JP2012190329A - 配置場所評価装置、侵入検知システム、配置場所評価方法および配置場所評価プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】侵入検知装置が備える送信機および受信機の配置場所を適切に評価することが可能な配置場所評価装置、侵入検知システム、配置場所評価方法および配置場所評価プログラムを提供する。
【解決手段】配置場所評価装置１０１は、無線信号を送信するための測定用送信機１１と、測定用送信機１１から送信された無線信号を受信するための測定用受信機１２と、所定エリアにおける検知用送信機２１および検知用受信機２２の配置場所候補に測定用送信機１１および測定用受信機１２がそれぞれ配置された状態において、測定用送信機１１から直接または反射して測定用受信機１２に到着した無線信号である複数の受信波の到着タイミングまたは各到着タイミングの関係を示す時間情報、および各受信波の振幅を示す振幅情報を取得し、取得した時間情報および振幅情報に基づいて配置場所候補を評価するための制御部１３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、配置場所評価装置、侵入検知システム、配置場所評価方法および配置場所評価プログラムに関し、特に、空間特徴量を用いて人間の動作を検知するための侵入検知装置に用いられる配置場所評価装置、それを備えた侵入検知システム、配置場所評価方法および配置場所評価プログラムに関する。

室内等の所定エリアにおいて、人の動作を検知する侵入検知装置が開発されている。侵入検知方法の一例として、たとえば、「ＵＷＢ−ＩＲによる屋内侵入者検知に関する検討」寺阪圭司 他、電子情報通信学会論文誌B、第J90-B巻、第1号、pp.97-100、2007年1月1日（非特許文献１）には、ＵＷＢ−ＩＲ（Ultra WideBand-Impulse Radio）による伝搬遅延プロファイルすなわち電力遅延プロファイルを用いる方法が開示されている。

しかしながら、非特許文献１に記載の方法では、広帯域の信号を用いることから他の無線サービスとの干渉が問題となり、また、受信信号の電力を用いることから屋内におけるマルチパスフェージングの影響を受け、検出精度が劣化する場合がある。

このような問題点を解決するための技術として、たとえば、特開２００８−２１６１５２号公報（特許文献１）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、イベント検出装置は、各アレイアンテナの受信信号に基づいて固有ベクトルすなわち到来角分布を計算し、当該固有ベクトルと、比較基準となる平時の固有ベクトルとの内積値を計算する。そして、イベント検出装置は、この内積値と所定の閾値との比較結果に基づいて、イベントの発生すなわち侵入者の検知を行なう。

「ＵＷＢ−ＩＲによる屋内侵入者検知に関する検討」寺阪圭司 他、電子情報通信学会論文誌B、第J90-B巻、第1号、pp.97-100、2007年1月1日

特開２００８−２１６１５２号公報

特許文献１に記載のイベント検出装置では、送信機および受信機間で電波を送受信することから、たとえば赤外線を用いる構成と比べて送信機および受信機の配置には自由度がある。しかしながら、このイベント検出装置は、到来角情報だけを用いて侵入者の検知を行なうことから、送信機および受信機を適切な場所に配置することが困難である。

すなわち、不適切な設置場所を選択してしまうと、侵入者をうまく検知できないエリアの発生する確率が高くなる。また、比較的熟練した作業者がその都度配置を決めることも可能であるが、運用コスト面から考えて実用的な方法とは言えない。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、侵入検知装置が備える送信機および受信機の配置場所を適切に評価することが可能な配置場所評価装置、侵入検知システム、配置場所評価方法および配置場所評価プログラムを提供することである。

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる配置場所評価装置は、所定エリアに配置された検知用送信機から送信された無線信号を上記所定エリアに配置された検知用受信機において受信し、受信した上記無線信号に基づいて上記所定エリアにおける空間特徴量を算出し、算出した上記空間特徴量に基づいて上記所定エリアにおける人間の動作を検知するための侵入検知装置に用いられる配置場所評価装置であって、無線信号を送信するための測定用送信機と、上記測定用送信機から送信された上記無線信号を受信するための測定用受信機と、上記所定エリアにおける上記検知用送信機および上記検知用受信機の配置場所候補に上記測定用送信機および上記測定用受信機がそれぞれ配置された状態において、上記測定用送信機から直接または反射して上記測定用受信機に到着した上記無線信号である複数の受信波の到着タイミングまたは各上記到着タイミングの関係を示す時間情報、および各上記受信波の振幅を示す振幅情報を取得し、取得した上記時間情報および上記振幅情報に基づいて上記配置場所候補を評価するための制御部とを備える。

このように、受信波の到着タイミングまたは各到着タイミングの関係、および受信波の振幅を用いる構成により、侵入検知装置が備える送信機および受信機の配置場所を適切に評価することができる。また、送信機および受信機の配置を所定の方法で評価する構成により、作業者の経験に頼らず手順を決めて侵入検知装置の配置を評価することができるため、設置作業の効率化を図ることができる。

（２）好ましくは、上記制御部は、取得した上記時間情報および上記振幅情報に基づいて、上記各受信波のうち、所定の条件を満たす１または複数の上記受信波の到着タイミングのばらつき度合いを算出し、算出した上記ばらつき度合いに基づいて上記配置場所候補を評価する。

このような構成により、配置場所の評価を定量的に行なうことができるため、さらなる作業効率の向上を図ることができる。

（３）より好ましくは、上記制御部は、複数の上記配置場所候補について、上記時間情報および上記振幅情報を取得して上記ばらつき度合いをそれぞれ算出し、算出した各上記ばらつき度合いの大小関係に基づいて、上記複数の配置場所候補の中から上記所定エリアにおける上記検知用送信機および上記検知用受信機の配置場所を選択する。

このように、各配置における受信波のばらつき度合いの大小関係を用いる構成により、複数の配置場所候補の中から最良の配置場所を適切に選択することができる。

（４）好ましくは、上記制御部は、上記時間情報および上記振幅情報としてインパルス応答を取得する。

このように、受信波の時間的構造として送信機および受信機間のインパルス応答を利用する構成により、配置場所の評価のための適切な指標を得ることができる。

（５）より好ましくは、上記制御部は、上記インパルス応答における各パルスの時間的な分散を算出し、算出した上記分散に基づいて上記配置場所候補を評価する。

このように、インパルス応答における各パルスの時間的な分散値を利用する構成により、受信波のばらつき度合いを適切に算出することができる。

（６）好ましくは、上記制御部は、さらに、上記所定エリアにおいて上記測定用受信機が上記測定用送信機の近傍に配置されるかまたは上記測定用送信機と一体化された状態において、上記侵入検知装置によって上記所定エリアにおける人間の動作が検知される前および検知された後の各々における上記時間情報および上記振幅情報を取得し、取得した各上記時間情報および各上記振幅情報に基づいて、上記配置場所評価装置と上記所定エリアにおける人間との距離を算出する。

このように、侵入検知システムにおいて侵入検知センサおよび距離測定センサを組み合わせて使用する構成により、侵入者の有無に加えて、侵入者の位置、すなわち配置場所評価装置から侵入者までの距離を取得することができるため、より高機能な侵入検知システムを実現することができる。さらに、配置場所決定装置と距離測定センサとを共通化することにより、侵入検知システムの構成の簡易化を図ることができる。

（７）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる侵入検知システムは、所定エリアに配置された検知用送信機から送信された無線信号を上記所定エリアに配置された検知用受信機において受信し、受信した上記無線信号に基づいて上記所定エリアにおける空間特徴量を算出し、算出した上記空間特徴量に基づいて上記所定エリアにおける人間の動作を検知するための侵入検知装置と、配置場所評価装置とを備える侵入検知システムであって、上記配置場所評価装置は、無線信号を送信するための測定用送信機と、上記測定用送信機から送信された上記無線信号を受信するための測定用受信機と、上記所定エリアにおける上記検知用送信機および上記検知用受信機の配置場所候補に上記測定用送信機および上記測定用受信機がそれぞれ配置された状態において、上記測定用送信機から直接または反射して上記測定用受信機に到着した上記無線信号である複数の受信波の到着タイミングまたは各上記到着タイミングの関係を示す時間情報、および各上記受信波の振幅を示す振幅情報を取得し、取得した上記時間情報および上記振幅情報に基づいて上記配置場所候補を評価するための制御部とを含む。

このように、受信波の到着タイミングまたは各到着タイミングの関係、および受信波の振幅を用いる構成により、侵入検知装置が備える送信機および受信機の配置場所を適切に評価することができる。また、送信機および受信機の配置を所定の方法で評価する構成により、作業者の経験に頼らず手順を決めて侵入検知装置の配置を評価することができるため、設置作業の効率化を図ることができる。

（８）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる配置場所評価方法は、所定エリアに配置された検知用送信機から送信された無線信号を上記所定エリアに配置された検知用受信機において受信し、受信した上記無線信号に基づいて上記所定エリアにおける空間特徴量を算出し、算出した上記空間特徴量に基づいて上記所定エリアにおける人間の動作を検知するための侵入検知装置における上記検知用送信機および上記検知用受信機の、上記所定エリアにおける配置場所を評価する配置場所評価方法であって、上記所定エリアにおける上記検知用送信機の配置場所候補において無線信号を送信するステップと、上記所定エリアにおける上記検知用受信機の配置場所候補において上記無線信号を受信するステップと、直接または反射して到着した上記無線信号である複数の受信波の到着タイミングまたは各上記到着タイミングの関係を示す時間情報、および各上記受信波の振幅を示す振幅情報を取得するステップと、取得した上記時間情報および上記振幅情報に基づいて上記配置場所候補を評価するステップとを含む。

このように、受信波の到着タイミングまたは各到着タイミングの関係、および受信波の振幅を用いる構成により、侵入検知装置が備える送信機および受信機の配置場所を適切に評価することができる。また、送信機および受信機の配置を所定の方法で評価する構成により、作業者の経験に頼らず手順を決めて侵入検知装置の配置を評価することができるため、設置作業の効率化を図ることができる。

（９）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる配置場所評価プログラムは、所定エリアに配置された検知用送信機から送信された無線信号を上記所定エリアに配置された検知用受信機において受信し、受信した上記無線信号に基づいて上記所定エリアにおける空間特徴量を算出し、算出した上記空間特徴量に基づいて上記所定エリアにおける人間の動作を検知するための侵入検知装置における上記検知用送信機および上記検知用受信機の、上記所定エリアにおける配置場所を評価する配置場所評価プログラムであって、コンピュータに、上記所定エリアにおける上記検知用送信機の配置場所候補において無線信号を送信するステップと、上記所定エリアにおける上記検知用受信機の配置場所候補において上記無線信号を受信するステップと、直接または反射して到着した上記無線信号である複数の受信波の到着タイミングまたは各上記到着タイミングの関係を示す時間情報、および各上記受信波の振幅を示す振幅情報を取得するステップと、取得した上記時間情報および上記振幅情報に基づいて上記配置場所候補を評価するステップとを実行させるためのプログラムである。

このように、受信波の到着タイミングまたは各到着タイミングの関係、および受信波の振幅を用いる構成により、侵入検知装置が備える送信機および受信機の配置場所を適切に評価することができる。また、送信機および受信機の配置を所定の方法で評価する構成により、作業者の経験に頼らず手順を決めて侵入検知装置の配置を評価することができるため、設置作業の効率化を図ることができる。

本発明によれば、侵入検知装置が備える送信機および受信機の配置場所を適切に評価することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムの構成を示す図である。 検知精度の悪い配置の一例を示す図である。 検知精度の悪い配置における不感エリアの発生状況を示す図である。 検知精度の悪い配置におけるインパルス応答を模式的に示す図である。 検知精度の良い配置の一例を示す図である。 検知精度の良い配置における不感エリアの発生状況を示す図である。 検知精度の良い配置におけるインパルス応答を模式的に示す図である。 ある測定用送信機１１および測定用受信機１２の配置において測定されたインパルス応答を示す図である。 図８とは異なる測定用送信機１１および測定用受信機１２の配置において測定されたインパルス応答を示す図である。 実験で用いた侵入検知装置の構成を示す機能ブロック図である。 対象者が部屋を移動した際の感度の時間的変化の測定結果を示す図である。 実験で用いた配置場所評価装置の構成を示す機能ブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）は、測定用送信機１１および測定用受信機１２の配置場所を示す図である。 実験で得られた最小感度と散らばり指標との関係を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る配置場所評価装置が侵入検知装置の配置場所を決定する際の動作手順を定めたフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る配置場所評価装置による配置場所評価方法の他の例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る配置場所評価装置による配置場所評価方法の他の例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る侵入検知システムの構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る配置場所評価装置の構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る配置場所決定装置が人間との距離を測定する際の動作手順を定めたフローチャートである。 室内に侵入者が存在しない場合における測定用送信機からの無線信号の伝搬経路を示す図である。 室内に侵入者が存在する場合における測定用送信機からの無線信号の伝搬経路を示す図である。 （ａ）は、図２１に示す場合におけるインパルス応答の測定結果を模式的に示す図である。（ｂ）は、図２２に示す場合におけるインパルス応答の測定結果を模式的に示す図である。（ｃ）は、各インパルス応答の差分を示す図である。 （ａ）は、図２１に示す場合におけるインパルス応答の他の測定結果を模式的に示す図である。（ｂ）は、図２２に示す場合におけるインパルス応答の他の測定結果を模式的に示す図である。（ｃ）は、各インパルス応答の差分を示す図である。

以下、本発明の第１の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第１の実施の形態＞
［構成および基本動作］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムの構成を示す図である。

図１を参照して、侵入検知システム２０１は、配置場所評価装置１０１と、侵入検知装置１５１とを備える。配置場所評価装置１０１は、測定用送信機１１と、測定用受信機１２と、制御部１３とを備える。侵入検知装置１５１は、検知用送信機２１と、検知用受信機２２と、制御部２３とを備える。

侵入検知装置１５１は、室内等の所定エリアすなわち検知対象エリアの状態を示す空間特徴量の変動を監視することにより、当該エリアにおける人間の動作を検知する。たとえば、侵入検知装置１５１は、反射および回折等の波動伝搬の性質に基づいて、所定エリア内の状態を監視する。

すなわち、検知用送信機２１および検知用受信機２２が所定エリアに配置された状態において、侵入検知装置１５１は、検知用送信機２１から送信された無線信号を検知用受信機２２において受信する。そして、侵入検知装置１５１は、受信した無線信号に基づいて所定エリアにおける空間特徴量を算出し、算出した空間特徴量に基づいて所定エリアにおける人間の動作を検知する。

より詳細には、侵入検知装置１５１は、所定エリアに設けられた複数のアンテナの受信信号に基づいて計算された到来角分布を監視することにより、人間の動作を検知する。たとえば、侵入検知装置１５１は、特許文献１に記載の構成と同様の方法で、到来角分布を用いて空間特徴量を抽出する。すなわち、侵入検知装置１５１は、固有ベクトルの内積を算出することにより、空間特徴量Ｐ（ｔ）を抽出する。この内積は、比較基準となる初期ベクトルからの変化量を示す。初期ベクトルすなわち侵入者無しのときの固有ベクトルをｖｎｏとし、観測時ｔにおける固有ベクトルをｖｏｂ（ｔ）とすると、空間特徴量Ｐ（ｔ）は以下の式で表される。
Ｐ（ｔ）＝ｖｎｏ・ｖｏｂ（ｔ）

配置場所評価装置１０１は、侵入検知装置１５１が備える検知用送信機２１および検知用受信機２２の所定エリアにおける配置場所の評価を行なう。

すなわち、所定エリアにおける検知用送信機２１および検知用受信機２２の配置場所候補に測定用送信機１１および測定用受信機１２がそれぞれ配置された状態において、測定用送信機１１は、無線信号を送信する。また、測定用受信機１２は、測定用送信機１１から送信された無線信号を受信する。

制御部１３は、測定用送信機１１から直接または反射して測定用受信機１２に到着した無線信号である複数の受信波の到着タイミングを示す時間情報、および各受信波の振幅を示す振幅情報を取得する。

言い換えれば、この時間情報は、測定用送信機１１からの無線信号が直接または反射して測定用受信機１２に到着した各タイミングに対応する値である。また、振幅情報は、これらの各タイミングにおける無線信号の振幅である。また、時間情報は、測定用受信機１２に無線信号が到着した各タイミングの絶対的または相対的な値を示す。

そして、制御部１３は、取得した時間情報および振幅情報に基づいて、配置場所候補を評価する。

たとえば、制御部１３は、取得した時間情報および振幅情報に基づいて、各受信波のうち、所定の条件を満たす１または複数の受信波の到着タイミングのばらつき度合いを算出する。そして、制御部１３は、算出したばらつき度合いに基づいて、所定エリアにおける検知用送信機２１および検知用受信機２２の配置場所候補を評価する。

より詳細には、制御部１３は、検知用送信機２１および検知用受信機２２の複数の配置場所候補について、時間情報および振幅情報を取得してばらつき度合いをそれぞれ算出する。そして、制御部１３は、算出した各ばらつき度合いの大小関係に基づいて、複数の配置場所候補の中から所定エリアにおける検知用送信機２１および検知用受信機２２の配置場所を選択する。

たとえば、制御部１３は、時間情報および振幅情報としてインパルス応答を取得する。具体的には、制御部１３は、インパルス応答における各パルスの時間的な分散を算出し、算出した分散に基づいて、所定エリアにおける検知用送信機２１および検知用受信機２２の配置場所候補を評価する。

［動作］
次に、本発明の実施の形態に係る配置場所評価装置による配置場所評価処理の一例について図面を用いて説明する。本発明の実施の形態では、配置場所評価装置１０１を動作させることによって、本発明の実施の形態に係る配置場所評価方法が実施される。よって、本発明の実施の形態に係る配置場所評価方法の説明は、以下の配置場所評価装置１０１の動作説明に代える。なお、以下の説明においては、適宜図１を参照する。

本願発明者らは、前述の課題に鑑み、検知精度の良い配置場所を決定する方法について検討した。

ここで、検知精度の良い配置とは、侵入者が室内等の所定エリアのどこにいても当該侵入者を検知できる配置、すなわち不感エリアの生じない配置とする。

本願発明者らは、送信機からの直接波および反射波の時間的構造について着目し、この時間的構造が上記検知精度の良い配置と何らかの関係があると考えた。ここで、直接波および反射波の時間的構造は、到来角とは別次元の情報である。以下、模式的にこの考え方を説明する。

図２は、検知精度の悪い配置の一例を示す図である。図３は、検知精度の悪い配置における不感エリアの発生状況を示す図である。図４は、検知精度の悪い配置におけるインパルス応答を模式的に示す図である。

配置場所評価装置１０１を用いて、図２に示すような部屋Ｒで実験を行なった。具体的には、室内に測定用送信機１１および測定用受信機１２を配置し、図２の実線矢印が示す経路１〜４の順番に従って対象者が室内を移動した際の、インパルス応答を測定した。

また、図２における点線矢印は、無線信号が測定用送信機１１から測定用受信機１２へ到達するパスを示している。

図３において、横軸は時間（秒）であり、縦軸は感度すなわち空間特徴量Ｐ（ｔ）である。図３は、図２に示される侵入コースすなわち経路１〜経路４を対象者が移動したときの空間特徴量Ｐ（ｔ）の時間変化を示している。

図２を参照して、測定用送信機１１からの直接波または反射波は、経路１および経路３を横切るが、経路２および経路４は横切らない。すなわち、対象者が経路１および経路３を通過する際には、測定用送信機１１からの直接波または反射波が遮られるが、対象者が経路２および経路４を通過する際には、測定用送信機１１からの直接波または反射波が遮られない。

このため、図３に示すように、対象者が経路２および経路４をそれぞれ通過する期間Ｔ２および期間Ｔ４における空間特徴量Ｐ（ｔ）は、対象者の存在しない期間Ｔ０と同様に１となる。すなわち、経路２および経路４は、侵入検知装置１５１が対象者の存在を検知できない不感経路となる。

図５は、検知精度の良い配置の一例を示す図である。図６は、検知精度の良い配置における不感エリアの発生状況を示す図である。図７は、検知精度の良い配置におけるインパルス応答を模式的に示す図である。図５および図６の見方はそれぞれ図２および図３と同様である。

配置場所評価装置１０１を用いて、図５に示すような部屋Ｒで実験を行なった。具体的には、室内に測定用送信機１１および測定用受信機１２を配置し、図５の実線矢印が示す経路１〜４の順番に従って対象者が室内を移動した際の、インパルス応答を測定した。

図５を参照して、測定用送信機１１からの直接波または反射波は、経路１〜経路４のすべてを横切る。すなわち、対象者が経路１〜経路４を通過する際には、測定用送信機１１からの直接波または反射波が遮られる。

このため、図６に示すように、対象者が経路１ないし経路４をそれぞれ通過する期間Ｔ１ないし期間Ｔ４における空間特徴量Ｐ（ｔ）は、対象者の存在しない期間Ｔ０と異なり、１未満となる。すなわち、図５に示す測定用送信機１１および測定用受信機１２の配置では、不感経路が存在しなくなる。

ここで、各配置のインパルス応答を比較する。図４および図７において、横軸は時間（ナノ秒）であり、縦軸はインパルス応答の振幅である。また、最も早い時間のパルスは直接波に対応しており、他のパルスは反射波に対応している。当該他のパルスは、直接波のパルスと比べて反射等により振幅が小さくなっている。

検知精度の悪い配置では、図４に示すように反射波が時間軸の前半に集中し、検知精度の良い配置では、図７に示すように反射波が時間的に均等に散らばっていることが分かる。

なお、ここでは、無線信号の入射角および反射角が同じであると仮定している。また、２次元の例、すなわち測定用受信機１２に到着する無線信号のうち、測定用受信機１２に到着するまでの反射回数が１回以下の無線信号の測定結果を用いて説明している。反射回数を増やして３次元以上に拡張しても、同様の傾向になると考えられる。

本発明の第１の実施の形態に係る配置場所評価装置は、このような反射波の到着タイミングのばらつきに基づく指標すなわち散らばり指標を用いて不感エリアの発生程度を予測する。具体的には、反射波の到着タイミングのばらつき度合いが高いほど、不感エリアの発生する確率が低く、良い配置であるとする。

次に、反射波の散らばり指標の算出方法について詳細に説明する。

図８は、ある測定用送信機１１および測定用受信機１２の配置において測定されたインパルス応答を示す図である。図９は、図８とは異なる測定用送信機１１および測定用受信機１２の配置において測定されたインパルス応答を示す図である。

図８および図９を参照して、図８に示すインパルス応答は、各パルスの散らばり度合いが高く、検知精度の良い配置でのインパルス応答である。以下、この配置を好例と称する。

一方、図９に示すインパルス応答は、各パルスの散らばり度合いが低く、検知精度の悪い配置でのインパルス応答である。以下、この配置を悪例と称する。

測定されたインパルス応答は、図８および図９に示すように、時間軸上で所定の区間に区切られる。この区間は、検知対象エリアの相違等の種々の条件によって適宜設定される。ここでは、たとえば以下の指針（１）〜（４）に基づいて区間を決定する。
（１）区切りの開始点
振幅レベルが所定の閾値を超える最初の反射波を検出し、検出した反射波に対応する時間を開始点とする。
（２）全体の区間長
インパルス応答のエネルギーが十分に含まれる範囲、たとえば８０％以上のエネルギーが含まれる広い範囲を確保することが望ましい。
（３）分割する区間数
分割数は、なるべく多くする方が望ましいが、実用上は３つ以上でも可能である。
（４）分割の仕方
均等でも良いし、不均等に区切ることも可能である。

以下では、一例として、インパルス応答を時間軸上で均等に分割し、分割数を３にする場合について説明する。

まず、上記指針（１）〜（４）に基づいてインパルス応答における各区間を決定し、また、振幅レベルの強い順に上位Ｎ個（Ｎは１以上の整数）の反射波を探索し、探索した反射波の各区間における数を調べる。

区間１〜３における反射波の数を、それぞれＮ（１），Ｎ（２），Ｎ（３）とする。探索する反射波の個数Ｎは経験的に決定されるが、ここでは１００とする。

具体的には、区間１〜３に含まれる反射波は、好例では、Ｎ（１）＝７６，Ｎ（２）＝２３，Ｎ（２）＝１となり、悪例では、Ｎ（１）＝９４，Ｎ（２）＝５，Ｎ（２）＝０となる。

散らばり指標の評価式は各種考えられる。たとえば、以下の式（Ａ１）のように分散値を利用することが可能である。
Ｅｖａｌ１＝（Ｎ（１）−Ｎａｖｅ）²＋（Ｎ（２）−Ｎａｖｅ）²＋（Ｎ（３）−Ｎａｖｅ）²・・・（Ａ１）

式（Ａ１）において、Ｅｖａｌ１は評価値であり、Ｎａｖｅは、Ｎ（１），Ｎ（２），Ｎ（３）の平均値すなわち（（Ｎ（１）＋Ｎ（２）＋Ｎ（３））／３）である。

式（Ａ１）を用いる場合には、評価値Ｅｖａｌ１が小さいほど、インパルス応答における各パルスが散らばっていることになる。

ここで、好例ではＥｖａｌ１＝３８．５となり、悪例ではＥｖａｌ１＝５２．８となることから、各パルスの時間的な散らばり度合いと評価値Ｅｖａｌ１との関係として、期待通りの結果が得られている。

このような評価方法以外に、以下の式（Ａ２）のように、エントロピーを利用することも可能である。
Ｅｖａｌ２＝−Ｐ１×ｌｏｇ（Ｐ１）−Ｐ２×ｌｏｇ（Ｐ２）−Ｐ３×ｌｏｇ（Ｐ３）・・・（Ａ２）

式（Ａ２）において、Ｅｖａｌ２は評価値であり、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、それぞれ、Ｎ（１）／（Ｎ（１）＋Ｎ（２）＋Ｎ（３）），Ｎ（２）／（Ｎ（１）＋Ｎ（２）＋Ｎ（３）），Ｎ（３）／（Ｎ（１）＋Ｎ（２）＋Ｎ（３））である。

式（Ａ２）を用いる場合には、評価値Ｅｖａｌ２が大きいほど、インパルス応答における各パルスが散らばっていることになる。

ここで、好例ではＥｖａｌ１＝０．２５となり、悪例ではＥｖａｌ１＝０．０８となることから、各パルスの時間的な散らばり度合いと評価値Ｅｖａｌ２との関係として、期待通りの結果が得られている。

また、本願発明者らは、上記評価値を用いる手法の有効性を、実験レベルでも確認している。本実験では、無線信号として音波を用いた。

図１０は、実験で用いた侵入検知装置の構成を示す機能ブロック図である。

図１０を参照して、侵入検知装置１５１は、たとえば音波によるアレイ式センサであり、検知用送信機２１は、正弦波生成部３１と、Ｄ／Ａ変換部３２と、無指向型のスピーカ３３とを含む。検知用受信機２２は、複数のマイク４１と、Ａ／Ｄ変換部４２と、アレイ信号処理部４３とを含む。

送信側である検知用送信機２１では、正弦波生成部３１によって生成された正弦波をＤ／Ａ変換部３２経由でスピーカ３３から出力する。

受信側である検知用受信機２２では、たとえば４本のマイク４１が等間隔で配置され、マイク４１によって測定した信号を、Ａ／Ｄ変換部４２によってデジタル信号に変換し、アレイ信号処理部４３へ出力する。

なお、本実験では、正弦波の周波数を１５ｋＨｚとし、Ｄ／Ａ変換およびＡ／Ｄ変換のサンプリング周波数を４８ｋＨｚとした。

アレイ信号処理部４３は、Ａ／Ｄ変換部４２から受けたデジタル信号に基づいて空間特徴量Ｐ（ｔ）を算出する。この空間特徴量Ｐ（ｔ）が、検知用送信機２１および検知用受信機２２間の伝搬特性を示す。

図１１は、対象者が部屋を移動した際の感度の時間的変化の測定結果を示す図である。

特許文献１に記載のイベント検出装置では、イベントの検出は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が所定の閾値を超えるか否かで判定される。

このため、空間特徴量Ｐ（ｔ）の変化が小さいほど、イベントを検出することが困難であると考えられる。

この考え方に基づき、対象者が部屋を移動した際の空間特徴量Ｐ（ｔ）の最小変動値Ｐｗｏｒｓｔを求め、無人状態の空間特徴量Ｐ（ｔ）の値Ｐｎｏｎｅとのデシベル値すなわち（２０×ｌｏｇ（Ｐｗｏｒｓｔ／Ｐｎｏｎｅ））を最小感度とする。そして、この最小感度を不感エリアの発生確率を示す指標とした。

すなわち、この指標が低いほど、無人状態における空間特徴量Ｐ（ｔ）の値Ｐｎｏｎｅとの判別が困難となり、不感エリアが発生しやすいと考えられる。

次に、インパルス応答の測定実験について説明する。インパルス応答の測定には、ＴＳＰ（Time Stretched Pulse）法と呼ばれる時間引き延ばし法を用いた。

図１２は、実験で用いた配置場所評価装置の構成を示す機能ブロック図である。

図１２を参照して、測定用送信機１１は、ＴＳＰ信号生成部５１、Ｄ／Ａ変換部５２およびスピーカ５３を含む。測定用受信機１２は、マイク６１、Ａ／Ｄ変換部６２および時間軸引き戻し部６３を含む。

送信側である測定用送信機１１では、ＴＳＰ信号生成部５１によって生成されたＴＳＰ信号をＤ／Ａ変換部５２経由でスピーカ５３から出力する。

受信側である測定用受信機１２では、マイク６１によって測定した信号を、Ａ／Ｄ変換部６２によってデジタル信号に変換し、時間軸引き戻し部６３へ出力する。

時間軸引き戻し部６３は、Ａ／Ｄ変換部６２から受けたデジタル信号に基づいて、インパルス応答を算出する。このインパルス応答が、測定用送信機１１および測定用受信機１２間の伝搬特性を示す。

なお、本実験では、ＴＳＰ信号のパラメータについて、サンプリング周波数を４８ｋＨｚとし、時間を５．４秒とした。

図１３（ａ）〜（ｃ）は、測定用送信機１１および測定用受信機１２の配置場所を示す図である。

本実験では、実際に使われているＡ室およびＢ室の２つの部屋を用いた。測定用送信機１１および測定用受信機１２の配置場所として、図１３（ａ）に示すように測定用送信機１１および測定用受信機１２を一体化させたパターン、図１３（ｂ）に示すように測定用送信機１１および測定用受信機１２を部屋の対角線上に配置したパターン、図１３（ｃ）に示すように測定用送信機１１および測定用受信機１２を部屋の壁に沿って配置したパターン、の３つのパターンを用意し、実験を行なった。

図１４は、実験で得られた最小感度と散らばり指標との関係を示す図である。ここでは、散らばり指標として、式（Ａ１）による評価値Ｅｖａｌ１すなわち分散値を指標として用いた。図１４において、横軸は、インパルス応答における各パルスの時間的な分散度であり、縦軸は最小感度である。

図１４を参照して、散らばり指標すなわち分散値が小さいほど、最小感度が大きくなる傾向となった。各パルスの時間的な散らばり度合いと、最小感度すなわち不感エリアの発生確率の関係として、期待通りの結果が得られた。

図１５は、本発明の第１の実施の形態に係る配置場所評価装置が侵入検知装置の配置場所を決定する際の動作手順を定めたフローチャートである。配置場所評価装置１０１は、フローチャートの各ステップをたとえば記憶部１４から読み出して実行する。このプログラムは、外部からインストールすることができる。このインストールされるプログラムは、たとえば記録媒体に格納された状態で流通する。

図１５を参照して、まず、作業者が、検知用送信機２１および検知用受信機２２の配置場所候補を複数選定する（ステップＳ１）。

次に、作業者が、選定した配置場所候補に、測定用送信機１１および測定用受信機１２を配置する。そして、作業者による操作により、測定用送信機１１が、音波および電波等の無線信号を送信し（ステップＳ２）、測定用受信機１２が測定用送信機１１からの無線信号を測定する。たとえば、測定用送信機１１は、インパルス信号を測定用受信機１２へ送信する。測定用受信機１２は、測定用送信機１１からインパルス信号を受信して、インパルス応答を測定する（ステップＳ３）。

次に、制御部１３は、インパルス応答における各パルスの散らばり指標、たとえば各パルスの時間的な分散を計算する（ステップＳ４）。

次に、制御部１３は、選定された各配置場所候補のうち、算出した散らばり指標の最も良い配置場所候補を、最適な配置場所として選択する（ステップＳ５）。

なお、制御部１３は、測定用送信機１１から直接または反射して測定用受信機１２に到着した無線信号である複数の受信波の各到着タイミングの関係を示す時間情報、および各受信波の振幅を示す振幅情報に基づいて、所定エリアにおける検知用送信機２１および検知用受信機２２の配置場所を評価する構成であってもよい。

図１６および図１７は、本発明の第１の実施の形態に係る配置場所評価装置による配置場所評価方法の他の例を示す図である。図１６は、検知精度の悪い配置におけるインパルス応答を模式的に示しており、図１７は、検知精度の良い配置におけるインパルス応答を模式的に示している。

図１６および図１７において、横軸は時間であり、縦軸はインパルス応答の振幅である。図１６において、最も早い時間のパルスＷ１は直接波に対応しており、他のパルスＷ２〜Ｗ５は反射波に対応している。パルスＷ２〜Ｗ５は、直接波のパルスＷ１と比べて反射等により振幅が小さくなっている。図１７において、最も早い時間のパルスＷ１１は直接波に対応しており、他のパルスＷ１２〜Ｗ１５は反射波に対応している。パルスＷ１２〜Ｗ１５は、直接波のパルスＷ１１と比べて反射等により振幅が小さくなっている。

検知精度の悪い配置では、図１６に示すようにパルスＷ２〜Ｗ５が時間軸の前半に集中し、検知精度の良い配置では、図１７に示すようにパルスＷ１２〜Ｗ１５が時間的に均等に散らばっていることが分かる。このため、制御部１３は、各反射波の到着タイミングの差が大きい方を、最適な配置場所として選択する。

具体的には、図１６に示す場合において、制御部１３は、パルスＷ１〜Ｗ５のうち、振幅レベルが所定の閾値ＴｈＮ以上であるパルスＷ１〜Ｗ４を選択する。そして、制御部１３は、選択したパルスＷ１〜Ｗ４の時間差Ｄ１〜Ｄ３の平均値ＡＶ１を算出する。

また、図１７に示す場合において、制御部１３は、パルスＷ１１〜Ｗ１５の振幅レベルが所定の閾値ＴｈＮ以上であることから、パルスＷ１１〜Ｗ１５を選択し、パルスＷ１１〜Ｗ１５の時間差Ｄ１１〜Ｄ１４の平均値ＡＶ２を算出する。

そして、制御部１３は、平均値ＡＶ１よりも平均値ＡＶ２の方が大きいことから、図１７に示す配置場所候補を、最適な配置場所として選択する。

ところで、特許文献１に記載のイベント検出装置は、到来角情報だけを用いて侵入者の検知を行なうことから、送信機および受信機を適切な場所に配置することが困難である。すなわち、不適切な設置場所を選択してしまうと、侵入者をうまく検知できないエリアの発生する確率が高くなる。また、比較的熟練した作業者がその都度配置を決めることも可能であるが、運用コスト面から考えて実用的な方法とは言えない。

これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る配置場所評価装置では、制御部１３は、所定エリアにおける検知用送信機２１および検知用受信機２２の配置場所候補に測定用送信機１１および測定用受信機１２がそれぞれ配置された状態において、測定用送信機１１から直接または反射して測定用受信機１２に到着した無線信号である複数の受信波の到着タイミングまたは各到着タイミングの関係を示す時間情報、および各受信波の振幅を示す振幅情報を取得する。そして、制御部１３は、取得した時間情報および振幅情報に基づいて上記配置場所候補を評価する。

このように、受信波の到着タイミングまたは各到着タイミングの関係、および受信波の振幅を用いる構成により、侵入検知装置が備える送信機および受信機の配置場所を適切に評価することができる。また、送信機および受信機の配置を所定の方法で評価する構成により、作業者の経験に頼らず手順を決めて侵入検知装置の配置を評価することができるため、設置作業の効率化を図ることができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る配置場所評価装置では、制御部１３は、取得した時間情報および振幅情報に基づいて、各受信波のうち、所定の条件を満たす１または複数の受信波、たとえば振幅レベルの強い順に上位Ｎ個の受信波の到着タイミングのばらつき度合いを算出する。そして、制御部１３は、算出したばらつき度合いに基づいて、検知用送信機２１および検知用受信機２２の配置場所候補を評価する。

すなわち、送信機から放射された無線信号が所定エリア内における壁などにより反射して受信機に到着した各反射波の、時間的構造に基づく指標を算出し、当該指標に基づいて送信機および受信機の配置を評価する。このような構成により、配置場所の評価を定量的に行なうことができるため、さらなる作業効率の向上を図ることができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る配置場所評価装置では、制御部１３は、検知用送信機２１および検知用受信機２２の複数の配置場所候補について、時間情報および振幅情報を取得してばらつき度合いをそれぞれ算出する。そして、制御部１３は、算出した各ばらつき度合いの大小関係に基づいて、複数の配置場所候補の中から所定エリアにおける検知用送信機２１および検知用受信機２２の配置場所を選択する。

このように、各配置における受信波のばらつき度合いの大小関係を用いる構成により、複数の配置場所候補の中から最良の配置場所を適切に選択することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る配置場所評価装置では、制御部１３は、時間情報および振幅情報としてインパルス応答を取得する。

このように、受信波の時間的構造として送信機および受信機間のインパルス応答を利用する構成により、配置場所の評価のための適切な指標を得ることができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る配置場所評価装置では、制御部１３は、インパルス応答における各パルスの時間的な分散を算出し、算出した分散に基づいて、所定エリアにおける検知用送信機２１および検知用受信機２２の配置場所候補を評価する。

このように、インパルス応答における各パルスの時間的な分散値を利用する構成により、受信波のばらつき度合いを適切に算出することができる。

なお、本発明の第１の実施の形態に係る配置場所評価装置は、複数の配置場所候補の中から最良の配置場所を選択する構成であるとしたが、これに限定するものではない。配置場所評価装置が配置場所の評価値を算出する段階までを行い、作業者が、各配置場所候補の評価値に基づいて最良の配置場所を選択してもよい。

また、配置場所評価装置１０１および侵入検知装置１５１が送受信する無線信号の種類は、両者間で統一してもよいし、非統一であってもよい。たとえば、侵入検知装置１５１が電波を使用し、配置場所評価装置１０１が音波を使用することも可能である。電波および音波は幾何光学的に同質の性質を有しており、このような異質な組み合わせを採用しても、一定水準の性能が期待できる。

また、配置場所評価装置１０１および侵入検知装置１５１が送受信する無線信号の種類が同じである場合には、測定用送信機１１および検知用送信機２１を共通化し、かつ測定用受信機１２および検知用受信機２２を共通化することも可能である。このような構成により、装置構成およびシステム構成の簡易化を図ることができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る配置場所評価装置では、受信波の時間的構造としてインパルス応答を用いる構成であるとしたが、これに限定するものではない。たとえば、遅延プロファイルなど、インパルス応答を簡略化したパラメータを用いることも可能である。

また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置では、空間特徴量として固有ベクトルを用いる構成であるとしたが、これに限定するものではない。固有ベクトルに限らず、非特許文献１に記載されているような遅延プロファイル等、他の空間特徴量を用いる構成であってもよい。

また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置では、空間特徴量として１次元の特徴量を用いる構成であるとしたが、これに限定するものではない。空間特徴量として多次元の特徴量を用いる構成であってもよい。たとえば、固有ベクトルそのものを特徴量ベクトルとして用いることも可能であるし、非特許文献１に記載されているような遅延プロファイルを用いることも可能である。

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る配置場所評価装置と比べて人間との距離を算出する機能を追加した配置場所評価装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る配置場所評価装置と同様である。

図１８は、本発明の第２の実施の形態に係る侵入検知システムの構成を示す図である。

図１８を参照して、侵入検知システム２０２は、配置場所評価装置１０２と、侵入検知装置１５１とを備える。

侵入検知装置１５１は、所定エリアすなわち検知対象エリアにおける人間の動作を検知し、侵入検知結果を示す信号を出力する。

より詳細には、検知用送信機２１および検知用受信機２２が所定エリアに配置された状態において、侵入検知装置１５１は、検知用送信機２１から送信された無線信号を検知用受信機２２において受信する。そして、侵入検知装置１５１は、受信した無線信号に基づいて所定エリアにおける空間特徴量を算出し、算出した空間特徴量に基づいて所定エリアにおける人間の動作を検知する。

配置場所評価装置１０２は、侵入検知装置１５１の配置場所の評価を行なうとともに、侵入者の位置、すなわち所定エリアにおける人間との距離を測定する。より詳細には、配置場所評価装置１０２は、侵入検知装置１５１から人間の動作を検知した旨を示す信号を受けると、検知された人間の所定エリアにおける位置、すなわち自己と人間との距離を推定し、推定結果を出力する。

図１９は、本発明の第２の実施の形態に係る配置場所評価装置の構成を示す図である。

図１９を参照して、配置場所評価装置１０２は、本発明の第１の実施の形態に係る配置場所評価装置と比べて、さらに、記憶部１４を備える。

配置場所評価装置１０２において、測定用送信機１１は、無線信号たとえば音波を送信する。この音波は、たとえば可聴領域における音波である。測定用受信機１２は、測定用送信機１１から送信された音波を受信する。

所定エリアにおける人間との距離を測定する場合には、所定エリアにおいて、測定用受信機１２が測定用送信機１１の近傍に配置されるかまたは測定用送信機１１と一体化された状態とする。なお、侵入検知装置１５１の配置場所の評価を行なう必要があることから、測定用送信機１１および測定用受信機１２は固定的に一体化される形態ではなく、脱着可能な形態とする。

制御部１３は、侵入検知装置１５１によって人間の動作が検知される前および検知された後の各々における、測定用送信機１１から直接または反射して測定用受信機１２に到着した音波である複数の受信波の到着タイミングを示す時間情報、および各受信波の振幅を示す振幅情報を取得する。そして、制御部１３は、取得した各時間情報および各振幅情報に基づいて、配置場所評価装置１０２と所定エリアにおける人間との距離を算出する。

記憶部１４は、侵入検知装置１５１によって人間の動作が検知される前における時間情報および振幅情報を記憶する。

また、配置場所評価装置１０２における測定用送信機１１、測定用受信機１２および制御部１３は、侵入検知装置１５１によって人間の動作が検知されたことに応答して距離測定動作を開始する。

図２０は、本発明の第２の実施の形態に係る配置場所決定装置が人間との距離を測定する際の動作手順を定めたフローチャートである。配置場所評価装置１０２は、フローチャートの各ステップをたとえば記憶部１４から読み出して実行する。このプログラムは、外部からインストールすることができる。このインストールされるプログラムは、たとえば記録媒体に格納された状態で流通する。

図２０を参照して、まず、所定エリアにおける人間との距離を測定する場合には、所定エリアにおいて、測定用受信機１２が測定用送信機１１の近傍に配置されるかまたは測定用送信機１１と一体化された状態とする。

この状態において、配置場所評価装置１０２は、侵入検知装置１５１が所定エリアにおける人間の動作を検知するまで待機する（ステップＳ１１でＮＯ）。そして、配置場所評価装置１０２は、侵入検知装置１５１から人間の動作を検知した旨を示す信号を受けると（ステップＳ１１でＹＥＳ）、測定用送信機１１から無線信号たとえば音波を出力する（ステップＳ１２）。

次に、配置場所評価装置１０２における測定用受信機１２は、測定用送信機１１からの音波を受信する（ステップＳ１３）。

次に、配置場所評価装置１０２における制御部１３は、測定用送信機１１から直接または反射して測定用受信機１２に到着した音波である複数の受信波の到着タイミングを示す時間情報、および各受信波の振幅を示す振幅情報を取得する。たとえば、制御部１３は、時間情報および振幅情報としてインパルス応答を取得する（ステップＳ１４）。

次に、制御部１３は、取得した時間情報および振幅情報と、記憶部１４に記憶された時間情報および振幅情報とを比較することにより、侵入検知装置１５１によって人間の動作が検知される前と比べて、人間の動作が検知された後において新たに出現した１または複数の受信波を検出する。たとえば、制御部１３は、侵入検知装置１５１によって人間の動作が検知される前におけるインパルス応答、および人間の動作が検知された後におけるインパルス応答の差分を求め、求めた差分に基づいて、新たに出現した１または複数の受信波を検出する（ステップＳ１５）。

次に、制御部１３は、検出した各受信波のうち、所定の条件を満たす１または複数の受信波の到着タイミングに基づいて距離を算出する。この所定の条件の一例として、制御部１３は、検出した各受信波のうち、振幅レベルが所定の閾値以上である１または複数の受信波の中で、到着タイミングが最も早い受信波の到着タイミングに基づいて距離を算出する（ステップＳ１６）。

図２１は、室内に侵入者が存在しない場合における測定用送信機からの無線信号の伝搬経路を示す図である。図２２は、室内に侵入者が存在する場合における測定用送信機からの無線信号の伝搬経路を示す図である。

図２１および図２２における矢印は、無線信号が測定用送信機１１から測定用受信機１２へ到達するパスを示している。

図２３（ａ）は、図２１に示す場合におけるインパルス応答の測定結果を模式的に示す図である。図２３（ｂ）は、図２２に示す場合におけるインパルス応答の測定結果を模式的に示す図である。図２３（ｃ）は、各インパルス応答の差分を示す図である。

図２３（ａ）および（ｂ）において、横軸は時間であり、縦軸はインパルス応答の振幅である。また、最も早い時間のパルスＷ２１は直接波に対応しており、他のパルスＷ２２〜Ｗ２５，ＷＮは反射波に対応している。パルスＷ２２〜Ｗ２５，ＷＮは、パルスＷ２１と比べて反射等により振幅が小さくなっている。

図２１および図２２を参照して、たとえば、測定用送信機１１および測定用受信機１２を室内の隅に配置する。

ここで、測定用送信機１１および測定用受信機１２は、ある程度近接して配置する必要がある。これは、両者の間隔が離れるとその分測定誤差が増えることになるからである。測定用送信機１１および測定用受信機１２の間隔は、１メートル以内であれば、実用の範囲内と考えられる。

そして、図２３（ｃ）に示すように、無人状態におけるインパルス応答と、各監視時刻におけるインパルス応答との差分をとる。そして、差分のパルスが、測定用送信機１１および測定用受信機１２と侵入者との距離を指し示すことになる。

すなわち、図２２に示すように、室内に侵入者Ｈが存在すると、測定用送信機１１からの無線信号が侵入者Ｈにおいて反射し、反射波ＷＮが新たに発生する。

これをインパルス応答で確認すると、図２３（ａ）に示すインパルス応答と比べて、図２３（ｂ）に示すインパルス応答では、反射波ＷＮに対応するパルスＷＮが出現している。

図２３（ｃ）を参照して、直接波に対応するパルスＷ２１とパルスＷＮとの時間差ｔｄは、測定用送信機１１から無線信号が送信され、侵入者Ｈにおいて反射して測定用受信機１２に到着するまでの時間に相当する。制御部１３は、時間ｔｄに基づき、配置場所評価装置１０２と侵入者Ｈとの距離を算出する。

図２４（ａ）は、図２１に示す場合におけるインパルス応答の他の測定結果を模式的に示す図である。図２４（ｂ）は、図２２に示す場合におけるインパルス応答の他の測定結果を模式的に示す図である。図２４（ｃ）は、各インパルス応答の差分を示す図である。

図２４（ａ）および（ｂ）において、横軸は時間であり、縦軸はインパルス応答の振幅である。また、最も早い時間のパルスＷ２１は直接波に対応しており、他のパルスＷ２２〜Ｗ２５，ＷＮ１〜ＷＮ４は反射波に対応している。パルスＷ２２〜Ｗ２５，ＷＮ１〜ＷＮ４は、パルスＷ２１と比べて反射等により振幅が小さくなっている。

図２４（ｃ）に示すように、無人状態におけるインパルス応答と、各監視時刻におけるインパルス応答との差分をとる。そして、差分のパルスが、測定用送信機１１および測定用受信機１２と侵入者との距離を指し示すことになる。

ここでは、室内に侵入者Ｈが存在することにより、測定用送信機１１からの無線信号が侵入者Ｈにおいて反射し、４つの反射波が新たに発生したとする。

これをインパルス応答で確認すると、図２４（ａ）に示すインパルス応答と比べて、図２４（ｂ）に示すインパルス応答では、４つの反射波に対応するパルスＷＮ１〜ＷＮ４が出現している。

このように、無人状態におけるインパルス応答と、各監視時刻におけるインパルス応答との差分として複数のパルスが得られた場合には、制御部１３は、たとえば、振幅レベルが所定の閾値以上のパルスのうち、到着タイミングが最も早いパルスを選択する。具体的には、制御部１３は、パルスＷＮ１〜ＷＮ４のうち、振幅レベルが所定の閾値ＴｈＰ以上であるパルスＷＮ２およびＷＮ３を選択する。そして、制御部１３は、選択したパルスＷＮ２およびＷＮ３のうち、到着タイミングの早いパルスＷＮ２を選択する。

なお、制御部１３は、無人状態におけるインパルス応答と、各監視時刻におけるインパルス応答との差分として複数のパルスが得られた場合には、最大の振幅を有するパルスを選択する構成であってもよい。この場合、図２４に示す例では、同じくパルスＷＮ２が選択されることになる。

図２４（ｃ）を参照して、直接波に対応するパルスＷ２１とパルスＷＮ２との時間差ｔｄは、測定用送信機１１から無線信号が送信され、侵入者Ｈにおいて反射して測定用受信機１２に到着するまでの時間に相当する。制御部１３は、時間ｔｄに基づき、配置場所評価装置１０２と侵入者Ｈとの距離を算出する。

ところで、特許文献１に記載のイベント検出装置では、到来角情報を用いて侵入者を検知することから、侵入者の有無を検知するのみで、侵入者の位置を測定することは困難である。また、特許文献１に記載のイベント検出装置において、非特許文献１に記載されているような電力遅延プロファイルを作成し、侵入者の位置を測定する方法を適用すると、演算処理のための構成が複雑になってしまう。

これに対して、本発明の第２の実施の形態に係る配置場所評価装置では、制御部１３は、所定エリアにおいて、測定用受信機１２が測定用送信機１１の近傍に配置されるかまたは測定用送信機１１と一体化された状態において、侵入検知装置１５１によって人間の動作が検知される前および検知された後の各々における、測定用送信機１１から直接または反射して測定用受信機１２に到着した音波である複数の受信波の到着タイミングを示す時間情報、および各受信波の振幅を示す振幅情報を取得する。そして、制御部１３は、取得した各時間情報および各振幅情報に基づいて、配置場所評価装置１０２と所定エリアにおける人間との距離を算出する。

このように、侵入検知システムにおいて侵入検知センサおよび距離測定センサを組み合わせて使用する構成により、侵入者の有無に加えて、侵入者の位置、すなわち配置場所評価装置から侵入者までの距離を取得することができるため、より高機能な侵入検知システムを実現することができる。さらに、配置場所決定装置と距離測定センサとを共通化することにより、侵入検知システムの構成の簡易化を図ることができる。

また、本発明の第２の実施の形態に係る配置場所評価装置では、配置場所評価装置１０２において、測定用送信機１１は、所定エリアにおいて音波を送信する。測定用受信機１２は、測定用送信機１１から送信された音波を受信する。そして、制御部１３は、侵入検知装置１５１によって人間の動作が検知される前および検知された後の各々における、測定用送信機１１から直接または反射して測定用受信機１２に到着した音波である複数の受信波の到着タイミングを示す時間情報、および各受信波の振幅を示す振幅情報を取得する。そして、制御部１３は、取得した各時間情報および各振幅情報に基づいて、配置場所評価装置１０２と所定エリアにおける人間との距離を算出する。

このように、侵入検知装置１５１が電波を利用して侵入検知を行い、配置場所評価装置１０２が音波を利用して距離測定を行なう構成により、侵入検知システムの構成の最適化を図ることができる。

すなわち、電波を利用する構成では、音波を利用する構成と比べて到来角分布を用いた空間特徴量の抽出が容易に行なえるため、人間の動作を高精度に検知することができる。

また、電波は音波よりも高速であるため、電波を利用して距離測定を行なう場合、直接波および反射波の到着タイミングの測定誤差が大きくなる。配置場所評価装置１０２では、音波を利用して距離測定を行なう構成により、特に室内のように近距離の測定を行なう場合において、距離測定精度を高めることができる。また、電波を利用する構成と比べて、低コスト化を図ることができる。

また、本発明の第２の実施の形態に係る配置場所評価装置では、制御部１３は、取得した各時間情報および各振幅情報に基づいて、侵入検知装置１５１によって人間の動作が検知される前と比べて、人間の動作が検知された後において新たに出現した１または複数の受信波を検出する。そして、制御部１３は、検出した各受信波のうち、所定の条件を満たす１または複数の受信波の到着タイミングに基づいて距離を算出する。

このような構成により、人の侵入に起因する受信波の変化を的確に検出し、侵入者との距離を適切に算出することができる。

また、本発明の第２の実施の形態に係る配置場所評価装置では、制御部１３は、検出した各受信波のうち、振幅レベルが所定の閾値以上である１または複数の受信波の中で到着タイミングが最も早い受信波の到着タイミングに基づいて距離を算出する。

このような構成により、人の侵入に起因して発生した受信波を的確に検出し、侵入者との距離を適切に算出することができる。

また、本発明の第２の実施の形態に係る配置場所評価装置では、制御部１３は、時間情報および振幅情報としてインパルス応答を取得し、侵入検知装置１５１によって人間の動作が検知される前におけるインパルス応答、および人間の動作が検知された後におけるインパルス応答の差分を求め、求めた差分に基づいて、新たに出現した１または複数の受信波を検出する。

このように、受信波の時間的構造として送信機および受信機間のインパルス応答を利用する構成により、受信波の変化を的確に検出するための適切な指標を得ることができる。

また、本発明の第２の実施の形態に係る配置場所評価装置では、記憶部１４は、侵入検知装置１５１によって人間の動作が検知される前における時間情報および振幅情報を記憶する。そして、配置場所評価装置１０２における測定用送信機１１、測定用受信機１２および制御部１３は、侵入検知装置１５１によって人間の動作が検知されるまで動作を停止し、人間の動作が検知されると、無線信号の送信および受信ならびに距離の算出を行なう。

このような構成により、侵入検知装置１５１によって侵入者が検知された後に距離測定動作を開始することができるため、消費電力の低減を図ることができる。

また、本発明の第２の実施の形態に係る配置場所評価装置では、無線信号である音波は、可聴領域における音波である。

このような構成により、侵入者の位置を測定するとともに、侵入者に対して威嚇を行なうことができる。また、可聴域の音波を用いることで装置がより汎用的なものとなり、装置の構成の簡易化および低コスト化が可能となる。

その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る侵入検知システムと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１１ 測定用送信機
１２ 測定用受信機
１３ 制御部
１４ 記憶部
２１ 検知用送信機
２２ 検知用受信機
２３ 制御部
３１ 正弦波生成部
３２ Ｄ／Ａ変換部
３３ スピーカ
４１ マイク
４２ Ａ／Ｄ変換部
４３ アレイ信号処理部
５１ ＴＳＰ信号生成部
５２ Ｄ／Ａ変換部
５３ スピーカ
６１ マイク
６２ Ａ／Ｄ変換部
６３ 時間軸引き戻し部
１０１，１０２ 配置場所評価装置
１５１ 侵入検知装置
２０１，２０２ 侵入検知システム

Claims (9)

1. 所定エリアに配置された検知用送信機から送信された無線信号を前記所定エリアに配置された検知用受信機において受信し、受信した前記無線信号に基づいて前記所定エリアにおける空間特徴量を算出し、算出した前記空間特徴量に基づいて前記所定エリアにおける人間の動作を検知するための侵入検知装置に用いられる配置場所評価装置であって、
   無線信号を送信するための測定用送信機と、
   前記測定用送信機から送信された前記無線信号を受信するための測定用受信機と、
   前記所定エリアにおける前記検知用送信機および前記検知用受信機の配置場所候補に前記測定用送信機および前記測定用受信機がそれぞれ配置された状態において、前記測定用送信機から直接または反射して前記測定用受信機に到着した前記無線信号である複数の受信波の到着タイミングまたは各前記到着タイミングの関係を示す時間情報、および各前記受信波の振幅を示す振幅情報を取得し、取得した前記時間情報および前記振幅情報に基づいて前記配置場所候補を評価するための制御部とを備える、配置場所評価装置。
2. 前記制御部は、取得した前記時間情報および前記振幅情報に基づいて、前記各受信波のうち、所定の条件を満たす１または複数の前記受信波の到着タイミングのばらつき度合いを算出し、算出した前記ばらつき度合いに基づいて前記配置場所候補を評価する、請求項１に記載の配置場所評価装置。
3. 前記制御部は、複数の前記配置場所候補について、前記時間情報および前記振幅情報を取得して前記ばらつき度合いをそれぞれ算出し、算出した各前記ばらつき度合いの大小関係に基づいて、前記複数の配置場所候補の中から前記所定エリアにおける前記検知用送信機および前記検知用受信機の配置場所を選択する、請求項２に記載の配置場所評価装置。
4. 前記制御部は、前記時間情報および前記振幅情報としてインパルス応答を取得する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の配置場所評価装置。
5. 前記制御部は、前記インパルス応答における各パルスの時間的な分散を算出し、算出した前記分散に基づいて前記配置場所候補を評価する、請求項４に記載の配置場所評価装置。
6. 前記制御部は、さらに、前記所定エリアにおいて前記測定用受信機が前記測定用送信機の近傍に配置されるかまたは前記測定用送信機と一体化された状態において、前記侵入検知装置によって前記所定エリアにおける人間の動作が検知される前および検知された後の各々における前記時間情報および前記振幅情報を取得し、取得した各前記時間情報および各前記振幅情報に基づいて、前記配置場所評価装置と前記所定エリアにおける人間との距離を算出する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の配置場所評価装置。
7. 所定エリアに配置された検知用送信機から送信された無線信号を前記所定エリアに配置された検知用受信機において受信し、受信した前記無線信号に基づいて前記所定エリアにおける空間特徴量を算出し、算出した前記空間特徴量に基づいて前記所定エリアにおける人間の動作を検知するための侵入検知装置と、
   配置場所評価装置とを備える侵入検知システムであって、
   前記配置場所評価装置は、
   無線信号を送信するための測定用送信機と、
   前記測定用送信機から送信された前記無線信号を受信するための測定用受信機と、
   前記所定エリアにおける前記検知用送信機および前記検知用受信機の配置場所候補に前記測定用送信機および前記測定用受信機がそれぞれ配置された状態において、前記測定用送信機から直接または反射して前記測定用受信機に到着した前記無線信号である複数の受信波の到着タイミングまたは各前記到着タイミングの関係を示す時間情報、および各前記受信波の振幅を示す振幅情報を取得し、取得した前記時間情報および前記振幅情報に基づいて前記配置場所候補を評価するための制御部とを含む、侵入検知システム。
8. 所定エリアに配置された検知用送信機から送信された無線信号を前記所定エリアに配置された検知用受信機において受信し、受信した前記無線信号に基づいて前記所定エリアにおける空間特徴量を算出し、算出した前記空間特徴量に基づいて前記所定エリアにおける人間の動作を検知するための侵入検知装置における前記検知用送信機および前記検知用受信機の、前記所定エリアにおける配置場所を評価する配置場所評価方法であって、
   前記所定エリアにおける前記検知用送信機の配置場所候補において無線信号を送信するステップと、
   前記所定エリアにおける前記検知用受信機の配置場所候補において前記無線信号を受信するステップと、
   直接または反射して到着した前記無線信号である複数の受信波の到着タイミングまたは各前記到着タイミングの関係を示す時間情報、および各前記受信波の振幅を示す振幅情報を取得するステップと、
   取得した前記時間情報および前記振幅情報に基づいて前記配置場所候補を評価するステップとを含む、配置場所評価方法。
9. 所定エリアに配置された検知用送信機から送信された無線信号を前記所定エリアに配置された検知用受信機において受信し、受信した前記無線信号に基づいて前記所定エリアにおける空間特徴量を算出し、算出した前記空間特徴量に基づいて前記所定エリアにおける人間の動作を検知するための侵入検知装置における前記検知用送信機および前記検知用受信機の、前記所定エリアにおける配置場所を評価する配置場所評価プログラムであって、コンピュータに、
   前記所定エリアにおける前記検知用送信機の配置場所候補において無線信号を送信するステップと、
   前記所定エリアにおける前記検知用受信機の配置場所候補において前記無線信号を受信するステップと、
   直接または反射して到着した前記無線信号である複数の受信波の到着タイミングまたは各前記到着タイミングの関係を示す時間情報、および各前記受信波の振幅を示す振幅情報を取得するステップと、
   取得した前記時間情報および前記振幅情報に基づいて前記配置場所候補を評価するステップとを実行させるための、配置場所評価プログラム。

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