JP2004125604A

JP2004125604A - 侵入者および障害物検知装置

Info

Publication number: JP2004125604A
Application number: JP2002289975A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nakamura; 中村　悟志
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: JP4046274B2

Abstract

【課題】１対の漏洩ケーブルに挟まれた侵入者或いは障害物に遮断された経路における電波伝播の遅延時間を利用して、侵入者或いは障害物の位置を漏洩ケーブルの敷設方向の距離だけでなく、漏洩ケーブルからの垂直方向の距離を特定して、漏洩ケーブルに挟まれた平面上での位置を特定する。
【解決手段】周波数を変更すれば漏洩ケーブルから放射される電波の放射角度が変わることにより、それぞれの周波数で計測した遅延時間の差を利用して、侵入者或いは障害物の漏洩ケーブルからの垂直方向の距離を特定する。或いは、送信側と受信側の漏洩ケーブルを入れ替えることによる遅延時間の差を利用して、侵入者或いは障害物の漏洩ケーブルからの垂直方向の距離を特定する。漏洩ケーブルの敷設方向における侵入者或いは障害物まで距離だけでなく、垂直方向の距離を特定することで漏洩ケーブルに挟まれた平面状の位置を特定できる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、漏洩ケーブルから電波を放射することで、侵入者或いは障害物の位置を特定する、侵入者および障害物検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、或る特定の周波数の電波を送信器側漏洩ケーブルから放射し、侵入者或いは障害物に反射或いは遮断されて受信信号の強度が変化した電波が再び受信側漏洩ケーブルを介して受信器に戻って来るまでの遅延時間に基づいて、電波の伝播速度から距離を算出して、漏洩ケーブルの敷設方向における侵入者或いは障害物の位置を特定していた。
【０００３】
また、受信側漏洩ケーブルに近い程、侵入者或いは障害物の影響による受信信号の変化が強く現れるので、受信側と送信側の漏洩ケーブルを入れ替えることにより、侵入者或いは障害物が受信側漏洩ケーブルに近いか、或いは送信側漏洩ケーブルに近いかを判断していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−９５３３８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術においては、侵入者或いは障害物の位置特定は、漏洩ケーブルの敷設方向における距離しか特定することができず、二次元的な位置（平面上の位置）を特定することができないという問題点があった。
【０００６】
さらに、送信側と受信側を入れ替えて受信強度を比較することにより、侵入者或いは障害物までの位置が受信側漏洩ケーブルに近いか、送信側漏洩ケーブルに近いかを判断できるだけであり、この場合にも、二次元的な位置特定はできなかった。
【０００７】
この発明は上述のような間題点を解消するために、複数の周波数の電波を用いることにより、或いは送信側と受信側を変更することにより、漏洩ケーブル方向の侵入者或いは障害物までの距離ばかりでなく、漏洩ケーブルから侵入者或いは障害物までの垂直方向の距離をも測定することができ、従って漏洩ケーブルに挟まれた侵入者或いは障害物の平面上の位置を特定することができる侵入者及び障害物検知装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る侵入者及び障害物検知装置は、平行に敷設された送信側及び受信側漏洩同軸ケーブルと、前記送信側漏洩ケーブルの一端に接続され、周波数の異なる電波を送信しうる送信器と、前記受信側漏洩ケーブルの、前記送信側漏洩ケーブルの一端と同じ側の端部に接続され、前記送信側漏洩ケーブルから放射されて前記受信側漏洩ケーブルを通って戻ってきた電波を受信する受信器と、前記送信器から送信された電波が、前記送信側漏洩ケーブル及び受信側漏洩ケーブルを通って前記受信器により受信されるまでの遅延時間を計測する遅延時間測定器とを備え、前記遅延時間測定器は、前記送信器から周波数の異なる電波を交互に送信して前記受信器で受信されるまでの遅延時間を計測することにより、前記送信側漏洩ケーブル及び受信側漏洩ケーブル間に挟まれた２次元平面における、侵入者或いは障害物の位置を特定することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る侵入者及び障害物検知装置の概略構成を示すブロック図である。この図において、遅延時間測定器１は、送信器２から送信された電波が侵入者或いは障害物によって遮断された伝播経路を通って受信器３により受信されるまでの電波の遅延時間を計測するものである。すなわち、送信器２から送信された電波は、送信側漏洩ケーブル４を通って、その送信側漏洩ケーブル４に並列に配設された受信側漏洩ケーブル５に電送され、その受信側漏洩ケーブル５を通って受信器３に受信され、この間の伝送時間が遅延時間測定器１により計測される。
ここに、遅延時間とは異なる周波数の電波を送信器２から送信した場合に受信器３により受信されるまでの伝送時間の時間差を指している。
【００１１】
ところで、送信器２から送信される電波が送信側漏洩ケーブル４から受信側漏洩ケーブル５へ放射される角度は、電波の周波数により変化するため、送信器２から受信器３までの伝搬経路の長さは周波数により異なるものとなり、従って送信器２から送信されて受信器３で受信されるもので遅延時間も周波数により変化する。
【００１２】
図２に示すように、送信側漏洩ケーブル４から放射される電波の或る周波数によって決定される放射角度（放射電波の送信側漏洩ケーブル４の軸線に対する角度）をθ１とし、侵入者或いは障害物によって反射或いは遮断された伝播経路（Ａ→Ｂ→Ｄ→Ｆ）における遅延時間をｔ１とする。次に、先程とは別の周波数に変更して送信器２により送信されて送信側漏洩ケーブル４から放射される電波の角度をθ２とした伝送経路（Ａ→Ｃ→Ｅ→Ｆ）で同様に遅延時間を測定し、これをｔ２とする。また、受信側及び送信側漏洩ケーブル４，５のケーブル間の距離をｈ、電波の速度をｖとし、受信器３或いは送信器２から侵入者或いは障害物までの距離をｘ、漏洩ケーブルの送信側（送信側漏洩ケーブル４）からの距離をｙとすると、侵入者或いは障害物の２次元（平面）座標（ｘ，ｙ）は、
ｘ＝［ｖ（ｔａｎθ２・ｔ２−ｔａｎθ１・ｔ１）−ｈ｛（１／ｃｏｓθ２）−（１／ｃｏｓθ１）｝］／２（ｔａｎθ２−ｔａｎθ１）
ｙ＝ｖ（ｔ１−ｔ２）／２｛（１／ｔａｎθ１）−（１／ｔａｎθ２）｝＋（ｈ／２）［１−｛（１／ｓｉｎθ１）−（１／ｓｉｎθ２）｝／｛（１／ｔａｎθ１）−（１／ｔａｎθ２）｝］
で表され、２次元での位置を特定することができる。
【００１３】
以上のように、本実施の形態１に係る侵入者及び障害物検知装置よれば、漏洩ケーブルに挟まれた平面上で、侵入者あるは障害物の２次元での位置を検出することができる効果がある。
すなわち、送信器２から放射する電波の周波数を変更することで漏洩ケーブルからの放射角度が変わり、放射角度の違いから伝播経路が変わって遅延時間に差が生ずるので、侵入者或いは障害物の位置が漏洩ケーブルと平行な方向の距離（ｘ軸方向の距離）が同じであっても、送信側漏洩ケーブル４からの垂直方向の距離（ｘ軸方向に対して垂直関係にあるｙ軸方向の距離）により、周波数を違えることで電波伝播の遅延時間の差となって現れるため、これを利用して、漏洩ケーブルのｙ軸方向における侵入者或いは障害物までの距離を特定することができ、従って二次元での位置を特定することができる。
【００１４】
実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２に係る侵入者及び障害物検知装置の概略構成を示すブロック図、図４はその動作を説明するための図である。
図３に示すように、本実施の形態２の構成は、図１において、送信器２及び受信器３を各々第１送受信器２Ａ及び第２送受信器３Ａに代えて、送受信器能を持たせた点を除けば、上記実施の形態１と略同様である。
【００１５】
本実施の形態２では、上記実施の形態１のように、送信器２から送信される電波の周波数を変える代わりに、送信器２を第１送受信器２Ａに、受信器３を第２送受信器３Ａに各々代えて、第１及び第２送受信器２Ａ，３Ａから交互に同一周波数の電波を送信して、１対の漏洩ケーブル４，５を通って第１及び第２送受信器の他方で受信するまでの遅延時間を遅延時間測定器１により計測する。この場合にも、第１送受信器２Ａから第２送受信器３Ａまでの電波の伝搬経路長と、第２送受信器３Ａから第１送受信器２Ａまでの電波の伝搬経路長とは、１対の漏洩ケーブル４，５間に存在する侵入者や障害物の位置により相違するため、遅延時間も異なる。
【００１６】
図４において、放射する電波の周波数における放射角度をθとし、送信と受信を切り替える前の伝播経路（（Ａ→Ｃ→Ｅ→Ｆ）の遅延時間をｔ１、切り替え後の伝播経路（Ｆ→Ｄ→Ｂ→Ａ）の遅延時問をｔ２とし、また、漏洩ケーブル４，５のケーブル間の距離をｈ、電波の速度をｖとし、受信器（第１送受信器）２Ａ或いは送信器（第２送受信器）３Ａから侵入者或いは障害物までの距離をｘ、漏洩ケーブルの送信側からの距離をｙとすると、侵入者或いは障害物の２次元（平面）座標（ｘ，ｙ）は、
ｘ＝（ｖ／４）（ｔ１＋ｔ２）−（ｈ／２）（ｃｏｓθ／ｓｉｎ^２θ）
ｙ＝（ｖ／４）ｔａｎθ・（ｔ１−ｔ２）＋（ｈ／２）
で表され、従って、侵入者或いは障害物の２次元での位置を特定することができる。
【００１７】
以上の説明では、幾何学上ｘ，ｙ平面で位置を特定できることを容易に説明するため、漏洩ケーブル４，５内と空間における電波の伝播速度が等しく、速度ｖとして算出した。しかし、実際の漏洩ケーブル４，５では、材質によって決まる漏洩ケーブル４，５内の電波伝播速度が、空間中における電波伝播速度と異なる場合がある。この場合でも、図２及び図３で説明した漏洩ケーブル４，５内の伝播経路長に反映できるので、同様に障害物或いは侵入者の位置を特定できるのは言うまでもない。また、電波の伝搬経路長の差を出すため、漏洩ケーブル４，５からの放射角度θが９０度でない周波数を使用する。
【００１８】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、第１及び第２送受信器より同一周波数の電波を交互に送信することにより、１対の漏洩ケーブル４，５間に存在する侵入者や障害物の位置を特定したが、図１に示すような構成の侵入者及び障害物検知装置において、送信器２及び受信器３と１対の漏洩ケーブル４，５との間に、送信器２及び受信器３と１対の漏洩ケーブル４，５との接続を同時に切り替える切替器を設けて、この切替器により、送信器２及び受信器３と１対の漏洩ケーブル４，５との接続を同時に切り替えて、送信器２から同一周波数の電波を１対の漏洩ケーブル４，５に交互に送信して受信器３で受信されるまでの遅延時間を遅延時間測定器１により計測するようにしてもよい。
【００１９】
以上のように、本実施の形態２および３に係る侵入者及び障害物検知装置によれば、漏洩ケーブルの受信側と送信側とを入れ替えて同一周波数の電波を放射することで、一方の漏洩ケーブルから侵入者或いは障害物までのｙ軸方向の距離によって伝播経路に差が生じることから、電波伝播の遅延時間に差が生じるため、上記実施の形態１と同様に、この遅延時間差を利用して、漏洩ケーブルのｙ軸方向における侵入者或いは障害物までの距離を特定することができ、従って、二次元での位置を特定することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、漏洩ケーブルに挟まれた平面上で、侵入者あるは障害物の２次元での位置を検出することができる効果がある。
すなわち、送信器から放射する電波の周波数を変更することで漏洩ケーブルからの放射角度が変わり、放射角度の違いから伝播経路が変わって遅延時間に差が生ずるので、侵入者或いは障害物の位置が漏洩ケーブルと平行な方向の距離（ｘ軸方向の距離）が同じであっても、送信側漏洩ケーブルからの垂直方向の距離（ｙ軸方向の距離）により、周波数を違えることで電波伝播の遅延時間の差となって現れるため、これを利用して、漏洩ケーブルのｙ軸方向における侵入者或いは障害物までの距離を特定することができ、従って二次元での位置を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る侵入者及び障害物検知装置の概略構成を表すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１による、周波数を変更して位置検出を行う場合の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る侵入者及び障害物検知装置の概略構成を表すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態２による、送信側及び受信側を切り替えて位置検出を行う場合の説明図である。
【符号の説明】
１　遅延時間測定器、２　送信器、２Ａ　第１送受信器、３　受信器、３Ａ　第２送受信器、４　（送信側）漏洩ケーブル、５　（受信側）漏洩ケーブル。

Claims

平行に敷設された送信側及び受信側漏洩同軸ケーブルと、
前記送信側漏洩ケーブルの一端に接続され、周波数の異なる電波を送信しうる送信器と、
前記受信側漏洩ケーブルの、前記送信側漏洩ケーブルの一端と同じ側の端部に接続され、前記送信側漏洩ケーブルから放射されて前記受信側漏洩ケーブルを通って戻ってきた電波を受信する受信器と、
前記送信器から送信された電波が、前記送信側漏洩ケーブル及び受信側漏洩ケーブルを通って前記受信器により受信されるまでの遅延時間を計測する遅延時間測定器と
を備え、
前記遅延時間測定器は、前記送信器から周波数の異なる電波を交互に送信して前記受信器で受信されるまでの遅延時間を計測することにより、前記送信側漏洩ケーブル及び受信側漏洩ケーブル間に挟まれた２次元平面における、侵入者或いは障害物の位置を特定することを特徴とする侵入者および障害物検知装置。
平行に敷設された一対の漏洩同軸ケーブルと、
前記漏洩ケーブルの一方の一端に接続された第１の送受信器と、
前記漏洩ケーブルの他方の、前記一方の漏洩ケーブルの一端と同じ側の端部に接続された第２の送受信器と、
前記第１及び第２送受信器の一方から送信された電波が、前記１対の漏洩ケーブルを通って前記第１及び第２送受信器の他方により受信されるまでの遅延時間を計測する遅延時間測定器と
を備え、
前記第１及び第２送受信器から同一周波数の電波を交互に送信して前記第１及び第２送受信器の他方で受信されるまでの遅延時間を計測することにより、前記１対の漏洩ケーブル間に挟まれた２次元平面における、侵入者或いは障害物の位置を特定することを特徴とする侵入者および障害物検知装置。
平行に敷設された一対の漏洩同軸ケーブルと、
前記漏洩ケーブルの一方の一端側に設けられた送信器と、
前記漏洩ケーブルの他方の、前記一方の漏洩ケーブルの一端と同じ端部側に設けられた受信器と、
前記送信器から送信された電波が、前記１対の漏洩ケーブルを通って前記受信器により受信されるまでの遅延時間を計測する遅延時間測定器と、
前記送信器及び受信器と前記１対の漏洩ケーブルとの接続を同時に切り替える切替器と
を備え、
前記送信器及び受信器と前記１対の漏洩ケーブルとの接続を前記切替器により同時に切り替えて、前記送信器から同一周波数の電波を前記１対の漏洩ケーブルに交互に送信して前記受信器で受信されるまでの遅延時間を計測することにより、前記１対の漏洩ケーブル間に挟まれた２次元平面における、侵入者或いは障害物の位置を特定することを特徴とする侵入者および障害物検知装置。
平行に敷設された２本の漏洩同軸ケーブルで、一方の漏洩ケーブル端に電波を送信する送信器を接続するとともに、他方の漏洩ケーブルの同じケーブル端側に、位置に応じて遅延した電波を受信する受信器を接続し、侵入者或いは障害物の位置に応じて電波が帰ってくるまでの遅延した時間を計測する装置において、送信器と受信器を入れ替える事による遅延時間を計測することで、平行に敷設された漏洩ケーブル間に挟まれた２次元平面における、侵入者或いは障害物の位置特定が可能とする侵入者および障害物検知装置。