JP2006294062A - 不審者探知システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 所定周波数の電波を特定スポット(2ー1,……2ーn)に放射し、反射波を受信して受信信号の位相変化よりスポット内での物体の時間的変位信号を検出するセンサ(1ー1,……(1ーn)を複数配置して所定領域をカバーし、この領域に出入りする認可者の任意箇所にセンサから放射される電波を検出してID信号で変調して送信する認識用機器を取り付け、センサでスポット内の物体の時間的変位信号と、ID信号を検出し、変位信号と、ID信号の有無により不審者を弁別するようにしたものである。
【選択図】 図1
Description
図1は本発明における警戒スポットを説明する図で、図1(a)は3次元的に見た図、図1(b)は警戒スポットの平面図、図2は不審者か否かを弁別するための認可者用帽子を説明する図である。
図1(a)において、センサ1ー1〜1ーnはマイクロ波センサ(詳細は後述)であり、図1(b)に示す警戒スポット2ー1〜2ーnをカバーするようにそれぞれアンテナから電波を放射し、その反射波を受信して、反射波の位相の変位から警戒スポット内における人や小動物の動き(変位)を検出するとともに、認識用の信号が検出されたか否かにより認可者か非認可者かの弁別を行う。センサとしては、可視光や赤外線センサはその性格上どうしても受光部や発光部が露出していなければならず、意図的侵入者に見破られるおそれがある。これに対して電波を用いるマイクロ波センサは、表面を誘電体で覆うことが可能であり、センサがどこにあるかを秘匿することができる。マイクロ波センサは、例えば天井、壁等適宜の位置に設置し、警戒スポットは多少相互に離れるようにしても、一部領域が重なるようにしてもよく、センサ数は警戒必要範囲に応じて任意に設定でき、警戒の必要のない部分にはセンサを配置しなければ設備費の節約をすることができる。なお、マイクロ波センサで使用する電波は、電波法で許される範囲(例えば30MHz以上)を使用し、携帯電話より遙に小さい出力で可能であり、電磁波ノイズ、健康への影響はない。
センサ1ー1〜1ーnで検出した信号は、信号処理装置(CPU)10に取り込まれ、ここで人や小動物の動きの情報と、認識用電波のID情報とから不審者か否かを判別し、結果を表示器11、警報器12へ出力し、またホストコンピュータ13へ転送する。例えば、荷捌き場等では多数の人が動いており、警戒スポット内にいる人や小動物の動きが各センサで検出され、同時に認識用電波のID情報が取り込まれる。信号処理装置10には、例えば、動きの検出フラグF1(動きが検出されたとき「1」、それ以外は「0」)と、ID情報検出フラグF2(正しいID情報が検出されたとき「1」、それ以外は「0」)が設定されており、フラグF1及びフラグF2ともに「1」のときは認可者、フラグF1が「1」、フラグF2が「0」のときは不審者(あるいは小動物)、フラグF1が「0」、フラグF2が「1」のときは認可者用帽子が放置されていると判別する。信号処理装置10は事務室等に置かれた制御盤等であり、ホストコンピュータ13で集中管理する。勿論、信号処理装置10自体をホストコンピュータコンピュータとして集中管理を行うようにしてもよい。
図4はセンサを構成するヘテロダイン方式の送信器と受信器の回路構造の一例を示すブロック図である。
送信器20において、高周波(中間周波数)発生器21の出力は、分配/合成器22、増幅器23を経てミクサ24において局部発振器38の出力と混合されて周波数変換され、増幅器25、分配/合成器26、増幅器27を経て、送信用同軸ケーブル28に供給されてアンテナ(図示せず)から検出用電波5として放射され、警戒スポットを形成する。警戒スポットからの反射波と認識用電波6は受信器30で受信される。受信用同軸ケーブル37上の受信信号は、増幅器31、減算器32、増幅器33を経てミクサ34で局部発振器38の出力と混合されて中間周波数に変換され、増幅器35を経て検波器36に供給され、位相が90°異なる1対の検波出力E1 及びE2 に変換される。送信器内の分配/合成器26の分岐出力ep は、不要反射波相殺信号発生器39に供給され、この発生器39の出力eq は受信器内の減算器32に供給される。送信器内の分配/合成器22の分岐出力ec は、検波器36に供給される。
受信器30の増幅器35からの信号er は2分されて、一方は乗算器361に被乗数信号として供給され、他方は乗算器362に被乗数信号として供給される。また、送信器内の分配/合成器22の分岐出力ec も2分されて、一方はそのまま乗算器361に乗数信号ec として供給され、他方は90°移相器363を経て乗算器362に乗数信号es として供給される。乗算器361、362で同期検波された出力は、それぞれ低域フィルタ364、365を通って、直交成分検波出力E1 及びE2 となる。
送信器内の分配/合成器26の分岐出力ep は、可変移相器391と可変減衰器392により、それぞれ位相と振幅が調節されて、不要反射波相殺信号eq となる。
一般に、送信信号eT と受信信号eR は、
eT =aT cosω0 t (1)
eR =aR cosω0 (t−τ) (2)
aT 、aR :定数
ω0 :角周波数=2πf0
f0 は例えば1200MHz
t:時間
τ=2R/V
R:反射体までの距離
V:電波の速度
の式で表わすことができる。
er =ar cosω(t−τ) (3)
ω:周波数変換後の中間角周波数=2πf
fは例えぱ10MHz
の式で表わすことができる。
ec =ac cosωt (4)
と表わすことができる。乗算器361によりec とer を乗算すると、
ec ×er =am cosωtcosω(t−τ)
=(1/2) am {cosω(2t−τ)+cosωτ} (5)
am =ar ×ac
また、ec を90°移相した信号es とer とを乗算器362により乗算すると、
es ×er =(1/2) am {sinω(2t−τ)+sinωτ} (6)
(5)式及び(6)式において、右辺を展開したときの第1項は、放射電波の2倍の周波数を持つが、第2項におけるωτは、反射体が静止物体の場合は一定であり、運動体の場合でも、その変化の周波数は第1項に比して極めて低い。したがって、これら乗算器の出力をそれぞれ低域フィルタ364及び365を通すと、(5)式及び(6)式の右辺第1項に対応する成分が除去されて、検波出力E1 及びE2 は、
E1 =(1/2)am cosωτ (7)
E2 =(1/2)am sinωτ (8)
となる。
E1 =(1/2)am cosωτ0 +(1/2)am ′cosωτn (9)
E2 =(1/2)am sinωτ0 +(1/2)am ′sinωτn (10)
となるはずである。
ωτ0 =ω・2(R0 +r)/V
=(2ω/V)R0 +(2ω/V)r
ここで、2ω/VとR0 は一定であるから、(2ω/V)R0 =A、2ω/V=Bと置けば、(9)式と(10)式は次のように書き替えられる。ただし、前述のようにして低減された不要反射波信号の残りを△E1 と△E2 で表わすと、 E1 =(1/2)am cos(A+Br)+△E1
E2 =(1/2)am sin(A+Br)+△E2
となる。
E1 ≒(1/2)am {cosA−BrsinA}+△E1 (11)
E2 =(1/2)am {sinA+BrcosA}+△E2 (12)
が成り立つ。
高域フィルタ40及び41は検波出力E1 及びE2 からそれぞれ直流成分を除去し、その結果、(11)式及び(12)式の右辺第2項に対応する信号のみが増幅器42及び43で増幅される。増幅された出力は、それぞれA/D変換器44及び45でティジタル信号に変換されてから、算術演算回路46に供給されて、式(11)及び(12)の右辺第2項(変化分)の2乗の和が算出され、その結果を高速フーリェ変換器47がスペクトル解析して、得られたパワースペクトルから変位rに対応した信号が得られる。
図8は認可者用帽子に設けられた認識用機器の回路構成を示す図である。受信アンテナ52で受信された検出用電波は増幅器53で増幅され、ミクサ51でROM50に記憶されたID信号と乗算され、増幅器54を経てアンテナ55から認識用電波として放射される。いま、増幅器53、54のゲインをG1 、G2 、ID信号をm(t)で表し、マイクロ波センサから放射される電波が(1)式に示されるように、角周波数ω0 であるとき、認識用機器から反射されてマイクロ波センサで受信される認識用電波eD は、
eD =kG1G2m(t−τ/2)cosω0 (t−τ−τ′) (13)
で表される。ここでτ′はシステム時間遅れである。そして、センサ内で中間周波数ωに変換されるとすると、検波器36(図4)の出力のcos成分のみに着目すると、
ec ×eD
=k′G1G2m(t−τ/2)cosωtcosω(t−τ−τ′)(14)
となり、低域フィルタ364または365の出力E3 は、
E3 =(k′G1 G2 /2)m(t−τ/2)cosω(τ+τ′)(15)
となる。(k′G1 G2 /2)、cosω(τ+τ′)は一定とみなせるので、ID信号m(t−τ/2)に応じた信号が得られる。一方、IDを持たない人の信号の場合の出力E4 は(15)式において m(t−τ/2)=1に相当し、 E4 =(k′G1 G2 /2)cosω(τ+τ′) (16)
と表され、(11)、(12)式の場合と同様、低域フィルタを通すことにより変位信号が得られるだけである。こうして、認可者か否かを弁別することができる。
この例は、ROM50に記憶されているIDのデータにより、増幅器56のゲインを変えて検出用電波を変調するものである。認可者の弁別は図8の場合と同様である。
高周波発振器61の出力を増幅器62で増幅して、アンテナ64から電波を放射し、アンテナ65で反射波を受信する。増幅器66で増幅した信号と、方向性結合器63からの信号を、互いに導波路上λ/8ずれた位置、すなわち90°位相のずれた位置でそれぞれダイオードDにより混合・検波し、それぞれCRからなる低域フィルタよりE1 、E2 を出力する。この出力は、図4における出力に該当し、この回路を用いても同様に変位信号、認可者弁別信号を得ることが可能である。
Claims (3)
- 高周波信号の電波を特定スポットに放射し、反射波を受信して高周波信号の位相変化よりスポット内での物体の動きを検出するマイクロ波センサを配置し、特定スポットにより所定領域をカバーし、マイクロ波センサの信号を取り込んでデータ処理する処理装置と、
前記所定領域に出入りする認可者の任意箇所に取り付けられ、前記マイクロ波センサより放射される電波を検出し、検出した電波をID信号で変調して認可者認識用信号として送信する認識用機器とを備え、
前記マイクロ波センサでスポット内の物体の動きと、認可者認識用のID信号を検出するようにしたシステムであって、
前記処理装置は、マイクロ波センサにより物体の動きが検出されず、かつID信号が検出されたとき、認識用機器忘れであると判別することを特徴とする不審者探知システム。 - 前記処理装置は、マイクロ波センサにより物体の動きを検出し、かつID信号が検出されたとき、認可者であると判別することを特徴とする請求項1記載の不審者探知システム。
- 前記処理装置は、マイクロ波センサにより物体の動きを検出し、かつID信号が検出されなかったとき、不審者であると判別することを特徴とする請求項1記載の不審者探知システム。
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JP2016125881A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | Simplex Quantum株式会社 | 空間監視装置および空間監視方法 |
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