JP2016125858A - 対象物検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電波を利用した対象物検知装置において、他の機器からの信号による干渉であることを確実に判別することができる対象物検知装置を提供することを目的とする。【解決手段】受信部にて受信した電波の位相を変更させた信号を生成する位相変更部と、送信部にて送信する送信波と受信部にて受信した受信波と、から第１ドップラー信号を生成する第１ミキサ部と、送信部にて送信する送信波と位相変更部にて受信波の位相を変更させた信号と、から第２ドップラー信号を生成する第２ミキサ部と、第１ドップラー信号又は第２ドップラー信号のうち、一方のドップラー信号が他のドップラー信号に対して先に検出されたかを示す位相情報を算出し、その算出結果に基づいて機器を制御する制御部と、を備え、制御部は、今回の位相情報が前回の位相情報に対して反転した場合、他の装置から出力された信号と干渉していると判定することを特徴とする対象物検知装置。【選択図】図１

Description

本発明の態様は、一般的に、対象物検知装置に関する。

従来より、静止した物体を検知する為の対象物検知装置が、別の対象物検知装置や蛍光灯による干渉であるか判別する手法が知られている（特許文献１）。特許文献１に記載された干渉判別手法は、複数の検知信号から算出した位相差の時間的変化から判別する手法を提案している。

しかし、例えば動く人を検知対象物とする場合、検知信号から算出した位相差は時間的に変化する。特許文献１に記載された構成において、他の機器から出力された信号と干渉しているか否か判別することはできない。

特開平０３−２４５０７８

本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、対象物の動きを検知する対象物検知装置において、他の機器から出力された信号と干渉していることを精度よく判別できる対象物検知装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、対象物の動きを検知する対象物検知装置であって、対象物の動きを検知する対象物検知装置であって、前記対象物を検知しようとする検知領域に送信波を送信する送信部と、前記検知領域の前記対象物によって反射された電波を受信する受信部と、前記受信部にて受信した受信波の位相を変更させた信号を生成する位相変更部と、前記送信部にて送信する送信波と前記受信部にて受信した受信波と、から第１ドップラー信号を生成する第１ミキサ部と、前記送信部にて送信する送信波と前記位相変更部にて受信波の位相を変更させた信号と、から第２ドップラー信号を生成する第２ミキサ部と、前記第１ドップラー信号又は前記第２ドップラー信号のうち、一方のドップラー信号が他のドップラー信号に対して先に検出されたかを示す位相情報を算出し、その算出結果に基づいて機器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、今回の位相情報が前回の位相情報に対して反転した場合、他の装置から出力された信号と干渉していると判定することを特徴とする。

この対象物検知装置によれば、対象物検知装置の周辺に他の対象物検知装置が設置されている場合および対象物検知装置の周辺に蛍光灯など電波を放射する装置が設置されている場合において、他の装置から出力された信号と干渉していることをより精度よく判定することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記制御部は、今回の位相情報が前回の位相情報に対して複数回反転した場合、他の装置から出力された信号と干渉していると判定することを特徴とする対象物検知装置請求項１の対象物検知装置である。

この対象物検知装置によれば、複数の位相情報から判別することで、より精度良く判別できる。

第３の発明は、第２の発明において、前記制御部は、前記対象物が動作している期間よりも短い所定の期間において、今回の位相情報が前回の位相情報に対して反転した場合、他の装置から出力された信号と干渉していると判定することを特徴とする対象物検知装置である。

この対象物検知装置によれば、干渉と判定することを所定の期間内における位相情報に限定することで、対象物から反射した電波による影響を抑制でき、より精度良く干渉を判別できる。

第４の発明は、第２の発明において、前記制御部は、所定の位相情報の数において、今回の位相情報が前回の位相情報に対して反転した場合、他の装置から出力された信号と干渉していると判定することを特徴とする対象物検知装置である。

この対象物検知装置によれば、ドップラー信号の周波数が低く位相情報を得るまで時間がかかる場合でも、より精度良く干渉を判別できる。

第５の発明は、第１〜第４の発明において、前記制御部が、前記対象物が前記検知領域に存在しないと判断した時において、今回の位相情報が前回の位相情報に対して反転した場合、他の装置から出力された信号と干渉していると判定することを特徴とする対象物検知装置である。

この対象物検知装置によれば、検知対象物によって位相情報の進みと遅れの関係が反転することがなく、より精度良く干渉を判別できる。

本発明の態様によれば、対象物の動きを検知する対象物検知装置において、他の機器から出力された信号と干渉していることを精度よく判別できる対象物検知装置が提供できる。

本発明の実施の形態にかかる対象物検知装置の構成を示すブロック図である。 位相情報の進みと遅れの説明図である。 位相情報の位相の反転を示す説明図である。 複数回の位相の反転を説明する図である。 所定の期間を説明する図である。 所定の位相情報の数を説明する図である。 検知対象物の有無を考慮したときの干渉の判断を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる対象物検知装置の構成を表すブロック図である。

図１（ａ）に示した対象物検知装置１０は、アンテナ１０１と、送信部１０２と、受信部１０３と、ミキサ部１０４と、前記受信部にて受信した受信波の位相を異ならせる位相変更部１０５と、一方のドップラー信号が他のドップラー信号に対して先に検出されたかを示す位相情報を算出し、その算出結果に基づいて機器を制御する制御部１０６を有する。
高周波、マイクロ波あるいはミリ波などの１０ｋＨｚ〜１００ＧＨｚの周波数帯の電波が、送信部１０２に接続されたアンテナ１０１から放射される。具体的には、例えば２４．１５ＧＨｚの周波数を有する送信波Ｔ１が、アンテナ１０１から放射される。人体などの検知対象物からの反射波または透過波Ｔ２は、アンテナ１０１を経由して受信部１０３に入力され、ミキサ部１０４ａを経由して直接制御部１０６に到達する信号と、位相変更部１０５とミキサ部１０４ｂを経由して制御部１０６に到達する信号に分かれる。

図１（ａ）に表した対象物検知装置１０のように、送信側のアンテナおよび受信側のアンテナは、互いに共通のアンテナ（アンテナ１０１）であってもよい。または、図１（ｂ）に表した対象物検知装置１０のように、送信側のアンテナ１０１ａが送信部１０２に接続され、受信側のアンテナ１０１ｂが受信部１０３に接続されていてもよい。
つまり、図１（ａ）に表した対象物検知装置１０は、図１（ｂ）に表した対象物検知装置１０に置き換えられてもよい。

本実施形態では、対象物検知装置１０がドップラー効果を利用したドップラーセンサである場合を例に挙げ説明する。
送信波の一部と受信波とは、ミキサ部１０４にそれぞれ入力されて合成され、例えばドップラー効果が反映された出力信号が出力される。ミキサ部１０４から出力された検知信号は、制御部１０６に出力される。

ミキサ部１０４から出力された検知信号は、周波数の低いベースラインに周波数の高い信号が重畳した波形を有する。高周波数成分には、ドップラー効果に関する情報が含まれる。すなわち、人体などの被検知体が移動すると、ドップラー効果によって反射波の波長がシフトする。ドップラー周波数ΔＦ（Ｈｚ）は、下記の式（１）により表すことができる。

対象物検知装置１０に対して被検知体が相対的に移動すると、式（１）で表されるように、その速度ｖに比例した周波数ΔＦを含む出力信号が得られる。出力信号は周波数スペクトラムを有し、スペクトラムのピークに対応するピーク周波数と移動体の速度ｖとの間には相関関係がある。従って、ドップラー周波数ΔＦを測定することにより速度ｖを求めることができる。なお、日本においては、人体を検知する目的として、１０．５０〜１０．５５ＧＨｚまたは２４．０５〜２４．２５ＧＨｚの周波数を使用することができる。

なお、本実施形態の対象物検知装置１０は、ドップラー効果を利用したドップラーセンサには限定されない。対象物検知装置１０は、連続波周波数変調方式（ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式）あるいは２周波ＣＷ方式（ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）方式）を利用した測距センサであってもよい。

図２は、位相情報を説明する図である。制御部１０６で、２つのドップラー信号から位相情報の進みと遅れを算出する。
位相情報の算出方法は、例えば図２のように、ドップラー信号の谷が現れる順番が、先に第１ドップラー信号、その後に第２ドップラー信号の場合は位相情報の進みという。一方、先に第２ドップラー信号、その後に第１ドップラー信号の場合は位相情報の遅れという。

図３は、位相情報の反転を説明する図である。制御部１０６で算出した位相情報が図３（ａ）のように位相の進みと遅れが時間的に変化する場合に、位相情報の反転と表現する。図３（ｂ）は、位相情報が反転しない場合の説明図である。制御部１０６で算出した位相情報が図３（ｂ）のように時間的に変化しない場合、位相情報は反転しないという。

対象物検知装置１０に対して検知対象物が移動した場合、制御部１０５にて進みまたは遅れのどちらか一方の位相情報が得られる。一方、他の機器からの出力された信号と干渉が起きている場合、対象物検知装置１０から送信される周波数と受信する周波数がランダムにずれることでドップラー信号が乱れ、制御部１０５において位相情報の進みと遅れの両方が得られる。これを利用し、位相情報の反転があれば他の機器から出力された信号と干渉が起きていると判断できる。これにより、他の機器から出力された信号と干渉していることを精度よく判別できる。

図４は、他の機器からの信号と干渉していることを、複数の位相情報の反転によって判断することを説明する図である。複数の位相の反転情報を使うことで、他の機器から出力された信号と干渉していることを精度よく判別できる

図５は、他の機器からの信号と干渉していることを、所定の期間内における位相情報の反転によって判断することを説明する図である。検知対象物の移動による位相情報の場合であっても、位相情報の反転が出力されてしまう場合がある。例えば、移動している検知対象物が停止したとき反動で逆方向に移動すると、位相情報の進みと遅れの両方が得られてしまう。そのため、所定の期間内における位相情報の反転によって干渉を判断する。これにより、他の機器から出力された信号と干渉していることを精度よく判別できる。なお、所定の期間とは、一定の時間でもよいし、周期的またはランダムで時間が変化してもよい。

図６は、他の機器からの信号と干渉していることを、所定の位相情報の数において干渉を判断することを説明する図である。位相情報はドップラー信号から出力されるため、ドップラー信号の周波数が低い場合は位相情報を得るまで時間がかかる。そのため、位相情報が所定の数を得られてから干渉を判断する。これにより、他の機器から出力された信号と干渉していることを精度よく判別できる。なお、所定の回数とは、一定の時間でもよいし、周期的またはランダムで回数が変化してもよい。

図７は、検知対象物が検知領域にないときに限り、他の機器からの信号と干渉していることを位相情報の反転によって判定することを説明する図である。検知対象物の移動による位相情報の場合であっても、例えば、移動している検知対象物が停止したとき反動で逆方向に移動すると、位相情報の進みと遅れの両方が得られてしまう。そのため、検知対象物が検知領域にないときに限り、干渉か否かを判定する。これにより、他の機器から出力された信号と干渉していることを精度よく判別できる。

以上、本発明の実施の形態について説明した。前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０ 対象物検知装置、 １０１ アンテナ、１０１ａ 送信側のアンテナ、１０１ｂ 受信側のアンテナ、１０２ 送信部、１０３ 受信部、１０４ ミキサ部（１０４ａ 第１ミキサ部 １０４ｂ 第２ミキサ部）、１０５ 位相変更部、１０６ 制御部

Claims (5)

1. 対象物の動きを検知する対象物検知装置であって、
   前記対象物を検知しようとする検知領域に送信波を送信する送信部と、
   前記検知領域の前記対象物によって反射された電波を受信する受信部と、
   前記受信部にて受信した受信波の位相を変更させた信号を生成する位相変更部と、
   前記送信部にて送信する送信波と前記受信部にて受信した受信波と、から第１ドップラー信号を生成する第１ミキサ部と、
   前記送信部にて送信する送信波と前記位相変更部にて受信波の位相を変更させた信号と、から第２ドップラー信号を生成する第２ミキサ部と、
   前記第１ドップラー信号又は前記第２ドップラー信号のうち、一方のドップラー信号が他のドップラー信号に対して先に検出されたかを示す位相情報を算出し、その算出結果に基づいて機器を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、今回の位相情報が前回の位相情報に対して反転した場合、他の装置から出力された信号と干渉していると判定することを特徴とする対象物検知装置。
2. 前記制御部は、今回の位相情報が前回の位相情報に対して複数回反転した場合、他の装置から出力された信号と干渉していると判定することを特徴とする請求項１に記載の対象物検知装置。
3. 前記制御部は、前記対象物が動作している期間よりも短い所定の期間において、今回の位相情報が前回の位相情報に対して反転した場合、他の装置から出力された信号と干渉していると判定することを特徴とする請求項２に記載の対象物検知装置。
4. 前記制御部は、所定の位相情報の数において、今回の位相情報が前回の位相情報に対して反転した場合、他の装置から出力された信号と干渉していると判定することを特徴とする請求項２に記載の対象物検知装置。
5. 前記制御部が、前記対象物が前記検知領域に存在しないと判断した時において、今回の位相情報が前回の位相情報に対して反転した場合、他の装置から出力された信号と干渉していると判定することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の対象物検知装置。

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