JP2006058264A - 無線式赤外線センサシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 センサが赤外線によって人体などの被検知対象を検知し、前記被検知対象が検知されたことを受信機へ無線で報知するようにした無線式赤外線センサシステムにおいて、センサの電池を小型化および／または長寿命化する。
【解決手段】 人体検知センサモジュール１は、電池１６を電源とするにあたって、被検知対象の検知を焦電式の赤外線センサ１１によって行うとともに、被検知対象が検知されたことを無線で報知するために、インパルス方式のＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）による無線通信を用い、そしてさらに、前記赤外線センサ１１が被検知対象を検知した信号を出力したときのみ、制御回路１２が能動化するとともに、前記インパルス式ＵＷＢによる通信を実現するクロック信号発振回路１３および無線信号送信装置１４も能動化させ、所定のデータを送信させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、センサが赤外線によって人体や動物などの被検知対象を検知し、受信機へ無線で検知結果を報知するようにしたセンサシステムに関する。

空調や照明の制御および不審者の侵入検知などのために、従来から、赤外線センサによって人体などを検知し、受信機へ検知結果を報知するようにしたセンサシステムが用いられている。そのようなセンサシステムにおいて、煩雑な信号線の引き回しが不要な無線によるシステムも用いられるようになっている。しかしながら、そのような無線式のセンサシステムの多くでは、各センサには電源は確保されている。したがって、受信機への検知結果を送信する前記信号線の長大な引き回しは不要になっているものの、電源線が残っているために、取付け箇所に制約を生じたり、特に後付けの場合に前記電源線が美観を損ね、意匠面で好ましくないという問題がある。また、商用電源を降圧する電源回路を搭載するために、大型化し、前記意匠面で好ましくなく、また不審者に気付かれてしまうという問題もある。

そこで、このような問題を解決するために、たとえば特許文献１や２が提案されている。特許文献１は、非警戒モードであることをセンサへ伝え、前記検知結果の送信を止めさせることで、省電力にしたワイヤレスセンサシステムである。また、特許文献２は、焦電素子から出力される電流信号を電圧信号にＩ／Ｖ変換・増幅し、その出力が所定閾値レベルを超えると、各回路に流す電流を大きくすることで、待機時の省電力を実現するようにした赤外線検出装置である。これらの従来技術を用いることで、無線式のセンサの電源として電池を採用することで、上述のような問題が解消されている。
特開２００３−１６５５５号公報 特開２００２−１５６２８１号公報

上述の従来技術では、無線通信が特定小電力無線を用いて行われる。したがって、上述のように省電力化が図られていても、消費電力が大きく、たとえば１年以上に亘るような長期間動作させようとすると、大きな電池を使用する必要がある。また、特許文献１では、センサが非警戒モードであることを受信するための受信機を搭載する必要があり、またその受信機への通電が必要であり、省電力効果に乏しい。

本発明の目的は、電池を小型化および／または長寿命化することができる無線式赤外線センサシステムを提供することである。

本発明の無線式赤外線センサシステムは、センサが赤外線によって被検知対象を検知し、前記被検知対象が検知されたことを受信機へ無線で報知するようにした無線式赤外線センサシステムにおいて、前記センサは、電池と、前記電池からの電力によって能動化され、被検知対象を検知する焦電式の赤外線センサと、インパルス式ＵＷＢによる無線信号送信装置と、クロック信号を発振するクロック信号発振回路と、前記赤外線センサからの前記被検知対象の検知出力に応答し、前記電池からの電力によって前記クロック信号発振回路を能動化してクロック信号を発振させ、前記電池からの電力によって前記無線信号送信装置を能動化して前記クロック信号を用いて前記インパルス式ＵＷＢによる送信信号を作成させる制御回路とを含み、前記受信機は、前記インパルス式ＵＷＢによる信号を受信して前記被検知対象の検知を判定することを特徴とする。

上記の構成によれば、センサが赤外線によって人体などの被検知対象を検知し、前記被検知対象が検知されたことを受信機へ無線で報知するようにした無線式赤外線センサシステムにおいて、前記センサは、電池を電源とするにあたって、被検知対象の検知を焦電式の赤外線センサによって行うとともに、被検知対象が検知されたことを無線で報知するために、インパルス方式のＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）による無線通信を用いる。

前記焦電式の赤外線センサは、前記電池からの電力によって能動化され、赤外線の変化量を検知して、その情報を出力するパッシブ型の赤外線センサであり、赤外線量に変化がなければ、消費電力は殆ど０である。また、前記ＵＷＢは、データを、たとえば３ＧＨｚから５ＧＨｚという非常に広い周波数帯域に拡散して、かつ送信出力は電子機器の放射電磁雑音よりも低く抑えて通信を行なう無線通信方式である。前記ＵＷＢは、その他の無線通信方式とは異なり、搬送波を用いない極めて省電力な無線通信方式であり、所定のパルス幅（たとえば２５０ｐｓｅｃ）のインパルス列を所定のパルス周期（たとえば２０ｎｓｅｃ）で繰返し送信することで送信する情報を構成するものであり、前記赤外線センサによる被検知対象の検知を報知する程度のデータレートには充分な伝送速度を有する。

そしてさらに、制御回路は、前記赤外線センサが被検知対象を検知した信号を出力したときのみ、能動化するとともに、前記インパルス式ＵＷＢによる通信を実現するクロック信号発振回路および無線信号送信装置も能動化させ、所定のデータを送信させる。

したがって、待ち受け時の消費電流が少ない（数十μＡ以下）パッシブ型の赤外線センサ以外は、センサ出力が変化しない期間は停止しており、また無線通信方式も消費電力が少ないインパルス式ＵＷＢを使用するので、さらなる省電力化を実現し、たとえばボタン電池等の小型の電池を用いても長期間の動作が可能となり、その結果センサの小型化が可能となり、様々な場所に設置できるようになる。

また、本発明の無線式赤外線センサシステムでは、前記無線信号送信装置は、ＵＷＢパルスの有無によってデータを表現するオン・オフ・キーイングとマンチェスター符号とによって送信用データの符号化を行い、前記受信機は、ＵＷＢパルスそのものではなく、複数のＵＷＢパルスを積算した積分パルスを元にマンチェスター符号を構成することを特徴とする。

上記の構成によれば、１つのＵＷＢパルスではなく、複数のＵＷＢパルスを積算した積分パルスの値を読み取ることでデータを表現するので、そのうちの幾つかのパルスがノイズで壊されたとしても元のデータを復元することができ、Ｓ／Ｎを向上することができる。また、符号化の手法としては、マンチェスター符号以外にも、擬似乱数による符号拡散等の手法もあるが、マンチェスター符号を復号化するための復号化回路は、擬似乱数による拡散符号を復号化する相関器よりも単純な回路構成で実現することができる。

さらにまた、本発明の無線式赤外線センサシステムでは、前記インパルス式ＵＷＢによるデータ信号はデータフレームを構成しており、前記データフレームの先頭部分にはパルス信号同期用のパターンを含み、前記パルス信号同期用のパターンを用いて前記受信機がＵＷＢパルスの位置を判定して受信を行うことを特徴とする。

上記の構成によれば、妨害波の影響を低減することができ、受信機が受信対象にしているセンサ以外からの信号の影響を減らすことができるとともに、受信対象のセンサからの信号の場合でも、複数の経路を経て到着した信号を受信して悪影響を被るマルチパス問題を回避することができる。

また、本発明の無線式赤外線センサシステムは、前記データフレームのパルス信号同期用のパターンの後に、マンチェスター符号のビット同期用パターンを有することを特徴とする。

上記の構成によれば、データ受信の前にマンチェスター符号のビット同期を確実に取ることが可能になり、マンチェスター符号の復号化の信頼性を向上することができる。

さらにまた、本発明の無線式赤外線センサシステムは、１または複数のセンサおよびそれに対応する受信機から成る構成を複数組備え、前記データフレームのビット同期用パターンの後に、それ以前のビット同期用パターンとそれ以降のデータ本体とを区別し、かつ前記のセンサおよび受信機から成る各構成を識別するためのユニークワードを有することを特徴とする。

上記の構成によれば、１または複数のセンサおよびそれに対応する受信機から成る構成を複数組備えて無線式赤外線センサシステムを構成するにあたって、前記無線信号送信装置には、書換え可能式ＲＯＭやディップスイッチなどで前記のセンサおよび受信機から成る各構成を識別するためのユニークワードが設定されており、前記データフレームのビット同期用パターンに続いて送信される。これに対応して受信機では、そのユニークワードを境界にして同期用のパターンとデータ本体のパターンとを区別できるとともに、システムが複数のセンサを備えて成る場合、および同様のＵＷＢ方式の無線通信システムを使用した他のシステムが存在する場合に、自グループ内のどのセンサが発信したデータフレームかを識別することができ、また自グループに属していないセンサが発信したデータフレームを区別して排除することが可能となる。

また、本発明の無線式赤外線センサシステムは、１または複数のセンサおよびそれに対応する受信機から成る構成を複数組備え、前記制御回路は、前記無線信号送信装置に前記データフレームを複数回送信させ、かつその送信間隔および／または送信回数が各センサ間で相互に異なることを特徴とする。

上記の構成によれば、１または複数のセンサおよびそれに対応する受信機から成る構成を複数組備えて無線式赤外線センサシステムを構成するにあたって、各センサは、無線信号送信装置は備えているが、無線信号受信装置は備えていないので、無線チャンネルのキャリアセンスができず、無線チャンネルの状況に関わらずデータフレームを送信してしまう。そこで、被検知対象が検知されたことを表すデータフレームを複数回繰返し連送するとともに、そのように連送するにあたって、各センサ間でデータの送信間隔と送信回数との少なくとも一方を異なるようにする。

したがって、各センサが無線チャンネルの状況に拘わらずデータフレームを送信してしまう状況であっても、少なくとも１つのデータフレームは他のセンサから送信されたデータフレームと衝突を起こすことなく、正常に無線信号受信装置に伝送させることが可能となる。

本発明の無線式赤外線センサシステムは、以上のように、センサが赤外線によって人体などの被検知対象を検知し、前記被検知対象が検知されたことを受信機へ無線で報知するようにした無線式赤外線センサシステムにおいて、前記センサが、電池を電源とするにあたって、被検知対象の検知を焦電式の赤外線センサによって行うとともに、被検知対象が検知されたことを無線で報知するために、インパルス方式のＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）による無線通信を用い、そしてさらに、前記赤外線センサが被検知対象を検知した信号を出力したときのみ、制御回路が能動化するとともに、前記インパルス式ＵＷＢによる通信を実現するクロック信号発振回路および無線信号送信装置も能動化させ、所定のデータを送信させる。

それゆえ、待ち受け時の消費電流が少ない（数十μＡ以下）パッシブ型の赤外線センサ以外は、センサ出力が変化しない期間は停止しており、また無線通信方式も消費電力が少ないインパルス式ＵＷＢを使用するので、さらなる省電力化を実現し、たとえばボタン電池等の小型の電池を用いても長期間の動作が可能となり、その結果センサの小型化が可能となり、様々な場所に設置できるようになる。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の第１の形態に係る無線式赤外線センサシステムの電気的構成を示すブロック図である。この無線式赤外線センサシステムは、任意の場所に電気配線無しで設置され、センサである電池駆動式の人体検知センサモジュール１に、受信機である対応するセンサ出力監視装置２を備えて構成される。

人体検知センサモジュール１は、焦電式の赤外線センサ１１と、制御回路１２と、クロック信号発振回路１３と、無線信号送信装置１４と、アンテナ１５と、電池１６とを備えて構成される。赤外線センサ１１は制御回路１２に接続され、この制御回路１２はクロック信号発振回路１３および無線信号送信装置１４に対して制御信号を出力する。前記クロック信号発振回路１３からのクロック信号は、前記制御回路１２および無線信号送信装置１４に与えられる。無線信号送信装置１４は、アンテナ１５を通して無線信号を送信する。アンテナ１５を除く構成要素は、電池１６からの電力によって駆動される。

前記無線信号送信装置１４は、入力信号の変化に同期して、送信信号ＴＸとなるインパルス方式のＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）による幅の短いパルスを生成するパルス生成器１７および前記パルス生成器１７への入力信号を生成するＡＮＤゲート１８を備えて構成される。図２は、この無線信号送信装置１４の動作を説明するための波形図である。この無線信号送信装置１４への入力信号は、前記制御回路１２で符号化されたデータ信号であるＤＡＴＡと、前記クロック信号発振回路１３で作成されたクロック信号ＣＬＫとであり、ＣＬＫは、たとえば２０ｎｓｅｃ周期のクロック信号である。ＡＮＤゲート１８によって、ＤＡＴＡが‘１’の時に、パルス生成器１７にはＣＬＫが入力され、この信号の立下りエッジのタイミングに同期して、たとえば２５０ｐｓｅｃと幅が短いパルスが出力される。こうして、前記インパルス方式のＵＷＢによる送信信号ＴＸが作成され、アンテナ１５からセンサ出力監視装置２へ送信される。前記制御回路１２は、前記送信信号ＴＸが、後述するようなＵＷＢパルスの有無によってデータを表現するオン・オフ・キーイングとマンチェスター符号とによって表現されるように、前記制御信号ＤＡＴＡの符号化を行っている。

また、図３は、前記制御回路１２の動作を説明するための波形図である。この制御回路１２には、前記赤外線センサ１１の出力が、送信動作を開始させるトリガ信号ＴＲＩＧＧＥＲとして入力される。これに応答して、該制御回路１２は能動化し、クロック信号発信回路１３および無線信号送信装置１４を駆動（能動化）するための制御信号ＰＯＷＥＲＯＮを出力し、クロック信号発信回路１３からクロック信号ＣＬＫを入力として受け取る。これを用いて、該制御回路１２内に記憶されている制御コードから、前記無線信号送信装置１４を動作させるための制御信号である前記ＤＡＴＡを出力する。具体的には、赤外線センサ１１の出力ＴＲＩＧＧＥＲが‘０’から‘１’に変化すると、該制御回路１２は、ＰＯＷＥＲＯＮを‘０’から‘１’に変化させ、クロック信号発信回路１３の動作を開始させる。その後クロック信号ＣＬＫが動作を始めるまでその状態を保持し、クロック信号ＣＬＫが動作し始めると次のＤＡＴＡ信号出力の動作に移る。ＤＡＴＡ信号は、予め定められた手順に従って値を変化させ、一連の手順が完了した後、制御回路１２は、前記ＰＯＷＥＲＯＮを‘０’に変化させてクロック信号ＣＬＫの発振を停止させ、再びＴＲＩＧＧＥＲが‘０’から‘１’に変化するまでその状態を保つ。

図４は、上述のように構成される人体検知センサモジュール１の全体構成の動作を説明するための波形図である。先ず、赤外線センサ１１が人体の接近などによって赤外線の変化を検知すると、センサ出力ＴＲＩＧＧＥＲが‘０’から‘１’に変化する。このセンサ出力ＴＲＩＧＧＥＲの変化によって、制御回路１２がクロック信号発振回路１３に制御信号ＰＯＷＥＲＯＮを出力してクロック発振を開始させる。クロック信号ＣＬＫの発振が始まると、それを元に制御回路１２が更に次の段階の動作に移り、無線信号送信装置１４に制御信号ＤＡＴＡを出力して送信信号ＴＸを送信させる。所定のデータの送信が完了すると、制御回路１２は、制御信号ＰＯＷＥＲＯＮによってクロック信号ＣＬＫの発振を停止させ、さらに制御信号ＤＡＴＡの出力を停止することで、自身と無線信号送信装置１４との動作を停止して、次にセンサ出力ＴＲＩＧＧＥＲが変化するまで待ち受け状態になる。

一方、前記センサ出力監視装置２では、前記送信信号ＴＸが、オン・オフ・キーイングとマンチェスター符号とによって符号化が行われるのに対応して、アンテナ２１と、無線受信回路２２と、積分回路２３と、マンチェスター符号復号回路２４とを備えて構成される。アンテナ２１で受信した前記インパルス方式のＵＷＢによる送信信号ＴＸは、無線受信回路２２に入力され、ＵＷＢ受信パルスが得られる。そのＵＷＢ受信パルスは、積分回路２３に入力され、複数のＵＷＢ受信パルスの電圧を積算して積分パルスが生成され、マンチェスター符号復号回路２４に入力され、復号化されて、前記人体を検知したことを表す受信データが得られる。マンチェスター符号復号回路２４では、マンチェスター符号の区切りのタイミングと、符号１サイクルの前半と後半とで値が変わっていることを確認し、正しい符号が入力されているかどうかを確認している。

図５は、前記センサ出力監視装置２の動作を説明するための波形図である。前記アンテナ２１から無線受信回路２２で得られたＵＷＢ受信パルスは、図５（ａ）で示すようなもので、たとえば１ｎｓｅｃの幅のパルスが、前記２０ｎｓｅｃの周期で現れるパルス列である。前記積分回路２３において、このＵＷＢパルスを複数個、たとえば図５（ｂ）で示すように１０個集めて積分パルスと呼ぶパルスを生成し、この積分パルスを元に、マンチェスター符号復号回路２４は、図５（ｃ）で示すようなマンチェスター符号を復号化して、送信データを表現する。前記制御回路１２は、このようなマンチェスター符号が再現されるように、前記制御信号ＤＡＴＡを作成する。

前記マンチェスター符号は、前記図５（ｃ）に示すように、表現するデータが‘１’の場合は符号１サイクルの前半を‘１’、後半を‘０’とし、表現するデータが‘０’の場合は符号１サイクルの前半を‘０’、後半を‘１’とする符号であり、本実施の形態では、前述のように複数の積分パルスを用いて、このようなマンチェスター符号の半サイクルにおける‘１’を表現する。このマンチェスター符号はマンチェスター符号復号回路２４で解読され、図５（ｄ）で示すように、元の送信データが受信データとして取り出される。

以上のように、本発明の人体検知センサモジュール１は、電池１６を電源とするにあたって、人体の検知を焦電式の赤外線センサ１１によって行うとともに、人体が検知されたことを無線で報知するために、インパルス方式のＵＷＢによる無線通信を用いる。ここで、前記焦電式の赤外線センサ１１は、前記電池１６からの電力によって能動化され、赤外線の変化量を検知して、その情報を出力するパッシブ型の赤外線センサであり、赤外線量に変化がなければ、消費電力は殆ど０である。また、前記ＵＷＢは、データを、たとえば３ＧＨｚから５ＧＨｚという非常に広い周波数帯域に拡散して、かつ送信出力は電子機器の放射電磁雑音よりも低く抑えて通信を行なう無線通信方式であり、前記赤外線センサ１１による人体の検知を報知する程度のデータレートには充分であり、かつ極めて省電力である。そしてさらに、前記制御回路１２は、前記赤外線センサ１１が人体を検知した出力ＴＲＩＧＧＥＲを出力したときにのみ、能動化するとともに、前記インパルス式ＵＷＢによる通信を実現するクロック信号発振回路１３および無線信号送信装置１４も能動化させ、所定のデータを送信させる。

したがって、待ち受け時の消費電流が少ない（数十μＡ以下）パッシブ型の赤外線センサ以外は、センサ出力が変化しない期間は停止しており、また無線通信方式も消費電力が少ないインパルス式ＵＷＢを使用するので、さらなる省電力化を実現し、前記電池１６に、たとえばボタン電池等の小型の電池を用いても長期間の動作が可能となり、その結果、該人体検知センサモジュール１の小型化が可能となり、様々な場所に設置できるようになる。

また、前記制御回路１２は、ＵＷＢパルスの有無によってデータを表現するオン・オフ・キーイングとマンチェスター符号とによって送信信号ＴＸの符号化を行い、前記センサ出力監視装置２は、ＵＷＢパルスそのものではなく、複数のＵＷＢパルスを積算した積分パルスを元にマンチェスター符号を復号化するので、ＵＷＢパルスの幾つかがノイズで壊されたとしても元のデータを復元することができ、Ｓ／Ｎを向上することができる。また、符号化の手法としては、マンチェスター符号以外にも、擬似乱数による符号拡散等の手法もあるが、マンチェスター符号を復号化するための復号化回路は、擬似乱数による拡散符号を復号化する相関器よりも単純な回路構成で実現することができる。

［実施の形態２］
図６は、本発明の実施の第２の形態に係る無線式赤外線センサシステムにおけるセンサ出力監視装置の受信動作を説明するための波形図である。このセンサ出力監視装置は、前述のセンサ出力監視装置２に類似しているけれども、注目すべきは、前記インパルス式ＵＷＢによるデータ信号を受信するにあたって、積分回路を常に動作させて受信データを取り込むのではなく、ＵＷＢパルスの１周期期間中で、ＵＷＢ受信パルスが存在する近辺の期間のみ積分器を動作させて受信データを取り込み、残余の期間は前記積分回路の入力にマスクを行うことである。

このため、前記積分回路には、予め定める期間だけ該積分回路にパルスを受信可能とし、残余の期間は前記積分回路の入力をマスクする図６で示すようなウィンドウ信号が入力される。そして、このウィンドウ信号によって設定されるウィンドウ期間内でパルスが検出されると、以後は前記ＵＷＢパルスの周期でウィンドウ期間が設定されたウィンドウ信号が入力される。すなわち、ウィンドウが開く期間をＵＷＢパルスの１周期期間中で変化させて、パルスの存在を検知できるタイミングを探索し、同期を行う。

また、これに対応して、人体検知センサモジュールで作成される送信信号ＴＸａは、図７で示すようにデータフレームを構成しており、そのデータフレームの先頭部分には、前記ＵＷＢパルスが存在するタイミングを検知できるように、パルスが連送されるパルス信号同期用のパターンＤ１が設けられている。この同期用のパターンＤ１を検知することで、前記ウィンドウ信号の周期およびウィンドウのタイミングを正しく設定することができる。前記同期用のパターンＤ１に続いて人体が検知されたことを表す本体データＤ２が送信される。

このようにウィンドウ信号のタイミングを設定することで、妨害波の影響を低減することができ、受信側のセンサ出力監視装置が受信対象にしている人体検知センサモジュール以外からの信号の影響を減らすことができるとともに、受信対象の人体検知センサモジュールからの信号の場合でも、複数の経路を経て到着した信号を受信して悪影響を被るマルチパス問題を回避することができる。

［実施の形態３］
図８は、本発明の実施の第３の形態に係る無線式赤外線センサシステムにおける送信信号ＴＸｂのデータフレームの構成を示す図である。この送信信号ＴＸｂは、前述の図７で示す送信信号ＴＸａに類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この送信信号ＴＸｂでは、前記パルス信号同期用のパターンＤ１の後に、マンチェスター符号のビット同期用パターンＤ３を有することである。

ここで、前記マンチェスター符号は、前述の図５（ｃ）で示すようなパルス列で、パルスの１周期期間の境界のタイミングを特定する必要がある。このタイミングは前述のマンチェスター符号復号回路２４で得ることができるが、符号複号を行うためには、図５（ｃ）に示したように、符号の前半に‘１’が現れるのか‘０’が現れるのかが定まっていない任意のデータ列ではなく、図８で示すように、符号の前半に必ず‘１’または‘０’の一方が現れる（図８では前半に‘１’）定まったデータ列を入力する必要がある。

そこでこの図８に示すように、前記パルス同期用のパターンＤ１の後に、マンチェスター符号の１周期期間の境界のタイミングを検出する（ビット同期をとる）ために、符号の前半に必ず‘１’が現れる、マンチェスター符号化する前のベースバンド信号では連続して‘１’を表現したビット同期用のパターンＤ３を追加する。図８では‘１’が５回連続するよう図示したが、実際にはこの数は５に限ったものではなく、ビット同期を取るために必要な回数だけベースバンド信号の‘１’を繰り返し送信する。

このように構成することで、データ受信の前にマンチェスター符号のビット同期を確実に取ることが可能になり、マンチェスター符号の復号化の信頼性を向上することができる。

［実施の形態４］
図９および図１０は、本発明の実施の第４の形態に係る無線式赤外線センサシステムにおける人体検知センサモジュール１ａ，１ｂの電気的構成を示すブロック図である。これらの人体検知センサモジュール１ａ，１ｂは、前述の図１で示す人体検知センサモジュール１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、これらの人体検知センサモジュール１ａ，１ｂは、その１または複数と、対応するセンサ出力監視装置とから成る構成を複数グループ備えて無線式赤外線センサシステムを構成していることである。

このため、人体検知センサモジュール１ａには書き換え可能式のＲＯＭ３１が設けられており、人体検知センサモジュール１ｂにはディップスイッチ３２が設けられている。そして、前記ＲＯＭ３１およびディップスイッチ３２では、これらの人体検知センサモジュール１ａ，１ｂのグループ認識が可能なように、ＩＤデータが設定される。制御回路１２ａは、前記無線信号送信装置１４からの送信信号ＴＸｃに、図１１で示すように、前記ＩＤデータから成るユニークワードＤ４を有するように制御信号ＤＡＴＡを作成する。

前記ユニークワードＤ４は、図１１で示すように、前記パルス同期用パターンＤ１および前記ビット同期用パターンＤ２の後ろに配置される。これによって、そのユニークワードＤ４を境界にして、プリアンブル期間の同期用パターンＤ１，Ｄ３と本体データＤ２のパターンとを区別できるようになっている。前記ビット同期用パターンＤ３以降のパルス列は、マンチェスター符号化されたもので、前記ビット同期用パターンＤ３は符号化される前のベースバンド信号では‘１’が連続したデータである。そこで、ユニークワードＤ４は、‘１’の連続以外のパターン（図１１では“０１１０１１００”）と定めておき、受信手順としては、ビット同期確立後に復号化して得たベースバンド信号の値が‘１’の連続であることを確認し、その後に‘１’以外の値が現れた場合、それ以降連続してベースバンド信号の値を観測することで、ユニークワードＤ４を解読することができる。解読したデータ列が同じグループの人体検知センサモジュール１ａまたは１ｂからのものであるか否かを判断して、同じグループの人体検知センサモジュールからのものである場合、以降のデータ列を本体データＤ２とみなして処理し、同じグループの人体検知センサモジュールからのものでない場合、以降のデータを受信しないようにすればよい。

前記ユニークワードＤ４は、同一のグループに属する人体検知センサモジュールおよびセンサ出力監視装置のシステムの間では同じパターンに定める必要があるが、別のシステムでは別のパターンを設定してもよい。このように構成することで、たとえば人体検知センサで構成するシステムと、同様のＵＷＢ無線通信システムを持つ火災報知器で構成するシステムとで、ユニークワードを違ったものに設定しておけば、異なるシステムのデータフレームを受信することはない。また人体検知センサで構成するシステムでも、通信するセンサモジュールの範囲を明確に区別したい場合は、異なるグループで別のユニークワードを設定すれば、自グループ以外のセンサモジュールからのデータフレームを受信することはなくなる。

なお、同一グループ内での人体検知センサモジュール１ａと１ｂとの識別が必要な場合は、たとえば本体データＤ２にアドレスデータを含めることなどで対応することができる。

また、前記書き換え可能式ＲＯＭ３１とディップスイッチ３２とは、共にＩＤデータを任意に再設定可能にするものであるけれども、実装面積およびコストが小さいＲＯＭ３１と、設定が容易なディップスイッチ３２とは、適宜選択されて設けられればよい。

［実施の形態５］
図１２は、本発明の実施の第５の形態に係る無線式赤外線センサシステムにおける送信信号ＴＸ１，ＴＸ２の送信動作を説明するための図である。これらの送信信号ＴＸ１，ＴＸ２は、前述の図１１で示す送信信号ＴＸｃと同様に、ユニークワードＤ４を含むデータフレーム構成である。注目すべきは、本実施の形態は、１または複数の人体検知センサモジュールおよびそれに対応するセンサ出力監視装置とから成る構成が複数組設けられていたり、他のシステムが設けられていたりする場合、同じデータフレームを複数回送信し、かつその送信間隔および／または送信回数が各センサ間で相互に異なることである（図１２では、送信間隔をＷ１とＷ２とに異ならせている）。

図１２を詳しく説明すると、この図１２は２つの人体検知装置で構成される人体検知システムの例を示し、２つの人体検知装置は予めアドレスが与えられ、それぞれのアドレスに対応してデータフレームの送信回数や、１度データフレームを送信した後の待ち時間を設定することができるようになっている。複数回数のデータフレーム送信の一連の手順を、連送データフレームと呼ぶことにする。図１２の例では１つのデータフレーム送信に要する時間は１ｍｓｅｃとしている。

アドレス１を与えられた人体検知装置（端末１）の連送データフレームは、１ｍｓｅｃのデータフレーム送信、１．５ｍｓｅｃの待ち時間、１ｍｓｅｃのデータフレーム送信、６．５ｍｓｅｃの待ち時間の１０ｍｓｅｃの期間の一連の手順である。一方、端末２の連送データフレームは、１ｍｓｅｃのデータフレーム送信、４ｍｓｅｃの待ち時間、１ｍｓｅｃのデータフレーム送信、４ｍｓｅｃの待ち時間の１０ｍｓｅｃの期間の一連の手順である。

このように構成することで、端末１と端末２との連送データフレームのデータ送信開始タイミングがたまたま一致してしまい、それぞれの１回目の送信データに衝突が発生しても、２回目のデータフレームの送信タイミングが異なり、データの衝突が発生することなく、対応するセンサ出力監視装置はそれぞれのデータフレームを受信することができる。また、端末１と端末２との連送データフレームの送信開始のタイミングがずれており、送信途中で一致するようになっても、それぞれの連送データフレーム中の複数のデータフレームの少なくとも１個はデータの衝突を起こすことはなく、正常に受信される。

こうして、複数の人体検知装置（端末）を設けるにあたって、それらが無線信号受信装置を備えておらず、キャリアセンスができずに、無線チャンネルの状況に関わらずデータフレームを送信してしまっても、少なくとも１つのデータフレームは他の人体検知装置（端末）から送信されたデータフレームと衝突を起こすことなく、正常にセンサ出力監視装置に伝送させることが可能となる。

本発明の実施の第１の形態に係る無線式赤外線センサシステムの電気的構成を示すブロック図である。 図１で示す赤外線センサシステムにおける無線信号送信装置の動作を説明するための波形図である。 図１で示す赤外線センサシステムにおける制御回路の動作を説明するための波形図である。 図１で示す赤外線センサシステムにおける人体検知センサモジュールの全体構成の動作を説明するための波形図である。 図１で示す赤外線センサシステムにおけるセンサ出力監視装置の動作を説明するための波形図である。 本発明の実施の第２の形態に係る無線式赤外線センサシステムにおけるセンサ出力監視装置の受信動作を説明するための波形図である。 図６で示す赤外線センサシステムにおける送信信号のデータフレーム構成を示す図である。 本発明の実施の第３の形態に係る無線式赤外線センサシステムにおける送信信号のデータフレーム構成を示す図である。 本発明の実施の第４の形態に係る無線式赤外線センサシステムにおける人体検知センサモジュールの電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の第４の形態に係る無線式赤外線センサシステムにおける人体検知センサモジュールの電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の第４の形態に係る無線式赤外線センサシステムにおける送信信号のデータフレーム構成を示す図である。 本発明の実施の第５の形態に係る無線式赤外線センサシステムにおける送信信号の送信動作を説明するための図である。

符号の説明

１；１ａ，１ｂ 人体検知センサモジュール
２ センサ出力監視装置
１１ 赤外線センサ
１２ 制御回路
１３ クロック信号発振回路
１４ 無線信号送信装置
１５，２１ アンテナ
１６ 電池
１７ パルス生成器
１８ ＡＮＤゲート
２２ 無線受信回路
２３ 積分回路
２４ マンチェスター符号復号回路
３１ ＲＯＭ
３２ ディップスイッチ

Claims (6)

1. センサが赤外線によって被検知対象を検知し、前記被検知対象が検知されたことを受信機へ無線で報知するようにした無線式赤外線センサシステムにおいて、
   前記センサは、
   電池と、
   前記電池からの電力によって能動化され、被検知対象を検知する焦電式の赤外線センサと、
   インパルス式ＵＷＢによる無線信号送信装置と、
   クロック信号を発振するクロック信号発振回路と、
   前記赤外線センサからの前記被検知対象の検知出力に応答し、前記電池からの電力によって前記クロック信号発振回路を能動化してクロック信号を発振させ、前記電池からの電力によって前記無線信号送信装置を能動化して前記クロック信号を用いて前記インパルス式ＵＷＢによる送信信号を作成させる制御回路とを含み、
   前記受信機は、前記インパルス式ＵＷＢによる信号を受信して前記被検知対象の検知を判定することを特徴とする無線式赤外線センサシステム。
2. 前記無線信号送信装置は、ＵＷＢパルスの有無によってデータを表現するオン・オフ・キーイングとマンチェスター符号とによって送信用データの符号化を行い、
   前記受信機は、複数のＵＷＢパルスを積算した積分パルスを元にマンチェスター符号を構成することを特徴とする請求項１記載の無線式赤外線センサシステム。
3. 前記インパルス式ＵＷＢによるデータ信号はデータフレームを構成しており、前記データフレームの先頭部分にはパルス信号同期用のパターンを含み、前記パルス信号同期用のパターンを用いて前記受信機がＵＷＢパルスの位置を判定して受信を行うことを特徴とする請求項１または２記載の無線式赤外線センサシステム。
4. 前記データフレームのパルス信号同期用のパターンの後に、マンチェスター符号のビット同期用パターンを有することを特徴とする請求項３記載の無線式赤外線センサシステム。
5. １または複数のセンサおよびそれに対応する受信機から成る構成を複数組備え、前記データフレームのビット同期用パターンの後に、それ以前のビット同期用パターンとそれ以降のデータ本体とを区別し、かつ前記のセンサおよび受信機から成る各構成を識別するためのユニークワードを有することを特徴とする請求項４記載の無線式赤外線センサシステム。
6. １または複数のセンサおよびそれに対応する受信機から成る構成を複数組備え、前記制御回路は、前記無線信号送信装置に前記データフレームを複数回送信させ、かつその送信間隔および／または送信回数が各センサ間で相互に異なることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の無線式赤外線センサシステム。

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