JP2012225837A - Motion detector, and elevator with motion detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エレベータのかご内などにおける人の動きを検出する動き検出装置に関し、また、そのような動き検出装置を備えたエレベータに関する。 The present invention relates to a motion detection device for detecting the movement of a person in an elevator car or the like, and to an elevator equipped with such a motion detection device.
エレベータのかご内などにおける人の動きを検出するために、カメラ画像を取得することによる挙動センサが実用化されている。しかしながら、最近では、ホテルなど、個人の特定を避けるためにカメラを設置できない場所が増加し、カメラ以外の手段を用いて低コストで人の挙動（あばれ、倒れ、入退場など）を非接触で検知できるセンサが求められている。 In order to detect the movement of a person in an elevator car or the like, a behavior sensor by acquiring a camera image has been put into practical use. Recently, however, there are an increasing number of places where cameras cannot be installed, such as hotels, so that people's behavior (such as beating, falling down, entering and leaving) can be contacted at low cost using means other than cameras. There is a need for a sensor that can be detected.
例えば特許文献１では、人などの移動体の動きの非接触検出において、マイクロ波などの電波を用いたドップラーセンサーからＦＦＴ解析することで、所定の周波数の所定のバンドから、周波数レベルを検出して、全バンド幅の周波数レベルの総和を基準レベルに所定レベルを加算した結果と、異常レベルの比較により、移動物体の動きについて異常であるか正常であるかを判定している。 For example, in Patent Document 1, in non-contact detection of movement of a moving body such as a person, a frequency level is detected from a predetermined band of a predetermined frequency by performing FFT analysis from a Doppler sensor using a radio wave such as a microwave. Thus, whether the movement of the moving object is abnormal or normal is determined by comparing the result of adding the predetermined level to the reference level with the sum of the frequency levels of all the bandwidths and the abnormal level.
特許文献２では、対象物からの伝播波の反射によるドップラー周波数信号を利用した人体検知装置において、ドップラー周波数信号のパワースペクトルを検出し、少なくとも一つの周波数帯域のパワー値と所定のパワー値の比較により人体感知信号を発生する。 In Patent Document 2, in a human body detection device using a Doppler frequency signal by reflection of a propagation wave from an object, a power spectrum of a Doppler frequency signal is detected, and a power value in at least one frequency band is compared with a predetermined power value. Generates a human body sensing signal.
特許文献３では、マイクロ波ドップラーセンサーが内部に配設されている監視空間内で特定の種類の生き物、特に人間の存在を検出する方法であって、信号が、必要とされる増幅及びフィルタ処理後に、その特定の種類の生き物の存在を認識するためその生き物の種類に特有のセンサ特徴部分から信号の周波数スペクトルを示すようディジタル化され処理される。 In Patent Document 3, a method for detecting the presence of a specific kind of creature, particularly a human, in a monitoring space in which a microwave Doppler sensor is disposed, in which the signal is amplified and filtered as required. Later, to recognize the presence of that particular type of creature, it is digitized and processed to show the frequency spectrum of the signal from sensor features specific to that type of creature.
従来、ドップラー信号をＦＦＴ解析して人などの動きを検出する装置において、異なる状態にある動きの周波数を別々の状態として検知するためには、検出する周波数に合わせて検知モードを切り換える機能が必要であった。従って、同一のマイクロ波センサを切り換えることなく、ＦＦＴ解析の結果から、検出したい動きの周波数エネルギー状態を検出するため、複数の動きの状態を選択して検出することができる動き検出装置が望まれる。 Conventionally, in a device that detects the movement of a person or the like by performing FFT analysis on a Doppler signal, a function for switching the detection mode in accordance with the detected frequency is required in order to detect the frequency of movement in different states as separate states. Met. Therefore, in order to detect the frequency energy state of the motion to be detected from the result of the FFT analysis without switching the same microwave sensor, a motion detection device capable of selecting and detecting a plurality of motion states is desired. .
本発明の課題は、以上の問題点を解決し、検知モードの切り換えを必要とすることなく、複数の動きの状態を選択して検出することができる動き検出装置を提供し、また、そのような動き検出装置を備えたエレベータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a motion detection device that solves the above-described problems and can select and detect a plurality of motion states without requiring switching of detection modes. It is to provide an elevator equipped with a simple motion detection device.
本発明の態様に係る動き検出装置によれば、
対象物に電磁波信号を放射し、上記電磁波信号の反射波を受信することによりドップラー信号を検出するドップラー信号検出手段と、
上記検出されたドップラー信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングするサンプリング手段と、
上記サンプリングされたドップラー信号に対してＦＦＴ処理を実行してドップラー信号の周波数スペクトルを計算するＦＦＴ処理手段と、
上記サンプリング手段のサンプリング周波数を制御し、上記ＦＦＴ処理手段のＦＦＴ処理を制御し、上記ＦＦＴ処理後の周波数スペクトルから上記対象物の動きを検出する制御手段とを備えた動き検出装置であって、
上記制御手段は、上記ＦＦＴ処理後の周波数スペクトルの振幅又は電力及び位相を計算し、上記対象物がとりうる複数の動きの状態のうちのいずれかを選択することと、上記選択された動きの状態に応じて複数のサンプリング周波数のうちのいずれかを選択的に上記サンプリング手段に設定することとを繰り返し、上記複数の動きの状態に応じた異なる周波数成分を含む周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルの振幅又は電力及び位相に基づいて上記対象物の動きを検出することを特徴とする。
According to the motion detection apparatus according to the aspect of the present invention,
A Doppler signal detecting means for detecting a Doppler signal by radiating an electromagnetic wave signal to an object and receiving a reflected wave of the electromagnetic wave signal;
Sampling means for sampling the detected Doppler signal at a predetermined sampling frequency;
FFT processing means for performing FFT processing on the sampled Doppler signal to calculate a frequency spectrum of the Doppler signal;
A motion detection device comprising: a control means for controlling a sampling frequency of the sampling means, controlling an FFT process of the FFT processing means, and detecting a motion of the object from a frequency spectrum after the FFT processing,
The control means calculates the amplitude or power and phase of the frequency spectrum after the FFT processing, selects one of a plurality of motion states that the object can take, and selects the selected motion. Repeating selectively setting one of a plurality of sampling frequencies in the sampling unit according to the state, obtaining a frequency spectrum including different frequency components according to the plurality of movement states, and acquiring the frequency The movement of the object is detected based on the amplitude or power and phase of the spectrum.
本発明によれば、安静状態にある人が発生させるわずかな動きや、暴れている人が発生させる素早い動きなど、異なる状態について、同一の検出信号からサンプリング周波数を切り換えて周波数成分を検出し、その検出対象となる動きの周波数エネルギー状態変化を検出できるので、エレベータ内での人の動きを監視でき、エレベータの運行管理やセキュリティ対策に効果がある。 According to the present invention, the frequency component is detected by switching the sampling frequency from the same detection signal for different states such as a slight movement generated by a person in a resting state and a quick movement generated by a rampant person, Since the change in the frequency energy state of the movement to be detected can be detected, the movement of a person in the elevator can be monitored, which is effective for elevator operation management and security measures.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る速度計測装置について説明する。各図にわたって、同様の構成要素は同じ参照番号で示す。 Hereinafter, a speed measuring device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Similar components are denoted by the same reference numerals throughout the figures.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る動き検出装置２を備えたエレベータのカゴ１の構成を示すブロック図である。エレベータのカゴ１は、乗っている人４の動きを検出する動き検出装置２と、エレベータの動作を制御するエレベータ制御装置３とを備える。動き検出装置２は、送信アンテナ１１、受信アンテナ１２、ドップラー信号検出回路１３、対数増幅器１４，１５、ＡＤ変換回路１６、ＦＦＴ処理回路１７、及び動き検出回路２０を備える。ドップラー信号検出回路１３は、光や電波（例えばマイクロ波）などの所定周波数を有する電磁波の信号を発生して送信アンテナ１１から放射し、エレベータのカゴ１内において所定速度で運動する物体（人４など）によって反射された電磁波の信号を受信アンテナ１２で受信し、送信信号と受信信号からドップラー周波数を検出する。以下、本明細書では、検出されたドップラー周波数の情報を含む信号を「ドップラー信号」と呼ぶ。なお、動き検出装置２は、送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２に代えて、送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２を一体化した送受信アンテナを備えていてもよい。ドップラー信号検出回路１３から出力されるドップラー信号は、Ｉ（In Phase）信号と、位相が９０°ずれたＱ（Quadrature Phase）信号との２つの信号を含む。対数増幅器１４は、ドップラー信号のＩ信号を対数圧縮して増幅し、対数増幅器１５は、ドップラー信号のＱ信号を対数圧縮して増幅する。ＡＤ変換回路１６は、対数増幅されたドップラー信号のＩ信号及びＱ信号（アナログ信号）を所定のサンプリング周波数でサンプリングし、サンプリングされたアナログデータのドップラー信号をデジタルデータのドップラー信号に変換する。ＦＦＴ処理回路１７は、前処理回路１８とＦＦＴ演算回路１９とを含み、ＡＤ変換後のドップラー信号のＩ信号及びＱ信号の周波数解析を行う。ＡＤ変換回路１６及びＦＦＴ処理回路１７は、動き検出回路２０の制御下で動作する。動き検出回路２０は、ＦＦＴ処理回路１７による周波数解析の結果から人４などの物体の動きを検出して、その動態を判定する。動き検出装置２はさらに、エレベータが昇降する際の加速度を検出する加速度検出装置２１を備えてもよい。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an elevator car 1 provided with a motion detection device 2 according to Embodiment 1 of the present invention. The elevator car 1 includes a motion detection device 2 that detects the motion of a person 4 who rides, and an elevator control device 3 that controls the operation of the elevator. The motion detection device 2 includes a transmission antenna 11, a reception antenna 12, a Doppler signal detection circuit 13, logarithmic amplifiers 14 and 15, an AD conversion circuit 16, an FFT processing circuit 17, and a motion detection circuit 20. The Doppler signal detection circuit 13 generates an electromagnetic wave signal having a predetermined frequency such as light or radio wave (for example, microwave), radiates it from the transmission antenna 11, and moves at a predetermined speed in the elevator car 1 (person 4). Etc.) is received by the reception antenna 12, and the Doppler frequency is detected from the transmission signal and the reception signal. Hereinafter, in this specification, a signal including information on the detected Doppler frequency is referred to as a “Doppler signal”. The motion detection device 2 may include a transmission / reception antenna in which the transmission antenna 11 and the reception antenna 12 are integrated, instead of the transmission antenna 11 and the reception antenna 12. The Doppler signal output from the Doppler signal detection circuit 13 includes two signals: an I (In Phase) signal and a Q (Quadrature Phase) signal whose phase is shifted by 90 °. The logarithmic amplifier 14 logarithmically compresses and amplifies the I signal of the Doppler signal, and the logarithmic amplifier 15 logarithmically compresses and amplifies the Q signal of the Doppler signal. The AD conversion circuit 16 samples the logarithmically amplified Doppler signal I signal and Q signal (analog signal) at a predetermined sampling frequency, and converts the sampled Doppler signal of analog data into a Doppler signal of digital data. The FFT processing circuit 17 includes a preprocessing circuit 18 and an FFT operation circuit 19 and performs frequency analysis of the I signal and Q signal of the Doppler signal after AD conversion. The AD conversion circuit 16 and the FFT processing circuit 17 operate under the control of the motion detection circuit 20. The motion detection circuit 20 detects the motion of an object such as the person 4 from the result of the frequency analysis by the FFT processing circuit 17 and determines the dynamic state thereof. The motion detection device 2 may further include an acceleration detection device 21 that detects acceleration when the elevator moves up and down.
動き検出装置２は、エレベータの外部にいるオペレータがエレベータのカゴ１の内部を監視するために、エレベータの外部の端末装置（図示せず：例えば、エレベータ制御盤、エレベータ管理室のパーソナルコンピュータ、など）に接続される。動き検出装置２はさらに、エレベータ制御装置３と接続されていてもよい。この場合、エレベータ制御装置３は、動き検出装置２による動き検出の結果に基づいて動作する。 The motion detection device 2 is a terminal device outside the elevator (not shown: for example, elevator control panel, personal computer in the elevator control room, etc.) for an operator outside the elevator to monitor the inside of the elevator car 1 ). The motion detection device 2 may be further connected to the elevator control device 3. In this case, the elevator control device 3 operates based on the result of motion detection by the motion detection device 2.
以下、動き検出装置２の動作をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the operation of the motion detection device 2 will be described in more detail.
ドップラー信号検出回路１３は、送信信号と受信信号との乗算により、人４などの物体の動きに比例した周波数成分と、物体の大きさや反射率に比例した強度成分とをもつドップラー信号を出力することができる。図１ではドップラー信号検出回路１３はＩ信号及びＱ信号の両方を出力するように示しているが、Ｉ信号及びＱ信号のいずれか一方のみが使用されてもよい。 The Doppler signal detection circuit 13 outputs a Doppler signal having a frequency component proportional to the motion of an object such as the person 4 and an intensity component proportional to the size and reflectance of the object by multiplying the transmission signal and the reception signal. be able to. Although FIG. 1 shows that the Doppler signal detection circuit 13 outputs both the I signal and the Q signal, only one of the I signal and the Q signal may be used.
次に、ドップラー周波数を取得する基本原理を示す。搬送波周波数をｆｃ［Ｈｚ］とし、物体（ターゲット）の移動速度をｖｄ［ｍ／ｓ］とし、送信信号の伝搬方向と物体の移動方向との角度をθ［ｒａｄ］とし、光速をｃ０［ｍ／ｓ］とすると、ドップラー周波数ｆｄ［Ｈｚ］は次式で表される。 Next, the basic principle of acquiring the Doppler frequency is shown. The carrier frequency is f c [Hz], the moving speed of the object (target) is v d [m / s], the angle between the propagation direction of the transmission signal and the moving direction of the object is θ [rad], and the speed of light is c. Assuming 0 [m / s], the Doppler frequency f d [Hz] is expressed by the following equation.
ここで、例えば、人４が１［ｍ／ｓ］で移動する場合を想定し、例えば、ｆｃ＝２４．１５［ＧＨｚ］、ｖｄ＝１［ｍ／ｓ］、θ＝０［ｒａｄ］、ｃ０＝３×１０８［ｍ／ｓ］を用いると、ドップラー周波数ｆｄは１６１［Ｈｚ］になる。 Here, for example, assuming that the person 4 moves at 1 [m / s], for example, f c = 24.15 [GHz], v d = 1 [m / s], θ = 0 [rad]. , C 0 = 3 × 10 8 [m / s], the Doppler frequency f d becomes 161 [Hz].
次に、ドップラー信号強度の回線設計を示す。送信電力をＰｔ［Ｗ］とし、送信アンテナ１１の利得をＧｔ［ｄＢ］とし、受信アンテナ１２の利得をＧｒ［ｄＢ］とし、搬送波波長をλ［ｍ］とし、物体（ターゲット）の反射断面積をσ［ｍ２］とし、物体までの距離をＲ［ｍ］とすると、受信電力Ｐｒ［Ｗ］は次式で表される。 Next, the circuit design of Doppler signal strength is shown. The transmission power is P t [W], the gain of the transmission antenna 11 is G t [dB], the gain of the reception antenna 12 is G r [dB], the carrier wavelength is λ [m], and the object (target) When the reflection cross-sectional area is σ [m 2 ] and the distance to the object is R [m], the received power P r [W] is expressed by the following equation.
ここで、例えば、送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２が同一利得を有し、同じ場所に位置し、人体の反射断面積を１［ｍ２］とし、人４までの距離Ｒが１［ｍ］である場合を想定し、例えば、Ｐｔ＝０．００１［Ｗ］、Ｇｔ＝Ｇｒ＝１０［ｄＢｉ］、λ＝ｃ０／ｆｃ＝０．０１２４２［ｍ］、σ＝１［ｍ２］＝０［ｄＢｓｍ］、Ｒ＝１［ｍ］を用いると、受信電力Ｐｒは−５２．０３［ｄＢｍ］になる。ここで、単位［ｄＢｓｍ］は、１ｍ２を基準とする対象物の断面積を表す。 Here, for example, the transmission antenna 11 and the reception antenna 12 have the same gain, are located at the same location, the reflection cross-sectional area of the human body is 1 [m 2 ], and the distance R to the person 4 is 1 [m]. Assuming a certain case, for example, P t = 0.001 [W], G t = G r = 10 [dBi], λ = c 0 / f c = 0.01242 [m], σ = 1 [m 2 ] = 0 [dBsm], the use of R = 1 [m], received power P r becomes -52.03 [dBm]. Here, the unit [dBsm] represents the cross-sectional area of the object with 1 m 2 as a reference.
対数増幅器１４，１５は、数２の受信電力Ｐｒを有するドップラー信号を対数圧縮して増幅する増幅器である。従来では、オペアンプなどを用いた線形増幅器による増幅が一般的であった。しかしながら、安静状態にある人４が発生させるわずかな動きや、暴れている人４が発生させる素早い動きなどに起因して、ドップラー周波数は、非常に低い周波数から高い周波数までの広い周波数範囲を有する。さらに、ドップラー信号の強度は、人４などの物体が非常に近い場所から遠い場所まで位置する可能性があることに起因して、広い信号強度をもつ。従って、線形増幅器では、所定の周波数範囲の利得を有する自動利得調整回路が必要となるが、低い周波数では追従に時間を要し、信号応答性に課題がある。本実施の形態の対数増幅器１４，１５は、自動利得調整回路用いることなく所定の周波数範囲の利得と所定の信号増幅度とをもたらし、広い周波数範囲と広い信号強度とを有するドップラー信号を増幅することができる。振幅情報が不要である場合、対数増幅器１４，１５に代えてリミッタアンプを用いてもよい。 Logarithmic amplifier 15 is an amplifier for amplifying the Doppler signal having the received power P r of the number 2 and logarithmic compression. Conventionally, amplification by a linear amplifier using an operational amplifier or the like has been common. However, the Doppler frequency has a wide frequency range from a very low frequency to a high frequency due to slight movements generated by a person 4 in a resting state, quick movements generated by a person 4 who is in violence, etc. . Furthermore, the intensity of the Doppler signal has a wide signal intensity due to the possibility that an object such as the person 4 is located from a very close place to a far place. Therefore, the linear amplifier requires an automatic gain adjustment circuit having a gain in a predetermined frequency range, but it takes time to follow at a low frequency, and there is a problem in signal response. The logarithmic amplifiers 14 and 15 of the present embodiment provide a gain in a predetermined frequency range and a predetermined signal amplification degree without using an automatic gain adjustment circuit, and amplify a Doppler signal having a wide frequency range and a wide signal strength. be able to. When amplitude information is not required, a limiter amplifier may be used in place of the logarithmic amplifiers 14 and 15.
図２は、図１の動き検出回路２０によって実行される動き検出処理を示すフローチャートである。前述のように、ＡＤ変換回路１６及びＦＦＴ処理回路１７は、動き検出回路２０の制御下で動作する。図２の動き検出処理は、動き検出回路２０の制御下で、ＡＤ変換回路１６、ＦＦＴ処理回路１７、及び動き検出回路２０によって実行される。図２のステップＳ１において、動き検出回路２０はＡＤ変換回路１６にサンプリング周波数を設定する。ステップＳ２において、ＡＤ変換回路１６は、ドップラー信号のデータのサンプリング及びＡＤ変換を実行する。 FIG. 2 is a flowchart showing a motion detection process executed by the motion detection circuit 20 of FIG. As described above, the AD conversion circuit 16 and the FFT processing circuit 17 operate under the control of the motion detection circuit 20. The motion detection processing in FIG. 2 is executed by the AD conversion circuit 16, the FFT processing circuit 17, and the motion detection circuit 20 under the control of the motion detection circuit 20. In step S <b> 1 of FIG. 2, the motion detection circuit 20 sets a sampling frequency in the AD conversion circuit 16. In step S2, the AD conversion circuit 16 performs sampling of the Doppler signal data and AD conversion.
ＦＦＴ処理回路１７の前処理回路１８は、ＦＦＴ演算を実行する前に必要な、フレームバッファ処理、振幅補正、ＤＣオフセットを除去、及び商用電源ノイズのフィルタリング等を実行する。ステップＳ３において、前処理回路１８は、サンプリング及びＡＤ変換後のドップラー信号のＩ信号及びＱ信号のデータを、それぞれ、所定の個数を１フレームとして内部のバッファメモリ（図示せず）に格納する。 The preprocessing circuit 18 of the FFT processing circuit 17 performs frame buffer processing, amplitude correction, DC offset removal, commercial power supply noise filtering, and the like necessary before executing the FFT operation. In step S3, the preprocessing circuit 18 stores the data of the I signal and Q signal of the Doppler signal after sampling and AD conversion in an internal buffer memory (not shown) as a predetermined number of frames.
ここで、サンプリングされたドップラー信号ｘ［ｎ］は、サンプリングされたＩ信号Ｉ［ｎ］及びサンプリングされたＱ信号Ｑ［ｎ］を用いて次式で表される。 Here, the sampled Doppler signal x [n] is expressed by the following equation using the sampled I signal I [n] and the sampled Q signal Q [n].
前処理回路１８は、サンプリングされたＩ信号Ｉ［ｎ］及びサンプリングされたＱ信号Ｑ［ｎ］から、ドップラー信号の振幅Ａ及び位相θを、次式により計算する。ここで、振幅Ａから電力Ｐ＝Ａ２を求めてもよい。 The preprocessing circuit 18 calculates the amplitude A and the phase θ of the Doppler signal from the sampled I signal I [n] and the sampled Q signal Q [n] by the following equations. Here, the power P = A 2 may be obtained from the amplitude A.
次いで、ステップＳ４において、前処理回路１８は、バッファメモリに格納したＩ信号及びＱ信号のデータに対して振幅補正を実行し、Ｉ信号及びＱ信号のデータの振幅バランスを調整する。ステップＳ５において、前処理回路１８は、バッファメモリに格納したＩ信号及びＱ信号のデータの振幅の平均値を求め、Ｉ信号及びＱ信号のデータの直流分（ＤＣオフセット）を除去する。ステップＳ５を省略し、Ｉ信号及びＱ信号のデータの直流分を除去しなくてもよい。あるいは、ステップＳ５に代えて、ＦＦＴ演算を実行した後に直流分周波数スペクトルを移動してもよい。 Next, in step S4, the preprocessing circuit 18 performs amplitude correction on the data of the I signal and the Q signal stored in the buffer memory, and adjusts the amplitude balance of the data of the I signal and the Q signal. In step S5, the preprocessing circuit 18 obtains the average value of the amplitudes of the I signal and Q signal data stored in the buffer memory, and removes the DC component (DC offset) of the I signal and Q signal data. Step S5 may be omitted, and the DC component of the data of the I signal and the Q signal may not be removed. Alternatively, instead of step S5, the DC frequency spectrum may be moved after performing the FFT operation.
次いで、ステップＳ６において、前処理回路１８は、商用電源ノイズをフィルタリングする。図９は、図２のステップＳ６で使用される例示的な商用電源ノイズフィルタの周波数特性を示すグラフである。図９の横軸は、π×ｒａｄ÷サンプル数で表された正規化周波数である。まず、商用電源ノイズについて説明する。図７は、図２のステップＳ６のフィルタリングを実行しない場合の、商用電源ノイズを含むドップラー信号の時間波形を示すグラフであり、図８は、図２のステップＳ６のフィルタリングを実行しない場合の、商用電源ノイズを含むドップラー信号の周波数特性を示すグラフである。図７及び図８に示すように、ドップラー信号に５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用電源ノイズが重畳する場合があり、特に機種が古いエレベータなどで検出されることがある。図７の丸印は、商用電源ノイズのピーク値を示す。図８に示す例では、５０Ｈｚの商用電源ノイズの９次高調波（４５０Ｈｚ）まで検出されている。従来では、商用電源ノイズを除去するために、線形アンプの後段にアナログノッチフィルタを入れる場合が多い。しかしながら、従来のアナログノッチフィルタによる高調波抑制には限界がある。本実施の形態では、この課題を克服するために、図９の周波数特性を有するデジタルノッチフィルタを導入することで、商用電源ノイズをその高調波まで容易に除去することが可能になった。図１０は、図２のステップＳ６で取得されるドップラー信号の時間波形を示すグラフであり、図１１は、図２のステップＳ６で取得されるドップラー信号の周波数特性を示すグラフである。図１０及び図１１は、５０Ｈｚデジタルノッチフィルタにより５０Ｈｚの商用電源ノイズを除去した結果を示す。５０Ｈｚと６０Ｈｚとの切り換えについては、デジタルノッチフィルタのフィルタ係数を切り換えるのみでよく、従来のように５０Ｈｚと６０Ｈｚの両方のアナログノッチフィルタを持つ必要が無く、コストを削減することができる。 Next, in step S6, the preprocessing circuit 18 filters commercial power supply noise. FIG. 9 is a graph showing frequency characteristics of an exemplary commercial power supply noise filter used in step S6 of FIG. The horizontal axis of FIG. 9 is the normalized frequency expressed by π × rad ÷ number of samples. First, commercial power supply noise will be described. FIG. 7 is a graph showing a time waveform of a Doppler signal including commercial power supply noise when the filtering of step S6 of FIG. 2 is not executed, and FIG. 8 is a graph when the filtering of step S6 of FIG. 2 is not executed. It is a graph which shows the frequency characteristic of the Doppler signal containing commercial power supply noise. As shown in FIGS. 7 and 8, commercial power supply noise of 50 Hz or 60 Hz may be superimposed on the Doppler signal, and in particular, the model may be detected by an old elevator or the like. The circle in FIG. 7 indicates the peak value of commercial power supply noise. In the example shown in FIG. 8, the ninth harmonic (450 Hz) of commercial power supply noise of 50 Hz is detected. Conventionally, in order to remove commercial power supply noise, an analog notch filter is often provided after the linear amplifier. However, there is a limit to harmonic suppression by the conventional analog notch filter. In the present embodiment, in order to overcome this problem, it is possible to easily remove commercial power supply noise up to its harmonics by introducing a digital notch filter having the frequency characteristics shown in FIG. FIG. 10 is a graph showing the time waveform of the Doppler signal acquired in step S6 of FIG. 2, and FIG. 11 is a graph showing the frequency characteristics of the Doppler signal acquired in step S6 of FIG. 10 and 11 show the results of removing commercial power supply noise of 50 Hz by a 50 Hz digital notch filter. As for switching between 50 Hz and 60 Hz, it is only necessary to switch the filter coefficient of the digital notch filter, and it is not necessary to have both 50 Hz and 60 Hz analog notch filters as in the prior art, and the cost can be reduced.
動き検出装置２が設置されるエレベータに商用電源ノイズがない場合、又は、エレベータの機種が商用電源ノイズの除去を必要としないものである場合には、ステップＳ６を省略可能である。 If there is no commercial power supply noise in the elevator where the motion detection device 2 is installed, or if the elevator model does not require removal of the commercial power supply noise, step S6 can be omitted.
次いで、図２のステップＳ７において、ＦＦＴ演算回路１９は、前処理回路１８によって処理されたドップラー信号のデータに対してフレーム毎にＦＦＴ演算を実行する。実数部ｘｒ［ｎ］及び虚数部ｘｉ［ｎ］を含むドップラー信号ｘ［ｎ］に対してポイント数ＮのＦＦＴ演算を実行した結果Ｘ［ｎ］は、次式で表される。 Next, in step S <b> 7 of FIG. 2, the FFT operation circuit 19 performs an FFT operation for each frame on the Doppler signal data processed by the preprocessing circuit 18. A result X [n] obtained by performing an FFT operation with the number of points N on the Doppler signal x [n] including the real part x r [n] and the imaginary part x i [n] is expressed by the following equation.
ここで、Ｘ［ｋ］は、Ｘ［ｎ］のｋ番目の周波数スペクトルを表す。数７は、回転因子ＷＮを用いて次式のように表される。 Here, X [k] represents the kth frequency spectrum of X [n]. Equation 7 is expressed as follows using the twiddle factor W N.
本願発明では、人４などの物体の動きの状態を検出するために、動きの周波数スペクトルに着目している。例えば、人が激しく動き暴れているような場合、人体が速い速度で移動していることと同様であるので、ドップラー信号は主に高い周波数スペクトルを含む。また、人が倒れているような場合、呼吸や心拍などの動きがわずかになり、人体が非常に遅い速度で移動していることと同様であるので、ドップラー信号は主に低い周波数スペクトルを含む。従来では、サンプリング周波数を固定してドップラー信号をサンプリングしていたので、前記の高い周波数スペクトルを得るためには、高いサンプリング周波数でサンプリングする必要があった。また、前記の低い周波数スペクトルを得るためには、低いサンプリング周波数でサンプリングする必要があった。 In the present invention, attention is paid to the frequency spectrum of motion in order to detect the motion state of an object such as the person 4. For example, in the case where a person is moving wildly, the Doppler signal mainly includes a high frequency spectrum because it is the same as the human body moving at a high speed. Also, if a person is lying down, the Doppler signal mainly includes a low frequency spectrum, as there is little movement such as breathing and heartbeats, which is similar to the human body moving at a very slow speed. . Conventionally, since the Doppler signal is sampled with the sampling frequency fixed, it is necessary to sample at a high sampling frequency in order to obtain the high frequency spectrum. Further, in order to obtain the low frequency spectrum, it was necessary to sample at a low sampling frequency.
本実施の形態の動き検出装置２は、小型化及び低コスト化を目的としてデジタル処理部をコンパクトにする必要があり、この結果、リソースが限られているので、以下の方法を採用する。高低の周波数スペクトルを同一のＡＤ変換回路１６で得るためには、第１の方法として、検知すべき周波数スペクトルにより、サンプリング周波数を切り換える。第２の方法として、高いサンプリング周波数でサンプリングし、検知すべき周波数スペクトルにより、サンプリングデータを間引く。検出対象として注目する動きの種別（すなわち、暴れ、倒れ、乗降（入退場）、など）の個数に応じて、複数のサンプリング周波数を切り換えて使用してもよく、もしくは、サンプリングデータを複数の間引き幅で間引いてもよい。 The motion detection apparatus 2 according to the present embodiment needs to make the digital processing unit compact for the purpose of downsizing and cost reduction. As a result, resources are limited, so the following method is adopted. In order to obtain a high and low frequency spectrum with the same AD converter circuit 16, as a first method, the sampling frequency is switched according to the frequency spectrum to be detected. As a second method, sampling is performed at a high sampling frequency, and sampling data is thinned out by a frequency spectrum to be detected. Depending on the number of types of movement to be detected as detection targets (ie, rampage, falling, getting on and off (entrance / exit), etc.), multiple sampling frequencies may be switched, or sampling data may be thinned out. You may thin out by width.
ここで、ＦＦＴ演算におけるサンプリング周波数と周波数分解能との関係について説明する。サンプリング周波数をｆｓとし、エイリアシングを防止するためのオーバーサンプリング数をＯｓとし、周波数分解能をｆｂとし、周波数レンジをＦｒとし、サンプリング点数をＮとし、サンプリングの時間長をＴとし、周波数スペクトルのライン数をｋとするとき、動き検出回路２０は、次式の関係が成り立つようにＡＤ変換回路１６及びＦＦＴ処理回路１７にパラメータを設定する。 Here, the relationship between the sampling frequency and the frequency resolution in the FFT calculation will be described. The sampling frequency is f s , the oversampling number for preventing aliasing is O s , the frequency resolution is f b , the frequency range is F r , the number of sampling points is N, the sampling time length is T, the frequency When the number of lines in the spectrum is k, the motion detection circuit 20 sets parameters in the AD conversion circuit 16 and the FFT processing circuit 17 so that the relationship of the following equation is satisfied.
ＦＦＴ演算回路１９は、好ましくは、ＦＦＴ演算を実行する際に周波数スペクトルの時間相関を考慮する。この場合、サンプリング及びＡＤ変換後のデータをフレームデータとし、フレームデータを重複してＦＦＴ解析を繰り返す。サンプリング周波数をｆｓとし、ドップラー周波数の相関時間をΔｔとし、フレーム長をＦとし、フレーム時間長をＴとし、フレーム分割数をｂとすると、前記動き検出のＦＦＴ解析から得られる周波数スペクトルの時間相関の検出が、次式で表される。 The FFT operation circuit 19 preferably takes into account the time correlation of the frequency spectrum when performing the FFT operation. In this case, the data after sampling and AD conversion is used as frame data, and the FFT analysis is repeated by overlapping the frame data. If the sampling frequency is f s , the Doppler frequency correlation time is Δt, the frame length is F, the frame time length is T, and the number of frame divisions is b, the time of the frequency spectrum obtained from the FFT analysis of the motion detection The detection of correlation is expressed by the following equation.
フレームを分割して時間相関検出を行う場合には、フレームデータに窓関数、例えばハニング窓、ハミング窓、ガウシアン窓などを用いて窓関数処理を行い、フレームデータの先端及び終端のデータを丸め、周波数スペクトルの高調波発生を抑制する。一方、フレームデータに窓関数を用いなくてもよい。 When performing temporal correlation detection by dividing a frame, window function processing is performed on the frame data using, for example, a Hanning window, a Hamming window, a Gaussian window, etc., and the leading and trailing data of the frame data is rounded. Suppresses harmonic generation in the frequency spectrum. On the other hand, the window function may not be used for the frame data.
図１６は、図１のＡＤ変換回路１６及びＦＦＴ処理回路１７に設定可能なパラメータの例を示す表である。速い動きを検出する際のサンプリング周波数と、遅い動きを検出する際のサンプリング周波数とを相違させる一方、サンプリング点数を同一にすることができ、周波数スペクトルのライン数を同一にすることができる。従って、メモリを増やすことなく異なる動き（速い動きと遅い動き）の検出を行うことができる。また、速い動きに対応した２０００Ｈｚのサンプリング周波数データをサンプリングし、サンプリングされたデータを１／５００に間引くことで２０Ｈｚのサンプリング周波数のデータが得られ、この場合も前述の場合と同様に、サンプリング点数を同一にすることができ、周波数スペクトルのライン数を同一にすることができ、メモリを増やすことなく異なる動きの検出を行うことができる。さらに、速い動きの場合には、相関時間が０．１Ｈｚであり、相関周波数が１０Ｈｚであり、遅い動きの場合には、相関時間が１０Ｈｚであり、相関周波数が０．１Ｈｚであり、周波数スペクトルの分布を検出すると同時に、周波数スペクトルの時間変化を検出することができる。 FIG. 16 is a table showing an example of parameters that can be set in the AD conversion circuit 16 and the FFT processing circuit 17 of FIG. While the sampling frequency for detecting fast motion is different from the sampling frequency for detecting slow motion, the number of sampling points can be made the same and the number of lines in the frequency spectrum can be made the same. Therefore, it is possible to detect different movements (fast movement and slow movement) without increasing the memory. Also, sampling data of 2000 Hz corresponding to fast movement is sampled, and data of 20 Hz sampling frequency is obtained by thinning the sampled data to 1/500. In this case as well, the number of sampling points is similar to the above case. Can be made the same, the number of lines in the frequency spectrum can be made the same, and different motions can be detected without increasing the memory. Further, in the case of fast movement, the correlation time is 0.1 Hz and the correlation frequency is 10 Hz. In the case of slow movement, the correlation time is 10 Hz, the correlation frequency is 0.1 Hz, and the frequency spectrum. At the same time as detecting the distribution of the frequency spectrum, the time change of the frequency spectrum can be detected.
図３は、図２のステップＳ７で取得されるドップラー信号の周波数特性を示すグラフである。横軸は、１０００サンプルを１フレームとするときのフレーム数である（図３〜図６にわたって同じ）。 FIG. 3 is a graph showing the frequency characteristics of the Doppler signal acquired in step S7 of FIG. The horizontal axis represents the number of frames when 1000 samples are taken as one frame (the same applies to FIGS. 3 to 6).
次いで、図２のステップＳ８において、動き検出回路２０は、ＦＦＴ演算を実行した結果の周波数スペクトルから、ドップラー周波数の各周波数の位相を計算する。動き検出回路２０はさらに、計算された位相の平均を計算する。図４は、図２のステップＳ８で取得されるドップラー周波数の平均位相を示すグラフである。 Next, in step S8 of FIG. 2, the motion detection circuit 20 calculates the phase of each frequency of the Doppler frequency from the frequency spectrum resulting from the execution of the FFT operation. The motion detection circuit 20 further calculates the average of the calculated phases. FIG. 4 is a graph showing the average phase of the Doppler frequency acquired in step S8 of FIG.
次いで、ステップＳ９において、動き検出回路２０は、ＦＦＴ演算を実行した結果の周波数スペクトルから、ドップラー周波数の各周波数の振幅又は電力を計算する。本実施の形態では、前述のように対数増幅器１４，１５を用いているので、ＦＦＴ演算を実行した結果の周波数スペクトルにはすでに、ドップラー振幅又は電力の特徴が強調されている。対数増幅器１４，１５に代えて線形増幅器を用いる場合には、ＦＦＴ演算の実行後、特徴量を強調するために周波数スペクトルを対数変換してもよい。 Next, in step S9, the motion detection circuit 20 calculates the amplitude or power of each frequency of the Doppler frequency from the frequency spectrum obtained as a result of performing the FFT operation. Since the logarithmic amplifiers 14 and 15 are used in the present embodiment as described above, the Doppler amplitude or power characteristics are already emphasized in the frequency spectrum obtained as a result of the FFT operation. When a linear amplifier is used in place of the logarithmic amplifiers 14 and 15, the frequency spectrum may be logarithmically transformed to emphasize the feature amount after execution of the FFT operation.
ステップＳ１０において、動き検出回路２０は、ステップＳ９で計算された振幅又は電力の平均を計算し、ステップＳ１１において、動き検出回路２０は、ステップＳ９で計算された振幅又は電力の標準偏差を計算する。図５は、図２のステップＳ１０で取得されるドップラー周波数の平均振幅を示すグラフであり、図６は、図２のステップＳ１１で取得されるドップラー周波数の振幅標準偏差を示すグラフである。ステップＳ１１では、振幅のバラツキを表すデータ、例えば標準偏差に代えて分散を計算してもよい。 In step S10, the motion detection circuit 20 calculates the average of the amplitude or power calculated in step S9, and in step S11, the motion detection circuit 20 calculates the standard deviation of the amplitude or power calculated in step S9. . FIG. 5 is a graph showing the average amplitude of the Doppler frequency acquired in step S10 of FIG. 2, and FIG. 6 is a graph showing the amplitude standard deviation of the Doppler frequency acquired in step S11 of FIG. In step S11, the variance may be calculated in place of the data representing the amplitude variation, for example, the standard deviation.
次いで、ステップＳ１２において、動き検出回路２０は動き検出を実行する。動き検出回路２０は、人４などの物体の動きを検出するために、ドップラー信号の検出周波数帯の平均エネルギーを計算する。符号「ＦＦＴ」をＦＦＴ演算の実行結果の各周波数ｆの振幅とし、周波数スペクトルをＳ（ｆ）とし、検出対象となる下限周波数をｆ１とし、検出対象となる上限周波数をｆ２とし、ＦＦＴ解析のライン数をＬとすると、人４などの物体が移動することにより発生しているドップラー信号の検出周波数帯の平均エネルギーＥ（ｔ）は、次式で表される。 Next, in step S12, the motion detection circuit 20 performs motion detection. The motion detection circuit 20 calculates the average energy of the detection frequency band of the Doppler signal in order to detect the motion of an object such as the person 4. The symbol “FFT” is the amplitude of each frequency f as a result of performing the FFT operation, the frequency spectrum is S (f), the lower limit frequency to be detected is f1, the upper limit frequency to be detected is f2, and the FFT analysis is performed. When the number of lines is L, the average energy E (t) in the detection frequency band of the Doppler signal generated by the movement of an object such as the person 4 is expressed by the following equation.
平均エネルギーＥ（ｔ）の瞬時値もしくは時間積分値を所定の値と比較することにより、動きの状態の有無を判定することができる。動き検出回路２０は、所定範囲の周波数スペクトルの振幅平均値が所定時間にわたって得られたこと、あるいは、所定範囲の周波数スペクトルの振幅平均値の時間積分値が所定値得られたことで、動きが有ることを検出する。さらに、動き検出回路２０は、動きの誤検出を防止するために、所定の判定時間が経過した後、取得された平均エネルギーＥ（ｔ）の値及び累積時間を消去する。動き検出回路２０は、ドップラー周波数の位相（ステップＳ８）、振幅又は電力（ステップＳ９）、振幅又は電力の平均（ステップＳ１０）、振幅又は電力の標準偏差（ステップＳ１１）についても、所定の判定時間が経過した後、取得された値を消去する。 By comparing the instantaneous value or the time integral value of the average energy E (t) with a predetermined value, it is possible to determine whether or not there is a movement state. The motion detection circuit 20 detects that the motion is detected by obtaining the average amplitude value of the frequency spectrum in the predetermined range over a predetermined time, or obtaining the predetermined time integral value of the amplitude average value of the frequency spectrum in the predetermined range. Detect that there is. Further, the motion detection circuit 20 erases the acquired average energy E (t) value and accumulated time after a predetermined determination time has elapsed in order to prevent erroneous detection of motion. The motion detection circuit 20 determines a predetermined determination time for the phase of the Doppler frequency (step S8), the amplitude or power (step S9), the average of the amplitude or power (step S10), and the standard deviation of the amplitude or power (step S11). After elapses, the acquired value is deleted.
次いで、ステップＳ１３において、動き検出回路２０は、エレベータ制御装置３に、又はエレベータの外部の端末装置（図示せず）に、動き検出結果を出力する。 Next, in step S13, the motion detection circuit 20 outputs a motion detection result to the elevator control device 3 or to a terminal device (not shown) outside the elevator.
ステップＳ１３の実行後、ステップＳ１に戻って処理を繰り返す。このとき、動き検出回路２０は、必要に応じて、サンプリング周波数を変更してもよい。 After execution of step S13, the process returns to step S1 and is repeated. At this time, the motion detection circuit 20 may change the sampling frequency as necessary.
以下、図２のステップＳ１２の動き検出についてさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the motion detection in step S12 of FIG. 2 will be described in more detail.
図１２は、図１の動き検出回路２０によって実行される動き検出処理において、ドップラー信号が人４の速い動きによって生じた信号成分を含む場合の周波数特性、平均振幅、及び振幅標準偏差を示すグラフである。図１２の上から１段目のグラフは、ＦＦＴ演算を繰り返し実行した結果の周波数スペクトルを示し、図１２の２段目のグラフは、検出周波数帯の振幅スペクトルの平均を示し、そのハッチング部分が動きのエネルギーを示し、図１２の３段目のグラフは、振幅スペクトルの標準偏差を示す。振幅スペクトルの標準偏差に代えて振幅スペクトルの分散を用いてもよい。振幅スペクトルの標準偏差又は分散を所定のしきい値と比較して、動きの程度を判定することができる。また、振幅スペクトルの標準偏差又は分散の時間積分値を用いてもよい。動きの程度について説明すると、例えば、大きな動きで動いているときは標準偏差σが大きくなり、小さな動きで動いているときは標準偏差σが小さくなる傾向がある。また、動いている人数が少ないときは標準偏差σが大きくなり、動いている人数が多いときは標準偏差σが小さくなる傾向がある。このときの標準偏差σ及び分散σ２を次式に示す。 FIG. 12 is a graph showing frequency characteristics, average amplitude, and amplitude standard deviation when the Doppler signal includes a signal component generated by a fast motion of the person 4 in the motion detection processing executed by the motion detection circuit 20 of FIG. It is. The first graph from the top in FIG. 12 shows the frequency spectrum as a result of repeatedly performing the FFT operation, and the second graph in FIG. 12 shows the average of the amplitude spectrum in the detected frequency band, and the hatched portion is The energy of movement is shown, and the third graph in FIG. 12 shows the standard deviation of the amplitude spectrum. Instead of the standard deviation of the amplitude spectrum, variance of the amplitude spectrum may be used. The degree of motion can be determined by comparing the standard deviation or variance of the amplitude spectrum with a predetermined threshold. Further, a standard deviation of the amplitude spectrum or a time integral value of dispersion may be used. The degree of movement will be described. For example, the standard deviation σ tends to increase when moving with a large movement, and the standard deviation σ tends to decrease when moving with a small movement. When the number of moving people is small, the standard deviation σ tends to be large, and when the number of moving people is large, the standard deviation σ tends to be small. The standard deviation σ and variance σ 2 at this time are shown in the following equations.
また、ｐ（ｆ）をＦＦＴ演算の実行結果の各周波数ｆの位相スペクトルとするとき、人４などの物体が移動することにより発生している検出周波数帯の平均位相Ｐ（ｔ）は、次式で表される。 Further, when p (f) is a phase spectrum of each frequency f as a result of executing the FFT operation, the average phase P (t) of the detected frequency band generated by the movement of an object such as the person 4 is It is expressed by a formula.
平均位相Ｐ（ｔ）から、人４などの物体の動きの方向、すなわち動き検出装置２に対して接近しているか、又は離反しているかを判別することができる。 From the average phase P (t), it is possible to determine the direction of movement of an object such as the person 4, that is, whether the object is approaching or moving away from the motion detection device 2.
図１３は、図１の動き検出回路２０によって実行される動き検出処理において、人４がエレベータのカゴ１に乗車及び降車する場合のドップラー信号の周波数特性、平均振幅、平均位相、及び振幅標準偏差を示すグラフである。図１３の上から１段目のグラフは、ＦＦＴ演算を繰り返し実行した結果の周波数スペクトルを示し、図１３の２段目のグラフは、検出周波数帯の平均振幅を示し、図１３の３段目のグラフは、位相スペクトルの平均を示し、図１３の４段目のグラフは、振幅スペクトルの標準偏差を示す。図１３の３段目のグラフによれば、位相スペクトルの正負が動きの平均的な方向を示し、これによりエレベータのカゴ１への乗車及び降車が判別できる。 FIG. 13 shows the frequency characteristics, average amplitude, average phase, and amplitude standard deviation of the Doppler signal when the person 4 gets on and off the elevator car 1 in the motion detection process executed by the motion detection circuit 20 of FIG. It is a graph which shows. The first graph from the top in FIG. 13 shows the frequency spectrum as a result of repeatedly performing the FFT operation, the second graph in FIG. 13 shows the average amplitude of the detected frequency band, and the third graph in FIG. This graph shows the average of the phase spectrum, and the fourth graph in FIG. 13 shows the standard deviation of the amplitude spectrum. According to the third graph in FIG. 13, the positive / negative of the phase spectrum indicates the average direction of the movement, whereby it is possible to determine whether the elevator is getting on or off the car 1.
動き検出装置２に接続されたエレベータ制御装置３がエレベータの階床スイッチを含む場合、動き検出装置２は、エレベータ制御装置３から、エレベータのドア開閉信号、停止信号、照明信号などの制御信号を得られる。従って、動き検出装置２は、これら制御信号に応じて検出する動きの種別を切り換え、動きの状態に応じたサンプリング周波数を用いてドップラー信号を取得したり、動きの状態に応じてサンプリングデータの間引きを行ったりする。動き検出装置２がエレベータ制御装置３に接続されていない場合、動き検出装置２の加速度検出装置２１によって検出される加速度信号を用いて、検出する動きの種別を切り換え、動きの状態に応じたサンプリング周波数を用いてドップラー信号を取得したり、動きの状態に応じてサンプリングデータの間引きを行ったりする。 When the elevator control device 3 connected to the motion detection device 2 includes an elevator floor switch, the motion detection device 2 sends control signals such as an elevator door open / close signal, stop signal, and illumination signal from the elevator control device 3. can get. Therefore, the motion detection device 2 switches the type of motion to be detected according to these control signals, acquires a Doppler signal using a sampling frequency according to the motion state, or thins out sampling data according to the motion state. Or do. When the motion detection device 2 is not connected to the elevator control device 3, the type of motion to be detected is switched using the acceleration signal detected by the acceleration detection device 21 of the motion detection device 2, and sampling according to the state of the motion is performed. A Doppler signal is acquired using the frequency, or sampling data is thinned out according to the state of movement.
図１４は、図１の動き検出回路２０によって実行される動き検出処理において、人４が安静にしている場合のドップラー信号の周波数特性、平均振幅、及び振幅標準偏差を示すグラフであり、図１５は、図１の動き検出回路２０によって実行される動き検出処理において、人４が存在しない場合のドップラー信号の周波数特性、平均振幅、及び振幅標準偏差を示すグラフである。図１４は、人４が安静にしている場合において、人４の呼吸のわずかな動きを検出したときのドップラー信号の例を示す。図１４では、１Ｈｚ以下の非常にゆっくりとした周波数スペクトルが検出され、周波数スペクトルの平均振幅及び振幅標準偏差も一定以上の値を示す。一方、図１５は、人４が存在していない場合で、周波数スペクトルが検出されず、周波数スペクトルの平均振幅及び振幅標準偏差も一定以下の小さい値を示す。 FIG. 14 is a graph showing the frequency characteristics, average amplitude, and amplitude standard deviation of the Doppler signal when the person 4 is at rest in the motion detection processing executed by the motion detection circuit 20 of FIG. These are graphs showing the frequency characteristics, average amplitude, and amplitude standard deviation of the Doppler signal when the person 4 is not present in the motion detection process executed by the motion detection circuit 20 of FIG. 1. FIG. 14 shows an example of a Doppler signal when a slight movement of the breathing of the person 4 is detected when the person 4 is at rest. In FIG. 14, a very slow frequency spectrum of 1 Hz or less is detected, and the average amplitude and amplitude standard deviation of the frequency spectrum also show values above a certain level. On the other hand, FIG. 15 shows a case where the person 4 is not present, the frequency spectrum is not detected, and the average amplitude and amplitude standard deviation of the frequency spectrum are small values that are not more than a certain value.
動き検出装置２は、例えばエレベータのカゴ１などにおいて人４が存在することを一定時間以上検出して、かつ、階床スイッチが押されない状態が継続していると、注意喚起を報知する。また、人４などが存在しないことを一定時間以上検出すると、照明を消灯したり、空調機のオフ、あるいは温度設定の変更などの省エネルギー化のための動作を行ったりする。 The motion detection device 2 detects the presence of the person 4 in the elevator car 1 or the like, for example, and notifies the alert when the state where the floor switch is not pressed continues for a certain period of time. Further, when it is detected that a person 4 or the like does not exist for a certain time or longer, the lighting is turned off, the air conditioner is turned off, or an operation for saving energy such as changing the temperature setting is performed.
図１７は、図１のエレベータのカゴ１の加速度及び速度を説明するためのグラフである。図１７の上段はエレベータのカゴ１の加速度を示し、図１７の下段はエレベータのカゴ１の速度を示す。図１７は、動き検出装置２の加速度検出装置２１によって検出される加速度信号と、この加速度信号を動き検出回路２０が時間積分することで得られる速度信号とを示す。速度信号から、エレベータのカゴ１の速度を判定し、所定のしきい値速度以上である場合と、当該しきい値速度未満である場合とで、異なる動きの状態を検出する。例えば、人４などが激しく動いている場合は、速い動きとして暴れていることを検知する。エレベータのカゴ１内の床面に人４などが倒れている場合は、遅い動きとして倒れていることを検知する。エレベータのカゴ１内に人４などが長時間静止している場合は、遅い動きとして存否を検知する。 FIG. 17 is a graph for explaining the acceleration and speed of the elevator car 1 of FIG. The upper part of FIG. 17 shows the acceleration of the elevator car 1, and the lower part of FIG. 17 shows the speed of the elevator car 1. FIG. 17 shows an acceleration signal detected by the acceleration detection device 21 of the motion detection device 2 and a velocity signal obtained by time-integrating the acceleration signal by the motion detection circuit 20. The speed of the elevator car 1 is determined from the speed signal, and different motion states are detected when the speed is equal to or higher than a predetermined threshold speed and when the speed is lower than the threshold speed. For example, when the person 4 or the like is moving violently, it is detected that it is rampant as a fast movement. When a person 4 or the like falls on the floor surface in the elevator car 1, it is detected that the person has fallen as a slow movement. When a person 4 or the like stays in the elevator car 1 for a long time, the presence or absence is detected as a slow movement.
以上説明したように、本実施の形態の動き検出装置２によれば、検知モードの切り換えを必要とすることなく、複数の動きの状態を選択して検出することができ、また、そのような動き検出装置を備えたエレベータを提供することができる。 As described above, according to the motion detection device 2 of the present embodiment, a plurality of motion states can be selected and detected without the need to switch the detection mode. An elevator provided with a motion detection device can be provided.
実施の形態２．
図１８は、本発明の実施の形態２に係る動き検出装置２を備えたエレベータのカゴ１の構成を示すブロック図である。図１０に示す例では、エレベータのカゴ１の天井３２の近くを、動き検出装置２の取り付けスペース３３としている。ここに設けられた動き検出装置２は、エレベータのカゴ１内にいる人４Ａ，４Ｂなどに向けて電磁波を送受信し、人の動きに応じたドップラー信号を取得し、このドップラー信号に対して図２の動き検出処理を実行して、人の動きの状態を検出する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration of an elevator car 1 including the motion detection device 2 according to the second embodiment of the present invention. In the example shown in FIG. 10, a space 33 near the ceiling 32 of the elevator car 1 is used as a mounting space 33 for the motion detection device 2. The motion detection device 2 provided here transmits / receives electromagnetic waves toward the people 4A, 4B, etc. in the elevator car 1 and acquires a Doppler signal corresponding to the motion of the person. 2 motion detection processing is executed to detect the state of human motion.
動き検出装置２の取り付けスペース３３は、人の動向を把握するために、エレベータのカゴ１内の階床スイッチ上面もしくは背面に設置してもよい。また、エレベータのカゴ１への乗降を把握するために、エレベータのカゴ１のドアの上部に設置してもよい。 The installation space 33 of the motion detection device 2 may be installed on the upper surface or the rear surface of the floor switch in the elevator car 1 in order to grasp the movement of the person. Moreover, in order to grasp the getting on and off of the elevator car 1, it may be installed on the upper part of the door of the elevator car 1.
動きを検出した結果、人などが激しく動いている場合（図１８の人４Ａ）、暴れていることを検知して、警報音又は警告メッセージを報知する。また、エレベータのカゴ１内の床３１に人などが倒れている場合や長時間静止している場合（図１８の人４Ｂ）は、人の呼吸やわずかな揺動を検知して、警報音又は警告メッセージを報知する。警報音又は警告メッセージは、エレベータのカゴ１内に報知する他に、エレベータの乗り場や、エレベータ制御盤に伝えエレベータ管理室に報知してもよい。 As a result of detecting the movement, when a person or the like is moving violently (person 4A in FIG. 18), it is detected that it is rampant and an alarm sound or a warning message is notified. Further, when a person or the like falls on the floor 31 in the elevator car 1 or remains stationary for a long time (person 4B in FIG. 18), the person's breathing or slight swing is detected, and an alarm sound is generated. Alternatively, a warning message is notified. In addition to notifying the alarm sound or warning message in the elevator car 1, the warning sound or warning message may be transmitted to the elevator platform or the elevator control panel and notified to the elevator management room.
実施の形態３．
図１９は、本発明の実施の形態３に係る動き検出装置２を備えたエレベータのカゴ１の構成を示すブロック図である。図１９は、図１の動き検出装置２及びエレベータ制御装置３と実質的に同様の動き検出装置２Ａ及びエレベータ制御装置３Ａを備えたエレベータのカゴ１に、さらにカメラ４１を設けた構成を示す。カメラ４１は、動き検出装置２Ａ及びエレベータ制御装置３Ａにそれぞれ接続され、また、エレベータのカゴ１内の静止画像又は動画像を取得する。動き検出装置２Ａは、実施の形態１と同様に動き検出処理を実行するとともに、人４などの動きを判定して、画像の使用が必要であると判定した場合に、カメラ４１を動作させる。カメラ４１によって取得された画像は、例えばエレベータの外部にいるオペレータがエレベータのカゴ１の内部を監視するために、エレベータ制御装置３Ａを介してエレベータの外部の端末装置（図示せず）に送られる。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 19 is a block diagram illustrating a configuration of an elevator car 1 including the motion detection device 2 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 19 shows a configuration in which a camera 41 is further provided in an elevator car 1 having a motion detection device 2A and an elevator control device 3A that are substantially the same as the motion detection device 2 and the elevator control device 3 of FIG. The camera 41 is connected to each of the motion detection device 2A and the elevator control device 3A, and acquires a still image or a moving image in the elevator car 1. The motion detection device 2A executes the motion detection process in the same manner as in the first embodiment, determines the motion of the person 4 or the like, and operates the camera 41 when it is determined that the use of the image is necessary. The image acquired by the camera 41 is sent to a terminal device (not shown) outside the elevator via the elevator control device 3A, for example, so that an operator outside the elevator can monitor the inside of the elevator car 1. .
カメラ４１による画像の取得に制限がない場合には、常に画像を取得してもよい。常に画像を取得する場合、エレベータの外部の端末装置上に動き検出結果と画像とを表示させてもよい。この場合、人などの動きの状態による動き検出結果と画像との相関を解析することができ、動き検出処理の検出アルゴリズムのチューニングや、動き検出装置２の誤動作確認に利用することができる。 When there is no restriction on image acquisition by the camera 41, the image may always be acquired. When an image is always acquired, the motion detection result and the image may be displayed on a terminal device outside the elevator. In this case, the correlation between the motion detection result according to the motion state of the person and the image can be analyzed, and this can be used for tuning the detection algorithm of the motion detection process and confirming the malfunction of the motion detection device 2.
本発明によれば、検知モードの切り換えを必要とすることなく、複数の動きの状態を選択して検出することができる動き検出装置を提供することができ、また、そのような動き検出装置を備えたエレベータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a motion detection device capable of selecting and detecting a plurality of motion states without requiring switching of a detection mode, and such a motion detection device can be provided. An equipped elevator can be provided.
本発明の動き検出装置によれば、ドップラー信号を取得する周期を変えること、又は一定周期で得たドップラー信号を間引くことにより、ＦＦＴ処理の結果として得られる周波数成分から複数の動きの状態に応じた周波数成分を選択することができ、同一のＦＦＴ処理手段において複数の動きを選択して検出できる効果がある。 According to the motion detection device of the present invention, by changing the period for acquiring the Doppler signal, or by thinning out the Doppler signal obtained at a constant period, the motion detection apparatus responds to a plurality of motion states from the frequency component obtained as a result of the FFT processing. Frequency components can be selected, and the same FFT processing means can select and detect a plurality of movements.
本発明の動き検出装置によれば、対数増幅器を用いることにより、自動利得制御などにあるフィードバック系を持たないので、ゆっくりとした信号に追従でき、ドップラー信号の広い信号検出範囲を得ることができ、信号取得範囲が制限されたＡＤ変換手段であっても、微弱信号から強信号まで、ドップラー信号を取得できる効果がある。 According to the motion detection device of the present invention, by using a logarithmic amplifier, since there is no feedback system in automatic gain control or the like, it is possible to follow a slow signal and obtain a wide signal detection range of a Doppler signal. Even if the AD conversion means has a limited signal acquisition range, there is an effect that a Doppler signal can be acquired from a weak signal to a strong signal.
本発明の動き検出装置によれば、ドップラー信号の取得を可変にしても、ＦＦＴ処理手段のメモリを増加させずに、サンプリング点数と周波数スペクトルのライン数を同じにでき、異なる動き検出に対して、同一の処理を行うことができる。 According to the motion detection device of the present invention, even if the acquisition of the Doppler signal is variable, the number of sampling points and the number of lines of the frequency spectrum can be made the same without increasing the memory of the FFT processing means, and different motion detection can be performed. , The same processing can be performed.
本発明の動き検出装置によれば、人などの動きにより取得したドップラー信号の周波数を検出するためのアナログフィルタやデジタルフィルタが不要になり、動きの状態に応じた所定の周波数スペクトルの振幅で、動きの状態を分離、検出できる効果がある。 According to the motion detection device of the present invention, an analog filter or a digital filter for detecting the frequency of the Doppler signal acquired by the motion of a person or the like is not required, and with a predetermined frequency spectrum amplitude according to the state of motion, This has the effect of separating and detecting the state of movement.
本発明の動き検出装置によれば、振幅の標準偏差又は分散を計算することにより、人などの動きにより取得したドップラー信号の周波数スペクトルの振幅のバラツキを把握することができ、同じ動きの状態検出においても、その動きの程度を予測検出できる効果がある。 According to the motion detection device of the present invention, by calculating the standard deviation or variance of the amplitude, it is possible to grasp the variation in the amplitude of the frequency spectrum of the Doppler signal obtained by the motion of a person or the like, and to detect the state of the same motion Also, there is an effect of predicting and detecting the degree of movement.
本発明の動き検出装置によれば、所定時間が経過する毎に計算結果を消去することにより、人などの動きによる動き検出の判定値が所定時間以上にわたって累積され続け、装置の誤動作防止に効果がある。 According to the motion detection device of the present invention, the calculation result is deleted every time a predetermined time elapses, so that the determination value of motion detection due to the movement of a person or the like continues to be accumulated over a predetermined time, which is effective in preventing malfunction of the device. There is.
本発明の動き検出装置によれば、加速度検出手段を備えたことにより、動き検出装置が設置されている環境の動きを加速度による速度信号により自己判断することができ、判断した結果に基づいて動きの検出状態を切り換えることができる効果がある。 According to the motion detection device of the present invention, since the acceleration detection means is provided, the motion of the environment in which the motion detection device is installed can be self-determined by the velocity signal based on the acceleration, and the motion based on the determined result There is an effect that the detection state can be switched.
本発明のエレベータによれば、当該装置の設置環境を加速度から計算される速度により自己判断することで、予め決められた動きの状態を切り換えて検出できる効果がある。 According to the elevator of the present invention, there is an effect that a predetermined motion state can be switched and detected by self-determining the installation environment of the apparatus based on the speed calculated from the acceleration.
本発明のエレベータによれば、エレベータに当該動き検出装置を備えることで、エレベータのカゴ内部の動きを検出することができ、カゴの運用、人への注意喚起、省エネに効果がある。 According to the elevator of the present invention, by providing the elevator with the motion detection device, it is possible to detect the movement of the elevator inside the cage, which is effective for the operation of the cage, alerting people, and energy saving.
本発明のエレベータによれば、当該装置が接続された制御機器の設置環境を加速度から計算される速度により自己判断することで、予め決められた動きの状態を切り換えて検出できる効果がある。 According to the elevator of the present invention, there is an effect that a predetermined motion state can be switched and detected by self-determining the installation environment of the control device to which the apparatus is connected based on the speed calculated from the acceleration.
本発明のエレベータによれば、エレベータに当該動き検出装置を備えることで、エレベータのカゴ内部の動きを検出し、その内部状態を画像による確認することができ、緊急避難、セキュリティ向上、誤動作確認に効果がある。 According to the elevator of the present invention, by providing the elevator with the motion detection device, it is possible to detect the movement of the elevator inside the cage, and to check the internal state of the elevator by an image, for emergency evacuation, security improvement, and malfunction check. effective.
１ エレベータのカゴ、２，２Ａ 動き検出装置、３，３Ａ エレベータ制御装置、４，４Ａ，４Ｂ 人、１１ 送信アンテナ、１２ 受信アンテナ、１３ ドップラー信号検出回路、１４，１５ 対数増幅器、１６ ＡＤ変換回路、１７ ＦＦＴ処理回路、１８ 前処理回路１８、１９ ＦＦＴ演算回路１９、２０ 動き検出回路、２１ 加速度検出装置、３１ 床、３２ 天井、３３ 動き検出装置２の取り付けスペース、４１ カメラ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Elevator cage, 2, 2A motion detection device, 3, 3A elevator control device, 4, 4A, 4B person, 11 transmitting antenna, 12 receiving antenna, 13 Doppler signal detection circuit, 14, 15 logarithmic amplifier, 16 AD conversion circuit , 17 FFT processing circuit, 18 Preprocessing circuit 18, 19 FFT operation circuit 19, 20 Motion detection circuit, 21 Acceleration detection device, 31 Floor, 32 Ceiling, 33 Installation space for motion detection device 2, 41 Camera.
Claims (12)
上記検出されたドップラー信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングするサンプリング手段と、
上記サンプリングされたドップラー信号に対してＦＦＴ処理を実行してドップラー信号の周波数スペクトルを計算するＦＦＴ処理手段と、
上記サンプリング手段のサンプリング周波数を制御し、上記ＦＦＴ処理手段のＦＦＴ処理を制御し、上記ＦＦＴ処理後の周波数スペクトルから上記対象物の動きを検出する制御手段とを備えた動き検出装置であって、
上記制御手段は、上記ＦＦＴ処理後の周波数スペクトルの振幅又は電力及び位相を計算し、上記対象物がとりうる複数の動きの状態のうちのいずれかを選択することと、上記選択された動きの状態に応じて複数のサンプリング周波数のうちのいずれかを選択的に上記サンプリング手段に設定することとを繰り返し、上記複数の動きの状態に応じた異なる周波数成分を含む周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルの振幅又は電力及び位相に基づいて上記対象物の動きを検出することを特徴とする動き検出装置。 A Doppler signal detecting means for detecting a Doppler signal by radiating an electromagnetic wave signal to an object and receiving a reflected wave of the electromagnetic wave signal;
Sampling means for sampling the detected Doppler signal at a predetermined sampling frequency;
FFT processing means for performing FFT processing on the sampled Doppler signal to calculate a frequency spectrum of the Doppler signal;
A motion detection device comprising: a control means for controlling a sampling frequency of the sampling means, controlling an FFT process of the FFT processing means, and detecting a motion of the object from a frequency spectrum after the FFT processing,
The control means calculates the amplitude or power and phase of the frequency spectrum after the FFT processing, selects one of a plurality of motion states that the object can take, and selects the selected motion. Repeating selectively setting one of a plurality of sampling frequencies in the sampling unit according to the state, obtaining a frequency spectrum including different frequency components according to the plurality of movement states, and acquiring the frequency A motion detection apparatus for detecting a motion of the object based on amplitude or power and phase of a spectrum.
上記制御手段は、上記画像取得手段による画像の取得と、上記取得された画像の上記エレベータの外部への伝送とを制御することを特徴とする請求項１０又は１１記載のエレベータ。 The elevator includes image acquisition means for acquiring an image in the elevator car,
The elevator according to claim 10 or 11, wherein the control means controls acquisition of an image by the image acquisition means and transmission of the acquired image to the outside of the elevator.
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