JP2007328738A - 物体検知システム、および、物体検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より広範囲の監視領域において、より高い精度で物体を検知する物体検知システムを提供する。
【解決手段】物体検知システム１であって、垂直偏波および水平偏波を受信する受信アンテナ１１ａ、１１ｂと、各偏波を所定の時間間隔で検波し、電圧レベルに変換する検波手段１２ａ、１２ｂと、電圧レベルの時間微分値を算出し、算出した時間微分値の絶対値を記憶手段１４ａ、１４ｂに記憶する微分処理手段１３ａ、１３ｂと、記憶手段から所定の時間帯の複数の絶対値を読み出し、読み出した各絶対値を加算する加算処理手段１５ａ、１５ｂと、垂直偏波の加算値と水平偏波の加算値との偏波比を算出する偏波比処理手段１６と、偏波比が所定の閾値を超えるか否かを判別し、閾値を超える場合に物体を検知したものと判定する判定手段１７と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電波を用いて物体を検知する物体検知システムおよび物体検知方法に関する。

近年、住宅やオフィス等の構造物に対する侵入窃盗が急増している。これに伴って、セキュリティ関連商品・サービスへの注目が高まり、市場が拡大している。なかでも、異常が発生したことを最初に検知するセンサ分野は、セキュリティ関連商品の中で、重要な位置を占めている。

現在、ホームセキュリティ用途の侵入者検知センサとしては、赤外線が多用されている。赤外線センサには主に２種類あり、１つは送信機と受信機間で赤外線を送受信し、物体によって赤外線が遮られ送受信ができない場合に異常（侵入者）を検知するものである。もう１つの赤外線センサは、人や動物が発する熱（赤外線）を感知し、異常を検知するものである。

また、赤外線以外の侵入者検知センサとしては、カメラを用いた画像センサや振動センサがある。画像センサは、カメラが撮像した画像の差分を解析し、その差分値に変化があった場合に異常を検知する。振動センサは、窓ガラス等に取り付けられ、窓ガラスが割られた場合に発生する振動によって異常を検知する。

また、最近では、電波を用いた侵入者検知センサが研究されている。例えば、非特許文献１には、一対の電波送受信アンテナケーブルを用いて電波を送受信し、侵入者を検知する侵入者検知システムが記載されている。
"電波を用いた「侵入者検知システム」を開発"、[online]、［平成１８年１月１９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ： http://www.mitsubishielectric.co.jp/news/2004/1116.htm＞

赤外線センサは、検知感度が高くホームセキュリティ用に多用されているが、感度が高いゆえにペットなどの体温を人の侵入と誤検知してしまう場合がある。また、振動センサは、強風によってガラスが振動する場合や、航空機などの発する音に共鳴して誤検知してしまう場合がある。また、画像センサは、撮像した各画像の差分処理によって物体の検知を行うものであるが、室内を撮像することから、一般住居等ではプライバシーの侵害に対する抵抗感を引き起こす可能性がある。

また、これらのセンサは、ある程度の指向性を有するセンサであるため、センサの仕様によっては監視範囲に死角が生じ、死角を小さくするために複数のセンサを設置する必要がある。また、センサの指向性により、センサの監視範囲、設置場所および向きを考慮してセンサを設置する必要があるため、設置作業の負荷が大きい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、より広範囲な監視領域での検知が可能で、より信頼性の高い物体検知システムおよび物体検知方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、物体検知システムであって、垂直偏波および水平偏波を受信する受信アンテナと、前記受信した垂直偏波および水平偏波各々について、所定の時間間隔で検波し、電圧レベルに変換する検波手段と、前記電圧レベルの時間微分値を算出し、算出した時間微分値の絶対値を記憶手段に記憶する微分処理手段と、前記記憶手段から所定の時間帯の複数の絶対値を読み出し、読み出した各絶対値を加算する加算処理手段と、前記加算処理手段が算出した垂直偏波の加算値と水平偏波の加算値との偏波比を算出する偏波比処理手段と、前記偏波比が所定の閾値を超えるか否かを判別し、前記閾値を超える場合、物体を検知したものと判定する判定手段と、を有する。

また、本発明は、物体検知方法であって、垂直偏波および水平偏波を受信する受信ステップと、前記受信した垂直偏波および水平偏波各々について、所定の時間間隔で検波し、電圧レベルに変換する検波ステップと、前記電圧レベルの時間微分値を算出し、算出した時間微分値の絶対値を記憶部に記憶する微分処理ステップと、所定の時間帯の複数の絶対値を前記記憶部から読み出し、読み出した絶対値を加算する加算処理ステップと、前記加算処理ステップで算出した垂直偏波の加算値と水平偏波の加算値との偏波比を算出する偏波比処理ステップと、前記偏波比が所定の閾値を超えるか否かを判別し、前記閾値を超える場合、物体を検知したものと判定する判定ステップと、を行う。

本発明によれば、電波を用いることにより、より広範囲な監視領域での検知が可能で、より信頼性の高い物体検知システムおよび物体検知方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態が適用された物体検知システム１の概略構成図である。本実施形態の物体検知システム１は、監視対象となる屋内（室内）の所定の場所に設置され、屋内に存在する物体を電波によって検知する。図示する物体検知システム１は、垂直偏波に対応した受信アンテナ１１ａと、水平偏波に対応した受信アンテナ１１ｂと、検波部１２ａ、１２ｂと、微分処理部１３ａ、１３ｂと、記憶部１４ａ、１４ｂと、加算処理部１５ａ、１５ｂと、偏波比処理部１６と、判定部１７と、警報部１８と、閾値設定部１９と、を有する。なお、垂直偏波は電界面が地面に対して垂直な電波であって、水平偏波は電界面が地面に対して水平・平行な電波である。

各受信アンテナ１１ａ、１１ｂは、テレビやラジオなどの放送波、携帯電話、無線ＬＡＮ（Local Area Network）など、屋内に既に存在する電波を受信する。なお、物体検知システム１は、垂直偏波を受信可能な受信アンテナ１１ａおよび水平偏波を受信可能な受信アンテナ１１ｂを備えることにより、放送波、携帯電話など広帯域に分散した複数の周波数を、垂直偏波および水平偏波の両方で高感度に受信できるものとする。

なお、本実施形態の物体検知システム１は、検波部１２ａ、１２ｂ、微分処理部１３ａ、１３ｂ、記憶部１４ａ、１４ｂ、および、加算処理部１５ａ、１５ｂを、受信アンテナ１１ａ、１１ｂ毎に、それぞれ２つずつ有する。

検波部１２ａ、１２ｂは、対応する受信アンテナ１１ａ、１１ｂが受信した電波（垂直偏波、水平偏波）を、ダイオードなどの整流作用によって電圧レベル（電圧値）に変換する。微分処理部１３ａ、１３ｂは、対応する検波部１２ａ、１２ｂが検波した電圧レベルの時間微分値の絶対値を算出し、記憶部１４ａ、１４ｂに記憶する。加算処理部１５ａ、１５ｂは、対応する記憶部１４ａ、１４ｂに記憶された所定の時間帯の時間微分値の絶対値を加算する。なお、記憶部１４ａ、１４ｂには、物体検知システム１が有するメモリまたは外部記憶装置などが用いられる。

偏波比処理部１６は、加算処理部１５ａ、１５ｂ各々が算出した垂直偏波の加算値と水平偏波の加算値との比（以下、「偏波比」）を算出する。判定部１７は、偏波比処理部１６が算出した偏波比が、閾値設定部１９が設定した閾値より大きいか否かを判別する。警報部１８は、算出した偏波比が閾値より大きい場合、警告音を出力するなどの所定の警報処理を行う。閾値設定部１９は、後述する閾値設定処理を事前に行い、メモリまたは外部記憶装置などに閾値を設定（記憶）する。

なお、物体検知システム１は、少なくともＣＰＵとメモリとを備えた汎用的なコンピュータシステムを用いることができる。このコンピュータシステムにおいて、ＣＰＵがメモリ上にロードされた所定のプログラムを実行することにより、物体検知システム１の各機能が実現される。

また、本実施形態の物体検知システム１は警報部１８を備える。しかしながら、物体検知システム１自体は警報部１８を備えることなく、警報部１８と同様の機能を有する警報装置または通信装置を、物体検知システム１に接続することとしてもよい。

次に、物体検知システム１の動作について説明する。

図２は、物体検知システム１の動作を示すフローチャートである。なお、物体検知システム１は、所定のタイミング（時間間隔）で、図示する処理を繰り返し行うものとする。また、図２に示すＳ１１からＳ１４の処理は、受信アンテナ１１ａ、１１ｂ毎に、対応する検波部１２ａ、１２ｂ、微分処理部１３ａ、１３ｂ、および加算処理部１５ａ、１５ｂが、それぞれ行うものとする。ここでは、垂直偏波用の受信アンテナ１１ａ、検波部１２ａ、微分処理部１３ａおよび加算処理部１５ａの処理を例として、Ｓ１１からＳ１４を説明する。

まず、検波部１２ａは、垂直偏波用の受信アンテナ１１ａが受信した電波（垂直偏波）を検波し、ダイオードなどの整流作用によって電圧レベルに変換する（Ｓ１１）。そして、微分処理部１３ａは、検波部１２ａが検波した電圧レベルの時間微分値を算出する（Ｓ１２）。

ここで、検波部１２ａがＳ１１で検波した時刻をｔとし、検波部１２ａは所定の時間ｐ毎に検波するものとすると、前回検波した時刻はｔ−ｐとなる。そして、検波した時点の時刻ｔにおける電圧レベルがＶ１ａで、前回の時刻ｔ−ｐにおける電圧レベルがＶ２ａであるものとする。この場合、微分処理部１３ａは、時刻ｔにおける電圧レベルＶ１ａと、時刻ｔ−ｐにおける電圧レベルＶ２ａから、時間微分値を算出する。

そして、微分処理部１３ａは、算出した時間微分値の絶対値（以下、「微分絶対値」）を、時刻ｔにおける微分絶対値として記憶部１４ａに記憶する（Ｓ１３）。そして、加算処理部１５ａは、所定の時間帯（時刻ｔから所定の時間過去に遡った時刻までの間）における微分絶対値を記憶部１４ａから読み出し、読み出した各微分絶対値を加算する（Ｓ１４）。

ここで、記憶部１４ａに記憶された時刻ｔにおける微分絶対値をｎ［ｔ］、時刻ｔ−ｐにおける微分絶対値をｎ［ｔ−ｐ］とする。そして、加算処理部１５ａが、ｍ個の微分絶対値を加算する場合、時刻ｔにおける垂直偏波の加算値Ｌａ［ｔ］は、以下の式となる。

Ｌａ[ｔ]＝ｎ[ｔ]＋ｎ[ｔ−ｐ]＋ｎ[ｔ−２ｐ]＋・・・・＋ｎ[ｔ−(ｍ−１)]
水平偏波用の受信アンテナ１１ｂ、検波部１２ｂ、微分処理部１３ｂおよび加算処理部１５ｂは、今まで説明したＳ１１からＳ１４と同様の処理を行い、時刻ｔにおける水平偏波の加算値Ｌｂ［ｔ］を算出する。

そして、偏波比処理部１６は、Ｓ１４で算出した垂直偏波の加算値Ｌａと、水平偏波の加算値Ｌｂとの比（偏波比）を算出する。なお、偏波比は、Ｌａ／ＬｂまたはＬｂ／Ｌａの式を用いることが考えられる。

そして、判定部１７は、Ｓ１５で算出した偏波比と、閾値設定部１９が事前に設定した閾値とを比較し、偏波比が閾値を超えるか否かを判別する（Ｓ１６）。偏波比が閾値を超えない場合（Ｓ１６：ＮＯ）、Ｓ１８に進む。偏波比が閾値を超える場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、判定部１７は、物体を検知したものとみなし、異常を検知したことを示す検知信号を警報部１８に出力する。なお、本実施形態では、偏波比が閾値を超える場合、判定部１７は、人である物体を検知したものとみなすこととする。

警報部１８は、判定部１７から検知信号を受け付けると、侵入物（侵入者など）を検出したことこと周囲に知らせる警告音（アラーム）を出力するなど、所定の警報処理を行う（Ｓ１７）。また、警報部１８は、検知信号を受け付けると、ネットワークを介して接続された集中管理センタなどのシステム（不図示）に、異常が発生したことを通知することとしてもよい。そして、所定の時間が経過した後（Ｓ１８：ＹＥＳ）、Ｓ１１に戻り、各検波部１２ａ、１２ｂは、各受信アンテナ１１ａ、１１ｂが受信した電波を検波し、電圧レベルに変換する。

図３は、Ｓ１１において、いずれか一方の検波部１２ａ、１２ｂが検波した電圧レベルの時間的な変化の一例を示す図である。図３の縦軸は電圧レベルであって、横軸は時間軸である。

人やペットなどが動き回ることにより、放送波などの既存の電波は乱れる。そのため、検波部１２ａ、１２ｂが検波した電圧レベルは、電波の乱れに応じて変動する。図３では、人が移動することによる電圧レベルの変動例３１、３２を示している。

図４は、図３に示す電圧レベルにＳ１２およびＳ１３の処理を行って記憶部１４ａ、１４ｂに記憶した、各時刻の微分絶対値を示す図である。図４の縦軸は微分絶対値であって、横軸は時間軸である。

図５は、図４に示す微分絶対値にＳ１４の加算処理を行った加算値を示す図である。図５の縦軸は加算値で、横軸は時間軸である。図５では、垂直偏波の加算値と水平偏波の加算値とが、実線５３と点線５４で示されている。垂直偏波の加算値が実線５３の場合、水平偏波の加算値は点線５４である。また、垂直偏波の加算値が点線５４の場合、水平偏波の加算値は実線５３である。

図６は、図５に示す垂直偏波の加算値と水平偏波の加算値の偏波比を示す図である。図６の縦軸は偏波比で、横軸は時間軸である。そして、人が動き回っている間（図３の符号３１、３２に相当する部分）の大部分の加算値６１、６２が、閾値６４を超えていることを示している。すなわち、物体検知システム１の判定部１７は、偏波比に基づいて、人である物体を迅速に検知することができる。

なお、図７は、ペットなどの動物が移動した場合の偏波比の一例を示すものである。図７の縦軸は偏波比で、横軸は時間軸である。ペットが移動した場合の偏波比７１、７２は、閾値７３（図６の閾値６４と同値）を超えていない。そのため、判定部１７は、ペットなどの動物が動き回ることによる電圧レベルの変動を、誤って侵入者である検知することを回避することができる。

次に、閾値設定部１９の処理について説明する。なお、ユーザは、物体検知システム１の使用を開始する前に、事前に以下の処理を行って閾値の設定をしておくものとする。

まず、物体検知システム１のユーザは、監視対象の室内（屋内）の任意の場所に、物体検知システム１を設置する。そして、ユーザは、物体検知システム１の操作ボタンなどの入力装置（不図示）に閾値設定指示を入力する。閾値設定部１９は、ユーザの閾値設定指示を受け付けると、ユーザに対して一定時間の静止および一定時間の移動を繰り返し行うよう指示する。

例えば、閾値設定部１９は、スピーカなどの出力装置（不図示）から、断続的に音を出力することにより、ユーザに指示することが考えられる。すなわち、ユーザは、音が鳴っている間は室内を動き回り、音が鳴り止んだら静止する。また、閾値設定部１９は、ライトなどの出力装置（不図示）から、断続的に発光することにより、ユーザに指示することが考えられる。すなわち、ユーザは、点灯時には室内を動き回り、消灯時には静止する。なお、ユーザは、閾値設定部１９から音や光により移動指示が出された場合は、監視対象の室内をくまなく動き回るようにする。

また、受信アンテナ１１ａ、１１ｂ、検波部１２ａ、１２ｂ、微分処理部１３ａ、１３ｂ、加算処理部１５ａ、１５ｂ、および、偏波比処理部１６は、ユーザの閾値設定指示を受け付けると、図２に示すＳ１１からＳ１５までの処理を所定の時間間隔で繰り返し行い、人であるユーザが移動した際の電波の乱れ（電圧レベル、時間微分値、加算値、偏波比）を実測する。

図８は、ユーザが屋内を複数回動き回った場合における、Ｓ１５の偏波比の例を示す図である。図８の縦軸は偏波比で、横軸は時間軸である。図示する例では、ユーザが２回動き回った際の、２回分の偏波比の変動８１、８２を示している。

閾値設定部１９は、移動時における複数回の偏波比の変動８１、８２を偏波比処理部１６から取得し、各偏波比の変動８１、８２の中での最大値８３ａ、８３ｂを特定する。そして、閾値設定部１９は、特定した最大値８３ａ、８３ｂの中で、最も小さい最大値を有する偏波比の変動を特定する。図示する例では、閾値設定部１９は、２回目の移動時の偏波比の変動８２を特定する。

そして、閾値設定部１９は、特定した偏波比の変動８２の中で最大値８３ｂを基準値とし、当該基準値８３ｂより低い値を閾値８４に設定する。例えば、閾値設定部１９は、基準値から一定の割合下げた値を基準値とする。なお、この割合は、人である物体の検知感度を調整するために、ユーザが任意の割合を設定できるものとする。

また、ペットなどの動物が屋内を動き回った場合についても同様に実測し、動物が動き回った際の偏波比の変動の最大値を特定し、当該最大値を超える値を閾値８４とすることとしてもよい。なお、閾値設定部１９は、物体検知システム１が有するメモリまたは外部記憶装置に、設定した閾値を記憶する。

以上説明した本実施形態の物体検知システム１は、電波を用いて物体を検知する。これにより、赤外線センサや振動センサと比較して、本実施形態では、電波の偏波特性、反射特性、透過性、伝搬特性などから、死角のない比較的広範囲の検知が可能となる。

また、本実施形態では、偏波比を用いて物体を検知する。電波が存在する空間内を物体が移動した場合に、当該物体の長手方向によって長手方向と同じ方向の偏波の受信電圧変動は大きくなる。例えば、物体の長手方向が垂直の場合は垂直偏波の受信電圧変動が大きくなり、物体の長手方向が水平であれば水平偏波の受信電圧変動が大きくなる。これにより、監視対象の領域に侵入した物体が人（長手方向が垂直）の場合、垂直偏波成分の受信電圧変動が大きくなる。

一方、ペットの場合、長手方向は一般的に水平となる場合が多く、水平偏波成分の変動が大きくなる。また、ペットの種類により、長手方向が明確でない場合は、垂直偏波成分および水平偏波成分が共にほぼ同じ受信電圧変動が生じる可能性が高い。このことから、垂直偏波および水平偏波の偏波比を用いることで、検知物体の特徴量をより的確に抽出することができる。すなわち、偏波比を用いることにより、物体の識別が可能となり、ペットなどを誤検知する危険性を回避して、侵入検知に対する信頼性をより向上することができる。

また、物体が移動した際の受信電圧変動は、受信アンテナとの距離に比例して、近づくほど大きくなる傾向がある。このため、小さな物体が受信アンテナ近傍を移動した場合の受信電圧の変化量と、大きな物体が受信アンテナから一定距離だけ離れた場所を移動した場合の受信電圧の変化量とが、同じになってしまう場合がある。本実施形態では、垂直偏波の受信電圧変動と、水平偏波の受信電圧変動との比である偏波比を用いることにより、受信電圧変動が受信アンテナからの距離に依存して変化することを抑制し、より高い精度で物体を検知することができる。

また、本実施形態では、物体検知システム１自身が電波を発信することなく、放送波や無線ＬＡＮなどの既存の電波を用いて物体を検知する。これにより、センサが電波を発信する場合と比較して、本実施形態では、消費電力の低減、装置の小型化を実現することができる。また、本実施形態では、物体を検知するための電波を発信しないため、ユーザ（侵入者）は不要な電波を浴びることがない。

また、本実施形態では、電圧レベルの時間微分値の絶対値を所定の時間幅で加算する。これにより、侵入者が存在する場合の電圧レベルの変動が小さい場合であっても、より高い精度で侵入者を検知することができる。

また、本実施形態では、事前にユーザが監視対象の室内を動き回ることによる電圧レベルの変動を実測し、閾値設定部１９が適切な閾値を設定する。これにより、物体検知システム１の設置場所の環境に適合した閾値を設定することができる。また、適切な閾値を設定することにより、侵入者の検知精度をより向上することができる。

＜第２の実施形態＞
図９は、本発明の第２の実施形態が適用された物体検知システム２の概略構成図である。本実施形態は、既存の電波（放送波や携帯電話など）の強度が弱い場合を考慮したものである。

図示する物体検知システム２は、送信装置２１と、第１の実施形態の物体検知システム１と同様の受信装置２２とを有する。送信装置２１は、送信アンテナ２３と、発振器２４とを備え、特定周波数の電波を垂直偏波または水平偏波で、常時送信する。本実施形態の物体検知システム２は、送信装置２１が送信した電波を用いて監視対象の領域に存在する物体を検知する。

なお、物体検知システム２の送信装置２１は、受信装置２２の設置場所と同一の屋内（室内）に設置される。そして、送信装置２１と受信装置２２とは、所定の距離が離れた場所（例えば、同一屋内の対角など）に設置されるものとする。

次に、本実施形態の物体検知システム２の動作について説明する。物体検知システム２の受信装置２２は、第１の実施形態と同様に、所定のタイミング（時間間隔）で、以下に説明する処理を繰り返し行うものとする。

送信装置２１は、発振器２４が発振する特定周波数の電波を、垂直偏波または水平偏波で送信アンテナ２３から常時送信する。受信装置２２の各受信アンテナ１１ａ、１１ｂは、送信装置２１が送信した特定周波数の電波を受信する。そして、受信装置２２は、第１の実施形態と同様の処理（図２参照）を行う。

なお、送信装置２１が送信する電波が垂直偏波の場合、垂直偏波は、屋内の壁や家具などに乱反射することにより水平偏波が発生する。また、送信装置２１が送信する電波が水平偏波の場合、水平偏波は、屋内の壁や家具などに乱反射することにより垂直偏波が発生する。したがって、送信装置２１が垂直偏波または水平偏波のいずれか一方の電波を送信することにより、垂直偏波用の受信アンテナ１１ａおよび水平偏波用の受信アンテナ１１ｂは、垂直偏波および水平偏波をそれぞれ受信するものとする。

第２の実施形態の物体検知システム２では、送信装置２１が送信した電波を受信装置２２が受信し、当該送信装置２１の電波を用いて物体を検知する。すなわち、本実施形態では、送信装置２１からの安定した強度の電波を受信できる。これにより、監視場所（すなわち、物体検知システムを設置する場所）が放送局や携帯電話基地局から遠く離れた場所であって、既存の電波（放送波や携帯電話基地局の電波）の電界強度が低い環境であっても、物体の検知精度を確保し、信頼性をより向上することができる。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。第２の実施形態の物体検知システム２では、物体の検知精度を確保するために、送信装置２１を受信装置２２から所定の距離離れた場所（同一屋内の対角など）に設置する必要がある。また、送信装置２１と受信装置の設置環境によっては、送信装置２１が送信する直接波を受信装置２２が受信することにより、検知精度が低下するおそれがある。そのため、第２の実施形態では、送信装置２１および受信装置２２の設置場所（設置環境）について、検知精度の低下を招かないよう、充分に検討する必要があり、設置作業に伴うユーザの負荷が大きい。本実施形態は、この点を考慮したものである。

図１０は、本発明の第３の実施形態が適用された物体検知システム３の概略構成図である。図示する物体検知システム３は、垂直偏波を送信する送信アンテナ３１ａと、水平偏波を送信する送信アンテナ３１ｂと、発振器３３と、垂直偏波用のミキサ（周波数変換器）３４ａと、水平偏波用のミキサ（周波数変換器）３４ｂとを有する点で第１の実施形態の物体検知システム１と異なり、その他は第１の実施形態の物体検知システム１と同様である。

なお、本実施形態の物体検知システム３では、垂直偏波用の送信アンテナ３１ａおよび受信アンテナ１１ａと、水平偏波用の送信アンテナ３１ｂおよび受信アンテナ１１ｂとを備える。しかしながら、物体検知システム３に送受信切替装置を備えることにより、アンテナを送受信共用とし、垂直偏波用の送受信アンテナおよび水平偏波用の送受信アンテナを備えることとしてもよい。

次に、本実施形態の物体検知システム３の動作について説明する。本実施形態の物体検知システム３は、第１の実施形態と同様に、所定のタイミング（時間間隔）で、以下に説明する処理を繰り返し行うものとする。

発振器３３は、特定周波数の電波を発生させ、発生した電波を垂直偏波用の送信アンテナ３１ａから垂直偏波で常時送信するとともに、発生した電波を水平偏波用の送信アンテナ３１ｂから水平偏波で常時送信する。そして、各送信アンテナ３１ａ、３１ｂが送信した電波は、屋内の壁や家具などにより乱反射される。そして、垂直偏波用の受信アンテナ１１ａおよび水平偏波用の受信アンテナ１１ｂは、壁や家具などにより乱反射された反射波を、それぞれ受信する。

そして、垂直偏波用のミキサ３４ａは、発振器３３が出力した電波と、受信アンテナ１１ａが受信した垂直偏波とを混合し、中間周波数に変換する。同様に、水平偏波用のミキサ３４ｂは、発振器３３が出力した電波と、受信アンテナ１１ｂが受信した水平偏波とを混合し、中間周波数に変換する。

そして、各検波部１２ａ、１２ｂは、対応する中間周波数を検波し、電圧レベルに変換する（Ｓ１１）。そして、物体検知システム３は、第１の実施形態と同様の処理（図２：Ｓ１２〜Ｓ１８）を行う。

本実施形態の物体検知システム３は、送信装置と受信装置とを一体化した装置としている。一般的に、動く物体に対して所定の周波数の電波を送信した場合、反射波の周波数は、ドップラー効果により、送信時の周波数とは異なった周波数となる。このドップラー効果を利用して、送信波と受信波（反射波）の中間周波数を取得すると、取得した中間周波数は物体の大きさによって振幅が変動し、また速度によって周波数が変わるため、適切な信号処理によって人の侵入のみを検出することが可能である。また、送受信アンテナを一体化できるため、送信アンテナ３１ａ、３１ｂおよび受信アンテナ１１ａ、１１ｂの設置場所に起因する検知精度の低下を防止することができる。

また、本実施形態では、送信装置と受信装置とが一体化しているため、設置作業に伴うユーザの負荷を軽減することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

本発明の第１の実施形態に係る物体検知システムの概略構成を示すブロック図である。 物体検知システムの動作を示すフローチャートである。 受信電波の電圧レベルの変動の一例を示す図である。 電圧レベルの時間微分値の絶対値の一例を示す図である。 複数の時間微分値を加算した加算値の一例を示す図である。 人が移動した場合の偏波比の一例を示す図である。 動物が移動した場合の偏波比の一例を示す図である。 閾値設定部が実測した、人が移動した場合の偏波比の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る物体検知システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る物体検知システムの概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，２，３ 物体検知システム
１１ａ，１１ｂ 受信アンテナ
１２ａ，１２ｂ 検波部
１３ａ，１３ｂ 微分処理部
１４ａ，１４ｂ 記憶部
１５ａ，１５ｂ 加算処理部
１６ 偏波比処理部
１７ 判定部
１８ 警報部
１９ 閾値設定部
２１ 送信装置
２２ 受信装置
２３ 送信アンテナ
２４ 発振器
３１ａ，３１ｂ 送信アンテナ
３３ 発振器
３４ａ，３４ｂ ミキサ

Claims (10)

1. 物体検知システムであって、
   垂直偏波および水平偏波を受信する受信アンテナと、
   前記受信した垂直偏波および水平偏波各々について、
   所定の時間間隔で検波し、電圧レベルに変換する検波手段と、
   前記電圧レベルの時間微分値を算出し、算出した時間微分値の絶対値を記憶手段に記憶する微分処理手段と、
   前記記憶手段から所定の時間帯の複数の絶対値を読み出し、読み出した各絶対値を加算する加算処理手段と、
   前記加算処理手段が算出した垂直偏波の加算値と水平偏波の加算値との偏波比を算出する偏波比処理手段と、
   前記偏波比が所定の閾値を超えるか否かを判別し、前記閾値を超える場合、物体を検知したものと判定する判定手段と、を有すること
   を特徴とする物体検知システム。
2. 請求項１記載の物体検知システムであって、
   人が移動した時間帯における前記偏波比を取得し、取得した偏波比より低い値を前記閾値として設定する閾値設定部を、さらに有すること
   を特徴とする物体検知システム。
3. 請求項１記載の物体検知システムであって、
   前記受信アンテナが受信する垂直偏波および前記水平偏波は、既存の電波であること
   を特徴とする物体検知システム。
4. 請求項１記載の物体検知システムであって、
   所定の周波数の電波を垂直偏波または水平偏波で送信する送信装置を、さらに有し、
   前記受信アンテナは、前記送信装置が送信した電波を受信すること
   を特徴とする物体検知システム。
5. 請求項１記載の物体検知システムであって、
   所定の周波数の電波を垂直偏波および水平偏波で送信する送信アンテナと、
   前記受信アンテナが受信した垂直偏波と前記所定の周波数の電波とを混合して垂直偏波の中間周波数を生成するとともに、前記受信アンテナが受信した水平偏波と前記所定の周波数の電波とを混合して水平偏波の中間周波数を生成する周波数変換手段と、をさらに有し、
   前記検波手段は、前記生成した各中間周波数の電波を検波し、電圧レベルに変換すること
   を特徴とする物体検知システム。
6. 物体検知方法であって、
   垂直偏波および水平偏波を受信する受信ステップと、
   前記受信した垂直偏波および水平偏波各々について
   所定の時間間隔で検波し、電圧レベルに変換する検波ステップと、
   前記電圧レベルの時間微分値を算出し、算出した時間微分値の絶対値を記憶部に記憶する微分処理ステップと、
   所定の時間帯の複数の絶対値を前記記憶部から読み出し、読み出した絶対値を加算する加算処理ステップと、
   前記加算処理ステップで算出した垂直偏波の加算値と水平偏波の加算値との偏波比を算出する偏波比処理ステップと、
   前記偏波比が所定の閾値を超えるか否かを判別し、前記閾値を超える場合、物体を検知したものと判定する判定ステップと、を行うこと
   を特徴とする物体検知方法。
7. 請求項６記載の物体検知方法であって、
   人が移動した時間帯における前記偏波比を取得し、取得した偏波比より低い値を前記閾値として設定する閾値設定ステップを、さらに行うこと
   を特徴とする物体検知方法。
8. 請求項６記載の物体検知方法であって、
   前記受信ステップで受信する垂直偏波および前記水平偏波は、既存の電波であること
   を特徴とする物体検知方法。
9. 請求項６記載の物体検知方法であって、
   所定の周波数の電波を垂直偏波または水平偏波で送信する送信ステップを、さらに行い、
   前記受信ステップは、前記送信ステップで送信した電波を受信すること
   を特徴とする物体検知方法。
10. 請求項６記載の物体検知方法であって、
    所定の周波数の電波を垂直偏波および水平偏波で送信する送信ステップと、
    前記受信ステップで受信した垂直偏波と前記送信ステップで送信した電波とを混合して垂直偏波の中間周波数を生成するとともに、前記受信ステップで受信した水平偏波と前記送信ステップで送信した電波とを混合して水平偏波の中間周波数を生成する周波数変換ステップと、をさらに行い、
    前記検波ステップは、前記生成した各中間周波数の電波を検波し、電圧レベルに変換すること
    を特徴とする物体検知方法。
    
    
    

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