JP2005283128A - Monitoring device and distance measuring device - Google Patents

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JP2005283128A JP2004092736A JP2004092736A JP2005283128A JP 2005283128 A JP2005283128 A JP 2005283128A JP 2004092736 A JP2004092736 A JP 2004092736A JP 2004092736 A JP2004092736 A JP 2004092736A JP 2005283128 A JP2005283128 A JP 2005283128A
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wave
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receiver
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Kei Kato
圭 加藤
Toshiji Takei
利治 武居
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a monitoring device capable of measuring accurately the position of an object or the distance thereto with simple configuration without invading privacy. <P>SOLUTION: This monitoring device is equipped with a transmitter RO for transmitting a wave propagating in a space, a receiver S41 for receiving the wave transmitted by the transmitter RO and reflected by the object 2, an amplifier S51 for amplifying the wave received by the receiver S41, a differential waveform operation means C for operating the waveform difference between the first waveform amplified by the amplifier S51 of a wave received at the first point of time T by the receiver S41 and the second waveform amplified by the amplifier S51 of a wave received at the second point of time T+ΔT different from the first point of time T, and a required time measuring means B for measuring a required time from transmission of the wave from the transmitter RO until reception thereof by the receiver S41 through reflection by the object 2 based on the waveform difference when the waveform difference is detected. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、監視装置及び距離測定装置に関し、特にプライバシーが損なわれるおそれがなく、単純な構成でありながら、正確に対象物の位置あるいは距離を測定できる監視装置及び距離測定装置に関するものである。   The present invention relates to a monitoring device and a distance measuring device, and more particularly to a monitoring device and a distance measuring device that can accurately measure the position or distance of an object while having a simple configuration without fear of loss of privacy.

従来は、対象物の動きや位置を検出するのに光波を用い、例えば格子状に配列された輝点を形成して、撮像画像の輝点について基準画像の輝点に対する位置変化から撮像対象物の高さを検出するか、三角法により3次元の監視空間を移動する対象物の位置情報を計測するのが一般的であった。三角法では2個の撮像装置を用い、左右の撮影画像の時間的変化から対象物の動きを検出し、左右の撮影画像の相関から対象物の位置座標を求めていた(特許文献1、2参照。)。
特開2002−122417号公報(段落0016、図1) 特開2002―175513号公報(段落0034〜0040、0064、図4、図8)
Conventionally, light waves are used to detect the movement and position of an object, for example, bright spots arranged in a grid are formed, and the bright spot of the picked-up image is detected based on the position change relative to the bright spot of the reference image. In general, the position information of an object moving in a three-dimensional monitoring space is measured by triangulation. In the trigonometric method, two imaging devices are used, the movement of the object is detected from temporal changes in the left and right captured images, and the position coordinates of the object are obtained from the correlation between the left and right captured images (Patent Documents 1 and 2). reference.).
JP 2002-122417 A (paragraph 0016, FIG. 1) Japanese Patent Laid-Open No. 2002-175513 (paragraphs 0034 to 0040, 0064, FIG. 4, FIG. 8)

しかしながら、従来の格子状に配列された輝点を用いる方法は、コヒーレント光を使用するので、装置規模が大きくなる。また、従来のステレオ画像を用いる三角法では、演算部分において高度な処理能力を必要とし、装置規模が大きくなったり、処理時間が長くなり、また、カメラによる撮影を行うので、対象物が人物である場合にプライバシーが損なわれるおそれがあるという問題があった。   However, since the conventional method using the bright spots arranged in a lattice pattern uses coherent light, the apparatus scale becomes large. In addition, in the conventional trigonometry using stereo images, a high processing capacity is required in the calculation part, and the scale of the apparatus is increased, the processing time is increased, and shooting with a camera is performed. In some cases, there is a problem that privacy may be impaired.

そこで本発明は、プライバシーが損なわれるおそれがなく、単純な構成でありながら、正確に対象物の位置あるいは距離を測定できる監視装置及び距離測定装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a monitoring device and a distance measuring device that can accurately measure the position or distance of an object while having a simple configuration without causing a risk of loss of privacy.

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明による監視装置は、例えば図1、図5、図7に示すように、空間を伝播する波を発信する発信器R0と;前記発信器R0から発信され、対象物2で反射された波を受信する受信器S41と;前記受信器S41で受信された波を増幅する増幅器S51と;前記受信器S41で第1の時点Tに受信された波で前記増幅器S51により増幅された第1の波形と、前記第1の時点Tと異なる第2の時点T+ΔTに受信された波で前記増幅器S51により増幅された第2の波形との差の波形を演算する差波形演算手段Cと;前記差の波形が検出された場合には、前記差の波形に基づいて、前記波が、前記発信器R0から発信されてから、前記対象物2で反射され、前記受信器S41で受信されるまでの所要時間を測定する所要時間測定手段Bとを備える。   In order to achieve the above object, a monitoring apparatus according to a first aspect of the present invention includes a transmitter R0 for transmitting a wave propagating in space, as shown in FIGS. 1, 5, and 7, for example; A receiver S41 that receives a wave transmitted from and reflected by the object 2; an amplifier S51 that amplifies the wave received by the receiver S41; and received at a first time T by the receiver S41. A waveform of a difference between a first waveform amplified by the amplifier S51 with a wave and a second waveform amplified by the amplifier S51 with a wave received at a second time T + ΔT different from the first time T Difference waveform calculation means C for calculating the difference; when the difference waveform is detected, the wave is transmitted from the transmitter R0 and reflected by the object 2 based on the difference waveform. Until the signal is received by the receiver S41. And a required time measuring means B for measuring a time.

このように構成すると、発信器R0と、受信器S41と、増幅器S51とを備えるので、前記発信器R0から発信され、前記受信器S41で第1の時点Tに受信された波で前記増幅器S51により増幅された第1の波形と、第2の時点T+ΔTに受信された波で前記増幅器S51により増幅された第2の波形とを得ることができる。さらに、差波形演算手段Cと、所要時間測定手段Bとを備えることで、前記第1の波形と、前記第2の波形との差の波形を演算し、前記差の波形が検出された場合には、前記差の波形に基づいて、前記波が、前記発信器R0から発信されてから、前記対象物2で反射され、前記受信器S41で受信されるまでの所要時間を測定できるので、プライバシーが損なわれるおそれがなく、単純な構成でありながら、正確に対象物の位置あるいは距離を測定できる監視装置を提供できる。   With this configuration, since the transmitter R0, the receiver S41, and the amplifier S51 are provided, the amplifier S51 is a wave transmitted from the transmitter R0 and received at the first time point T by the receiver S41. And the second waveform amplified by the amplifier S51 with the wave received at the second time point T + ΔT can be obtained. Further, when the difference waveform calculation means C and the required time measurement means B are provided, the difference waveform between the first waveform and the second waveform is calculated, and the difference waveform is detected. Based on the difference waveform, the time required for the wave to be reflected from the object 2 and received by the receiver S41 after being transmitted from the transmitter R0 can be measured. It is possible to provide a monitoring device that can accurately measure the position or distance of an object while having a simple configuration without fear of losing privacy.

また請求項2に記載のように、請求項1に記載の監視装置では、前記増幅器S51による増幅の増幅率を制御する増幅器制御手段Aを備え;前記増幅器制御手段Aは、前記発信器R0から波を発信した発信時点からの経過時間のn乗に比例する増幅率で前記増幅を行うように前記制御するように構成するとよい。   Further, as described in claim 2, the monitoring apparatus according to claim 1 includes amplifier control means A for controlling the amplification factor of the amplification by the amplifier S51; the amplifier control means A is connected to the transmitter R0. The control may be performed so that the amplification is performed at an amplification factor proportional to the n-th power of the elapsed time from the transmission time when the wave is transmitted.

このように構成すると、例えば前記波が前記経過時間のn乗に比例して減衰する場合であっても、前記経過時間のn乗に比例する増幅率で増幅することで前記減衰を相殺できるので、検出可能な距離が長くなる。   With this configuration, for example, even when the wave attenuates in proportion to the nth power of the elapsed time, the attenuation can be canceled by amplifying with an amplification factor proportional to the nth power of the elapsed time. , The detectable distance becomes longer.

また請求項3に記載のように、請求項1に記載の監視装置では、例えば図5、図16に示すように、前記増幅器S51による増幅の増幅率を制御する増幅器制御手段A1と;前記受信器S41で受信された波の波形を記憶する波形記憶手段S74とを備え;前記増幅器制御手段A1は、前記波形記憶手段S74により過去に記憶された波形に基づいて、前記増幅率を決定するように構成してもよい。   Further, as described in claim 3, in the monitoring device according to claim 1, for example, as shown in FIGS. 5 and 16, the amplifier control means A1 for controlling the amplification factor of the amplification by the amplifier S51; Waveform storage means S74 for storing the waveform of the wave received by the device S41; the amplifier control means A1 determines the amplification factor based on the waveform stored in the past by the waveform storage means S74. You may comprise.

このように構成すると、例えば増幅器制御手段A1は、過去に記憶された波形に基づいて増幅率を決定することで、前記減衰や対象物の距離や大きさの影響が加味された最適な増幅率を設定することができるので、検出可能な距離が長くなる。   If comprised in this way, amplifier control means A1 will determine the amplification factor based on the waveform memorize | stored in the past, for example, and the optimal amplification factor which considered the influence of the said attenuation | damping and the distance and magnitude | size of a target object Can be set, and the detectable distance becomes longer.

また請求項4に記載のように、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の監視装置では、前記受信器S41と前記増幅器S51は、各々複数であることを特徴とするとよい。   According to a fourth aspect of the present invention, in the monitoring device according to any one of the first to third aspects, the receiver S41 and the amplifier S51 may be provided in plural.

上記目的を達成するために、請求項5に係る発明による監視装置は、例えば図1、図5、図19に示すように、空間を伝播する波を発信する発信器R0と;前記発信器R0から発信され、対象物2で反射された波を受信する受信器S41と;前記受信器S41で第1の時点Tに受信された波の第1の波形と、前記第1の時点と異なる第2の時点T+ΔTに受信された波の第2の波形との差の波形を演算する差波形演算手段Cと;前記差の波形が検出された場合には、前記差の波形に基づいて、前記波が、前記発信器R0から発信されてから、前記対象物2で反射され、前記受信器S41で受信されるまでの所要時間を測定する所要時間測定手段Bと;前記受信器S41で受信された波の波形を記憶する波形記憶手段S74と;前記波形記憶手段S74により過去に記憶された波形に基づいて、前記発信器R0により発信する波の大きさを制御する発信器制御手段A2とを備える。   In order to achieve the above object, a monitoring device according to a fifth aspect of the present invention includes a transmitter R0 that transmits a wave propagating in space, as shown in FIGS. 1, 5, and 19, for example; A receiver S41 that receives a wave transmitted from and reflected by the object 2; a first waveform of a wave received at a first time T by the receiver S41, and a first waveform different from the first time Difference waveform calculation means C for calculating a difference waveform from the second waveform of the wave received at time T + ΔT of 2; if the difference waveform is detected, based on the difference waveform, A time measurement means B for measuring a time required for a wave to be reflected from the object 2 and received by the receiver S41 after being transmitted from the transmitter R0; and received by the receiver S41. Waveform storage means S74 for storing the waveform of the wave; S74 on the basis of the past stored waveform by, and a transmitter control unit A2 to control the size of the waves emitted by the transmitter R0.

このように構成すると、発信器R0と、受信器S41とを備えるので、前記発信器R0から発信され、前記受信器S41で第1の時点Tに受信された波の第1の波形と、第2の時点T+ΔTに受信された波の第2の波形とを得ることができる。また、差波形演算手段Cと、所要時間測定手段Bとを備えることで、前記第1の波形と、前記第2の波形との差の波形を演算し、前記差の波形が検出された場合には、前記差の波形に基づいて、前記波が、前記発信器R0から発信されてから、前記対象物2で反射され、前記受信器S41で受信されるまでの所要時間を測定できる。さらに、波形記憶手段S74と、発信器制御手段A2とを備えることで、前記受信器S41で受信された波の波形を記憶し、前記記憶された波形に基づいて、前記発信器R0により発信する波の大きさを制御するので、プライバシーが損なわれるおそれがなく、単純な構成でありながら、正確に対象物の位置あるいは距離を測定できる監視装置を提供できる。   With this configuration, since the transmitter R0 and the receiver S41 are provided, the first waveform of the wave transmitted from the transmitter R0 and received at the first time point T by the receiver S41, And a second waveform of the wave received at time 2 T + ΔT. Further, when the difference waveform calculation means C and the required time measurement means B are provided, the difference waveform between the first waveform and the second waveform is calculated, and the difference waveform is detected. Based on the waveform of the difference, the time required from when the wave is transmitted from the transmitter R0 to when it is reflected by the object 2 and received by the receiver S41 can be measured. Further, by providing the waveform storage means S74 and the transmitter control means A2, the waveform of the wave received by the receiver S41 is stored and transmitted by the transmitter R0 based on the stored waveform. Since the magnitude of the wave is controlled, there is no fear that the privacy is lost, and a monitoring device that can accurately measure the position or distance of the object can be provided with a simple configuration.

上記目的を達成するために、請求項6に係る発明による距離測定装置は、例えば図22、図24に示すように、空間を伝播する波を発信する発信器R0と;前記発信器R0から発信され、対象物2で反射された波を受信する受信器S41と;前記受信器S41で受信された波を増幅する増幅器S51と;前記増幅された波が、前記発信器R0から発信されてから、前記対象物2で反射され、前記受信器S41で受信されるまでの所要時間を測定する所要時間測定手段Bと;前記所要時間に基づいて、前記受信器S41から前記対象物2までの距離を算出する距離算出手段Gと;前記増幅器S51による増幅の増幅率を制御する増幅器制御手段Aとを備え;前記増幅器制御手段Aは、前記発信器R0から波を発信した発信時点からの経過時間のn乗に比例する増幅率で前記増幅を行うように前記制御するように構成される。   In order to achieve the above object, a distance measuring device according to a sixth aspect of the present invention includes, for example, a transmitter R0 that transmits a wave propagating in space, as shown in FIGS. 22 and 24; A receiver S41 that receives the wave reflected by the object 2; an amplifier S51 that amplifies the wave received by the receiver S41; and after the amplified wave is transmitted from the transmitter R0. A required time measuring means B for measuring a time required for reflection from the object 2 and reception by the receiver S41; and a distance from the receiver S41 to the object 2 based on the required time A distance calculating means G for calculating the amplifier; and an amplifier control means A for controlling the amplification factor of the amplification by the amplifier S51; the amplifier control means A is an elapsed time from the time when the wave is transmitted from the transmitter R0. of Configured to the control so as to perform the amplification in the amplification factor proportional to the multiplication.

このように構成すると、前記発信器R0から発信され、対象物2で反射された波を受信器S41により受信し、そして増幅器S51により受信された波を増幅することができる。また、所要時間測定手段Bにより、増幅器S51で増幅された波が、前記発信器R0から発信されてから、前記対象物2で反射され、前記受信器S41で受信されるまでの所要時間を測定することで、距離算出手段Gにより、前記所要時間に基づいて、前記受信器S41から前記対象物2までの距離を算出することができる。さらに、前記増幅器制御手段Aは、前記増幅器S51による増幅を、前記発信器R0から波を発信した発信時点からの経過時間のn乗に比例する増幅率で行うように制御するので、プライバシーが損なわれるおそれがなく、単純な構成でありながら、正確に対象物の位置あるいは距離を測定できる距離測定装置を提供できる。   With this configuration, the wave transmitted from the transmitter R0 and reflected by the object 2 can be received by the receiver S41, and the wave received by the amplifier S51 can be amplified. Further, the required time measuring means B measures the required time from when the wave amplified by the amplifier S51 is transmitted from the transmitter R0 until it is reflected by the object 2 and received by the receiver S41. Thus, the distance calculation means G can calculate the distance from the receiver S41 to the object 2 based on the required time. Further, the amplifier control means A controls the amplification by the amplifier S51 so as to perform amplification with an amplification factor proportional to the nth power of the elapsed time from the transmission time point when the wave is transmitted from the transmitter R0. It is possible to provide a distance measuring device that can accurately measure the position or distance of an object while having a simple configuration.

上記目的を達成するために、請求項7に係る発明による距離測定装置は、例えば図22、図25に示すように、空間を伝播する波を発信する発信器R0と;前記発信器R0から発信され、対象物2で反射された波を受信する受信器S41と;前記受信器S41で受信された波を増幅する増幅器S51と;前記増幅された波が、前記発信器R0から発信されてから、前記対象物2で反射され、前記受信器S41で受信されるまでの所要時間を測定する所要時間測定手段Bと;前記所要時間に基づいて、前記受信器S41から前記対象物2までの距離を算出する距離算出手段Gと;前記増幅器S51による増幅の増幅率を制御する増幅器制御手段A1と;前記受信器S41で受信された波の波形を記憶する波形記憶手段S74とを備え;前記増幅器制御手段A1は、前記波形記憶手段S74により過去に記憶された波形に基づいて、前記増幅率を決定するように構成される。   In order to achieve the above object, a distance measuring device according to a seventh aspect of the present invention includes, for example, a transmitter R0 that transmits a wave propagating in space, as shown in FIGS. 22 and 25; A receiver S41 that receives the wave reflected by the object 2; an amplifier S51 that amplifies the wave received by the receiver S41; and after the amplified wave is transmitted from the transmitter R0. A required time measuring means B for measuring a time required for reflection from the object 2 and reception by the receiver S41; and a distance from the receiver S41 to the object 2 based on the required time Distance calculating means G for calculating the frequency; amplifier control means A1 for controlling the amplification factor of the amplification by the amplifier S51; waveform storage means S74 for storing the waveform of the wave received by the receiver S41; Control means A1, based on the stored waveform in the past by the waveform storage unit S74, and to determine the amplification factor.

このように構成すると、前記発信器R0から発信され、対象物2で反射された波を受信器S41により受信し、そして増幅器S51により受信された波を増幅することができる。また、所要時間測定手段Bにより、増幅器S51で増幅された波が、前記発信器R0から発信されてから、前記対象物2で反射され、前記受信器S41で受信されるまでの所要時間を測定することで、距離算出手段Gにより、前記所要時間に基づいて、前記受信器S41から前記対象物2までの距離を算出することができる。さらに、増幅器制御手段A1と波形記憶手段S74と備え、前記増幅器制御手段A1は、前記波形記憶手段S74により過去に記憶された波形に基づいて、前記増幅率を決定するように構成されるので、プライバシーが損なわれるおそれがなく、単純な構成でありながら、正確に対象物の位置あるいは距離を測定できる距離測定装置を提供できる。   With this configuration, the wave transmitted from the transmitter R0 and reflected by the object 2 can be received by the receiver S41, and the wave received by the amplifier S51 can be amplified. Further, the required time measuring means B measures the required time from when the wave amplified by the amplifier S51 is transmitted from the transmitter R0 until it is reflected by the object 2 and received by the receiver S41. Thus, the distance calculation means G can calculate the distance from the receiver S41 to the object 2 based on the required time. Further, the amplifier control means A1 and the waveform storage means S74 are provided, and the amplifier control means A1 is configured to determine the amplification factor based on the waveform stored in the past by the waveform storage means S74. It is possible to provide a distance measuring device capable of accurately measuring the position or distance of an object while having a simple configuration without a risk of privacy being lost.

上記目的を達成するために、請求項8に係る発明による距離測定装置は、例えば図22、図25に示すように、空間を伝播する波を発信する発信器R0と;前記発信器R0から発信され、対象物2で反射された波を受信する受信器S41と;前記波が、前記発信器R0から発信されてから、前記対象物2で反射され、前記受信器S41で受信されるまでの所要時間を測定する所要時間測定手段Bと;前記所要時間に基づいて、前記受信器S41から前記対象物2までの距離を算出する距離算出手段Gと;前記受信器S41で受信された波の波形を記憶する波形記憶手段S74と;前記波形記憶手段S74により過去に記憶された波形に基づいて、前記発信器R0により発信する波の大きさを制御する発信器制御手段A2とを備える。   In order to achieve the above object, a distance measuring device according to an eighth aspect of the present invention includes a transmitter R0 that transmits a wave propagating in space, for example, as shown in FIGS. 22 and 25; Receiver S41 that receives the wave reflected by the object 2, and after the wave is transmitted from the transmitter R0 until it is reflected by the object 2 and received by the receiver S41. A required time measuring means B for measuring a required time; a distance calculating means G for calculating a distance from the receiver S41 to the object 2 based on the required time; and a wave received by the receiver S41. Waveform storage means S74 for storing the waveform; and transmitter control means A2 for controlling the magnitude of the wave transmitted by the transmitter R0 based on the waveform stored in the past by the waveform storage means S74.

このように構成すると、前記発信器R0から発信され、対象物2で反射された波を受信器S41により受信することができる。また、所要時間測定手段Bにより、前記波が、前記発信器R0から発信されてから、前記対象物2で反射され、前記受信器S41で受信されるまでの所要時間を測定することで、距離算出手段Gにより、前記所要時間に基づいて、前記受信器S41から前記対象物2までの距離を算出することができる。さらに、発信器制御手段A2は、波形記憶手段S74により過去に記憶された波形に基づいて、前記発信器R0により発信する波の大きさを制御することで、プライバシーが損なわれるおそれがなく、単純な構成でありながら、正確に対象物の位置あるいは距離を測定できる距離測定装置を提供できる。   If comprised in this way, the wave transmitted from the said transmitter R0 and reflected by the target object 2 can be received by receiver S41. Further, by measuring the required time from the time when the wave is transmitted from the transmitter R0 to the time when the wave is reflected by the object 2 and received by the receiver S41, the distance is measured by the required time measuring means B. The calculation means G can calculate the distance from the receiver S41 to the object 2 based on the required time. Furthermore, the transmitter control means A2 controls the magnitude of the wave transmitted by the transmitter R0 based on the waveform stored in the past by the waveform storage means S74. It is possible to provide a distance measuring device that can accurately measure the position or distance of an object while having a simple configuration.

以上のように、本発明によれば、空間を伝播する波を発信する発信器と、前記発信器から発信され、対象物で反射された波を受信する受信器と、前記受信器で受信された波を増幅する増幅器と、前記受信器で第1の時点に受信された波で前記増幅器により増幅された第1の波形と、前記第1の時点と異なる第2の時点に受信された波で前記増幅器により増幅された第2の波形との差の波形を演算する差波形演算手段と、前記差の波形が検出された場合には、前記差の波形に基づいて、前記波が、前記発信器から発信されてから、前記対象物で反射され、前記受信器で受信されるまでの所要時間を測定する所要時間測定手段とを備えるので、プライバシーが損なわれるおそれがなく、単純な構成でありながら、正確に対象物の位置あるいは距離を測定できる監視装置を提供できる。   As described above, according to the present invention, a transmitter for transmitting a wave propagating in space, a receiver for receiving a wave transmitted from the transmitter and reflected by an object, and received by the receiver. An amplifier for amplifying the received wave, a first waveform amplified by the amplifier at a first time received by the receiver, and a wave received at a second time different from the first time And a difference waveform calculation means for calculating a difference waveform from the second waveform amplified by the amplifier, and when the difference waveform is detected, based on the difference waveform, the wave is Since it is provided with a required time measuring means for measuring a required time from when it is transmitted from a transmitter until it is reflected by the object and received by the receiver, privacy is not impaired, and a simple configuration is provided. Exactly the position or distance of the object It can provide a measurement can monitor.

また、本発明によれば、空間を伝播する波を発信する発信器と、前記発信器から発信され、対象物で反射された波を受信する受信器と、前記受信器で受信された波を増幅する増幅器と、前記増幅された波が、前記発信器から発信されてから、前記対象物で反射され、前記受信器で受信されるまでの所要時間を測定する所要時間測定手段と、前記所要時間に基づいて、前記受信器から前記対象物までの距離を算出する距離算出手段と、前記増幅器による増幅の増幅率を制御する増幅器制御手段とを備え、前記増幅器制御手段は、前記発信器から波を発信した発信時点からの経過時間のn乗に比例する増幅率で前記増幅を行うように前記制御するように構成されているので、プライバシーが損なわれるおそれがなく、単純な構成でありながら、正確に対象物の位置あるいは距離を測定できる距離測定装置を提供できる。   Further, according to the present invention, a transmitter for transmitting a wave propagating in space, a receiver for receiving a wave transmitted from the transmitter and reflected by an object, and a wave received by the receiver. An amplifier for amplifying, a required time measuring means for measuring a required time from when the amplified wave is transmitted from the transmitter to when it is reflected by the object and received by the receiver; A distance calculating means for calculating a distance from the receiver to the object based on time; and an amplifier control means for controlling an amplification factor of the amplification by the amplifier. The amplifier control means includes: Since the control is performed so that the amplification is performed at an amplification factor proportional to the n-th power of the elapsed time from the transmission time when the wave is transmitted, there is no possibility that privacy is lost, and the configuration is simple. , Positive Possible to provide a distance measuring device capable of measuring the position or distance of the object.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the mutually same or equivalent member, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

以下に、図面に基づき本発明の第1の実施の形態である監視装置1について説明する。
図1に本実施の形態の測定原理を説明するために、装置の配置状態を模式的に示す。なお、空間を伝播する波には、音波(例えば超音波、可聴音波)、電波(例えばラジオ波、マイクロ波)、光(例えば赤外線、可視光、紫外線)が含まれるが、本実施の形態では、空間を伝播する波は超音波である場合で説明する。このようにすると高精度で安価な装置を構成できる。本実施の形態では、受信器と増幅器は、各々複数である。さらに受信器と増幅器は一体に構成され超音波受信部R1〜R3を成している。即ち超音波受信部は複数である。ここでは超音波受信部が3個で構成される。このようにすると、対象物2の3次元位置座標を求めることができる。なお、受信器と増幅器については図5で後述する。
Below, the monitoring apparatus 1 which is the 1st Embodiment of this invention is demonstrated based on drawing.
FIG. 1 schematically shows the arrangement state of the apparatus in order to explain the measurement principle of the present embodiment. The wave propagating in space includes sound waves (for example, ultrasonic waves, audible sound waves), radio waves (for example, radio waves, microwaves), and light (for example, infrared rays, visible light, and ultraviolet rays). The case where the wave propagating in the space is an ultrasonic wave will be described. In this way, a highly accurate and inexpensive device can be configured. In this embodiment, there are a plurality of receivers and amplifiers. Further, the receiver and the amplifier are integrally formed to form ultrasonic receiving parts R1 to R3. That is, there are a plurality of ultrasonic receiving units. Here, three ultrasonic wave receivers are configured. If it does in this way, the three-dimensional position coordinate of the target object 2 can be calculated | required. The receiver and the amplifier will be described later with reference to FIG.

ここで図1では、超音波発信器R0より発信された超音波は、例えば、監視空間内にいる人物等の対象物2に照射され、反射されて、複数の超音波受信部R1〜R3で受信される。W0は超音波発信器R0から対象物2への入射波、W1〜W3は対象物2から超音波受信部R1〜R3への反射波である。   Here, in FIG. 1, the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transmitter R0 are irradiated and reflected on the object 2 such as a person in the monitoring space, and reflected by a plurality of ultrasonic receivers R1 to R3. Received. W0 is an incident wave from the ultrasonic transmitter R0 to the object 2, and W1 to W3 are reflected waves from the object 2 to the ultrasonic receiving units R1 to R3.

3次元空間での超音波発信器R0の位置座標をP(0,0,0)、超音波受信部R1〜R3の位置座標をそれぞれ、P(x1,y1,z1)、P(x2,y2,z2)、P(x3,y3,z3)、対象物2の位置座標をP(x,y,z)、超音波発信器R0から発信された超音波が発信されてから、対象物2に照射されるまでの時間をt0、超音波受信部R1〜R3に受信されるまでの時間をそれぞれt1、t2、t3、超音波の速度をvとすると、対象物2の位置P(x,y,z)は(式1)〜(式4)から求められる。

(x−x1)+(y−y1)+(z−z1)=(v×(t1−t0))
・・・(式1)

(x−x2)+(y−y2)+(z−z2)=(v×(t2−t0))
・・・(式2)

(x−x3)+(y−y3)+(z−z3)=(v×(t3−t0))
・・・(式3)

+y+z=(v×t0) ・・・(式4)
The position coordinates of the ultrasonic transmitter R0 in the three-dimensional space are P (0, 0, 0), and the position coordinates of the ultrasonic receivers R1 to R3 are P (x1, y1, z1) and P (x2, y2), respectively. , Z2), P (x3, y3, z3), the position coordinates of the object 2 is P (x, y, z), and an ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmitter R0 is transmitted to the object 2. Assuming that the time until irradiation is t0, the time until reception by the ultrasonic receivers R1 to R3 is t1, t2, t3, and the ultrasonic velocity is v, the position P (x, y of the object 2 , Z) is obtained from (Expression 1) to (Expression 4).

(X−x1) 2 + (y−y1) 2 + (z−z1) 2 = (v × (t1−t0)) 2
... (Formula 1)

(X−x2) 2 + (y−y2) 2 + (z−z2) 2 = (v × (t2−t0)) 2
... (Formula 2)

(X−x3) 2 + (y−y3) 2 + (z−z3) 2 = (v × (t3−t0)) 2
... (Formula 3)

x 2 + y 2 + z 2 = (v × t0) 2 (Expression 4)

すなわち、(式1)〜(式4)において、P(0,0,0)、P(x1,y1,z1)、P(x2,y2,z2)、P(x3,y3,z3)の位置は固定されているので、t1、t2、t3を測定すれば、未知数はx,y,zとt0のみであり、連立方程式を解くことにより、未知数を求めることができる。   That is, in (Expression 1) to (Expression 4), the positions of P (0,0,0), P (x1, y1, z1), P (x2, y2, z2), and P (x3, y3, z3) Is fixed, and if t1, t2, and t3 are measured, the unknowns are only x, y, z, and t0, and the unknown can be obtained by solving the simultaneous equations.

また、図2に示すように、監視装置1は、複数の超音波受信部R1〜R3のうちのいずれか1つが超音波発信器R0と隣接して配置するようにしてもよい。このようにすると、測定すべき距離の未知部分、又は測定すべき時間の未知部分を短くでき、測定精度を向上できる。   As shown in FIG. 2, the monitoring apparatus 1 may be arranged such that any one of the plurality of ultrasonic receiving units R1 to R3 is adjacent to the ultrasonic transmitter R0. In this way, the unknown part of the distance to be measured or the unknown part of the time to be measured can be shortened, and the measurement accuracy can be improved.

より具体的には、例えば図1での3個の超音波受信部R1〜R3の内の1つの超音波受信部R1を発信器R0に隣接して配置する。超音波発信器R0から発信された超音波W0が対象物2に到達する時間t0が、超音波発信器R0から発信された超音波W0が超音波受信部R1に受信されるまでの時間t1の1/2に等しくなるので、t2、t3を(式5)、(式6)を用いて、t2’、t3’で置換することにより、(式1)〜(式3)を(式7)〜(式9)に置換できる。未知の測定距離又は未知の測定時間が1/2になり、測定精度を向上できる。すなわち、t2及びt3の測定誤差を半減できる。   More specifically, for example, one of the three ultrasonic receivers R1 to R3 in FIG. 1 is disposed adjacent to the transmitter R0. The time t0 when the ultrasonic wave W0 transmitted from the ultrasonic transmitter R0 reaches the object 2 is the time t1 until the ultrasonic wave W0 transmitted from the ultrasonic transmitter R0 is received by the ultrasonic receiver R1. Since t2 and t3 are replaced with t2 ′ and t3 ′ using (Expression 5) and (Expression 6), (Expression 1) to (Expression 3) are replaced with (Expression 7). It can be substituted with (Formula 9). The unknown measurement distance or the unknown measurement time is halved, and the measurement accuracy can be improved. That is, the measurement error of t2 and t3 can be halved.


t2’=t2−t1/2 ・・・(式5)

t3’=t3−t1/2 ・・・(式6)

(x−x1)+(y−y1)+z=(v×t1/2)・・・(式7)

(x−x2)+(y−y2)+(z−z2)=(v×t2’) ・・・(式8)

(x−x3)+(y−y3)+(z−z3)=(v×t3’) ・・・(式9)

t2 '= t2-t1 / 2 (Formula 5)

t3 '= t3-t1 / 2 (Formula 6)

(X−x1) 2 + (y−y1) 2 + z 2 = (v × t1 / 2) 2 (Expression 7)

(X−x2) 2 + (y−y2) 2 + (z−z2) 2 = (v × t2 ′) 2 (Expression 8)

(X−x3) 2 + (y−y3) 2 + (z−z3) 2 = (v × t3 ′) 2 (Equation 9)

図3に超音波発信器R0と3個の超音波受信部R1〜R3とを1つのモジュールMにまとめた構成を模式的に示す。第1の実施の形態の構成はこのようなものとする。超音波発信器R0を中心にして、その周囲に3個の超音波受信部R1〜R3がほぼ120度の角度をなして放射状に配置されている。この場合、超音波受信部R1〜R3のz座標は0で一定であり、超音波が対象物2(人物)から各超音波受信部Ri(i=1〜3)に到達するまでの時間は、ti/2で近似されるので、(式1)〜(式3)を(式10)〜(式12)のように表示でき、対象物2の位置P(x,y,z)は3元連立方程式で求められる。このようにすると、発信器R0と受信部R1〜R3間の距離は固定され、位置座標を求めるのに便宜である他、搬送及び取り付けが容易になる。

(x−x1)+(y−y1)+z=(v×t1/2) ・・・(式10)

(x−x2)+(y−y2)+z=(v×t2/2) ・・・(式11)

(x−x3)+(y−y3)+z=(v×t3/2) ・・・(式12)
FIG. 3 schematically shows a configuration in which the ultrasonic transmitter R0 and the three ultrasonic receivers R1 to R3 are combined into one module M. The configuration of the first embodiment is as follows. Three ultrasonic receivers R1 to R3 are arranged radially around the ultrasonic transmitter R0 at an angle of approximately 120 degrees. In this case, the z-coordinates of the ultrasonic receivers R1 to R3 are 0 and constant, and the time until the ultrasonic wave reaches each ultrasonic receiver Ri (i = 1 to 3) from the object 2 (person) is as follows. , Ti / 2, (Expression 1) to (Expression 3) can be displayed as (Expression 10) to (Expression 12), and the position P (x, y, z) of the object 2 is 3 Obtained by the former simultaneous equations. In this way, the distance between the transmitter R0 and the receivers R1 to R3 is fixed, which is convenient for obtaining the position coordinates, and facilitates transportation and attachment.

(X−x1) 2 + (y−y1) 2 + z 2 = (v × t1 / 2) 2 (Expression 10)

(X−x2) 2 + (y−y2) 2 + z 2 = (v × t2 / 2) 2 (Expression 11)

(X−x3) 2 + (y−y3) 2 + z 2 = (v × t3 / 2) 2 (Expression 12)

図4の模式的斜視図に示すように、モジュールMは、例えばトイレット等の他人の目につかない部屋にいる人物2に異常がないかを監視するために、部屋の天井に設置されているものとする。なお図示ではモジュールMは天井の中央付近に配置される。このように本実施の形態では監視装置1はトイレ室内を監視する場合で説明するが、例えばトイレット等の閉空間の他、屋外のような開放された空間でも用いることができる。   As shown in the schematic perspective view of FIG. 4, the module M is installed on the ceiling of the room in order to monitor whether there is an abnormality in the person 2 in the room that cannot be seen by others such as a toilet. And In the figure, the module M is arranged near the center of the ceiling. Thus, although this Embodiment demonstrates the monitoring apparatus 1 in the case of monitoring a toilet room, it can be used also in open spaces, such as the outdoors other than closed spaces, such as a toilet.

モジュールM言い換えれば超音波発信器R0及び超音波受信部R1〜R3が部屋の天井に設置され、対象物2が人物の場合には、通常は、まず、頭頂部からの反射波が検出され、順次、肩、手、胴体、足からの反射波が検出される。さらに周囲の静止物体からの反射波があり、特に床からの反射波が強くなる。超音波の大気中での速度vは約340m/secなので、超音波が発信されてから、対象物2で反射され、受信されるまでの進行距離が2〜6m程度であれば、t1〜t3は6〜18msec程度である。直立状態で頭頂部から足の甲までの距離は通常、1〜2mであり、椅子(便座)等に座した状態でも1m程度なので、例えばモジュールMの設置高さ(床から天井までの距離)を2.5mとすると、反射波の検出時間は立位の場合約3〜15msecと、座位の場合約9〜15msecと広がりをもつ。またトイレットのような閉空間では、超音波受信部R1〜R3による対象物2で反射された波の検出時間を、波が監視空間内で最も遠い距離にあるもので反射され、受信されるまでの時間とすればよい。ここでは最も遠い距離にあるものは床であるので検出時間は15msecとすればよい。言い換えれば受信波のサンプリング時間は15msecとすればよい。ここでは検出間隔(サンプリング間隔)は、後述の時間ΔTに相当する(例えば図10参照)。   In other words, when the module M, in other words, the ultrasonic transmitter R0 and the ultrasonic receivers R1 to R3 are installed on the ceiling of the room and the object 2 is a person, first, a reflected wave from the top of the head is first detected, Sequentially, reflected waves from the shoulders, hands, torso, and feet are detected. Furthermore, there are reflected waves from surrounding stationary objects, and the reflected waves from the floor are particularly strong. Since the velocity v of the ultrasonic wave in the atmosphere is about 340 m / sec, if the traveling distance from the transmission of the ultrasonic wave to the object 2 being reflected and received is about 2 to 6 m, t1 to t3. Is about 6-18 msec. The distance from the top of the head to the back of the foot in an upright state is usually 1 to 2 m, and is about 1 m even when sitting on a chair (toilet seat) etc., for example, the installation height of the module M (distance from the floor to the ceiling) Is 2.5 m, the detection time of the reflected wave has a spread of about 3 to 15 msec in the standing position and about 9 to 15 msec in the sitting position. In a closed space such as a toilet, the detection time of the wave reflected by the object 2 by the ultrasonic receivers R1 to R3 is reflected until the wave is reflected and received at the farthest distance in the monitoring space. Time. Here, since the object at the farthest distance is the floor, the detection time may be 15 msec. In other words, the sampling time of the received wave may be 15 msec. Here, the detection interval (sampling interval) corresponds to a later-described time ΔT (for example, see FIG. 10).

図5に監視装置1の回路構成の例を示す。超音波発信器R0は、送信パルス発生器S1と、送信用ドライブ回路S2と、発信素子S3とを含んで構成される。超音波発信器R0では、送信パルス発生器S1により発生(発振)したパルスで送信用ドライブ回路S2を駆動し、発信素子S3から超音波パルスを発信する。超音波受信部R1〜R3は、超音波発信器R0から発信され、対象物2で反射された波を受信する複数の受信器としての受信素子S41〜S43と、各受信素子S41〜S43で受信された波を増幅する複数の増幅器としての信号増幅回路S51〜S53と、検波回路S61〜S63とを含んで構成される。超音波受信部R1〜R3では、受信素子S41〜S43で超音波の反射波を受信し、直流成分をカットした後に信号増幅回路S51〜S53で増幅する。信号増幅回路S51〜S53として例えば負帰還型差動オペアンプ増幅回路を用い、例えばおよそ1000倍(60dB)程度の増幅率で増幅する。なおここでは信号増幅回路S51〜S53の増幅率は、後述の増幅器制御手段により変更可能である。あるいは可変可能である。増幅信号は検波回路S61〜S63で半波整流および包絡検波処理される。半波整流は例えば2個のショットキーバリアダイオードを用いて行い、包絡検波は例えばRC遅延回路により行う。受信部R1〜R3の検波回路S61〜S63の出力は受信波形測定装置S7に導かれる。受信波形測定装置S7についてはあとで詳述する。また包絡検波処理については図11で説明する。   FIG. 5 shows an example of the circuit configuration of the monitoring device 1. The ultrasonic transmitter R0 includes a transmission pulse generator S1, a transmission drive circuit S2, and a transmission element S3. In the ultrasonic transmitter R0, the transmission drive circuit S2 is driven by a pulse generated (oscillated) by the transmission pulse generator S1, and an ultrasonic pulse is transmitted from the transmission element S3. The ultrasonic receivers R1 to R3 are received by the receiving elements S41 to S43 as a plurality of receivers that receive the waves transmitted from the ultrasonic transmitter R0 and reflected by the object 2, and received by the receiving elements S41 to S43. The signal amplifying circuits S51 to S53 as a plurality of amplifiers for amplifying the generated wave and the detecting circuits S61 to S63 are configured. In the ultrasonic receivers R1 to R3, the reflected waves of the ultrasonic waves are received by the receiving elements S41 to S43, the direct current component is cut, and then amplified by the signal amplification circuits S51 to S53. For example, a negative feedback type differential operational amplifier amplifier circuit is used as the signal amplifier circuits S51 to S53, and the amplification is performed with an amplification factor of about 1000 times (60 dB), for example. Here, the amplification factors of the signal amplification circuits S51 to S53 can be changed by an amplifier control means described later. Or it is variable. The amplified signal is subjected to half-wave rectification and envelope detection processing in the detection circuits S61 to S63. Half-wave rectification is performed using, for example, two Schottky barrier diodes, and envelope detection is performed using, for example, an RC delay circuit. Outputs of the detection circuits S61 to S63 of the reception units R1 to R3 are guided to the reception waveform measuring device S7. The received waveform measuring device S7 will be described in detail later. The envelope detection process will be described with reference to FIG.

なお、超音波の発信素子S3と超音波の受信素子S41〜S43としては、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)などのセラミック圧電素子やPVDF(ポリ弗化ビニリデン)などのポリマー系圧電素子を用いることができる。   As the ultrasonic transmitting element S3 and the ultrasonic receiving elements S41 to S43, a ceramic piezoelectric element such as PZT (lead zirconate titanate) or a polymer piezoelectric element such as PVDF (polyvinylidene fluoride) is used. Can do.

また監視装置1は、受信波形測定装置S7を備えている。受信波形測定装置S7では、スイッチ回路S71で検波回路S61〜S63からの出力を順次切り替えて、A/D変換回路S72に導き、A/D変換回路S72でアナログ/デジタル変換を行い、中央処理ユニット(CPU)S73に導く。中央処理ユニットS73では、記憶回路S74を用いて超音波の波形データ、測定データ及び演算データを記憶し、演算回路S75を用いて各種演算を行う。測定結果及び演算結果は中央処理ユニットS73の制御により外部出力回路S76から出力される。なお記憶回路S74は、受信素子S41〜S43で受信された波の波形を記憶する波形記憶手段でもある。受信波形測定装置S7の演算回路S75と記憶回路S74については図6、図7で後述する。   The monitoring device 1 includes a received waveform measuring device S7. In the received waveform measuring device S7, the output from the detection circuits S61 to S63 is sequentially switched by the switch circuit S71 and led to the A / D conversion circuit S72, and the analog / digital conversion is performed by the A / D conversion circuit S72. (CPU) Guide to S73. In the central processing unit S73, ultrasonic waveform data, measurement data, and calculation data are stored using the storage circuit S74, and various calculations are performed using the calculation circuit S75. The measurement result and the calculation result are output from the external output circuit S76 under the control of the central processing unit S73. The storage circuit S74 is also a waveform storage unit that stores the waveforms of the waves received by the receiving elements S41 to S43. The arithmetic circuit S75 and the storage circuit S74 of the received waveform measuring device S7 will be described later with reference to FIGS.

さらに監視装置1は、空間内に存在する媒体の温度を測定する温度センサS8を備えている。ここでは媒体は大気(空気)である。超音波の大気中での速度vは、大気温度が14℃のときに約340m/secであるが、温度により変化する。温度センサS8により大気温度を測定することで、測定された温度に対応する正確な超音波の速度vを、例えば上述した位置座標に用いることができる。即ち正確な位置座標を算出できる。   The monitoring device 1 further includes a temperature sensor S8 that measures the temperature of the medium existing in the space. Here, the medium is the atmosphere (air). The ultrasonic velocity v in the atmosphere is about 340 m / sec when the atmospheric temperature is 14 ° C., but varies depending on the temperature. By measuring the atmospheric temperature with the temperature sensor S8, an accurate ultrasonic velocity v corresponding to the measured temperature can be used, for example, for the position coordinates described above. That is, accurate position coordinates can be calculated.

図6に本実施の形態における受信波形測定装置S7の演算回路S75の構成の例を示す。演算回路S75は、信号増幅回路S51〜S53による増幅の増幅率を制御する増幅器制御手段Aと、超音波受信部R1〜R3で第1の時点としての第1の時間Tに受信された波で信号増幅回路S51〜S53により増幅された第1の波形と、第1の時間Tと異なる第2の時点としての第2の時間T+ΔTに受信された波で信号増幅回路S51〜S53により増幅された第2の波形との差の波形を演算する差波形演算手段Cと、前記差の波形が検出された場合には、前記差の波形に基づいて、前記波が、超音波発信器R0から発信されてから、対象物2で反射され、超音波受信部R1〜R3で受信されるまでの所要時間t1〜t3を測定する所要時間測定手段Bと、超音波受信部R1〜R3で差の波形が検出された場合に、対象物2が動いたと判定する判定手段Dと、超音波受信部R1〜R3で測定された所要時間t1〜t3と対象物2の位置座標P(x,y,z)との関係を示す連立方程式から、対象物2の位置座標P(x,y,z)を求める位置算定手段Eと、対象物2の位置座標P(x,y,z)の時間変化から対象物2の移動量ΔP(dx,dy,dz)及び移動速度U(dx/ΔT,dy/ΔT,dz/ΔT)を求める移動情報算定手段Fとを含んで構成されている。なお判定手段は、超音波受信部R1〜R3のうちいずれかの超音波受信部Riで前記差の波形が検出された場合に、対象物2が動いたと判定する。また、判定手段Dは、差の波形における差の絶対値が任意の時間に所定の閾値を越えた場合に対象物2が動いたと判定する。このようにすると、ノイズによる誤測定を防止できる。   FIG. 6 shows an example of the configuration of the arithmetic circuit S75 of the received waveform measuring apparatus S7 in the present embodiment. The arithmetic circuit S75 is an amplifier control means A that controls the amplification factor of the amplification by the signal amplification circuits S51 to S53, and a wave received at the first time T as the first time point by the ultrasonic wave reception units R1 to R3. Amplified by the signal amplification circuits S51 to S53 with the first waveform amplified by the signal amplification circuits S51 to S53 and the wave received at the second time T + ΔT as a second time point different from the first time T Difference waveform calculation means C for calculating a difference waveform from the second waveform, and when the difference waveform is detected, the wave is transmitted from the ultrasonic transmitter R0 based on the difference waveform. The required time measuring means B for measuring the required times t1 to t3 from being reflected by the object 2 and being received by the ultrasonic receivers R1 to R3, and the waveform of the difference between the ultrasonic receivers R1 to R3 When object 2 is detected, object 2 moves From the simultaneous determination equation D indicating the relationship between the required times t1 to t3 measured by the ultrasonic receivers R1 to R3 and the position coordinates P (x, y, z) of the object 2, the object 2 The position calculation means E for obtaining the position coordinates P (x, y, z) of the object 2 and the movement amount ΔP (dx, dy, dz of the object 2 from the time change of the position coordinates P (x, y, z) of the object 2 ) And movement information calculation means F for determining movement speed U (dx / ΔT, dy / ΔT, dz / ΔT). In addition, a determination means determines with the target object 2 having moved, when the waveform of the said difference is detected in any ultrasonic receiving part Ri among ultrasonic receiving part R1-R3. The determination means D determines that the object 2 has moved when the absolute value of the difference in the difference waveform exceeds a predetermined threshold at an arbitrary time. In this way, erroneous measurement due to noise can be prevented.

なお差の波形の検出された場合とは、例えば第1の波形と第2の波形との差の波形の値(例えば振幅)が閾値以上であった場合のことをいう。このようにすると、ノイズによる誤測定を防止できる。また増幅器制御手段Aは、超音波発信器R0から波を発信した発信時点からの経過時間のn乗に比例する増幅率で前記増幅を行うように増幅率を制御するように構成されている。ここでn乗は、例えば2乗あるいは4乗である。ここではn乗は2乗である場合で説明する。これは大気中を進行する波(超音波)が経過時間(移動距離とも言い換えられる)の2乗に比例して減衰するためである。このようにすることで、例えば超音波受信部R1〜R3より受信される超音波の減衰を相殺できるので、正確な波形が得られる。また、検出可能な距離が長くなる。言い換えればより遠くにある対象物で反射された波形が得やすい。   Note that the case where a difference waveform is detected means, for example, a case where the value (for example, amplitude) of the difference waveform between the first waveform and the second waveform is equal to or greater than a threshold value. In this way, erroneous measurement due to noise can be prevented. The amplifier control means A is configured to control the amplification factor so that the amplification is performed at an amplification factor proportional to the nth power of the elapsed time from the transmission time point when the wave is transmitted from the ultrasonic transmitter R0. Here, the nth power is, for example, a square or a fourth power. Here, the case where n-th power is square is described. This is because a wave (ultrasonic wave) traveling in the atmosphere attenuates in proportion to the square of the elapsed time (also referred to as a moving distance). By doing so, for example, attenuation of ultrasonic waves received from the ultrasonic wave receiving units R1 to R3 can be canceled out, so that an accurate waveform can be obtained. Moreover, the detectable distance becomes long. In other words, it is easy to obtain a waveform reflected by an object located further away.

また、上記n乗は4乗としてもよい。これは、上記減衰に加えて、対象物2で反射される超音波の量が超音波受信部R1〜R3からの距離(超音波の移動距離とも言い換えられる)の2乗に比例して小さくなるためである。言い換えれば、対象物2で反射される超音波の量が、超音波発信器R0から波を発信した発信時点からの経過時間の2乗に比例して小さくなる。即ち、超音波受信部R1〜R3より受信される超音波は、超音波発信器R0から波を発信した発信時点からの経過時間4乗に比例して減衰するためである。このようにすることで、例えば対象物2で反射される超音波のより正確な波形が得やすい。また、増幅器制御手段による増幅は、超音波発信器R0から波を発信した発信時点から、超音波発信器R0が次の波を発信する発信時点までの期間について行う。言い換えれば、第1の時間Tから第2の時間T+ΔTの期間について行う。   The nth power may be the fourth power. This is because, in addition to the above attenuation, the amount of ultrasonic waves reflected by the object 2 becomes smaller in proportion to the square of the distance from the ultrasonic receivers R1 to R3 (also referred to as the ultrasonic moving distance). Because. In other words, the amount of ultrasonic waves reflected by the object 2 decreases in proportion to the square of the elapsed time from the transmission time point when the wave is transmitted from the ultrasonic transmitter R0. That is, the ultrasonic waves received from the ultrasonic wave receivers R1 to R3 are attenuated in proportion to the fourth power of the elapsed time from the transmission time point when the wave is transmitted from the ultrasonic wave transmitter R0. By doing so, for example, a more accurate waveform of the ultrasonic wave reflected by the object 2 can be easily obtained. Amplification by the amplifier control means is performed for a period from a transmission time point when a wave is transmitted from the ultrasonic transmitter R0 to a transmission time point when the ultrasonic transmitter R0 transmits a next wave. In other words, the period is from the first time T to the second time T + ΔT.

図7に本実施の形態における受信波形測定装置S7の記憶回路S74の構成の例を示す。記憶回路S74は、メモリM0〜M9を含んで構成されている。M0は増幅器制御手段で設定される増幅率a1を、M1は第1の時間Tに受信された波に対応する第1の波形を、M2は第2の時間T+ΔTに受信された波に対応する第2の波形を、M3は第1の波形と第2の波形との差の波形を、M4は超音波が第1の時間Tで超音波発信器R0から発信されてから超音波受信部R1で受信されるまでの所要時間t1を、M5は超音波が第2の時間T+ΔTで発信器R0から発信されてから超音波受信部R1で受信されるまでの所要時間t1+Δt1を、M6は第1の時間Tにおいて、位置算定手段Eで測定された対象物2の位置座標P(x,y,z)を、M7は第2の時間T+ΔTにおいて、位置算定手段Eで測定された対象物2の位置座標P(x+dx,y+dy,z+dz)を、M8は時間T〜T+ΔTの間に対象物が移動した移動量ΔP(dx,dy,dz)を、M9は時間T〜T+ΔTの間に対象物が移動した移動速度U(dx/ΔT,dy/ΔT,dz/ΔT)をそれぞれ記憶する。   FIG. 7 shows an example of the configuration of the memory circuit S74 of the received waveform measuring apparatus S7 in the present embodiment. The memory circuit S74 includes memories M0 to M9. M0 corresponds to the amplification factor a1 set by the amplifier control means, M1 corresponds to the first waveform corresponding to the wave received at the first time T, and M2 corresponds to the wave received at the second time T + ΔT. The second waveform, M3, the difference waveform between the first waveform and the second waveform, and M4, the ultrasonic wave receiving unit R1 after the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic wave transmitter R0 at the first time T. M5 is the required time t1 until the ultrasonic wave is received at M2, and M5 is the required time t1 + Δt1 from when the ultrasonic wave is transmitted from the transmitter R0 at the second time T + ΔT until it is received by the ultrasonic wave receiving unit R1, M6 is the first time M7 represents the position coordinate P (x, y, z) of the object 2 measured by the position calculation means E at time T, and M7 represents the object 2 measured by the position calculation means E at the second time T + ΔT. The position coordinate P (x + dx, y + dy, z + dz) is expressed as M8 from time T to T + ΔT. M9 is the moving speed U (dx / ΔT, dy / ΔT, dz / ΔT) at which the object has moved between time T and T + ΔT. Is stored.

なお、上述した増幅器制御手段A、所要時間測定手段B、差波形演算手段C、判定手段D、メモリM0〜M5は各超音波受信部R1〜R3毎に設けられ、位置算定手段E、移動情報算定手段F、メモリM6〜M9は監視装置に1つ設けられる。   The amplifier control means A, the required time measurement means B, the difference waveform calculation means C, the determination means D, and the memories M0 to M5 described above are provided for each ultrasonic receiving unit R1 to R3. One calculating means F and memories M6 to M9 are provided in the monitoring device.

ここで図8に超音波発信器R0からの超音波発信信号を模式的に示す。例えば、周波数40kHzとすると1msec当り40周期分が発信される。もし、パルス幅を1msecとすると、1パルスに40周期分の搬送波が含まれ、約34cm長の波束となって空中を伝播する。   FIG. 8 schematically shows an ultrasonic transmission signal from the ultrasonic transmitter R0. For example, if the frequency is 40 kHz, 40 cycles are transmitted per 1 msec. If the pulse width is 1 msec, 40 pulses of carrier wave are included in one pulse, and it propagates in the air as a wave packet having a length of about 34 cm.

図9に超音波受信部R1での受信信号を模式的に示す。以後超音波受信部R1〜R3については、受信部R1について代表的に説明するが、超音波受信部R2、R3についても同様のことが云える。図示では超音波が発信されてから時間t1後に反射波が検出されている。ただし、発信波W0及び反射波W1〜W3はそれぞれ立体的に広がり、さらに、対象物2の反射位置には広がりがあるので、検波強度が弱くなると共に、検出波の波形がブロードになる。なおここでの波形は受信された波を電力又は電位で検出した時の経時変化で表したものである。即ち、第1の波形及び第2の波形も増幅された波を電力又は電位で検出した時の経時変化で表したものである。なお、図8と図9とでは横軸(時間軸)のスケールが異なる。図9の方が図8よりも大きいスケールで示している。   FIG. 9 schematically shows a received signal at the ultrasonic wave receiving unit R1. Hereinafter, the ultrasonic receivers R1 to R3 will be described as representative of the receiver R1, but the same applies to the ultrasonic receivers R2 and R3. In the drawing, the reflected wave is detected after time t1 from the transmission of the ultrasonic wave. However, the transmitted wave W0 and the reflected waves W1 to W3 spread three-dimensionally, and further, since the reflection position of the object 2 has a spread, the detection intensity becomes weak and the waveform of the detection wave becomes broad. Here, the waveform is represented by a change with time when a received wave is detected by electric power or potential. That is, the first waveform and the second waveform are also expressed by changes over time when the amplified wave is detected by power or potential. 8 and 9 are different in scale on the horizontal axis (time axis). FIG. 9 shows a larger scale than FIG.

次に、図10に信号増幅回路S51での増幅信号を模式的に示す。ここでは超音波発信器R0から波W0−1を発信した発信時点(第1の時間T)から、次の波W0−2を発信する発信時点(第2の時間T+ΔT)までの期間について示す。図示のように、超音波受信部R1の受信素子S41での受信信号は経過時間の2乗比例して検波強度が弱くなる(図中2点鎖線で表示)。増幅器制御手段Aにより、超音波発信器R0から波を発信した発信時点(時間T)からの経過時間の2乗に比例する増幅率a1(=f(t))で受信信号の増幅を行うように増幅率を制御することで、経過時間言い換えれば検出距離が長くなっても正確な波形を得ることができる。即ち検出可能な範囲(距離)が拡大する。 Next, FIG. 10 schematically shows an amplified signal in the signal amplifier circuit S51. Here, a period from a transmission time point (first time T) when the wave W0-1 is transmitted from the ultrasonic transmitter R0 to a transmission time point (second time T + ΔT) when the next wave W0-2 is transmitted is shown. As shown in the figure, the detection intensity of the received signal at the receiving element S41 of the ultrasonic wave receiving unit R1 becomes weaker in proportion to the square of the elapsed time (indicated by a two-dot chain line in the figure). The amplifier control means A amplifies the received signal at an amplification factor a1 (= f (t 2 )) proportional to the square of the elapsed time from the transmission time point (time T) at which the wave is transmitted from the ultrasonic transmitter R0. By controlling the amplification factor in this way, an accurate waveform can be obtained even if the elapsed time, in other words, the detection distance becomes long. That is, the detectable range (distance) is expanded.

図11に検波回路S61による包絡検波処理後の受信信号の例を模式的に示す。包絡検波処理後の信号を点線で示す。超音波発信器R0から発信された超音波が、超音波受信部R1の受信素子S41で時間t1から検出終了時間teまでの間に検出され、さらに信号増幅回路S51で増幅される。反射波の広がり等のために、実際の波形は模式図のようにきれいではないが、図に示すようなブロードな包絡線の波形が得られる。   FIG. 11 schematically shows an example of the received signal after the envelope detection processing by the detection circuit S61. The signal after the envelope detection process is indicated by a dotted line. The ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmitter R0 is detected between the time t1 and the detection end time te by the receiving element S41 of the ultrasonic receiving unit R1, and further amplified by the signal amplification circuit S51. Although the actual waveform is not as beautiful as the schematic diagram due to the spread of the reflected wave, a broad envelope waveform as shown in the figure is obtained.

もし、対象物2に動きがなければ、図11に示す受信波の形状は変化しない。ところで、時間TからT+ΔTの間に、対象物2が動いたものとする。例えば、対象物2がトイレットの便座から立ち上がったとする。頭頂部は超音波発信器R0及び超音波受信部R1に共に近づくので、発信から受信までの所要時間はt1より短くなる。また、便座から倒れてうつ伏せ状態になったとすると、頭頂部は超音波発信器R0及び超音波受信部R1に共に遠のくので、発信から受信までの所要時間はt1より長くなる。もし、立ち上がった時に、ΔT(例えば0.1sec)の間に、頭頂部が10cm高くなったとしたら、超音波の往復距離は約20cm短くなるので、Δt1(約0.6msec)だけ早くなる。よって、受信開始時間は短くなる方にΔt1だけシフトする。逆に、倒れた時に、ΔT(例えば0.1sec)の間に、頭頂部が10cm低くなったとしたら、超音波の往復距離は約20cm長くなるので、受信開始時間はΔt1(約0.6msec)だけ遅くなる方にシフトする。時間間隔ΔTについては、例えば、対象物2(人物等)の変化を検出でき、かつ変化が微小量で、その変化をたどれば移動の軌跡が得られるような時間間隔を選択すれば良い。   If the object 2 does not move, the shape of the received wave shown in FIG. 11 does not change. By the way, it is assumed that the object 2 moves from time T to T + ΔT. For example, it is assumed that the object 2 stands up from a toilet seat. Since the top of the head approaches both the ultrasonic transmitter R0 and the ultrasonic receiver R1, the time required from transmission to reception is shorter than t1. Also, assuming that the head is lying down and lying down, the top of the head is far from the ultrasonic transmitter R0 and the ultrasonic receiver R1, and therefore the time required from transmission to reception is longer than t1. If the top of the head becomes 10 cm higher during ΔT (for example, 0.1 sec) at the time of standing up, the reciprocating distance of the ultrasonic wave is shortened by about 20 cm, so that it is accelerated by Δt1 (about 0.6 msec). Therefore, the reception start time is shifted by Δt1 toward the shorter side. On the other hand, if the top of the head becomes 10 cm lower during ΔT (for example, 0.1 sec) when the body falls down, the reciprocating distance of the ultrasonic wave becomes about 20 cm longer, so the reception start time is Δt1 (about 0.6 msec). Shift to the slower one. For the time interval ΔT, for example, a time interval that can detect a change in the object 2 (such as a person) and that the change is a minute amount and that follows the change may be selected.

なおここでは、所要時間t1は波形が所定の閾値を越えた最初の時間とするとよい。但しこの場合には、例えば対象物より高い位置(超音波受信部に近い位置)に背景である物が存在する場合にはそれを考慮する必要がある。例えば対象物よりも近い位置にある背景を予め把握しておき、その背景に対応する部位を無視した波形で所定の閾値を越えた最初の時間とするとよい。このようにすることで例えば超音波発信器から発信された超音波が対象物である人物の頭頂部で反射され超音波受信部で受信されるまでの所要時間、言い換えれば対象物までの最短距離に対応する所要時間の測定が容易である。   Here, the required time t1 is preferably the first time when the waveform exceeds a predetermined threshold. However, in this case, for example, when an object that is a background exists at a position higher than the object (position close to the ultrasonic wave receiving unit), it is necessary to consider it. For example, the background at a position closer to the object may be grasped in advance, and the first time that exceeds a predetermined threshold with a waveform ignoring the portion corresponding to the background may be used. In this way, for example, the time required for the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmitter to be reflected by the head of the person who is the target and received by the ultrasonic receiver, in other words, the shortest distance to the target It is easy to measure the required time corresponding to.

図12に、超音波発信器R0から第1の時間Tで発信された超音波の超音波受信部R1での受信波形(第1の波形)を模式的に示す。包絡検波処理後の信号を点線で示す。   FIG. 12 schematically shows a reception waveform (first waveform) of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmitter R0 at the first time T at the ultrasonic receiving unit R1. The signal after the envelope detection process is indicated by a dotted line.

図13に、超音波発信器R0から第2の時間T+ΔTで発信された超音波の超音波受信部R1での受信波形(第2の波形)を模式的に示す。包絡検波処理後の信号を点線で示す。概して云えば、第1の波形からΔt1遅くなる方にシフトしている。   FIG. 13 schematically shows a reception waveform (second waveform) of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmitter R0 at the ultrasonic wave receiving unit R1 at the second time T + ΔT. The signal after the envelope detection process is indicated by a dotted line. Generally speaking, there is a shift from the first waveform toward Δt1 later.

図14に、図12及び図13で検出された2つの波形の差の波形を模式的に示す。第2の波形は第1の波形に比して受信開始時間がΔt1遅くなる方にシフトしているので、時間がt1からt1+α1まではマイナス方向の波形が現れ、時間がt1+α1からt1+α1+α2までプラス方向の波形が現れている。ここにα1及びα2は対象物の移動距離等を反映した値になっている。   FIG. 14 schematically shows a difference waveform between the two waveforms detected in FIGS. 12 and 13. Since the second waveform is shifted toward the time when the reception start time is delayed by Δt1 compared to the first waveform, a negative waveform appears from time t1 to t1 + α1, and the time is positive from time t1 + α1 to t1 + α1 + α2. The waveform appears. Here, α1 and α2 are values reflecting the moving distance of the object.

図15に本実施の形態における対象物2の動きの検出及び位置測定の処理フローの例を示す。まず増幅器制御手段AによりメモリM0に記憶された増幅率a1=f(t)が信号増幅回路S51に設定される(ステップS101)。そして超音波発信器R0により第1の時間Tに超音波W0−1が発信される(ステップS103)。第1の時間Tで発信された超音波は、超音波受信部R1の受信素子S41で受信され、信号増幅回路S51により増幅率a1=f(t)で増幅された後、第1の波形がメモリM1に記憶される(ステップS105)。次に、超音波発信器R0により第2の時間T+ΔTに超音波W0−2が発信される(ステップS107)。第2の時間T+ΔTで発信された超音波は、受信素子S41で受信され、信号増幅回路S51により増幅率a1=f(t)で増幅された後、第2の波形がメモリM2に記憶される(ステップS109)。次に、差波形演算手段Cで第1の波形と第2の波形が比較され、差の波形が演算されて、メモリM3に記憶される(ステップS115)。このように第1の波形と第2の波形との差を取ることで、動きの無い対象物は波形が相殺されて消える。結果として、動きのある対象物からの反射波だけが残る。これにより所要時間t1の検出が効率よく行える。また所要時間t1の検出が容易となる。差の波形が検出された場合には、所要時間測定手段Bにより、第1の波形から、超音波が発信されてから受信されるまでの所要時間t1が検出されてメモリM4に記憶され(ステップS111)、第2の波形から、超音波が発信されてから受信されるまでの所要時間t1+Δt1が検出されてメモリM5に記憶される(ステップS113)。 FIG. 15 shows an example of a processing flow of detection and position measurement of the object 2 in the present embodiment. First, the amplification factor a1 = f (t 2 ) stored in the memory M0 by the amplifier control means A is set in the signal amplification circuit S51 (step S101). Then, ultrasonic wave W0-1 is transmitted at the first time T by the ultrasonic transmitter R0 (step S103). The ultrasonic wave transmitted at the first time T is received by the receiving element S41 of the ultrasonic receiving unit R1, amplified by the signal amplifying circuit S51 with the amplification factor a1 = f (t 2 ), and then the first waveform. Is stored in the memory M1 (step S105). Next, the ultrasonic wave W0-2 is transmitted by the ultrasonic transmitter R0 at the second time T + ΔT (step S107). The ultrasonic wave transmitted at the second time T + ΔT is received by the receiving element S41, amplified by the signal amplification circuit S51 with the amplification factor a1 = f (t 2 ), and then the second waveform is stored in the memory M2. (Step S109). Next, the difference waveform calculation means C compares the first waveform with the second waveform, and the difference waveform is calculated and stored in the memory M3 (step S115). Thus, by taking the difference between the first waveform and the second waveform, the object having no movement disappears with the waveform canceled. As a result, only the reflected wave from the moving object remains. Thereby, the required time t1 can be detected efficiently. In addition, the required time t1 can be easily detected. When the difference waveform is detected, the required time measuring means B detects the required time t1 from when the ultrasonic wave is transmitted until it is received from the first waveform, and stores it in the memory M4 (step S1). S111), the required time t1 + Δt1 from when the ultrasonic wave is transmitted until it is received is detected from the second waveform and stored in the memory M5 (step S113).

前述の通り、対象物2が静止している限り、第1の波形と第2の波形は同じであり、差の波形は検出されない。対象物2が動いた時には、第1の波形と第2の波形との間に差異が生じ、差の波形が検出される。判定手段Dでは、差の波形が検出されるのを監視し、検出された場合に対象物2が動いたと判定する(ステップS117)。検出する際に、閾値を設定し、例えば、差の波形において、差の絶対値が任意の時間に所定の閾値を越えた場合に対象物2が動いたと判定する(ステップS117がYes)。これにより、ノイズによる誤測定を防止できる。   As described above, as long as the object 2 is stationary, the first waveform and the second waveform are the same, and the difference waveform is not detected. When the object 2 moves, a difference occurs between the first waveform and the second waveform, and the difference waveform is detected. The determination unit D monitors the detection of the difference waveform, and determines that the object 2 has moved when detected (step S117). At the time of detection, a threshold is set. For example, in the difference waveform, it is determined that the object 2 has moved when the absolute value of the difference exceeds a predetermined threshold at an arbitrary time (Yes in step S117). Thereby, erroneous measurement due to noise can be prevented.

対象物2の動きが検出されない時は(ステップS117がNo)、再びパルス発信に戻り(ステップS103へ戻り)、受信素子S41はΔT間隔で超音波の受信を継続する。超音波発信器R0からは、ΔT(例えば0.1sec)間隔で超音波パルスが発信され、パルス幅Pwは例えば1msecとする。1msecの間には40kHzの超音波の粗密波の40周期分が含まれる。時間間隔ΔTについては、例えば、対象物2(人物等)の変化を検出でき、かつ変化が微小量で、その変化をたどれば移動の軌跡が得られるような時間間隔を選択すれば良い。時間間隔ΔT毎に、受信素子S41に受信波形が検出される。   When the movement of the object 2 is not detected (No at Step S117), the pulse transmission is resumed (return to Step S103), and the receiving element S41 continues to receive the ultrasonic wave at ΔT intervals. From the ultrasonic transmitter R0, ultrasonic pulses are transmitted at intervals of ΔT (for example, 0.1 sec), and the pulse width Pw is, for example, 1 msec. For 1 msec, 40 cycles of 40 kHz ultrasonic dense waves are included. For the time interval ΔT, for example, a time interval that can detect a change in the object 2 (such as a person) and that the change is a minute amount and that follows the change may be selected. A reception waveform is detected by the reception element S41 at every time interval ΔT.

なお、第2の時間T+ΔTからさらにΔT後に新たな超音波を受信し、先に受信された第2の波形を新たな第1の波形とし、新たに受信された波形を新たな第2の波形として、第1の波形と第2の波形の差の波形が演算され、新たな第1の波形、新たな第2の波形、新たな差の波形がそれぞれ、メモリM1〜M3に記憶される。また、超音波が発信されてから受信されるまでの所要時間t1、t1+Δt1についても、それぞれ、第1の波形及び第2の波形から検出されて、メモリM4,M5に記憶される。ここで、メモリM2のデータをメモリM1に移動し、メモリM1に新たな第2の波形を取り込むようにすると、差の波形の演算は常にメモリM2のデータとメモリM1のデータ間で演算を行えば良い。また、メモリM5のデータをメモリM4に移動し、メモリM5に新たな所要時間t1+Δt1をとりこむようにすると、常に所要時間t1はメモリM4に、所要時間t1+Δt1はメモリM5に記憶されることになる。以下、時間間隔ΔT毎に波形の受信と差の波形の演算、及び所要時間の検出が繰り返し行われる。また、超音波発信器R0による超音波の発信は一定間隔で次々と連続的に行われる。即ち時間間隔ΔT毎に波形の受信と差の波形の演算、及び所要時間の検出が一定間隔で連続的に行われる。   Note that a new ultrasonic wave is further received after ΔT from the second time T + ΔT, the previously received second waveform is set as a new first waveform, and the newly received waveform is set as a new second waveform. As a result, a difference waveform between the first waveform and the second waveform is calculated, and a new first waveform, a new second waveform, and a new difference waveform are stored in the memories M1 to M3, respectively. The required times t1 and t1 + Δt1 from when the ultrasonic wave is transmitted until it is received are also detected from the first waveform and the second waveform and stored in the memories M4 and M5, respectively. If the data in the memory M2 is moved to the memory M1 and a new second waveform is taken into the memory M1, the difference waveform is always calculated between the data in the memory M2 and the data in the memory M1. Just do it. If the data in the memory M5 is moved to the memory M4 and the new required time t1 + Δt1 is taken into the memory M5, the required time t1 is always stored in the memory M4 and the required time t1 + Δt1 is stored in the memory M5. Thereafter, reception of the waveform, calculation of the difference waveform, and detection of the required time are repeated at each time interval ΔT. In addition, transmission of ultrasonic waves by the ultrasonic transmitter R0 is continuously performed one after another at regular intervals. That is, the reception of the waveform, the calculation of the difference waveform, and the detection of the required time are continuously performed at regular intervals for each time interval ΔT.

これまでの工程について、超音波受信部R1について説明したが、超音波受信部R2及び超音波受信部R3でも、同様に、S101〜S117のステップが繰り返し行われる。したがって、受信部R2及び受信部R3に関し、時間Tにおける受信波形、T+ΔTにおける受信波形、これらの差の波形、超音波が時間T及びT+ΔTで発信されてから受信部R2に受信されるまでの所要時間t2及びt2+Δt2、超音波が時間T及びT+ΔTで発信されてから受信部R3に受信されるまでの所要時間t3及びt3+Δt3がメモリM4及びM5に記録される。また、時間TからT+ΔTの間に受信部R1で差の波形が検出されない場合には、通常、受信部R2及び受信部R3でも差の波形が検出されないし、受信部R1で差の波形が検出される場合には、通常、受信部R2及び受信部R3でも差の波形が検出される。   Although the ultrasonic reception unit R1 has been described so far, the steps S101 to S117 are repeated in the ultrasonic reception unit R2 and the ultrasonic reception unit R3. Therefore, with respect to the receiving unit R2 and the receiving unit R3, the reception waveform at time T, the reception waveform at T + ΔT, the waveform of the difference between these, and the time required for the ultrasonic wave to be received by the receiving unit R2 after being transmitted at time T and T + ΔT Times t2 and t2 + Δt2, and the required times t3 and t3 + Δt3 from when the ultrasonic waves are transmitted at the times T and T + ΔT until they are received by the receiving unit R3 are recorded in the memories M4 and M5. If no difference waveform is detected by the receiving unit R1 from time T to T + ΔT, the difference waveform is not normally detected by the receiving unit R2 and the receiving unit R3, and the difference waveform is detected by the receiving unit R1. In such a case, the difference waveform is usually detected also in the receiving unit R2 and the receiving unit R3.

時間TからT+ΔTの間に対象物2に動きがあり、差の波形が検出され、ステップS117において判定手段Dで対象物2が動いたと判定すると、対象物2の位置測定が行われる。受信部R1に係る判定手段Dで対象物2が動いたと判定されると(ステップS117がYes)、通常、受信部R2及び受信部R3に係る判定手段Dでも動いたと判定される。   If there is a movement of the object 2 between time T and T + ΔT, a difference waveform is detected, and if it is determined in step S117 that the object 2 has moved by the determination means D, the position of the object 2 is measured. If it is determined that the object 2 has moved by the determination unit D related to the reception unit R1 (Yes in step S117), it is usually determined that the determination unit D related to the reception unit R2 and the reception unit R3 also moved.

次に、受信部R1〜R3に係るメモリM4から、所要時間t1,t2,t3が抽出されて、(式10)〜(式12)に代入されると、これらの連立方程式から位置P(x,y,z)の演算が可能になる。位置算定手段Eにより、時間Tにおける対象物2の位置座標P(x,y,z)を求めることができ、求めた位置座標P(x,y,z)はメモリM6に記憶される(ステップS119)。また、受信部R1〜R3に係るメモリM5から、所要時間t1+Δt1、t2+Δt2、t3+Δt3が抽出されて、(式10)〜(式12)に代入されると、これらの連立方程式から位置P(x+dx,y+dx,z+dz)の演算が可能になる。位置算定手段Eにより、時間T+ΔTにおける対象物2の位置座標P(x+dx,y+dx,z+dz)を求めることができ、求めたP(x+dx,y+dy,z+dz)はメモリM7に記憶される(ステップS121)。   Next, when the required times t1, t2, and t3 are extracted from the memory M4 related to the receiving units R1 to R3 and substituted into (Expression 10) to (Expression 12), the position P (x , Y, z) can be calculated. The position calculation means E can determine the position coordinates P (x, y, z) of the object 2 at time T, and the obtained position coordinates P (x, y, z) are stored in the memory M6 (step S1). S119). Further, when the required times t1 + Δt1, t2 + Δt2, t3 + Δt3 are extracted from the memory M5 related to the receiving units R1 to R3 and substituted into (Expression 10) to (Expression 12), the position P (x + dx, y + dx, z + dz) can be calculated. The position calculation means E can determine the position coordinates P (x + dx, y + dx, z + dz) of the object 2 at time T + ΔT, and the calculated P (x + dx, y + dy, z + dz) is stored in the memory M7 (step S121). .

さらに、移動情報算定手段Fにより、時間Tにおける対象物2の位置座標P(x,y,z)と時間T+ΔTにおける対象物2の位置座標P(x+dx,y+dx,z+dz)の差から、対象物の移動量ΔP(dx,dy,dz)を求めることができ、求めた移動量ΔP(dx,dy,dz)はメモリM8に記録される(ステップS123)。また、移動量ΔP(dx,dy,dz)を時間ΔTで除算することにより、移動速度U(dx/ΔT,dy/ΔT,dz/ΔT)を求めることができ、求めた移動速度U(dx/ΔT,dy/ΔT,dz/ΔT)はメモリM9に記憶される(ステップS125)。このように一連の処理が行われるが、再度スタートに戻って、超音波受信部R1はΔTごとに超音波の受信を繰り返す。   Furthermore, the movement information calculation means F calculates the object from the difference between the position coordinates P (x, y, z) of the object 2 at time T and the position coordinates P (x + dx, y + dx, z + dz) of the object 2 at time T + ΔT. Movement amount ΔP (dx, dy, dz) can be obtained, and the obtained movement amount ΔP (dx, dy, dz) is recorded in the memory M8 (step S123). Further, the movement speed U (dx / ΔT, dy / ΔT, dz / ΔT) can be obtained by dividing the movement amount ΔP (dx, dy, dz) by the time ΔT, and the obtained movement speed U (dx / ΔT, dy / ΔT, dz / ΔT) is stored in the memory M9 (step S125). In this way, a series of processing is performed, but returning to the start again, the ultrasonic receiving unit R1 repeats reception of ultrasonic waves every ΔT.

対象物2が動き続ける間は、差の波形が検出され続ける。このような場合に、メモリM1に記憶された第1の波形のデータ及びメモリM3に記憶された差の波形のデータを、ΔT間隔で新たな波を受信する際に消去するのでなく、容量が大きく、多数の波形を記憶できる別のメモリM1’M3’にそれぞれ移動可能にしておけば、動きがあった場合の波形データと差の波形のデータを順次蓄積できる。また、時間TでメモリM4に記憶された所要時間t1のデータも、ΔT間隔で新たな波を受信する際に消去するのでなく、容量が大きく、多数のデータを記憶できる別のメモリM4’に移動可能にしておけば、動きがあった場合の所要時間のデータを順次蓄積できる。   While the object 2 continues to move, the difference waveform continues to be detected. In such a case, the first waveform data stored in the memory M1 and the difference waveform data stored in the memory M3 are not erased when a new wave is received at ΔT intervals, but the capacity is reduced. If the data can be moved to different memories M1'M3 'which can store a large number of waveforms, the waveform data when there is a motion and the waveform data of the difference can be sequentially stored. Further, the data of the required time t1 stored in the memory M4 at the time T is not deleted when receiving a new wave at ΔT intervals, but is stored in another memory M4 ′ having a large capacity and capable of storing a large number of data. If it is possible to move, data of required time when there is a movement can be sequentially stored.

さらに、位置座標のデータについては、対象物2が動いている間は、メモリM6に記憶された対象物2の時間Tにおける位置座標P(x,y,z)を、ΔT間隔で、容量が大きく、多数のデータを記憶できる別のメモリM6’に移動し、メモリM7に記憶された対象物2の時間T+ΔTにおける位置座標P(x+dx,y+dy,z+dy)を、メモリM7からメモリM6に移動し、新たに演算して求めた対象物2の位置座標P(x+dx,y+dy,z+dy)をメモリM7に記憶することとし、時間TにおけるメモリM8及びM9に記憶された移動量ΔP(dx,dy,dz)及び移動速度U(dx/ΔT,dy/ΔT,dz/ΔT)を、ΔT間隔で、多数のデータを記憶できる別のメモリM8’及びM9’にそれぞれ移動可能にしておけば、位置座標データ及び移動データを順次蓄積できる。そして、蓄積された位置座標データ及び移動データから、対象物2の移動軌跡を追随できる。   Further, regarding the position coordinate data, while the object 2 is moving, the position coordinates P (x, y, z) of the object 2 stored in the memory M6 at the time T are expressed in ΔT intervals and the capacity is increased. Move to another memory M6 ′ that can store a large amount of data, and move the position coordinate P (x + dx, y + dy, z + dy) of the object 2 at time T + ΔT stored in the memory M7 from the memory M7 to the memory M6. The position coordinates P (x + dx, y + dy, z + dy) of the object 2 newly calculated and stored are stored in the memory M7, and the movement amount ΔP (dx, dy, stored in the memories M8 and M9 at time T is stored. dz) and moving speed U (dx / ΔT, dy / ΔT, dz / ΔT) can be moved to other memories M8 ′ and M9 ′ capable of storing a large number of data at intervals of ΔT, respectively. Position coordinate data and the movement data can be sequentially accumulated. And the movement locus | trajectory of the target object 2 can be followed from the accumulated position coordinate data and movement data.

なお、以上では、所要時間の検出は、第1の波形と第2の波形との各々から所要時間t1(t1+Δt1)を検出する場合で説明したがこれに限られない。例えば、差波形演算手段Cにより演算された差の波形(あるいは差波形の絶対値)が所定の閾値を最初に越えた時間を所要時間としてもよい。この場合所定の閾値はノイズ等の影響を考慮して設定する。このようにすると、背景が除かれた動きのある対象物の波形から所要時間を検出するので、動きのある対象物の位置(距離)を検出するのに好適である。   In the above description, the detection of the required time has been described in the case where the required time t1 (t1 + Δt1) is detected from each of the first waveform and the second waveform, but is not limited thereto. For example, the required time may be the time when the difference waveform (or the absolute value of the difference waveform) calculated by the difference waveform calculating means C first exceeds a predetermined threshold. In this case, the predetermined threshold is set in consideration of the influence of noise and the like. In this way, the required time is detected from the waveform of the moving object with the background removed, which is suitable for detecting the position (distance) of the moving object.

また、例えば差波形の演算で第2の波形から第1の波形を引く場合には、差波形のうち正の波形に着目し、正の波形が所定の閾値を最初に越えた時間を所要時間としてもよい。但しこの場合には、対象物が接近したときには、現在の対象物までの最短距離を反映する値となるが、対象物が遠ざかったときには、必ずしも現在の対象物までの最短距離を反映する値とはなり得ない(但しサンプリング間隔(ΔT)内に対象物の厚み分以上の動きがあれば最短距離を反映した値となる。)。   Further, for example, when the first waveform is subtracted from the second waveform in the calculation of the difference waveform, attention is paid to the positive waveform among the difference waveforms, and the time when the positive waveform first exceeds the predetermined threshold is determined as the required time. It is good. However, in this case, when the object approaches, the value reflects the shortest distance to the current object, but when the object moves away, the value reflects the shortest distance to the current object. (However, if there is a movement more than the thickness of the object within the sampling interval (ΔT), the value reflects the shortest distance).

さらに別の方法としては、現在(時間T+ΔT)とその直前(時間T)の位置の平均位置を求めるものとして、差波形の大きい方から2つのピークの平均位置、例えば1つの正のピークと1つの負のピークとの平均位置に対応する時間を所要時間としてもよい。あるいは差波形の絶対値が所定の閾値を越えた最短時間及び最長時間の平均を所要時間としてもよい。   As another method, the average position of the current (time T + ΔT) and the position immediately before (time T) is obtained. The average position of two peaks from the larger difference waveform, for example, one positive peak and 1 The time corresponding to the average position with two negative peaks may be the required time. Alternatively, an average of the shortest time and the longest time when the absolute value of the difference waveform exceeds a predetermined threshold may be used as the required time.

このように、本実施の形態によれば、対象物2が動いた場合に、その動きを知ることができ、目の届かないトイレットの中等で人が倒れた時等の緊急時に即座にその動きを検出できる。また、超音波では、対象物の顔や容姿を検出する必要はなく、プライバシーを侵害することもない。   Thus, according to the present embodiment, when the object 2 moves, the movement can be known, and the movement immediately in an emergency such as when a person falls in an unreachable toilet etc. Can be detected. In addition, with ultrasonic waves, it is not necessary to detect the face and appearance of an object, and privacy is not infringed.

以下に、図面に基づき本発明の第2の実施の形態である監視装置1’について説明する。
第2の実施の形態の監視装置1’の構成は、第1の実施の形態の監視装置1と基本的に共通であるが、例えば増幅器制御手段Aの代わりに後述する増幅器制御手段A1が備えられている点で異なる。以下監視装置1’について説明するが、第1の実施の形態の監視装置1と共通する構成については出来るだけ省略して説明する。
Hereinafter, a monitoring device 1 ′ according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The configuration of the monitoring apparatus 1 ′ of the second embodiment is basically the same as that of the monitoring apparatus 1 of the first embodiment. For example, instead of the amplifier control means A, an amplifier control means A1 described later is provided. Is different. The monitoring apparatus 1 ′ will be described below, but the configuration common to the monitoring apparatus 1 of the first embodiment will be omitted as much as possible.

図16に第2の実施の形態における受信波形測定装置S7の演算回路S75(図5参照)と記憶回路S74(図5参照)の構成の例を示す。増幅器制御手段A1は、波形記憶手段としての記憶回路S74により過去に記憶された波形に基づいて、増幅率を決定するように構成されている。過去に記憶された波形とは、例えば1つ前に取得した波形である。具体的には第2の時間から見ると、過去に記憶された波形は第1の時間の波形である。さらに言えばメモリM1に記憶された波形である。第1の実施の形態で前述したように、大気中を進行する超音波は、経過時間の2乗に比例して減衰する。また、対象物2で反射される超音波の量は、超音波受信部R1〜R3からの距離の2乗に比例して小さくなる。このため、適切なレベルの波形を得にくい。増幅器制御手段A1は、1つ前に取得した波形に基づいて増幅率を決定することで、例えば1つ前の波を適切なレベルに増幅できる増幅率を今回の増幅率として採用できるので最適な増幅率を設定することができる。このようにすることで、適切なレベルの波形を得ることができるので、例えば対象物の距離や大きさの影響を受けにくくなる。即ち正確な波形が得られる。また、増幅器制御手段A1による増幅は、超音波発信器R0から波を発信した発信時点から、超音波発信器R0が次の波を発信する発信時点までの期間について行う。言い換えれば、第1の時間Tから第2の時間T+ΔTの期間について行う。また記憶回路S74のメモリM0は増幅器制御手段A1で設定される増幅率a2を記憶するように構成されている。なお、上述した増幅器制御手段A1、メモリM0は各超音波受信部R1〜R3毎に設けられる。   FIG. 16 shows an example of the configuration of the arithmetic circuit S75 (see FIG. 5) and the storage circuit S74 (see FIG. 5) of the received waveform measuring apparatus S7 in the second embodiment. The amplifier control means A1 is configured to determine the amplification factor based on the waveform stored in the past by the storage circuit S74 as the waveform storage means. The waveform memorize | stored in the past is a waveform acquired previously, for example. Specifically, when viewed from the second time, the waveform stored in the past is the waveform of the first time. Furthermore, the waveform is stored in the memory M1. As described above in the first embodiment, the ultrasonic wave traveling in the atmosphere attenuates in proportion to the square of the elapsed time. In addition, the amount of ultrasonic waves reflected by the object 2 decreases in proportion to the square of the distance from the ultrasonic receiving units R1 to R3. For this reason, it is difficult to obtain an appropriate level waveform. The amplifier control means A1 determines the amplification factor based on the waveform acquired immediately before, so that, for example, an amplification factor that can amplify the previous wave to an appropriate level can be adopted as the current amplification factor. The amplification factor can be set. By doing in this way, since a waveform of an appropriate level can be obtained, it becomes difficult to be influenced by, for example, the distance and size of the object. That is, an accurate waveform can be obtained. Amplification by the amplifier control means A1 is performed for a period from a transmission time point when a wave is transmitted from the ultrasonic transmitter R0 to a transmission time point when the ultrasonic transmitter R0 transmits a next wave. In other words, the period is from the first time T to the second time T + ΔT. The memory M0 of the storage circuit S74 is configured to store the amplification factor a2 set by the amplifier control means A1. The amplifier control means A1 and the memory M0 described above are provided for each of the ultrasonic wave receiving units R1 to R3.

なお、所要時間測定手段B、差波形演算手段C、判定手段D、位置算定手段E、移動情報算定手段Fについては、第1の実施の形態の受信波形測定装置S7の演算回路S75と同様である。またメモリM1〜M9までは第1の実施の形態の記憶回路S74と同様である。   The required time measurement means B, difference waveform calculation means C, determination means D, position calculation means E, and movement information calculation means F are the same as the calculation circuit S75 of the received waveform measurement device S7 of the first embodiment. is there. Further, the memories M1 to M9 are the same as the memory circuit S74 of the first embodiment.

次に、図17に信号増幅回路S51での増幅信号を模式的に示す。ここでは超音波発信器R0から波W0−1を発信した発信時点(第1の時間T)から、次の波W0−2を発信する発信時点(第2の時間T+ΔT)までの期間、及び波W0−2を発信する発信時点(第2の時間T+ΔT)から、さらに次の波W0−3を発信する発信時点(第3の時間T+2ΔT)までの期間について示す。   Next, FIG. 17 schematically shows an amplified signal in the signal amplifier circuit S51. Here, the period from the transmission time point (first time T) at which the wave W0-1 is transmitted from the ultrasonic transmitter R0 to the transmission time point (second time T + ΔT) at which the next wave W0-2 is transmitted, and the wave A period from a transmission time point (second time T + ΔT) for transmitting W0-2 to a transmission time point (third time T + 2ΔT) for transmitting the next wave W0-3 will be described.

図示のように、第1の時点Tに発信された超音波W0−1の受信素子S41での受信信号は、信号増幅回路S51により増幅率a2’で増幅され第1の波形を形成する。なお増幅率a2’は1つ前(ΔT前)の波形に基づいて決定されたものあるいは、予め設定したものである(例えば1つ前の波形が無い場合)。第1の波形のピークが、受信許容レベルに対して低い場合には、第1の波形のピークが例えば70〜95%、より好ましくは80%程度になるような増幅率a2を決定するようにするとよい。また第1の波形のピークが、受信許容レベルに対して高い場合にも第1の波形のピークが例えば70〜95%、より好ましくは80%程度になるような増幅率a2を決定するようにする。第2の時間T+ΔTに発信された超音波W0−2の受信素子S41での受信信号は、決定された増幅率a2で信号増幅回路S51により増幅され第2の波形を形成する。即ち、第2の波形は適切なレベルの波形となる。このようにすることで、例えば第1の波形のレベルに基づいて、第2の波形の適切な増幅率を決定することで、受信許容レベルを超えない(サチレーションを起こさない)ような増幅率を設定できる。また受信許容レベルを大幅に下回らない(例えば受信許容レベルの20%以下)ような増幅率を設定できる。言い換えれば効率良く正確な波形を得ることができる。   As shown in the figure, the received signal of the ultrasonic wave W0-1 transmitted at the first time point T at the receiving element S41 is amplified by the signal amplifying circuit S51 with the amplification factor a2 'to form the first waveform. The amplification factor a2 'is determined based on the previous waveform (before ΔT) or set in advance (for example, when there is no previous waveform). When the peak of the first waveform is lower than the allowable reception level, the amplification factor a2 is determined so that the peak of the first waveform is, for example, about 70 to 95%, more preferably about 80%. Good. Further, the amplification factor a2 is determined so that the peak of the first waveform is, for example, 70 to 95%, more preferably about 80% even when the peak of the first waveform is higher than the allowable reception level. To do. The received signal at the receiving element S41 of the ultrasonic wave W0-2 transmitted at the second time T + ΔT is amplified by the signal amplification circuit S51 with the determined amplification factor a2 to form a second waveform. That is, the second waveform has a proper level. In this way, for example, by determining an appropriate amplification factor of the second waveform based on the level of the first waveform, an amplification factor that does not exceed the allowable reception level (does not cause saturation) is obtained. Can be set. Further, it is possible to set an amplification factor that is not significantly lower than the allowable reception level (for example, 20% or less of the allowable reception level). In other words, an accurate waveform can be obtained efficiently.

なお、差波形演算手段Cによる第1の波形と第2の波形との差の波形の演算は、第1の波形での増幅率a2’と、第2の波形での増幅率a2とに基づいて行うようにする。言い換えれば、超音波受信部R1で第1の時間Tに受信された波で信号増幅回路S51により第1の増幅率a2’で増幅された第1の波形と、第2の時間T+ΔTに受信された波で信号増幅回路S51により第2の増幅率a2で増幅された第2の波形との差の波形の演算は、第1の増幅率a2’と第2の増幅率a2とに基づいて行うようにする。具体的には、例えば第1の波形を増幅率a2と同じ増幅率となるような増幅率(例えばa2/a2’)でさらに増幅した波形を用いて差の波形を演算するようにする。即ち同じ増幅率に揃えて差の波形を演算する。逆に第2の波形を第1の波形に揃えて差の波形を演算してもよい。   The calculation of the difference waveform between the first waveform and the second waveform by the difference waveform calculation means C is based on the amplification factor a2 ′ in the first waveform and the amplification factor a2 in the second waveform. To do. In other words, the first waveform amplified at the first amplification factor a2 ′ by the signal amplification circuit S51 and received at the second time T + ΔT by the wave received at the first time T by the ultrasonic receiving unit R1. The difference waveform from the second waveform amplified by the signal amplification circuit S51 at the second amplification factor a2 is calculated based on the first amplification factor a2 ′ and the second amplification factor a2. Like that. Specifically, for example, the waveform of the difference is calculated using a waveform obtained by further amplifying the first waveform with an amplification factor (for example, a2 / a2 ') that has the same amplification factor as the amplification factor a2. That is, the difference waveform is calculated with the same amplification factor. Conversely, the difference waveform may be calculated by aligning the second waveform with the first waveform.

さらに増幅率は対象物2の状態に基づいて決定するように構成してもよい。例えば監視空間内に対象物が存在しない場合(トイレットのときには空室状態)には、受信許容レベルのおよそ半分程度のレベルとなるような増幅率とするとよい。また増幅率は対象物2に関する受信信号が受信許容レベルを超えないようにする。例えば対象物が人物である場合には、頭部の位置(背の高さ)が推測できるので、頭部の位置の周辺の高さを示す受信信号のレベルに注目して増幅率を決定するとよい。言い換えれば頭部の位置の周辺より高い位置あるいは低い位置を示す受信信号は背景と扱う。   Further, the amplification factor may be determined based on the state of the object 2. For example, when there is no object in the monitoring space (a vacant state in the case of a toilet), the amplification factor may be set to a level that is approximately half of the permissible reception level. Further, the amplification factor is set so that the reception signal relating to the object 2 does not exceed the reception allowable level. For example, if the object is a person, the position of the head (height of the back) can be estimated, so if the amplification factor is determined by paying attention to the level of the received signal indicating the height around the position of the head Good. In other words, a received signal indicating a position higher or lower than the vicinity of the head position is treated as the background.

図18に第2の実施の形態における対象物2の動きの検出及び位置測定の処理フローの例を示す。まず増幅器制御手段A1によりメモリM0に記憶された増幅率a2’が信号増幅回路S51に設定される(ステップS131)。そして超音波発信器R0により第1の時間Tに超音波W0−1が発信される(ステップS133)。第1の時間Tで発信された超音波は、超音波受信部R1の受信素子S41で受信され、信号増幅回路S51により増幅率a2’で増幅された後、第1の波形がメモリM1に記憶される(ステップS135)。増幅器制御手段A1により、メモリM1に記憶された第1の波形に基づいて増幅率a2が決定され、メモリM0に記憶される。そして、メモリM0に記憶された増幅率a2が信号増幅回路S51に設定される(ステップS136)。   FIG. 18 shows an example of a processing flow of detection and position measurement of the object 2 in the second embodiment. First, the amplification factor a2 'stored in the memory M0 is set in the signal amplification circuit S51 by the amplifier control means A1 (step S131). Then, the ultrasonic wave W0-1 is transmitted at the first time T by the ultrasonic wave transmitter R0 (step S133). The ultrasonic wave transmitted at the first time T is received by the receiving element S41 of the ultrasonic receiving unit R1, amplified by the signal amplifying circuit S51 with the amplification factor a2 ′, and then the first waveform is stored in the memory M1. (Step S135). The amplifier control means A1 determines the amplification factor a2 based on the first waveform stored in the memory M1, and stores it in the memory M0. Then, the amplification factor a2 stored in the memory M0 is set in the signal amplification circuit S51 (step S136).

次に、超音波発信器R0により第2の時間T+ΔTに超音波W0−2が発信される(ステップS137)。第2の時間T+ΔTで発信された超音波は、受信素子S41で受信され、信号増幅回路S51により増幅率a2で増幅された後、第2の波形がメモリM2に記憶される(ステップS139)。次に、差波形演算手段Cで第1の波形での増幅率a2’と第2の波形での増幅率a2が比較され、差の波形が演算されて、メモリM3に記憶される(ステップS145)。差の波形が検出された場合には、所要時間測定手段Bにより、第1の波形から、超音波が発信されてから受信されるまでの所要時間t1が検出されてメモリM4に記憶され(ステップS141)、第2の波形から、超音波が発信されてから受信されるまでの所要時間t1+Δt1が検出されてメモリM5に記憶される(ステップS143)。以下の処理は第1の実施の形態と同様である(図15の説明参照)。   Next, the ultrasonic wave W0-2 is transmitted by the ultrasonic transmitter R0 at the second time T + ΔT (step S137). The ultrasonic wave transmitted at the second time T + ΔT is received by the receiving element S41, amplified by the signal amplification circuit S51 with the amplification factor a2, and then the second waveform is stored in the memory M2 (step S139). Next, the difference waveform calculation means C compares the amplification factor a2 ′ in the first waveform with the amplification factor a2 in the second waveform, calculates the difference waveform, and stores it in the memory M3 (step S145). ). When the difference waveform is detected, the required time measuring means B detects the required time t1 from when the ultrasonic wave is transmitted until it is received from the first waveform, and stores it in the memory M4 (step S1). S141) The required time t1 + Δt1 from when the ultrasonic wave is transmitted until it is received is detected from the second waveform and stored in the memory M5 (step S143). The following processing is the same as that of the first embodiment (see description of FIG. 15).

以下に、図面に基づき本発明の第3の実施の形態である監視装置1”について説明する。
第3の実施の形態の監視装置1”の構成は、第1の実施の形態の監視装置1と基本的に共通であるが、例えば増幅器制御手段Aの代わりに後述する発信器制御手段A2が備えられている点で異なる。以下監視装置1”について説明するが、第1の実施の形態の監視装置1と共通する構成については出来るだけ省略して説明する。
Hereinafter, a monitoring device 1 ″ according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The configuration of the monitoring apparatus 1 ″ of the third embodiment is basically the same as that of the monitoring apparatus 1 of the first embodiment. For example, instead of the amplifier control means A, a transmitter control means A2 described later is used. The monitoring apparatus 1 ″ will be described below, but the configuration common to the monitoring apparatus 1 of the first embodiment will be omitted as much as possible.

図19に第3の実施の形態における受信波形測定装置S7の演算回路S75(図5参照)と記憶回路S74(図5参照)の構成の例を示す。発信器制御手段A2は、波形記憶手段としての記憶回路S74により過去に記憶された波形に基づいて、超音波発信器R0により発信する波の大きさを制御するように構成されている。具体的には発信器制御手段A2は、超音波発信器R0の送信用ドライブ回路S2(図5参照)を制御することで発信する超音波の大きさを可変させる。第2の実施の形態で前述したような理由で適切なレベルの波形を得にくい。発信器制御手段A2は、例えば1つ前に取得した波形に基づいて波の大きさ即ち超音波の出力レベルを決定することで、例えば1つ前(直前)の波を適切なレベルで受信できる超音波の出力できるので最適なレベルの受信波形を得ることができる。このようにすることで、適切なレベルの波形を得ることができるので、例えば対象物の距離や大きさの影響を受けにくくなる。即ち正確な波形が得られる。また記憶回路S74のメモリM0は発信器制御手段A2で設定される超音波の出力レベルPaを記憶するように構成されている。なお、上述した発信器制御手段A2、メモリM0は各超音波受信部R1〜R3毎に設けられる。   FIG. 19 shows an example of the configuration of the arithmetic circuit S75 (see FIG. 5) and the storage circuit S74 (see FIG. 5) of the received waveform measuring apparatus S7 in the third embodiment. The transmitter control unit A2 is configured to control the magnitude of the wave transmitted by the ultrasonic transmitter R0 based on the waveform stored in the past by the storage circuit S74 as the waveform storage unit. Specifically, the transmitter control unit A2 controls the transmission drive circuit S2 (see FIG. 5) of the ultrasonic transmitter R0 to vary the size of the transmitted ultrasonic wave. It is difficult to obtain a waveform having an appropriate level for the reason described above in the second embodiment. The transmitter control means A2 can receive, for example, the previous (preceding) wave at an appropriate level, for example, by determining the magnitude of the wave, that is, the output level of the ultrasonic wave based on the previously acquired waveform. Since an ultrasonic wave can be output, a reception waveform at an optimum level can be obtained. By doing in this way, since a waveform of an appropriate level can be obtained, it becomes difficult to be influenced by, for example, the distance and size of the object. That is, an accurate waveform can be obtained. The memory M0 of the storage circuit S74 is configured to store the ultrasonic output level Pa set by the transmitter control means A2. The transmitter control means A2 and the memory M0 described above are provided for each of the ultrasonic receiving units R1 to R3.

なお、所要時間測定手段B、差波形演算手段C、判定手段D、位置算定手段E、移動情報算定手段Fについては、第1の実施の形態の受信波形測定装置S7の演算回路S75と同様である。またメモリM1〜M9までは第1の実施の形態の記憶回路S74と同様である。   The required time measurement means B, difference waveform calculation means C, determination means D, position calculation means E, and movement information calculation means F are the same as the calculation circuit S75 of the received waveform measurement device S7 of the first embodiment. is there. Further, the memories M1 to M9 are the same as the memory circuit S74 of the first embodiment.

次に、図20に超音波発信器R0により送信される超音波の出力レベルと、信号増幅回路S51での増幅信号を模式的に示す。ここでは超音波発信器R0から波W0−1を発信した発信時点(第1の時間T)から、次の波W0−2を発信する発信時点(第2の時間T+ΔT)までの期間、及び波W0−2を発信する発信時点(第2の時間T+ΔT)から、さらに次の波W0−3を発信する発信時点(第3の時間T+2ΔT)までの期間について示す。   Next, FIG. 20 schematically shows an output level of an ultrasonic wave transmitted by the ultrasonic transmitter R0 and an amplified signal in the signal amplifier circuit S51. Here, the period from the transmission time point (first time T) at which the wave W0-1 is transmitted from the ultrasonic transmitter R0 to the transmission time point (second time T + ΔT) at which the next wave W0-2 is transmitted, and the wave A period from a transmission time point (second time T + ΔT) for transmitting W0-2 to a transmission time point (third time T + 2ΔT) for transmitting the next wave W0-3 will be described.

図示のように、第1の時点Tに出力レベルPa1で発信された超音波W0−1の受信素子S41での受信信号は、信号増幅回路S51により増幅され第1の波形を形成する。なお超音波の出力レベルPa1は1つ前(ΔT前)の波形に基づいて決定されたものあるいは、予め設定したものである(例えば1つ前の波形が無い場合)。発信器制御手段A2は、第1の波形のピークが、受信許容レベルに対して低い場合には、第1の波形のピークが例えば70〜95%、より好ましくは80%程度になるような超音波の出力レベルPa2を決定するようにするとよい。また第2の時間T+ΔTに発信された超音波W0−2の受信素子S41での受信信号は、信号増幅回路S51により増幅され第2の波形を形成する。このようにすることで、第2の波形は適切なレベルの波形となる。   As shown in the figure, the received signal at the receiving element S41 of the ultrasonic wave W0-1 transmitted at the output level Pa1 at the first time point T is amplified by the signal amplifying circuit S51 to form a first waveform. The ultrasonic output level Pa1 is determined based on the previous waveform (before ΔT) or set in advance (for example, when there is no previous waveform). When the peak of the first waveform is lower than the reception allowable level, the transmitter control means A2 is such that the peak of the first waveform is, for example, 70 to 95%, more preferably about 80%. The sound wave output level Pa2 may be determined. Further, the received signal at the receiving element S41 of the ultrasonic wave W0-2 transmitted at the second time T + ΔT is amplified by the signal amplifier circuit S51 to form a second waveform. By doing so, the second waveform becomes a waveform of an appropriate level.

なお、差波形演算手段Cによる第1の波形と第2の波形との差の波形の演算は、第1の波形での超音波の出力レベルPa1と、第2の波形での超音波の出力レベルPa2とに基づいて行うようにする。言い換えれば、超音波発信器R0で第1の時間Tに第1の出力レベルPa1で発信された超音波W0−1に対応する第1の波形と、第2の時間T+ΔTに第2の出力レベルPa2で発信された超音波W0−2に対応する第2の波形との差の波形の演算は、第1の出力レベルPa1と第2の出力レベルPa2とに基づいて行うようにする。具体的には、例えば第1の出力レベルPa1で発信された超音波W0−1に対応する第1の波形を、第2の出力レベルPa2で発信した場合と同じとなるような増幅率(例えばPa2/Pa1)でさらに増幅した波形を用いて差の波形を演算するようにする。即ち超音波が第2の出力レベルPa2と同じ出力レベルで発信された場合と同等になるように第1の波形の信号レベルを増幅して差の波形を演算する。言い換えれば第1の波形の信号レベルを第2の波形の信号レベルに揃えて差の波形を演算する。また逆に第2の波形を第1の波形に揃えて差の波形を演算してもよい。   The calculation of the difference waveform between the first waveform and the second waveform by the difference waveform calculation means C is performed for the output level Pa1 of the ultrasonic wave in the first waveform and the output of the ultrasonic wave in the second waveform. This is performed based on the level Pa2. In other words, the first waveform corresponding to the ultrasonic wave W0-1 transmitted at the first output level Pa1 at the first time T by the ultrasonic transmitter R0 and the second output level at the second time T + ΔT. The calculation of the difference waveform from the second waveform corresponding to the ultrasonic wave W0-2 transmitted at Pa2 is performed based on the first output level Pa1 and the second output level Pa2. Specifically, for example, an amplification factor (for example, the same as when the first waveform corresponding to the ultrasonic wave W0-1 transmitted at the first output level Pa1 is transmitted at the second output level Pa2 (for example, The waveform of the difference is calculated using the waveform further amplified by Pa2 / Pa1). That is, the difference waveform is calculated by amplifying the signal level of the first waveform so as to be equivalent to the case where the ultrasonic wave is transmitted at the same output level as the second output level Pa2. In other words, the difference waveform is calculated by aligning the signal level of the first waveform with the signal level of the second waveform. Conversely, the difference waveform may be calculated by aligning the second waveform with the first waveform.

図21に第3の実施の形態における対象物2の動きの検出及び位置測定の処理フローの例を示す。まず発信器制御手段A2によりメモリM0に記憶された出力レベルPa1で、超音波発信器R0により第1の時間Tに超音波W0−1が発信される(ステップS153)。第1の時間Tで発信された超音波は、超音波受信部R1の受信素子S41で受信され、信号増幅回路S51により増幅された後、第1の波形がメモリM1に記憶される(ステップS155)。そして発信器制御手段A2により、メモリM1に記憶された第1の波形に基づいて超音波の出力レベルPa2が決定され、メモリM0に記憶される。   FIG. 21 shows an example of a processing flow of detection and position measurement of the object 2 in the third embodiment. First, at the output level Pa1 stored in the memory M0 by the transmitter control means A2, the ultrasonic wave W0-1 is transmitted at the first time T by the ultrasonic transmitter R0 (step S153). The ultrasonic wave transmitted at the first time T is received by the receiving element S41 of the ultrasonic receiving unit R1, amplified by the signal amplifying circuit S51, and then the first waveform is stored in the memory M1 (step S155). ). Then, the transmitter control means A2 determines the ultrasonic output level Pa2 based on the first waveform stored in the memory M1, and stores it in the memory M0.

次に、超音波発信器R0により出力レベルPa2で第2の時間T+ΔTに超音波W0−2が発信される(ステップS157)。第2の時間T+ΔTで発信された超音波は、受信素子S41で受信され、信号増幅回路S51により増幅された後、第2の波形がメモリM2に記憶される(ステップS159)。次に、差波形演算手段Cで第1の波形での超音波の出力レベルPa1と、第2の波形での超音波の出力レベルPa2とが比較され、差の波形が演算されて、メモリM3に記憶される(ステップS155)。差の波形が検出された場合には、所要時間測定手段Bにより、第1の波形から、超音波が発信されてから受信されるまでの所要時間t1が検出されてメモリM4に記憶され(ステップS161)、第2の波形から、超音波が発信されてから受信されるまでの所要時間t1+Δt1が検出されてメモリM5に記憶される(ステップS163)。以下の処理は第1の実施の形態と同様である(図15の説明参照)。   Next, the ultrasonic wave transmitter R0 transmits the ultrasonic wave W0-2 at the output level Pa2 at the second time T + ΔT (step S157). The ultrasonic wave transmitted at the second time T + ΔT is received by the receiving element S41, amplified by the signal amplification circuit S51, and then the second waveform is stored in the memory M2 (step S159). Next, the difference waveform calculation means C compares the ultrasonic output level Pa1 of the first waveform with the ultrasonic output level Pa2 of the second waveform, calculates the difference waveform, and stores the memory M3. (Step S155). When the difference waveform is detected, the required time measuring means B detects the required time t1 from when the ultrasonic wave is transmitted until it is received from the first waveform, and stores it in the memory M4 (step S1). S161) The required time t1 + Δt1 from when the ultrasonic wave is transmitted until it is received is detected from the second waveform and stored in the memory M5 (step S163). The following processing is the same as that of the first embodiment (see description of FIG. 15).

なお以上では、信号増幅回路S51を備えている場合で説明したが、特に備えなくてもよい。この場合には、差波形演算手段Cは、超音波受信部R1で第1の時点に受信された波の第1の波形と、前記第1の時点と異なる第2の時点に受信された波の第2の波形との差の波形を演算するように構成するとよい。また、監視装置1”は、第1の実施の形態で説明した増幅器制御手段Aあるいは第2の実施の形態で説明した増幅器制御手段A1をさらに備えてもよい。   In the above description, the case where the signal amplifier circuit S51 is provided has been described. In this case, the difference waveform calculation means C receives the first waveform of the wave received at the first time point by the ultrasonic receiver R1 and the wave received at the second time point different from the first time point. It may be configured to calculate a waveform of a difference from the second waveform. The monitoring apparatus 1 ″ may further include the amplifier control unit A described in the first embodiment or the amplifier control unit A1 described in the second embodiment.

以上、本発明の実施の形態の監視装置について説明したが、実施の形態はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変更を加えうることは明白である。
例えば、超音波受信部の数は4以上であっても良い。この場合、4以上の超音波受信部のうちから3個を選択すれば、超音波受信部が3個の場合と同様に対象物の位置及び動きを検出できる。また、3個の組み合わせを何組か形成し(1個が複数の組に所属しても良い)、これら位置座標や移動距離の測定結果から、最も妥当性の高いデータを選択しても良く、これらの平均値を算出しても良い。また、差の波形の検出における閾値に例えば差の波形(絶対値)の積分値を用いても良い。また、超音波受信部の数は1であっても良い。この場合には、超音波発信器から発信されてから、対象物で反射され、超音波受信部で受信されるまでの所要時間から、超音波受信部から対象物までの距離を算出するようにするとよい。超音波発信器と超音波受信部はともに指向性を持っており、真横への感度はほとんど無いので、対象物までの距離から対象物の位置を推測することもできる。
The monitoring device according to the embodiment of the present invention has been described above. However, the embodiment is not limited thereto, and it is obvious that various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the number of ultrasonic receiving units may be four or more. In this case, if three of the four or more ultrasonic receivers are selected, the position and movement of the object can be detected as in the case of three ultrasonic receivers. Also, several combinations of three may be formed (one may belong to a plurality of groups), and the most relevant data may be selected from the measurement results of these position coordinates and movement distances. These average values may be calculated. Further, for example, an integrated value of the difference waveform (absolute value) may be used as a threshold in the detection of the difference waveform. Further, the number of ultrasonic receiving units may be one. In this case, the distance from the ultrasonic wave receiving unit to the target object is calculated from the required time from the transmission from the ultrasonic wave transmitter to being reflected by the target object and received by the ultrasonic wave receiving unit. Good. Since both the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver have directivity and almost no sensitivity to the side, it is possible to estimate the position of the object from the distance to the object.

また、超音波受信部を全て天井に設置する必要はなく、壁やスタンドに設置しても良い。また、使用する波も音波、超音波、ラジオ波、マイクロ波、赤外線、可視光、紫外線などから選択可能であり、周波数も変更できる。また、パルスの周期(時間差)、パルス幅、発信素子、受信素子、受信部の回路構成など、種々変更可能である。また、第1の実施の形態の増幅器制御手段Aと第2の実施の形態の増幅器制御手段A1との両方を備えてもよい。言い換えれば、超音波発信器R0から波を発信した発信時点からの経過時間のn乗に比例する増幅率で前記増幅を行うように増幅率を制御し、さらに波形記憶手段により過去に記憶された波形に基づいて、増幅率を決定するように増幅器制御手段を構成してもよい。   Moreover, it is not necessary to install all the ultrasonic receiving units on the ceiling, and they may be installed on a wall or a stand. Also, the wave to be used can be selected from sound waves, ultrasonic waves, radio waves, microwaves, infrared rays, visible light, ultraviolet rays, and the like, and the frequency can be changed. Various changes can be made to the pulse period (time difference), the pulse width, the circuit configuration of the transmitting element, the receiving element, and the receiving unit. Further, both the amplifier control means A of the first embodiment and the amplifier control means A1 of the second embodiment may be provided. In other words, the amplification factor is controlled so that the amplification is performed at an amplification factor proportional to the n-th power of the elapsed time from the transmission time when the wave is transmitted from the ultrasonic transmitter R0, and further stored in the past by the waveform storage unit. The amplifier control means may be configured to determine the amplification factor based on the waveform.

以上説明したように、本発明により、プライバシーが損なわれるおそれがなく、単純な構成でありながら、例えば正確に対象物の動きや位置を測定できる監視装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a monitoring device that can measure the movement and position of an object accurately, for example, while having a simple configuration without the risk of losing privacy.

以下に、図面に基づき本発明の第4の実施の形態である距離測定装置100について説明する。第4の実施の形態の距離測定装置100の構成は、第1の実施の形態の監視装置1と多くの部分で共通であるが、例えば差波形演算手段C、判定手段D、位置算定手段E、移動情報算定手段Fを備えておらず、後述する距離算出手段Gを備えている点で異なる。また超音波受信部を1つ備えている点でも異なる。以下監視装置1”について説明するが、第1の実施の形態の監視装置1と共通する構成については出来るだけ省略して説明する。   Below, the distance measuring device 100 which is the 4th Embodiment of this invention is demonstrated based on drawing. The configuration of the distance measuring apparatus 100 according to the fourth embodiment is common to the monitoring apparatus 1 according to the first embodiment in many parts. For example, the difference waveform calculating means C, the determining means D, and the position calculating means E are used. The movement information calculation means F is not provided, but the distance calculation means G described later is provided. Another difference is that one ultrasonic receiving unit is provided. The monitoring device 1 ″ will be described below, but the configuration common to the monitoring device 1 of the first embodiment will be omitted as much as possible.

図22に本実施の形態の測定原理を説明するために、装置の配置状態を模式的に示す。ここでは、超音波発信器R0より発信された超音波は、例えば、監視空間内にいる人物等の対象物2に照射され、反射されて、超音波受信部R1で受信される。W0は超音波発信器R0から対象物2への入射波、W1は対象物2から超音波受信部R1への反射波である。   FIG. 22 schematically shows the arrangement state of the apparatus in order to explain the measurement principle of the present embodiment. Here, for example, the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmitter R0 is applied to the object 2 such as a person in the monitoring space, reflected, and received by the ultrasonic receiver R1. W0 is an incident wave from the ultrasonic transmitter R0 to the object 2, and W1 is a reflected wave from the object 2 to the ultrasonic receiver R1.

図23に第4の実施の形態における受信波形測定装置S7の演算回路S75の構成の例を示す。演算回路S75は、信号増幅回路S51(図5参照)による増幅の増幅率を制御する増幅器制御手段Aと、前記増幅された波が、超音波発信器R0から発信されてから、対象物2で反射され、超音波受信部R1〜R3で受信されるまでの所要時間t1〜t3を測定する所要時間測定手段Bと、前記所要時間に基づいて、超音波受信部R1から対象物2までの距離を算出する距離算出手段Gとを含んで構成されている。距離算出手段Gは、所要時間測定手段Bにより測定された所要時間と超音波の大気中での速度v(14℃で340m/sec)とにより、超音波受信部R1から対象物2までの距離を算出できる。   FIG. 23 shows an example of the configuration of the arithmetic circuit S75 of the received waveform measuring apparatus S7 in the fourth embodiment. The arithmetic circuit S75 includes the amplifier control means A that controls the amplification factor of the amplification by the signal amplifier circuit S51 (see FIG. 5) and the object 2 after the amplified wave is transmitted from the ultrasonic transmitter R0. The required time measuring means B that measures the required times t1 to t3 until it is reflected and received by the ultrasonic receivers R1 to R3, and the distance from the ultrasonic receiver R1 to the object 2 based on the required times And a distance calculating means G for calculating. The distance calculation means G is a distance from the ultrasonic receiver R1 to the object 2 based on the required time measured by the required time measuring means B and the velocity v of ultrasonic waves in the atmosphere (340 m / sec at 14 ° C.). Can be calculated.

次に、図24に本実施の形態における受信波形測定装置S7の記憶回路S74の構成の例を示す。記憶回路S74は、メモリM0〜M3を含んで構成されている。M0は増幅器制御手段で設定される増幅率a1を、M1は第1の時間Tに受信された波に対応する第1の波形を、M2は超音波が第1の時間Tで超音波発信器R0から発信されてから超音波受信部R1で受信されるまでの所要時間t1を、M3は所要時間t1に基づいて算出された超音波受信部R1から対象物2までの距離をそれぞれ記憶する。   Next, FIG. 24 shows an example of the configuration of the memory circuit S74 of the received waveform measuring apparatus S7 in the present embodiment. The storage circuit S74 includes memories M0 to M3. M0 is the amplification factor a1 set by the amplifier control means, M1 is the first waveform corresponding to the wave received at the first time T, and M2 is the ultrasonic transmitter at the first time T. M3 stores the required time t1 from the transmission from R0 to the reception by the ultrasonic receiving unit R1, and M3 stores the distance from the ultrasonic receiving unit R1 to the object 2 calculated based on the required time t1.

以上にように構成することで、距離測定装置100は、例えば超音波受信部R1より受信される超音波の減衰を相殺できるので、検出可能な距離が長くなる。言い換えればより遠くにある対象物までの距離を測定できる。   By configuring as described above, the distance measuring apparatus 100 can cancel the attenuation of the ultrasonic wave received from the ultrasonic wave receiving unit R1, for example, and thus the detectable distance becomes long. In other words, it is possible to measure the distance to a farther object.

また、以上では増幅器制御手段Aを用いる場合で説明したが、図25(a)に示すように、第2の実施の形態の増幅器制御手段A1を用いてもよい。即ち増幅器制御手段Aの代わりに波形記憶手段としての記憶回路S74により過去に記憶された波形に基づいて、増幅率を決定するように構成されている増幅器制御手段A1を備えるようにしてもよい。また、図25(b)に示すように、増幅器制御手段Aの代わりに、第3の実施の形態で説明した発信器制御手段A2を用いてもよい。即ち、増幅器制御手段Aの代わりに、波形記憶手段としての記憶回路S74により過去に記憶された波形に基づいて、超音波発信器R0により発信する波の大きさを制御するように構成されている発信器制御手段A2を備えるようにしてもよい。   In the above description, the amplifier control unit A is used. However, as shown in FIG. 25A, the amplifier control unit A1 of the second embodiment may be used. That is, instead of the amplifier control means A, the amplifier control means A1 configured to determine the amplification factor based on the waveform stored in the past by the storage circuit S74 as the waveform storage means may be provided. Further, as shown in FIG. 25 (b), instead of the amplifier control means A, the transmitter control means A2 described in the third embodiment may be used. That is, instead of the amplifier control means A, the size of the wave transmitted by the ultrasonic transmitter R0 is controlled based on the waveform stored in the past by the storage circuit S74 as the waveform storage means. You may make it provide transmitter control means A2.

以上、本発明の実施の形態の距離測定装置について説明したが、実施の形態はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変更を加えうることは明白である。
例えば、超音波受信部の数は2以上であっても良い。この場合には、各超音波受信部の距離の検出結果から、最も妥当性の高いデータを選択しても良く、またこれらの平均値を算出しても良い。さらに例えば4以上の場合には、4以上の受信部のうちから3個を選択すれば、受信部3個の場合と同様に対象物の位置及び動きを検出できる。
The distance measuring device according to the embodiment of the present invention has been described above. However, the embodiment is not limited thereto, and it is obvious that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. .
For example, the number of ultrasonic receiving units may be two or more. In this case, the most relevant data may be selected from the detection results of the distances of the respective ultrasonic receivers, and the average value of these may be calculated. Further, for example, in the case of 4 or more, the position and movement of the object can be detected in the same manner as in the case of 3 receiving units by selecting 3 out of 4 or more receiving units.

以上説明したように、本発明により、プライバシーが損なわれるおそれがなく、単純な構成でありながら、例えば正確に対象物の距離を測定できる距離測定装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a distance measuring device that can accurately measure the distance of an object, for example, while having a simple configuration without a risk of loss of privacy.

第1の実施の形態における装置の配置状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the arrangement | positioning state of the apparatus in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における装置の図1と別の配置状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the arrangement | positioning state different from FIG. 1 of the apparatus in 1st Embodiment. 第1の実施の形態において、発信器と3個の受信部を1つのモジュールにまとめて構成した例を示す図である。In 1st Embodiment, it is a figure which shows the example which comprised the transmitter and the three receiving parts collectively in one module. 図3でのモジュールをトイレットに配置した例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example which has arrange | positioned the module in FIG. 3 to a toilet. 第1の実施の形態における監視装置の回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of the monitoring apparatus in 1st Embodiment. 図5での演算回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the arithmetic circuit in FIG. 図5での記憶回路の構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a memory circuit in FIG. 5. 第1の実施の形態における発信器からの発信信号を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the transmission signal from the transmitter in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における受信部での受信信号を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the received signal in the receiving part in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における信号増幅回路での増幅信号を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the amplified signal in the signal amplifier circuit in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における包絡検波処理後の受信信号を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the received signal after the envelope detection process in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における発信器から第1の時間で発信された超音波の受信部での受信波形を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the receiving waveform in the receiving part of the ultrasonic wave transmitted in 1st time from the transmitter in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における発信器から第2の時間で発信された超音波の受信部での受信波形を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the receiving waveform in the receiving part of the ultrasonic wave transmitted in 2nd time from the transmitter in 1st Embodiment. 2つの受信波形の差の波形を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the waveform of the difference of two received waveforms. 第1の実施の形態における対象物の動きの検出及び位置測定の処理フローの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the processing flow of the detection of the motion of the target object in 1st Embodiment, and a position measurement. 第2の実施の形態における演算回路と記憶回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the arithmetic circuit and memory circuit in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態における信号増幅回路での増幅信号を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the amplified signal in the signal amplifier circuit in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態における対象物の動きの検出及び位置測定の処理フローの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the processing flow of the detection of the motion of the target object in 2nd Embodiment, and a position measurement. 第3の実施の形態における演算回路と記憶回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the arithmetic circuit and memory circuit in 3rd Embodiment. 第3の実施の形態における信号増幅回路での増幅信号を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the amplified signal in the signal amplifier circuit in 3rd Embodiment. 第3の実施の形態における対象物の動きの検出及び位置測定の処理フローの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the processing flow of the detection of the motion of the target object in 3rd Embodiment, and a position measurement. 第4の実施の形態における距離測定装置の配置状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the arrangement | positioning state of the distance measuring device in 4th Embodiment. 第4の実施の形態における演算回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the arithmetic circuit in 4th Embodiment. 第4の実施の形態における記憶回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the memory circuit in 4th Embodiment. 第4の実施の形態における距離測定装置の別の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another structural example of the distance measuring device in 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 : 監視装置
100 : 距離測定装置
2 : 対象物
A、A1 : 増幅器制御手段
A2 : 発信器制御手段
B : 所要時間測定手段
C : 差波形演算手段
D : 判定手段
E : 位置算定手段
F : 移動情報算定手段
G : 距離算出手段
M : モジュール
M1〜M9: メモリ
(0,0,0): 発信器の位置座標
(x1,y1,z1)〜P(x3,y3,z3): 受信部の位置座標
P(x,y,z): 対象物の位置座標
ΔP(dx,dy,dz): 対象物の移動量
Pw: パルス幅
R0: 発信器
R1〜R3: 受信部
S1: 送信パルス発生器
S2: 送信用ドライブ回路
S3: 発振素子
S4、S41〜S43: 受信素子
S51〜S53: 信号増幅回路
S61〜S63: 検波回路
S7: 受信波形測定装置
S71: スイッチ回路
S72: AD変換回路
S73: 中央処理ユニット(CPU)
S74: 記憶回路
S75: 演算回路
S76: 外部出力回路
T : 第1の時間
ΔT: パルス間隔
T+ΔT: 第2の時間
t1〜t3: 発信器R0から発信された超音波が発信されてから、受信部R1〜R3に受信されるまでの所要時間
Δt1〜Δt3: 受信部R1〜R3における所要時間の変化分
te: 検出終了時間
U : 対象物の移動速度
v : 超音波の速度
W0: 対象物への入射波
W1〜W3: 対象物からの反射波
a1〜a2: 増幅率
Pa1〜Pa2: 超音波の出力レベル
1: Monitoring device 100: Distance measuring device 2: Object A, A1: Amplifier control means A2: Transmitter control means B: Required time measuring means C: Difference waveform calculating means D: Determination means E: Position calculating means F: Movement Information calculation means G: Distance calculation means M: Modules M1 to M9: Memory P 0 (0, 0, 0): Transmitter position coordinates P 1 (x1, y1, z1) to P 3 (x3, y3, z3) : Position coordinates P (x, y, z) of the receiving part: Position coordinates ΔP (dx, dy, dz) of the object: Movement amount Pw of the object: Pulse width R0: Transmitters R1 to R3: Reception part S1: Transmission pulse generator S2: Transmission drive circuit S3: Oscillation elements S4, S41 to S43: Reception elements S51 to S53: Signal amplification circuits S61 to S63: Detection circuit S7: Reception waveform measuring device S71: Switch circuit S72: A D conversion circuit S73: Central processing unit (CPU)
S74: Memory circuit S75: Arithmetic circuit S76: External output circuit T: First time ΔT: Pulse interval T + ΔT: Second time t1 to t3: After the ultrasonic wave transmitted from the transmitter R0 is transmitted, the receiving unit Required times Δt1 to Δt3 until the signals are received by R1 to R3: Changes in the required time in the receiving units R1 to R3 te: Detection end time U: Moving speed of the object v: Ultrasonic speed W0: To the object Incident waves W1 to W3: Reflected waves from the object a1 to a2: Amplification factors Pa1 to Pa2: Output level of ultrasonic waves

Claims (8)

空間を伝播する波を発信する発信器と;
前記発信器から発信され、対象物で反射された波を受信する受信器と;
前記受信器で受信された波を増幅する増幅器と;
前記受信器で第1の時点に受信された波で前記増幅器により増幅された第1の波形と、前記第1の時点と異なる第2の時点に受信された波で前記増幅器により増幅された第2の波形との差の波形を演算する差波形演算手段と;
前記差の波形が検出された場合には、前記差の波形に基づいて、前記波が、前記発信器から発信されてから、前記対象物で反射され、前記受信器で受信されるまでの所要時間を測定する所要時間測定手段とを備える;
監視装置。
A transmitter that transmits waves propagating in space;
A receiver for receiving a wave transmitted from the transmitter and reflected by an object;
An amplifier for amplifying the wave received by the receiver;
A first waveform amplified by the amplifier with a wave received at a first time by the receiver, and a first waveform amplified by the amplifier with a wave received at a second time different from the first time. Difference waveform calculating means for calculating a difference waveform from the waveform of 2;
If the waveform of the difference is detected, the required time from when the wave is transmitted from the transmitter to when it is reflected by the object and received by the receiver based on the waveform of the difference A time measuring means for measuring time;
Monitoring device.
前記増幅器による増幅の増幅率を制御する増幅器制御手段を備え;
前記増幅器制御手段は、前記発信器から波を発信した発信時点からの経過時間のn乗に比例する増幅率で前記増幅を行うように前記制御するように構成された;
請求項1に記載の監視装置。
An amplifier control means for controlling an amplification factor of amplification by the amplifier;
The amplifier control means is configured to perform the control so that the amplification is performed at an amplification factor proportional to the n-th power of an elapsed time from a transmission time point when the wave is transmitted from the transmitter;
The monitoring device according to claim 1.
前記増幅器による増幅の増幅率を制御する増幅器制御手段と;
前記受信器で受信された波の波形を記憶する波形記憶手段とを備え;
前記増幅器制御手段は、前記波形記憶手段により過去に記憶された波形に基づいて、前記増幅率を決定するように構成された;
請求項1に記載の監視装置。
Amplifier control means for controlling an amplification factor of amplification by the amplifier;
Waveform storage means for storing the waveform of the wave received by the receiver;
The amplifier control means is configured to determine the amplification factor based on waveforms previously stored by the waveform storage means;
The monitoring device according to claim 1.
前記受信器と前記増幅器は、各々複数であることを特徴とする;
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の監視装置。
A plurality of receivers and a plurality of amplifiers each;
The monitoring apparatus according to any one of claims 1 to 3.
空間を伝播する波を発信する発信器と;
前記発信器から発信され、対象物で反射された波を受信する受信器と;
前記受信器で第1の時点に受信された波の第1の波形と、前記第1の時点と異なる第2の時点に受信された波の第2の波形との差の波形を演算する差波形演算手段と;
前記差の波形が検出された場合には、前記差の波形に基づいて、前記波が、前記発信器から発信されてから、前記対象物で反射され、前記受信器で受信されるまでの所要時間を測定する所要時間測定手段と;
前記受信器で受信された波の波形を記憶する波形記憶手段と;
前記波形記憶手段により過去に記憶された波形に基づいて、前記発信器により発信する波の大きさを制御する発信器制御手段とを備えた;
監視装置。
A transmitter that transmits waves propagating in space;
A receiver for receiving a wave transmitted from the transmitter and reflected by an object;
A difference for calculating a waveform of a difference between a first waveform of a wave received at a first time point by the receiver and a second waveform of a wave received at a second time point different from the first time point. Waveform calculation means;
If the waveform of the difference is detected, the required time from when the wave is transmitted from the transmitter to when it is reflected by the object and received by the receiver based on the waveform of the difference A time measuring means for measuring time;
Waveform storage means for storing the waveform of the wave received by the receiver;
Transmitter control means for controlling the magnitude of the wave transmitted by the transmitter based on the waveform stored in the past by the waveform storage means;
Monitoring device.
空間を伝播する波を発信する発信器と;
前記発信器から発信され、対象物で反射された波を受信する受信器と;
前記受信器で受信された波を増幅する増幅器と;
前記増幅された波が、前記発信器から発信されてから、前記対象物で反射され、前記受信器で受信されるまでの所要時間を測定する所要時間測定手段と;
前記所要時間に基づいて、前記受信器から前記対象物までの距離を算出する距離算出手段と;
前記増幅器による増幅の増幅率を制御する増幅器制御手段とを備え;
前記増幅器制御手段は、前記発信器から波を発信した発信時点からの経過時間のn乗に比例する増幅率で前記増幅を行うように前記制御するように構成された;
距離測定装置。
A transmitter that transmits waves propagating in space;
A receiver for receiving a wave transmitted from the transmitter and reflected by an object;
An amplifier for amplifying the wave received by the receiver;
Required time measuring means for measuring a required time from when the amplified wave is transmitted from the transmitter to when it is reflected by the object and received by the receiver;
Distance calculating means for calculating a distance from the receiver to the object based on the required time;
Amplifier control means for controlling the amplification factor of amplification by the amplifier;
The amplifier control means is configured to perform the control so that the amplification is performed at an amplification factor proportional to the n-th power of an elapsed time from a transmission time point when the wave is transmitted from the transmitter;
Distance measuring device.
空間を伝播する波を発信する発信器と;
前記発信器から発信され、対象物で反射された波を受信する受信器と;
前記受信器で受信された波を増幅する増幅器と;
前記増幅された波が、前記発信器から発信されてから、前記対象物で反射され、前記受信器で受信されるまでの所要時間を測定する所要時間測定手段と;
前記所要時間に基づいて、前記受信器から前記対象物までの距離を算出する距離算出手段と;
前記増幅器による増幅の増幅率を制御する増幅器制御手段と;
前記受信器で受信された波の波形を記憶する波形記憶手段とを備え;
前記増幅器制御手段は、前記波形記憶手段により過去に記憶された波形に基づいて、前記増幅率を決定するように構成された;
距離測定装置。
A transmitter that transmits waves propagating in space;
A receiver for receiving a wave transmitted from the transmitter and reflected by an object;
An amplifier for amplifying the wave received by the receiver;
Required time measuring means for measuring a required time from when the amplified wave is transmitted from the transmitter to when it is reflected by the object and received by the receiver;
Distance calculating means for calculating a distance from the receiver to the object based on the required time;
Amplifier control means for controlling an amplification factor of amplification by the amplifier;
Waveform storage means for storing the waveform of the wave received by the receiver;
The amplifier control means is configured to determine the amplification factor based on waveforms previously stored by the waveform storage means;
Distance measuring device.
空間を伝播する波を発信する発信器と;
前記発信器から発信され、対象物で反射された波を受信する受信器と;
前記波が、前記発信器から発信されてから、前記対象物で反射され、前記受信器で受信されるまでの所要時間を測定する所要時間測定手段と;
前記所要時間に基づいて、前記受信器から前記対象物までの距離を算出する距離算出手段と;
前記受信器で受信された波の波形を記憶する波形記憶手段と;
前記波形記憶手段により過去に記憶された波形に基づいて、前記発信器により発信する波の大きさを制御する発信器制御手段とを備えた;
距離測定装置。
A transmitter that transmits waves propagating in space;
A receiver for receiving a wave transmitted from the transmitter and reflected by an object;
Required time measuring means for measuring a required time from when the wave is transmitted from the transmitter to when the wave is reflected by the object and received by the receiver;
Distance calculating means for calculating a distance from the receiver to the object based on the required time;
Waveform storage means for storing the waveform of the wave received by the receiver;
Transmitter control means for controlling the magnitude of the wave transmitted by the transmitter based on the waveform stored in the past by the waveform storage means;
Distance measuring device.
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