JP2005106478A - Object detection device and system, and object detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物体検知装置および物体検知システム、並びに物体検知方法に関し、より特定的には、送出した信号の反射波を用いて物体を識別する物体検知装置および物体検知システム、並びに物体検知方法に関する。 The present invention relates to an object detection device, an object detection system, and an object detection method, and more particularly to an object detection device, an object detection system, and an object detection method for identifying an object using a reflected wave of a transmitted signal. .
従来、車両周囲に存在する物体との距離を測定し、その距離に応じて運転者に警告したり、車両の動作を制御したりするシステムが開発されている。上記システムに用いられる物体検知装置には、ミリ波帯やレーザーを用いるレーダや、超音波を用いるソナー等が使用されている。例えば、前者は、主に前方車両との車間距離計測を目的とし、後者は、主に車両を後進する際の後方衝突確認を目的としている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a system has been developed that measures a distance to an object existing around a vehicle and warns a driver or controls the operation of the vehicle according to the distance. As an object detection device used in the above system, a radar using a millimeter wave band or a laser, a sonar using an ultrasonic wave, or the like is used. For example, the former is mainly for the purpose of measuring the inter-vehicle distance with the preceding vehicle, and the latter is mainly for the purpose of confirming a rear collision when the vehicle is moved backward.
一方近年、車両を発進させる際に、死角領域にいる小さな子供を誤って巻き込んでしまう事故が問題となっている。特に発進時ということから、誤って自らの子供や近所の子供と接触してしまう悲惨な縁故者事故につながるとともに、トラックにおいては、死角領域が大きいうえ、子供が潜って遊びたくなる空間であるため事故が多発している。上記のような、歩行者安全のニーズの高まりと共に、車両用の物体検知装置に関しては、物体を検知し車両からの距離を測定するという機能に加え、生物と非生物とを識別する機能を付加することが望まれている。例えば、上記物体検知装置が人体等の生物と非生物とを識別し、車両付近に生物を検知した場合に運転者へ警告を与えるものが求められている。これは、上記システムが単に車両周囲に物体が存在するだけで警告してしまうと、駐車スペース等が狭い環境では警告が頻繁に発生し警告の信頼性が得られない問題があるからである。そのため、物体検知装置には、物体を検知し車両からの距離を測定するという機能に加え、生物と非生物とを識別する機能を付加することが望まれている。 On the other hand, in recent years, when starting a vehicle, there has been a problem of accidents involving a small child in a blind spot area by mistake. Especially at the time of departure, it leads to a miserable accident involving a child who is accidentally in contact with his or her child, and the truck has a large blind spot and a space where children want to dive and play. As a result, many accidents occur. Along with the increasing needs for pedestrian safety as described above, in addition to the function of detecting objects and measuring the distance from the vehicle, a function for distinguishing between living and non-living objects has been added. It is hoped to do. For example, there is a demand for a device that warns a driver when the object detection device discriminates a living organism such as a human body and a non-living organism and detects a living organism near the vehicle. This is because if the system merely warns that there are objects around the vehicle, the warning frequently occurs in an environment where the parking space is small and the reliability of the warning cannot be obtained. Therefore, in addition to the function of detecting an object and measuring the distance from the vehicle, the object detection device is desired to have a function of discriminating between living things and non-living things.
物体を識別するレーダとしては、予め識別目標の空間周波数を記憶し入力周波数と比較することにより目標を識別したり(例えば、特許文献1参照)、超広帯域信号を用いて時間―周波数ドメインにおける信号解析から、ライブラリーデータに基づいて物体を分類したり(例えば、特許文献2参照)するものがあった。以下、図16を参照して、上記特許文献2で開示された従来の物体分類方法について説明する。なお、図16は当該物体分類方法を説明するブロック図である。 As a radar for identifying an object, a spatial frequency of an identification target is stored in advance and compared with an input frequency to identify the target (see, for example, Patent Document 1), or a signal in the time-frequency domain using an ultra-wideband signal. From the analysis, there is one that classifies objects based on library data (for example, see Patent Document 2). Hereinafter, a conventional object classification method disclosed in Patent Document 2 will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a block diagram for explaining the object classification method.
図16において、前処理101は、レーダデータから無関係なデータ量を取り除く処理を行う。検出102は、前処理101で処理されたデータから、物体が存在する場合の信号を検知する。分類103は、物体の特徴を計算し、リファレンスライブラリー104と比較することによって、物体を分類する。そして、表示105は、検出した物体および当該物体がどの分類に属しているかを表示する。
In FIG. 16, preprocessing 101 performs processing for removing an irrelevant data amount from radar data. The
さらに、反射波のドップラーシフトを用いて、呼吸や鼓動等の微小な動作による信号の変化成分を取り出すことによって人体を検知する方法もある(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、上記物体検知装置が電波を用いて物体を検知する場合、使用可能な周波数が法律で規定されているため、規定されている周波数帯域が必ずしも生物に対して特有な特性を有するとは限らない。例えば、車両周辺の物体検知用として使用可能な周波数帯域は、77GHz帯や24GHz帯であり、これらは生物に対して吸収等の特有な特性を有しているとは言い難い。また、超音波やレーザーに関しても、実際に使用可能な帯域で、生物に対して特有な特性を有しているわけではない。したがって、これらの媒体を用いた物体検知装置は、物体との距離や速度を計測することは可能であるが、物体が生物であるか否かを識別することが困難であることが多い。 However, when the object detection device detects an object using radio waves, the usable frequency is regulated by law, and thus the defined frequency band does not necessarily have a characteristic specific to living things. Absent. For example, the frequency bands that can be used for detecting objects around the vehicle are the 77 GHz band and the 24 GHz band, and it is difficult to say that these have specific characteristics such as absorption with respect to living things. In addition, ultrasonic waves and lasers do not have characteristics specific to living organisms in a practically usable band. Therefore, an object detection apparatus using these media can measure the distance and speed from the object, but it is often difficult to identify whether the object is a living thing.
また、上記物体検知装置がドップラーシフトを用いる場合、物体が人体であるか否かを区別するための変化成分が非常に小さく、ノイズの大きい環境下では使用できない。さらに、上記変化成分が微小であるため、その変化成分を検出するための構成要素が高価となる。また、当該物体検知装置は、物体との距離の測定が必要である場合、距離測定用の構成要素を別に追加する必要があり、検知した物体が車両に対してどの程度接近しているのかという情報を得ることができない。 Further, when the object detection device uses Doppler shift, the change component for distinguishing whether the object is a human body is very small and cannot be used in a noisy environment. Furthermore, since the change component is minute, a component for detecting the change component is expensive. In addition, when the object detection device needs to measure the distance to the object, it is necessary to add a separate component for distance measurement, and how close the detected object is to the vehicle. I can't get information.
それ故に、本発明は、物体との距離を検知するだけではなく、物体が生物であるか否かを正確に識別判断をする物体検知を提供することを目的とし、さらに、その物体検知結果を用いて、生物の場合にはユーザに警告度の高い警告を行うことによって信頼性の高い警告が可能な物体検知装置および物体検知システム、並びに物体検知方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims not only to detect the distance to an object, but also to provide object detection that accurately identifies and judges whether or not the object is a living thing, and further, the object detection result is obtained. An object of the present invention is to provide an object detection device, an object detection system, and an object detection method capable of providing a highly reliable warning by giving a warning with a high warning level to a user in the case of a living thing.
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号等は、本発明の理解を助けるために後述する実施形態との対応関係を示したものであって、本発明の範囲を何ら限定するものではない。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration. Note that reference numerals and the like in parentheses indicate correspondence with embodiments described later to help understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention.
本発明の物体検知装置(1)は、周辺の物体を識別し、その物体までの距離を演算する。物体検知装置は、送受信部(11)、測距部(21)、格納部(31)、時間変化導出部(32)、および判断部(33)を備える。送受信部は、所定の周波数を有する送信信号(送信パルス信号)をアップコンバートして送出し、その送信信号が物体で反射した反射信号を受信してダウンコンバートする。測距部は、送受信部が送信信号を送出してから反射信号を受信するまでの時間差に基づいて、物体までの距離を演算する(ステップS11、S12、S31、S32を行う物体検知装置1;以下、単にステップ番号のみを示す)。格納部は、反射信号を受信するタイミング毎に、送受信部がダウンコンバートした反射信号(反射信号振幅推移A)を所定時間格納する(S13〜S16、S33〜S36)。時間変化導出部は、格納部に格納された反射信号に対して所定時間内の変化分布(差分値Dの分布、周波数成分F)を演算する(S17、S37)。判断部は、時間変化導出部で演算された反射信号の変化分布に基づいて、その反射信号を反射した物体が生物であることを判断する(S18〜S20、S38〜S40)。
The object detection device (1) of the present invention identifies surrounding objects and calculates the distance to the object. The object detection device includes a transmission / reception unit (11), a distance measurement unit (21), a storage unit (31), a time change deriving unit (32), and a determination unit (33). The transmission / reception unit up-converts and transmits a transmission signal (transmission pulse signal) having a predetermined frequency, receives the reflected signal reflected by the object, and down-converts the transmission signal. The distance measuring unit calculates the distance to the object based on the time difference from when the transmission / reception unit sends the transmission signal to when the reflection signal is received (the
上記時間変化導出部は、一例として、格納部に所定時間格納された反射信号から時系列的な差分値を算出して、それらの差分値の分布を演算する(S17)。この場合、判断部は、時間変化導出部が演算した差分値の分布の分散値が所定値より大きいとき(S18)、反射信号を反射した物体が生物であると判断する(S19)。上記時間変化導出部は、他の例として、格納部に所定時間格納された反射信号に対して時間に応じた周波数変換を行って、それらの周波数成分の分布を演算する(S37)。この場合、判断部は、時間変化導出部が演算した周波数成分の分布において、所定の周波数以上の周波数成分が含まれているとき(S38)、反射信号を反射した物体が生物であると判断する(S39)。 As an example, the time change deriving unit calculates a time-series difference value from the reflection signal stored in the storage unit for a predetermined time, and calculates the distribution of these difference values (S17). In this case, when the variance value of the difference value distribution calculated by the time change deriving unit is larger than a predetermined value (S18), the determining unit determines that the object reflecting the reflected signal is a living thing (S19). As another example, the time change deriving unit performs frequency conversion according to time on the reflected signal stored in the storage unit for a predetermined time, and calculates the distribution of these frequency components (S37). In this case, when the frequency component distribution calculated by the time change deriving unit includes a frequency component equal to or higher than a predetermined frequency (S38), the determination unit determines that the object reflecting the reflected signal is a living thing. (S39).
具体的には、送受信部が送出する送信信号の媒体は、10GHz以上の電波である。また、送受信部は、反射信号の同相成分(I)および直交成分(Q)をダウンコンバートする。この場合、格納部は、送受信部がダウンコンバートした反射信号の同相成分および直交成分の少なくとも一方を所定時間格納する。そして、時間変化導出部は、格納部に格納された反射信号の同相成分および直交成分の少なくとも一方に対して所定時間内の変化分布を演算する。 Specifically, the transmission signal medium transmitted by the transmission / reception unit is a radio wave of 10 GHz or more. The transmission / reception unit down-converts the in-phase component (I) and the quadrature component (Q) of the reflected signal. In this case, the storage unit stores at least one of the in-phase component and the quadrature component of the reflected signal down-converted by the transmission / reception unit for a predetermined time. The time change deriving unit calculates a change distribution within a predetermined time for at least one of the in-phase component and the quadrature component of the reflected signal stored in the storage unit.
本発明の物体検知システムは、周辺の物体を識別と、その物体までの距離の演算とを行い、それぞれの結果に応じた情報を出力する。物体検知システムは、少なくとも1つの物体検知装置、制御部(警告制御部6、集中制御部10)、および出力部(表示部4、スピーカ5)を備える。制御部は、物体検知装置から出力される物体の識別および物体までの距離に応じて、ユーザに与える情報を制御する。出力部は、制御部が制御する情報に基づいて、その情報をユーザに与える。物体検知装置は、送受信部、測距部、格納部、時間変化導出部、および判断部を含む。送受信部は、所定の周波数を有する送信信号をアップコンバートして送出し、その送信信号が物体で反射した反射信号を受信してダウンコンバートする。測距部は、送受信部が送信信号を送出してから反射信号を受信するまでの時間差に基づいて、物体までの距離を演算する。格納部は、反射信号を受信するタイミング毎に、送受信部がダウンコンバートした反射信号を所定時間格納する。時間変化導出部は、格納部に格納された反射信号に対して所定時間内の変化分布を演算する。判断部は、時間変化導出部で演算された反射信号の変化分布に基づいて、その反射信号を反射した物体が生物であることを判断する。制御部は、判断部が物体を生物と判断したとき、測距部が演算したその物体までの距離に関する情報を出力部へ出力する。 The object detection system of the present invention performs identification of surrounding objects and calculation of the distance to the object, and outputs information corresponding to each result. The object detection system includes at least one object detection device, a control unit (warning control unit 6, centralized control unit 10), and an output unit (display unit 4, speaker 5). A control part controls the information given to a user according to the identification of the object output from an object detection apparatus, and the distance to an object. The output unit gives the information to the user based on the information controlled by the control unit. The object detection device includes a transmission / reception unit, a distance measurement unit, a storage unit, a time change derivation unit, and a determination unit. The transmission / reception unit up-converts and transmits a transmission signal having a predetermined frequency, receives the reflected signal reflected by the object, and down-converts the transmission signal. The distance measuring unit calculates a distance to the object based on a time difference from when the transmission / reception unit transmits the transmission signal to when the reflection signal is received. The storage unit stores the reflected signal down-converted by the transmission / reception unit for a predetermined time at each reception timing of the reflected signal. The time change deriving unit calculates a change distribution within a predetermined time with respect to the reflected signal stored in the storage unit. The determination unit determines that the object reflecting the reflection signal is a living organism based on the change distribution of the reflection signal calculated by the time change deriving unit. When the determination unit determines that the object is a living thing, the control unit outputs information related to the distance to the object calculated by the distance measurement unit to the output unit.
また、制御部は、判断部が物体を生物と判断し、かつ測距部が演算したその物体までの距離が所定の距離以下のとき、ユーザに対する警告情報を出力部へ出力してもかまわない。 The control unit may output warning information for the user to the output unit when the determination unit determines that the object is a living thing and the distance to the object calculated by the ranging unit is equal to or less than a predetermined distance. .
上記時間変化導出部は、一例として、格納部に所定時間格納された反射信号から時系列的な差分値を算出して、それらの差分値の分布を演算する。この場合、判断部は、時間変化導出部が演算した差分値の分布の分散値が所定値より大きいとき、反射信号を反射した物体が生物であると判断する。上記時間変化導出部は、他の例として、格納部に所定時間格納された反射信号に対して時間に応じた周波数変換を行って、それらの周波数成分の分布を演算する。この場合、判断部は、時間変化導出部が演算した周波数成分の分布において、所定の周波数以上の周波数成分が含まれているとき、反射信号を反射した物体が生物であると判断する。 As an example, the time change deriving unit calculates time-series difference values from the reflected signals stored in the storage unit for a predetermined time, and calculates the distribution of these difference values. In this case, the determination unit determines that the object reflecting the reflection signal is a living thing when the variance value of the distribution of the difference values calculated by the time change deriving unit is larger than a predetermined value. As another example, the time change deriving unit performs frequency conversion corresponding to time on the reflected signal stored in the storage unit for a predetermined time, and calculates the distribution of these frequency components. In this case, when the frequency component distribution calculated by the time change deriving unit includes a frequency component equal to or higher than a predetermined frequency, the determination unit determines that the object reflecting the reflected signal is a living thing.
それぞれ固有の方向に送信信号を送出する複数の物体検知装置(1a〜1n)を備えていてもかまわない。一例として、制御部(10)は、複数の物体検知装置に含まれる判断部の少なくとも1つが物体を生物と判断したとき、その物体検知装置に含まれる測距部が演算したその物体までの距離に関する情報を出力部へ出力する。他の例として、制御部は、複数の物体検知装置に含まれる判断部の少なくとも1つが物体を生物と判断し、かつその物体検知装置に含まれる測距部が演算したその物体までの距離が所定の距離以下のとき、ユーザに対する警告情報を出力部へ出力する。 You may provide the several object detection apparatus (1a-1n) which each sends a transmission signal to a peculiar direction. As an example, when at least one of the determination units included in the plurality of object detection devices determines that the object is a living thing, the control unit (10) calculates the distance to the object calculated by the distance measurement unit included in the object detection device. The information about is output to the output unit. As another example, the control unit determines that at least one of the determination units included in the plurality of object detection devices determines that the object is an organism, and the distance to the object calculated by the distance measurement unit included in the object detection device is When the distance is equal to or less than the predetermined distance, warning information for the user is output to the output unit.
なお、本発明は、上述した物体検知装置および物体検知システムと同様に物体検知方法としても実現することが可能である。 Note that the present invention can also be implemented as an object detection method, similar to the object detection device and the object detection system described above.
本発明の物体検知装置によれば、所定の時間に対する反射信号の変化度合いを演算することにより、物体が人体のような生物であるか、車両や壁のような非生物であるかを識別することが可能となる。例えば、車両等の移動体に当該物体検知装置を設置することによって、車両周囲に存在する物体との距離を検知するだけではなく、人体等の生物を識別判断して生物を検知した場合に特有な警告等を運転者に与えることもできる。 According to the object detection device of the present invention, by calculating the degree of change of the reflected signal with respect to a predetermined time, it is determined whether the object is a living organism such as a human body or a non-living organism such as a vehicle or a wall. It becomes possible. For example, by installing the object detection device on a moving body such as a vehicle, not only detecting the distance to an object existing around the vehicle, but also identifying a living organism such as a human body and detecting the living organism A warning or the like can be given to the driver.
例えば、上記反射信号の変化度合いは、その反射信号の時系列的な差分値や周波数成分を解析することによって、それぞれの分布が演算され、これらの演算結果に応じて、反射信号を反射した物体が生物か否かを容易に判断することができる。 For example, the degree of change in the reflected signal is calculated by analyzing the time-series difference value and frequency component of the reflected signal, and the respective distributions are calculated. It can be easily determined whether or not is a living thing.
また、送受信部が送出する送信信号の媒体が10GHz以上の電波である場合、車両周辺の物体検知用として使用可能な周波数帯域(24GHz帯や77GHz帯)においても、物体検知装置を用いることができる。さらに、格納部が送受信部でダウンコンバートした反射信号の同相成分および直交成分の少なくとも一方を所定時間格納する場合、反射信号を格納する容量およびその後の処理負荷が軽減される。 Further, when the medium of the transmission signal transmitted by the transmission / reception unit is a radio wave of 10 GHz or more, the object detection device can be used even in a frequency band (24 GHz band or 77 GHz band) that can be used for object detection around the vehicle. . Further, when the storage unit stores at least one of the in-phase component and the quadrature component of the reflected signal down-converted by the transmission / reception unit for a predetermined time, the capacity for storing the reflected signal and the subsequent processing load are reduced.
本発明の物体検知システムによれば、上述した効果を有する物体検知装置からの出力結果を用いて、物体が人体等の生物であった場合のみの表示や警告を出力部からユーザに与えることができる。例えば、車両等の移動体に当該物体検知システムを設置することによって、車両周囲に存在する物体との距離を検知するだけではなく、人体等の生物を識別判断して生物を検知した場合に特有な警告等を運転者に与えて、生物を検知し衝突の可能性を警告するシステムとしての価値を大きくすることができる。つまり、物体検知装置の検知結果を用いて、生物の場合にはユーザに警告度の高い警告を行うことによって信頼性の高い警告が可能となる。 According to the object detection system of the present invention, the output result from the object detection device having the above-described effect can be used to give a display or warning from the output unit to the user only when the object is a living body such as a human body. it can. For example, by installing the object detection system on a moving body such as a vehicle, not only detecting the distance to an object existing around the vehicle, but also identifying a living organism such as a human body and detecting it It is possible to increase the value of a system that gives a driver a warning or the like, detects a living thing, and warns of the possibility of a collision. In other words, using a detection result of the object detection device, a highly reliable warning is possible by giving a warning with a high warning level to the user in the case of a living thing.
また、それぞれ固有の方向に送信信号を送出する複数の物体検知装置を備えている場合、複数方向に存在する物体に対して、それぞれ集中的に情報を制御することができる。例えば、単一の方向に限定せずに何れかの方向の物体が生物と識別判断されたとき、その距離に応じた情報をユーザに与えることができる。 In addition, when a plurality of object detection devices that transmit transmission signals in respective unique directions are provided, information can be controlled intensively for objects existing in a plurality of directions. For example, when an object in any direction is identified and determined as a living thing without being limited to a single direction, information corresponding to the distance can be given to the user.
また、本発明の物体検知方法においても、上述した物体検知装置および物体検知システムと同様の効果を得ることができる。 Also in the object detection method of the present invention, the same effects as those of the object detection device and the object detection system described above can be obtained.
(第1の実施形態)
図1を参照して、本発明の第1の実施形態に係る物体検知装置について説明する。なお、図1は、当該物体検知装置の構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
With reference to FIG. 1, an object detection apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the object detection apparatus.
図1において、物体検知装置1は、信号処理部2および送受信部11を備えており、信号処理部2で処理された結果が液晶ディスプレイ等で構成される表示部4に表示される。信号処理部2は、メモリ等の記憶部を備えたコンピュータシステムで構成され、識別部3および測距部21を含んでいる。そして、識別部3は、受信信号格納部31、時間変化導出部32、および判断部33を含んでいる。なお、これらの構成要素の機能については、後述する。典型的には、物体検知装置1は、移動体としての車両に設置され、送受信部11から送出される送信パルス信号(後述する)が車両外部に向かって送信される。
In FIG. 1, the
次に、図2を参照して、送受信部11の構成について説明する、なお、図2は、送受信部11が電波を用いて信号を送受信する場合の構成を示すブロック図である。 Next, the configuration of the transmission / reception unit 11 will be described with reference to FIG. 2. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration when the transmission / reception unit 11 transmits and receives signals using radio waves.
図2において、送受信部11は、クロック発信器111と、遅延回路112と、パルス発生器113と、局部発振器114と、ミキサ115と、帯域フィルタ116および121と、パワーアンプ117と、アンテナスイッチ118と、アンテナ119と、LNA(Low Noise Amplifier:低雑音増幅回路)120と、IQ検波器122と、A/D変換部123とを備えている。
In FIG. 2, the transmission / reception unit 11 includes a
送受信部11は、アンテナ119から振幅変調(AM:Amplitude modulation)されたパルス信号を送出する。クロック発信器111および遅延回路112で管理されたクロック信号に基づいて、パルス発生器113からパルス信号がミキサ115に出力される。そして、パルス信号は、所定周波数で発振する局部発振器114からの発振信号とミキサ115でミキシングしてアップコンバートされ、帯域フィルタ116で帯域制限、パワーアンプ117で増幅された後、アンテナスイッチ118を介してアンテナ119から送信パルス信号として送出される。例えば、送受信部11から送出される送信パルス信号は、10GHz以上の電波である。そして、物体検知装置1が車両に設置され、当該車両周辺の物体検知用の場合、送信パルス信号は、22〜29GHzの24GHz帯や77GHz帯が用いられる。
The transmission / reception unit 11 transmits an amplitude modulated (AM) pulse signal from the
一方、アンテナ119から送出され物体で反射して戻ってきた信号は、アンテナ119から反射信号として受信され、アンテナスイッチ118を介して、LNA120で増幅されて帯域フィルタ121で帯域制限される。そして、反射信号は、IQ検波器122で0°成分(同相成分Inphase:以下、データIと記載する)および90°成分(直交成分Quadrature:以下、データQと記載する)に検波されてダウンコンバートされ、検波されたデータIおよびQがA/D変換部123でA/D変換される。
On the other hand, a signal transmitted from the
図3は横軸を時間tとして送信パルス信号Pと反射信号Eとの関係を概略的に示す図であり、図3(a)は振幅変調された送信パルス信号Psおよび受信した反射信号Esとの関係を示し、図3(b)は振幅変調前の送信パルス信号Ptおよび検波された反射信号Etとの関係を示している。図3に示すように、送信パルス信号Pは、送受信部11から時間間隔fr毎に送信されている。そして、反射信号Eは、送信パルス信号Pに対して時間差Δtだけ遅れて送受信部11で受信される。したがって、時間差Δtは、送信パルス信号Pを反射する物体との距離に応じて変化する。ここで、送受信部11においては、送信パルス信号Pと反射信号Eとが必ず同期が取れている状態にはなりえない。 FIG. 3 is a diagram schematically showing the relationship between the transmission pulse signal P and the reflection signal E with the horizontal axis as time t. FIG. 3A shows the amplitude-modulated transmission pulse signal Ps and the received reflection signal Es. FIG. 3B shows the relationship between the transmission pulse signal Pt before amplitude modulation and the detected reflected signal Et. As shown in FIG. 3, the transmission pulse signal P is transmitted from the transmission / reception unit 11 at every time interval fr. The reflected signal E is received by the transmission / reception unit 11 with a time difference Δt delayed from the transmission pulse signal P. Therefore, the time difference Δt changes according to the distance from the object that reflects the transmission pulse signal P. Here, in the transmission / reception unit 11, the transmission pulse signal P and the reflected signal E cannot be in a synchronized state.
次に、図1に戻って、識別部3および測距部21の機能について説明する。上述したように、送受信部11においては、送信パルス信号と反射信号とが必ず同期が取れている状態にはなりえない。そこで、測距部21は、送受信部11が受信する反射信号、すなわちA/D変換部123でA/D変換された両データIおよびQを用いて反射信号の受信タイミングを求める。具体的には、IQ検波器122でデータIとデータQと得て、
一方、識別部3の受信信号格納部31は、送信タイミングから時間差Δt後の受信タイミング時に送受信部11が受信する反射信号、すなわちA/D変換部123でA/D変換されたデータIおよびQを所定時間、当該受信タイミング毎に格納する。ここで、受信信号格納部31は、上記受信タイミングが変化しない、すなわち、物体検知装置1と対象物体とがほとんど静止状態にある、あるいは相対速度がゼロである場合に、所定時間、上記受信タイミング毎に格納する。このとき、受信信号格納部31が格納するデータは、データIおよびQの少なくとも一方でかまわない。
On the other hand, the reception
時間変化導出部32は、受信信号格納部31に蓄積されたデータに対して、時系列的に前後の差分値を演算し、その分布を取得する。そして、時間変化導出部32は、上記分布の平均値で正規化した値に基づいた分布を得る。判断部33は、時間変化導出部32が得た分布からの分散値に基づいて、物体が生物であるか否かを識別して判断し、判断結果を表示部4へ出力する。
The time
次に、図4を参照して、データIおよびQを用いた信号処理部2の処理動作について説明する。なお、図4は、信号処理部2の処理動作を示すフローチャートである。 Next, the processing operation of the signal processing unit 2 using the data I and Q will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the processing operation of the signal processing unit 2.
図4において、信号処理部2の測距部21は、データIおよびQを用いて反射信号の受信タイミングを検出する(ステップS11)。そして、測距部21は、送信パルス信号と上記受信タイミングとの時間差Δtに基づいて、物体との距離を算出する(ステップS12)。
In FIG. 4, the
一方、識別部3の受信信号格納部31は、測距部21が上記ステップS11で検出した受信タイミング毎に、データIおよびQの少なくとも一方を所定時間保持する。具体的には、識別部3は、直前の受信タイミングと上記ステップS11で検出した受信タイミングとが同じか否かを判断し(ステップS13)、受信タイミングが変化した場合、受信信号格納部31をクリアし新たにデータIまたはQの格納を開始する(ステップS14)。一方、受信タイミングが変化しない場合、受信信号格納部31にデータIまたはQを格納する(ステップS15)。
On the other hand, the reception
図5および図6は物体検知装置1と対象物体とがほとんど静止状態、あるいは相対速度がゼロの状態のとき、受信信号格納部31に格納されたデータIおよびQの一方を示したものであり、図5は非生物で反射した反射信号振幅推移Aaを示し、図6は生物で反射した反射信号振幅推移Abを示している。図5に示すように、送信パルス信号を反射する物体が車両や壁等の非生物の場合、反射物体が固定的であるため、反射信号振幅推移Aaが緩やかに変化する。一方、図6に示すように、人体等の生物の場合、反射信号振幅推移Abは、細かく大きく変化する。これは、人体のような生物は、生きている限り呼吸や鼓動によって微小に常に動いている。また、静止しているといわれる状態でも、通常の状態(意識しない状態)であれば、数mmの幅でゆれている。そのため、データIおよびQは、生物の動きが位相差になってその振幅が細かく大きく変化する反射信号となる。このような変化を精確に区別するためには、10GHzの電波の90度すなわち1/4波長は7.5mmであることから、少なくとも10GHz以上の電波を送信パルス信号として使用することが望ましい。
5 and 6 show one of the data I and Q stored in the received
次に、識別部3は、受信信号格納部31に所定時間分のIQいずれかのデータを格納したか否かの判断を行い(ステップS16)、所定時間分のデータを格納していない場合、上記ステップS11に戻って処理を繰り返す。所定時間格納した場合、識別部3の時間変化導出部32は、受信信号格納部31に蓄積されたデータに対して、時系列的に前後の差分値を演算し、その分布を解析する(ステップS17)。具体的には、時間変化導出部32は、上記分布の平均値で正規化した値に基づいた分布を解析する。
Next, the
図7および図8は時間変化導出部32が解析した差分値Dの分布の一例を示すグラフであり、図9および図10はそれぞれの分布をその平均値で正規化した差分値Dの分布の一例を示すグラフである。そして、図7および図9は非生物で反射した反射信号振幅推移Aaに応じた差分値Daの分布であり、図8および図10は生物で反射した反射信号振幅推移Abに応じた差分値Dbの分布である。図7および図9に示すように、送信パルス信号を反射する物体が車両や壁等の非生物の場合、反射信号振幅推移Aaが緩やかに変化するため、その差分値Daの分布の分散値が小さくなる。一方、図8および図10に示すように、人体等の生物の場合、反射信号振幅推移Abが細かく大きく変化するため、その差分値Dbの分布の分散値が大きくなる。
7 and 8 are graphs showing an example of the distribution of the difference value D analyzed by the time
次に、識別部3の判断部33は、時間変化導出部32が得た差分値の分布における分散が所定値より大きいか否かを判断する(ステップS18)。そして、判断部33は、分散が所定値より大きい場合、上記物体を生物と判断し(ステップS19)、次のステップS18に処理を進める。一方、判断部33は、分散が所定値以下の場合、上記物体を非生物と判断し(ステップS20)、次のステップS21に処理を進める。
Next, the
ステップS21において、判断部33は、上記ステップS19またはS20での物体識別判断結果を表示部4へ出力する。そして、識別部3は、受信信号格納部31に格納されているデータをクリアし(ステップS22)、判断部33は、物体検知を継続するか否かを判断する(ステップS23)。そして、判断部33は、物体検知を継続する場合、上記ステップS11に戻って処理を継続し、物体検知を終了する場合、当該フローチャートによる処理を終了する。
In step S21, the
表示部4は、測距部21から出力された物体との距離と、判断部33から出力された物体識別判断結果を表示する。なお、図11に示すように、測距部21および判断部33と表示部4およびスピーカ5との間に警告制御部6を設けてもかまわない。警告制御部6は、一般的なコンピュータシステムで構成され、測距部21および判断部33におけるそれぞれの処理結果に応じて、表示部4やスピーカ5へ警告データを出力する。例えば、測距部21が演算した物体までの距離が所定距離以下の場合、警告制御部6は、スピーカ5に警告データを出力することによってスピーカ5が音声で警告したり、表示部4に警告データを出力することによって表示部4が警告表示したりする。また、判断部33が物体を人体等の生物であると識別判断し、かつ測距部21で演算した物体までの距離が所定距離以下の場合、警告制御部6は、その距離を表示部4に出力する、スピーカ5に警告データを出力してスピーカ5が音声で警告、または表示部4に警告データを出力して表示部4が警告表示を行う。
The display unit 4 displays the distance from the object output from the
このように、第1の実施形態に係る物体検知装置によれば、反射信号の時系列的な差分を演算することによって、物体検知装置の周囲に存在する物体との距離を検知するだけではなく、物体が生物であるか否かを判断することができる。また、その物体検知結果を用いて、生物の場合にはユーザに警告度の高い警告を行うことによって信頼性の高い警告が可能となる。さらに、物体検知装置から出力される信号は、10GHz以上の電波であり、車両周辺の物体検知用として使用可能な周波数帯域(24GHz帯や77GHz帯)においても、同様の効果を得ることができる。 As described above, according to the object detection device according to the first embodiment, not only the distance to the object existing around the object detection device is detected by calculating the time-series difference of the reflected signal. It can be determined whether or not the object is a living thing. Further, in the case of a living thing, a highly reliable warning is possible by giving a warning with a high warning level to the user using the object detection result. Further, the signal output from the object detection device is a radio wave of 10 GHz or more, and the same effect can be obtained even in a frequency band (24 GHz band or 77 GHz band) that can be used for object detection around the vehicle.
なお、図2に示した送受信部11には、帯域フィルタ116および121やパワーアンプ117およびLNA120を含んでいなくてもかまわない。また、アンテナ119を送受それぞれ別の構成にすることも可能で、その場合アンテナスイッチ118が不要になる。
The transmission / reception unit 11 illustrated in FIG. 2 may not include the band filters 116 and 121, the
また、サンプリングのタイミングから、受信タイミングとされるタイミング近傍のいくつかのタイミングを格納して処理し判断してもかまわない。さらに、図4の受信タイミングが変化したか否かの判断(S13)も、所定の幅をもって判断してもかまわない。 Further, some timings in the vicinity of the reception timing may be stored, processed, and determined from the sampling timing. Furthermore, the determination of whether or not the reception timing in FIG. 4 has changed (S13) may also be determined with a predetermined width.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る物体検知装置について説明する。なお、当該物体検知装置の構成は、図1および図2を用いて第1の実施形態で説明したブロック図と同様である。そして、第2の実施形態に係る物体検知装置は、時間変化導出部32および判断部33の動作が異なるのみである。したがって、第1の実施形態に係る物体検知装置と同様の構成要素については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。また、第2の実施形態に係る送受信部11が送出する送信パルス信号Pおよび受信する反射信号Eとの関係も、図3を用いて説明した第1の実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, an object detection apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. Note that the configuration of the object detection apparatus is the same as the block diagram described in the first embodiment with reference to FIGS. 1 and 2. In the object detection device according to the second embodiment, only the operations of the time
第2の実施形態に係る時間変化導出部32は、受信信号格納部31に蓄積されたデータに対して、時間―周波数変換を行って周波数軸上での成分を取得する。そして、判断部33は、時間変化導出部32が得た周波数成分のうち、所定周波数以上の成分強度を分析し、その成分強度に基づいて、物体が生物であるか否かを識別して判断し、判断結果を表示部4へ出力する。以下、図12を参照して、データIおよびQを用いた第2の実施形態に係る信号処理部2の処理動作について説明する。なお、図12は、当該信号処理部2の処理動作を示すフローチャートである。
The time
図12において、信号処理部2の測距部21は、データIおよびQを用いて反射信号の受信タイミングを検出する(ステップS31)。そして、測距部21は、送信パルス信号と受信タイミングとの時間差Δtに基づいて、物体との距離を算出する(ステップS32)。
In FIG. 12, the
一方、識別部3の受信信号格納部31は、測距部21が上記ステップS21で検出した受信タイミング毎に、データIおよびQの少なくとも一方を所定時間保持する。具体的には、識別部3は、直前の受信タイミングと上記ステップS31で検出した受信タイミングとが同じか否かを判断し(ステップS33)、受信タイミングが変化した場合、受信信号格納部31をクリアし新たにデータIまたはQの格納を開始する(ステップS34)。一方、受信タイミングが変化しない場合、受信信号格納部31にデータIまたはQを格納する(ステップS35)。受信信号格納部31に格納されるデータIおよびQは、図5および図6を用いて説明した反射信号振幅推移AaおよびAbと同様であるため、詳細な説明を省略する。
On the other hand, the reception
次に、識別部3は、受信信号格納部31に所定時間分のIQいずれかのデータを格納したか否かの判断を行い(ステップS36)、所定時間分のデータを格納していない場合、上記ステップS31に戻って処理を繰り返す。所定時間格納した場合、識別部3の時間変化導出部32は、受信信号格納部31に蓄積されたデータに対して、時間―周波数変換を行って周波数軸上での成分を取得する(ステップS37)。図13および図14は時間変化導出部32が取得した周波数成分に対するそれぞれの強度(分布)の一例を示すグラフであり、図13は非生物で反射した反射信号振幅推移Aaに応じた周波数成分Faであり、図14は生物で反射した反射信号振幅推移Abに応じた周波数成分Fbである。
Next, the
図13に示すように、送信パルス信号を反射する物体が車両や壁等の非生物の場合、反射信号振幅推移Aaが緩やかに変化するため、その周波数成分Faは高い周波数成分が殆ど現われず、低い周波数成分がピークとなった強度を有している。例えば、周波数成分Faは、周波数fh以上に対してほぼ強度0を示している。一方、図14に示すように、人体等の生物の場合、反射信号振幅推移Abが細かく大きく変化するため、その周波数成分Fbは高い周波数成分がピークとなった強度を有している。例えば、周波数成分Fbは、周波数fh以上に強度ピークを有している。 As shown in FIG. 13, when the object that reflects the transmission pulse signal is a non-living object such as a vehicle or a wall, the reflected signal amplitude transition Aa changes slowly, so that the frequency component Fa hardly shows a high frequency component, The low frequency component has a peak intensity. For example, the frequency component Fa shows almost zero intensity with respect to the frequency fh or higher. On the other hand, as shown in FIG. 14, in the case of a living organism such as a human body, the reflected signal amplitude transition Ab changes finely and greatly, so that the frequency component Fb has an intensity with a peak of a high frequency component. For example, the frequency component Fb has an intensity peak above the frequency fh.
次に、識別部3の判断部33は、時間変化導出部32が得た周波数成分のうち、周波数fh以上の成分強度を分析し、その成分強度が所定値より大きいか否かを判断する(ステップS38)。そして、判断部33は、上記成分強度が所定値より大きい場合、上記物体を生物と判断し(ステップS39)、次のステップS41に処理を進める。一方、判断部33は、上記成分強度が所定値以下の場合、上記物体を非生物と判断し(ステップS40)、次のステップS41に処理を進める。
Next, the
ステップS41において、判断部33は、上記ステップS39またはS40での物体識別判断結果を表示部4へ出力する。そして、識別部3は、受信信号格納部31に格納されているデータをクリアし(ステップS42)、判断部33は、物体検知を継続するか否かを判断する(ステップS43)。そして、判断部33は、物体検知を継続する場合、上記ステップS31に戻って処理を継続し、物体検知を終了する場合、当該フローチャートによる処理を終了する。
In step S41, the
表示部4は、第1の実施形態と同様に、測距部21から出力された物体との距離と、判断部33から出力された物体識別判断結果を表示する。また、測距部21および判断部33と表示部4およびスピーカ5との間に警告制御部6を設けてもかまわない(図11参照)。警告制御部6は、一般的なコンピュータシステムで構成され、測距部21および判断部33におけるそれぞれの処理結果に応じて、表示部4やスピーカ5へ警告データを出力する。例えば、測距部21が演算した物体までの距離が所定距離以下の場合、警告制御部6は、スピーカ5に警告データを出力することによってスピーカ5が音声で警告したり、表示部4に警告データを出力することによって表示部4が警告表示したりする。また、判断部33が物体を人体等の生物であると識別判断し、かつ測距部21で演算した物体までの距離が所定距離以下の場合、警告制御部6は、その距離を表示部4に出力する、スピーカ5に警告データを出力してスピーカ5が音声で警告、または表示部4に警告データを出力して表示部4が警告表示を行う。
As in the first embodiment, the display unit 4 displays the distance from the object output from the
このように、第2の実施形態に係る物体検知装置によれば、反射信号の周波数成分を解析することによって、物体検知装置の周囲に存在する物体との距離を検知するだけではなく、物体が生物であるか否かを判断することができる。また、その物体検知結果を用いて、生物の場合にはユーザに警告度の高い警告を行うことによって信頼性の高い警告が可能となる。さらに、物体検知装置から出力される信号は、10GHz以上の電波であり、車両周辺の物体検知用として使用可能な周波数帯域(24GHz帯や77GHz帯)においても、同様の効果を得ることができる。 As described above, according to the object detection device according to the second embodiment, by analyzing the frequency component of the reflected signal, not only the distance from the object existing around the object detection device but also the object is detected. It can be determined whether or not it is a living organism. Further, in the case of a living thing, a highly reliable warning is possible by giving a warning with a high warning level to the user using the object detection result. Further, the signal output from the object detection device is a radio wave of 10 GHz or more, and the same effect can be obtained even in a frequency band (24 GHz band or 77 GHz band) that can be used for object detection around the vehicle.
なお、第1および第2の実施形態に係る物体検知装置は、複数設置してシステムを構成することができる。図15は、複数の物体検知装置1a〜1nを有するシステムの構成を示すブロック図である。 A plurality of object detection devices according to the first and second embodiments can be installed to constitute a system. FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of a system including a plurality of object detection devices 1a to 1n.
図15において、当該システムは、n個の物体検知装置1a〜1n、集中制御部10、表示部4、およびスピーカ5を備えている。例えば、当該システムが車両周辺の物体検知用に当該車両に設置される場合、n個の物体検知装置1a〜1nは、車両の外部に向けてそれぞれ固有の方向に送信パルス信号を送出する。そして、物体検知装置1a〜1nは、それぞれ反射信号を受信し、上述と同様に物体との距離および物体識別判断結果を集中制御部10へそれぞれ出力する。
In FIG. 15, the system includes n object detection devices 1 a to 1 n, a
集中制御部10は、一般的なコンピュータシステムで構成され、物体検知装置1a〜1nからそれぞれ出力される物体との距離および物体識別判断結果を受けとる。そして、集中制御部10は、それぞれの出力結果に基づいて、車両周辺の物体の存在を解析し、その結果を表示部4やスピーカ5へ出力する。例えば、集中制御部10は、表示部4にそれぞれの物体検知装置1a〜1nから出力された物体との距離および物体識別判断結果を表示する。また、集中制御部10は、上記物体が何れかの物体検知装置1a〜1nに接近している場合、スピーカ5を介して音声で警告したり、表示部4に警告表示したりしてもよい。さらに、集中制御部10は、何れかの物体検知装置1a〜1nが物体を人体等の生物であると識別できた場合のみ、その距離を表示する、あるいは音声で警告、さらには警告表示を行うこともできる。このようなシステムを構築することによって、車両周辺の複数の方向に対する物体検知を行うことができる。
The
なお、上述した説明では、物体検知装置を車両周辺の物体検知に用いるために、物体検知装置を車両に設置する例を用いたが、本発明の物体検知装置は、他の用途にも利用可能である。例えば、車両に用いる場合でも、物体検知装置が車両内部の物体を検知し、座席上の物体が荷物か人かを識別することによって、車両衝突時のエアーバック動作制御を行ってもかまわない。また、住居やビル等の屋外や屋内に防犯等の目的で物体検知装置を設置して、接近する生物のみに対して警告を発したり、ユーザに警告を与えたりするような用途にも使用できる。また、人型やペット型等の家庭用ロボット、災害救助用のロボット、および軍事用携帯用具等に物体検知装置を搭載することによって、生物を検知した場合のみにロボットが反応するような機能や、暗闇の中で生物とその位置とを検知する機能等を付加することが可能である。 In the above description, in order to use the object detection device for detecting objects around the vehicle, the example in which the object detection device is installed in the vehicle is used. However, the object detection device of the present invention can be used for other purposes. It is. For example, even when used in a vehicle, the air detection operation control at the time of a vehicle collision may be performed by the object detection device detecting an object inside the vehicle and identifying whether the object on the seat is a luggage or a person. It can also be used for purposes such as installing an object detection device outdoors or indoors, such as a house or building, to issue a warning only to an approaching organism or to give a warning to a user. . In addition, by installing an object detection device on home robots such as humanoids and pets, robots for disaster relief, and military portable devices, functions that allow the robot to react only when it detects a living thing, It is possible to add a function of detecting a living thing and its position in the dark.
本発明にかかる物体検知装置および物体検知システム、並びに物体検知方法は、周囲に存在する物体との距離を検知するだけではなく、物体が生物であるか否かの識別判断が可能であり、車両周辺の監視、車両室内の乗員検出、建物の屋内外の防犯、ロボットへの生物識別機能付加等の用途にも適用できる。 The object detection device, the object detection system, and the object detection method according to the present invention can not only detect the distance to an object existing around the object, but also determine whether the object is a living thing. It can also be used for purposes such as monitoring surroundings, detecting passengers in vehicle interiors, crime prevention inside and outside buildings, and adding biological identification functions to robots.
1…物体検知装置
11…送受信部
111…クロック発信器
112…遅延回路
113…パルス発生器
114…局部発振器
115…ミキサ
116、121…帯域フィルタ
117…パワーアンプ
118…アンテナスイッチ
119…アンテナ
120…LNA
122…IQ検波器
123…A/D変換部
2…信号処理部
21…測距部
3…識別部
31…受信信号格納部
32…時間変化導出部
33…判断部
4…表示部
5…スピーカ
6…警告制御部
10…集中制御部
DESCRIPTION OF
122 ...
Claims (20)
所定の周波数を有する送信信号をアップコンバートして送出し、当該送信信号が物体で反射した反射信号を受信してダウンコンバートする送受信部と、
前記送受信部が前記送信信号を送出してから前記反射信号を受信するまでの時間差に基づいて、物体までの距離を演算する測距部と、
前記反射信号を受信するタイミング毎に、前記送受信部がダウンコンバートした反射信号を所定時間格納する格納部と、
前記格納部に格納された反射信号に対して前記所定時間内の変化分布を演算する時間変化導出部と、
前記時間変化導出部で演算された前記反射信号の変化分布に基づいて、当該反射信号を反射した物体が生物であることを判断する判断部とを備える、物体検知装置。 An object detection device that identifies surrounding objects and calculates the distance to the object,
A transmission / reception unit that up-converts and transmits a transmission signal having a predetermined frequency, receives the reflected signal reflected by the object, and down-converts the transmission signal;
A distance measuring unit that calculates a distance to an object based on a time difference from when the transmission / reception unit transmits the transmission signal to when the reflection signal is received;
A storage unit that stores the reflected signal down-converted by the transmission / reception unit for a predetermined time at each timing of receiving the reflected signal;
A time change deriving unit that calculates a change distribution within the predetermined time with respect to the reflected signal stored in the storage unit;
An object detection apparatus comprising: a determination unit configured to determine that an object reflecting the reflection signal is a living organism based on the change distribution of the reflection signal calculated by the time change deriving unit.
前記判断部は、前記時間変化導出部が演算した差分値の分布の分散値が所定値より大きいとき、前記反射信号を反射した物体が生物であると判断することを特徴とする、請求項1に記載の物体検知装置。 The time change deriving unit calculates a time-series difference value from the reflected signal stored in the storage unit for a predetermined time, calculates a distribution of the difference value,
The said determination part determines that the object which reflected the said reflected signal is a living body when the dispersion value of the distribution of the difference value calculated by the said time change derivation | leading-out part is larger than predetermined value. The object detection apparatus described in 1.
前記判断部は、前記時間変化導出部が演算した周波数成分の分布において、所定の周波数以上の周波数成分が含まれているとき、前記反射信号を反射した物体が生物であると判断することを特徴とする、請求項1に記載の物体検知装置。 The time change deriving unit performs frequency conversion according to time on the reflected signal stored in the storage unit for a predetermined time, and calculates the distribution of the frequency component,
The determination unit determines that the object reflecting the reflected signal is a living thing when the frequency component distribution calculated by the time change deriving unit includes a frequency component equal to or higher than a predetermined frequency. The object detection device according to claim 1.
前記格納部は、前記送受信部がダウンコンバートした反射信号の同相成分および直交成分の少なくとも一方を所定時間格納し、
前記時間変化導出部は、前記格納部に格納された反射信号の同相成分および直交成分の少なくとも一方に対して前記所定時間内の変化分布を演算することを特徴とする、請求項1に記載の物体検知装置。 The transmission / reception unit down-converts the in-phase component and the quadrature component of the reflected signal,
The storage unit stores at least one of the in-phase component and the quadrature component of the reflected signal down-converted by the transmission / reception unit for a predetermined time,
The said time change derivation | leading-out part calculates the change distribution in the said predetermined time with respect to at least one of the in-phase component of a reflected signal stored in the said storage part, and a quadrature component, It is characterized by the above-mentioned. Object detection device.
少なくとも1つの物体検知装置と、
前記物体検知装置から出力される前記物体の識別および物体までの距離に応じて、ユーザに与える情報を制御する制御部と、
前記制御部が制御する情報に基づいて、当該情報をユーザに与える出力部とを備え、
前記物体検知装置は、
所定の周波数を有する送信信号をアップコンバートして送出し、当該送信信号が物体で反射した反射信号を受信してダウンコンバートする送受信部と、
前記送受信部が前記送信信号を送出してから前記反射信号を受信するまでの時間差に基づいて、物体までの距離を演算する測距部と、
前記反射信号を受信するタイミング毎に、前記送受信部がダウンコンバートした反射信号を所定時間格納する格納部と、
前記格納部に格納された反射信号に対して前記所定時間内の変化分布を演算する時間変化導出部と、
前記時間変化導出部で演算された前記反射信号の変化分布に基づいて、当該反射信号を反射した物体が生物であることを判断する判断部とを含み、
前記制御部は、前記判断部が物体を生物と判断したとき、前記測距部が演算した当該物体までの距離に関する情報を前記出力部へ出力することを特徴とする、物体検知システム。 An object detection system that identifies surrounding objects and calculates the distance to the object and outputs information according to each result,
At least one object detection device;
A control unit that controls information to be given to the user according to the identification of the object output from the object detection device and the distance to the object;
Based on information controlled by the control unit, an output unit for giving the information to the user,
The object detection device includes:
A transmission / reception unit that up-converts and transmits a transmission signal having a predetermined frequency, receives the reflected signal reflected by the object, and down-converts the transmission signal;
A distance measuring unit that calculates a distance to an object based on a time difference from when the transmission / reception unit transmits the transmission signal to when the reflection signal is received;
A storage unit that stores the reflected signal down-converted by the transmission / reception unit for a predetermined time at each timing of receiving the reflected signal;
A time change deriving unit that calculates a change distribution within the predetermined time with respect to the reflected signal stored in the storage unit;
A determination unit that determines, based on the change distribution of the reflected signal calculated by the time change deriving unit, that the object reflecting the reflected signal is a living thing,
The said control part outputs the information regarding the distance to the said object which the said ranging part calculated to the said output part, when the said judgment part judges an object to be a living body, The object detection system characterized by the above-mentioned.
前記判断部は、前記時間変化導出部が演算した差分値の分布の分散値が所定値より大きいとき、前記反射信号を反射した物体が生物であると判断することを特徴とする、請求項6に記載の物体検知システム。 The time change deriving unit calculates a time-series difference value from the reflected signal stored in the storage unit for a predetermined time, calculates a distribution of the difference value,
The said determination part determines that the object which reflected the said reflected signal is a living body, when the dispersion value of the distribution of the difference value calculated by the said time change derivation | leading-out part is larger than predetermined value, It is characterized by the above-mentioned. The object detection system described in 1.
前記判断部は、前記時間変化導出部が演算した周波数成分の分布において、所定の周波数以上の周波数成分が含まれているとき、前記反射信号を反射した物体が生物であると判断することを特徴とする、請求項6に記載の物体検知システム。 The time change deriving unit performs frequency conversion according to time on the reflected signal stored in the storage unit for a predetermined time, and calculates the distribution of the frequency component,
The determination unit determines that the object reflecting the reflected signal is a living thing when the frequency component distribution calculated by the time change deriving unit includes a frequency component equal to or higher than a predetermined frequency. The object detection system according to claim 6.
前記制御部は、前記複数の物体検知装置に含まれる前記判断部の少なくとも1つが物体を生物と判断したとき、当該物体検知装置に含まれる前記測距部が演算した当該物体までの距離に関する情報を前記出力部へ出力することを特徴とする、請求項6に記載の物体検知システム。 A plurality of the object detection devices each sending the transmission signal in a unique direction;
The control unit, when at least one of the determination units included in the plurality of object detection devices determines that the object is a living thing, information on the distance to the object calculated by the distance measurement unit included in the object detection device Is output to the output unit. The object detection system according to claim 6.
前記制御部は、前記複数の物体検知装置に含まれる前記判断部の少なくとも1つが物体を生物と判断し、かつ当該物体検知装置に含まれる前記測距部が演算した当該物体までの距離が所定の距離以下のとき、ユーザに対する警告情報を前記出力部へ出力することを特徴とする請求項6に記載の物体検知システム。 A plurality of the object detection devices each sending the transmission signal in a unique direction;
The control unit determines that at least one of the determination units included in the plurality of object detection devices determines that the object is a living thing, and a distance to the object calculated by the distance measurement unit included in the object detection device is predetermined. The object detection system according to claim 6, wherein warning information for a user is output to the output unit when the distance is equal to or less than the distance.
所定の周波数を有する送信信号をアップコンバートして送出し、当該送信信号が物体で反射した反射信号を受信してダウンコンバートする送受信ステップと、
前記送受信ステップで前記送信信号を送出してから前記反射信号を受信するまでの時間差に基づいて、物体までの距離を演算する測距ステップと、
前記反射信号を受信するタイミング毎に、前記送受信ステップでダウンコンバートした反射信号を所定時間格納する格納ステップと、
前記格納ステップで格納された反射信号に対して前記所定時間内の変化分布を演算する時間変化導出ステップと、
前記時間変化導出ステップで演算した前記反射信号の変化分布に基づいて、当該反射信号を反射した物体が生物であることを判断する判断ステップとを含む、物体検知方法。 An object detection method for identifying a surrounding object and calculating a distance to the object,
A transmission / reception step of up-converting and transmitting a transmission signal having a predetermined frequency, receiving the reflected signal reflected by the object and down-converting the transmission signal;
A distance measuring step for calculating a distance to an object based on a time difference between sending the transmission signal and receiving the reflected signal in the transmission / reception step;
A storage step of storing the reflected signal down-converted in the transmission / reception step for a predetermined time at each reception timing of the reflected signal;
A time change deriving step of calculating a change distribution within the predetermined time with respect to the reflected signal stored in the storing step;
A determination step of determining, based on the change distribution of the reflection signal calculated in the time change derivation step, that the object reflecting the reflection signal is a living thing.
前記判断ステップは、前記時間変化導出ステップが演算した差分値の分布の分散値が所定値より大きいとき、前記反射信号を反射した物体が生物であると判断することを特徴とする、請求項12に記載の物体検知方法。 The time change derivation step calculates a time-series difference value from the reflection signal stored for a predetermined time in the storage step, calculates a distribution of the difference value,
13. The determination step according to claim 12, wherein when the variance value of the distribution of difference values calculated by the time change deriving step is larger than a predetermined value, it is determined that the object reflecting the reflection signal is a living thing. The object detection method described in 1.
前記判断ステップは、前記時間変化導出ステップで演算した周波数成分の分布において、所定の周波数以上の周波数成分が含まれているとき、前記反射信号を反射した物体が生物であると判断することを特徴とする、請求項12に記載の物体検知方法。 The time change derivation step performs frequency conversion according to time on the reflected signal stored for a predetermined time in the storage step, and calculates the distribution of the frequency component,
The determining step determines that the object reflecting the reflected signal is a living thing when the frequency component distribution calculated in the time change deriving step includes a frequency component equal to or higher than a predetermined frequency. The object detection method according to claim 12.
前記格納ステップは、前記送受信ステップでダウンコンバートした反射信号の同相成分および直交成分の少なくとも一方を所定時間格納し、
前記時間変化導出ステップは、前記格納ステップで格納された反射信号の同相成分および直交成分の少なくとも一方に対して前記所定時間内の変化分布を演算することを特徴とする、請求項12に記載の物体検知方法。 The transmitting / receiving step down-converts the in-phase component and the quadrature component of the reflected signal,
The storing step stores at least one of the in-phase component and the quadrature component of the reflected signal down-converted in the transmission / reception step for a predetermined time,
The time change deriving step calculates a change distribution within the predetermined time for at least one of an in-phase component and a quadrature component of the reflected signal stored in the storing step. Object detection method.
前記情報制御ステップは、前記判断ステップで少なくとも1つの物体を生物と判断したとき、前記測距ステップが演算した当該物体までの距離に関する情報をユーザに与えることを特徴とする、請求項17に記載の物体検知方法。 The determining step determines that each reflected object is a living organism based on the reflected signal received by the transmitting / receiving step that transmits the transmission signal in a unique direction.
18. The information control step according to claim 17, wherein when the determination step determines that at least one object is a living thing, the information control step gives the user information regarding the distance to the object calculated by the distance measurement step. Object detection method.
前記情報制御ステップは、前記判断ステップで少なくとも1つの物体を生物と判断し、かつ前記測距ステップが演算した当該物体までの距離が所定の距離以下のとき、警告情報をユーザに与えることを特徴とする、請求項17に記載の物体検知方法。 The determining step determines that each reflected object is a living organism based on the reflected signal received by the transmitting / receiving step that transmits the transmission signal in a unique direction.
In the information control step, at least one object is determined as a living thing in the determination step, and warning information is given to the user when the distance to the object calculated in the distance measurement step is equal to or less than a predetermined distance. The object detection method according to claim 17.
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