JP2014215102A

JP2014215102A - 監視装置、監視システムおよび監視方法

Info

Publication number: JP2014215102A
Application number: JP2013090931A
Authority: JP
Inventors: 勇男桂; Isao Katsura
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2014-11-17

Abstract

【課題】電波を用いた所定エリアにおける人間の動作の監視を低コストで行うことが可能な監視装置、監視システムおよび監視方法を提供する。
【解決手段】監視装置１０２は、所定エリア３０１における人間の動作を監視する。監視装置１０２は、送信機１０１から無変調信号を受信し、受信した無変調信号と監視装置１０２において生成される局部発振信号とを乗算することによりビート信号を生成するアレイ受信部５２と、アレイ受信部５２によって生成されたビート信号に基づいて所定エリア３０１における空間特徴量Ｐ（ｔ）を算出する空間特徴量算出部７１と、空間特徴量算出部７１によって算出された空間特徴量Ｐ（ｔ）に基づいて、所定エリア３０１における人間の動作を監視する検知部７２とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、監視装置、監視システムおよび監視方法に関し、特に、空間特徴量を用いて人間の動作を監視する監視装置、監視システムおよび監視方法に関する。

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

このような侵入検知装置では、たとえば、受信機は、送信機により送信される電波を受信し、受信した電波をダウンコンバートすることにより生成した信号に基づいて到来角分布を計算する。

送信機から広帯域の電波が送信される場合、受信機においてダウンコンバートされた信号の帯域も広くなる。したがって、到来角分布を計算するためには、帯域の広い信号を処理するためのＡＤＣおよび高速のプロセッサ等が必要となるため、受信機の製造コストが高くなるという問題がある。

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、電波を用いた所定エリアにおける人間の動作の監視を低コストで行うことが可能な監視装置、監視システムおよび監視方法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監視装置は、所定エリアにおける人間の動作を監視する監視装置であって、他の装置から無変調信号を受信し、受信した上記無変調信号と上記監視装置において生成される局部発振信号とを乗算することによりビート信号を生成する受信部と、上記受信部によって生成された上記ビート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する空間特徴量算出部と、上記空間特徴量算出部によって算出され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監視する検知部とを備える。

（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監視システムは、所定エリアに配置され、無変調信号を送信する送信機と、上記所定エリアにおける人間の動作を監視する受信機とを備え、上記受信機は、上記送信機から上記無変調信号を受信し、受信した上記無変調信号と局部発振信号とを乗算することによりビート信号を生成し、生成した上記ビート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監視する。

（１０）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監視方法は、所定エリアにおける人間の動作を監視する監視装置における監視方法であって、他の装置から無変調信号を受信し、受信した上記無変調信号と局部発振信号とを乗算することによりビート信号を生成するステップと、生成した上記ビート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するステップと、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監視するステップとを含む。

本発明によれば、電波を用いた所定エリアにおける人間の動作の監視を低コストで行うことができる。

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使用イメージを示す図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおける電波の伝搬経路を示す図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおける送信機の構成を示す図である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおける受信機の構成を示す図である。図５は、本発明の第１の実施の形態に係る調整部が取得するビート信号Ｑｄの一例を示す図である。図６は、本発明の第１の実施の形態に係る調整部が取得するビート信号Ｑｄの他の一例を示す図である。図７は、本発明の第１の実施の形態に係る送信機および受信機が用いる無線信号の周波数の一例を示す図である。図８は、本発明の第１の実施の形態に係る局部発振信号生成部の構成を示す図である。図９は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムが侵入検知動作を行なう際の動作手順を定めたシーケンス図である。図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る調整部におけるシンセサイザ制御部が局部発振信号の周波数を調整する際の動作手順を定めたフローチャートである。図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る調整部の構成を示す図である。

最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

このように、無変調信号から狭帯域のビート信号を生成し、生成したビート信号に基づいて空間特徴量を算出する構成により、たとえば、帯域の広いＡＤＣおよび高速のプロセッサ等を用いることなくビート信号を処理することができるので、低コストで人間の動作を監視することができる。

（２）好ましくは、上記監視装置は、さらに、上記ビート信号の周波数を判定し、判定結果に基づいて上記局部発振信号の周波数を調整する調整部を備える。

このように、ビート信号の周波数を判定し、判定結果に基づいて局部発振信号の周波数を調整する構成により、他の装置において生成される無変調信号の周波数の値に関わらず、ビート信号の周波数を一定の値に設定することができる。

これにより、一定の周波数のビート信号を用いて演算処理等を行うことができるので、空間特徴量を正確に算出し、人間の動作を安定して監視することができる。

（３）より好ましくは、上記監視装置は、さらに、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路を含み、上記ＰＬＬ回路を用いて基準発振信号から上記局部発振信号を生成する局部発振信号生成部を備え、上記調整部は、上記ＰＬＬ回路における分周比を変更することにより上記局部発振信号の周波数を調整する。

このように、ＰＬＬ回路を用いて基準発振信号から局部発振信号を生成する構成により、局部発振信号の周波数を安定化することができる。また、ＰＬＬ回路の分周比を利用することにより、簡易な構成で、局部発振信号の周波数を調整することができる。

（４）より好ましくは、上記ＰＬＬ回路は、分数の分周比を設定することが可能であり、上記調整部は、上記ＰＬＬ回路の分周比のうち、少なくとも分数の値を調整する。

このような構成により、ビート信号の周波数を細かく調整でき、適切な周波数に短時間で近づけることができる。

（５）より好ましくは、上記調整部は、上記ビート信号のレベルをサンプリングし、今回サンプリングした上記ビート信号のレベルおよび過去にサンプリングした上記ビート信号のレベルの大小関係に基づいて上記ビート信号の周波数を判定する。

このような構成により、ビート信号の周波数が目標周波数に対して、「高い」、「低い」または「範囲内」であるかを簡易な処理で判定することができる。

（６）より好ましくは、上記調整部は、同じ上記大小関係が所定回数連続し、かつ、逆の上記大小関係が所定回数連続した場合、上記ビート信号の周波数が目標範囲内であると判定する。

このような構成により、ビート信号の周波数が目標周波数に対して、「範囲内」であるか否かを簡易な処理で判定することができる。

（７）より好ましくは、上記調整部は、同じ上記大小関係が連続し、かつ、逆の上記大小関係が連続した場合、同じ上記大小関係が連続した回数と逆の上記大小関係が連続した回数とを比較し、比較結果に基づいて上記ビート信号の周波数を判定する。

このような構成により、ビート信号の周波数の目標周波数に対する高低を簡易な処理で判定することができる。

（８）好ましくは、上記検知部は、上記所定エリアにおける人間の動作が無いかまたは少ないことを検知する。

このような構成により、所定エリアにおける人間の見守りを良好に行なうことができる。

（９）好ましくは、上記検知部は、上記所定エリアにおける人間の動作の発生を検知する。

このような構成により、たとえば所定エリアへ侵入した人間の検知を良好に行い、効果的な防犯対策を講じることができる。

（１０）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監視システムは、所定エリアに配置され、無変調信号を送信する送信機と、上記所定エリアにおける人間の動作を監視する受信機とを備え、上記受信機は、上記送信機から上記無変調信号を受信し、受信した上記無変調信号と局部発振信号とを乗算することによりビート信号を生成し、生成した上記ビート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監視する。

（１１）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監視方法は、所定エリアにおける人間の動作を監視する監視装置における監視方法であって、他の装置から無変調信号を受信し、受信した上記無変調信号と局部発振信号とを乗算することによりビート信号を生成するステップと、生成した上記ビート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するステップと、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監視するステップとを含む。

以下、本発明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＞
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使用イメージを示す図である。

図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システム（監視システム）２０１は、動体検知センサとして機能する。侵入検知システムとして最低一組の送信機１０１および受信機１０２が、警戒エリアとしたい閉空間、たとえば家の中に設置される。そして、侵入検知システムは、送信機１０１から一定間隔以内または連続的に送信される電波を受信機１０２で受信し、受信した電波に基づいて信号処理を行なうことにより、室内に侵入した人間およびドアの開閉等を検知する。

たとえば、侵入検知システム２０１における受信機（監視装置）１０２は、アレイ式電波センサであり、複数の受信アンテナ素子を備え、閉空間における電波伝搬の変化を利用して動体の検知機能を実現する。侵入検知システム２０１が使用する電波は、原理上は周波数および帯域幅等に制約はない。

［構成および基本動作］
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおける電波の伝搬経路を示す図である。

図２を参照して、室内等の所定エリア３０１において、送信機１０１および受信機１０２が設けられている。

送信機１０１は、たとえば１０．５ＧＨｚ帯の無線信号を送信する。受信機１０２は、侵入検知装置として、所定エリア３０１における人間の動作を検知する。受信機１０２は、送信機１０１から送信される１０．５ＧＨｚ帯の電波を利用して検知動作を行なう。

より詳細には、受信機１０２は、所定エリア３０１の状態を示す空間特徴量に基づいて、当該エリアにおける人間の動作を監視する。すなわち、受信機１０２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３０１内の状態を監視する。具体的には、受信機１０２は、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、送信機が無線ＬＡＮ用の無線信号を送信する場合、受信機は、送信機により送信される電波を受信し、受信した電波をダウンコンバートすることにより生成した信号に基づいて到来角分布を計算する。

一般に、無線ＬＡＮに用いる電波は帯域が広いため、受信機においてダウンコンバートした信号の帯域も広くなる。したがって、到来角分布を計算するためには、帯域の広い信号を処理するための回路が必要となる。しかしながら、たとえば、当該回路には帯域の広いＡＤＣおよび高速のプロセッサ等が用いられるため、受信機の製造コストが高くなるという問題がある。

また、送信機１０１が、たとえば変調していない搬送波を送信する場合、送信機１０１から送信される無線信号は連続的な信号であり、この場合、受信機１０２は、連続的に受信動作を行なう。

受信機１０２は、送信機１０１により送信される電波を受信し、受信した電波をダウンコンバートすることにより生成した信号に基づいて到来角分布を計算する。

たとえば、受信機１０２は、受信した電波をダウンコンバートする際に、送信機１０１が送信する搬送波の周波数ｆＴＸと同じ周波数を有する局部発振信号を用いる場合がある。しかしながら、一般に、送信機１０１および受信機１０２は、非同期で動作することが多いため、搬送波の周波数ｆＴＸと局部発振信号の周波数ｆＲＸとが若干異なる場合が多い。

具体的には、送信機１０１および受信機１０２は、たとえば温度補償型水晶発振器を用いて基準発振信号をそれぞれ別個に生成する。搬送波および局部発振信号は、基準発振信号に基づいて生成される。温度補償型水晶発振器は、温度が一定の場合、一定の周波数の信号を生成するが、生成する信号の周波数の個体毎のばらつきが±３ｐｐｍ程度ある。

これは、送信機１０１および受信機１０２において、基準発振信号に基づいて１０．５ＧＨｚ帯の無線信号を同様の方法で生成しても、搬送波の周波数ｆＴＸと局部発振信号の周波数ｆＲＸとが６３ｋＨｚ程度のレンジで異なり得ることを意味する。搬送波の周波数ｆＴＸと局部発振信号の周波数ｆＲＸとが異なる場合、受信機１０２においてダウンコンバートされた搬送波は、周波数ｆＴＸおよび周波数ｆＲＸの差に応じた振動を伴うビート信号となる。

したがって、ビート信号の周波数が、送信機１０１において生成される基準発振信号の周波数および受信機１０２において生成される基準発振信号の周波数のずれに応じて変化してしまう。具体的には、搬送波の周波数ｆＴＸと局部発振信号の周波数ｆＲＸとの差が数Ｈｚ程度となる場合、受信機１０２においてダウンコンバートされた搬送波は、数Ｈｚ程度のビート信号となる。また、搬送波の周波数ｆＴＸと局部発振信号の周波数ｆＲＸとの差が数十ｋＨｚ程度となる場合、受信機１０２においてダウンコンバートされた搬送波は、数十ｋＨｚ程度のビート信号となる。

上記のように、ビート信号の周波数が、送信機１０１において生成される基準発振信号の周波数および受信機１０２において生成される基準発振信号の周波数のずれに応じて変化してしまうため、受信機１０２におけるビート信号を処理する回路において適切な信号処理ができない問題、および到来角分布の計算を適切に行うことができない問題等が発生する場合がある。このため、受信機１０２において、人間の動作を安定して検知できなくなる。

これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムでは、以下のような構成および動作により、送信機１０１において生成される基準発振信号の周波数および受信機１０２において生成される基準発振信号の周波数のずれに関わらず信号処理を適切に行うことを可能とする。

［送信機の構成］
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおける送信機の構成を示す図である。

図３を参照して、送信機１０１は、アンテナ部１１と、温度補償型水晶発振器（temperature-compensated crystal oscillator、TCXO）１２と、送信側ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路１３と、ループフィルタ１４と、電圧制御発振器（Voltage-controlled oscillator、VCO）１５と、パワーアンプ１６とを備える。

送信機１０１は、たとえば、単一の周波数成分を有する無変調信号を送信する。無変調信号は、情報を含めるための変調処理を受けていない搬送波を意味する。なお、送信機１０１は、無変調信号を間欠的に送信してもよい。言い換えると、送信機１０１は、電波を送信する送信期間において、無変調信号を送信すればよい。

より詳細には、温度補償型水晶発振器１２は、たとえば、水晶振動子および温度補償発振回路を内蔵する。温度補償型水晶発振器１２は、たとえば、温度補償型水晶発振器１２の環境温度に対する周波数の変動を抑制した１０ＭＨｚの基準発振信号を生成し、生成した基準発振信号を送信側ＰＬＬ回路１３へ出力する。

送信側ＰＬＬ回路１３は、たとえば整数型ＰＬＬシンセサイザである。送信側ＰＬＬ回路１３は、温度補償型水晶発振器１２から受ける基準発振信号の位相と電圧制御発振器１５から受ける局部発振信号を１／Ｊに分周した信号の位相とを比較し、比較結果に基づいて生成したチャージポンプ信号をループフィルタ１４へ出力する。ここで、Ｊは整数であり、たとえば１０５０である。

より詳細には、たとえば、送信側ＰＬＬ回路１３は、基準発振信号の位相と局部発振信号を１／Ｊに分周した信号の位相との差の符号および当該差の大きさに応じたチャージポンプ信号をループフィルタ１４へ出力する。

ループフィルタ１４は、送信側ＰＬＬ回路１３から受けたチャージポンプ信号を平滑化し、電圧制御発振器１５へ出力する。

電圧制御発振器１５は、ループフィルタ１４から受けたチャージポンプ信号に応じた周波数ｆＴＸを有する搬送波を生成し、生成した搬送波をパワーアンプ１６および送信側ＰＬＬ回路１３へ出力する。なお、周波数ｆＴＸは、たとえば１０．５ＧＨｚである。

パワーアンプ１６は、電圧制御発振器１５から受けた搬送波を増幅し、増幅後の搬送波を無線信号としてアンテナ部１１経由で送信する。

［監視装置の構成］
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおける受信機の構成を示す図である。

図４を参照して、受信機１０２は、アレイ受信部５２と、制御部５３と、調整部５４と、局部発振信号生成部５５とを備える。アレイ受信部５２は、たとえば４つのアンテナ部２１と、受信回路２２と、分岐回路２３とを含む。受信回路２２は、アンテナ部２１に対応して、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３１、ローノイズアンプ３２、移相器３３、ミキサ３４，３７、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３５，３８およびＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）３６，３９の組を４つ含む。受信回路２２におけるこれらの組を、それぞれＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４と称する。制御部５３は、空間特徴量算出部７１と、検知部７２と、メモリ７３とを含む。調整部５４は、レベル変化量測定部８１と、周波数判定回路８２と、シンセサイザ制御部８３と、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）８４とを含む。

アレイ受信部５２は、所定エリアに配置された送信機１０１から送信された無線信号をアンテナで受信する。なお、受信機１０２は、４つのアンテナ部２１を含む構成に限らず、１または複数のアンテナ部２１を含む構成であればよい。

空間特徴量算出部７１は、アレイ受信部５２によって受信され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、アンテナ部２１は、送信機１０１から送信された無線信号を受信する。受信回路２２において、バンドパスフィルタ３１は、対応のアンテナ部２１において受信された無線信号の周波数成分のうち、所定の周波数帯域外の成分、たとえば１０．５ＧＨｚ帯以外の成分を減衰させる。

ローノイズアンプ３２は、バンドパスフィルタ３１を通過した無線信号を増幅してミキサ３４，３７へ出力する。

ミキサ３４，３７は、ローノイズアンプ３２から受けた無線信号と、当該無線信号と略同じ周波数ｆＲＸを有する局部発振信号ＬＳとを乗算することにより、当該無線信号を周波数変換し、直交復調する。

より詳細には、移相器３３は、分岐回路２３を介して局部発振信号生成部５５から局部発振信号ＬＳを受け、受けた局部発振信号ＬＳを基に位相がπ／２ラジアン異なる局部発振信号ＬＳ１，ＬＳ２をそれぞれミキサ３４，３７へ出力する。この際、移相器３３は、ミキサ３４へ出力する局部発振信号ＬＳ１の位相と比べて、π／２ラジアン進んだ位相を有する局部発振信号ＬＳ２をミキサ３７へ出力する。

ミキサ３４は、アンテナ部２１によって受信された無線信号と分岐回路２３および移相器３３を介して局部発振信号生成部５５から受けた局部発振信号ＬＳ１とを乗算することにより、Ｉ成分の信号Ｉを生成する。

より詳細には、ミキサ３４は、ローノイズアンプ３２から受けた周波数ｆＴＸの無線信号と移相器３３から受けた周波数ｆＲＸの局部発振信号ＬＳ１とを乗算する。すなわち、ミキサ３４は、周波数ｆＴＸの無線信号をダウンコンバートすることにより差周波｜ｆＴＸ−ｆＲＸ｜を有するビート信号Ｉｄと、周波数ｆＴＸの無線信号をアップコンバートすることにより和周波｜ｆＴＸ＋ｆＲＸ｜を有する信号Ｉｓとを生成する。

また、ミキサ３７は、アンテナ部２１によって受信された無線信号と分岐回路２３および移相器３３を介して局部発振信号生成部５５から受けた局部発振信号ＬＳ２とを乗算することにより、Ｑ成分の信号Ｑを生成する。

より詳細には、ミキサ３７は、ローノイズアンプ３２から受けた周波数ｆＴＸの無線信号と移相器３３から受けた周波数ｆＲＸの局部発振信号ＬＳ２とを乗算する。すなわち、ミキサ３７は、周波数ｆＴＸの無線信号をダウンコンバートすることにより差周波｜ｆＴＸ−ｆＲＸ｜を有するビート信号Ｑｄと、周波数ｆＴＸの無線信号をアップコンバートすることにより和周波｜ｆＴＸ＋ｆＲＸ｜を有する信号Ｑｓとを生成する。

ＬＰＦ３５は、信号Ｉを構成する差周波のビート信号Ｉｄおよび和周波の信号Ｉｓのうち、和周波の信号Ｉｓを減衰させる。また、ＬＰＦ３８は、信号Ｑを構成する差周波のビート信号Ｑｄおよび和周波の信号Ｑｓのうち、和周波の信号Ｑｓを減衰させる。

ＡＤＣ３６は、ＬＰＦ３５から受けたビート信号Ｉｄをｋビット（ｋは２以上の自然数）のデジタル信号に変換し、制御部５３におけるメモリ７３へ出力する。また、ＡＤＣ３９は、ＬＰＦ３８から受けたビート信号Ｑｄをｋビット（ｋは２以上の自然数）のデジタル信号に変換し、制御部５３におけるメモリ７３へ出力する。

メモリ７３は、各アンテナ部２１に対応するデジタル信号を保持する。空間特徴量算出部７１は、メモリ７３に保持されたデジタル信号に基づき、各アンテナ部２１によって受信された無線信号のレベルおよび到着タイミングを算出する。そして、空間特徴量算出部７１は、算出結果に基づいて、所定エリアにおける空間特徴量を算出する。すなわち、空間特徴量算出部７１は、人間の動作を検知すべき所定エリアについて、当該所定エリアの状態を示す空間特徴量を算出する。

より詳細には、空間特徴量算出部７１は、たとえば特許文献１に記載の構成と同様に、到来角分布を用いて空間特徴量を抽出する。すなわち、空間特徴量算出部７１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）

検知部７２は、空間特徴量算出部７１によって算出された空間特徴量Ｐ（ｔ）に基づいて、所定エリアにおける人間の動作を監視する。具体的には、空間特徴量Ｐ（ｔ）が「１」に近いほど、観測時ｔにおける所定エリアの状態は、所定エリアに侵入者が存在していない通常時の状態に近い。このため、検知部７２は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が、所定の閾値たとえば「０．９」未満である場合、所定エリアに人間が侵入したと判断する。検知部７２は、所定エリアに人間が侵入したことを知らせるため、たとえば警備会社に警報信号を送信する。

［局部発振信号の周波数の調整］
制御部５３は、たとえば、自己における信号処理の速度に応じた周波数を有するビート信号をアレイ受信部５２から受けることが好ましい。これにより、ビート信号が制御部５３において適切に処理されるので、制御部５３は、所定エリアにおける人間の動作を正確に監視することが可能となる。

たとえば、送信機１０１が送信する搬送波の周波数ｆＴＸが１０．５０００１２５ＧＨｚであり、かつ、制御部５３の信号処理の速度に応じたビート信号の周波数として目標周波数ｆｂが１０ｋＨｚである状況を想定する。この際、調整部５４は、たとえば、局部発振信号ＬＳの周波数ｆＲＸが１０．５０００２２５ＧＨｚになるように以下の処理を行う。

調整部５４は、ビート信号の周波数を判定し、判定結果に基づいて局部発振信号ＬＳの周波数を調整する。より詳細には、調整部５４におけるＡＤＣ８４は、たとえば、受信回路２２のＲＸ４におけるＬＰＦ３８を通過した差周波のビート信号Ｑｄを受ける。そして、ＡＤＣ８４は、受けたビート信号Ｑｄを当該ビート信号のレベルを示すデジタル信号へ変換し、変換した信号をレベル変化量測定部８１へ出力する。具体的には、ＡＤＣ８４は、ビート信号Ｑｄの電圧レベルを示すデジタル信号を生成する。

なお、ＡＤＣ８４は、たとえばビート信号Ｑｄの電流レベルまたは電力レベルを示すデジタル信号を生成してもよい。また、ＡＤＣ８４は、たとえば、受信回路２２のＲＸ１からＲＸ３のいずれかにおけるＬＰＦ３８を通過したビート信号Ｑｄを受けてもよい。また、ＡＤＣ８４は、たとえば、受信回路２２のＲＸ１からＲＸ４のいずれかにおけるＬＰＦ３５を通過した差周波のビート信号Ｉｄを受けてもよい。

図５は、本発明の第１の実施の形態に係る調整部が取得するビート信号Ｑｄの一例を示す図である。

図５を参照して、縦軸は、ビート信号のレベルを示し、横軸は時間を示す。ＡＤＣ８４は、たとえば、ビート信号のレベルを目標周波数ｆｂより大きい周波数、好ましくは目標周波数ｆｂの２倍以上の周波数でサンプリングする。具体的には、ＡＤＣ８４は、たとえば、ビート信号の目標周波数ｆｂの８倍の８０ｋＨｚのサンプリング周波数ｆｓでビート信号Ｑｄのレベルをサンプリングする。

ＡＤＣ８４は、たとえば、時刻ｔ０以後のサンプリングタイミングである時刻ｔｎ＝ｔ０＋ｎ×Ｔｓ（ｎはゼロ以上の整数）においてビート信号ＱｄのレベルＶ［ｔｎ］をサンプリングし、サンプリングしたレベルＶ［ｔｎ］をレベル変化量測定部８１へ出力する。ここで、Ｔｓは、サンプリング周波数ｆｓの逆数、すなわち１／ｆｓに相当する周期である。

具体的には、ＡＤＣ８４は、たとえば、時刻ｔ０においてビート信号ＱｄのレベルＶ［ｔ０］をサンプリングし、サンプリングしたレベルＶ［ｔ０］をレベル変化量測定部８１へ出力する。

そして、ＡＤＣ８４は、たとえば、時刻ｔ０から周期Ｔｓが経過したサンプリングタイミングである時刻ｔ１＝ｔ０＋Ｔｓにおいてビート信号ＱｄのレベルＶ［ｔ１］をサンプリングし、サンプリングしたレベルＶ［ｔ１］をレベル変化量測定部８１へ出力する。

レベル変化量測定部８１は、たとえば、今回サンプリングしたビート信号のレベルＶおよび過去にサンプリングしたビート信号のレベルＶの大小関係を周波数判定回路８２へ出力する。

具体的には、レベル変化量測定部８１は、たとえば、ｔ１以後のタイミングにおいて、ＡＤＣ８４からビート信号ＱｄのレベルＶ［ｔｎ＝ｔ０＋ｎ×Ｔｓ］を今回サンプリングしたレベルとして受けると、以下の処理を行う。

すなわち、レベル変化量測定部８１は、たとえば、レベルＶ［ｔｎ］とレベルＶ［ｔｎ］を受けたタイミングより１つ前のサンプリングタイミングにおいてサンプリングした過去のレベルＶ［ｔｎ−１＝ｔ０＋（ｎ−１）×Ｔｓ］との差分を演算し、演算した値の符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］（ｎは１以上の整数）を周波数判定回路８２へ出力する。Ｓｉｇｎ［ｔｎ］には、たとえば正、負またはゼロが含まれる。

たとえば、周波数判定回路８２は、レベル変化量測定部８１から受けたＳｉｇｎ［ｔｎ］に基づいてビート信号の周波数を判定する。より詳細には、周波数判定回路８２は、同じ符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が所定回数Ｃ１連続し、かつ、逆の符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が所定回数Ｃ２連続した場合、ビート信号の周波数が目標範囲内であると判定する。

なお、所定回数Ｃ１と所定回数Ｃ２とは、同じ回数であってもよいし、異なる回数であってもよい。

具体的には、周波数判定回路８２は、レベル変化量測定部８１から演算結果の符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］を受けると、受けたＳｉｇｎ［ｔｎ］を保持する。

そして、周波数判定回路８２は、保持する複数のＳｉｇｎに基づいて、ビート信号の目標周波数ｆｂに対してビート信号Ｑｄの周波数が「範囲内」であるか、「高い」であるか、または「低い」であるかを判定する。

ＡＤＣ８４が、たとえばビート信号の目標周波数ｆｂの８倍のサンプリング周波数ｆｓでビート信号Ｑｄのレベルをサンプリングする場合、周波数判定回路８２は、たとえばＳｉｇｎ［ｔｎ］が４回連続で正または負となった後、Ｓｉｇｎ［ｔｎ］が４回連続でそれぞれ負または正となる場合、ビート信号の周波数が目標範囲内であると判定する。

図５に示す場合において、周波数判定回路８２は、たとえば、レベルＶ［ｔ１］とレベルＶ［ｔ０］との差の符号が負であることを示すＳｉｇｎ［ｔ１］をレベル変化量測定部８１から受けて、受けたＳｉｇｎ［ｔ１］を保持する。

周波数判定回路８２は、たとえば、レベルＶ［ｔ２］とレベルＶ［ｔ１］との差を演算した結果の符号が負であることを示すＳｉｇｎ［ｔ２］をレベル変化量測定部８１から受けて、受けたＳｉｇｎ［ｔ２］を保持する。

周波数判定回路８２は、たとえば、レベルＶ［ｔ３］とレベルＶ［ｔ２］との差を演算した結果の符号が負であることを示すＳｉｇｎ［ｔ３］をレベル変化量測定部８１から受けて、受けたＳｉｇｎ［ｔ３］を保持する。

周波数判定回路８２は、たとえば、レベルＶ［ｔ４］とレベルＶ［ｔ３］との差を演算した結果の符号が負であることを示すＳｉｇｎ［ｔ４］をレベル変化量測定部８１から受けて、受けたＳｉｇｎ［ｔ４］を保持する。

周波数判定回路８２は、たとえば、レベルＶ［ｔ５］とレベルＶ［ｔ４］との差を演算した結果の符号が正であることを示すＳｉｇｎ［ｔ５］をレベル変化量測定部８１から受けて、受けたＳｉｇｎ［ｔ５］を保持する。

周波数判定回路８２は、たとえば、レベルＶ［ｔ６］とレベルＶ［ｔ５］との差を演算した結果の符号が正であることを示すＳｉｇｎ［ｔ６］をレベル変化量測定部８１から受けて、受けたＳｉｇｎ［ｔ６］を保持する。

周波数判定回路８２は、たとえば、レベルＶ［ｔ７］とレベルＶ［ｔ６］との差を演算した結果の符号が正であることを示すＳｉｇｎ［ｔ７］をレベル変化量測定部８１から受けて、受けたＳｉｇｎ［ｔ７］を保持する。

周波数判定回路８２は、たとえば、レベルＶ［ｔ８］とレベルＶ［ｔ７］との差を演算した結果の符号が正であることを示すＳｉｇｎ［ｔ８］をレベル変化量測定部８１から受けて、受けたＳｉｇｎ［ｔ８］を保持する。

周波数判定回路８２は、たとえば、レベルＶ［ｔ９］とレベルＶ［ｔ８］との差を演算した結果の符号が負であることを示すＳｉｇｎ［ｔ９］をレベル変化量測定部８１から受けて、受けたＳｉｇｎ［ｔ９］を保持する。

すなわち、Ｓｉｇｎ［ｔｎ］の示す符号は、４回連続で負となった後、４回連続で正となる。そして、Ｓｉｇｎ［ｔｎ］の示す符号は、４回毎に正および負を繰り返す。

周波数判定回路８２は、受けたＳｉｇｎ［ｔｎ］の示す符号が４回毎に正および負を繰り返すことから、ビート信号Ｑｄの周波数が目標範囲内であると判定し、目標周波数ｆｂおよびビート信号Ｑｄの周波数の判定結果を示すステータスを「範囲内」に設定する。

なお、ＡＤＣ８４がビート信号ＱｄのレベルＶをサンプリングするタイミングによっては、レベルＶと当該レベルＶを受けたタイミングより１つ前のサンプリングタイミングにおいてサンプリングした過去のレベルＶとの差分がゼロとなる場合がある。この場合、差分の符号は、正、正、正、ゼロ、負、負、負およびゼロの順で繰り返される。

たとえば、受けたＳｉｇｎの示す符号が、３回連続で正となり、ゼロとなり、３回連続で負となり、ゼロとなる場合、周波数判定回路８２は、ビート信号Ｑｄの周波数が目標範囲内であると判定してもよい。

また、ＡＤＣ８４が、たとえばビート信号の目標周波数ｆｂの７倍の７０ｋＨｚのサンプリング周波数ｆｓでビート信号Ｑｄのレベルをサンプリングする場合、差分の符号は、正、正、正、負、負、負および負と、正、正、正、ゼロ、負、負および負と、正、正、正、正、負、負および負と、負、負、負、ゼロ、正、正および正とのうちのいずれかの順で繰り返される。

たとえば、周波数判定回路８２は、受けたＳｉｇｎの示す符号が３回連続で正となり、４回連続で負となる場合、ビート信号Ｑｄの周波数が目標範囲内であると判定する。

また、たとえば、周波数判定回路８２は、受けたＳｉｇｎの示す符号が３回連続で正となり、ゼロとなり、３回連続で負となる場合、ビート信号Ｑｄの周波数が目標範囲内であると判定してもよい。

また、たとえば、周波数判定回路８２は、受けたＳｉｇｎの示す符号が４回連続で正となり、３回連続で負となる場合、ビート信号Ｑｄの周波数が目標範囲内であると判定してもよい。

また、たとえば、周波数判定回路８２は、受けたＳｉｇｎの示す符号が３回連続で負となり、ゼロとなり、３回連続で正となる場合、ビート信号Ｑｄの周波数が目標範囲内であると判定してもよい。

図６は、本発明の第１の実施の形態に係る調整部が取得するビート信号Ｑｄの他の一例を示す図である。

図６を参照して、たとえば図６（Ａ）に示すように、ビート信号の目標周波数ｆｂより低い周波数を有するビート信号Ｑｄがミキサ３７により生成されている場合、Ｓｉｇｎ［ｔｎ］は、４回より多い回数毎に正および負を繰り返すことになる。具体的には、たとえば、調整部５４におけるＡＤＣ８４が図６（Ａ）に示すビート信号Ｑｄを受ける場合、周波数判定回路８２は、ビート信号Ｑｄの周波数を以下のように判定する。

すなわち、周波数判定回路８２は、レベル変化量測定部８１から受けるＳｉｇｎ［ｔｎ］が４回を超える回数連続で正または負を示したタイミングで、ビート信号Ｑｄの周波数がビート信号の目標周波数ｆｂに比べて低いと判定する。そして、周波数判定回路８２は、目標周波数ｆｂおよびビート信号Ｑｄの周波数の判定結果を示すステータスを「低い」に設定する。

また、たとえば図６（Ｂ）に示すように、ビート信号の目標周波数ｆｂより高い周波数を有するビート信号Ｑｄがミキサ３７により生成されている場合、Ｓｉｇｎ［ｔｎ］は、４回より少ない回数毎に正および負を繰り返すことになる。具体的には、たとえば、調整部５４におけるＡＤＣ８４が図６（Ｂ）に示すビート信号Ｑｄを受ける場合、周波数判定回路８２は、ビート信号Ｑｄの周波数を以下のように判定する。

すなわち、周波数判定回路８２は、レベル変化量測定部８１から受けるＳｉｇｎ［ｔｎ］が４回連続で正または負を示さなかったタイミングで、ビート信号Ｑｄの周波数がビート信号の目標周波数ｆｂに比べて高いと判定する。そして、周波数判定回路８２は、目標周波数ｆｂおよびビート信号Ｑｄの周波数の判定結果を示すステータスを「高い」に設定する。

また、たとえば、ビート信号Ｑｄの周波数が目標周波数ｆｂに比べて高いかまたは低いかについての２値の判定を行いたい場合がある。この場合、周波数判定回路８２は、同じ符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が連続し、かつ、逆の符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が連続した場合、同じ符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が連続した回数と、逆の符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が連続した回数とを比較し、比較結果に基づいて周波数を判定する。

具体的には、ＡＤＣ８４が、たとえば、ビート信号の目標周波数ｆｂの８倍の８０ｋＨｚのサンプリング周波数ｆｓでビート信号Ｑｄのレベルをサンプリングする場合、周波数判定回路８２は、８の半分である４を所定回数Ｃ３に設定する。

周波数判定回路８２は、たとえば、同じ符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が所定回数Ｃ３連続し、かつ、逆の符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が連続した場合、所定回数Ｃ３と逆の符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が連続した回数とを比較し、比較結果に基づいて周波数を判定する。

周波数判定回路８２は、たとえば、同じ符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が連続する回数が４回を超える場合、ビート信号Ｑｄの周波数が目標周波数ｆｂに比べて低いと判定する。

また、周波数判定回路８２は、たとえば、同じ符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が連続する回数が４回未満となる場合、ビート信号Ｑｄの周波数が目標周波数ｆｂに比べて高いと判定する。

また、周波数判定回路８２は、たとえば、同じ符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が４回連続し、かつ、逆の符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が４回連続した場合、以下の処理を行う。

すなわち、周波数判定回路８２は、同じ符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が連続した回数と、逆の符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が連続した回数とが所定回数Ｃ３である場合、ビート信号Ｑｄの周波数が目標周波数ｆｂに比べてたとえば低いと判定する。

なお、周波数判定回路８２は、たとえば、同じ符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が連続した回数と、逆の符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が連続した回数とが所定回数Ｃ３である場合、ビート信号Ｑｄの周波数が目標周波数ｆｂに比べて高いと判定してもよい。

また、Ｓｉｇｎ［ｔｎ］の示す符号が、正、正、正、ゼロ、負、負、負およびゼロの順で繰り返される場合であっても、周波数判定回路８２は、たとえば、ビート信号Ｑｄの周波数が目標周波数ｆｂに比べて低いまたは高いと判定してもよい。

これにより、周波数判定回路８２では、同じ符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が連続した回数と、逆の符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が連続した回数とが所定回数Ｃ３である場合であっても、ビート信号Ｑｄの周波数の目標周波数ｆｂに対する高低についての２値の判定を迷わずに行うことができる。

そして、周波数判定回路８２は、ビート信号Ｑｄの周波数が目標周波数ｆｂに比べて高いと判定する場合、目標周波数ｆｂおよびビート信号Ｑｄの周波数の判定結果を示すステータスを「高い」に設定する。

また、周波数判定回路８２は、ビート信号Ｑｄの周波数が目標周波数ｆｂに比べて低いと判定する場合、目標周波数ｆｂおよびビート信号Ｑｄの周波数の判定結果を示すステータスを「低い」に設定する。

なお、周波数判定回路８２は、たとえば、奇数個のＳｉｇｎ［ｔｎ］が示す符号に基づいて、ビート信号Ｑｄの周波数の目標周波数ｆｂに対する高低についての２値の判定を行ってもよい。

具体的には、ＡＤＣ８４が、たとえば、ビート信号の目標周波数ｆｂの奇数倍のサンプリング周波数ｆｓでビート信号Ｑｄのレベルをサンプリングする場合において、周波数判定回路８２は、奇数個のＳｉｇｎ［ｔｎ］が示す符号に基づいて、ビート信号Ｑｄの周波数の目標周波数ｆｂに対する高低についての２値の判定を行う。

また、周波数判定回路８２は、たとえば、ビート信号の目標周波数ｆｂの８倍の８０ｋＨｚのサンプリング周波数ｆｓでビート信号Ｑｄのレベルをサンプリングする場合、８から１を減じた７個のＳｉｇｎ［ｔｎ］が示す符号に基づいて、ビート信号Ｑｄの周波数の目標周波数ｆｂに対する高低についての２値の判定を行なう。

より詳細には、たとえば、同じ符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が４回連続し、かつ、逆の符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が４回連続した場合を想定する。この場合において、周波数判定回路８２がレベル変化量測定部８１から７個のＳｉｇｎ［ｔｎ］を順次受けたとき、７個のＳｉｇｎ［ｔｎ］には、４個の同じ符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］と３個の逆の符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］とが含まれる。

この際、周波数判定回路８２は、同じ符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が所定回数Ｃ３連続し、かつ、逆の符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が３回連続したと判断し、同じ符号を示すＳｉｇｎ［ｔｎ］が４回連続したことから、ビート信号Ｑｄの周波数が目標周波数ｆｂに比べて低いと判定する。

シンセサイザ制御部８３は、たとえば、所定時間毎に周波数判定回路８２のステータスを読み出し、読み出したステータスに基づいて、局部発振信号生成部５５が生成する局部発振信号ＬＳの周波数を調整する。

より詳細には、シンセサイザ制御部８３は、たとえば、周波数判定回路８２から読み出したステータスに基づいて、クロック、データおよびイネーブルのラインにより構成されるＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）バスを介して局部発振信号生成部５５におけるレジスタの値を書換えるためのＳＰＩ信号を局部発振信号生成部５５へ出力する。ＳＰＩ信号は、たとえばアップ信号、ダウン信号およびヌル信号により構成される。

［周波数の調整方向］
図７は、本発明の第１の実施の形態に係る送信機および受信機が用いる無線信号の周波数の一例を示す図である。

図７（Ａ）を参照して、送信機１０１は、たとえば周波数ｆＴＸの無線信号を送信する。受信機１０２は、周波数ｆＴＸの無線信号を受信し、たとえば目標周波数ｆｂより高い周波数ｆｇ０のビート信号を生成する。

より詳細には、図４に示す局部発振信号生成部５５において生成される局部発振信号ＬＳの周波数が、周波数ｆＴＸに対して周波数ｆｇ０だけ高い周波数ｆＲＸ０ｒである場合と、局部発振信号ＬＳの周波数が周波数ｆＴＸに対して周波数ｆｇ０だけ低い周波数ｆＲＸ０ｉである場合とにおいて、アレイ受信部５２において周波数ｆｇ０のビート信号が生成される。

局部発振信号生成部５５が生成する局部発振信号ＬＳの周波数が周波数ｆＲＸ０ｒであるか、または周波数ｆＲＸ０ｉであるかは、たとえば局部発振信号生成部５５における温度補償型水晶発振器の個体差による。

ここで、局部発振信号生成部５５が、たとえば周波数ｆＲＸ０ｒの局部発振信号ＬＳを実際に生成する状況を想定する。

シンセサイザ制御部８３は、たとえば、局部発振信号ＬＳの周波数が周波数ｆＴＸより低い周波数ｆＲＸ０ｉであると初めに仮定して、局部発振信号ＬＳの周波数を調整する。

具体的には、図７（Ａ）の場合、ビート信号の周波数ｆｇ０は目標周波数ｆｂより高いため、ステータスは「高い」を示す。シンセサイザ制御部８３は、読み出したステータスが「高い」を示す場合、たとえば、局部発振信号生成部５５が生成する局部発振信号ＬＳの周波数を上げるためのアップ信号を局部発振信号生成部５５へ１または複数回出力する。

これにより、局部発振信号ＬＳの周波数は周波数ｄｆ１だけ高くなる。シンセサイザ制御部８３は、局部発振信号ＬＳの周波数が周波数ｆＲＸ０ｉであると仮定しているので、アップ信号を出力することにより局部発振信号ＬＳが周波数ｆＲＸ１ｉとなり、ビート信号の周波数ｆｇ１ｉが目標周波数ｆｂより低くなる前提で動作する。

しかしながら、局部発振信号ＬＳの実際の周波数は周波数ｆＲＸ０ｒであるため、アップ信号が出力されることにより局部発振信号ＬＳの周波数が周波数ｆＲＸ１ｒとなり、ビート信号の周波数ｆｇ１ｒが目標周波数ｆｂに対してさらに高くなってしまう。

シンセサイザ制御部８３は、アップ信号を１または複数回出力しても、ステータスが変わらない場合、局部発振信号ＬＳの周波数が周波数ｆＴＸより高い周波数であると新たに仮定し、調整する方向を逆にする。

具体的には、図７（Ｂ）に示すように、シンセサイザ制御部８３は、読み出したステータスが「高い」を示す場合、たとえば、局部発振信号生成部５５が生成する局部発振信号ＬＳの周波数を下げるためのダウン信号を局部発振信号生成部５５へ１または複数回出力する。

これにより、局部発振信号ＬＳの周波数は周波数ｄｆ２だけ低くなる。局部発振信号ＬＳの実際の周波数は周波数ｆＲＸ１ｒであるので、ダウン信号が出力されることにより局部発振信号ＬＳの周波数が周波数ｆＲＸ２ｒとなり、ビート信号の周波数も周波数ｆｇ１ｒから目標周波数ｆｂより低い周波数ｆｇ２ｒとなる。

この際、シンセサイザ制御部８３は、読み出すステータスが「高い」から「低い」または「範囲内」へ変化することにより、周波数の調整方向が正しいことを認識する。

すなわち、まず、シンセサイザ制御部８３は、局部発振信号ＬＳの周波数が周波数ｆＴＸより低い周波数であると仮定し、読み出したステータスが「高い」を示す場合、アップ信号を局部発振信号生成部５５へ１または複数回出力する。また、シンセサイザ制御部８３は、読み出したステータスが「低い」を示す場合、ダウン信号を局部発振信号生成部５５へ１または複数回出力する。

また、シンセサイザ制御部８３は、読み出したステータスが「範囲内」を示す場合、発振信号生成部５５が生成する局部発振信号ＬＳの周波数を維持するためのヌル信号を局部発振信号生成部５５へ１または複数回出力する。

そして、シンセサイザ制御部８３は、アップ信号またはダウン信号を局部発振信号生成部５５へ１または複数回出力してもステータスが変わらない場合、局部発振信号ＬＳの周波数が周波数ｆＴＸより高い周波数であると新たに仮定し、周波数の調整方向を逆にする。

具体的には、シンセサイザ制御部８３は、読み出したステータスが「高い」を示す場合、ダウン信号を局部発振信号生成部５５へ１または複数回出力する。また、シンセサイザ制御部８３は、読み出したステータスが「低い」を示す場合、アップ信号を局部発振信号生成部５５へ１または複数回出力する。

なお、シンセサイザ制御部８３は、局部発振信号ＬＳの周波数が周波数ｆＴＸより低い周波数であると初めに仮定して、局部発振信号ＬＳの周波数を調整する構成であるとしたが、これに限定するものではない。シンセサイザ制御部８３は、たとえば、局部発振信号ＬＳの周波数が周波数ｆＴＸより高い周波数であると初めに仮定して、局部発振信号ＬＳの周波数を調整してもよい。

［局部発振信号生成部の構成］
図８は、本発明の第１の実施の形態に係る局部発振信号生成部の構成を示す図である。

図８を参照して、局部発振信号生成部５５は、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）６１と、ＦＲＡＣＴＩＯＮＡＬ−Ｎシンセサイザ（ＰＬＬ回路）６２と、ループフィルタ（ＬＰＦ）６３と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）６４とを含む。ＦＲＡＣＴＩＯＮＡＬ−Ｎシンセサイザ６２は、リファレンスカウンタ９１と、位相比較器９２と、チャージポンプ９３と、Ｎカウンタ９４と、非整数インタポレータ９５と、ＦＲＡＣレジスタ９６と、ＭＯＤＵＬＡＳレジスタ９７と、ＩＮＴレジスタ９８と、加算器９９とを含む。

ＦＲＡＣＴＩＯＮＡＬ−Ｎシンセサイザ６２は、たとえば、分数の分周比を設定することが可能である。また、当該分周比は、たとえば、調整部５４により調整される。

より詳細には、温度補償型水晶発振器６１は、たとえば、水晶振動子および温度補償発振回路を内蔵する。温度補償型水晶発振器６１は、たとえば、温度補償型水晶発振器６１の環境温度に対する周波数の変動を抑制した１０ＭＨｚの基準発振信号を生成し、生成した基準発振信号をリファレンスカウンタ９１へ出力する。なお、基準発振信号の安定度は、たとえば１ｐｐｍ程度である。これは、１０ＭＨｚの基準発振信号において、１０Ｈｚ程度の周波数の揺らぎがあることを意味する。

リファレンスカウンタ９１は、たとえば、温度補償型水晶発振器６１から受ける基準発振信号を分周する。具体的には、リファレンスカウンタ９１は、たとえば、温度補償型水晶発振器６１から受ける１０ＭＨｚの基準発振信号を１／１０に分周し、１ＭＨｚの矩形波を生成する。そして、リファレンスカウンタ９１は、生成した１ＭＨｚの矩形波を位相比較器９２へ出力する。

位相比較器９２は、リファレンスカウンタ９１から受ける信号の立ち上がりと、Ｎカウンタ９４から受ける信号の立ち上がりとを比較する。位相比較器９２は、たとえば、Ｎカウンタ９４から受ける信号がリファレンスカウンタ９１から受ける信号に対して先に立ち上がるとき、Ｎカウンタ９４から受ける信号が立ち上がってからリファレンスカウンタ９１から受ける信号が立ち上がるまで下げ信号をチャージポンプ９３へ出力する。

位相比較器９２は、たとえば、リファレンスカウンタ９１から受ける信号がＮカウンタ９４から受ける信号に対して先に立ち上がるとき、リファレンスカウンタ９１から受ける信号が立ち上がってからＮカウンタ９４から受ける信号が立ち上がるまで上げ信号をチャージポンプ９３へ出力する。

チャージポンプ９３は、たとえば、位相比較器９２から受ける下げ信号または上げ信号に応じた制御パルスを生成し、生成した制御パルスをループフィルタ６３へ出力する。

より詳細には、チャージポンプ９３は、たとえば、位相比較器９２から下げ信号を受けている間、負のレベルを有する制御パルスをループフィルタ６３へ出力する。また、チャージポンプ９３は、たとえば、位相比較器９２から上げ信号を受けている間、正のレベルを有する制御パルスをループフィルタ６３へ出力する。

ループフィルタ６３は、チャージポンプ９３から受ける制御パルスを平滑化し、平滑化した信号を電圧制御発振器６４へ出力する。

電圧制御発振器６４は、ループフィルタ６３から受ける信号のレベルに応じた周波数ｆＲＸの局部発振信号ＬＳを生成する。具体的には、電圧制御発振器６４は、たとえば、ループフィルタ６３から受ける信号のレベルが低くなると、より低い周波数の局部発振信号ＬＳを生成し、また、ループフィルタ６３から受ける信号のレベルが高くなると、より高い周波数の局部発振信号ＬＳを生成する。そして、電圧制御発振器６４は、生成した局部発振信号ＬＳをＮカウンタ９４および分岐回路２３へ出力する。

ＦＲＡＣレジスタ９６、ＭＯＤＵＬＡＳレジスタ９７およびＩＮＴレジスタ９８は、具体的には、レジスタであり、それぞれＦＲＡＣ値、ＭＯＤＵＬＡＳ値およびＩＮＴ値を保持する。ＦＲＡＣ値、ＭＯＤＵＬＡＳ値およびＩＮＴ値は、たとえば調整部５４におけるシンセサイザ制御部８３からのＳＰＩ信号により初期化され、かつ調整される。

具体的には、たとえば、シンセサイザ制御部８３は、周波数判定回路８２から読み出したステータスが「高い」または「低い」を示す場合、アップ信号を局部発振信号生成部５５におけるＦＲＡＣレジスタ９６へ出力する。ＦＲＡＣレジスタ９６は、たとえばシンセサイザ制御部８３からアップ信号を受けると自己の値をインクリメントする。

また、シンセサイザ制御部８３は、周波数判定回路８２から読み出したステータスが「低い」または「高い」を示す場合、ダウン信号を局部発振信号生成部５５におけるＦＲＡＣレジスタ９６へ出力する。ＦＲＡＣレジスタ９６は、たとえばシンセサイザ制御部８３からダウン信号を受けると自己の値をデクリメントする。

また、シンセサイザ制御部８３は、周波数判定回路８２から読み出したステータスが「範囲内」を示す場合、ヌル信号を局部発振信号生成部５５におけるＦＲＡＣレジスタ９６へ出力する。ＦＲＡＣレジスタ９６は、たとえばシンセサイザ制御部８３からヌル信号を受けると自己の値を維持する。

非整数インタポレータ９５は、ＦＲＡＣレジスタ９６およびＭＯＤＵＬＡＳレジスタ９７に設定された値に基づいて、ＦＲＡＣ値をＭＯＤＵＬＡＳ値で除した非整数値を加算器９９へ出力する。

加算器９９は、非整数インタポレータ９５から受ける非整数値とＩＮＴレジスタ９８に設定されたＩＮＴ値とを加算し、加算結果である分数を含む分周比をＮカウンタ９４へ出力する。

すなわち、加算器９９は、分数を含む分周比である、ＩＮＴ値＋（ＦＲＡＣ値／ＭＯＤＵＬＡＳ値）をＮカウンタ９４へ出力する。

Ｎカウンタ９４は、たとえば、電圧制御発振器６４から受ける局部発振信号ＬＳを分周する。具体的には、Ｎカウンタ９４は、たとえば、電圧制御発振器６４から受ける局部発振信号ＬＳを矩形波に整形した後、当該矩形波を加算器９９から受ける分数を含む分周比で分周する。そして、Ｎカウンタ９４は、分周した矩形波を位相比較器９２へ出力する。

すなわち、局部発振信号生成部５５は、温度補償型水晶発振器６１が生成する１０ＭＨｚの基準発振信号を１／１０に分周した１ＭＨｚの信号、および電圧制御発振器６４が生成する局部発振信号ＬＳを分周比（ＩＮＴ値＋（ＦＲＡＣ値／ＭＯＤＵＬＡＳ値））で分周した信号の周波数および位相が揃うような局部発振信号ＬＳを生成する。

言い換えると、局部発振信号ＬＳの周波数は、温度補償型水晶発振器６１が生成する基準発振信号の周波数である１０ＭＨｚを１０で除した値に対して、分周比（ＩＮＴ値＋（ＦＲＡＣ値／ＭＯＤＵＬＡＳ値））を乗じた値となる。

たとえば、ＩＮＴ値が１０５００、ＦＲＡＣ値が９０およびＭＯＤＵＬＡＳ値が４０００に設定されている場合、（１０ＭＨｚ／１０）×（１０５００＋（９０／４０００））＝１０５００．０２２５ＭＨｚとなるので、局部発振信号生成部５５は、周波数ｆＲＸが１０．５０００２２５ＧＨｚの局部発振信号ＬＳを生成する。

この場合、たとえば、シンセサイザ制御部８３がアップ信号をＦＲＡＣレジスタ９６へ出力してＦＲＡＣ値を９１に設定すると、局部発振信号生成部５５は、周波数ｆＲＸが１０．５０００２２７５ＧＨｚの局部発振信号ＬＳを生成する。

また、たとえば、シンセサイザ制御部８３がアップ信号の代わりにダウン信号をＦＲＡＣレジスタ９６へ出力してＦＲＡＣ値を８９に設定すると、局部発振信号生成部５５は、周波数ｆＲＸが１０．５０００２２２５ＧＨｚの局部発振信号ＬＳを生成する。

すなわち、たとえば、シンセサイザ制御部８３がアップ信号またはダウン信号をＦＲＡＣレジスタ９６へ出力することにより、局部発振信号生成部５５が生成する局部発振信号ＬＳの周波数ｆＲＸをそれぞれ０．２５ｋＨｚ増加または０．２５ｋＨｚ減少させることができる。

また、たとえば、シンセサイザ制御部８３がアップ信号およびダウン信号の代わりにヌル信号をＦＲＡＣレジスタ９６へ出力してＦＲＡＣ値を９０のまま維持すると、局部発振信号生成部５５は、周波数ｆＲＸが１０．５０００２２５ＧＨｚの局部発振信号ＬＳを生成する。

すなわち、シンセサイザ制御部８３は、アップ信号、ダウン信号またはヌル信号をＦＲＡＣレジスタ９６へ出力することにより、局部発振信号生成部５５が生成する局部発振信号ＬＳの周波数ｆＲＸを調整する。

より詳細には、シンセサイザ制御部８３は、周波数ｆＲＸが周波数ｆＴＸより低いとする仮定においてビート信号の周波数が目標周波数ｆｂより低い場合、および周波数ｆＲＸが周波数ｆＴＸより高いとする仮定においてビート信号の周波数が目標周波数ｆｂより高い場合、ダウン信号をＦＲＡＣレジスタ９６へ出力することにより、局部発振信号生成部５５が生成する局部発振信号ＬＳの周波数ｆＲＸを下げる。

また、シンセサイザ制御部８３は、周波数ｆＲＸが周波数ｆＴＸより低いとする仮定においてビート信号の周波数が目標周波数ｆｂより高い場合、および周波数ｆＲＸが周波数ｆＴＸより高いとする仮定においてビート信号の周波数が目標周波数ｆｂより低い場合、アップ信号をＦＲＡＣレジスタ９６へ出力することにより、局部発振信号生成部５５が生成する局部発振信号ＬＳの周波数ｆＲＸを上げる。

また、シンセサイザ制御部８３は、ビート信号の周波数が目標周波数ｆｂの範囲内である場合、ヌル信号をＦＲＡＣレジスタ９６へ出力することにより、局部発振信号生成部５５が生成する局部発振信号ＬＳの周波数ｆＲＸを維持する。

なお、調整部５４は、ＦＲＡＣＴＩＯＮＡＬ−Ｎシンセサイザ６２におけるＦＲＡＣレジスタ９６、ＭＯＤＵＬＡＳレジスタ９７およびＩＮＴレジスタ９８の値を調整する構成であるとしたが、これに限定するものではない。調整部５４は、たとえば、少なくともＦＲＡＣレジスタ９６およびＭＯＤＵＬＡＳレジスタ９７の値が調整可能であればよい。

また、局部発振信号生成部５５は、ＰＬＬ回路としてＦＲＡＣＴＩＯＮＡＬ−Ｎシンセサイザ６２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。局部発振信号生成部５５は、ＦＲＡＣＴＩＯＮＡＬ−Ｎシンセサイザ６２の代わりにＰＬＬ回路として整数型ＰＬＬを用いてもよい。

整数型ＰＬＬでは、分数を含まない分周比すなわち整数の分周比が設定される。したがって、局部発振信号ＬＳの周波数ｆＲＸをキロヘルツのオーダで調整するためには、１０ＭＨｚの基準発振信号の分周比を１００００程度まで大きく設定し、かつ局部発振信号ＬＳの分周比を１０００００００程度に設定する必要がある。

１０ＭＨｚの基準発振信号の分周比を１００００程度まで大きく設定すると、整数型ＰＬＬにおける位相比較器は、基準発振信号および局部発振信号ＬＳの立ち上がりの比較を概ね１ミリ秒毎に行う。このため、局部発振信号ＬＳの分周比を設定してから局部発振信号ＬＳの周波数が安定するまでに時間がかかる。

一方、ＦＲＡＣＴＩＯＮＡＬ−Ｎシンセサイザ６２では、位相比較器９２は、基準発振信号および局部発振信号ＬＳの立ち上がりの比較を概ね１マイクロ秒毎に行うため、局部発振信号ＬＳの分周比を設定してから局部発振信号ＬＳの周波数が安定するまでの処理を短時間で完了させることができる。

また、調整部５４は、局部発振信号ＬＳの周波数ｆＲＸを１０．５０００２２５ＧＨｚに調整する構成であるとしたが、これに限定するものではない。調整部５４は、たとえば、送信機１０１が送信する搬送波の周波数ｆＴＸが１０．５０００１２５ＧＨｚであり、かつ、制御部５３の信号処理の速度に応じたビート信号の周波数として目標周波数ｆｂが１０ｋＨｚである状況において、局部発振信号ＬＳの周波数ｆＲＸを１０．５００００２５ＧＨｚに調整してもよい。

すなわち、調整部５４は、周波数ｆＴＸに対して目標周波数ｆｂだけ高い周波数、または周波数ｆＴＸに対して目標周波数ｆｂだけ低い周波数になるように局部発振信号ＬＳの周波数ｆＲＸを調整する。これにより、アレイ受信部５２は、目標周波数ｆｂを有するビート信号を生成することが可能となる。

また、ＡＤＣ８４、レベル変化量測定部８１および周波数判定回路８２は、ビート信号の目標周波数ｆｂの８倍のサンプリング周波数ｆｓで動作する構成であるとしたが、これに限定するものではない。ＡＤＣ８４、レベル変化量測定部８１および周波数判定回路８２は、ビート信号の目標周波数ｆｂの任意の倍数たとえばｍ倍のサンプリング周波数で動作してもよい。

ｍを大きい値に設定することによりサンプリング周波数を高くすることができるので、ビート信号の周波数の精度を高めることができる。

［動作］
次に、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムが侵入検知を行なう際の動作について説明する。

図９は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムが侵入検知動作を行なう際の動作手順を定めたシーケンス図である。侵入検知システム２０１における送信機１０１および受信機１０２は、シーケンスの各ステップを含むプログラムを図示しないメモリ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９を参照して、侵入検知モードにおいて、まず、送信機１０１は、無線信号を受信機１０２へ送信する（ステップＳ１２）。

次に、受信機１０２における受信回路２２は、送信機１０１から送信された無線信号を検波し、ビート信号を生成する（ステップＳ１４）。

次に、レベル変化量測定部８１は、たとえば、受信回路２２により生成されたビート信号のレベルの変化量をビート信号の目標周波数ｆｂのｍ倍のサンプリング周波数で測定する（ステップＳ１６）。

次に、周波数判定回路８２は、レベル変化量測定部８１により測定されたビート信号のレベルの変化量において、同じ符号の変化量が連続して繰り返される回数と、逆の符号の変化量が連続して繰り返される回数とに基づいて、目標周波数ｆｂおよびビート信号の周波数の判定結果を示すステータスを「高い」、「低い」または「範囲内」に設定する（ステップＳ１８）。

次に、シンセサイザ制御部８３は、周波数判定回路８２が設定するステータスに基づいて、ビート信号の周波数が目標周波数ｆｂに近づくように局部発振信号生成部５５が生成する局部発振信号ＬＳの周波数を調整する（ステップＳ２０）。

次に、受信機１０２は、送信機１０１から送信される無線信号を引き続き受信する（ステップＳ２２）。

次に、受信機１０２における受信回路２２は、送信機１０１から送信された無線信号を検波し、Ｉ成分のビート信号ＩｄおよびＱ成分のビート信号Ｑｄを生成する（ステップＳ２４）。

次に、空間特徴量算出部７１は、受信回路２２により生成されたビート信号Ｉｄ，Ｑｄに基づいて空間特徴量を算出し（ステップＳ２６）、侵入検知を行なう（ステップＳ２８）。

図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る調整部におけるシンセサイザ制御部が局部発振信号の周波数を調整する際の動作手順を定めたフローチャートである。

以下は、図９におけるステップＳ２０に示す、ビート信号の周波数が目標周波数ｆｂに近づくように局部発振信号ＬＳの周波数を調整するシンセサイザ制御部８３の詳細な動作である。

図１０を参照して、シンセサイザ制御部８３は、まず、局部発振信号生成部５５が生成する局部発振信号ＬＳの周波数ｆＲＸが送信機１０２から送信されてくる無線信号の周波数ｆＴＸより低いと仮定する（ステップＳ１０２）。

次に、シンセサイザ制御部８３は、周波数判定回路８２から読み出すステータスおよび上記仮定に基づいてＳＰＩ信号を生成し、生成したＳＰＩ信号を局部発振信号生成部５５へ出力する（ステップＳ１０４）。

次に、シンセサイザ制御部８３は、ＳＰＩ信号を局部発振信号生成部５５へ出力した結果ステータスの変化がない場合、ビート信号の周波数が目標周波数ｆｂに近づいていないと判断し（ステップＳ１０６でＮＯ）、所定回数Ｃ４を上限として引き続きＳＰＩ信号を出力する（ステップＳ１０８でＮＯおよびステップＳ１０４）。

一方、シンセサイザ制御部８３は、ＳＰＩ信号を所定回数Ｃ４出力してもステータスの変化がない場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、局部発振信号ＬＳの周波数ｆＲＸが周波数ｆＴＸより高い周波数であると新たに仮定し、調整方向を逆にする（ステップＳ１１０）。

次に、シンセサイザ制御部８３は、周波数判定回路８２から読み出すステータスおよび新たな仮定に基づいてＳＰＩ信号を生成し、生成したＳＰＩ信号を局部発振信号生成部５５へ出力する（ステップＳ１０４）。

次に、シンセサイザ制御部８３は、ステータスの変化があった場合、ビート信号の周波数が目標周波数ｆｂに収束したと判断し（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、局部発振信号ＬＳの周波数の調整処理を終了する。

ところで、侵入検知装置では、たとえば、受信機は、送信機により送信される電波を受信し、受信した電波をダウンコンバートすることにより生成した信号に基づいて到来角分布を計算する。

これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置は、所定エリア３０１における人間の動作を監視する受信機１０２である。アレイ受信部５２は、送信機１０１から搬送波を受信し、受信した搬送波と自己の受信機１０２において生成される局部発振信号ＬＳとを乗算することによりビート信号Ｉｄ，Ｑｄを生成する。空間特徴量算出部７１は、アレイ受信部５２によって生成されたビート信号Ｉｄ，Ｑｄに基づいて所定エリア３０１における空間特徴量Ｐ（ｔ）を算出する。そして、検知部７２は、空間特徴量算出部７１によって算出された空間特徴量Ｐ（ｔ）に基づいて、所定エリア３０１における人間の動作を監視する。

このように、搬送波から狭帯域のビート信号Ｉｄ，Ｑｄを生成し、生成したビート信号Ｉｄ，Ｑｄに基づいて空間特徴量Ｐ（ｔ）を算出する構成により、たとえば、帯域の広いＡＤＣおよび高速のプロセッサ等を用いることなくビート信号Ｉｄ，Ｑｄを処理することができるので、低コストで人間の動作を監視することができる。

一方、一般に、送信機１０１および受信機１０２は、非同期で動作することが多いため、搬送波の周波数ｆＴＸと局部発振信号ＬＳの周波数ｆＲＸとが若干異なる場合が多い。

搬送波の周波数ｆＴＸと局部発振信号ＬＳの周波数ｆＲＸとが若干異なる場合、受信機１０２においてダウンコンバートされた搬送波は、周波数ｆＴＸおよび周波数ｆＲＸの差に応じた振動を伴うビート信号となる。

より詳細には、送信機１０１および受信機１０２は、たとえば温度補償型水晶発振器１２，６１を用いて基準発振信号をそれぞれ別個に生成する。搬送波および局部発振信号は、基準発振信号に基づいて生成される。温度補償型水晶発振器１２，６１は、温度が一定の場合、一定の周波数の信号を生成するが、生成する信号の周波数の個体毎のばらつきが概ね±３ｐｐｍ程度ある。

したがって、ビート信号の周波数が、送信機１０１において生成される基準発振信号の周波数および受信機１０２において生成される基準発振信号の周波数のずれに応じて変化してしまう。このため、受信機１０２におけるビート信号を処理する回路において適切な信号処理ができない問題、および到来角分布の計算を適切に行うことができない問題等が発生する。このため、受信機１０２において、人間の動作を安定して検知できなくなる。

この問題に対して、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置は、調整部５４は、ビート信号Ｉｄ，Ｑｄの周波数を判定し、判定結果に基づいて局部発振信号ＬＳの周波数を調整する。

このように、ビート信号Ｉｄ，Ｑｄの周波数を判定し、判定結果に基づいて局部発振信号ＬＳの周波数を調整する構成により、送信機１０１において生成される搬送波の周波数の値に関わらずビート信号Ｉｄ，Ｑｄの周波数を一定の値に設定することができる。

これにより、一定の周波数のビート信号Ｉｄ，Ｑｄを用いて演算処理等を行うことができるので、空間特徴量Ｐ（ｔ）を正確に算出し、人間の動作を安定して監視することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置は、ＦＲＡＣＴＩＯＮＡＬ−Ｎシンセサイザ６２を含む。局部発振信号生成部５５は、ＦＲＡＣＴＩＯＮＡＬ−Ｎシンセサイザ６２を用いて基準発振信号から局部発振信号ＬＳを生成する。調整部５４は、ＦＲＡＣＴＩＯＮＡＬ−Ｎシンセサイザ６２における分周比を変更することにより局部発振信号ＬＳの周波数を調整する。

このように、ＦＲＡＣＴＩＯＮＡＬ−Ｎシンセサイザ６２を用いて基準発振信号から局部発振信号ＬＳを生成する構成により、局部発振信号ＬＳの周波数を安定化することができる。また、このように、ＦＲＡＣＴＩＯＮＡＬ−Ｎシンセサイザ６２の分周比を利用することにより、簡易な構成で、局部発振信号ＬＳの周波数を調整することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置は、ＦＲＡＣＴＩＯＮＡＬ−Ｎシンセサイザ６２は、分数の分周比を設定することが可能である。調整部５４は、ＦＲＡＣＴＩＯＮＡＬ−Ｎシンセサイザ６２の分周比のうち、少なくとも分数の値を調整する。

このような構成により、ビート信号Ｉｄ，Ｑｄの周波数を細かく調整でき、適切な周波数に短時間で近づけることができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置は、調整部５４は、ビート信号Ｑｄのレベルをサンプリングし、今回サンプリングしたビート信号Ｑｄのレベルおよび過去にサンプリングしたビート信号Ｑｄのレベルの大小関係に基づいてビート信号Ｑｄの周波数を判定する。

このような構成により、ビート信号Ｉｄ，Ｑｄの周波数が目標周波数ｆｂに対して、「高い」、「低い」または「範囲内」であるかを簡易な処理で判定することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置は、調整部５４は、同じ大小関係が所定回数Ｃ１連続し、かつ、逆の大小関係が所定回数Ｃ２連続した場合、ビート信号Ｑｄの周波数が目標範囲内であると判定する。

このような構成により、ビート信号Ｉｄ，Ｑｄの周波数が目標周波数ｆｂに対して、「範囲内」であるか否かを簡易な処理で判定することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置は、調整部５４は、同じ大小関係が連続し、かつ、逆の大小関係が連続した場合、同じ大小関係が連続した回数と逆の大小関係が連続した回数とを比較し、比較結果に基づいてビート信号Ｑｄの周波数を判定する。

このような構成により、ビート信号Ｉｄ，Ｑｄの周波数の目標周波数ｆｂに対する高低を簡易な処理で判定することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置は、検知部７２は、所定エリア３０１における人間の動作の発生を検知する。

このような構成により、たとえば所定エリア３０１へ侵入した人間の検知を良好に行い、効果的な防犯対策を講じることができる。

なお、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置では、検知部７２は、所定エリアにおける人間の動作として、所定エリアへの人間の侵入を検知する構成であるとしたが、これに限定するものではない。検知部７２は、所定エリアにおける人間の動作として、所定エリアに存在する人間の不審行動開始を検知する構成であってもよい。この場合も、検知部７２は、空間特徴量Ｐ（ｔ）の変動により、所定エリアに存在する人間の不審行動開始を検知することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置では、侵入者の有無という二値的な判定を行なう構成であるとしたが、これに限定するものではない。侵入可能性のレベルを示す指標を出力する構成であってもよい。

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監視装置と比べてアナログ回路を用いてビート信号の周波数を電圧に変換する監視装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る侵入検知システムと同様である。

［調整部の構成］
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る調整部の構成を示す図である。

図１１を参照して、調整部１５４は、第１の実施の形態に係る調整部５４と比べて、ＡＤＣ８４、レベル変化量測定部８１および周波数判定回路８２の代わりに周波数−電圧変換回路１８１、ＡＤＣ１８４および周波数判定回路１８２を備える。周波数−電圧変換回路１８１は、波形整形器１７１と、微分器１７２と、タイマコンパレータ１７３と、定電流回路１７４と、積分器１７５とを含む。

調整部１５４は、局部発振信号生成部５５が生成する局部発振信号ＬＳの周波数を調整する。より詳細には、調整部１５４における波形整形器１７１は、たとえば、受信回路２２のＲＸ４におけるＬＰＦ３８を通過した正弦波である差周波のビート信号Ｑｄを受ける。そして、波形整形器１７１は、たとえば、受けた正弦波のビート信号Ｑｄを、コンパレータを用いて矩形波の信号へ変換し、変換した信号を微分器１７２へ出力する。

微分器１７２は、たとえば、波形整形器１７１から矩形波の信号を受けると、受けた矩形波の信号を微分する。そして、微分器１７２は、たとえば、当該矩形波を微分することにより取得した立下りエッジのタイミングを示すトリガ信号をタイマコンパレータ１７３へ出力する。

タイマコンパレータ１７３は、微分器１７２からトリガ信号を受けると、一定の時間幅Δｔのパルスを生成し、生成したパルスを定電流回路１７４へ出力する。

定電流回路１７４は、タイマコンパレータ１７３からパルスを受けると、当該パルスを受けている時間Δｔにおいて一定の電流を積分器１７５へ出力する。

すなわち、タイマコンパレータ１７３が微分器１７２からトリガ信号を受ける毎に、定電流回路１７４は、一定の電流を時間Δｔ積分器１７５へ出力するので、定電流回路１７４が積分器１７５へ出力する電流の総和は、トリガ信号の回数に比例する。言い換えると、定電流回路１７４が積分器１７５へ出力する電流の総和は、ビート信号Ｑｄの周波数に比例する。

積分器１７５は、定電流回路１７４から受ける電流を平均化する。より詳細には、積分器１７５は、ビート信号Ｑｄの周波数に比例する電流を定電流回路１７４から受けると、受けた電流をキャパシタに電荷として蓄え、当該キャパシタの電圧に基づく積分電圧をＡＤＣ１８４へ出力する。

すなわち、キャパシタの電圧は当該キャパシタに蓄えられた電荷に比例するので、積分器１７５は、ビート信号Ｑｄの周波数に比例する積分電圧をＡＤＣ１８４へ出力する。

ＡＤＣ１８４は、積分器１７５から受けた積分電圧をデジタル信号へ変換し、変換した信号を周波数判定回路１８２へ出力する。

周波数判定回路１８２は、ＡＤＣ１８４からデジタル信号を受けると、受けたデジタル信号の値と、所定の目標値との大小関係を演算する。所定の目標値は、たとえばビート信号の目標周波数ｆｂに相当する値である。

周波数判定回路１８２は、受けたデジタル信号の値と目標値とが一致すると、ビート信号の目標周波数ｆｂおよびビート信号Ｑｄの周波数が同等であると判定し、目標周波数ｆｂおよびビート信号Ｑｄの周波数の判定結果を示すステータスを「範囲内」に設定する。

また、周波数判定回路１８２は、受けたデジタル信号の値が目標値より小さい場合、ビート信号の目標周波数ｆｂに対してビート信号Ｑｄの周波数が低いと判定し、目標周波数ｆｂおよびビート信号Ｑｄの周波数の判定結果を示すステータスを「低い」に設定する。

また、周波数判定回路１８２は、受けたデジタル信号の値が目標値より大きい場合、ビート信号の目標周波数ｆｂに対してビート信号Ｑｄの周波数が高いと判定し、目標周波数ｆｂおよびビート信号Ｑｄの周波数の判定結果を示すステータスを「高い」に設定する。

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。

以上のように、本発明の第２の実施の形態に係る監視装置では、調整部１５４は、ビート信号Ｑｄの周波数を判定し、判定結果に基づいて局部発振信号ＬＳの周波数を調整する。

＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態および第２の実施の形態に係る監視装置と比べて、使用目的を変更した監視装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る侵入検知システムと同様である。

本発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態に係る侵入検知装置すなわち受信機（監視装置）１０２では、検知部７２が、空間特徴量算出部７１によって算出された空間特徴量Ｐ（ｔ）に基づいて、所定エリアにおける人間の動作として、所定エリアへの人間の侵入または不審行動開始を検知する。

これに対して、本発明の第３の実施の形態に係る見守りシステム（監視システム）２０２における見守り装置すなわち受信機（監視装置）１０２では、所定エリアにおける人間の動作として、所定エリアにおける人間、具体的には見守り対象者の無動作または少動作を検知する。

より詳細には、受信機１０２の制御部５３における検知部７２は、空間特徴量算出部７１によって算出された空間特徴量Ｐ（ｔ）に基づいて、所定エリアにおける人間の動作が無いかまたは少ないことを検知する。具体的には、たとえば、検知部７２は、所定エリアにおいて、心臓発作などの異常が発生したことにより所定時間以上動いていない人間がいるか否かを監視する。この所定エリアは、たとえば、通常時には１または複数の人間が歩行等の動作を行っている領域である。

受信機１０２の制御部５３における空間特徴量算出部７１は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置と同様に、初期ベクトルｖｎｏと、観測時ｔにおける固有ベクトルｖｏｂ（ｔ）とを用いて、観測時ｔにおける空間特徴量Ｐ（ｔ）を算出する。

ここで、受信機１０２において比較基準として用いられる初期ベクトルｖｎｏは、たとえば所定エリアに人間が存在していないときの固有ベクトルである。

したがって、空間特徴量Ｐ（ｔ）が「１」より小さい値であるほど、観測時ｔにおける所定エリアの状態は、１または複数の人間が動いている通常時の状態に近い。

このため、検知部７２は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が所定の閾値以上である状態が、所定時間以上継続する場合、所定エリアにおいて人間の動作が無いかまたは少ないと判断する。

具体的には、上記所定の閾値が「０．９」であると仮定すると、検知部７２は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が「０．９」より小さい場合、所定エリアにおいて人間の動作の有る通常状態であると判断する。一方、検知部７２は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が「０．９」以上である状態が所定時間以上継続する場合、所定エリアにおいて人間の動作が無いかまたは少ない異常状態であると判断する。

その他の構成および動作は第１の実施の形態および第２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。

たとえば、本発明の第３の実施の形態に係る見守り装置において、アレイ受信部５２は、送信機１０１から搬送波を受信し、受信した搬送波と受信機１０２において生成される局部発振信号ＬＳとを乗算することによりビート信号Ｉｄ，Ｑｄを生成する。空間特徴量算出部７１は、アレイ受信部５２によって生成されたビート信号Ｉｄ，Ｑｄに基づいて所定エリア３０１における空間特徴量Ｐ（ｔ）を算出する。検知部７２は、空間特徴量算出部７１によって算出された空間特徴量Ｐ（ｔ）に基づいて、所定エリア３０１における人間の動作を監視する。

したがって、本発明の第３の実施の形態に係る見守り装置では、電波を用いた所定エリアにおける人間の無動作または少動作の監視を低コストで行うことができる。

また、本発明の第３の実施の形態に係る見守りシステムでは、受信機１０２は、所定エリアにおける人間の動作が無いかまたは少ないことを検知する。

なお、本発明の第３の実施の形態に係る見守りシステムでは、上述した内容以外は本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム２０１と同様であると説明したが、上述した内容以外は本発明の第２の実施の形態に係る侵入検知システムと同様であってもよい。

たとえば、本発明の第３の実施の形態に係る見守りシステムは、本発明の第２の実施の形態に係る侵入検知システムと同様に、調整部１５４を備えていてもよい。この場合、調整部１５４は、アナログ回路を用いてビート信号の周波数を電圧に変換する。

そして、調整部１５４は、ビート信号の周波数を判定し、判定結果に基づいて局部発振信号ＬＳの周波数を調整する。

なお、本発明の第３の実施の形態に係る見守り装置では、人間の動作の有無または多少という二値的な判定を行なう構成であるとしたが、これに限定するものではない。人間の無動作または少動作の可能性のレベルを示す指標を出力する構成であってもよい。

また、本発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態に係る侵入検知装置ならびに本発明の第３の実施の形態に係る見守り装置では、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の実施の形態および第２の実施の形態に係る侵入検知装置ならびに本発明の第３の実施の形態に係る見守り装置では、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。

また、本発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態に係る侵入検知装置ならびに本発明の第３の実施の形態に係る見守り装置はアレイ式電波センサであるとしたが、他の種類の電波センサであってもよい。

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アンテナ部
１２温度補償型水晶発振器
１３送信側ＰＬＬ回路
１４ループフィルタ
１５電圧制御発振器
１６パワーアンプ
２１アンテナ部
２２受信回路
２３分岐回路
３１バンドパスフィルタ
３２ローノイズアンプ
３３移相器
３４ミキサ
３５ローパスフィルタ
３６Ａ／Ｄコンバータ
３７ミキサ
３８ローパスフィルタ
３９Ａ／Ｄコンバータ
５２アレイ受信部
５３制御部
５４調整部
５５局部発振信号生成部
６１温度補償型水晶発振器
６２ＦＲＡＣＴＩＯＮＡＬ−Ｎシンセサイザ（ＰＬＬ回路）
６３ループフィルタ
６４電圧制御発振器
７１空間特徴量算出部
７２検知部
７３メモリ
８１レベル変化量測定部
８２周波数判定回路
８３シンセサイザ制御部
８４Ａ／Ｄコンバータ
９１リファレンスカウンタ
９２位相比較器
９３チャージポンプ
９４Ｎカウンタ
９５非整数インタポレータ
９６ＦＲＡＣレジスタ
９７ＭＯＤＵＬＡＳレジスタ
９８ＩＮＴレジスタ
９９加算器
１０１送信機
１０２受信機（監視装置）
１５４調整部
１７１波形整形器
１７２微分器
１７３タイマコンパレータ
１７４定電流回路
１７５積分器
１８１周波数−電圧変換回路
１８２周波数判定回路
１８４Ａ／Ｄコンバータ
２０１侵入検知システム（監視システム）
２０２見守りシステム（監視システム）
３０１所定エリア

Claims

所定エリアにおける人間の動作を監視する監視装置であって、
他の装置から無変調信号を受信し、受信した前記無変調信号と前記監視装置において生成される局部発振信号とを乗算することによりビート信号を生成する受信部と、
前記受信部によって生成された前記ビート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する空間特徴量算出部と、
前記空間特徴量算出部によって算出され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監視する検知部とを備える、監視装置。
前記監視装置は、さらに、
前記ビート信号の周波数を判定し、判定結果に基づいて前記局部発振信号の周波数を調整する調整部を備える、請求項１に記載の監視装置。
前記監視装置は、さらに、
ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路を含み、前記ＰＬＬ回路を用いて基準発振信号から前記局部発振信号を生成する局部発振信号生成部を備え、
前記調整部は、前記ＰＬＬ回路における分周比を変更することにより前記局部発振信号の周波数を調整する、請求項２に記載の監視装置。
前記ＰＬＬ回路は、分数の分周比を設定することが可能であり、
前記調整部は、前記ＰＬＬ回路の分周比のうち、少なくとも分数の値を調整する、請求項３に記載の監視装置。
前記調整部は、前記ビート信号のレベルをサンプリングし、今回サンプリングした前記ビート信号のレベルおよび過去にサンプリングした前記ビート信号のレベルの大小関係に基づいて前記ビート信号の周波数を判定する、請求項２に記載の監視装置。
前記調整部は、同じ前記大小関係が所定回数連続し、かつ、逆の前記大小関係が所定回数連続した場合、前記ビート信号の周波数が目標範囲内であると判定する、請求項５に記載の監視装置。
前記調整部は、同じ前記大小関係が連続し、かつ、逆の前記大小関係が連続した場合、同じ前記大小関係が連続した回数と逆の前記大小関係が連続した回数とを比較し、比較結果に基づいて前記ビート信号の周波数を判定する、請求項５に記載の監視装置。
前記検知部は、前記所定エリアにおける人間の動作が無いかまたは少ないことを検知する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の監視装置。
前記検知部は、前記所定エリアにおける人間の動作の発生を検知する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の監視装置。
所定エリアに配置され、無変調信号を送信する送信機と、
前記所定エリアにおける人間の動作を監視する受信機とを備え、
前記受信機は、前記送信機から前記無変調信号を受信し、受信した前記無変調信号と局部発振信号とを乗算することによりビート信号を生成し、生成した前記ビート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監視する、監視システム。
所定エリアにおける人間の動作を監視する監視装置における監視方法であって、
他の装置から無変調信号を受信し、受信した前記無変調信号と局部発振信号とを乗算することによりビート信号を生成するステップと、
生成した前記ビート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するステップと、
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監視するステップとを含む、監視方法。