JP2007304956A - 位置特定システム及びセキュリティシステム - Google Patents

Abstract

【課題】圧力変動事象の発生位置を特定することが可能な位置特定システムを提供する。
【解決手段】室内空間１０に、第１〜第３圧力センサ２１〜２３が各々離間して配置される。ドア１２が開閉されると、その開閉に伴う圧力変動が、第１〜第３圧力センサ２１〜２３で検知されるが、その圧力変動のピーク値が観測される時刻には、各センサ配置位置からドア１２までの距離によって時間的なズレがある。この時間的なズレがドア１２までの距離差に換算され、この距離差を利用して、第１〜第３圧力センサ２１〜２３の２個ずつを焦点とする双曲線５２〜５４が作成される。そして、これら双曲線５２〜５４の交点を求めることで、圧力変動事象の発生ポイントが特定される。
【選択図】図７

Description

本発明は、圧力センサを用いた位置特定システム、及びこれを用いたセキュリティシステムに関するものである。

住宅などのセキュリティシステムにおいて、居住者の不在時に外部者の侵入を検知するために、ドアや窓などの外部者の侵入が予測される箇所にセンシング要素が配置される。かかるセンシング要素としては、主にマグネットセンサ、解錠検知センサ、或いは赤外線人感センサ等が用いられている。しかし、このようなセキュリティシステムでは、侵入可能性のある箇所の全てにセンシング要素を配置する必要があり、また住宅内でこれらセンシング要素をネットワーク化する必要が生じるため、セッティングの煩雑化、コストアップ、運用の複雑化が招来される。

一方、特許文献１には、圧力センサを用いて室内空間の空気圧変化を検知する技術を防犯用途に適用することが開示されている。これは、比較的気密度が高い室内空間を対象とし、その室内空間に対して設けられている戸が開けられたり、壁や窓が破壊されたりしたことに伴う当該室内空間内の圧力変動を、その室内空間に設置された圧力センサで検出するというものである。この方法によれば、侵入可能性のある箇所の全てにセンシング要素を配置する必要はなく、システムの簡素化を図り得る。
特公平７−１２１５号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているような圧力センサを用いる手法を、例えばホームセキュリティシステムへ実際に適用した場合、どの位置で圧力変動が生じるような行為（ドアや窓の開閉、破壊等）が発生したのかまで特定することができないことから、セキュリティ情報としての乏しさは否めない。

従って本発明は、圧力センサを用いて室内空間における圧力変動事象の発生を検知するように構成されたシステムにおいて、圧力変動事象の発生位置を特定することが可能な位置特定システム、及びこれを用いたセキュリティシステムを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る位置特定システムは、室内空間の所定位置に各々離間して配置され、前記室内空間の圧力を検出する少なくとも３つの圧力センサと、これら圧力センサの出力に基づいて、前記室内空間に対する圧力変動の原因箇所を求める演算手段とを備え、前記演算手段は、１のポイントで生じた圧力変動事象について、前記圧力センサの各出力の時間変化における圧力変動ピーク値をそれぞれ求めるピーク値抽出手段と、抽出された前記ピーク値の相互間で時間的なズレを求めると共に、これら時間的なズレを前記１のポイントから各圧力センサの配置位置までの距離差に換算する処理を行う距離差導出手段と、前記距離差に基づいて、前記少なくとも３つの圧力センサのうちの２つの圧力センサの配置位置を焦点とする双曲線を圧力センサの組み合わせ別にそれぞれ求める双曲線生成手段と、得られた複数の双曲線の交点を求め、該交点の位置を圧力変動事象が生じたポイントとして特定する位置特定手段とを具備することを特徴とする。

この構成によれば、いずれかの箇所で圧力変動事象が発生すると、室内空間に配置された少なくとも３つの圧力センサにより各々圧力の変動が検出される。ここでの検出は、圧力変化に伴う空気振動が各圧力センサに到達したときに行われる。各圧力センサは、室内空間の所定位置に各々離間して配置されていることから、圧力変動のピーク値が検出される時間には、前記空気振動の到達時間差に基づく時間的なズレが存在する。この時間的なズレを、圧力変動事象発生ポイントから各圧力センサの配置位置までの距離差に換算し、２つの圧力センサの配置位置を焦点に選んで前記距離差が一定に保たれる双曲線を作成すれば、圧力変動事象発生ポイントは前記双曲線上のいずれかの箇所に存在することが推定される。さらに、違う組み合わせの２つの圧力センサの配置位置を焦点に選び、それらの距離差が一定に保たれる双曲線を作成し、該双曲線と先に作成した双曲線との交点を求めれば、圧力変動事象発生ポイントを特定できるようになる。

上記構成において、前記室内空間において圧力変動の原因箇所となり得る領域の位置情報を記憶する位置情報記憶手段を備え、前記位置特定手段は、前記双曲線の交点が複数存在する場合に、前記位置情報記憶手段の位置情報を参照して、圧力変動事象が生じたポイントを特定することが望ましい（請求項２）。この構成によれば、双曲線の交点が複数求められた場合でも、位置情報記憶手段に記憶された位置情報を活用して、圧力変動事象発生ポイントを合理的に特定できるようになる。

本発明の請求項３に係るセキュリティシステムは、請求項１又は２に記載の位置特定システムと、セキュリティモードが設定されているか否かを判定するモード判定手段と、前記セキュリティモードが設定されている場合において、前記位置特定システムにより圧力変動事象が生じたポイントが特定された場合に、所定の通報信号を生成して発信する通報手段とを具備することを特徴とする。この構成によれば、圧力変動事象発生とその発生ポイントの特定が行われた場合であって、セキュリティモードが設定されているときに、通報手段により通報信号が発信されるようになる。

請求項１に係る位置特定システムによれば、圧力センサを用いて室内空間における圧力変動事象の発生を検知できるだけでなく、圧力変動事象の発生位置を特定することができる。従って、どのドアや窓が開けられたり破壊されたりしたのか等を特定することが可能となり、一層利用性の高い情報をユーザに提供できるようになる。しかも少なくとも３つの圧力センサからなるセンシング要素を準備すれば良く、侵入可能性のある箇所全てにセンシング要素を設置する従来のシステムに比べてシステムの簡素化、コストダウンを図ることができる。

請求項２に係る位置特定システムによれば、位置情報記憶手段に記憶された位置情報を活用して圧力変動事象発生ポイントを合理的に特定できるので、位置特定精度を向上させることができる。

請求項３に係るセキュリティシステムによれば、システムの簡素化、コストダウンを図りつつ、侵入箇所である圧力変動事象の発生位置を特定することができるので、セキュリティシステムの有用性を高めることができる。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。
図１は、本発明に係るセキュリティシステム（位置特定システム）Ｓの全体構成の一例を示す模式図であり、図１（ａ）は、セキュリティシステムＳが適用される住居１の室内空間１０の平面図、図１（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。これらの図に示すように、本実施形態に係るセキュリティシステムＳは、室内空間１０の適所に配置される圧力センサ２と、圧力センサ２の動作制御、データ処理及びセキュリティセンターとの通信機能等を備えるコントロールユニット３とから構成されている。

住居１は、室内空間１０を仕切る壁面１１と、該室内空間１０への出入り口となるドア１２と、壁面１１の二箇所に設けられた窓１３、１４とを備える。この室内空間１０は、比較的気密性が高い室内空間である。なお、ここでは住居１の室内空間１０をセキュリティ対象とした例を示しているが、住宅の廊下や玄関の空間、店舗、オフィス等の室内空間を対象としても良い。

圧力センサ２は、室内空間１０の内部において発生する圧力変動を検出し、その圧力変動に応じた電気信号を出力する。この圧力センサ２としては、薄膜ゲージ式、半導体ストレインゲージ式、圧電式、光ファイバー式等の各種の圧力センサを用いることができる。本発明では、少なくとも３つの圧力センサが用いられる。本実施形態では、室内空間１０の中央部付近に配置される第１圧力センサ２１と、左右の壁面１１近くに配置される第２圧力センサ２２及び第３圧力センサ２３との３つの圧力センサが用いられる例を示している。

コントロールユニット３は、第１圧力センサ２１、第２圧力センサ２２及び第３圧力センサ２３の出力に基づいて、室内空間１０に対する圧力変動の原因箇所（１のポイントで生じた圧力変動事象）を求める演算手段を含んでいる。ここで、圧力変動事象とは、ドア１２の開閉、窓１３、１４の開閉、若しくはこれらの破壊、さらには壁面１１の破壊等により、気密性が高い室内空間１０の室内圧力が変動する事象のことを指す。そして、上記の開閉や破壊は、セキュリティモードが設定されている場合において、住居１の居住者以外の者による室内空間１０への侵入行為に付随するものであることが予定されている。

図２は、コントロールユニット３の機能構成の詳細を示すブロック図である。コントロールユニット３は、図２に示すように、内部構成として操作部３１、表示部３２、センサ制御部３３、演算部３４（特許請求の範囲の演算手段に相当する）、セキュリティ制御部３５及び全体制御部３６を含んでいる。

操作部３１は、ボタンやタッチキー等からなり、ユーザからの必要な設定情報の入力、操作情報の入力を受け付ける。表示部３２は、液晶パネル等からなり、操作画面や必要なメッセージ情報等を表示する。

センサ制御部３３は、圧力センサ２による室内空間１０の室内圧力測定動作を制御すると共に、圧力センサ２が発生する室内圧力に応じた電圧信号を受信して記録する。かかる機能を達成するためにセンサ制御部３３は、測定制御部３３１、Ａ／Ｄ変換部３３２及びデータバッファ３３３を備えて構成されている。

測定制御部３３１は、第１圧力センサ２１、第２圧力センサ２２及び第３圧力センサ２３を動作させて室内圧力測定を行わせる。すなわち測定制御部３３１は、３つの圧力センサに対して所定のサンプリング周期で同期してセンシングを行わせるタイミング信号を発生し、前記サンプリング周期毎に各圧力センサから出力されるアナログ出力信号を取り込ませる。さらに測定制御部３３１は、Ａ／Ｄ変換部３３２を制御して前記アナログ出力信号をデジタル信号に変換させると共に、このデジタル信号をデータバッファ３３３に格納させる制御を行う。

Ａ／Ｄ変換部３３２は、第１圧力センサ２１、第２圧力センサ２２及び第３圧力センサ２３から出力されるアナログ出力信号をデジタル信号（圧力レベルデータ）に変換する。このデジタル信号は、データバッファ３３３へ入力される。

データバッファ３３３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等からなり、Ａ／Ｄ変換部３３２から入力されるデジタル信号を一時的に格納するものである。このデータバッファ３３３に所定のデータ量が蓄積されると、測定制御部３３１は、演算部３４へデータ転送させる。

演算部３４は、室内空間１０に対する圧力変動の原因箇所を求める位置特定処理を行うもので、データ生成部３４１、ピーク値抽出部３４２（ピーク値抽出手段）、距離差導出部３４３（距離差導出手段）、双曲線生成部３４４（双曲線生成手段）、位置特定部３４５（位置特定手段）及び位置情報記憶部３４６（位置情報記憶手段）を備えている。

データ生成部３４１は、圧力レベルデータのピークを検出することが可能なように、データバッファ３３３に蓄積された一定時間のデータを時間軸に展開して、圧力レベルデータの時間変化データ（圧力変動波形）を生成する。図３は、このような圧力変動波形の一例を示すグラフである。この図３は、気密性の高い模擬室内空間に扉（圧力変動発生ポイント）を配置し、この扉から一直線上に３つの圧力センサをそれぞれ扉から３５００ｍｍ、６５００ｍｍ、９５００ｍｍの位置に配置し、扉を開閉したときに観測された圧力変動波形４１、４２、４３を示している。

図３からも明かな通り、圧力変動波形４１、４２、４３には、扉の開始め（及び閉め終わり）に対応する圧力変動が観測され、それぞれ圧力変動のピーク値４１Ｐ、４２Ｐ、４３Ｐが観測されている。そして、ピーク値４１Ｐ、４２Ｐ、４３Ｐの相互間には、その発生時刻に時間的なズレが存在していることがわかる。また、３つの圧力センサの配置位置とズレ時間とから、圧力変動がほぼ音速と同じ３００ｍ／ｓで伝播されていることがわかる。このことは、１のポイントで生じた圧力変動事象について、３つの圧力センサで検出される圧力変動のピーク値のズレと、これら圧力センサの配置位置情報を用いれば、圧力変動事象の発生ポイントを探知できることを示唆している。データ生成部３４１は、かかる知見に基づいて、圧力変動のピーク値のズレを観測できるよう、圧力センサの測定データから図３に示したような圧力変動波形４１、４２、４３を生成するものである。

ピーク値抽出部３４２は、データ生成部３４１により生成された圧力変動波形からピーク値と、そのピーク値の発生時刻とを求める処理を行う。例えば図３に示した例では、圧力変動波形４１、４２、４３のピーク値４１Ｐ、４２Ｐ、４３Ｐを求めると共に、これらピーク値が観測された時刻を求める。

距離差導出部３４３は、ピーク値抽出部３４２で求められたピーク値の発生時刻の時間的なズレを求め、これを距離情報に換算する演算処理を行う。図３に示した例で言うと、ピーク値４１Ｐ、４２Ｐの間、ピーク値４１Ｐ、４３Ｐの間、並びにピーク値４２Ｐ、４３Ｐの間における時間的なズレを求め、これら時間的なズレを圧力変動の伝播速度（３００ｍ／ｓ）に乗じて距離差に換算する処理を行う。この距離差は、圧力変動事象の発生ポイントから各々の圧力センサの配置位置までの距離差に相当する。

ここで、距離差の実測例を示しておく。図４は、上述の第１圧力センサ２１、第２圧力センサ２２及び第３圧力センサ２３の、室内空間１０への実際の配置例を示すセンサ配置図である。図中の寸法は、壁面１１の表面からセンサ中心までの長さを示し、その単位はｍｍである。なお、圧力変動事象の発生ポイントはドア１２である。

図５は、ドア１２を開閉したときに、第１〜第３圧力センサ２１〜２３によりそれぞれ検出された圧力変動波形４０１〜４０３を示している。そして、これらの圧力変動波形４０１〜４０３には、ピーク値４０１Ｐ〜４０３Ｐがそれぞれ観測されている。図４から明らかなように、ドア１２へ距離的に最も近いのは第２圧力センサ２２であることから、第２圧力センサ２２の出力に基づく圧力変動波形４０２のピーク値４０２Ｐが、最も速い時刻に観測されている。その後、ドア１２へ距離的に次に近い第１圧力センサ２１の出力に基づく圧力変動波形４０１のピーク値４０１Ｐが観測され、最後にドア１２に最も遠い第３圧力センサ２３の出力に基づく圧力変動波形４０３のピーク値４０３Ｐが観測されている。

これらピーク値４０１Ｐ〜４０３Ｐが検出された時刻間の時間的なズレは、各々、
ピーク値４０１Ｐ−ピーク値４０２Ｐ＝１０．８ｍｓ
ピーク値４０３Ｐ−ピーク値４０２Ｐ＝１７．１ｍｓ
ピーク値４０３Ｐ−ピーク値４０１Ｐ＝６．３ｍｓ
となる。これらの時間的なズレを圧力変動の伝播速度＝３００ｍ／ｓを用いて、ドア１２に対する第１〜第３圧力センサ２１〜２３の距離差に換算すると次の通りとなる。
ドア１２に対する第１、第２圧力センサ２１、２２間の距離差＝３．２４ｍ
ドア１２に対する第２、第３圧力センサ２２、２３間の距離差＝５．１３ｍ
ドア１２に対する第１、第３圧力センサ２１、２３間の距離差＝１．９０ｍ

図２に戻って、双曲線生成部３４４は、上記のようにして距離差導出部３４３にて求められる距離差に基づいて、第１〜第３圧力センサ２１〜２３のうちの２つの圧力センサの配置位置を焦点とする双曲線を、第１〜第３圧力センサ２１〜２３の組み合わせ別にそれぞれ求める処理を行う。

位置特定部３４５は、双曲線生成部３４４により求められた複数（圧力センサが３つ使用される場合は３本）の双曲線の交点を求め、該交点の位置を圧力変動事象が生じたポイントとして特定する処理を行う。なお、この双曲線の交点は、圧力変動事象が１のポイントで発生した場合でも、演算上は複数求められる場合がある。

位置情報記憶部３４６は、室内空間１０において圧力変動の原因箇所となり得る領域の位置情報を記憶する。例えば図１に例示したような住居１の場合、室内空間１０の床面や天井はまず破壊されることはないと考えられることから、圧力変動事象が発生し得る箇所は、壁面１１、ドア１２、窓１３、１４の配置位置のいずれかであると想定される。このような場合、位置情報記憶部３４６には壁面１１、ドア１２及び窓１３、１４の位置情報を示す座標値等が格納される。そして、位置特定部３４５は、双曲線の交点が複数存在する場合に、この位置情報記憶部３４６に格納されている位置情報を参照して、例えば床面（天井）の座標値に相当する部分に双曲線の交点が検出されている場合には、これを捨象した上で圧力変動事象が生じたポイントを特定する。

ここで、双曲線生成部３４４及び位置特定部３４５による位置計測の理論について、図６に基づいて説明しておく。図６に示すように、設置位置が既知である第１受信局Ｐ、第２受信局Ｑで、位置が不明な発信局Ｔから電波、音波などの波動（信号）が発信される場合を考える。いま、発信局Ｔから信号が発信され、この信号が第１受信局Ｐ及び第２受信局Ｑで各々受信されたものとする。第１受信局Ｐ及び第２受信局Ｑへの信号到達時間差をΔｔ、信号の速度をｖとすると、発信局Ｔから第１受信局Ｐまでの距離と、発信局Ｔから第２受信局Ｑまでの距離との距離差Δｒは、次の（１）式で求められる。
Δｒ＝ｖ×Δｔ ・・・（１）

第１受信局Ｐ及び第２受信局Ｑの２点からの距離の差が一定という条件が与えられた場合、信号源である発信局Ｔは、図６に示すように第１受信局Ｐ及び第２受信局Ｑの位置を焦点とする双曲線５１ａ、５１ｂ上に必ず存在することとなる。双曲線の一般式は、次の（２）式のように表される。

ここで、焦点となる第１受信局Ｐ及び第２受信局Ｑの位置座標は、次の（３）式で表される。

さらに、第１受信局Ｐ及び第２受信局Ｑの各々と発信局Ｔとの距離差Δｒは、Δｒ＝２ａとなることから、定数ｂはΔｒと、第１受信局Ｐと第２受信局Ｑとの間の距離Ｌとから次の（４）式のように表される。

局数が２つの場合は、信号源である発信局Ｔの位置は、（２）式で決定される双曲線５１ａ、５１ｂ上のどこかにあるとしか判明しないが、局数が３つ以上ある場合は、そのうちの２つの組み合わせから導出される複数の双曲線の交点から、信号源位置を確定することができる。

図７は、図４、図５に示した第１〜第３圧力センサ２１〜２３の距離差換算関係を用いて、双曲線の交点から圧力変動事象の発生ポイント（この場合はドア１２）を推定した例を示す模式図である。ここでは、第１〜第３圧力センサ２１〜２３を、それぞれＣｈ．１〜Ｃｈ．３として表示している。

上記で求められた通り、ドア１２に対する第１圧力センサ２１（Ｃｈ．１）と第２圧力センサ２２（Ｃｈ．２）間のピーク値発生時間差は１０．８ｍｓ（距離差換算で３．２４ｍ）である。図中に符号５２が付された曲線は、これら第１圧力センサ２１及び第２圧力センサ２２の配置位置を焦点とし、両者の距離差が一定であるという条件を満たす双曲線である。また、第２圧力センサ２２と第３圧力センサ２３（Ｃｈ．３）間のピーク値発生時間差は１７．１ｍｓ（距離差換算で５．１３ｍ）である。図中に符号５３が付された曲線は、これら第２圧力センサ２２及び第３圧力センサ２３の配置位置を焦点とし、両者の距離差が一定であるという条件を満たす双曲線である。さらに、第１圧力センサ２１と第３圧力センサ２３間のピーク値発生時間差は６．３ｍｓ（距離差換算で１．９０ｍ）である。図中に符号５４が付された曲線は、これら第１圧力センサ２１及び第３圧力センサ２３の配置位置を焦点とし、両者の距離差が一定であるという条件を満たす双曲線である。上記双曲線生成部３４４は、第１〜第３圧力センサ２１〜２３から選ばれる２つのセンサの組み合わせについて、このような双曲線５２〜５４を求める処理を行うものである。

図７からも明らかな通り、これら双曲線５２〜５４は、室内空間１０において２つの交点を有する。すなわち、ドア１２の配置位置に存在する第１交点Ｐ１と、室内空間１０の中央部付近に存在する第２交点Ｐ２とである。上記位置特定部３４５は、先ずこのような第１交点Ｐ１及び第２交点Ｐ２を求める交点算出処理を行う。かかる交点算出処理は、例えば双曲線５２〜５４を表現する関数を各々導出し、これら関数相互の交点を求める演算を実行する方法を採用することができる。

ここで示した事例では、圧力変動事象の発生ポイントはドア１２であるにも拘わらず、２つの交点が検出されている。実際の動作では、圧力変動事象の発生ポイントは未知であるので、第１交点Ｐ１及び第２交点Ｐ２のうちから１つを選択せねばならない。本事例のような室内空間１０の構成では、室内空間１０の外周部（壁面１１及びドア１２）に圧力変動事象の発生ポイントが事実上限定される。従って、室内空間１０の外周部付近に存在する交点を優先採用するという条件決めをしておくことで、第２交点Ｐ２を外し、第１交点Ｐ１を圧力変動事象が生じたポイントとして特定することができる。上記位置情報記憶部３４６は、このような条件決めを記憶するものであり、位置特定部３４５はかかる条件を参照して、圧力変動事象発生ポイントを特定するものである。

図２に戻って、セキュリティ制御部３５は、モード判別部３５１、通報信号生成部３５２、通信部３５３及び警報発生部３５４を備えて構成されている。モード判別部３５１は、当該セキュリティシステムＳにおいて実際にセキュリティセンターに通報動作を行ったり警報発生を行ったりするセキュリティモードが設定されているか否かを判定する。

通報信号生成部３５２は、位置特定部３４５により圧力変動事象発生ポイントが検出された場合に、セキュリティセンターに向けた所定の通報信号を生成する。これに加えて、或いはセキュリティセンターに代えて、登録されたユーザに保有されている携帯電話等のモバイル端末機に向けた通報信号を生成するようにしても良い。

通信部３５３は、インターネット等の通信網を介してセキュリティセンターとデータ通信を行う機能部であり、通報信号生成部３５２で生成された通報信号をセキュリティセンターに備えられているサーバ装置等へ送信する。

警報発生部３５４は、位置特定部３４５により圧力変動事象発生ポイントが検出された場合に、室内空間１０に別途設置された警報音発生装置や警報ランプ等を動作させて、警報音や警報光を発生させる。かかる警報音や警報光は、侵入者等に対する警鐘であると共に、周囲に事象発生を報知する役目を果たすものである。

全体制御部３６は、コントロールユニット３の全体的な動作制御を行う。すなわち全体制御部３６は、操作部３１からの操作信号の入力を受けて、センサ制御部３３、演算部３４及びセキュリティ制御部３５の動作制御を行う。

続いて、本発明にかかるセキュリティシステムＳの動作について説明する。図８は、センサ制御部３３による圧力レベルデータの測定動作を示すフローチャートである。測定が開始されると、タイマー部（図２では図略）が機能し、サンプリング周期であるか否かが確認される（ステップＳ１１）。このサンプリング周期は、例えば１０ｍｓ〜５０ｍｓ程度に設定される。

サンプリング周期が到来すると（ステップＳ１１でＹＥＳ）、測定制御部３３１から与えられる制御信号に応じて、第１〜第３圧力センサ２１〜２３の各々から、室内空間の圧力レベルに応じたアナログ電圧信号が取得される（ステップＳ１２）。取得されたアナログ電圧信号は、Ａ／Ｄ変換部３３２によりデジタル信号（圧力レベルデータ）に変換される（ステップＳ１３）。そして、この圧力レベルデータは、データバッファ３３３に時刻に関連付けて記録される（ステップＳ１４）。続いて、測定の終了指令があったか否かが確認され（ステップＳ１５）、測定終了指令がない場合は（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ１１に戻って処理が繰り返される。一方、測定終了指令があった場合は（ステップＳ１５でＹＥＳ）、測定動作が終了される。

次に、図９は、演算部３４における位置特定動作並びにセキュリティ制御部３５の動作を示すフローチャートである。処理が開始されると、データバッファ３３３に一時的に格納されている時刻に関連付けられた圧力レベルデータが読み出される（ステップＳ２１）。そして、データ生成部３４１により、第１〜第３圧力センサ２１〜２３の出力値である圧力レベルデータに基づき時系列データが生成される（ステップＳ２２）。ここでの時系列データは、例えば図５に示したような圧力変動波形４０１〜４０３である。

続いて、ピーク値抽出部３４２により、検出された圧力レベルデータにおいて、一定の閾値を超過するような大きな圧力変動が発生しているか否かが確認される（ステップＳ２３）。つまり、圧力変動波形４０１〜４０３について、大きな圧力変動の発生に相当するイベントが発生しているか否かが確認される。イベントが発生している場合（ステップＳ２３でＹＥＳ）、ピーク値抽出部３４２により、圧力変動波形４０１〜４０３からピーク値４０１Ｐ〜４０３Ｐを抽出する処理が行われる（ステップＳ２４）。一方、イベントが発生していない場合（ステップＳ２３でＮＯ）、ステップＳ２１に戻って処理が繰り返される。

その後、距離差導出部３４３により、図５に示しているように、ステップＳ２４で求められたピーク値４０１Ｐ〜４０３Ｐが検出された時刻間の時間的なズレが算出される（ステップＳ２５）。さらに距離差導出部３４３により、この時間的なズレを、圧力変動事象の発生ポイントまでの距離差に換算する処理が行われる（ステップＳ２６）。そして、かかる距離差情報に基づいて双曲線生成部３４４により、第１〜第３圧力センサ２１〜２３の配置位置を焦点とする双曲線が生成される（ステップＳ２７）。この双曲線は、例えば図７に示したような双曲線５２〜５４である。

次に、位置特定部３４５により、生成された双曲線の交点を導出する処理が実行される（ステップＳ２８）。そして、導出された交点が１つであるか否かが確認される（ステップＳ２９）。ここで、図７に示したように双曲線５２〜５４の交点が複数個（第１交点Ｐ１及び第２交点Ｐ２）検出された場合（ステップＳ２９でＮＯ）、位置情報記憶部３４６に格納されている室内空間の位置情報が参照され（ステップＳ３０）、１つの交点に絞る処理（図７の例の場合は第１交点Ｐ１）が行われ、圧力変動事象の発生ポイントが特定される（ステップＳ３１）。一方、導出された交点が１つである場合（ステップＳ２９でＹＥＳ）、ステップＳ３０をスキップして、その１つの交点が圧力変動事象の発生ポイントとして特定される。

続いて、モード判定部３５１により、セキュリティモードが設定されているか否かの確認がなされる（ステップＳ３２）。つまり、セキュリティセンターへ通報するモードが設定されているか否かが確認される。セキュリティモードが設定されていない場合（ステップＳ３２でＮＯ）、例えばユーザが在宅しており通報モードが解除されている場合や、室内空間１０内に向けて警報音を発生するモードのみが設定されている場合等には、ステップＳ２１に戻って処理が繰り返される。

セキュリティモードが設定されている場合（ステップＳ３２でＹＥＳ）、通報信号生成部３５２により通報信号が生成される（ステップＳ３３）。そして、通信部３５３によりセキュリティセンターへ向けて前記通報信号が送信される（ステップＳ３４）。或いは、ユーザが保有している携帯電話等のモバイル端末へ向けて前記通報信号が送信される。その後、ホームセキュリティの解除指示が与えられているか否かが確認され（ステップＳ３５）、解除指示が与えられた場合（ステップＳ３５でＹＥＳ）、処理が終了される。一方、解除指示が与えられていない場合（ステップＳ３５でＮＯ）、ステップＳ２１へ戻って処理が繰り返される。

本実施形態に係るセキュリティシステム（位置特定システム）Ｓによれば、第１〜第３圧力センサ２１〜２３を用いて室内空間１０における圧力変動事象の発生を検知できるだけでなく、圧力変動事象の発生位置を特定することができる。従って、ドア１２や窓１３、１４のいずれが開けられたり破壊されたりしたのか等を特定することが可能となり、一層利用性の高い情報をユーザに提供できるようになる。しかも少なくとも３つの圧力センサからなるセンシング要素を準備すれば良く、侵入可能性のある箇所全てにセンシング要素を設置する従来のシステムに比べてシステムの簡素化、コストダウンを図ることができる。

以上、本発明にかかるセキュリティシステムＳの実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば下記のような変形実施形態を採るようにしても良い。

［１］上述の実施形態では、第１〜第３圧力センサ２１〜２３の３つの圧力センサを用いる例を示した。この圧力センサの数は３つ以上であれば良く、その設置個数は室内空間１０の面積や容積、ドアや窓の数、大きさ等に応じて適宜な個数を選択すればよい。但し、各センサの配置間隔をあまり短くしないことが望ましい。また、圧力センサが４つ以上設けられる場合には、演算負担を軽減するために、センサ２つずつの全ての組み合わせについて双曲線を求めなくとも良い。

［２］上述の実施形態では、本発明に係る位置特定システムをホームセキュリティ用途に適用した例を説明した。本発明が適用される用途はこれに限定されるものではなく、例えば老人等の独居者の生活見守りシステムに適用することができる。この場合、冷蔵庫の開閉、トイレのドア開閉（トイレの使用状態）或いは浴室のドアの開閉等、日常生活において恒常的に利用される設備において圧力変動事象が発生しているか否かをウオッチングすることで、その安否確認等を行うことができる。

本発明に係るセキュリティシステム（位置特定システム）Ｓの全体構成の一例を示す模式図であり、（ａ）は、セキュリティシステムＳが適用される住居１の室内空間１０の平面図、（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。 コントロールユニット３の機能構成の詳細を示すブロック図である。 圧力変動波形の一例を示すグラフである。 ３つの圧力センサの、室内空間１０への実際の配置例を示すセンサ配置図である。 ドアを開閉したときに、３つの圧力センサによりそれぞれ検出された圧力変動波形を示すグラフである。 双曲線生成部３４４及び位置特定部３４５による位置計測の理論を説明するための説明図である。 双曲線の交点から圧力変動事象の発生ポイントを推定した例を示す模式図である。 センサ制御部３３による圧力レベルデータの測定動作を示すフローチャートである。 演算部３４における位置特定動作並びにセキュリティ制御部３５の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 住居
１０ 室内空間
１１ 壁面
１２ ドア
１３、１４ 窓
２ 圧力センサ
２１、２２、２３ 第１〜第３圧力センサ
３ コントロールユニット
３１ 操作部
３２ 表示部
３３ センサ制御部
３４ 演算部（演算手段）
３４１ データ生成部
３４２ ピーク値抽出部（ピーク値抽出手段）
３４３ 距離差導出部（距離差導出手段）
３４４ 双曲線生成部（双曲線生成手段）
３４５ 位置特定部（位置特定手段）
３４６ 位置情報記憶部（位置情報記憶手段）
５１ａ、５１ｂ、５２〜５４ 双曲線
Ｓ セキュリティシステム（位置特定システム）

Claims (3)

1. 室内空間の所定位置に各々離間して配置され、前記室内空間の圧力を検出する少なくとも３つの圧力センサと、
   これら圧力センサの出力に基づいて、前記室内空間に対する圧力変動の原因箇所を求める演算手段とを備え、
   前記演算手段は、
   １のポイントで生じた圧力変動事象について、前記圧力センサの各出力の時間変化における圧力変動ピーク値をそれぞれ求めるピーク値抽出手段と、
   抽出された前記ピーク値の相互間で時間的なズレを求めると共に、これら時間的なズレを前記１のポイントから各圧力センサの配置位置までの距離差に換算する処理を行う距離差導出手段と、
   前記距離差に基づいて、前記少なくとも３つの圧力センサのうちの２つの圧力センサの配置位置を焦点とする双曲線を圧力センサの組み合わせ別にそれぞれ求める双曲線生成手段と、
   得られた複数の双曲線の交点を求め、該交点の位置を圧力変動事象が生じたポイントとして特定する位置特定手段とを具備することを特徴とする位置特定システム。
2. 前記室内空間において圧力変動の原因箇所となり得る領域の位置情報を記憶する位置情報記憶手段を備え、
   前記位置特定手段は、前記双曲線の交点が複数存在する場合に、前記位置情報記憶手段の位置情報を参照して、圧力変動事象が生じたポイントを特定することを特徴とする請求項１に記載の位置特定システム。
3. 請求項１又は２に記載の位置特定システムと、
   セキュリティモードが設定されているか否かを判定するモード判定手段と、
   前記セキュリティモードが設定されている場合において、前記位置特定システムにより圧力変動事象が生じたポイントが特定された場合に、所定の通報信号を生成して発信する通報手段とを具備することを特徴とするセキュリティシステム。

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