value thus obtained, the distance R to the object can be obtained by the following equation (2).

【0027】[0027]

【数2】 [Equation 2]

【0028】ここで、Δφは矩形波A,Bの位相差、Δ
λは発振器21から発振される2種類のマイクロ波の周
波数差である。
Where Δφ is the phase difference between the rectangular waves A and B, Δ
λ is the frequency difference between the two types of microwaves oscillated by the oscillator 21.

【0029】このようにして、相関値を求め、これを利
用して物体までの距離を算出する場合、多くの波形の位
相差が平均化され、個々の波形に含まれている誤差が相
殺されることになる。このため、物体からの反射波に多
くの周波数成分が含まれている場合であっても物体まで
の距離を正確に計測することが可能になる。
In this way, when the correlation value is obtained and the distance to the object is calculated by using the correlation value, the phase differences of many waveforms are averaged and the errors contained in the individual waveforms are canceled out. Will be. Therefore, the distance to the object can be accurately measured even when the reflected wave from the object includes many frequency components.

【0030】図4は、相関値と物体までの距離との関係
を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the correlation value and the distance to the object.

【0031】尚、IF信号をサンプリングする時間は、
IFoutで検出されるドップラー信号に含まれる周波数
成分のうち最も周波数の低い波形の1周期分の時間より
も十分に長い時間に設定することが好ましい。これは、
サンプリング長さを長く設定するほど上記誤差を確実に
相殺することができるためである。以下に、このサンプ
リング長さを短く設定した場合と長く設定した場合とに
おける誤差の相殺度合いについて説明する。
The time for sampling the IF signal is
It is preferable to set the time sufficiently longer than the time for one cycle of the waveform having the lowest frequency among the frequency components included in the Doppler signal detected by IFout. this is,
This is because the above error can be more surely canceled out as the sampling length is set longer. The degree of offsetting the error when the sampling length is set short and when it is set long will be described below.

【0032】今、第1の出力ラインL1で得られたIF
信号(IFout1)を図5で示す波形とし、第2の出力
ラインL2で得られたIF信号(IFout2)を図6で
示す波形とした場合について説明する。
Now, the IF obtained on the first output line L1
A case where the signal (IFout1) has the waveform shown in FIG. 5 and the IF signal (IFout2) obtained on the second output line L2 has the waveform shown in FIG. 6 will be described.

【0033】各IF信号(IFout1,IFout2)に
は、異なる2つの反射波の合成波として得られている。
具体的には、第1の出力ラインL1で得られたIF信号
(IFout1)は反射波α1とβ1との合成波として得
られ、第2の出力ラインL2で得られたIF信号(IF
out2)は反射波α2とβ2との合成波として得られて
いる。また、ここでは、各IF信号(IFout1,IFo
ut2)の位相差が90°である(IF信号(IFout
2)がIF信号(IFout1)よりも90°だけ位相が
遅れている)場合について説明する。つまり、本来の上
記相関値は図3によれば「0.5」となるべきものとし
て設定する。
Each IF signal (IFout1, IFout2) is obtained as a composite wave of two different reflected waves.
Specifically, the IF signal (IFout1) obtained at the first output line L1 is obtained as a composite wave of the reflected waves α1 and β1, and the IF signal (IF at the second output line L2 is obtained.
out2) is obtained as a composite wave of the reflected waves α2 and β2. Further, here, each IF signal (IFout1, IFo
The phase difference of ut2) is 90 ° (IF signal (IFout
2) is delayed by 90 ° from the IF signal (IFout1)). That is, the original correlation value is set to be "0.5" according to FIG.

【0034】そして、各IF信号(IFout1,IFout
2)の1波長に対し36ポイントのサンプリングを行
う。各ポイントにおけるデータのXNORによって成形
される矩形波として「Hi」となる部分を○印で、「L
o」となる部分を×印で、一方の波形の電圧値のみが
「0」である部分を●印で、それぞれ各波形上に示して
いる。つまり、各サンプリングポイントにおいて、各I
F信号(IFout1,IFout2)が共に正または共に負
であるポイントでは成形される矩形波は「Hi」となる
ため上記○印を付している。また、各IF信号(IFou
t1,IFout2)の一方が正で他方が負であるポイント
では成形される矩形波は「Lo」となるため上記×印を
付している。更に、各IF信号(IFout1,IFout
2)の一方が正または負の値であって他方が「0」であ
るポイントでは上記●印を付している。
Then, each IF signal (IFout1, IFout
36 points are sampled for one wavelength in 2). The “Hi” part of the rectangular wave formed by the XNOR of the data at each point is marked with a circle, “L”.
The portion marked with “o” is indicated by x, and the portion where only the voltage value of one waveform is “0” is indicated by ●, which is indicated on each waveform. That is, at each sampling point, each I
At the points where the F signals (IFout1, IFout2) are both positive or both negative, the rectangular wave to be formed is "Hi", and therefore the above-mentioned mark O is attached. In addition, each IF signal (IFou
At the point where one of t1 and IFout2) is positive and the other is negative, the rectangular wave to be formed is “Lo”, so the above-mentioned x mark is added. Furthermore, each IF signal (IFout1, IFout
2) At the point where one is a positive or negative value and the other is "0", the mark ● is added.

【0035】そして、上記各サンプリングポイントにお
いて、「Hi」部分を「1」、「Lo」部分を「0」、
一方の波形の電圧値のみが「0」である部分を「0.
5」として相関値を計算した。
At each sampling point, the "Hi" portion is "1", the "Lo" portion is "0",
The portion where only the voltage value of one waveform is “0” is “0.
The correlation value was calculated as "5".

【0036】この場合、各IF信号の前半の半波長分
(図5及び図6における時間T1)の相関値は「11.
5/18=0.64」となっている。一方、各IF信号
の後半の半波長分(図5及び図6における時間T2)の
相関値は「6.5/18=0.36」となっている。こ
のように、IF信号をサンプリングする時間が短い場合
には本来の相関値(ここでは各IF信号(IFout1,
IFout2)の位相差を90°に設定しているため本来
の相関値は「0.5」である)が得られない可能性があ
る。
In this case, the correlation value of the first half wavelength of each IF signal (time T1 in FIGS. 5 and 6) is "11.
5/18 = 0.64 ”. On the other hand, the correlation value of the latter half wavelength of each IF signal (time T2 in FIGS. 5 and 6) is “6.5 / 18 = 0.36”. In this way, when the sampling time of the IF signal is short, the original correlation value (here, each IF signal (IFout1, IFout1,
Since the phase difference of IFout2) is set to 90 °, the original correlation value may be “0.5”).

【0037】これに対し、各IF信号の1波長分(図5
及び図6における時間T1及びT2)に亘ってサンプリ
ングを行った場合の相関値は「18/36=0.5」と
なっており、本来の相関値が得られる。このように、サ
ンプリング長さを長く設定するほど上記誤差を確実に相
殺することができる。
On the other hand, one wavelength of each IF signal (see FIG.
Also, the correlation value when sampling is performed over time T1 and T2 in FIG. 6 is “18/36 = 0.5”, and the original correlation value is obtained. As described above, the longer the sampling length is set, the more reliably the above error can be canceled.

【0038】−その他の実施形態− 上述した実施形態では、距離計測演算部38が、所定時
間に亘ってデータサンプリングした2種類のIF信号波
形の矩形波のXNOR(排他的否定論理和)を積分し、
これをサンプリングデータ数で除した値を相関値として
求めるようにしていた。本発明は、これに限らず、所定
時間に亘ってデータサンプリングした2種類のIF信号
波形の矩形波のXOR(排他的論理和)を積分し、これ
をサンプリングデータ数で除した値を相関値として求め
るようにしてもよい。
-Other Embodiments-In the above-described embodiment, the distance measurement calculation unit 38 integrates the XNOR (exclusive NOR) of the rectangular waves of the two types of IF signal waveforms sampled over a predetermined time. Then
A value obtained by dividing this by the number of sampling data is obtained as a correlation value. The present invention is not limited to this, and the XOR (exclusive OR) of the rectangular waves of the two types of IF signal waveforms sampled over a predetermined time is integrated, and a value obtained by dividing this by the number of sampling data is a correlation value. You may ask as.

【0039】また、上記実施形態では、周波数の異なる
2種類のマイクロ波を利用して物体までの距離を計測す
るようにしたMWセンサに本発明を適用した場合につい
て説明した。本発明はこれに限らず、周波数の異なる3
種類以上のマイクロ波を利用して物体までの距離を計測
するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to the MW sensor which measures the distance to the object by utilizing the two kinds of microwaves having different frequencies has been described. The present invention is not limited to this, and 3
You may make it measure the distance to an object using the microwave more than a kind.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、周波数
の異なる複数のマイクロ波を利用して物体までの距離を
測定するようにしたMWセンサに対し、IF信号から成
形される矩形波中のデータを所定時間に亘ってサンプリ
ングしてこれらのXOR(排他的論理和)またはXNO
R(排他的否定論理和)を積分することにより個々の周
波数成分の波形に含まれる誤差を相殺して物体までの距
離を計測できるようにしている。このため、人体等を検
知する場合において、人体の手足などの複雑な動きに起
因する多くの周波数成分が含まれている反射波を受けた
場合であっても、各周波数成分の誤差を互いに相殺する
ことができ、人体等の物体までの距離を正確に計測する
ことができる。
As described above, according to the present invention, a rectangular wave formed from an IF signal is applied to an MW sensor that measures the distance to an object by using a plurality of microwaves having different frequencies. XOR (exclusive OR) or XNO of these data is sampled for a predetermined time.
By integrating R (exclusive NOR), the error contained in the waveform of each frequency component is canceled and the distance to the object can be measured. Therefore, when detecting a human body, even if a reflected wave containing many frequency components due to complicated movements such as limbs of the human body is received, the errors of each frequency component cancel each other out. It is possible to accurately measure the distance to an object such as a human body.

【0041】また、IF信号をサンプリングする時間と
して、物体によって反射される反射波に含まれる周波数
成分のうち最も周波数の低い波形の1周期分の時間より
も長い時間に設定した場合には、比較的長い時間に亘っ
てIF信号をサンプリングすることにより、上記各周波
数成分の誤差の相殺を確実に行うことができ、物体まで
の距離をよりいっそう正確に計測することが可能とな
り、MWセンサの信頼性の向上を図ることができる。
Further, when the time for sampling the IF signal is set to a time longer than one cycle of the waveform having the lowest frequency among the frequency components included in the reflected wave reflected by the object, the comparison is performed. By sampling the IF signal for a relatively long time, it is possible to reliably cancel the error of each frequency component described above, and it becomes possible to measure the distance to the object more accurately, and the reliability of the MW sensor is improved. It is possible to improve the sex.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施形態に係るMWセンサの回路構成を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of an MW sensor according to an embodiment.

【図2】各コンパレータから受けた2種類のIF信号波
形の矩形波及びそれらのXNOR(排他的否定論理和)
波形を示す図である。
FIG. 2 is a rectangular wave of two types of IF signal waveforms received from each comparator and their XNOR (exclusive NOR)
It is a figure which shows a waveform.

【図3】2種類の矩形波の位相差と相関値との関係を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a phase difference between two types of rectangular waves and a correlation value.

【図4】物体までの距離と相関値との関係を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a distance to an object and a correlation value.

【図5】サンプリング長さを短く設定した場合と長く設
定した場合とにおける誤差の相殺度合いについて説明す
るための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a degree of offsetting an error when a sampling length is set short and when it is set long.

【図6】IF信号が正弦波である場合における各IF信
号及びそれにより得られた矩形波を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing each IF signal and a rectangular wave obtained thereby when the IF signal is a sine wave.

【図7】従来例における各IF信号及びそれにより得ら
れた矩形波を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing each IF signal and a rectangular wave obtained thereby in a conventional example.

【図8】従来例において反射波が多くの周波数成分を含
んでいる場合における各IF信号及びそれにより得られ
た矩形波を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing each IF signal and a rectangular wave obtained by the IF signal when the reflected wave includes many frequency components in the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マイクロウエーブセンサ 38 距離計測演算部(距離計測手段) 1 Microwave sensor 38 Distance measurement calculation unit (distance measuring means)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 検知エリアに向けて周波数の異なる複数
のマイクロ波を送信し、この検知エリア内に物体が存在
する場合に、各マイクロ波の物体による反射波を受信す
ることにより物体検知を行うマイクロウエーブセンサに
おいて、 上記各マイクロ波の反射波により得られる複数のIF信
号波形を矩形波として成形し、これらIF信号の矩形波
を所定時間に亘ってデータサンプリングしてこれらのX
OR(排他的論理和)またはXNOR(排他的否定論理
和)を積分し、これをサンプリングデータ数で除した値
を相関値として求め、この相関値に基づいて物体までの
距離を計測する距離計測手段を備えていることを特徴と
するマイクロウエーブセンサ。
1. An object is detected by transmitting a plurality of microwaves having different frequencies toward a detection area and receiving a reflected wave of each microwave when the object is present in the detection area. In the microwave sensor, a plurality of IF signal waveforms obtained by the reflected waves of the above microwaves are shaped as rectangular waves, and the rectangular waves of these IF signals are data-sampled for a predetermined time to obtain these X signals.
Distance measurement that integrates OR (exclusive OR) or XNOR (exclusive NOT), divides this by the number of sampling data as a correlation value, and measures the distance to the object based on this correlation value A microwave sensor comprising means.
【請求項2】 請求項1記載のマイクロウエーブセンサ
において、 IF信号をサンプリングする時間は、物体によって反射
される反射波に含まれる周波数成分のうち最も周波数の
低い波形の1周期分の時間よりも長い時間に設定されて
いることを特徴とするマイクロウエーブセンサ。
2. The microwave sensor according to claim 1, wherein the time for sampling the IF signal is longer than the time for one cycle of the waveform having the lowest frequency among the frequency components included in the reflected wave reflected by the object. A microwave sensor characterized by being set for a long time.
JP2001220079A 2001-07-19 2001-07-19 Microwave sensor Expired - Fee Related JP3567191B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001220079A JP3567191B2 (en) 2001-07-19 2001-07-19 Microwave sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001220079A JP3567191B2 (en) 2001-07-19 2001-07-19 Microwave sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003035770A true JP2003035770A (en) 2003-02-07
JP3567191B2 JP3567191B2 (en) 2004-09-22

Family

ID=19053959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001220079A Expired - Fee Related JP3567191B2 (en) 2001-07-19 2001-07-19 Microwave sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3567191B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP3567191B2 (en) 2004-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6404381B1 (en) Radar sensor device
US7079030B2 (en) Microwave sensor
JP2006189360A (en) Microwave sensor
JP3498219B2 (en) Two-frequency microwave sensor
JP3527979B2 (en) Microwave sensor
JP2004085452A (en) Fm-cw radar system
JP2003172776A (en) Radar device
JP3498218B2 (en) Microwave sensor
JP3640352B2 (en) Microwave sensor
JP2004028871A (en) Microwave sensor
JP3516686B2 (en) Position-selective velocity measuring device using Doppler principle
JP2003035770A (en) Microwave sensor
JPS61209382A (en) Range finder
JPH1164507A (en) Range finder method
JP3593630B2 (en) Human body detection sensor
JP2762143B2 (en) Intermittent FM-CW radar device
ITMI20062433A1 (en) PROCEDURE AND DEVICE FOR PROCESSING SIGNALS DURING THE DETERMINATION OF THE ANGLE BY MEANS OF MICROWAVE MOVEMENT SENSORS
JP2003043142A (en) Microwave sensor
PL181870B1 (en) Apparatus for controlling operation of sanitary valve systems using a radar-type sensing element
JP2004085396A (en) Microwave doppler sensor
JP2930740B2 (en) Servo slope type FM-CW radar
JPH04105086A (en) Intermittent fm-cw radar
JP2004012367A (en) Range-finding system and range-finding device using microwave
JP2004219167A (en) Microwave sensor system
JP2003329613A (en) Physical property measuring apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040130

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040323

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040420

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080625

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080625

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090625

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100625

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110625

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110625

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120625

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120625

Year of fee payment: 8

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140625

Year of fee payment: 10

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees