JP2008180688A - High-frequency sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高周波センサ装置に関する。 The present invention relates to a high frequency sensor device.
マイクロ波などが人体にあたると反射波あるいは透過波を生じる。この反射波または透過波を受信し人体の有無を検出するのが高周波センサ装置であり、自動ドア、機器のリモートコントロール、便器洗浄装置などに使用できる。さらに、移動物体を検出する高周波センサ装置もあり、例えば水洗便器の自動洗浄などに有用である。 When a microwave hits the human body, a reflected wave or a transmitted wave is generated. A high-frequency sensor device that receives this reflected wave or transmitted wave and detects the presence or absence of a human body can be used for automatic doors, remote control of equipment, toilet cleaning devices, and the like. Furthermore, there is a high-frequency sensor device that detects a moving object, which is useful for automatic washing of a flush toilet, for example.
人体を含む移動物体を検知するには、ドップラー効果を利用することができる。すなわち、電波や音波が移動物体に当たり反射すると、反射波の周波数がドップラーシフトする。反射波及び送信波の差分周波数スペクトラムを求めることにより移動物体が検知される。さらにドップラー周波数は物体の移動速度に比例するので、移動速度を知ることもできる。 In order to detect a moving object including a human body, the Doppler effect can be used. That is, when radio waves or sound waves are reflected by a moving object, the frequency of the reflected waves is Doppler shifted. A moving object is detected by obtaining a difference frequency spectrum between the reflected wave and the transmitted wave. Furthermore, since the Doppler frequency is proportional to the moving speed of the object, the moving speed can also be known.
送信波として電波を用いる場合、センサを構成するアンテナからの電波放射方向を目的物に向けて精度良く制御することが重要である。給電素子及びこれを取り囲む無給電素子をパッチ電極で構成し、高周波スイッチにより電気的にスキャンを行うアンテナにおいては、高周波スイッチのオン及びオフを切替えるために設ける制御線が、アンテナの接地特性に影響を及ぼし、電波ビームの放射方向を精度良く制御することを困難にすることがある。 When a radio wave is used as a transmission wave, it is important to accurately control the direction of radio wave radiation from the antenna constituting the sensor toward the object. In an antenna in which the feed element and the parasitic element surrounding it are configured with patch electrodes and electrically scanned by a high-frequency switch, the control line provided to switch the high-frequency switch on and off affects the grounding characteristics of the antenna. And may make it difficult to accurately control the radiation direction of the radio wave beam.
無給電素子が基板内のスルーホール式の制御線を通じて基板の背面上に設けられた高周波スイッチに接続され、電波ビームの放射方向を切替えるマイクロストリップアンテナ及びこれを用いた高周波センサに関する技術開示例がある(特許文献1)。
しかし、電波ビームの放射方向を所定の方向のみに限定することは容易ではない。すなわち、アンテナから電波を放射する場合、目的の方向に放射されるメインビームとともに、これとは異なる方向に放射されるサイドローブ(不要電波)が生ずる場合が多い。このため、例えば、高周波センサ装置に対して人体がどの方向から接近してくるのかを検知しようとする場合、メインビームで検知しているのかそれともサイドローブにより検知しているのかを判別することが困難となる場合があった。 However, it is not easy to limit the radiation direction of the radio wave beam to a predetermined direction. That is, when radio waves are radiated from an antenna, side lobes (unnecessary radio waves) radiated in a direction different from the main beam radiated in a target direction often occur. For this reason, for example, when trying to detect from which direction the human body approaches the high-frequency sensor device, it is possible to determine whether the detection is performed by the main beam or the side lobe. It could be difficult.
また、複数の方向を順次スキャンして被検知体の位置を特定する場合、サイドローブの影響や被検知体の移動方向などに応じてスキャンのステップを適宜スキップできると、より迅速に被検知体の位置を特定することが可能となる。 In addition, when the position of the detected object is specified by sequentially scanning a plurality of directions, the detected object can be detected more quickly if the scanning step can be appropriately skipped according to the influence of the side lobe, the moving direction of the detected object, etc. It becomes possible to specify the position of.
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、被検知体をより確実且つ迅速に検知可能とした高周波センサ装置を提供する。 The present invention has been made based on the recognition of such a problem, and provides a high-frequency sensor device that can detect a detected object more reliably and quickly.
本発明の一態様によれば、送信波を発生する発振回路と、前記送信波を放射し、前記送信波の物体による反射波を受信波として受信するアンテナと、前記受信波を検知する検波回路と、前記検波回路に含まれるドップラー信号に基づいて被検知体の検知の有無を判定する制御判断回路と、前記アンテナから放射される電波の方向を変えるための制御信号を前記アンテナに出力する電波走査制御回路と、を備え、前記制御判断回路は、前記電波走査制御回路からの制御信号により前記アンテナから出力されるメインビームを複数の異なる方向に順次スキャンして前記受信波に含まれるドップラー信号を調べ、前記複数の方向についての1回のスキャンにて1番最初に電波が放射される方向からのドップラー信号が予め設定された閾値を超えた場合はそのドップラー信号に基づき被検知体の有無を判定し、前記1回のスキャンにて1番最初に電波が放射される前記方向からのドップラー信号が予め設定された閾値を超えず2番目以降に電波が放射される方向からのドップラー信号が予め設定された閾値を超えた場合はそのスキャンと次回のスキャンにおいて得られたドップラー信号に基づいて被検知体の有無を判定することを特徴とする高周波センサ装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, an oscillation circuit that generates a transmission wave, an antenna that radiates the transmission wave and receives a reflected wave from the object of the transmission wave as a reception wave, and a detection circuit that detects the reception wave A control determination circuit for determining the presence / absence of detection of the detected object based on a Doppler signal included in the detection circuit, and a radio wave for outputting a control signal for changing the direction of the radio wave radiated from the antenna to the antenna A scanning control circuit, wherein the control determination circuit sequentially scans a main beam output from the antenna in a plurality of different directions according to a control signal from the radio wave scanning control circuit, and is included in the received wave. If the Doppler signal from the direction in which radio waves are first emitted in a single scan in the plurality of directions exceeds a preset threshold value Determines the presence or absence of an object to be detected based on the Doppler signal, and the Doppler signal from the direction in which the radio wave is radiated first in the one scan does not exceed a preset threshold value and the second and later. When the Doppler signal from the direction in which the radio wave is emitted exceeds a preset threshold, the presence or absence of a detection object is determined based on the Doppler signal obtained in that scan and the next scan. A sensor device is provided.
本発明により、被検知体をより確実且つ迅速に検知可能とした高周波センサ装置が提供される。 The present invention provides a high-frequency sensor device that can detect a detected object more reliably and quickly.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態にかかる高周波センサ装置のブロック図である。
高周波センサ装置は、高周波部10と制御部20とを有する。高周波部10は、給電素子102及び無給電素子104、106などからなるアンテナ100と、高周波回路12と、を有する。高周波回路12には、送信波を発生する発振回路14と、受信波からドップラー信号を取り出す検波回路16と、が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a high-frequency sensor device according to an embodiment of the present invention.
The high frequency sensor device includes a
アンテナ100から放射された送信波は、人体などの物体に当たり反射波を生じ、給電素子102で受信される。アンテナ100は送受信共用でもよいし、送信用と受信用とを別にしてもよい。人体検知用の高周波センサ装置において使用可能な送信波の周波数は、10.525及び24.15GHzである。
The transmission wave radiated from the
移動物体の場合、ドップラー信号が高周波部10の検波回路16から出力される。このドップラー信号は、制御部20の増幅器22を介して制御判断回路26へ入力される。また、増幅器22の他の出力は、比較器24を介して制御判断回路26へ入力される。その出力は、負荷制御回路30及び電波走査制御回路32へ入力される。電波走査制御回路32は、制御判断回路26からの信号により無給電素子104、106の電波ビームの放射方向を変える制御信号を出力する。
図2は、本実施形態の高周波センサ装置に設けられるマイクロストリップアンテナの一例を表す平面図である。
また、図3は、図2のA−A断面図である。なお、図2以降の図については、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
In the case of a moving object, a Doppler signal is output from the
FIG. 2 is a plan view illustrating an example of a microstrip antenna provided in the high-frequency sensor device of the present embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 and the subsequent drawings, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
このアンテナは、セラミックスや樹脂などの絶縁性の材料からなる基板101の前面に矩形状の導電体薄膜からなる3つのアンテナ素子102、104、106が一直線上に併設された構造を有する。中央のアンテナ素子102は、マイクロ波信号源から直接的に(すなわち、電線を通じて)マイクロ波電力の供給を受ける給電素子である。給電素子102の両側に設けられた2つのアンテナ素子104、106は、直接的な給電は受けない無給電素子である。給電素子102の励振方向は、図2において上下の方向であり、3つのアンテナ素子104、102、106の配列方向は励振方向と直交する方向とされている。この実施例では一例として左右の無給電素子104、106は、中央の給電素子102を中心として線対象の位置、すなわち給電素子102から等距離の位置に配置されており、サイズも同一とされている。無給電素子104、106のサイズは、給電素子102のサイズとほぼ同一とすることができるが、異なるものとしてもよい。なお、励振方向にみた長さは、用いるマイクロ波の波長に応じて最適な範囲があるので変えることができる範囲は狭いが、励振方向に対して垂直な方向の長さはより広い範囲で変えることができる。
This antenna has a structure in which three
給電素子102の背面の所定箇所(以下、「給電点」という)に給電線108の一端が接続されている。図3に表したように、給電線108は、基板101を貫通する導電線であり、給電線108の他端は、基板101の背面上に位置された高周波回路12のマイクロ波出力端子に接続されている。なお、高周波回路12は、例えばワンチップICとして形成することができる。給電素子102は、高周波回路12に設けられた発振回路14(図1参照)から出力される特定周波数(例えば、10.525GHz、24.15GHz、または76GHzなど)のマイクロ波電力を給電点に受けて励振される。
One end of the
図3に表したように、基板101は多層基板であり、その内部には1つの層として、薄膜状のアース電極116が、基板101の全面にわたって設けられている。アース電極116は、接地線115を介して高周波回路12のグランド端子に接続されている。
As shown in FIG. 3, the
図2及び図3に表したように、無給電素子104、106のそれぞれの背面の所定箇所(以下、「接地点」という)にも、制御線110、112の一端がそれぞれ接続されている。制御線110、112の他端は、基板101の背面上に配置されたスイッチ120、124の一側端子にそれぞれ接続されている。スイッチ120、124の他側端子は、接地線118、122をそれぞれ介して、アース電極116に接続されている。スイッチ120、124は個別にオン・オフ操作が可能とされている。左側のスイッチ120のオン・オフ操作により、左側の無給電素子104がアース電極116に接続されるか、フローティング状態になるかが切り替えられる。右側のスイッチ124のオン・オフ操作により、右側の無給電素子106がアース電極116に接続されるか、フローティング状態になるかが切り替えられる。
As shown in FIGS. 2 and 3, one end of each of the
スイッチ120、124には、高周波スイッチを用いることが望ましいが、使用するマイクロ波周波数に対するインピーダンスが所定の適正値に調整されている必要は特になく、高周波信号を遮断するスイッチのオフ特性(アイソレーション)が良好であればよい。 図2に表したように、給電素子102の給電点の位置は、一例として、給電素子102の励振方向(上下方向)において、使用するマイクロ波の基板101上での波長λgに応じた最適アンテナ長 (ほぼ、λgである)だけ給電素子102の下側エッジ(または上側エッジ)から上側(または下側)に離れた位置であって、励振方向(上下方向)と直交する方向(左右方向)において、給電素子102の中央位置とされている。一方、無給電素子104、106のそれぞれの接地点の位置は、一例として、励振方向(上下方向)において、各無給電素子104、106の中央を中心とした幅L/2の範囲より外側の位置であって、直交する方向(左右方向)において、それぞれの無給電素子104、106の中央の位置とされている。ここで、Lは、無給電素子104、106の励振方向にみた長さである。
The
このように構成されたマイクロストリップアンテナにおいて、スイッチ120、124を操作して無給電素子104、106をアース電極116に接続(接地)するかを切り替えることにより、このマイクロストリップアンテナから出力されている電波ビームの放射方向を複数の方向のいずれかに切り替えることができる。給電素子102と無給電素子104、106との位置関係により放射方向が決定されるため、波長よりも極端に短い給電線108を介して給電素子102と高周波回路12とを接続することが可能であり、よって、伝送損失が少なく効率がよい。また、制御線に接続されるスイッチが1つで電波ビームの放射方向を変化させることができるため、このマイクロストリップアンテナは基板サイズ小型化や製造の低コスト化に適している。
In the microstrip antenna configured as described above, the
図4は、スイッチ120、124の操作による電波ビームの放射方向の変化を表す模式図である。
図4において、楕円は放射される電波ビームを模式的に表し、横軸の角度は基板101の主面に対して垂直な方向からみた電波ビームの放射方向の角度(放射角度)を表し、プラスの角度は放射方向が図2において右側に傾いていることを表し、マイナスの角度は左側に傾いていることを表す。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a change in the radiation direction of the radio wave beam due to the operation of the
In FIG. 4, the ellipse schematically represents the radiated radio wave beam, and the angle on the horizontal axis represents the angle (radiation angle) of the radio wave radiation direction viewed from the direction perpendicular to the main surface of the
図4に表したように、両方のスイッチ120、124がオンの場合(すなわち、両方の無給電素子104、106が接地されている場合)、電波ビームは点線で表したように、基板101の主面に対して垂直な方向に放射される。両方のスイッチ120、124がオフの場合(すなわち、両方の無給電素子104、106がフローティング状態の場合)も、電波ビームは一点鎖線で表したように、基板101の主面に対して垂直な方向に放射される。
As shown in FIG. 4, when both
一方、左側のスイッチ120がオンで右側のスイッチ124がオフの場合(すなわち、左側の無給電素子104だけが接地されている場合)は、電波ビームは破線で表したように、左側(条件によっては右側)に傾いた方向に放射される。また、左側のスイッチ120がオフで右側のスイッチ124がオンの場合(すなわち、右側の無給電素子106だけが接地されている場合)は、電波ビームはもうひとつの破線で表したように、右側(条件によっては左側)に傾いた方向に放射される。
このように、接地される無給電素子104、106を選択することにより、電波ビームの放射方向を変えることができる。
On the other hand, when the
Thus, the radiation direction of the radio wave beam can be changed by selecting the
ところが、このように電波ビームの放射方向を変える場合、目的の方向に放射されるメインビームとともに、これとは異なる方向に放射されるサイドローブ(不要電波)が生ずる場合が多い。メインビームをより広角に放射させようとすると、サイドローブはより大きくなる傾向がある。このため、例えば、高周波センサ装置に対して人体がどの方向から接近してくるのかを検知しようとする場合、メインビームで検知しているのかそれともサイドローブにより検知しているのを判別することが困難となる場合がある。 However, when the radiation direction of the radio wave beam is changed in this way, a side lobe (unnecessary radio wave) radiated in a direction different from the main beam radiated in the target direction often occurs. When the main beam is radiated at a wider angle, the side lobe tends to be larger. For this reason, for example, when detecting from which direction the human body is approaching the high-frequency sensor device, it is possible to determine whether it is detected by the main beam or by the side lobe. It can be difficult.
図5は、サイドローブの発生を説明するための模式図である。
例えば図5(a)に表したように、スイッチ124のみがオンで無給電素子106が接地されている場合、メインビーム202とは異なる方向にサイドローブが放射されることがある。同様に、図5(b)に表したように、スイッチ120のみがオンで無給電素子104が接地されている場合には、メインビーム206とは異なる方向にサイドローブ208が放射されることがある。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the generation of side lobes.
For example, as illustrated in FIG. 5A, when only the
例えば、被検知体900が、図5(a)及び(b)に表すような方向からアンテナ100に向けて接近している時、図5(b)に表したようにメインビーム206によってそのドップラー信号が検知されるが、同時に、図5(a)に表したようにサイドローブ204によってもドップラー信号が検知されることがある。つまり、電波を左右にスキャンさせて被検知体を検知する際に、左右いずれの方向にメインビームを放射してもドップラー信号が生ずるため、被検知体の位置を特定することが困難となる。これは特に、ドップラー信号に含まれる周波数の変化のみを検出する場合に顕著となり、メインビームによる検知かサイドローブによる検知か、の判別が困難となる。
For example, when the detected
これに対して、本実施形態においては、制御判断回路26の判断により、必要に応じて2回続けて検知を実行し、その結果に基づいて被検知体の位置を特定する。
図6は、本実施形態の高周波センサ装置において実行される検知の方法を説明するためのグラフ図である。
すなわち、無給電素子104、106にそれぞれ接続されたスイッチ(SW1)120、スイッチ(SW2)124を交互にオンにして、図5(a)及び(b)に例示したように電波ビームの放射状態を切り替える。そして、それぞれの放射状態に対応したドップラー信号を検出する。ドップラー信号は、被検知体の移動を周波数の変化として含む。図6に表した具体例においては、SW1がオンの期間d1、d1’と、SW2がオンの期間d2、d2'に、被検知体900のドップラー信号がそれぞれ検出されている。なお、これら期間d1、d2、d1’、d2’は、例えば、25〜50ミリ秒程度とすることができる。
このようなドップラー信号において、図7に表したように、所定の閾値を設定し、ドップラー信号がこれら閾値を越えない場合は「非検知」、越えた場合は「検知」と判定する。
On the other hand, in the present embodiment, the detection is continuously performed twice as necessary by the determination of the
FIG. 6 is a graph for explaining a detection method executed in the high-frequency sensor device of the present embodiment.
That is, the switch (SW1) 120 and the switch (SW2) 124 respectively connected to the
In such a Doppler signal, as shown in FIG. 7, a predetermined threshold value is set, and when the Doppler signal does not exceed these threshold values, it is determined as “non-detection”, and when it exceeds, it is determined as “detection”.
図8及び図9は、このような判定基準に基づいて被検知体を特定する方法を表した表である。
また、図10及び図11は、ドップラー信号の波形を例示するグラフ図である。
FIG. 8 and FIG. 9 are tables showing a method for specifying a detection target based on such a determination criterion.
10 and 11 are graphs illustrating the waveform of the Doppler signal.
まず、図8及び図10(a)に表したように、期間d1と期間d2のいずれにおいても、ドップラー信号が検知されなかった場合(d1=0、d2=0)には、非検知と特定する。
一方、図8及び図10(b)に表したように、期間d1においてドップラー信号を検知し、期間d2において非検知すなわちドップラー信号を検知しなかった場合(d1=1、d2=0)は、SW1をオンにした時に検知、すなわち図5(b)に表したメインビーム206により検知したと判定し、図5(b)に表したように、アンテナ100から向かって左側において被検知体900が移動していると判定する。
First, as shown in FIG. 8 and FIG. 10A, when no Doppler signal is detected in both the period d1 and the period d2 (d1 = 0, d2 = 0), it is determined as non-detection. To do.
On the other hand, as shown in FIG. 8 and FIG. 10B, when the Doppler signal is detected in the period d1 and not detected in the period d2, that is, when the Doppler signal is not detected (d1 = 1, d2 = 0), When the switch SW1 is turned on, it is determined that the detection is performed, that is, the detection is performed by the
次に、図8に表したように、期間d1でも期間d2でもドップラー信号を検出した場合(d1=1、d2=1)は、それらのドップラー信号の振幅を比較する。そして、図10(c)に表したように、期間d1におけるドップラー信号の振幅のほうが期間d2におけるドップラー信号の振幅よりも大きい場合(d1>d2)は、SW1をオンにした時に検知、すなわち図5(b)に表したメインビーム206と図5(a)に表したサイドローブ204によりそれぞれ検知したと判定し、図5に表したように、アンテナ100から向かって左側において被検知体900が移動していると判定する。
Next, as shown in FIG. 8, when Doppler signals are detected in both the period d1 and the period d2 (d1 = 1, d2 = 1), the amplitudes of those Doppler signals are compared. As shown in FIG. 10C, when the amplitude of the Doppler signal in the period d1 is larger than the amplitude of the Doppler signal in the period d2 (d1> d2), detection is performed when SW1 is turned on, that is, It is determined that the
また、これとは逆に、図10(d)に表したように、期間d2におけるドップラー信号の振幅のほうが期間d1におけるドップラー信号の振幅よりも大きい場合(d2>d1)は、SW2をオンにした時に検知、すなわち図5(a)に表したメインビーム202と図5(b)に表したサイドローブ208によりそれぞれ検知したと判定し、図5とは逆にアンテナ100から向かって右側において被検知体900が移動していると判定する。
On the contrary, as shown in FIG. 10D, when the amplitude of the Doppler signal in the period d2 is larger than the amplitude of the Doppler signal in the period d1 (d2> d1), SW2 is turned on. Detection, that is, it is determined that the
次に、図8に表したように、期間d1においてドップラー信号が非検知であり、期間d2において検知した場合(d1=0、d2=1)には、その次のスキャンの結果も参酌して判定する。
図9は、2回目のスキャンの結果により判定する方法を表した表である。
まず、図10(e)に表したように、期間d1、d2に続く期間d1’、d2’においていずれもドップラー信号が非検知であった場合(d1’=0、d2’=0)には、SW2がオンの時にメインビーム202で検知したと判定する。すなわち、図5(a)に表したものとは逆に、アンテナ100から向かって右側において被検知体900が移動していたと判定する。この時、被検知体900の速度が早かったため、期間d1’、d2’においては、すでにアンテナ100の検知範囲内において移動を終了していると推定できる。これは例えば、被検知体900がアンテナ100から向かって右側から早い速度でアンテナ100に接近しアンテナ100の前で停止したような場合が挙げられる。また、例えば、アンテナ100の前に静止した被検知体900が左手をアンテナ100の前で左から右に振ったような場合が挙げられる。本実施形態においては、これらの状況でも検知と判定できるので応答性に優れた高周波センサ装置を提供できる。
Next, as shown in FIG. 8, when the Doppler signal is not detected in the period d1 and is detected in the period d2 (d1 = 0, d2 = 1), the result of the next scan is also taken into consideration. judge.
FIG. 9 is a table showing a method of determination based on the result of the second scan.
First, as shown in FIG. 10E, when the Doppler signal is not detected in both the periods d1 ′ and d2 ′ following the periods d1 and d2 (d1 ′ = 0, d2 ′ = 0). , It is determined that the
次に、期間d1’においてはドップラー信号を検知し、期間d2’においては非検知の場合(d1’=1、d2’=0)には、期間d2と期間d1’におけるドップラー信号の振幅を比較する。そして、図10(f)に表したように、期間d2におけるドップラー信号の振幅のほうが期間d1’におけるドップラー信号の振幅よりも大きい場合(d2>d1’)は、SW2をオンにした時に検知、すなわち図5(a)に表したメインビーム202と図5(b)に表したサイドローブ208によりそれぞれ検知したと判定し、図5とは逆に、アンテナ100から向かって右側において被検知体900が移動していると判定する。
Next, when the Doppler signal is detected in the period d1 ′ and not detected in the period d2 ′ (d1 ′ = 1, d2 ′ = 0), the amplitudes of the Doppler signals in the period d2 and the period d1 ′ are compared. To do. As shown in FIG. 10F, when the amplitude of the Doppler signal in the period d2 is larger than the amplitude of the Doppler signal in the period d1 ′ (d2> d1 ′), the detection is performed when the SW2 is turned on. That is, it is determined that detection is performed by the
また、これとは逆に、図11(a)に表したように、期間d1’におけるドップラー信号の振幅のほうが期間d2におけるドップラー信号の振幅よりも大きい場合(d1’>d2)は、SW1をオンにした時に検知、すなわち図5(b)に表したメインビーム206と図5(a)に表したサイドローブ204によりそれぞれ検知したと判定し、図5に表したようにアンテナ100から向かって左側において被検知体900が移動していると判定する。
On the contrary, as shown in FIG. 11A, when the amplitude of the Doppler signal in the period d1 ′ is larger than the amplitude of the Doppler signal in the period d2 (d1 ′> d2), SW1 is set. When it is turned on, it is determined that the detection is made by the
一方、図11(b)に表したように、期間d1’においてはドップラー信号が非検知であり、期間d2’において検知した場合(d1’=0、d2’=1)には、2回続けてSW2をオンにした時のみに検知しているので、メインビーム202のみにより検知していると判断し、図5とは逆に、アンテナ100から向かって右側において被検知体900が移動していると判定する。
On the other hand, as shown in FIG. 11B, when the Doppler signal is not detected in the period d1 ′ and detected in the period d2 ′ (d1 ′ = 0, d2 ′ = 1), it is continued twice. Since the detection is performed only when the switch SW2 is turned on, it is determined that the detection is performed only by the
一方、期間d1’においても期間d2’においてもドップラー信号を検知した場合(d1’=1、d2’=1)には、それぞれのドップラー信号の振幅を比較する。そして、図11(c)に表したように、期間d2におけるドップラー信号の振幅のほうが期間d1’及び期間d2’におけるドップラー信号の振幅よりも大きい場合(d2>d1’、d2>d2’)は、期間d2においてSW2をオンにした時に最も強く検知、すなわち図5(a)に表したメインビーム202と図5(b)に表したサイドローブ208によりそれぞれ検知したと判定し、図5とは逆に、アンテナ100から向かって右側において被検知体900が移動していると判定する。
On the other hand, when a Doppler signal is detected in both the period d1 'and the period d2' (d1 '= 1, d2' = 1), the amplitudes of the respective Doppler signals are compared. Then, as shown in FIG. 11C, when the amplitude of the Doppler signal in the period d2 is larger than the amplitude of the Doppler signal in the periods d1 ′ and d2 ′ (d2> d1 ′, d2> d2 ′). , When SW2 is turned on during the period d2, it is determined that the detection is the strongest, that is, the
また、図11(d)に表したように、期間d1’におけるドップラー信号の振幅のほうが期間d2及び期間d2’におけるドップラー信号の振幅よりも大きい場合(d1’>d2、d1'>d2’)は、期間d1’においてSW1をオンにした時に最も強く検知、すなわち図5(b)に表したメインビーム206と図5(a)に表したサイドローブ204によりそれぞれ検知したと判定し、図5に表したようにアンテナ100から向かって左側において被検知体900が移動していると判定する。
Further, as shown in FIG. 11D, when the amplitude of the Doppler signal in the period d1 ′ is larger than the amplitude of the Doppler signal in the periods d2 and d2 ′ (d1 ′> d2, d1 ′> d2 ′). Is detected most strongly when SW1 is turned on in the period d1 ′, that is, it is determined that detection is performed by the
また、図11(e)に表したように、期間d2’におけるドップラー信号の振幅のほうが期間d2及び期間d1’におけるドップラー信号の振幅よりも大きい場合(d2’>d2、d2'>d1’)は、期間d2’においてSW2をオンにした時に最も強く検知、すなわち図5(a)に表したメインビーム202と図5(b)に表したサイドローブ208によりそれぞれ検知したと判定し、図5とは逆にアンテナ100から向かって右側において被検知体900が移動していると判定する。
As shown in FIG. 11E, when the amplitude of the Doppler signal in the period d2 ′ is larger than the amplitude of the Doppler signal in the periods d2 and d1 ′ (d2 ′> d2, d2 ′> d1 ′). Is determined to be strongest when SW2 is turned on in the period d2 ′, that is, detected by the
以上説明したように、本実施形態においては、電波をスキャンする順序が1番目の方向を含み被検知体を検知したときは1回目のスキャンの結果のみに基づいて被検知体の位置を特定し、また、電波をスキャンする順序が2番目以降の方向で被検知体を検知したときは2回目のスキャンの結果に基づいて被検知体の位置を特定することにより、人体などの被検知体がアンテナ100に向かって接近する方向や速度に関係なく被検知体の位置を精度よく特定でき、応答性に優れた検出が可能となる。また、サイドローブの影響を除去することができるため、スキャン速度すなわち電波の放射方向の切替速度を遅くすることができ、比較的ゆっくりとした動作も検出することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, when the object to be detected includes the first direction and the object to be detected is detected, the position of the object to be detected is specified based only on the result of the first scan. In addition, when the object to be detected is detected in the second or later direction in which the radio waves are scanned, the position of the object to be detected is specified based on the result of the second scan, so that the object to be detected such as a human body Regardless of the direction or speed of approaching to the
ところで、本実施形態の高周波センサ装置において、電波の放射方向を切替える際にスイッチングノイズが生ずることがある。このような場合に、スイッチングノイズの発生時間を考慮しないで被検知体の検知判定をすると誤検知につながる。そこで、このような場合には、電波の放射方向が切り替わった瞬間からのドップラー信号をもとに被検知体の検知判定をするのではなく、スイッチングノイズの発生時間を考慮して検知判定までに待ち時間を設けるとよい。すなわち、電波の放射方向を切り替えるタイミング(速度)は、検知判定までの待ち時間と被検知体の検知判定に要する時間で決まる。被検知体の検知判定に要する時間は、人の身体や手の移動速度を考慮すると1ミリ秒〜50ミリ秒とすることが好ましく、例えば、10ミリ秒に設定すれば50Hz(=半周期10ミリ秒)以上の動きに対して精度良く人の身体や手を検知できる。 By the way, in the high frequency sensor device of the present embodiment, switching noise may occur when the direction of radio wave radiation is switched. In such a case, if the detection determination of the detection target is performed without considering the generation time of the switching noise, erroneous detection is caused. Therefore, in such a case, instead of making a detection decision based on the Doppler signal from the moment when the radiation direction of the radio wave is switched, the detection decision is made in consideration of the generation time of the switching noise. A waiting time should be provided. That is, the timing (speed) at which the radio wave radiation direction is switched is determined by the waiting time until detection determination and the time required for detection detection of the detected object. The time required for detection detection of the detection target is preferably 1 to 50 milliseconds in consideration of the movement speed of the human body and hand. For example, if set to 10 milliseconds, 50 Hz (= half cycle 10) The human body and hand can be detected accurately with respect to movements of milliseconds or longer.
次に、3方向に向けて順次スキャンする場合について説明する。
図12は、メインビームの放射方向を例示する模式図である。
例えば、図2及び図3に関して前述したアンテナ100において、図4に関して前述したように、スイッチ120とスイッチ124のいずれかをオンにしてメインビームを左右に傾けた状態と、スイッチ120、124をいずれもオフまたはオンにしてメインビームを基板101の主面に対して垂直な方向に放射させる状態と、を順次繰り返すことができる。例えば、これら3つの状態を図12に表したように、期間d1、d2、d3として順次切り替えることができる。
このような場合にも、本実施形態によれば、必要に応じて2回目のスキャンの結果も参酌して判定することができる。
Next, a case where scanning is sequentially performed in three directions will be described.
FIG. 12 is a schematic view illustrating the radiation direction of the main beam.
For example, in the
Even in such a case, according to the present embodiment, the determination can be made in consideration of the result of the second scan as necessary.
図13〜図19は、3方向に順次スキャンする場合の判定の方法を表す表である。
まず、図13に表したように、期間d1〜d3のいずれにおいてもドップラー信号が非検知の場合には、被検知体を非検知と判定する。
また、期間d1においてドップラー信号を検知し、期間d2、d3のいずれにおいても非検知の場合には、期間d1において検知した方向に被検知体を検知したと判定する。
FIG. 13 to FIG. 19 are tables showing the determination method when sequentially scanning in three directions.
First, as illustrated in FIG. 13, when the Doppler signal is not detected in any of the periods d <b> 1 to d <b> 3, it is determined that the detection target is not detected.
Further, when the Doppler signal is detected in the period d1 and is not detected in any of the periods d2 and d3, it is determined that the detected object is detected in the direction detected in the period d1.
次に、図14(a)に表したように、期間d1では非検知で、期間d2で検知、期間d3で非検知の場合には、その次のスキャンの結果を参酌して判定する。そして、図14(b)に表したように、この場合、その次のスキャンでは期間d3に対応する方向(期間d3’)の測定をスキップする。
これは、期間d1→d2→d3→d1・・・の順にスキャンしている際に、期間d2で検知して期間d1、d3で非検知だったということは、図21に例示した如く、被検知体900は、スキャンの方向とは逆の方向すなわちd2からd1の方向に移動している蓋然性が高いからである。もし被検知体900がスキャンの方向と同じ方向に移動しているとすると、期間d2だけではなく、期間d1でも期間d3でも検知される確率が高い。つまり、期間d1→d2→d3→d1・・・の順にスキャンしている際に、期間d2で検知して期間d1、d3で非検知だったということは、被検知体900はスキャンの方向とは逆の方向に移動している蓋然性が高く、その次にスキャンでは被検知体は期間d3の方向に存在する可能性は低く、期間d1の方向に移動している可能性が高い。
Next, as shown in FIG. 14A, in the case of non-detection in the period d1, detection in the period d2, and non-detection in the period d3, the determination is made in consideration of the result of the next scan. Then, as shown in FIG. 14B, in this case, measurement in the direction (period d3 ′) corresponding to the period d3 is skipped in the next scan.
This means that during scanning in the order of
このように、期間d2のみで検知した場合には、その次のスキャンの際に期間d3’をスキップし、期間d1’と期間d2’のみでスキャンすることができる。そして、2回目のスキャンで期間d1’と期間d2’のいずれにおいても非検知であった場合(WJ0)は、期間d2で検知したと判定する。 As described above, when the detection is performed only in the period d2, the period d3 'can be skipped during the next scan, and the scan can be performed only in the period d1' and the period d2 '. If no detection is performed in both the period d1 'and the period d2' in the second scan (WJ0), it is determined that the detection is performed in the period d2.
一方、2回目のスキャンで期間d1’で検知し期間d2’では非検知であった場合(WJ1a、WJ1b)は、期間d2のドップラー信号と期間d1’のドップラー信号の振幅を比較する。そして、期間d2のドップラー信号のほうが大きい場合には、期間d2で検知したと判定し(WJ1a)、期間d1’のドップラー信号のほうが大きい場合には、期間d1'で検知したと判定する(WJ1b)。 On the other hand, when the second scan is detected in the period d1 'and not detected in the period d2' (WJ1a, WJ1b), the amplitudes of the Doppler signal in the period d2 and the Doppler signal in the period d1 'are compared. If the Doppler signal in period d2 is larger, it is determined that the signal is detected in period d2 (WJ1a). If the Doppler signal in period d1 ′ is larger, it is determined that the signal is detected in period d1 ′ (WJ1b). ).
一方、2回目のスキャンでも期間d1’では非検知で期間d2’で検知した場合(WJ2)は、期間d2、d2’で検知したと判定する。 On the other hand, if the second scan is not detected in the period d1 'and is detected in the period d2' (WJ2), it is determined that the detection is performed in the periods d2 and d2 '.
また一方、2回目のスキャンで期間d1’でも期間d2’でも検知した場合(WJ3a、WJ3b、WJ3c)は、期間d2のドップラー信号と期間d1’、d2’のドップラー信号の振幅を比較する。そして、期間d2のドップラー信号が一番大きい場合には、期間d2で検知したと判定し(WJ3a)、期間d1’のドップラー信号が一番大きい場合には、期間d1'で検知したと判定し(WJ3b)、期間d2’のドップラー信号が一番大きい場合には、期間d2'で検知したと判定する(WJ3c)。 On the other hand, when detection is performed in the period d1 'or the period d2' in the second scan (WJ3a, WJ3b, WJ3c), the Doppler signal in the period d2 is compared with the amplitude of the Doppler signal in the periods d1 'and d2'. Then, when the Doppler signal in the period d2 is the largest, it is determined that the signal is detected in the period d2 (WJ3a), and when the Doppler signal in the period d1 ′ is the largest, it is determined that the signal is detected in the period d1 ′. (WJ3b) When the Doppler signal in the period d2 ′ is the largest, it is determined that the detection is performed in the period d2 ′ (WJ3c).
次に、図15に表したように、期間d1と期間d2で検知した場合は、これらのドップラー信号の振幅を比較する。そして、期間d1のドップラー信号のほうが大きい場合には、期間d1で検知したと判定し(SJ3a)、期間d2のドップラー信号のほうが大きい場合には、期間d2で検知したと判定する(SJ1b)。 Next, as shown in FIG. 15, when the detection is performed in the period d1 and the period d2, the amplitudes of these Doppler signals are compared. If the Doppler signal in the period d1 is larger, it is determined that the signal is detected in the period d1 (SJ3a). If the Doppler signal in the period d2 is larger, it is determined that the signal is detected in the period d2 (SJ1b).
次に、図16(a)に表したように、期間d3のみで検知した場合には、その次のスキャンの結果も参酌して判定する。この場合には、次のスキャンに際して、d1〜d3に対応する位置のいずれにも被検知体がいる可能性が高いので、いずれの検知もスキップせずにスキャンを実行する。
そして、次のスキャンで期間d1’、d2’、d3’のいずれにおいても非検知であった場合には、期間d3で検知したと判定する(WJ0)。
また、次のスキャンで期間d1’で検知し、期間d2’、d3’では非検知の場合には、これらのドップラー信号の振幅を比較する。そして、期間d3のドップラー信号のほうが大きい場合には、期間d3で検知したと判定し(WJ1a)、期間d1’のドップラー信号のほうが大きい場合には、期間d1’で検知したと判定する(WJ1b)。
Next, as shown in FIG. 16A, when the detection is performed only in the period d3, the determination is made in consideration of the result of the next scan. In this case, at the time of the next scan, there is a high possibility that the detection object is present at any of the positions corresponding to d1 to d3, so the scan is executed without skipping any detection.
If it is not detected in any of the periods d1 ′, d2 ′, and d3 ′ in the next scan, it is determined that the detection is performed in the period d3 (WJ0).
In addition, when the detection is performed in the period d1 ′ in the next scan and is not detected in the periods d2 ′ and d3 ′, the amplitudes of these Doppler signals are compared. If the Doppler signal in period d3 is larger, it is determined that the signal is detected in period d3 (WJ1a). If the Doppler signal in period d1 ′ is larger, it is determined that the signal is detected in period d1 ′ (WJ1b). ).
また、次のスキャンで期間d2’で検知し、期間d1’、d3’では非検知の場合には、これらのドップラー信号の振幅を比較する。そして、期間d3のドップラー信号のほうが大きい場合には、期間d3で検知したと判定し(WJ2a)、期間d2’のドップラー信号のほうが大きい場合には、期間d1’で検知したと判定する(WJ2b)。 Further, when the detection is performed in the period d2 'in the next scan and in the period d1' and d3 'is not detected, the amplitudes of these Doppler signals are compared. If the Doppler signal in period d3 is larger, it is determined that the signal is detected in period d3 (WJ2a). If the Doppler signal in period d2 ′ is larger, it is determined that the signal is detected in period d1 ′ (WJ2b). ).
また、次のスキャンで期間d1’と期間d2’で検知し、期間d3’では非検知の場合には、これらのドップラー信号の振幅を比較する。そして、期間d3のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d3で検知したと判定し(WJ3a)、期間d1’のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d1’で検知したと判定し(WJ3b)、期間d2’のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d2’で検知したと判定する(WJ3c)。
一方、次のスキャンでも期間d3’でのみ検知した場合には、期間d3、d3’で検知したと判定する(WJ4)。
In the next scan, detection is performed in the period d1 ′ and the period d2 ′, and in the period d3 ′, when the detection is not performed, the amplitudes of these Doppler signals are compared. When the Doppler signal in the period d3 is the largest, it is determined that the signal is detected in the period d3 (WJ3a). When the Doppler signal in the period d1 ′ is the largest, it is determined that the signal is detected in the period d1 ′ (WJ3b). ), When the Doppler signal in the period d2 ′ is the largest, it is determined that the detection is performed in the period d2 ′ (WJ3c).
On the other hand, when the next scan is detected only in the period d3 ′, it is determined that the detection is performed in the periods d3 and d3 ′ (WJ4).
また、次のスキャンで期間d1’と期間d3’で検知し、期間d2’では非検知の場合には、これらのドップラー信号の振幅を比較する。そして、期間d3のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d3で検知したと判定し(WJ5a)、期間d1’のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d1’で検知したと判定し(WJ5b)、期間d3’のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d3’で検知したと判定する(WJ5c)。 Further, in the next scan, detection is performed during the period d1 'and the period d3', and when the detection is not performed during the period d2 ', the amplitudes of these Doppler signals are compared. When the Doppler signal in the period d3 is the largest, it is determined that the detection is performed in the period d3 (WJ5a). When the Doppler signal in the period d1 ′ is the largest, it is determined that the detection is performed in the period d1 ′ (WJ5b). ), When the Doppler signal in the period d3 ′ is the largest, it is determined that the detection is performed in the period d3 ′ (WJ5c).
同様に、次のスキャンで期間d2’と期間d3’で検知し、期間d1’では非検知の場合にも、これらのドップラー信号の振幅を比較する。そして、期間d3のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d3で検知したと判定し(WJ6a)、期間d2’のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d2’で検知したと判定し(WJ6b)、期間d3’のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d3’で検知したと判定する(WJ6c)。 Similarly, the amplitudes of these Doppler signals are compared even when the detection is performed in the period d2 'and the period d3' in the next scan and in the case of no detection in the period d1 '. When the Doppler signal in the period d3 is the largest, it is determined that the detection is performed in the period d3 (WJ6a). When the Doppler signal in the period d2 ′ is the largest, it is determined that the detection is performed in the period d2 ′ (WJ6b). ), When the Doppler signal in the period d3 ′ is the largest, it is determined that the detection is performed in the period d3 ′ (WJ6c).
一方、次のスキャンで期間d1’、d2’d3’のいずれにおいても検知した場合には、これらのドップラー信号の振幅を比較する。そして、期間d3のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d3で検知したと判定し(WJ7a)、期間d1’のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d1’で検知したと判定し(WJ7b)、期間d2’のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d2’で検知したと判定し(WJ7c)、期間d3’のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d3’で検知したと判定する(WJ7d)。 On the other hand, when the detection is performed in both the periods d1 'and d2'd3' in the next scan, the amplitudes of these Doppler signals are compared. When the Doppler signal in the period d3 is the largest, it is determined that the detection is performed in the period d3 (WJ7a). When the Doppler signal in the period d1 ′ is the largest, it is determined that the detection is performed in the period d1 ′ (WJ7b). ) When the Doppler signal in period d2 ′ is the largest, it is determined that the detection is performed in period d2 ′ (WJ7c). When the Doppler signal in period d3 ′ is the largest, it is determined that the detection is performed in period d3 ′. (WJ7d).
次に、図17に表したように、期間d1と期間d3で検知し、期間d2で非検知の場合には、これらのドップラー信号の振幅を比較する。そして、期間d1のドップラー信号のほうが大きい場合には、期間d1で検知したと判定し(SJ5a)、期間d3のドップラー信号のほうが大きい場合には、期間d3で検知したと判定する(SJ5b)。これは例えば、スキャンの方向と同じ方向に被検知体が早い速度で移動したような場合に対応する。このような場合に、図17に表したように判定すると、早い速度で移動する被検知体の接近の方向を確実に検出できる。 Next, as shown in FIG. 17, when the detection is performed during the period d1 and the period d3 and when the detection is not performed during the period d2, the amplitudes of these Doppler signals are compared. If the Doppler signal in the period d1 is larger, it is determined that the signal is detected in the period d1 (SJ5a). If the Doppler signal in the period d3 is larger, it is determined that the signal is detected in the period d3 (SJ5b). This corresponds to, for example, a case where the detected object moves at a high speed in the same direction as the scanning direction. In such a case, if the determination is made as shown in FIG. 17, the approach direction of the detection object moving at a high speed can be reliably detected.
次に、図18(a)に表したように、 期間d1では検知せず、期間d2と期間d3で検知し、さらに期間d2におけるドップラー信号のほうが期間d3におけるドップラー信号よりも大きいた場合には、その次のスキャンの結果も参酌して判定する。この場合には、期間d3における検知はサイドローブの影響による可能性が高く、被検知体の移動方向はスキャンの方向とは逆である蓋然性が高い。つまり、次のスキャンの際には、期間d3に対応する位置に被検知体がいる可能性は低く、期間d2’または期間d1’において検知する可能性が高いので、期間d3’をスキップしてスキャンを実行することができる。 Next, as shown in FIG. 18A, when the period d1 is not detected in the period d1, the period d2 and the period d3 are detected, and the Doppler signal in the period d2 is larger than the Doppler signal in the period d3. The determination is made in consideration of the result of the next scan. In this case, there is a high possibility that the detection in the period d3 is caused by the influence of the side lobe, and there is a high probability that the moving direction of the detection object is opposite to the scanning direction. That is, at the time of the next scan, there is a low possibility that the detection target is in a position corresponding to the period d3, and there is a high possibility that the detection is performed in the period d2 ′ or the period d1 ′. A scan can be performed.
そして、図18(b)に表したように、次のスキャンで期間d2’、d3’のいずれにおいても非検知であった場合には、期間d2で検知したと判定する(WJ0)。
また、次のスキャンで期間d1’で検知し、期間d2’では非検知の場合には、これらのドップラー信号の振幅を比較する。そして、期間d2のドップラー信号のほうが大きい場合には、期間d2で検知したと判定し(WJ1a)、期間d1’のドップラー信号のほうが大きい場合には、期間d1’で検知したと判定する(WJ1b)。
Then, as shown in FIG. 18B, if no detection is performed in either of the periods d2 ′ and d3 ′ in the next scan, it is determined that the detection is performed in the period d2 (WJ0).
Further, when the detection is performed in the period d1 ′ in the next scan and not detected in the period d2 ′, the amplitudes of these Doppler signals are compared. If the Doppler signal in period d2 is larger, it is determined that the signal is detected in period d2 (WJ1a). If the Doppler signal in period d1 ′ is larger, it is determined that the signal is detected in period d1 ′ (WJ1b). ).
また、次のスキャンで期間d2’で検知し、期間d1’では非検知の場合には、期間d2、d2’で検知したと判定する(WJ2)。 If the detection is performed in the period d2 'in the next scan and is not detected in the period d1', it is determined that the detection is performed in the periods d2 and d2 '(WJ2).
また、次にスキャンで、期間d1’と期間d2’のいずれらおいても検知した場合には、これらのドップラー信号の振幅を比較する。そして、期間d2のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d2で検知したと判定し(WJ3a)、期間d1’のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d1’で検知したと判定し(WJ3b)、期間d2’のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d2’で検知したと判定する(WJ3c)。 Further, when the next scan detects in both the period d1 'and the period d2', the amplitudes of these Doppler signals are compared. When the Doppler signal in the period d2 is the largest, it is determined that the detection is performed in the period d2 (WJ3a). When the Doppler signal in the period d1 ′ is the largest, it is determined that the detection is performed in the period d1 ′ (WJ3b). ), When the Doppler signal in the period d2 ′ is the largest, it is determined that the detection is performed in the period d2 ′ (WJ3c).
同様に、図19(a)に表したように、期間d1では検知せず、期間d2と期間d3で検知し、さらに期間d3におけるドップラー信号のほうが期間d2におけるドップラー信号よりも大きい場合には、その次のスキャンの結果も参酌して判定する。この際に、期間d2’をスキップしてスキャンを実行することができる。 Similarly, as shown in FIG. 19A, when detection is not performed in the period d1, detection is performed in the period d2 and the period d3, and the Doppler signal in the period d3 is larger than the Doppler signal in the period d2, The result of the next scan is also taken into consideration for determination. At this time, the scan can be executed while skipping the period d2 '.
1回目のスキャンで期間d3の方が期間d2の方よりドップラー信号が大きいということは、期間d2における電波の放射範囲と期間d3における電波の放射範囲とが重なる場所に人が存在するが、どちらかといえば期間d3の電波の放射範囲側に人が存在することを意味する。例えば、期間d2では(3dBダウンビーム幅を基準とし)電波の放射範囲が−25°〜+25°、期間d3では電波の放射範囲が+0〜+50°の場合、+20°前後の方向に人が存在することになる。従って、2回目のスキャンで期間d2’をスキップして期間d1’と期間d3’をスキャンすれば、電波スキャンの順序やサイドローブの影響を除去し被検知体の位置を精度よく特定でき、応答性に優れた検出が可能となる。 In the first scan, the Doppler signal is larger in the period d3 than in the period d2, which means that there is a person where the radio wave emission range in the period d2 and the radio wave emission range in the period d3 overlap. In other words, it means that there is a person on the radiation range side of the radio wave in the period d3. For example, if the radio wave emission range is −25 ° to + 25 ° in the period d2 (based on the 3 dB down beam width) and the radio wave emission range is +0 to + 50 ° in the period d3, there is a person around + 20 °. Will do. Accordingly, if the period d2 ′ is skipped in the second scan and the periods d1 ′ and d3 ′ are scanned, the influence of the radio wave scanning order and side lobes can be eliminated, and the position of the detected object can be accurately identified, and the response Detection with excellent properties becomes possible.
そして、図19(b)に表したように、次のスキャンで期間d1’、d3’のいずれにおいても非検知であった場合には、期間d3で検知したと判定する(WJ0)。
また、次のスキャンで期間d1’で検知し、期間d3’では非検知の場合には、これらのドップラー信号の振幅を比較する。そして、期間d3のドップラー信号のほうが大きい場合には、期間d3で検知したと判定し(WJ1a)、期間d1’のドップラー信号のほうが大きい場合には、期間d1’で検知したと判定する(WJ1b)。
Then, as shown in FIG. 19B, when no detection is performed in both the periods d1 ′ and d3 ′ in the next scan, it is determined that the detection is performed in the period d3 (WJ0).
Further, when the detection is performed in the period d1 ′ in the next scan and is not detected in the period d3 ′, the amplitudes of these Doppler signals are compared. If the Doppler signal in period d3 is larger, it is determined that the signal is detected in period d3 (WJ1a). If the Doppler signal in period d1 ′ is larger, it is determined that the signal is detected in period d1 ′ (WJ1b). ).
また、次のスキャンで期間d3’で検知し、期間d1’では非検知の場合には、期間d3、d3’で検知したと判定する(WJ4)。 If the detection is performed in the period d3 'in the next scan and is not detected in the period d1', it is determined that the detection is performed in the periods d3 and d3 '(WJ4).
また、次にスキャンで、期間d1’と期間d3’のいずれらおいても検知した場合には、これらのドップラー信号の振幅を比較する。そして、期間d3のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d3で検知したと判定し(WJ5a)、期間d1’のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d1’で検知したと判定し(WJ5b)、期間d3’のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d3’で検知したと判定する(WJ5c)。 Further, when the next scan detects in both the period d1 'and the period d3', the amplitudes of these Doppler signals are compared. When the Doppler signal in the period d3 is the largest, it is determined that the detection is performed in the period d3 (WJ5a). When the Doppler signal in the period d1 ′ is the largest, it is determined that the detection is performed in the period d1 ′ (WJ5b). ), When the Doppler signal in the period d3 ′ is the largest, it is determined that the detection is performed in the period d3 ′ (WJ5c).
一方、図20に表したように、一回目のスキャンで、期間d1、d2、d3のいずれにおいても検知された場合には、これらのドップラー信号の振幅を比較する。そして、期間d1のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d1で検知したと判定し(SJ7a)、期間d2のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d2で検知したと判定し(SJ7b)、期間d3のドップラー信号が最も大きい場合には、期間d3で検知したと判定する(SJ7c)。 On the other hand, as shown in FIG. 20, when the first scan is detected in any of the periods d1, d2, and d3, the amplitudes of these Doppler signals are compared. When the Doppler signal in the period d1 is the largest, it is determined that the signal is detected in the period d1 (SJ7a). When the Doppler signal in the period d2 is the largest, it is determined that the signal is detected in the period d2 (SJ7b). When the Doppler signal in the period d3 is the largest, it is determined that the detection is performed in the period d3 (SJ7c).
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の方向を順次スキャンする場合に、それぞれの方向での検知の結果に応じて、必要に応じてその次のスキャンの結果を参酌して被検知体を確実に検知することが可能となる。またさらに、2回目のスキャンに際しては、被検知体の存在の蓋然性が低い方向をスキップすることにより、より迅速に被検知体の方向を判定することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, when sequentially scanning a plurality of directions, depending on the result of detection in each direction, the result of the next scan is taken into account as necessary. It becomes possible to detect a detection object reliably. Furthermore, in the second scan, the direction of the detected object can be determined more quickly by skipping the direction in which the probability of the presence of the detected object is low.
次に、本実施形態の高周波センサ装置において4方向にスキャンする場合について説明する。
図22は、本実施形態の高周波センサ装置において用いることができるアンテナ100の模式平面図である。
また、図23は、このアンテナ100においてスイッチ操作により放射ビームの方向が変化することを表した模式図である。
Next, a case where scanning is performed in four directions in the high frequency sensor device of the present embodiment will be described.
FIG. 22 is a schematic plan view of an
FIG. 23 is a schematic diagram showing that the direction of the radiation beam is changed by a switch operation in the
このアンテナ100は、給電素子102の上下左右に無給電素子130、132、104、106が配置された形態を有する。これら無給電素子は、制御線110、112、134、136を介して接続されたスイッチSW1〜SW4により、それぞれ接地状態とフローティング状態のいずれかにすることができる。無給電素子104、106、130、132のいずれか1つのみを選択的に接地状態とすることにより、メインビームの放射方向を上下左右に傾斜させることができる。また、無給電素子104、106、130、132は給電素子102により励起され、同一方向に励振されるため、左右の無給電素子104、106のうちのいずれかと上下の無給電素子130、132のいずれかをそれぞれ接地することにより、メインビームの方向を平面視で45度程度の方向に傾斜させることもできる。このように接地される無給電素子104、106、130、132を選択することにより、メインビームの方向を45度間隔で変えることもできる。
The
以下、このようなアンテナ100を用いて、異なる4方向に向けてそれぞれ期間d1→期間d2→期間d3→期間d4として繰り返しスキャンする場合について説明する。ここで、期間d1はSW1〜SW4のうちでSW2のみがオンで他はオフ、期間d2はSW1〜SW4のうちでSW4のみがオフで他はオン、期間d3はSW1〜SW4のうちでSW2のみがオフで他はオン、期間d4はSW1〜SW4のうちでSW4のみがオンで他はオフとした。
図24は、本実施例において、一回のスキャンで被検知体を特定できる場合をまとめた表である。
すなわち、期間d1〜d4のいずれにおいても非検知であった場合には、非検知と判定する(SJ0)。また、期間d1のみで検知した場合には、期間d1にて検知と判定する(SJ1)。
一方、期間d1とd2のみで検知した場合には、これらのドップラー信号の大きさにより期間d1とd2のいずれで検知したかを判定する(SJ3a、SJ3b)。
Hereinafter, a case will be described in which scanning is repeatedly performed using such an
FIG. 24 is a table summarizing the cases in which the detection target can be identified by one scan in the present embodiment.
That is, when it is not detected in any of the periods d1 to d4, it is determined that it is not detected (SJ0). If the detection is performed only during the period d1, it is determined that the detection is performed during the period d1 (SJ1).
On the other hand, when the detection is performed only in the periods d1 and d2, it is determined whether the detection is performed in the periods d1 or d2 based on the magnitudes of these Doppler signals (SJ3a, SJ3b).
同様に、期間d1とd3のみで検知した場合には、これらのドップラー信号の大きさにより期間d1とd2のいずれで検知したかを判定する(SJ5a、SJ5b)。
また、期間d1、d2、d3で検知した場合には、これらのドップラー信号の大きさにより期間d1、d2、d3のいずれで検知したかを判定する(SJ7a、SJ7b、SJ7c)。
また、期間d1とd4のみで検知した場合には、これらのドップラー信号の大きさにより期間d1とd4のいずれで検知したかを判定する(SJ9a、SJ9b)。
Similarly, when the detection is performed only during the periods d1 and d3, it is determined whether the detection is performed during the periods d1 or d2 based on the magnitudes of these Doppler signals (SJ5a, SJ5b).
In addition, when detection is performed in the periods d1, d2, and d3, it is determined whether the detection is performed in the periods d1, d2, and d3 based on the magnitudes of these Doppler signals (SJ7a, SJ7b, and SJ7c).
Further, when the detection is performed only during the periods d1 and d4, it is determined whether the detection is performed during the periods d1 or d4 based on the magnitudes of these Doppler signals (SJ9a, SJ9b).
そして、期間d1、d2、d4でそれぞれ検知した場合には、これらのドップラー信号の大きさにより期間d1、d2、d4のいずれで検知したかを判定する(SJBa、SJBb、SJBc)。
同様に、期間d1、d3、d4でそれぞれ検知した場合には、これらのドップラー信号の大きさにより期間d1、d3、d4のいずれで検知したかを判定する(SJDa、SJDb、SJDc)。
そして、期間d1、d2、d3、d4でそれぞれ検知した場合には、これらのドップラー信号の大きさにより期間d1、d2、d3、d4のいずれで検知したかを判定する(SJFa、SJFb、SJFc、SJFd)。
When detection is made in each of the periods d1, d2, and d4, it is determined which of the periods d1, d2, and d4 is detected based on the magnitudes of these Doppler signals (SJBa, SJBb, and SJBc).
Similarly, when detection is made in each of the periods d1, d3, and d4, it is determined which of the periods d1, d3, and d4 is detected based on the magnitude of these Doppler signals (SJDa, SJDb, and SJDc).
When detection is performed in the periods d1, d2, d3, and d4, it is determined which of the periods d1, d2, d3, and d4 is detected based on the magnitude of these Doppler signals (SJFa, SJFb, SJFc, SJFd).
図25〜図36は、本実施例において、2回目のスキャンの結果を参酌する場合を例示した表である。
例えば、図25に表した具体例の場合、一回目のスキャンで期間d2のみで検知された場合には、その次のスキャンにおいて、期間d3’と期間d4’をスキップしてスキャンすることができる。これは、期間d3、d4において検知されていないことから、被検知体の移動方向はスキャンの方向とは反対方向である慨然性が高いからである。従って、2回目のスキャンでは、期間d1’と期間d2’のみでスキャンすることにより、迅速に判定することができる。
FIG. 25 to FIG. 36 are tables exemplifying the case where the result of the second scan is taken into consideration in the present embodiment.
For example, in the case of the specific example shown in FIG. 25, when the first scan is detected only in the period d2, it is possible to perform the scan while skipping the period d3 ′ and the period d4 ′ in the next scan. . This is because since the detection direction is not detected in the periods d3 and d4, the moving direction of the detected object is highly likely to be opposite to the scanning direction. Accordingly, in the second scan, it is possible to make a quick determination by scanning only in the period d1 ′ and the period d2 ′.
同様に、図26に表した具体例の場合も、一回目のスキャンで期間d3のみで検知された場合には、その次のスキャンにおいて、期間d4’をスキップしてスキャンすることができる。これは、期間d3で検知した後に期間d4において検知されていないことから、被検知体の移動方向はスキャンの方向とは反対方向である慨然性が高いからである。従って、2回目のスキャンでは、期間d1’d2’、d3’のみでスキャンすることにより、迅速に判定することができる。 Similarly, in the case of the specific example shown in FIG. 26, if the first scan is detected only in the period d3, the next scan can be skipped during the period d4 '. This is because, since the detection is not performed in the period d4 after the detection in the period d3, the moving direction of the detection target is highly likely to be opposite to the scanning direction. Accordingly, in the second scan, it is possible to make a quick determination by scanning only in the periods d1'd2 'and d3'.
また、図27に表したように、一回目のスキャンで期間d2とd3のみで検知され、且つ期間d2のドップラー信号のほうが大きい場合には、その次のスキャンにおいて、期間d3’とd4’をスキップしてスキャンすることができる。これは、期間d3で検知したのはサイドローブによる可能性が高く、その後期間d4において検知されていないことから、被検知体の移動方向はスキャンの方向とは反対方向である慨然性が高いからである。従って、2回目のスキャンでは、期間d1’d2’のみでスキャンすることにより、迅速に判定することができる。 As shown in FIG. 27, when the first scan is detected only in the periods d2 and d3 and the Doppler signal in the period d2 is larger, the periods d3 ′ and d4 ′ are set in the next scan. You can skip and scan. This is because there is a high possibility that the detection in the period d3 is due to the side lobe, and since it is not detected in the period d4, the movement direction of the detected object is highly likely to be opposite to the scanning direction. It is. Therefore, in the second scan, it is possible to make a quick determination by scanning only in the period d1'd2 '.
一方、図28に表したように、一回目のスキャンで期間d2とd3のみで検知され、且つ期間d3のドップラー信号のほうが大きい場合には、その次のスキャンにおいて、期間d2’とd4’をスキップしてスキャンすることができる。 On the other hand, as shown in FIG. 28, when the first scan is detected only in the periods d2 and d3 and the Doppler signal in the period d3 is larger, the periods d2 ′ and d4 ′ are set in the next scan. You can skip and scan.
1回目のスキャンで期間d3の方が期間d2の方よりドップラー信号が大きいということは、期間d2における電波の放射範囲と期間d3における電波の放射範囲とが重なる場所に人が存在するが、どちらかといえば期間d3の電波の放射範囲側に人が存在する可能性が高いことを意味する。例えば、期間d2では(3dBダウンビーム幅を基準とし)電波の放射範囲が40°〜140°、期間d3では電波の放射範囲が120〜240°の場合、130°前後の方向に人が存在する可能性が高いことになる。従って、2回目のスキャンで期間d2’をスキップして期間d1’と期間d3’をスキャンすれば、電波スキャンの順序やサイドローブの影響を除去し被検知体の位置を精度よく特定でき、応答性に優れた検出が可能となる。 In the first scan, the Doppler signal is larger in the period d3 than in the period d2, which means that there is a person where the radio wave emission range in the period d2 and the radio wave emission range in the period d3 overlap. In other words, it means that there is a high possibility that a person exists on the side of the radiation range of the radio wave in the period d3. For example, if the radio wave emission range is 40 ° to 140 ° in the period d2 (based on the 3 dB down beam width) and the radio wave emission range is 120 to 240 ° in the period d3, there is a person in a direction around 130 °. The possibility is high. Accordingly, if the period d2 ′ is skipped in the second scan and the periods d1 ′ and d3 ′ are scanned, the influence of the radio wave scanning order and side lobes can be eliminated, and the position of the detected object can be accurately identified, and the response Detection with excellent properties becomes possible.
また、図29に表したように、一回目のスキャンで期間d4のみで検知された場合には、その次のスキャンにおいて、期間d1、d2、d3、d4と順次スキャンし、その結果得られたドップラー信号の大きさを参酌して判定することができる。 In addition, as shown in FIG. 29, when the first scan is detected only in the period d4, in the next scan, the periods d1, d2, d3, d4 are sequentially scanned, and the result is obtained. Judgment can be made in consideration of the magnitude of the Doppler signal.
一方、図30に表したように、一回目のスキャンで期間d2とd4のみで検知され、且つ期間d2のドップラー信号のほうが大きい場合には、その次のスキャンにおいて、期間d3’とd4’をスキップしてスキャンすることができる。 On the other hand, as shown in FIG. 30, when the first scan is detected only in the periods d2 and d4 and the Doppler signal in the period d2 is larger, the periods d3 ′ and d4 ′ are set in the next scan. You can skip and scan.
期間d2における電波の放射範囲と期間d4における電波の放射範囲は相反する方向であり、1回目のスキャンで期間d2の方が期間d4の方よりドップラー信号が大きいということは、期間d2と期間d4におけるサイドローブの影響を除去した結果、期間d2の電波の放射範囲側に人が存在する可能性が高いことになる。従って、2回目のスキャンで期間d3’とd4’をスキップして期間d1’と期間d2’をスキャンすれば、電波スキャンの順序やサイドローブの影響を除去し被検知体の位置を精度よく特定でき、応答性に優れた検出が可能となる。 The radio wave emission range in the period d2 and the radio wave emission range in the period d4 are in opposite directions, and the Doppler signal is larger in the period d2 than in the period d4 in the first scan. As a result of removing the influence of the side lobe in FIG. 2, there is a high possibility that a person exists on the side of the radio wave emission range in the period d2. Therefore, if the period d3 ′ and d4 ′ are skipped in the second scan and the period d1 ′ and period d2 ′ are scanned, the influence of the radio wave scan order and side lobe is removed, and the position of the detected object is accurately identified. Detection with excellent responsiveness.
そして、得られたドップラー信号の大きさに基づいて判定できる。 Then, the determination can be made based on the magnitude of the obtained Doppler signal.
また、図31に表したように、一回目のスキャンで期間d2とd4のみで検知され、且つ期間d4のドップラー信号のほうが大きい場合には、その次のスキャンにおいて、期間d2’とd3’をスキップしてスキャンすることができる。 Further, as shown in FIG. 31, when the first scan is detected only in the periods d2 and d4 and the Doppler signal in the period d4 is larger, the periods d2 ′ and d3 ′ are set in the next scan. You can skip and scan.
そして、得られたドップラー信号の大きさに基づいて判定できる。 Then, the determination can be made based on the magnitude of the obtained Doppler signal.
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の方向を順次スキャンして被検知体を検知する高周波センサ装置において、サイドローブの影響を除去して検知することにより、より確実且つ迅速な検知が可能となる。また、サイドローブの影響と、被検知体の移動方向と、を考慮することにより、2回目のスキャンに際して所定の方向の検知をスキップすることも可能となり、より迅速且つ確実に被検知体を検知することができる。 As described above, according to the present embodiment, in the high-frequency sensor device that detects a detection target by sequentially scanning a plurality of directions, it is possible to perform detection more reliably and quickly by removing the influence of side lobes. Detection is possible. In addition, by taking into account the influence of side lobes and the direction of movement of the detected object, it is possible to skip detection in a predetermined direction during the second scan, and detect the detected object more quickly and reliably. can do.
ところで、本実施形態にかかる高周波センサ装置の制御判断回路26(図1参照)では、電波の放射方向に人が存在しないときのドップラー信号の電圧値(V0とする)に対し、検知範囲に応じて閾値(V0±αとする:α>0)を設定し、電波の放射方向を切り替え、いずれかの方向でドップラー信号の電圧値が、閾値を超えた場合(例えば、プラスα側、またはマイナスα側のいずれか一方でも閾値を超えた場合)には、人が存在することを認識し(人体を検知したと判定し)、それが1スキャンの内、1番最初に電波が放出された方向であれば1回のスキャンデータに基づいて、2番目以降に電波が放射される方向であれば、前回のスキャンデータと次回のスキャンデータとに基づいて、人体検知した方向を判定している(例えば、2方向に分けて順次スキャンする場合については図5〜図11参照)。 By the way, in the control judgment circuit 26 (see FIG. 1) of the high frequency sensor device according to the present embodiment, the voltage value (V0) of the Doppler signal when no person is present in the radio wave radiation direction depends on the detection range. If the threshold value (V0 ± α: α> 0) is set, the radio wave radiation direction is switched, and the voltage value of the Doppler signal exceeds the threshold value in either direction (for example, on the plus α side or minus) When the threshold value is exceeded on either side of α), it recognizes that a person is present (determines that a human body has been detected), and that is the first radio wave emitted in one scan. If the direction is a direction, the direction in which the human body is detected is determined based on the first scan data, and if the direction is the second or later direction in which radio waves are radiated, based on the previous scan data and the next scan data. (For example, two directions (Refer to FIG. 5 to FIG. 11 for the case where the scanning is sequentially performed separately).
ここで、図37に示すように、第1の閾値V0±αよりも狭い幅となる第2の閾値V0±β(α>β>0)を設定し、1スキャンの内、最初に電波が放射される方向(期間d1)のドップラー信号の電圧値VPまたはVBが、(V0+α)≧VP>(V0+β)または(V0−α)≦VB<(V0−β)のときは、その回(今回)のスキャンデータと次回のスキャンデータとに基づいて、人体検知の有無を判定するようにしても良い。これにより、さらに応答性、検知精度を向上させることができる。なお、このように第2の閾値を設けて判定することは、上記3方向スキャンや4方向スキャンの場合にも適用可能である。 Here, as shown in FIG. 37, a second threshold value V0 ± β (α> β> 0) having a width narrower than the first threshold value V0 ± α is set. When the voltage value VP or VB of the Doppler signal in the radiated direction (period d1) is (V0 + α) ≧ VP> (V0 + β) or (V0−α) ≦ VB <(V0−β) ) And the next scan data may be used to determine the presence or absence of human body detection. Thereby, responsiveness and detection accuracy can be further improved. Note that the determination by providing the second threshold in this way is also applicable to the above-described three-direction scan and four-direction scan.
図37に示す例では、期間d1で(V0+α)≧VP>(V0+β),(V0−α)≦VB<(V0−β)となっており、d2=0なので、次のスキャンをもとに判定する。次回のスキャンにおいて、d1’=1,d2’=0なので、SW1がONの時にメインビーム206(図5(b)参照)で検知したと判定し、制御判断回路26は判定信号1を出力する。また、次回のスキャンにおいて、d1’=0,d2’=0ならば非検知と判定し、d1’=0,d2’=1ならばSW2がONの時にメインビーム202(図5(a)参照)で検知したと判定する。さらに、次回のスキャンにおいて、d1’=1,d2’=1であって、d1’>d2’であればSW1がONの時に検出したと判定し、d1’<d2’であればSW2がONの時に検出したと判定する。
In the example shown in FIG. 37, (V0 + α) ≧ VP> (V0 + β), (V0−α) ≦ VB <(V0−β) in the period d1, and d2 = 0, so that the next scan is performed. judge. Since d1 ′ = 1 and d2 ′ = 0 in the next scan, it is determined that the main beam 206 (see FIG. 5B) has detected when SW1 is ON, and the
ドップラー信号は、電波の放射方向に人が存在しないときの電圧値V0に対して、必ず+方向側と−方向側に均等に電圧レベルが変動するとは限らない。また、製造上のバラツキや使用環境により電圧値V0が変動すると、検知精度が低下する可能性がある。
The voltage level of the Doppler signal does not always fluctuate equally between the + direction side and the − direction side with respect to the
そこで、閾値判定として、検知範囲に応じて予め設定された電圧振幅値(PB0とする)を閾値とし、電波の放射方向を切り替え、図38に示すように、同一方向に電波が放射されている期間中のドップラー信号の最大電圧値VPと最小電圧値VBから最大電圧振幅値PBMAXを算出し、PBMAX>PB0であれば、ドップラー信号を検知したものとする。このようにすれば、電圧値V0が変動しても、検知精度に影響を与えることがない。なお、このような閾値判定は、上記3方向スキャンや4方向スキャンの場合にも適用可能である。 Therefore, as threshold determination, a voltage amplitude value (PB0) set in advance according to the detection range is used as a threshold, and the radiation direction of radio waves is switched, and radio waves are radiated in the same direction as shown in FIG. The maximum voltage amplitude value PBMAX is calculated from the maximum voltage value VP and the minimum voltage value VB of the Doppler signal during the period. If PBMAX> PB0, the Doppler signal is detected. In this way, even if the voltage value V0 fluctuates, the detection accuracy is not affected. Such threshold determination can also be applied to the above-described three-directional scan and four-directional scan.
図38の例では、d2=0,d2’=0とすると、最初に電波が放射される方向(期間d1)で、PBMAX>PB0であれば、ドップラー信号を検知したものとされ、SW1がONの時に人体を検知したと判定される。また、期間d1でPBMAX≦PB0であれば、次のスキャンの期間d1’でPBMAX>PB0の場合に、SW1がONの時に人体を検知したと判定される。 In the example of FIG. 38, when d2 = 0 and d2 ′ = 0, if PBMAX> PB0 in the direction in which radio waves are first emitted (period d1), it is assumed that a Doppler signal has been detected, and SW1 is turned on. It is determined that a human body has been detected at the time. If PBMAX ≦ PB0 in the period d1, it is determined that the human body is detected when SW1 is ON in the case of PBMAX> PB0 in the next scanning period d1 ′.
本実施形態にかかる高周波センサ装置(図1参照)においては、制御判断回路26は、負荷制御回路30に、あるいは負荷制御回路30を介して装置の外部に、被検知体の検知の有無を示す判定信号と、どの方向に電子ビームが放射されているのかを示すモニタ信号とを出力する。
In the high-frequency sensor device according to the present embodiment (see FIG. 1), the
図39〜図42は、電子ビームを2方向に順次切り替え、人体検知を確定したときに、どのような判定信号およびモニタ信号を出力するのかを示した図である。 FIGS. 39 to 42 are diagrams showing what determination signals and monitor signals are output when the human body detection is confirmed by sequentially switching the electron beam in two directions.
電子ビームが片方に放射される時間と他方に放射される時間との割合は同じであるが、どの方向に電波ビームが放射されているのかを外部に出力するモニタ信号は、図39〜図42に示すように、電波ビームの放射方向が切り替わるときに、切り替え速度よりも時間の短いパルス信号を利用し、各放射方向に応じたパルス信号を利用し、各放射方向に応じたパルス信号のデューティ(duty)をあらかじめ設定された割合で変えている。 The ratio of the time during which the electron beam is radiated to one side and the time from which the electron beam is radiated to the other is the same, but the monitor signal output to the outside in which direction the radio beam is radiated is shown in FIGS. As shown in Fig. 3, when the radiation direction of the radio wave beam is switched, a pulse signal whose time is shorter than the switching speed is used, a pulse signal corresponding to each radiation direction is used, and the duty of the pulse signal corresponding to each radiation direction is used. (Duty) is changed at a preset rate.
一方、電波ビームを複数の方向にスキャンし、いずれかの方向で人体検知を確定したとき、所定の要領にて、判定信号を出力する。例えば、電子ビームを常にスキャンしてセンシングする場合、ある方向で人体検知を確定したら、次回の1スキャンの期間中に判定信号を出力しても良いし、あらかじめ設定した時間(例えば1ミリ秒〜1秒)だけ判定信号を出力しても良い。 On the other hand, when a radio wave beam is scanned in a plurality of directions and human body detection is confirmed in any direction, a determination signal is output in a predetermined manner. For example, in the case of sensing by constantly scanning an electron beam, if human body detection is confirmed in a certain direction, a determination signal may be output during the next one scan, or a preset time (for example, from 1 millisecond to The determination signal may be output only for 1 second.
また、電子ビームをスキャンして人体検知を確定した後に電波ビームの放射方向を人体検知した方向に固定し、検知範囲を狭くしてさらにセンシングする場合、人体検知を確定した方向でのドップラー信号の周波数や電圧値に応じて判定信号を出力することもできる。ただし、本実施形態の制御判断回路26では、step1で人体検知を確定したときと、step2で人体検知を確定したときとでは、判定信号が出力されるタイミングが異なる。
In addition, when the human body detection is confirmed by scanning the electron beam, the radiation direction of the radio wave beam is fixed to the direction detected by the human body, and when further sensing is performed by narrowing the detection range, the Doppler signal in the direction where the human body detection is confirmed A determination signal can also be output according to the frequency and voltage value. However, in the
高周波センサ装置に手を接近させる動作が同じでも、手を近づけるタイミングと、電波ビームをスキャンするタイミングによっては、図39に示すように1回のスキャンで手の接近を確定する場合と、図40に示すように2回のスキャンで手の接近を確定する場合とが生じる。図39と図40の判定信号から明らかなように、1回スキャンで確定の場合と、2回スキャンで確定の場合とでは、制御判断回路26からの出力信号であるstep1判定信号(図6の判定信号1に相当する信号)のパルスの出力回数および出力タイミングが異なる。
Even if the operation of approaching the hand to the high-frequency sensor device is the same, depending on the timing of approaching the hand and the timing of scanning the radio wave beam, as shown in FIG. As shown in FIG. 2, there are cases where the approach of the hand is determined by two scans. As is apparent from the determination signals in FIGS. 39 and 40, the
例えば、10ミリ秒の切り替え速度にて2方向に電子ビームをスキャンする場合、図39に示す最初に電波が放射される方向(step1)で人体検知を確定したときと、図40に示す次に電波が放射される方向(step2)で人体検知を確定したときとでは、判定信号が出力されるタイミングが20ミリ秒異なる。 For example, when scanning an electron beam in two directions at a switching speed of 10 milliseconds, human body detection is first confirmed in the direction (step 1) in which radio waves are emitted as shown in FIG. The timing at which the determination signal is output differs from that when human body detection is confirmed in the direction in which the radio wave is emitted (step 2) by 20 milliseconds.
この場合に、例えば、左右2方向に電子ビームをスキャンして、右方向(step1)で手の接近を確定したときは一定量だけ音量を大きくし、左方向(step2)で手の接近を確定したときは一定量だけ音量を小さくするといったスイッチの場合は、不具合は生じない。 In this case, for example, when the electron beam is scanned in the left and right directions and the approach of the hand is determined in the right direction (step 1), the volume is increased by a fixed amount, and the approach of the hand is determined in the left direction (step 2). In the case of a switch that reduces the volume by a certain amount when it is done, there is no problem.
しかし、手の接近方向を確定した後(電波方向確定後)のドップラー信号の周波数や電圧値を利用して音量が変化する度合いまでアナログ的に制御しようとすると、同じ速度および時間で手を接近させた場合、右方向(step1)で手の接近を確定したときは音量がダイナミックに大きく変化するが、左方向(step2)で手の接近を確定したときは小刻みに小さく変化することになり、手の接近動作に対する変化率が検知確定方向により異なる。 However, if you try to control the volume in analog using the frequency or voltage value of the Doppler signal after confirming the approach direction of the hand (after confirming the radio wave direction), the hand approaches at the same speed and time. In this case, when the approach of the hand is determined in the right direction (step 1), the sound volume changes greatly dynamically, but when the approach of the hand is determined in the left direction (step 2), the volume changes small. The rate of change with respect to the approaching action of the hand varies depending on the detection confirmation direction.
このように、本実施形態の高周波センサ装置をアナログ的に物理量に変えるスイッチ(例えば、手が接近してきた方向を検知し、手の接近速度(周波数)により水栓機器から吐水される水量、照明機器の光量、暖房機器の熱量、送風機器の風量を増加減させる)として使用する場合、判定信号の出力タイミングが異なり、均等な操作感覚を得ることができない場合が生じる。 As described above, the switch for changing the high-frequency sensor device of this embodiment into a physical quantity in an analog manner (for example, detecting the direction in which the hand approaches and the amount of water discharged from the faucet device according to the approach speed (frequency) of the hand, illumination In the case of using as a light amount of equipment, heat quantity of heating equipment, and air quantity of blower equipment), the output timing of the judgment signal is different, and it may not be possible to obtain an even operational feeling.
そこで、電波ビームを複数の方向に放射させるとき、図41に示すように、1スキャンの内、最初に電波が放射される方向にて人体検知を確定した場合には、判定信号を出力するまでに、1スキャン分の待ち時間(判定信号出力待機時間)を設定する。つまり、1回のスキャンで判定が確定した場合にも、2回目のスキャンによる判定をする期間には、step1判定信号を出力せず、(判定信号出力待機期間の経過後に、2回目のスキャンをした場合と同様のタイミングでstep1判定信号を出力する。
Therefore, when radiating a radio wave beam in a plurality of directions, as shown in FIG. 41, when human body detection is first determined in a direction in which radio waves are radiated in one scan, a determination signal is output. In addition, a waiting time for one scan (determination signal output waiting time) is set. That is, even when the determination is confirmed by one scan, the
このようにすれば、判定信号の出力タイミングが他の方向で人体検知を確定したときと異なることを抑制できるので、上記のような不具合を解消でき、均等な操作感覚を得ることができる。なお、このように判定信号出力待機時間を設けることは、上記3方向スキャンや4方向スキャンの場合にも適用可能である。 In this way, it is possible to suppress the output timing of the determination signal from being different from when human body detection is confirmed in another direction, so that the above-described problems can be solved and an equivalent operational feeling can be obtained. It should be noted that providing the determination signal output standby time in this way is also applicable to the above-described three-way scan and four-way scan.
また、本実施形態にかかる高周波センサ装置(図1参照)では、モニタ信号を出力する手段と判定信号を出力する手段の双方を備えているが、電子ビームをスキャンしているときはどの方向に電子ビームが放射されているのか確認するためのモニタ信号の出力手段として、いずれかの方向で人体検知を確認して電波の放射方向が固定されたときは判定信号の出力手段として、1つの出力手段を兼用して使用することもできる。また、電子ビームが片方に放射される時間と、他方に放射される時間との割合を同じにしているが、用途や使用環境に応じてその割合を変えても良い。 Further, the high-frequency sensor device according to the present embodiment (see FIG. 1) includes both means for outputting a monitor signal and means for outputting a determination signal, but in which direction when scanning an electron beam. As a monitor signal output means for confirming whether an electron beam is radiated, one output is used as a determination signal output means when human body detection is confirmed in any direction and the radiation direction of the radio wave is fixed It can also be used as a means. Further, the ratio of the time during which the electron beam is emitted to one side and the time during which the electron beam is emitted to the other is the same, but the ratio may be changed according to the application and the use environment.
なお、前述した高周波センサ装置には負荷制御回路が設けられているが、外部に接続される機器に負荷制御回路が内蔵されている場合には、制御判断回路から出力されるモニタ信号の電圧レベルを単純に電子ビームをスキャンしているときはハイレベルに、いずれかの方向で人体検知を確認して電波の放射方向が固定されたときはローレベルへと変えることで容易に人体検知の有無を認識でき、負荷の制御性が向上する。また、負荷制御回路を介さずに判定信号を外部に出力する形態として、スキャン方向の数だけ判定信号を出力する複数出力端子を設ければ、直接、負荷を駆動することができる。また、本実施形態の高周波センサ装置にて得られた判定情報を、別途、他の場所に設置された機器に送信する場合にいは、1つの出力端子から所定のタイミングにて判定信号を出力させれば良い。 The above-described high-frequency sensor device is provided with a load control circuit. However, when the load control circuit is built in an externally connected device, the voltage level of the monitor signal output from the control determination circuit The presence or absence of human body detection can be easily achieved by checking human body detection in either direction when the electron beam is simply scanned, and changing to low level when the radiation direction of radio waves is fixed. Can be recognized, and the controllability of the load is improved. In addition, as a form in which the determination signal is output to the outside without going through the load control circuit, the load can be directly driven by providing a plurality of output terminals for outputting the determination signals in the number of scan directions. In addition, when the determination information obtained by the high-frequency sensor device of the present embodiment is separately transmitted to a device installed in another place, a determination signal is output at a predetermined timing from one output terminal. You can do it.
図42に示す電子ビームを2方向にスキャンした場合の例では、1つの出力端子から判定信号を出力させている。図42に示す判定信号では、人体検知したことを報知するパルス信号P1、どの方向で検知したのかを報知するパルス信号P2、どれ位の速度で動いているのかを報知するパルス信号P3,P4を順番に出力している。この判定信号が出力される時間は、1スキャンに要する時間(step1の時間+step2の時間)よりも短い。
In the example in which the electron beam shown in FIG. 42 is scanned in two directions, a determination signal is output from one output terminal. In the determination signal shown in FIG. 42, a pulse signal P1 for informing that a human body has been detected, a pulse signal P2 for informing which direction is detected, and pulse signals P3 and P4 for informing how fast the vehicle is moving. Output in order. The time for which this determination signal is output is shorter than the time required for one scan (
パルス信号P1が出力されてからパルス信号P2が出力されるまでの時間を変えることで、どの方向で検知したのかを容易に報知できる。図42の例では、step1の放射方向のときに人体検知しているため、判定信号において実線で示したタイミングでパルス信号P2が出力されているが、step2の放射方向のときに人体検知をしたとすれば、判定信号において破線で示したタイミングでパルス信号P2が出力されることになる。また、パルス信号P3の立上がりからパルス信号P4の立上がりまで初期の速度情報として出力されるが、継続して速度情報を出力させても良い。
By changing the time from when the pulse signal P1 is output to when the pulse signal P2 is output, it is possible to easily notify which direction the detection is made. In the example of FIG. 42, since the human body is detected when the radiation direction is
なお、図42の例では、どの方向で人体を検知したのか、どれ位の速度で動いているのかを報知する手段として、パルス信号を出力するタイミングを変えて判定情報(判定信号)を外部に出力してるが、所定時間内に出力されるパルス信号の回数、パルス信号の幅(例えばHレベルになっている時間)を変えて報知することもできる。また、このように、パルス信号を出力するタイミング、パルス信号の回数、パルス信号の幅を変えて判定情報を出力することは、上記3方向スキャンや4方向スキャンの場合にも適用可能である。 In the example of FIG. 42, the determination information (determination signal) is changed to the outside by changing the timing of outputting the pulse signal as means for notifying in which direction the human body is detected and at what speed. Although it is output, it is also possible to notify by changing the number of pulse signals output within a predetermined time and the width of the pulse signal (for example, the time when it is at the H level). In addition, outputting the determination information by changing the timing of outputting the pulse signal, the number of pulse signals, and the width of the pulse signal as described above is also applicable to the above-described three-direction scan and four-direction scan.
以上、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。
しかし、本発明はこれらの実施形態に限定されない。高周波センサ装置を構成するアンテナ、高周波スイッチ、発振回路、検波回路、制御部などの形状、サイズ、配置などに関して当業者が設計変更を行ったものであっても本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。
The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings.
However, the present invention is not limited to these embodiments. Even if a person skilled in the art changes the design regarding the shape, size, arrangement, etc. of the antenna, high frequency switch, oscillation circuit, detection circuit, control unit, etc. constituting the high frequency sensor device, the present invention is not required. It is included in the scope of the invention.
10 高周波部、 12 高周波回路、 14 発振回路、 16 検波回路、 20 制御部、 22 増幅器、 24 比較器、 26 制御判断回路、 30 負荷制御回路、 32 電波走査制御回路、100 アンテナ、101 基板、102 アンテナ素子(給電素子)、104、106 アンテナ素子(無給電素子)、108 給電線、110 制御線、115 接地線、116 アース電極、118 接地線、120、124 スイッチ、130、132 無給電素子、202 メインビーム、204 サイドローブ、206 メインビーム、208 サイドローブ、900 被検知体、SW1〜SW4 スイッチ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記送信波を放射し、前記送信波の物体による反射波を受信波として受信するアンテナと、
前記受信波を検知する検波回路と、
前記検波回路に含まれるドップラー信号に基づいて被検知体の検知の有無を判定する制御判断回路と、
前記アンテナから放射される電波の方向を変えるための制御信号を前記アンテナに出力する電波走査制御回路と、
を備え、
前記制御判断回路は、前記電波走査制御回路からの制御信号により前記アンテナから出力されるメインビームを複数の異なる方向に順次スキャンして前記受信波に含まれるドップラー信号を調べ、前記複数の方向についての1回のスキャンにて1番最初に電波が放射される方向からのドップラー信号が予め設定された閾値を超えた場合はそのドップラー信号に基づき被検知体の有無を判定し、前記1回のスキャンにて1番最初に電波が放射される前記方向からのドップラー信号が予め設定された閾値を超えず2番目以降に電波が放射される方向からのドップラー信号が予め設定された閾値を超えた場合はそのスキャンと次回のスキャンにおいて得られたドップラー信号に基づいて被検知体の有無を判定することを特徴とする高周波センサ装置。 An oscillation circuit for generating a transmission wave;
An antenna that radiates the transmitted wave and receives a reflected wave from the object of the transmitted wave as a received wave;
A detection circuit for detecting the received wave;
A control determination circuit for determining the presence or absence of detection of the detection object based on the Doppler signal included in the detection circuit;
A radio wave scanning control circuit that outputs to the antenna a control signal for changing the direction of radio waves radiated from the antenna;
With
The control determination circuit sequentially scans a main beam output from the antenna in a plurality of different directions according to a control signal from the radio wave scanning control circuit to check a Doppler signal included in the received wave, and When the Doppler signal from the direction in which radio waves are emitted for the first time in a single scan exceeds a preset threshold value, the presence or absence of the detected object is determined based on the Doppler signal. The Doppler signal from the direction in which radio waves are radiated for the first time in the scan does not exceed a preset threshold, and the Doppler signal from the direction in which radio waves are radiated after the second exceeds a preset threshold. In this case, the high-frequency sensor device is characterized by determining the presence or absence of a detection object based on the Doppler signal obtained in the scan and the next scan.
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