JP2014219249A - Sensor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor device capable of reducing erroneous detection caused from a movement of an object other than a detection target.SOLUTION: A signal processor 2 of a sensor device Se includes: a frequency analysis unit 5 that converts a sensor signal output from an A/D converter 4 into a signal in a frequency region to extract as signals for each filter bank in a filter bank group each having different frequency band; a standardization unit 6 that standardizes the field strength of the signals each has passed through the filter banks; a first recognition unit 7a that performs recognition processing to recognize an object based on the frequency distribution determined based on a standardization field strength of each filter bank; a background signal removal unit 10 that removes a background signal from the signals passed through the filter bank; and a second recognition unit 7b that, when the first recognition unit 7a identifies the object, identifies a steady background signal based on at least one of a frequency distribution characteristic which is determined from the standardization field strength of each filter bank and a characteristic of time-continuous frequency distribution.

Description

本発明は、電波センサと、この電波センサからのセンサ信号を信号処理する信号処理装置と、を備えたセンサ装置に関するものである。   The present invention relates to a sensor device including a radio wave sensor and a signal processing device that processes a sensor signal from the radio wave sensor.

従来から、図27に示す構成の照明システムが提案されている(特許文献1)。この照明システムは、検知エリア内の検知対象物の存否を検知してセンサ信号を出力するセンサ110を具備した物体検知装置101と、物体検知装置101により点灯状態が制御される照明器具102とを備えている。   Conventionally, an illumination system configured as shown in FIG. 27 has been proposed (Patent Document 1). This lighting system includes an object detection device 101 including a sensor 110 that detects the presence or absence of a detection target in a detection area and outputs a sensor signal, and a lighting fixture 102 whose lighting state is controlled by the object detection device 101. I have.

センサ110は、ミリ波を検知エリアに向けて送信して、検知エリア内を移動する検知対象物で反射されたミリ波を受信し、送信したミリ波と受信したミリ波との周波数の差分に相当するドップラ周波数のセンサ信号を出力するミリ波センサである。   The sensor 110 transmits the millimeter wave toward the detection area, receives the millimeter wave reflected by the detection object moving in the detection area, and determines the frequency difference between the transmitted millimeter wave and the received millimeter wave. This is a millimeter wave sensor that outputs a sensor signal having a corresponding Doppler frequency.

物体検知装置101は、センサ110の出力するセンサ信号を複数の周波数帯域に分けて周波数帯域ごとに増幅する増幅回路111と、増幅回路111の出力を所定の閾値と比較することにより検知対象物の存否を判定する判定部112とを備えている。また、物体検知装置101は、判定部112での判定結果に応じて照明器具102の点灯状態を制御する照明制御部113を備えている。   The object detection apparatus 101 divides a sensor signal output from the sensor 110 into a plurality of frequency bands and amplifies the signal for each frequency band, and compares the output of the amplification circuit 111 with a predetermined threshold value to detect the detection target object. And a determination unit 112 that determines presence or absence. Further, the object detection apparatus 101 includes an illumination control unit 113 that controls the lighting state of the lighting fixture 102 according to the determination result of the determination unit 112.

また、物体検知装置101は、センサ110の出力するセンサ信号の各周波数ごとの強度を検出する周波数解析部114を備えている。また、物体検知装置101は、周波数解析部114の解析結果を用いて定常的に発生する特定周波数のノイズの影響を低減するノイズ除去部(ノイズ判定部115及び切替回路116)を備えている。ここで、周波数解析部114としては、FFT(高速フーリエ変換)アナライザを用いている。判定部112と照明制御部113とノイズ除去部とは、マイクロコンピュータを主構成とする制御ブロック117に含まれている。増幅回路111は、センサ信号を予め定められている周波数帯域ごとに出力する信号処理部を構成している。なお、特許文献1には、信号処理部が、FFTアナライザ、ディジタルフィルタ等を用いた構成であってもよい旨が記載されている。   Further, the object detection apparatus 101 includes a frequency analysis unit 114 that detects the intensity of each sensor signal output from the sensor 110 for each frequency. In addition, the object detection apparatus 101 includes a noise removal unit (noise determination unit 115 and switching circuit 116) that reduces the influence of noise of a specific frequency that is constantly generated using the analysis result of the frequency analysis unit 114. Here, as the frequency analysis unit 114, an FFT (Fast Fourier Transform) analyzer is used. The determination unit 112, the illumination control unit 113, and the noise removal unit are included in a control block 117 whose main configuration is a microcomputer. The amplifier circuit 111 constitutes a signal processing unit that outputs sensor signals for each predetermined frequency band. Note that Patent Document 1 describes that the signal processing unit may be configured using an FFT analyzer, a digital filter, or the like.

増幅回路111は、オペアンプを用いた増幅器118を複数有しており、各増幅器118を構成する回路の各種パラメータを調節することで、各増幅器118にて信号を増幅する周波数帯域の設定が可能となっている。つまり、各増幅器118は、特定の周波数帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタとしても機能する。しかして、増幅回路111では、並列に接続された複数の増幅器118にてセンサ信号を複数の周波数帯域に分け、各周波数帯域の信号を各増幅器118にてそれぞれ増幅して個別に出力する。   The amplifier circuit 111 includes a plurality of amplifiers 118 using operational amplifiers. By adjusting various parameters of the circuits constituting each amplifier 118, it is possible to set a frequency band for amplifying a signal by each amplifier 118. It has become. That is, each amplifier 118 also functions as a band-pass filter that passes a signal in a specific frequency band. Thus, in the amplifier circuit 111, the sensor signals are divided into a plurality of frequency bands by a plurality of amplifiers 118 connected in parallel, and the signals in the respective frequency bands are respectively amplified by the amplifiers 118 and output individually.

判定部112は、増幅器118の出力をディジタル値にA/D変換し、予め定められた閾値と比較する比較器119を増幅器118ごとに有し、検知対象物の存否を判定する。比較器119では、閾値が各パス帯域ごと(つまり各増幅器118ごと)に個別に設定されており、増幅器118の出力が閾値で定められた範囲外のときにHレベルの信号を出力する。ここで、初期状態(出荷状態)で設定される各パス帯域の閾値Vthは、電波暗室等のように電磁波の反射がない状態で、一定時間内に測定される各増幅器118の出力値Vのピーク・トゥー・ピークVppの最大値Vppiniと、前記出力値Vの平均値Vavgを用いてVth=Vavg±Vppiniで表される値とする。そして、判定部112は各比較結果の論理和をとる論理和回路120を有し、1つでもHレベルの信号があれば検知対象物が存在する「検知状態」を示す検知信号を論理和回路120から出力し、一方、全てLレベルであれば検知対象物が存在しない「非検知状態」を示す検知信号を論理和回路120から出力する。検知信号は、検知状態では「1」、非検知状態では「0」となるものとする。 The determination unit 112 A / D converts the output of the amplifier 118 into a digital value, and has a comparator 119 for comparing with a predetermined threshold value for each amplifier 118, and determines whether or not a detection target is present. In the comparator 119, the threshold value is individually set for each pass band (that is, for each amplifier 118), and outputs an H level signal when the output of the amplifier 118 is outside the range defined by the threshold value. Here, the threshold value Vth of each pass band set in the initial state (shipment state) is the output value V of each amplifier 118 measured within a certain time in a state where there is no reflection of electromagnetic waves as in an anechoic chamber or the like. Using the maximum value Vpp ini of the peak-to-peak Vpp and the average value Vavg of the output value V, the value is expressed as Vth = Vavg ± Vpp ini . The determination unit 112 includes a logical sum circuit 120 that performs a logical sum of the comparison results. If there is at least one H level signal, the determination unit 112 outputs a detection signal indicating a “detection state” in which a detection target exists. On the other hand, a detection signal indicating a “non-detection state” in which there is no detection target is output from the OR circuit 120 if all are at the L level. The detection signal is “1” in the detection state and “0” in the non-detection state.

ノイズ除去部は、周波数解析部114の出力から、定常的に発生する特定周波数のノイズの有無を判定するノイズ判定部115と、ノイズ判定部115の判定結果に応じて判定部112に対する各増幅器118の出力状態を切り替える切替回路116とを有している。   The noise removing unit determines from the output of the frequency analyzing unit 114 whether or not there is a noise having a specific frequency that is constantly generated, and each amplifier 118 for the determining unit 112 according to the determination result of the noise determining unit 115. And a switching circuit 116 for switching the output state.

切替回路116は、増幅回路111の各増幅器118と判定部112の各比較器119との間にそれぞれ挿入されたスイッチ121を有し、初期状態ではこれら全てのスイッチ121をオンとする。そして、ノイズ判定部115からの出力で各スイッチ121が個別にオンオフ制御されることにより、各増幅器118の判定部121に対する出力を個別に入切する。つまり、切替回路116では、ノイズ判定部115からの出力により、任意のパス帯域の増幅器118に対応するスイッチ121をオフすることで、当該増幅器118の出力を無効にすることができる。   The switching circuit 116 includes switches 121 inserted between the amplifiers 118 of the amplifier circuit 111 and the comparators 119 of the determination unit 112. In an initial state, all the switches 121 are turned on. Then, each switch 121 is individually turned on / off by the output from the noise determination unit 115, so that the output of each amplifier 118 to the determination unit 121 is turned on / off individually. That is, in the switching circuit 116, the output of the amplifier 118 can be invalidated by turning off the switch 121 corresponding to the amplifier 118 of an arbitrary pass band by the output from the noise determination unit 115.

ノイズ判定部115では、周波数解析部114から出力される周波数(周波数成分)ごとのセンサ信号の信号強度(電圧強度)を読み込んでメモリ(図示せず)に記憶し、記憶したデータを用いて定常的に発生する特定周波数のノイズの有無を判定する。   In the noise determination unit 115, the signal strength (voltage strength) of the sensor signal for each frequency (frequency component) output from the frequency analysis unit 114 is read and stored in a memory (not shown), and the stored data is used for steady state. The presence or absence of specific frequency noise is determined.

ノイズ判定部115は、ある特定周波数のノイズが定常的に発生していると判断した場合に、当該ノイズが含まれるパス帯域を持つ増幅器118と判定部112との間のスイッチ121がオフするように切替回路116を制御する。これにより、特定周波数のノイズが定常的に発生している場合には、当該ノイズを含む周波数帯域について判定部112に対する増幅回路111の出力が無効となる。ここで、スイッチ121のオンオフ状態は、ノイズ判定部115にて「定常時」と判定される度に更新される。   When the noise determination unit 115 determines that noise of a specific frequency is constantly generated, the switch 121 between the amplifier 118 having the pass band including the noise and the determination unit 112 is turned off. The switching circuit 116 is controlled. Thereby, when the noise of a specific frequency has generate | occur | produced regularly, the output of the amplifier circuit 111 with respect to the determination part 112 becomes invalid about the frequency band containing the said noise. Here, the ON / OFF state of the switch 121 is updated every time the noise determination unit 115 determines “normal”.

特開2011−47779号公報JP 2011-47779 A

物体検知装置101では、センサ110と照明制御部113とを除いた部分が、ミリ波センサからなるセンサ110のセンサ信号を信号処理する信号処理装置を構成しているものと考えられる。しかしながら、物体検知装置101では、例えば屋外等で使用する場合、検知対象(検知対象物)以外の物体の動き(例えば、木の枝や葉の揺れる動き、電線の揺れる動き等)に起因して検知対象以外の物体を検知対象の物体として誤検出してしまう可能性があった。   In the object detection device 101, it is considered that a portion excluding the sensor 110 and the illumination control unit 113 constitutes a signal processing device that performs signal processing on the sensor signal of the sensor 110 that is a millimeter wave sensor. However, in the object detection device 101, for example, when used outdoors, it is caused by the movement of an object other than the detection target (detection target) (for example, the movement of a tree branch or leaf, the movement of an electric wire, etc.). There is a possibility that an object other than the detection target is erroneously detected as the detection target object.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、検知対象以外の物体の動きに起因した誤検出を低減することが可能なセンサ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object thereof is to provide a sensor device capable of reducing erroneous detection caused by the movement of an object other than a detection target.

本発明のセンサ装置は、電波を送信し物体で反射された電波を受信する電波センサと、前記電波センサから出力される前記物体の動きに応じたセンサ信号を信号処理する信号処理装置とを備え、前記信号処理装置は、前記電波センサから出力されるセンサ信号を増幅する増幅部と、前記増幅部によって増幅されたセンサ信号をディジタルのセンサ信号に変換して出力するA/D変換部と、前記A/D変換部から出力されるセンサ信号を周波数領域の信号に変換し周波数帯域の異なるフィルタバンクの群における前記フィルタバンク毎の信号として抽出する周波数分析手段と、前記周波数分析手段により抽出された信号の総和もしくは所定の複数の前記フィルタバンクを通過した信号の強度の総和で、前記各フィルタバンクそれぞれを通過した信号の強度を規格化し規格化強度として出力する規格化手段と、前記規格化手段から出力される前記フィルタバンク毎の規格化強度から決まる周波数分布もしくは前記規格化強度の成分比との少なくとも一方により前記物体を識別する認識処理を行う第1認識手段と、前記フィルタバンクを通過した信号から背景信号を除去する背景信号除去手段と、前記第1認識手段により前記物体が識別されたときに動作し、前記規格化手段から出力される前記フィルタバンク毎の規格化強度から決まる周波数分布の特徴と、前記周波数分布の時間的な継続性の特徴と、の少なくとも一方により定常的な背景信号を識別する第2認識手段と、を備えることを特徴とする。   The sensor device of the present invention includes a radio wave sensor that transmits radio waves and receives radio waves reflected by an object, and a signal processing device that performs signal processing on sensor signals corresponding to the movement of the object output from the radio wave sensor. The signal processing device includes: an amplifying unit that amplifies a sensor signal output from the radio wave sensor; an A / D converting unit that converts the sensor signal amplified by the amplifying unit into a digital sensor signal; A frequency analysis means for converting the sensor signal output from the A / D conversion section into a signal in the frequency domain and extracting the signal as a signal for each filter bank in a group of filter banks having different frequency bands; and the frequency analysis means The total sum of the received signals or the sum of the intensities of the signals that have passed through the predetermined plurality of filter banks passed through each of the filter banks. Normalization means for normalizing the intensity of the signal and outputting it as normalized intensity, and at least one of a frequency distribution determined from the normalized intensity for each filter bank output from the normalization means or a component ratio of the normalized intensity First recognition means for performing recognition processing for identifying the object, background signal removal means for removing a background signal from the signal that has passed through the filter bank, and operation when the object is identified by the first recognition means. The stationary background signal is identified by at least one of the characteristics of the frequency distribution determined from the normalized strength for each filter bank output from the normalizing means and the temporal continuity characteristics of the frequency distribution. A second recognizing means.

このセンサ装置において、前記第2認識手段は、定期的に定常的な背景信号を識別し前記背景信号の更新を行うことが好ましい。   In this sensor device, it is preferable that the second recognition unit periodically recognizes a stationary background signal and updates the background signal.

このセンサ装置において、前記周波数分析手段が、前記A/D変換部から出力されるセンサ信号を離散コサイン変換することで前記周波数領域の信号に変換する機能を有し、前記各フィルタバンクの各々が複数の周波数ビンを有し、前記信号処理装置は、前記周波数分析手段と前記規格化手段との間に、平滑化処理手段を備え、前記平滑化処理手段は、前記各フィルタバンク毎に前記周波数ビン毎の信号の強度を周波数領域において平滑化処理する機能と、前記各フィルタバンク毎に前記周波数ビン毎の信号の強度を時間軸方向において平滑化処理する機能と、の少なくとも一方を有することが好ましい。   In this sensor device, the frequency analysis unit has a function of converting the sensor signal output from the A / D conversion unit into a signal in the frequency domain by performing discrete cosine transform, and each of the filter banks A plurality of frequency bins, and the signal processing device includes a smoothing processing unit between the frequency analyzing unit and the normalizing unit, and the smoothing processing unit includes the frequency for each filter bank. It has at least one of a function for smoothing the signal strength for each bin in the frequency domain and a function for smoothing the signal strength for each frequency bin in the time axis direction for each filter bank. preferable.

このセンサ装置において、前記背景信号除去手段は、前記フィルタバンクを通過した信号から前記背景信号を減算することで前記背景信号を除去することが好ましい。   In this sensor device, it is preferable that the background signal removing unit removes the background signal by subtracting the background signal from a signal that has passed through the filter bank.

このセンサ装置において、前記背景信号除去手段は、事前に得た前記各フィルタバンク毎における複数点の信号の時間軸上での平均値を前記背景信号として除去することが好ましい。   In this sensor device, it is preferable that the background signal removing unit removes, as the background signal, an average value on the time axis of a plurality of signals for each filter bank obtained in advance.

このセンサ装置において、前記各フィルタバンクの各々が複数の周波数ビンを有し、前記信号処理装置は、前記背景信号が定常的に含まれる前記周波数ビンを特定周波数ビンとし、前記背景信号除去手段は、前記特定周波数ビンの信号を無効とし、前記特定周波数ビンに近接する前記周波数ビンの信号の強度から推定した信号の強度で補完することによって背景信号を除去することが好ましい。   In this sensor device, each of the filter banks has a plurality of frequency bins, the signal processing device sets the frequency bin in which the background signal is steadily included as a specific frequency bin, and the background signal removing means It is preferable that the background signal is removed by invalidating the signal of the specific frequency bin and complementing with the signal intensity estimated from the intensity of the signal of the frequency bin adjacent to the specific frequency bin.

このセンサ装置において、前記第1認識手段は、前記認識処理として主成分分析もしくはKL変換によるパターン認識を行うことで前記物体を識別することが好ましい。   In this sensor device, it is preferable that the first recognition unit identifies the object by performing pattern recognition by principal component analysis or KL conversion as the recognition processing.

このセンサ装置において、前記第1認識手段は、前記認識処理として重回帰分析による認識処理を行うことによって前記物体を識別することが好ましい。   In this sensor device, it is preferable that the first recognition unit identifies the object by performing recognition processing by multiple regression analysis as the recognition processing.

このセンサ装置において、前記第1認識手段は、前記認識処理としてニューラルネットワークによる認識処理を行って前記物体を識別することが好ましい。   In this sensor device, it is preferable that the first recognition unit identifies the object by performing recognition processing using a neural network as the recognition processing.

このセンサ装置において、前記第1認識手段は、時間軸上での奇数回の前記認識処理の結果に基づく多数決判定により識別結果を決定することが好ましい。   In this sensor device, it is preferable that the first recognition unit determines an identification result by majority decision based on an odd number of recognition processing results on a time axis.

このセンサ装置において、前記信号処理装置は、前記規格化手段による規格化前の前記信号の強度の総和が所定値以上である場合のみ、前記第1認識手段による前記認識処理を行うかもしくは前記第1認識手段による前記認識処理の結果を有効とすることが好ましい。   In this sensor device, the signal processing device performs the recognition processing by the first recognition device only when the sum of the intensities of the signals before normalization by the normalization device is greater than or equal to a predetermined value. It is preferable to validate the result of the recognition processing by one recognition means.

本発明のセンサ装置においては、検知対象以外の物体の動きに起因した誤検出を低減することが可能となる。   In the sensor device of the present invention, it is possible to reduce false detection caused by the movement of an object other than the detection target.

図1は、実施形態のセンサ装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a sensor device according to an embodiment. 図2は、実施形態のセンサ装置における規格化手段の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of normalization means in the sensor device of the embodiment. 図3は、実施形態のセンサ装置における平滑化処理手段の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of smoothing processing means in the sensor device of the embodiment. 図4は、実施形態のセンサ装置における背景信号除去手段の一例の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an example of a background signal removing unit in the sensor device of the embodiment. 図5は、実施形態のセンサ装置における背景信号除去手段の他例の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of another example of the background signal removing unit in the sensor device of the embodiment. 図6は、実施形態のセンサ装置における背景信号除去手段の更に他の例の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of still another example of the background signal removing unit in the sensor device of the embodiment. 図7は、実施形態のセンサ装置における信号処理装置の主成分分析による認識処理の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of recognition processing by principal component analysis of the signal processing device in the sensor device of the embodiment. 図8は、実施形態のセンサ装置の使用形態の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a usage pattern of the sensor device of the embodiment. 図9は、実施形態のセンサ装置における電波センサからのセンサ信号の波形図である。FIG. 9 is a waveform diagram of a sensor signal from a radio wave sensor in the sensor device of the embodiment. 図10は、実施形態のセンサ装置における規格化手段の出力の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of the output of the normalization means in the sensor device of the embodiment. 図11は、実施形態のセンサ装置の出力信号の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of an output signal of the sensor device of the embodiment. 図12は、実施形態のセンサ装置の使用形態の説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of a usage pattern of the sensor device of the embodiment. 図13は、実施形態のセンサ装置における電波センサからのセンサ信号の波形図である。FIG. 13 is a waveform diagram of a sensor signal from a radio wave sensor in the sensor device of the embodiment. 図14は、実施形態のセンサ装置の出力信号の説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram of an output signal of the sensor device of the embodiment. 図15は、実施形態のセンサ装置における規格化手段の出力の説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram of the output of the normalization means in the sensor device of the embodiment. 図16は、実施形態のセンサ装置の出力信号の説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram of an output signal of the sensor device according to the embodiment. 図17は、実施形態のセンサ装置における信号処理装置の重回帰分析による識別処理の説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram of identification processing by multiple regression analysis of the signal processing device in the sensor device of the embodiment. 図18は、実施形態のセンサ装置における信号処理装置の重回帰分析による識別処理の他の説明図である。FIG. 18 is another explanatory diagram of identification processing by multiple regression analysis of the signal processing device in the sensor device of the embodiment. 図19は、実施形態のセンサ装置における信号処理装置の第1認識手段による多数決判定の説明図である。FIG. 19 is an explanatory diagram of the majority decision by the first recognition unit of the signal processing device in the sensor device of the embodiment. 図20は、実施形態のセンサ装置における信号処理装置の説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram of a signal processing device in the sensor device of the embodiment. 図21は、実施形態のセンサ装置における信号処理装置のニューラルネットワークの概略構成図である。FIG. 21 is a schematic configuration diagram of a neural network of the signal processing device in the sensor device of the embodiment. 図22は、実施形態のセンサ装置における信号処理装置の動作を説明するためのフローチャートである。FIG. 22 is a flowchart for explaining the operation of the signal processing device in the sensor device of the embodiment. 図23は、実施形態のセンサ装置における規格化手段の出力の説明図である。FIG. 23 is an explanatory diagram of the output of the normalization means in the sensor device of the embodiment. 図24は、実施形態のセンサ装置における規格化手段の出力の説明図である。FIG. 24 is an explanatory diagram of the output of the normalization means in the sensor device of the embodiment. 図25は、実施形態のセンサ装置における規格化手段の出力の説明図である。FIG. 25 is an explanatory diagram of the output of the normalization means in the sensor device of the embodiment. 図26は、実施形態のセンサ装置における規格化手段の出力の説明図である。FIG. 26 is an explanatory diagram of the output of the normalization means in the sensor device of the embodiment. 図27は、従来の照明システムの構成を示すブロック図である。FIG. 27 is a block diagram showing a configuration of a conventional lighting system.

以下では、本実施形態のセンサ装置Seについて図1〜図26に基づいて説明する。   Below, sensor device Se of this embodiment is explained based on Drawing 1-Drawing 26.

センサ装置Seは、電波を送信し物体で反射された電波を受信する電波センサ1と、電波センサ1から出力されるセンサ信号を信号処理する信号処理装置2と、を備える。   The sensor device Se includes a radio wave sensor 1 that transmits a radio wave and receives a radio wave reflected by an object, and a signal processing device 2 that performs signal processing on a sensor signal output from the radio wave sensor 1.

信号処理装置2は、電波センサ1から出力されるセンサ信号を増幅する増幅部3と、増幅部3によって増幅されたセンサ信号をディジタルのセンサ信号に変換して出力するA/D変換部4と、を備えている。また、信号処理装置2は、A/D変換部4から出力されるセンサ信号を周波数領域の信号(周波数軸信号)に変換し周波数帯域の異なるフィルタバンク(Filter bank)5a(図2(a)参照)の群におけるフィルタバンク5a毎の信号として抽出する周波数分析手段5を備えている。また、信号処理装置2は、周波数分析手段5により抽出された信号の総和もしくは所定の複数(例えば、低周波側の4個)のフィルタバンク5aを通過した信号の強度の総和で、各フィルタバンク5aそれぞれを通過した信号の強度を規格化し規格化強度として出力する規格化手段6を備えている。また、信号処理装置2は、規格化手段6から出力されるフィルタバンク5a毎の規格化強度から決まる周波数分布により物体を認識する認識処理を行う第1認識手段7aを備えている。また、信号処理装置2は、フィルタバンク5aを通過した信号から背景信号を除去する背景信号除去手段10と、第1認識手段7aにより前記物体が識別されたときに動作する第2認識手段7bと、を備える。第2認識手段7bは、規格化手段6から出力されるフィルタバンク5a毎の規格化強度から決まる周波数分布の特徴と、周波数分布の時間的な継続性の特徴と、の少なくとも一方により定常的な背景信号を識別する。よって、センサ装置Seは、検知対象以外の物体の動きに起因した誤検出を低減することが可能となる。   The signal processing device 2 includes an amplification unit 3 that amplifies the sensor signal output from the radio wave sensor 1, and an A / D conversion unit 4 that converts the sensor signal amplified by the amplification unit 3 into a digital sensor signal and outputs the digital sensor signal. It is equipped with. Further, the signal processing device 2 converts the sensor signal output from the A / D conversion unit 4 into a frequency domain signal (frequency axis signal), and a filter bank 5a (FIG. 2A) having a different frequency band. Frequency analysis means 5 for extracting as a signal for each filter bank 5a in the reference group. Further, the signal processing device 2 uses the sum of the signals extracted by the frequency analysis means 5 or the sum of the intensities of the signals that have passed through a predetermined plurality of (for example, four on the low frequency side) filter banks 5a. Normalization means 6 is provided for normalizing the intensity of the signal that has passed through each of the 5a and outputting the normalized intensity. Further, the signal processing device 2 includes first recognition means 7 a that performs recognition processing for recognizing an object based on a frequency distribution determined from the normalized intensity for each filter bank 5 a output from the normalization means 6. The signal processing device 2 includes a background signal removing unit 10 that removes a background signal from a signal that has passed through the filter bank 5a, and a second recognition unit 7b that operates when the object is identified by the first recognition unit 7a. . The second recognizing means 7b is stationary by at least one of the characteristics of the frequency distribution determined from the normalized strength for each filter bank 5a output from the normalizing means 6 and the characteristics of temporal continuity of the frequency distribution. Identify the background signal. Therefore, the sensor device Se can reduce false detection caused by the movement of an object other than the detection target.

以下では、センサ装置Seの各構成要素についてより詳細に説明する。   Below, each component of sensor device Se is explained in detail.

電波センサ1としては、例えば、ドップラセンサを採用することが好ましい。ドップラセンサは、例えば、所定周波数の電波を検知エリアに向けて送信して、検知エリア内で動いている物体で反射された電波を受信し、送信した電波と受信した電波との周波数の差分に相当するドップラ周波数のセンサ信号を出力するように構成されている。したがって、電波センサ1から出力されるセンサ信号は、物体の動きに対応するアナログの時間軸信号である。   For example, a Doppler sensor is preferably used as the radio wave sensor 1. For example, the Doppler sensor transmits a radio wave of a predetermined frequency toward the detection area, receives a radio wave reflected by an object moving in the detection area, and sets the difference between the frequency of the transmitted radio wave and the received radio wave. A sensor signal having a corresponding Doppler frequency is output. Therefore, the sensor signal output from the radio wave sensor 1 is an analog time axis signal corresponding to the movement of the object.

ドップラセンサは、電波を検知エリアに向けて送信する送信機と、検知エリア内の物体で反射された電波を受信する受信機と、送信した電波と受信した電波との周波数の差分に相当する周波数のセンサ信号を出力するミキサ(mixer)と、を備えている。送信機は、送信用のアンテナを備えている。また、受信機は、受信用のアンテナを備えている。なお、送信機から送波する電波は、例えば、所定周波数が24.15GHzのミリ波とすることができる。送信機から送波する電波は、ミリ波に限らず、マイクロ波でもよい。また、送波する電波の所定周波数の値は、特に限定するものではない。電波を反射した物体が検知エリア内を移動している場合には、ドップラ効果によって反射波の周波数がシフトする。電波センサ1は、その構成等を特に限定するものではなく、2周波(多周波)方式のドップラセンサや、FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式のドップラセンサ等を用いることもできる。   A Doppler sensor is a frequency that is equivalent to the difference between the frequency of the transmitter that transmits the radio wave toward the detection area, the receiver that receives the radio wave reflected by the object in the detection area, and the received radio wave. And a mixer for outputting the sensor signal. The transmitter includes a transmission antenna. The receiver includes a receiving antenna. The radio wave transmitted from the transmitter can be, for example, a millimeter wave having a predetermined frequency of 24.15 GHz. The radio wave transmitted from the transmitter is not limited to a millimeter wave but may be a microwave. Further, the value of the predetermined frequency of the radio wave to be transmitted is not particularly limited. When the object reflecting the radio wave is moving within the detection area, the frequency of the reflected wave is shifted by the Doppler effect. The configuration or the like of the radio wave sensor 1 is not particularly limited, and a two-frequency (multi-frequency) type Doppler sensor, an FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) type Doppler sensor, or the like can also be used.

増幅部3は、例えば、オペアンプを用いた増幅器により構成することができる。増幅部3の構成は、特に限定するものではない。   The amplifying unit 3 can be configured by an amplifier using an operational amplifier, for example. The configuration of the amplifying unit 3 is not particularly limited.

A/D変換部4は、増幅部3によって増幅されたアナログのセンサ信号をディジタルのセンサ信号に変換して出力する。A/D変換部4は、サンプリングレート(sampling rate)を1×10sps(sample per second)に設定してあるが、サンプリングレートを特に限定するものではない。 The A / D conversion unit 4 converts the analog sensor signal amplified by the amplification unit 3 into a digital sensor signal and outputs the digital sensor signal. The A / D converter 4 has a sampling rate set to 1 × 10 3 sps (sample per second), but the sampling rate is not particularly limited.

周波数分析手段5は、フィルタバンク5aの群として、規定数(例えば、16個)のフィルタバンク5aを設定してあるが、フィルタバンク5aの個数は特に限定するものではない。   The frequency analysis means 5 sets a predetermined number (for example, 16) of filter banks 5a as a group of filter banks 5a, but the number of filter banks 5a is not particularly limited.

周波数分析手段5は、A/D変換部4から出力されるセンサ信号を離散コサイン変換(Discrete Cosine Transform:DCT)することで周波数領域の信号に変換する機能を有している。また、図2(a)に示すように、各フィルタバンク5aの各々は、複数(図示例では、5個)の周波数ビン(frequency bin)5bを有している。DCTを利用したフィルタバンク5aの周波数ビン5bは、DCTビンとも呼ばれる。各フィルタバンク5aは、周波数ビン5bの幅(図2(a)中のΔf)により分解能が決まる。各フィルタバンク5aの各々における周波数ビン5bの数は、特に限定するものではなく、5個以外の複数でもよいし、1個でもよい。A/D変換部4から出力されるセンサ信号を周波数領域の信号に変換する直交変換は、DCTに限らず、例えば、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transformation:FFT)でもよい。FFTを利用したフィルタバンク5aの周波数ビン5bは、FFTビンとも呼ばれる。また、A/D変換部4から出力されるセンサ信号を周波数領域の信号に変換する直交変換は、ウェーブレット変換(Wavelet Transform:WT)でもよい。   The frequency analysis means 5 has a function of converting the sensor signal output from the A / D converter 4 into a signal in the frequency domain by performing discrete cosine transform (DCT). Further, as shown in FIG. 2A, each of the filter banks 5a has a plurality (five in the illustrated example) of frequency bins 5b. The frequency bin 5b of the filter bank 5a using DCT is also called a DCT bin. The resolution of each filter bank 5a is determined by the width of the frequency bin 5b (Δf in FIG. 2A). The number of frequency bins 5b in each filter bank 5a is not particularly limited, and may be a plurality other than five or one. The orthogonal transform that converts the sensor signal output from the A / D conversion unit 4 into a frequency domain signal is not limited to DCT, and may be, for example, Fast Fourier Transformation (FFT). The frequency bin 5b of the filter bank 5a using FFT is also referred to as FFT bin. Further, the orthogonal transform that converts the sensor signal output from the A / D converter 4 into a frequency domain signal may be a wavelet transform (WT).

各フィルタバンク5aの各々が複数の周波数ビン5bを有している場合、信号処理装置2は、周波数分析手段5と規格化手段6との間に、平滑化処理手段8を備えていることが好ましい。平滑化処理手段8は、各フィルタバンク5a毎に周波数ビン5b毎の信号の強度を周波数領域(周波数軸方向)において平滑化処理する機能(以下、「第1の平滑化処理機能」ともいう。)と、各フィルタバンク5a毎に周波数ビン5b毎の信号の強度を時間軸方向において平滑化処理する機能(以下、「第2の平滑化処理機能」ともいう。)と、の少なくとも一方を有することが好ましい。これにより、信号処理装置2は、雑音の影響を低減することが可能となり、両方とも有していれば、雑音の影響をより低減することが可能となる。   When each of the filter banks 5a has a plurality of frequency bins 5b, the signal processing device 2 includes a smoothing processing unit 8 between the frequency analysis unit 5 and the normalization unit 6. preferable. The smoothing processing means 8 is also referred to as a function (hereinafter referred to as a “first smoothing processing function”) for smoothing the signal strength of each frequency bin 5b in the frequency domain (frequency axis direction) for each filter bank 5a. ) And a function of smoothing the signal strength of each frequency bin 5b in the time axis direction for each filter bank 5a (hereinafter, also referred to as “second smoothing function”). It is preferable. Thereby, the signal processing device 2 can reduce the influence of noise, and if both are provided, the influence of noise can be further reduced.

平滑化処理手段8の第1の平滑化処理機能は、例えば、平均値フィルタ、荷重平均フィルタ、メジアンフィルタ、荷重メジアンフィルタ等により実現することができる。第1の平滑化処理機能を平均値フィルタにより実現した場合、時刻tにおいて、図2(a)、図3(a)に示すように、周波数の低い方から順に数えて1番目のフィルタバンク5aの5個の周波数ビン5bにおける信号の強度が、それぞれ、s1、s2、s3、s4及びs5であるとする。ここで、1番目のフィルタバンク5aに関し、第1の平滑化処理機能により平滑化処理された信号の強度をm11(図2(b)、図3(b)参照)とすると、強度m11は、下記の(1)式の演算により求められる。
11=(s1+s2+s3+s4+s5)/5 (1)式
同様に、2番目のフィルタバンク5a、3番目のフィルタバンク5a、4番目のフィルタバンク5a及び5番目のフィルタバンク5aの信号は、図2(b)、図3(b)に示すように、それぞれ、m21、m31、m41及びm51となる。要するに、上述の説明では、説明の便宜上、時間軸上の時刻t(iは自然数)におけるj(jは自然数)番目のフィルタバンク5aの信号に対して第1の平滑化処理機能により平滑化処理された信号の強度を、mjiと表している。
The first smoothing processing function of the smoothing processing means 8 can be realized by, for example, an average value filter, a load average filter, a median filter, a load median filter, or the like. When the first smoothing processing function is realized by an average value filter, the first filter bank is counted in order from the lowest frequency as shown in FIGS. 2A and 3A at time t 1 . Assume that the signal strengths in the five frequency bins 5b of 5a are s1, s2, s3, s4, and s5, respectively. Here, regarding the first filter bank 5a, if the intensity of the signal smoothed by the first smoothing function is m 11 (see FIGS. 2B and 3B), the intensity m 11 Is obtained by the calculation of the following equation (1).
m 11 = (s1 + s2 + s3 + s4 + s5) / 5 (1) Similarly, the signals of the second filter bank 5a, the third filter bank 5a, the fourth filter bank 5a and the fifth filter bank 5a are shown in FIG. ) And m 21 , m 31 , m 41, and m 51 , respectively, as shown in FIG. In short, in the above description, for convenience of explanation, the signal of the jth filter bank 5a (j is a natural number) at time t i (i is a natural number) on the time axis is smoothed by the first smoothing function. The intensity of the processed signal is represented as m ji .

規格化手段6では、第1認識手段7aにおいて認識処理に利用する複数の所定のフィルタバンク5aを通過した信号の強度の総和で、各フィルタバンク5aそれぞれを通過した信号の強度値を規格化する。ここでは、例えば、周波数分析手段5におけるフィルタバンク5aの総数が16個であり、認識処理に利用する所定の複数のフィルタバンク5aが、周波数の低い方から順に数えて1〜5番目の5個のみであるとして説明する。時刻tにおいて1番目のフィルタバンク5aを通過した信号の強度m11の規格化強度をn11(図2(c)参照)とすると、規格化強度n11は、規格化手段6において、下記の(2)式の演算により求められる。
11=m11/(m11+m21+m31+m41+m51) (2)式
また、各フィルタバンク5aの各々が1つの周波数ビン5bからなる場合、規格化手段6は、各フィルタバンク5aそれぞれを通過した信号の強度を抽出し、これらの強度の総和で、各フィルタバンク5aそれぞれを通過した信号の強度を規格化する。
The normalizing means 6 normalizes the intensity values of the signals that have passed through the respective filter banks 5a by the sum of the intensities of the signals that have passed through a plurality of predetermined filter banks 5a used for recognition processing in the first recognizing means 7a. . Here, for example, the total number of the filter banks 5a in the frequency analysis means 5 is 16, and the predetermined plurality of filter banks 5a used for the recognition process are counted as the first to fifth five from the lowest frequency. It will be described as being only. Assuming that the normalized strength of the signal strength m 11 passing through the first filter bank 5a at time t 1 is n 11 (see FIG. 2C), the normalized strength n 11 is It is calculated | required by the calculation of (2) Formula.
n 11 = m 11 / (m 11 + m 21 + m 31 + m 41 + m 51 ) (2) Equation (2) When each filter bank 5a is composed of one frequency bin 5b, the normalizing means 6 uses each filter bank 5a. The intensity of the signal that has passed through each is extracted, and the intensity of the signal that has passed through each filter bank 5a is normalized by the sum of these intensities.

また、平滑化処理手段8の第2の平滑化処理機能は、例えば、平均値フィルタ、荷重平均フィルタ、メジアンフィルタ、荷重メジアンフィルタ等により実現することができる。第2の平滑化処理機能を時間軸方向の複数点(例えば、3点)での平均値を求める平均値フィルタにより実現した場合、図3(c)に示すように、1番目のフィルタバンク5aについてみれば、第2の平滑化処理機能により平滑化処理された信号の強度をmとすると、強度mは、下記の(3)式の演算により求められる。
=(m10+m11+m12)/3 (3)式
同様に、2番目のフィルタバンク5a、3番目のフィルタバンク5a、4番目のフィルタバンク5a及び5番目のフィルタバンク5aの信号を、それぞれ、m、m、m及びmとすれば、m、m、m及びmは、下記の(4)式、(5)式、(6)式及び(7)式それぞれの演算により求められる。
2=(m20+m21+m22)/3 (4)式
3=(m30+m31+m32)/3 (5)式
4=(m40+m41+m42)/3 (6)式
5=(m50+m51+m52)/3 (7)式
要するに、上述の説明では、説明の便宜上、n(nは自然数)番目のフィルタバンク5aの信号に対して第1の平滑化処理機能により平滑化処理され、更に第2の平滑化処理機能により平滑化処理された信号の強度を、mと表している。
Further, the second smoothing processing function of the smoothing processing means 8 can be realized by, for example, an average value filter, a load average filter, a median filter, a load median filter, or the like. When the second smoothing function is realized by an average value filter for obtaining an average value at a plurality of points (for example, three points) in the time axis direction, as shown in FIG. 3C, the first filter bank 5a If the intensity of the signal smoothed by the second smoothing function is m 1 , the intensity m 1 can be obtained by the calculation of the following equation (3).
m 1 = (m 10 + m 11 + m 12 ) / 3 (3) Similarly, the signals of the second filter bank 5a, the third filter bank 5a, the fourth filter bank 5a, and the fifth filter bank 5a are obtained. M 2 , m 3 , m 4 and m 5 , m 2 , m 3 , m 4 and m 5 represent the following formulas (4), (5), (6) and (7, respectively. ) It is calculated | required by each calculation.
m 2 = (m 20 + m 21 + m 22 ) / 3 (4) Formula m 3 = (m 30 + m 31 + m 32 ) / 3 (5) Formula m 4 = (m 40 + m 41 + m 42 ) / 3 (6) Expression m 5 = (m 50 + m 51 + m 52 ) / 3 (7) In short, in the above description, for the sake of convenience of explanation, the first smoothing is performed on the signal of the n-th filter bank 5a (n is a natural number). The intensity of the signal smoothed by the processing function and further smoothed by the second smoothing function is denoted by mn .

また、信号処理装置2は、各フィルタバンク5aそれぞれから出力される信号に含まれている背景信号(つまり、雑音)を推定する背景信号推定手段9を備えていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the signal processing apparatus 2 includes a background signal estimation unit 9 that estimates a background signal (that is, noise) included in a signal output from each filter bank 5a.

信号処理装置2は、例えば、動作モードとして、背景信号を推定する第1モードと、第1認識手段7aにより認識処理を行う第2モードと、第2認識手段7bにより定常的な背景信号を識別する第3モードと、を有するのが好ましい。そして、信号処理装置2は、この信号処理装置2が備えたタイマ(図示せず)により計時される所定時間(例えば、30秒)ごとに第1モードと第2モードとが切り替わるようにし、第2モードにおいて第1認識手段7aにより物体が識別されたときに第3モードで動作することが好ましい。ここにおいて、信号処理装置2は、第1モードの期間に背景信号推定手段9を動作させ、第2モードの期間に、背景信号除去手段10で背景信号を除去してから、第1認識手段7aで認識処理を行うことが好ましい。第1モードの時間と第2モードの時間とは、同じ時間(例えば、30秒)に限らず、互いに異なる時間でもよい。   For example, the signal processing device 2 identifies, as operation modes, a first mode in which a background signal is estimated, a second mode in which recognition processing is performed by the first recognition unit 7a, and a stationary background signal by the second recognition unit 7b. And a third mode. Then, the signal processing device 2 switches between the first mode and the second mode every predetermined time (for example, 30 seconds) timed by a timer (not shown) provided in the signal processing device 2. It is preferable to operate in the third mode when an object is identified by the first recognition means 7a in the second mode. Here, the signal processing apparatus 2 operates the background signal estimation means 9 during the first mode period, and after the background signal removal means 10 removes the background signal during the second mode period, the first recognition means 7a. It is preferable to perform a recognition process. The time in the first mode and the time in the second mode are not limited to the same time (for example, 30 seconds), and may be different from each other.

背景信号除去手段10は、例えば、フィルタバンク5aから出力される信号から背景信号を減算することで背景信号を除去するようにしてもよい。この場合、背景信号除去手段10は、例えば、各フィルタバンク5aそれぞれを通過した信号m、m、・・・(図4(b)参照)の強度から、背景信号推定手段9で推定された背景信号の強度b、b、・・(図4(a)参照)を減算する減算器により構成することができる。図4(c)は、同一のフィルタバンク5a同士で信号から背景信号を減算することで得られた信号の強度を示している。ここで、左から1番目のフィルタバンク5aの信号の強度をLとすれば、強度Lは、下記の(8)式により求められる。
=m−b (8)式
同様に、2番目のフィルタバンク5a、3番目のフィルタバンク5a、4番目のフィルタバンク5a及び5番目のフィルタバンク5aについて背景信号を減算した後の信号の強度を、それぞれ、L、L、L及びLとすれば、L、L、L及びLは、下記の(9)式、(10)式、(11)式及び(12)式それぞれの演算により求められる。
=m−b (9)式
=m−b (10)式
=m−b (11)式
=m−b (12)式
背景信号推定手段9は、第1モードの期間において、各フィルタバンク5aそれぞれについて得られた信号の強度を、各フィルタバンク5a毎の背景信号の強度と推定し随時更新するようにしてもよい。また、背景信号推定手段9は、第1モードにおいて、各フィルタバンク5aそれぞれについて得られた複数の信号の強度の平均値を、各フィルタバンク5a毎の背景信号の強度と推定するようにしてもよい。すなわち、背景信号推定手段9は、事前に得た各フィルタバンク5a毎の複数点の信号の時間軸上での平均値を背景信号とするようにしてもよい。これにより、背景信号推定手段9は、背景信号の推定精度を向上させることが可能となる。
For example, the background signal removing unit 10 may remove the background signal by subtracting the background signal from the signal output from the filter bank 5a. In this case, the background signal removal means 10 is estimated by the background signal estimation means 9 from the intensities of the signals m 1 , m 2 ,... (See FIG. 4B) that have passed through the filter banks 5a, for example. Further, it can be constituted by a subtracter for subtracting the intensity b 1 , b 2 ,... (See FIG. 4A) of the background signal. FIG. 4C shows the intensity of the signal obtained by subtracting the background signal from the signal between the same filter banks 5a. Here, if the intensity of the signal of the first filter bank 5a from the left and L 1, the intensity L 1 is obtained by the following equation (8).
L 1 = m 1 −b 1 (8) Similarly, after subtracting the background signal for the second filter bank 5a, the third filter bank 5a, the fourth filter bank 5a, and the fifth filter bank 5a the intensity of the signal, respectively, if L 2, L 3, L 4 and L 5, L 2, L 3, L 4 and L 5, the following equation (9), (10), (11) It calculates | requires by each calculation of Formula and (12) Formula.
L 2 = m 2 -b 2 ( 9) formula L 3 = m 3 -b 3 ( 10) formula L 4 = m 4 -b 4 ( 11) formula L 5 = m 5 -b 5 ( 12) Equation background signal The estimation means 9 may estimate the signal strength obtained for each filter bank 5a as the background signal strength for each filter bank 5a and update it as needed during the first mode. The background signal estimation means 9 may estimate the average value of the intensity of the plurality of signals obtained for each filter bank 5a as the intensity of the background signal for each filter bank 5a in the first mode. Good. That is, the background signal estimation means 9 may use an average value on the time axis of a plurality of signals for each filter bank 5a obtained in advance as the background signal. Thereby, the background signal estimation means 9 can improve the estimation accuracy of the background signal.

また、背景信号除去手段10は、第1モードにおいて、フィルタバンク5a毎の直前の信号を背景信号とするようにしてもよい。ここで、信号処理装置2は、各信号を規格化手段6で規格化処理する前に、時間軸上の直前の信号を減算することで背景信号を除去する機能を有するようにしてもよい。要するに、背景信号除去手段10は、各フィルタバンク5aそれぞれを通過した信号に関し、規格化処理の対象となる信号から時間軸上における1サンプル前の信号を減算することで背景信号を除去する機能を有するようにしてもよい。この場合、例えば、図5に示すように、規格化処理の対象となる時刻tでの各フィルタバンク5aそれぞれの信号をm(t)、m(t)、m(t)、m(t)及びm(t)とし、その直前の時刻tでの信号をm(t)、m(t)、m(t)、m(t)及びm(t)とし、減算後の信号の強度をL、L、L、L及びLとすれば、L、L、L、L及びLは、下記の(13)式、(14)式、(15)式、(16)式及び(17)式それぞれの演算により求められる。
=m(t)−m(t) (13)式
=m(t)−m(t) (14)式
=m(t)−m(t) (15)式
=m(t)−m(t) (16)式
=m(t)−m(t) (17)式
ところで、センサ装置Seの使用形態に基づく周囲環境によっては、比較的大きな背景信号(雑音)が含まれる周波数ビン5bが予め既知である場合もある。例えば、センサ装置Seの周辺に、商用電源から電源供給される機器が存在している場合には、商用電源周波数(例えば、60Hz)の低倍の周波数(例えば、60Hz、120Hz等)のような特定周波数を含む周波数ビン5bの信号には比較的大きな背景信号が含まれる可能性が高い。一方、検知対象の物体が検知エリア内を移動しているときに電波センサ1から出力されるセンサ信号は、当該センサ信号の周波数(ドップラ周波数)が、電波センサ1と物体の間の距離と、物体の移動速度と、に応じて随時変化するので、特定周波数で定常的に発生することはない。
Further, the background signal removing means 10 may use the signal immediately before each filter bank 5a as the background signal in the first mode. Here, the signal processing device 2 may have a function of removing the background signal by subtracting the immediately preceding signal on the time axis before each signal is normalized by the normalizing means 6. In short, the background signal removing unit 10 has a function of removing the background signal by subtracting the signal one sample before on the time axis from the signal to be normalized for the signal that has passed through each filter bank 5a. You may make it have. In this case, for example, as shown in FIG. 5, the signals of the respective filter banks 5a at the time t 1 to be subjected to normalization processing are expressed as m 1 (t 1 ), m 2 (t 1 ), m 3 (t 1 ), m 4 (t 1 ), and m 5 (t 1 ), and the signals at time t 0 immediately before are m 1 (t 0 ), m 2 (t 0 ), m 3 (t 0 ), m 4 (t 0 ) and m 5 (t 0 ), and L 1 , L 2 , L 3 , L 4 and L 5 are the signal strengths after subtraction, L 1 , L 2 , L 3 , L 4 and L 5, (13) below, (14), (15) is obtained by (16) and (17) each operation.
L 1 = m 1 (t 1 ) −m 1 (t 0 ) (13) Formula L 2 = m 2 (t 1 ) −m 2 (t 0 ) (14) Formula L 1 = m 3 (t 1 ) − m 3 (t 0 ) (15) Formula L 1 = m 4 (t 1 ) −m 4 (t 0 ) (16) Formula L 1 = m 5 (t 1 ) −m 5 (t 0 ) (17) By the way, depending on the surrounding environment based on the usage pattern of the sensor device Se, the frequency bin 5b including a relatively large background signal (noise) may be known in advance. For example, when there is a device that is supplied with power from a commercial power source around the sensor device Se, the frequency is lower than the commercial power frequency (for example, 60 Hz) (for example, 60 Hz, 120 Hz, etc.) The signal of the frequency bin 5b including the specific frequency is likely to contain a relatively large background signal. On the other hand, the sensor signal output from the radio wave sensor 1 when the object to be detected is moving in the detection area has a frequency (Doppler frequency) of the sensor signal, the distance between the radio wave sensor 1 and the object, Since it changes at any time according to the moving speed of the object, it does not occur constantly at a specific frequency.

そこで、信号処理装置2は、各フィルタバンク5aそれぞれが複数の周波数ビン5bを有している場合に、背景信号が定常的に含まれる周波数ビン5bを特定周波数ビン5bとし、背景信号除去手段10が、第1モードにおいて、特定周波数ビン5bの信号を無効とし、当該特定周波数ビン5bに近接する2個の周波数ビン5bの信号の強度から推定した信号の強度で補完することによって背景信号を除去するようにしてもよい。図6(a)、(b)の例では、図6(a)における左から3番目の周波数ビン5bが特定周波数ビン5bであるとし、当該特定周波数ビン5bの信号(信号の強度b)を無効とし、図6(b)に示すように、当該特定周波数ビン5bに近接する2個の周波数ビン5bの信号成分の強度b,bから推定した信号成分の強度b3で補完している。この推定にあたっては、特定周波数ビン5bに近接する2個の周波数ビン5bの信号の強度b,bの平均値、つまり、(b+b)/2を、推定した信号の強度bとしている。要するに、フィルタバンク5a内において低周波数側からi番目の周波数ビン5bが特定周波数ビン5bであり、当該特定周波数ビン5bの信号の強度をbとすれば、bは、下記の(18)式に示す推定式により求めた値としている。
=(bi−1+bi+1)/2 (18)式
これにより、信号処理装置2は、定常的に発生する特定周波数の背景信号(雑音)の影響を、より短時間で低減することが可能となる。よって、信号処理装置2は、検知対象の物体の検知精度の向上を図ることが可能となる。
Therefore, when each filter bank 5a has a plurality of frequency bins 5b, the signal processing device 2 sets the frequency bin 5b in which the background signal is steadily included as the specific frequency bin 5b i, and removes the background signal. 10 invalidates the signal of the specific frequency bin 5b i in the first mode and complements it with the signal strength estimated from the signal strength of the two frequency bins 5b adjacent to the specific frequency bin 5b i. The signal may be removed. In the examples of FIGS. 6A and 6B, the third frequency bin 5b from the left in FIG. 6A is the specific frequency bin 5b i , and the signal of the specific frequency bin 5b i (signal strength b) 3) and disable, as shown in FIG. 6 (b), in the particular frequency bin 5b intensity of i signal components of the two frequency bins 5b proximate to b 2, b 4 intensity of the estimated signal component from b3 Complement. In this estimation, the average value of the signal strengths b 2 and b 4 of the two frequency bins 5b adjacent to the specific frequency bin 5b i , that is, (b 2 + b 4 ) / 2 is used as the estimated signal strength. It is set to b 3. In short, i-th frequency bin 5b from the low-frequency side in the filter bank 5a are identified frequency bin 5b i, if the intensity of the signal of the specific frequency bin 5b i and b i, b i is the following ( The value obtained by the estimation equation shown in equation 18) is used.
b i = (b i−1 + b i + 1 ) / 2 (18) Thereby, the signal processing device 2 can reduce the influence of the background signal (noise) of the specific frequency that is constantly generated in a shorter time. Is possible. Therefore, the signal processing device 2 can improve the detection accuracy of the detection target object.

第1認識手段7aは、各フィルタバンク5aを通過し規格化手段6により規格化された各規格化強度の周波数領域での分布に基づいて物体を識別する認識処理を行う。ここにおいて、識別は、分類、認識を含む概念である。   The first recognizing means 7a performs recognition processing for identifying an object based on the distribution in the frequency domain of each normalized intensity that has passed through each filter bank 5a and is normalized by the normalizing means 6. Here, the identification is a concept including classification and recognition.

第1認識手段7aは、例えば、主成分分析(principal component analysis)によるパターン認識処理を行うことによって物体を識別するようにすることができる。この第1認識手段7aは、主成分分析を用いた認識アルゴリズムに従って動作する。このような第1認識手段7aを採用するには、あらかじめ、電波センサ1の検知エリアに検出対象の物体を含まない場合の学習サンプルデータ、検出対象の物体の異なった動きそれぞれに対応した学習サンプルデータを取得し、これら複数の学習データに対して主成分分析を施すことで得られたデータをデータベース11に記憶させておく。データベース11に記憶させておくデータは、パターン認識に利用するデータであり、物体の動きと射影ベクトル及び判別境界値(閾値)とを対応付けたカテゴリデータである。   The first recognition means 7a can identify an object by performing pattern recognition processing based on principal component analysis, for example. The first recognition means 7a operates according to a recognition algorithm using principal component analysis. In order to employ such first recognizing means 7a, learning sample data in the case where the detection area of the radio wave sensor 1 does not include an object to be detected and learning samples corresponding to different movements of the object to be detected in advance. Data is obtained, and data obtained by performing principal component analysis on the plurality of learning data is stored in the database 11. Data stored in the database 11 is data used for pattern recognition, and is category data in which an object motion is associated with a projection vector and a discrimination boundary value (threshold value).

ここでは、説明の便宜上、電波センサ1の検知エリアに検出対象の物体を含まない場合の学習サンプルデータに対応する規格化強度の周波数領域での分布が図7(a)、検出対象の物体を含む場合の学習サンプルデータに対応する規格化強度の周波数領域での分布が図7(b)であるとする。そして、図7(a)では、各フィルタバンク5aそれぞれを通過した信号の規格化強度が、低周波側から順に、m10、m20、m30、m40及びm50とする。図7(b)では、各フィルタバンク5aそれぞれを通過した信号の規格化強度が、低周波側から順に、m11、m21、m31、m41及びm51とする。そして、図7(a)、(b)のいずれにおいても、低周波側の3つのフィルタバンク5aそれぞれを通過した信号の規格化強度の総和を変量mとし、高周波側の2つのフィルタバンク5aそれぞれを通過した信号の規格化強度の総和を変量mとする。要するに、図7(a)では、変量m、mは、下記の(19)式、(20)式それぞれで求められる。
=m10+m20+m30 (19)式
=m40+m50 (20)式
また、図8(b)では、変量m、mは、下記の(21)式、(22)式それぞれで求められる。
=m11+m21+m31 (21)式
=m41+m51 (22)式
図7(c)は、2つの変量m、mを互いに直交する座標軸とした場合の2次元散布図と射影軸及び識別境界とをイメージ的に説明するために2次元で図示したものである。図7(c)では、破線で囲んだ領域内の各散布点(図7(c)中の“+”)の座標位置をμ0(m,m)、実線で囲んだ領域内の各散布点の座標位置をμ1(m,m)としている。主成分分析では、あらかじめ、電波センサ1の検知エリアに検出対象の物体を含まない場合の学習サンプルデータに対応するデータのグループGr0と、電波センサ1の検知エリアに検出対象の物体を含む場合の学習サンプルデータに対応するデータのグループGr1と、を決める。そして、主成分分析では、図7(c)において破線、実線で囲んだそれぞれの領域内の各散布点を射影軸上に射影したデータの分布(破線、実線で模式的に示してある)の平均値の間隔が最大となり、且つ、分散(variance)が最大となる条件で射影軸を決める。これにより、主成分分析では、学習サンプルごとに射影ベクトルを求めることができる。
Here, for convenience of explanation, the distribution in the frequency domain of the normalized intensity corresponding to the learning sample data when the detection object of the radio wave sensor 1 does not include the detection target object is shown in FIG. It is assumed that the distribution in the frequency domain of the normalized intensity corresponding to the learning sample data when it is included is FIG. In FIG. 7A, the normalized intensities of the signals that have passed through the respective filter banks 5a are m 10 , m 20 , m 30 , m 40, and m 50 in order from the low frequency side. In FIG. 7B, the normalized intensities of the signals that have passed through the respective filter banks 5a are m 11 , m 21 , m 31 , m 41, and m 51 in order from the low frequency side. Then, FIG. 7 (a), the in any of (b), the sum of the normalized intensity of the signal passing through each of the three filterbanks 5a of the low frequency side and variables m 1, 2 two filter banks 5a of the high-frequency side Let the variable m 2 be the sum of the normalized intensities of the signals that have passed through each. In short, in FIG. 7A, the variables m 1 and m 2 are obtained by the following equations (19) and (20), respectively.
m 1 = m 10 + m 20 + m 30 (19) Formula m 2 = m 40 + m 50 (20) In FIG. 8B, the variables m 1 and m 2 are the following formulas (21) and (22) ) Is determined by each formula.
m 1 = m 11 + m 21 + m 31 (21) Equation m 2 = m 41 + m 51 (22) Equation 7 (c) shows two dimensions when the two variables m 1 and m 2 are orthogonal to each other. The scatter diagram, the projection axis, and the identification boundary are illustrated two-dimensionally in order to explain in an image. In FIG. 7C, the coordinate position of each scatter point (“+” in FIG. 7C) in the region surrounded by the broken line is μ0 (m 2 , m 1 ), and each of the points in the region surrounded by the solid line. The coordinate position of the scattering point is μ1 (m 2 , m 1 ). In the principal component analysis, a group Gr0 of data corresponding to learning sample data when the detection area of the radio wave sensor 1 does not include an object to be detected and an object to be detected are included in the detection area of the radio wave sensor 1 in advance. A data group Gr1 corresponding to the learning sample data is determined. In the principal component analysis, the distribution of data (schematically shown by broken lines and solid lines) in which the scattered points in the respective regions surrounded by the broken lines and solid lines in FIG. 7C are projected on the projection axis. The projection axis is determined under the condition that the average interval is maximized and the variance is maximized. Thereby, in principal component analysis, a projection vector can be obtained for each learning sample.

ところで、信号処理装置2は、第1認識手段7aによる識別結果を出力する出力部12を備えているのが好ましい。そして、信号処理装置2は、例えば、第1認識手段7aにより検知対象の物体が認識された場合、物体が検出されたことを示す出力信号(“1”)を出力部12から出力させ、検知対象の物体が認識されない場合、物体を非検出であることを示す出力信号(“0”)を出力部12から出力させるように構成するのが好ましい。   By the way, it is preferable that the signal processing apparatus 2 includes an output unit 12 that outputs the identification result obtained by the first recognition unit 7a. Then, for example, when the object to be detected is recognized by the first recognition unit 7a, the signal processing device 2 outputs an output signal ("1") indicating that the object has been detected from the output unit 12 to detect the object. When the target object is not recognized, it is preferable that the output unit 12 output an output signal (“0”) indicating that the object is not detected.

信号処理装置2は、図1において、増幅部3、A/D変換部4、出力部12及びデータベース11以外の部分が、マイクロコンピュータで適宜のプログラムを実行することにより実現される。   In FIG. 1, the signal processing device 2 is realized by executing an appropriate program by a microcomputer except for the amplification unit 3, the A / D conversion unit 4, the output unit 12, and the database 11.

ここで、電波センサ1から出力されるセンサ信号の一例と出力部12から出力される出力信号との関係について、図8〜図11を参照しながら説明する。   Here, a relationship between an example of a sensor signal output from the radio wave sensor 1 and an output signal output from the output unit 12 will be described with reference to FIGS.

図8は、センサ装置Seの使用状況を説明するものであり、検知対象の物体Obが人であり、屋外の検知エリア内に検知対象以外の物体である木Trが存在していることを示している。図9は、この使用状況下において、木Trの枝及び葉が揺れている状態で、物体Obが木Trの前を1m/sの移動速度で6.7mだけ移動したときに電波センサ1から出力されるセンサ信号の一例を示している。なお、電波センサ1と木Trとの距離は約10m、電波センサ1と物体Obとの距離は約8mである。図10は、規格化強度の周波数領域での分布及び時間軸領域での分布を示した図である。図11は、出力部12の出力信号であり、検知対象以外の物体の動きに起因した誤検出を低減できることが確認された。   FIG. 8 illustrates the usage state of the sensor device Se, and shows that the object Ob to be detected is a person, and a tree Tr that is an object other than the detection target exists in the outdoor detection area. ing. FIG. 9 shows the radio wave sensor 1 when the object Ob moves by 6.7 m at a moving speed of 1 m / s in front of the tree Tr with the branches and leaves of the tree Tr swaying under this usage condition. An example of the output sensor signal is shown. The distance between the radio wave sensor 1 and the tree Tr is about 10 m, and the distance between the radio wave sensor 1 and the object Ob is about 8 m. FIG. 10 is a diagram showing a distribution of normalized strength in the frequency domain and a distribution in the time axis domain. FIG. 11 is an output signal of the output unit 12, and it has been confirmed that false detection caused by the movement of an object other than the detection target can be reduced.

ところで、規格化強度の周波数領域での分布でみれば、検知エリア内の物体が木の場合には、枝や葉が揺れることがあっても移動することはないので、物体が検知エリア内を歩行する人の場合と比較すると、より低周波領域から信号成分がある周波数分布を持つ。これに対して、物体が検知エリア内を歩行する人の場合には、その歩行速度に応じた周波数付近に中心周波数がある山型の周波数分布を持ち、周波数分布には明らかな違いが見られる。   By the way, if you look at the distribution of normalized intensity in the frequency domain, if the object in the detection area is a tree, it will not move even if branches and leaves shake, so the object will move in the detection area. Compared to the case of a walking person, the signal component has a frequency distribution from a lower frequency region. On the other hand, if the object is a person walking in the detection area, it has a mountain-shaped frequency distribution with a center frequency near the frequency corresponding to the walking speed, and there is a clear difference in the frequency distribution. .

検知エリア内に存在する検知対象以外の物体は、主に、移動体でない可動物である。電波センサ1の検知エリアが屋外に設定される場合、検知エリア内に存在する検知対象以外の物体は、木Trに限らず、例えば、風によって揺れる電線等が挙げられる。   Objects other than the detection target existing in the detection area are mainly movable objects that are not moving objects. When the detection area of the radio wave sensor 1 is set outdoors, the object other than the detection target existing in the detection area is not limited to the tree Tr, and examples thereof include an electric wire that is swayed by the wind.

ここで、電波センサ1から出力されるセンサ信号の他例と出力部12から出力される出力信号との関係については、図12〜図15を参照しながら説明する。   Here, the relationship between another example of the sensor signal output from the radio wave sensor 1 and the output signal output from the output unit 12 will be described with reference to FIGS.

図12は、センサ装置Seの使用状況を説明するものであり、検知対象の物体Obが人であり、屋外の検知エリア内に雨が降っていることを示している。図13は、この使用状況下において、物体Obが1m/sの移動速度で6.7mだけ移動したときに電波センサ1から出力されるセンサ信号の一例を示している。図14は、第1モードでの背景信号除去手段10による背景信号の除去を行わなかった場合の出力部12の出力信号である。図15は、第1モードにおいて背景信号除去手段10による背景信号の除去を行った場合の、規格化強度の周波数領域での分布及び時間軸領域での分布を示した図である。図16は、第1モードにおいて背景信号除去手段10による背景信号の除去を行った場合の、出力部12の出力信号である。図16では、出力信号が0の場合において、正しい結果を示している「*」を、白丸(○)で囲んである。図16と図14との比較から、センサ装置Seでは、第1モードにおいて背景信号除去手段10による背景信号の除去を行うことにより、検知対象以外の物体(ここでは、雨粒)の動きに起因した誤検出が低減されていることが分かる。   FIG. 12 illustrates the usage state of the sensor device Se, and shows that the object Ob to be detected is a person and it is raining in the outdoor detection area. FIG. 13 shows an example of a sensor signal output from the radio wave sensor 1 when the object Ob moves by 6.7 m at a moving speed of 1 m / s under this usage condition. FIG. 14 is an output signal of the output unit 12 when the background signal removal unit 10 does not remove the background signal in the first mode. FIG. 15 is a diagram showing the distribution of the normalized intensity in the frequency domain and the distribution in the time axis domain when the background signal is removed by the background signal removing unit 10 in the first mode. FIG. 16 is an output signal of the output unit 12 when the background signal is removed by the background signal removing unit 10 in the first mode. In FIG. 16, when the output signal is 0, “*” indicating a correct result is surrounded by white circles (◯). From the comparison between FIG. 16 and FIG. 14, in the sensor device Se, the background signal is removed by the background signal removing unit 10 in the first mode, thereby causing the movement of an object other than the detection target (here, raindrops). It can be seen that false detection is reduced.

また、電波センサ1の検知エリアが屋内に設定される場合、検知エリア内に存在する検知対象以外の物体は、例えば、扇風機等のように可動体(扇風機の場合は羽根)を備えた機器等が挙げられる。   Further, when the detection area of the radio wave sensor 1 is set indoors, an object other than the detection target existing in the detection area is, for example, a device including a movable body (a blade in the case of a fan) such as a fan. Is mentioned.

信号処理装置2は、上述の閾値を外部からの設定により可変とすることが好ましい。これにより、信号処理装置2は、使用用途に応じて要求される失報率、誤報率を調整することが可能となる。例えば、検知対象の物体が人であり、出力部12からの出力信号に基づいて照明負荷のオンオフを制御するような使用用途では、電波センサ1の検知エリア内に人が入ってきたにもかかわらず失報するぐらいなら多少の誤報を容認される場合がある。   The signal processing device 2 preferably makes the above-described threshold variable by setting from the outside. As a result, the signal processing device 2 can adjust the false alarm rate and false alarm rate required according to the intended use. For example, in an application where the object to be detected is a person and the lighting load is controlled to be turned on / off based on an output signal from the output unit 12, the person enters the detection area of the radio wave sensor 1. Some misinformation may be tolerated as long as it is misreported.

信号処理装置2は、上述のように、増幅部3と、A/D変換部4と、周波数分析手段5と、規格化手段6と、第1認識手段7aと、を備える。ここで、周波数分析手段5は、A/D変換部4から出力されるセンサ信号を周波数領域の信号に変換し周波数帯域の異なるフィルタバンク5aの群におけるフィルタバンク5a毎の信号として抽出する。また、規格化手段6は、周波数分析手段5により抽出された信号の総和もしくは所定の複数のフィルタバンク5aを通過した信号の強度の総和で、各フィルタバンク5aそれぞれを通過した信号の強度を規格化し規格化強度として出力する。また、第1認識手段7aは、規格化手段6から出力されるフィルタバンク5a毎の規格化強度から決まる周波数分布により物体を識別する認識処理を行う。これにより、センサ装置Seは、検知対象以外の物体の動きに起因した誤検出を低減することが可能となる。要するに、センサ装置Seでは、所定の複数のフィルタバンク5aを通過した信号を規格化した規格化強度から決まる周波数分布が統計的に異なる物体を分離して識別することができるため、誤検出を低減することが可能となる。   As described above, the signal processing apparatus 2 includes the amplification unit 3, the A / D conversion unit 4, the frequency analysis unit 5, the normalization unit 6, and the first recognition unit 7a. Here, the frequency analysis means 5 converts the sensor signal output from the A / D converter 4 into a signal in the frequency domain, and extracts it as a signal for each filter bank 5a in a group of filter banks 5a having different frequency bands. Further, the normalization means 6 standardizes the intensity of the signal that has passed through each filter bank 5a by the sum of the signals extracted by the frequency analysis means 5 or the sum of the intensities of the signals that have passed through the predetermined plurality of filter banks 5a. And output as normalized strength. The first recognizing unit 7 a performs a recognition process for identifying an object based on a frequency distribution determined from the normalized intensity for each filter bank 5 a output from the normalizing unit 6. As a result, the sensor device Se can reduce false detection caused by the movement of an object other than the detection target. In short, in the sensor device Se, it is possible to separate and identify an object having a statistically different frequency distribution determined by a normalized intensity obtained by standardizing signals that have passed through a plurality of predetermined filter banks 5a, thereby reducing false detection. It becomes possible to do.

また、FFTを利用したフィルタバンク5aでは、FFT処理の前にセンサ信号に対して所定の窓関数(window function)を掛け合わせる処理を実施し、所望の周波数帯域(通過帯域)外のサイドローブ(side-lobe)を抑圧する必要が生じる場合がある。窓関数としては、例えば、矩形窓(rectangular window)、ガウス窓(Gauss window)、ハン窓(hann window)、ハミング窓(hamming window)等を使うことができる。これに対して、DCTを利用したフィルタバンク5aでは、窓関数をなくすことができたり、窓関数を簡素なディジタルフィルタで実現することが可能である。   Further, in the filter bank 5a using FFT, a process of multiplying a sensor signal by a predetermined window function (window function) is performed before the FFT process, and a side lobe outside a desired frequency band (pass band) ( Side-lobe) may need to be suppressed. As the window function, for example, a rectangular window, a Gauss window, a Hann window, a Hamming window, or the like can be used. On the other hand, in the filter bank 5a using DCT, the window function can be eliminated or the window function can be realized with a simple digital filter.

また、DCTを利用したフィルタバンク5aは、FFTを利用したフィルタバンク5aと比較すると、FFTが複素演算の処理方式である(強度及び位相を演算する)のに対し、DCTが実数演算の処理方式であるため、演算規模を低減することが可能となる。また、DCTでは、FFTとを同じ処理点数で比較すると、周波数の分解能に関して、FFTの2分の1になるため、データベース11等のハードウエアリソース(hardware resource)等を小型化することが可能となる。信号処理装置2では、例えば、A/D変換部4の1秒間当たりのサンプリング数を128とした場合(サンプリング周波数を1kHzとした場合)、FFTビン5bの幅が8Hzであるのに対して、DCTビン5bの幅を4Hzとすることができる。なお、これらの数値は、一例であり、特に限定するものではない。   Also, the filter bank 5a using DCT is compared with the filter bank 5a using FFT, whereas FFT is a complex arithmetic processing method (calculating intensity and phase), whereas DCT is a real arithmetic processing method. Therefore, it is possible to reduce the operation scale. In addition, in the DCT, when compared with the FFT with the same number of processing points, the frequency resolution is ½ that of the FFT. Therefore, it is possible to reduce the hardware resources such as the database 11 and the like. Become. In the signal processing device 2, for example, when the number of samplings per second of the A / D conversion unit 4 is 128 (when the sampling frequency is 1 kHz), the width of the FFT bin 5b is 8 Hz, The width of the DCT bin 5b can be 4 Hz. These numerical values are merely examples, and are not particularly limited.

また、信号処理装置2は、第1認識手段7aにおいて検知対象の物体が時間軸上で継続して識別された場合、そのときに規格化手段6から出力されていた規格化強度をオフセットの背景信号として除去することにより、認識精度を向上させることが可能となる。   Further, when the object to be detected is continuously identified on the time axis by the first recognition unit 7a, the signal processing device 2 uses the normalized strength output from the normalization unit 6 at that time as the background of the offset. By removing it as a signal, the recognition accuracy can be improved.

第1認識手段7aは、主成分分析によるパターン認識処理によって物体を識別するものに限らず、例えば、KL変換によるパターン認識処理により物体を識別するようにしてもよい。信号処理装置2は、第1認識手段7aにおいて主成分分析によるパターン認識処理もしくはKL変換によるパターン認識処理を行うようにすることによって、第1認識手段7aでの計算量の低減及びデータベース11の記憶容量の低減を図ることが可能となる。   The first recognizing unit 7a is not limited to identifying an object by pattern recognition processing by principal component analysis, and may identify an object by pattern recognition processing by KL conversion, for example. The signal processing device 2 reduces the calculation amount in the first recognition unit 7a and stores the database 11 by performing pattern recognition processing by principal component analysis or pattern recognition processing by KL conversion in the first recognition unit 7a. The capacity can be reduced.

第1認識手段7aは、規格化手段6から出力されるフィルタバンク5a毎の規格化強度の成分比により物体を識別する認識処理を行うようにしてもよい。   The first recognizing unit 7a may perform a recognition process for identifying an object based on the component ratio of the normalized intensity for each filter bank 5a output from the normalizing unit 6.

このような第1認識手段7aは、例えば、重回帰分析による認識処理を行うことによって物体を識別するようにすればよい。この場合、第1認識手段7aは、重回帰分析を用いた認識アルゴリズムに従って動作する。   Such first recognition means 7a may be configured to identify an object by performing recognition processing by multiple regression analysis, for example. In this case, the 1st recognition means 7a operate | moves according to the recognition algorithm using multiple regression analysis.

このような第1認識手段7aを採用する場合には、あらかじめ、電波センサ1の検知エリア内での検出対象の物体の異なった動きそれぞれに対応した学習データを取得し、これら複数の学習データに対して重回帰分析を施すことで得られたデータをデータベース11に記憶させておく。重回帰分析によれば、図17に示すように、信号成分s1’と信号成分s2’と信号成分s3’とが合成された合成波形Gsは、信号成分s1、s2、s3の種別、信号成分の数、各信号成分s1、s2、s3それぞれの強度が未知であっても、合成波形Gsから各信号成分s1、s2、s3に分離推定することが可能である。図17中の〔S〕は、信号成分s1、s2、s3を行列要素とする行列を示す。図17中の〔S〕−1は、〔S〕の逆行列を意味する。図17中のIは、規格化強度の成分比(係数)i1、i2、i3を行列要素とする行列を意味している。ここにおいて、データベース11に記憶させておくデータは、認識処理に利用するデータであり、物体の動きと信号成分s1、s2、s3とを対応付けたデータである。 When such first recognition means 7a is employed, learning data corresponding to different movements of the object to be detected within the detection area of the radio wave sensor 1 is acquired in advance, and the plurality of learning data is obtained. Data obtained by performing multiple regression analysis is stored in the database 11. According to the multiple regression analysis, as shown in FIG. 17, the synthesized waveform Gs obtained by synthesizing the signal component s1 ′, the signal component s2 ′, and the signal component s3 ′ is the type of the signal components s1, s2, and s3, and the signal component. Even if the intensity of each of the signal components s1, s2, and s3 is unknown, it is possible to separate and estimate the signal components s1, s2, and s3 from the combined waveform Gs. [S] in FIG. 17 indicates a matrix having signal components s1, s2, and s3 as matrix elements. [S] −1 in FIG. 17 means an inverse matrix of [S]. 17 in FIG. 17 means a matrix having the normalized intensity component ratios (coefficients) i1, i2, and i3 as matrix elements. Here, the data stored in the database 11 is data used for the recognition process, and is data in which the motion of the object is associated with the signal components s1, s2, and s3.

図18(a)は、横軸が時間、縦軸が規格化強度であり、屋外の検知エリア内において揺れている電線の下を検知対象の物体である人が2m/sの移動速度で10mだけ移動したときに、規格化手段6から出力された規格化強度の時間軸上でのデータ(上述の合成波形Gsに対応する)をA1として示している。また、図18(a)には、重回帰分析によりデータA1から分離された信号成分A2、A3も示してある。ここにおいて、信号成分A2は、人の移動に起因した信号成分であり、信号成分A3は、電線の揺れに起因した信号成分である。図18(b)は、認識手段7において、A2>A3のときに検知対象の物体が存在すると識別して出力部12の出力信号を“1”、それ以外のときに検知対象の物体が存在しないと識別して出力部12の出力信号を“0”とした場合の出力部12の出力信号である。図18(b)から、検知対象以外の物体(ここでは、電線)の動きに起因した誤検出を低減できることが確認された。   In FIG. 18A, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents normalized strength, and a person who is an object to be detected is 10 m at a moving speed of 2 m / s under an oscillating electric wire in an outdoor detection area. The data (corresponding to the above-mentioned synthesized waveform Gs) of the normalized strength output from the normalizing means 6 when it has moved only by A1 is indicated as A1. FIG. 18A also shows signal components A2 and A3 separated from data A1 by multiple regression analysis. Here, the signal component A2 is a signal component resulting from movement of a person, and the signal component A3 is a signal component resulting from shaking of the electric wire. FIG. 18B shows that the recognition means 7 recognizes that an object to be detected exists when A2> A3, and sets the output signal of the output unit 12 to “1”. Otherwise, the object to be detected exists. This is an output signal of the output unit 12 when it is identified that the output signal of the output unit 12 is “0”. From FIG. 18B, it was confirmed that false detection caused by the movement of an object other than the detection target (here, an electric wire) can be reduced.

信号処理装置2は、上述の判定条件(A2>A3)を外部からの設定により可変とすることが好ましい。例えば、判定条件をA2>α×A3とし、係数αを外部からの設定により可変とすることが好ましい。これにより、信号処理装置2は、使用用途に応じて要求される失報率、誤報率を調整することが可能となる。   The signal processing apparatus 2 preferably makes the above-described determination condition (A2> A3) variable by setting from the outside. For example, it is preferable that the determination condition is A2> α × A3, and the coefficient α is variable by setting from the outside. As a result, the signal processing device 2 can adjust the false alarm rate and false alarm rate required according to the intended use.

なお、第1認識手段7aでは、上述の周波数分布の特徴及び規格化強度の成分比に基づいて検知対象の物体を識別するようにしてもよい。   Note that the first recognition unit 7a may identify an object to be detected based on the characteristics of the frequency distribution and the component ratio of the normalized intensity.

第1認識手段7aは、時間軸上での奇数回の認識処理の結果に基づく多数決判定により物体を識別するようにしてもよい。例えば、図19において一点鎖線で囲んだ領域の3回の認識処理の結果の多数決判定によれば、出力部12の出力信号は“1”となる。   The first recognizing means 7a may identify an object by majority decision based on the result of odd number of recognition processes on the time axis. For example, according to the majority decision as a result of the recognition processing performed three times in the region surrounded by the one-dot chain line in FIG. 19, the output signal of the output unit 12 is “1”.

これにより、信号処理装置2は、第1認識手段7aでの識別精度を向上させることが可能となる。   Thereby, the signal processing apparatus 2 can improve the identification accuracy in the 1st recognition means 7a.

また、信号処理装置2は、規格化手段6による規格化前の複数の所定のフィルタバンク5aの信号成分の強度の総和もしくは重み付け総和が所定値以上である場合のみ、第1認識手段7aによる認識処理を行うかもしくは第1認識手段7aによる認識結果を有効とするようにしてもよい。図20は、規格化手段6による規格化前の各フィルタバンク5aそれぞれの信号の強度が低周波側から順に、m、m、m、m及びmとした場合の例であり、図20(a)は強度の総和(m+m+m+m+m)が所定値(Eth)以上の場合を示し、図20(b)は強度の総和(m+m+m+m+m)が所定値(Eth)未満の場合を示している。 Further, the signal processing device 2 recognizes the first recognition means 7a only when the sum of the signal component intensities or weighted sums of the plurality of predetermined filter banks 5a before normalization by the normalization means 6 is not less than a predetermined value. Processing may be performed or the recognition result by the first recognition means 7a may be validated. FIG. 20 shows an example in which the signal strength of each filter bank 5a before normalization by the normalizing means 6 is m 1 , m 2 , m 3 , m 4 and m 5 in order from the low frequency side. FIG. 20A shows a case where the sum of the intensities (m 1 + m 2 + m 3 + m 4 + m 5 ) is equal to or greater than a predetermined value (Eth), and FIG. 20B shows the sum of the intensities (m 1 + m 2 + m 3). + M 4 + m 5 ) is less than a predetermined value (Eth).

これにより、センサ装置Seは、誤検出を低減することが可能となる。   Thereby, the sensor device Se can reduce erroneous detection.

第1認識手段7aは、認識処理としてニューラルネットワーク(neural network)による認識処理を行って物体を識別する機能を有するものでもよい。これにより、信号処理装置2は、第1認識手段7aによる識別精度を向上させることが可能となる。   The first recognition means 7a may have a function of identifying an object by performing recognition processing using a neural network as recognition processing. Thereby, the signal processing apparatus 2 can improve the identification accuracy by the first recognition means 7a.

ニューラルネットワークとしては、例えば、教師なしの競合学習型ニューラルネットワークを用いることができる。ニューラルネットワークとしては、教師有りのバックプロパゲーション(back propagation)型のものを用いることが可能であるが、競合学習型ニューラルネットワークの方がバックプロパゲーション型のニューラルネットワークよりも構成が簡単であり、カテゴリ毎の学習データを用いて学習させるだけでよく、一旦学習した後も追加学習によって学習を強化させることが可能である。   As the neural network, for example, an unsupervised competitive learning type neural network can be used. As a neural network, a super propagation back propagation type can be used, but a competitive learning type neural network is simpler than a back propagation type neural network, It is only necessary to learn using the learning data for each category, and it is possible to reinforce learning by additional learning even after learning once.

学習データとしては、あらかじめ、電波センサ1の検知エリア内での検出対象の物体の異なった動きそれぞれに対応して取得した規格化手段6の出力を用いる。   As the learning data, the output of the normalizing means 6 acquired in advance corresponding to each different movement of the object to be detected in the detection area of the radio wave sensor 1 is used.

ニューラルネットワークは、例えば、図21に示すように、入力層71と出力層72との2層からなり、出力層72の各ニューロンN2が入力層71のすべてのニューロンN1とそれぞれ結合された構成を有している。ニューラルネットワークは、マイクロコンピュータで適宜のアプリケーションプログラムを実行することにより実現する場合を想定しているが、専用のニューロコンピュータを用いることも可能である。   For example, as shown in FIG. 21, the neural network includes two layers of an input layer 71 and an output layer 72, and each neuron N2 of the output layer 72 is coupled to all the neurons N1 of the input layer 71. Have. The neural network is assumed to be realized by executing an appropriate application program with a microcomputer, but a dedicated neurocomputer can also be used.

ニューラルネットワークの動作には、学習モードと検知モードとがあり、学習モードにおいて適宜の学習データを用いて学習した後に、検知モードにおいて、認識処理を行う。   The operation of the neural network includes a learning mode and a detection mode. After learning using appropriate learning data in the learning mode, recognition processing is performed in the detection mode.

入力層71のニューロンN1と出力層72のニューロンN2との結合度(重み係数)は可変であり、学習モードにおいて、学習データをニューラルネットワークに入力することによりニューラルネットワークを学習させ、入力層71の各ニューロンN1と出力層72の各ニューロンN2との重み係数を決める。言い換えると、出力層72の各ニューロンN2には、入力層71の各ニューロンN1との間の重み係数を要素とする重みベクトルが対応付けられる。したがって、重みベクトルは入力層71のニューロンN1と同数の要素を持ち、入力層71に入力される特徴量のパラメータ(parameter)の個数と重みベクトルの要素の個数とは一致する。   The degree of connection (weight coefficient) between the neuron N1 in the input layer 71 and the neuron N2 in the output layer 72 is variable. In the learning mode, the learning data is input to the neural network to learn the neural network. The weighting coefficient between each neuron N1 and each neuron N2 of the output layer 72 is determined. In other words, each neuron N2 in the output layer 72 is associated with a weight vector whose element is a weight coefficient between each neuron N1 in the input layer 71. Therefore, the weight vector has the same number of elements as the neuron N1 of the input layer 71, and the number of feature parameters input to the input layer 71 matches the number of elements of the weight vector.

一方、検知モードでは、カテゴリを判定すべき規格化手段6からの出力された検知用データをニューラルネットワークの入力層71に与えると、出力層72のニューロンN2のうち、重みベクトルと検知用データとの距離が最小であるニューロンN2が発火する。学習モードにおいて出力層72のニューロンN2にカテゴリが対応付けられていれば、発火したニューロンN2の位置のカテゴリによって検知用データのカテゴリを知ることができる。本実施形態のセンサ装置Seにおけるニューラルネットワークでは、物体の「検知(検出)」以外はすべて「非検知(非検出)」と判定するようにカテゴリを設定する。   On the other hand, in the detection mode, when the detection data output from the normalizing means 6 for determining the category is given to the input layer 71 of the neural network, the weight vector and the detection data among the neurons N2 of the output layer 72 The neuron N2 having the smallest distance is fired. If a category is associated with the neuron N2 of the output layer 72 in the learning mode, the category of the detection data can be known from the category of the position of the fired neuron N2. In the neural network in the sensor device Se of the present embodiment, the category is set so that everything except “detection (detection)” of the object is determined as “non-detection (non-detection)”.

ところで、信号処理装置2は、上述のように、第1認識手段7aにより検知対象の物体が識別されたときに動作し定常的な背景信号を識別する第2認識手段7bを備えている。定常的な背景信号は、所定時間(例えば、3秒)、継続的に発生する背景信号である。定常的な背景信号は、例えば、センサ装置Seの近傍の機器(例えば、照明器具、扇風機等)等の動作や雨等に起因する定常的な雑音である。   By the way, as described above, the signal processing device 2 includes the second recognition unit 7b that operates when the object to be detected is identified by the first recognition unit 7a and identifies a stationary background signal. The stationary background signal is a background signal that is continuously generated for a predetermined time (for example, 3 seconds). The stationary background signal is, for example, stationary noise caused by the operation of a device (for example, a lighting fixture or a fan) in the vicinity of the sensor device Se, rain, or the like.

第1認識手段7aにより物体が識別(検知)されると(図22の処理St1でyes」)、第2認識手段7bは、定常的な背景信号(背景)の存否を確認し(図22の処理St2)、定常的な背景信号が存在すると認識した場合、定常的な背景信号を識別したことになる(図22の処理St2でyes)。そして、センサ装置Seは、第2認識手段7bにより定常的な背景信号が識別されると、背景信号を第2認識手段7bにより識別された背景信号に変更し(図22の処理St3)、第2モードへ遷移する(図22の処理St1)。第2モードでは、背景信号除去手段10により背景信号を除去してから、第1認識手段7aによる認識処理を行う。よって、センサ装置Seは、定常的な背景信号を効率的に除去することが可能となり、検知対象以外の物体の動きに起因した誤検出を低減することが可能となる。また、センサ装置Seは、定常的な背景信号(背景)の存否を確認し定常的な背景信号が認識されない場合(図22の処理St2でno)、第1認識手段7aによる認識処理を行う(図22の処理St4)。そして、物体が識別(検知)されない場合(図22の処理St4でno)には、処理St1に戻る。なお、図22では、処理St1が、検知対象の物体の検知待ちの状態での処理であるのに対して、処理St4が、検知対象の物体の検知後の状態での処理である。   When the first recognizing means 7a identifies (detects) the object (yes in process St1 in FIG. 22), the second recognizing means 7b confirms the presence or absence of a steady background signal (background) (FIG. 22). Process St2) When it is recognized that a stationary background signal exists, the stationary background signal is identified (yes in process St2 of FIG. 22). Then, when the stationary background signal is identified by the second recognizing unit 7b, the sensor device Se changes the background signal to the background signal identified by the second recognizing unit 7b (processing St3 in FIG. 22). Transition to the second mode (process St1 in FIG. 22). In the second mode, after the background signal is removed by the background signal removing means 10, the recognition processing by the first recognition means 7a is performed. Therefore, the sensor device Se can efficiently remove a stationary background signal, and can reduce erroneous detection due to the movement of an object other than the detection target. Further, the sensor device Se confirms the presence or absence of a stationary background signal (background), and when the stationary background signal is not recognized (no in process St2 in FIG. 22), performs a recognition process by the first recognition means 7a ( Process St4 in FIG. 22). If the object is not identified (detected) (no in process St4 in FIG. 22), the process returns to process St1. In FIG. 22, the process St1 is a process in a state of waiting for detection of an object to be detected, whereas the process St4 is a process in a state after detection of the object to be detected.

センサ装置Seは、第2認識手段7bが、定期的に、定常的な背景信号を識別し背景信号の更新(変更/解除)を行う(図22のSt5、St6)ことが好ましい。これにより、センサ装置Seは、定常的な背景信号の強度が変化した場合や定常的な背景信号が消滅した場合に、それ以前の背景信号が背景信号除去手段10で利用されるのを抑制することが可能となり、誤検出を更に低減することが可能となる。   In the sensor device Se, it is preferable that the second recognizing unit 7b periodically recognizes a steady background signal and updates (changes / cancels) the background signal (St5 and St6 in FIG. 22). Thereby, the sensor device Se suppresses the background signal removing unit 10 from using the previous background signal when the intensity of the stationary background signal changes or when the stationary background signal disappears. This makes it possible to further reduce false detections.

第2認識手段7bは、規格化手段6から出力されるフィルタバンク5a毎の規格化強度から決まる周波数分布の特徴と、周波数分布の時間的な継続性の特徴と、の少なくとも一方により背景信号を識別する。   The second recognizing means 7b outputs the background signal based on at least one of the characteristics of the frequency distribution determined from the normalized strength for each filter bank 5a output from the normalizing means 6 and the characteristics of temporal continuity of the frequency distribution. Identify.

周波数分布の特徴とは、瞬時の周波数分布であり、例えば、図23に示すような周波数分布のある時刻での規格化強度の周波数領域(周波数軸上)での分布を意味する。周波数分布の時間的な継続性とは、定常性の意味であり、統計的安定性を意味する。   The characteristic of the frequency distribution is an instantaneous frequency distribution, and means, for example, a distribution in the frequency domain (on the frequency axis) of the normalized intensity at a certain time as shown in FIG. The temporal continuity of the frequency distribution means stationarity and means statistical stability.

第2認識手段7bは、周波数分布の特徴により背景信号を識別する場合、周波数分布の特徴の成分分析を行い、背景信号を識別する。成分分析では、予めメモリに記憶させてある背景信号のリファレンスとなる複数の周波数分布成分のいずれか或いは組み合わせにより周波数分布の特徴が成り立っているのか否かを分析し、その結果により背景信号を識別する。この場合、第2認識手段7bは、例えば、重回帰分析等による認識処理を行うようにすればよい。なお、周波数分布成分は、規格化強度の周波数領域での分布を意味する。   When identifying the background signal based on the characteristics of the frequency distribution, the second recognizing unit 7b performs component analysis of the characteristics of the frequency distribution to identify the background signal. In the component analysis, whether or not the characteristics of the frequency distribution are realized by any one or a combination of a plurality of frequency distribution components that are stored in the memory as a reference of the background signal, and the background signal is identified based on the result. To do. In this case, the second recognizing unit 7b may perform a recognition process by multiple regression analysis, for example. The frequency distribution component means a distribution in the frequency domain of normalized intensity.

第2認識手段7bは、例えば、周波数分布の時間的な継続性の特徴により背景信号を識別する場合、規格化強度で規定値(例えば、0.1)を超えるパルス状の信号が、同じフィルタバンク5aで所定時間(例えば、3秒程度)の間に規定回数(例えば、10回)以上、ある場合に、そのパルス状の信号のフィルタバンク5a毎の平均値、或いは、その平均値に定数を掛けたものを定常的な背景信号と認識する。図24は、所定時間においてパルス状の信号が規定回数に満たない場合の周波数分布の一例を示している。また、図25は、所定時間においてパルス状の信号が規定回数以上の場合の周波数分布の一例を示している。図26は、定常的な背景信号を含んだ瞬時の周波数分布の一例を示している。   For example, when the background signal is identified based on the temporal continuity characteristics of the frequency distribution, the second recognizing unit 7b uses the same filter as the pulse-like signal that exceeds the specified value (for example, 0.1) in the normalized intensity. If the bank 5a has a predetermined number of times (for example, 10 times) or more in a predetermined time (for example, about 3 seconds), the average value of the pulse-like signal for each filter bank 5a or a constant to the average value Is recognized as a stationary background signal. FIG. 24 shows an example of the frequency distribution in the case where the pulse-shaped signal is less than the specified number of times in a predetermined time. FIG. 25 shows an example of the frequency distribution in the case where the pulsed signal is equal to or more than the specified number of times in a predetermined time. FIG. 26 shows an example of an instantaneous frequency distribution including a stationary background signal.

また、第2認識手段7bは、周波数分布の時間的な継続性の特徴により背景信号を識別する場合、規格化強度で各フィルタバンク5aの信号が規定値(例えば、0.1)を超える平坦な周波数分布が、所定時間(例えば、3秒程度)の間に規定回数(例えば、10回)以上、ある場合に、フィルタバンク5a毎の平均値、或いは、その平均値に定数を掛けたものを定常的な背景信号と認識する。第2認識手段7bは、上記マイクロコンピュータで適宜のプログラムを実行することにより実現される。   Further, when the second recognizing means 7b identifies the background signal based on the temporal continuity characteristics of the frequency distribution, the signal of each filter bank 5a is flat when the normalized intensity exceeds a specified value (for example, 0.1). Average frequency for each filter bank 5a or a constant multiplied by a constant when there is a certain frequency distribution over a specified number of times (for example, 10 times) during a predetermined time (for example, about 3 seconds) Is recognized as a stationary background signal. The second recognizing means 7b is realized by executing an appropriate program with the microcomputer.

Se センサ装置
1 電波センサ
2 信号処理装置
3 増幅部
4 A/D変換部
5 周波数分析手段
5a フィルタバンク
5b 周波数ビン
5b 特定周波数ビン
6 規格化手段
7a 第1認識手段
7b 第2認識手段
8 平均化処理手段
10 背景信号除去手段
Se sensor device 1 Radio wave sensor 2 Signal processing device 3 Amplification unit 4 A / D conversion unit 5 Frequency analysis unit 5a Filter bank 5b Frequency bin 5b i Specific frequency bin 6 Normalization unit 7a First recognition unit 7b Second recognition unit 8 Average Processing means 10 Background signal removing means

Claims (11)

電波を送信し物体で反射された電波を受信する電波センサと、前記電波センサから出力される前記物体の動きに応じたセンサ信号を信号処理する信号処理装置とを備え、前記信号処理装置は、前記電波センサから出力されるセンサ信号を増幅する増幅部と、前記増幅部によって増幅されたセンサ信号をディジタルのセンサ信号に変換して出力するA/D変換部と、前記A/D変換部から出力されるセンサ信号を周波数領域の信号に変換し周波数帯域の異なるフィルタバンクの群における前記フィルタバンク毎の信号として抽出する周波数分析手段と、前記周波数分析手段により抽出された信号の総和もしくは所定の複数の前記フィルタバンクを通過した信号の強度の総和で、前記各フィルタバンクそれぞれを通過した信号の強度を規格化し規格化強度として出力する規格化手段と、前記規格化手段から出力される前記フィルタバンク毎の規格化強度から決まる周波数分布もしくは前記規格化強度の成分比との少なくとも一方により前記物体を識別する認識処理を行う第1認識手段と、前記フィルタバンクを通過した信号から背景信号を除去する背景信号除去手段と、前記第1認識手段により前記物体が識別されたときに動作し、前記規格化手段から出力される前記フィルタバンク毎の規格化強度から決まる周波数分布の特徴と、前記周波数分布の時間的な継続性の特徴と、の少なくとも一方により定常的な背景信号を識別する第2認識手段と、を備えることを特徴とするセンサ装置。   A radio wave sensor that transmits a radio wave and receives a radio wave reflected by an object; and a signal processing device that performs signal processing on a sensor signal corresponding to the movement of the object output from the radio wave sensor. From the amplification unit that amplifies the sensor signal output from the radio wave sensor, the A / D conversion unit that converts the sensor signal amplified by the amplification unit into a digital sensor signal, and the A / D conversion unit A frequency analysis means for converting the output sensor signal into a signal in the frequency domain and extracting it as a signal for each filter bank in a group of filter banks having different frequency bands; and a sum of signals extracted by the frequency analysis means or a predetermined value The sum of the strengths of the signals that have passed through the plurality of filter banks is normalized to regulate the strength of the signals that have passed through each of the filter banks. A recognition process for identifying the object by at least one of a normalization unit that outputs the normalized intensity and a frequency distribution determined from the normalized intensity for each filter bank output from the normalizing unit or a component ratio of the normalized intensity A first recognition unit that performs the above operation, a background signal removal unit that removes a background signal from the signal that has passed through the filter bank, and an operation that is performed when the object is identified by the first recognition unit, and is output from the normalization unit Second recognition means for identifying a stationary background signal by at least one of a characteristic of a frequency distribution determined from a normalized intensity for each filter bank and a characteristic of temporal continuity of the frequency distribution. A sensor device comprising: 前記第2認識手段は、定期的に定常的な背景信号を識別し前記背景信号の更新を行うことを特徴とする請求項1記載のセンサ装置。   The sensor device according to claim 1, wherein the second recognizing unit periodically recognizes a stationary background signal and updates the background signal. 前記周波数分析手段が、前記A/D変換部から出力されるセンサ信号を離散コサイン変換することで前記周波数領域の信号に変換する機能を有し、前記各フィルタバンクの各々が複数の周波数ビンを有し、前記信号処理装置は、前記周波数分析手段と前記規格化手段との間に、平滑化処理手段を備え、前記平滑化処理手段は、前記各フィルタバンク毎に前記周波数ビン毎の信号の強度を周波数領域において平滑化処理する機能と、前記各フィルタバンク毎に前記周波数ビン毎の信号の強度を時間軸方向において平滑化処理する機能と、の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項1又は2記載のセンサ装置。   The frequency analysis means has a function of converting the sensor signal output from the A / D converter into a signal in the frequency domain by performing discrete cosine transform, and each of the filter banks has a plurality of frequency bins. And the signal processing device includes a smoothing processing unit between the frequency analysis unit and the normalization unit, and the smoothing processing unit is configured to output a signal for each frequency bin for each filter bank. The apparatus has at least one of a function of smoothing the intensity in the frequency domain and a function of smoothing the intensity of the signal for each frequency bin in the time axis direction for each filter bank. 3. The sensor device according to 1 or 2. 前記背景信号除去手段は、前記フィルタバンクを通過した信号から前記背景信号を減算することで前記背景信号を除去することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のセンサ装置。   4. The sensor device according to claim 1, wherein the background signal removing unit removes the background signal by subtracting the background signal from a signal that has passed through the filter bank. 5. 前記背景信号除去手段は、事前に得た前記各フィルタバンク毎における複数点の信号の時間軸上での平均値を前記背景信号として除去することを特徴とする請求項4記載のセンサ装置。   5. The sensor device according to claim 4, wherein the background signal removing unit removes, as the background signal, an average value on a time axis of a plurality of signals for each filter bank obtained in advance. 前記各フィルタバンクの各々が複数の周波数ビンを有し、前記信号処理装置は、前記背景信号が定常的に含まれる前記周波数ビンを特定周波数ビンとし、前記背景信号除去手段は、前記特定周波数ビンの信号を無効とし、前記特定周波数ビンに近接する前記周波数ビンの信号の強度から推定した信号の強度で補完することによって背景信号を除去することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のセンサ装置。   Each of the filter banks has a plurality of frequency bins, the signal processing apparatus sets the frequency bin in which the background signal is constantly included as a specific frequency bin, and the background signal removal unit includes the specific frequency bin. 6. The background signal is removed by invalidating the signal and supplementing with the signal strength estimated from the signal strength of the frequency bin adjacent to the specific frequency bin. The sensor device according to item. 前記第1認識手段は、前記認識処理として主成分分析もしくはKL変換によるパターン認識を行うことで前記物体を識別することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のセンサ装置。   The sensor device according to claim 1, wherein the first recognition unit identifies the object by performing pattern recognition by principal component analysis or KL conversion as the recognition processing. 前記第1認識手段は、前記認識処理として重回帰分析による認識処理を行うことによって前記物体を識別することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のセンサ装置。   The sensor device according to claim 1, wherein the first recognition unit identifies the object by performing recognition processing by multiple regression analysis as the recognition processing. 前記第1認識手段は、前記認識処理としてニューラルネットワークによる認識処理を行って前記物体を識別することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のセンサ装置。   The sensor device according to claim 1, wherein the first recognition unit identifies the object by performing recognition processing using a neural network as the recognition processing. 前記第1認識手段は、時間軸上での奇数回の前記認識処理の結果に基づく多数決判定により識別結果を決定することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のセンサ装置。   10. The sensor device according to claim 1, wherein the first recognizing unit determines an identification result by a majority decision based on an odd number of recognition processing results on a time axis. . 前記信号処理装置は、前記規格化手段による規格化前の前記信号の強度の総和が所定値以上である場合のみ、前記第1認識手段による前記認識処理を行うかもしくは前記第1認識手段による前記認識処理の結果を有効とすることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のセンサ装置。   The signal processing apparatus performs the recognition processing by the first recognition unit or the first recognition unit only when the sum of the intensities of the signals before standardization by the standardization unit is a predetermined value or more. The sensor device according to claim 1, wherein the result of the recognition process is validated.
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