JP2017075869A - パッシブセンサのパルス検出装置およびパッシブセンサのパルス検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受信した信号のノイズレベルに応じて閾値の更新を行うことで、安定したパルス信号の検出を行う、パッシブセンサのパルス検出装置及びパッシブセンサのパルス検出方法を提供する。【解決手段】実施形態のパッシブセンサのパルス検出装置は、受信部から出力される信号を所定の時間間隔でＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段によりＡ／Ｄ変換した信号が、所定の閾値を超える値であるか否かを判定する判定手段と、少なくとも前記判定手段によりＡ／Ｄ変換した信号が所定の閾値を超えているときの前記Ａ／Ｄ変換手段の出力を前記信号解析部へ出力する手段と、前記判定手段によりＡ／Ｄ変換した信号が所定の閾値以下であるとき、当該Ａ／Ｄ変換した信号の値に基づいて前記判定手段の閾値を更新する閾値更新手段とを具備している。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、パッシブセンサのパルス検出装置およびパッシブセンサのパルス検出方法に関する。

従来、パッシブセンサのパルス検出装置は、固定の閾値に基づいて、対象物から発せられる電波及び赤外線信号等から、パルス信号の検出を行なっていた。

しかし、対象物から発せられる信号レベルが大きいと、ノイズ信号のレベルが固定の閾値よりも大きくなり、パルス信号の検出ができないとう問題があった。このため、パッシブセンサはノイズの変動に対応できず、校正のための校正回路が必要になるという問題があった。

特開平４−６４０７８号公報

本発明が解決しようとする課題は、受信した信号のノイズレベルに応じて閾値の更新を行うことで、安定したパルス信号の検出を行う、パッシブセンサのパルス検出装置及びパッシブセンサのパルス検出方法を提供する。

上記課題を解決するため、実施形態のパルス検出装置は、受信部から出力される信号を所定の時間間隔でＡ／Ｄ変換し、信号解析部へ出力するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段によりＡ／Ｄ変換した信号が、所定の閾値を超える値であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によりＡ／Ｄ変換した信号が所定の閾値を超えているか否かの判定結果を前記信号解析部へ出力する手段と、前記判定手段によりＡ／Ｄ変換した信号が所定の閾値以下であるとき、当該Ａ／Ｄ変換した信号の値に基づいて前記判定手段の閾値を更新する閾値更新手段とを具備している。

第１の実施形態であるパッシブセンサのパルス検出装置の構成図。 第１の実施形態の検波部とパルス検出部との回路図。 第１の実施形態の変形例における検波部とパルス検出部との回路図。 第１の実施形態のパルス検出部の動作を示すフローチャート。 第１の実施形態における受信信号に対する閾値の遷移図。 第２の実施形態の検波部とパルス検出部との回路図。 第２の実施形態の変形例における検波部とパルス検出部との回路図。 第２の実施形態のパルス検出部の動作を示すフローチャート。

以下、パッシブセンサのパルス検出装置およびパッシブセンサのパルス検出方法の実施形態を図面に基づき説明する。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態であるパッシブセンサのパルス検出装置の構成図である。本実施形態のパルス検出装置はアンテナ１０と受信部２０と検波部３０とパルス検出部４０と信号解析部５０とを有する。本実施形態のパルス検出装置は対象物９０から発せられる赤外線信号等をアンテナ１０から受信部２０にて受信する。

検波部３０はリニア（Ｌｉｎｅａｒ）検波器とＡ／Ｄ変換器とを有しており、受信部２０にて受信された信号のリニア検波をして電圧値に変換させる。

パルス検出部４０は検波部３０にてサンプリングされた受信信号について、パルス成分とノイズ成分とに分離してパルスを検出する。

信号解析部５０は検波部３０にてサンプリング及びＡ／Ｄ変換された受信信号およびパルス検出部４０にて検出されたパルス成分から、パルス幅や周期等の信号解析や対象物９０が存在する方位の測定等を行う。

図２は第１の実施形態のパルス検出装置内の検波部３０とパルス検出部４０との回路図である。

検波部３０（Ａ／Ｄ変換手段）はリニア検波器３１ａとＡ／Ｄ変換器３２とを有しており、リニア検波器３１ａにて受信信号をリニア検波して、Ａ／Ｄ変換器３２にて所定の時間間隔でサンプリング及びＡ／Ｄ変換をする。

パルス検出部４０は受信信号の電圧値が所定の閾値を超える値であるか否かを判定する判定手段と、当該判定結果から閾値を更新する閾値更新手段とを有する。

本実施形態のパルス検出部４０は閾値判定部４１と、配列更新部４２と、ｎ段配列部４３と、閾値変更部４４とを有している。閾値判定部４１は判定手段であり、配列更新部４２と、ｎ段配列部４３と、閾値変更部４４とで閾値更新手段４５を構成する。即ち、図２の破線部で囲まれた部分が閾値更新手段４５となる。

さらに、配列更新部４２とｎ段配列部４３とで記憶手段４６を構成する。閾値変更部４４を閾値変更手段とする。即ち図２の一点鎖線で囲まれた部分が記憶手段４６となり、二点鎖線で囲まれた部分が閾値変更手段となる。

閾値判定部４１は検波部３０にてサンプリング及びＡ／Ｄ変換された受信信号の電圧値（Ａ／Ｄ変換値）と所定の閾値との比較を行う回路である。

配列更新部４２は閾値判定部４１にてサンプリング及びＡ／Ｄ変換された受信信号の電圧値が所定の閾値以下と判定された場合、当該電圧値をｎ段配列部４３に格納する回路である。

ｎ段配列部４３はｎ段の配列による記憶領域を有する記憶装置である。ここで、ｎは自然数とする。ｎ段配列部４３は配列更新部４２により、サンプリング及びＡ／Ｄ変換された受信信号の電圧値を格納する記憶装置である。

閾値変更部４４は総和算出部４４ａと平均算出部４４ｂとゲイン値乗算部４４ｃとを有している。閾値変更部４４は、ｎ段配列部４３内の数値の平均値を総和算出部４４ａと平均算出部４４ｂとから算出し、ゲイン値乗算部４４ｃにて当該平均値と既定のゲイン値とを乗算して閾値を更新している。

パルス検出部４０は信号解析部５０へ、検波部３０から受信した受信信号の電圧値と、閾値判定部４１での閾値判定結果と、ゲイン値乗算部４４ｃにて更新された閾値とを出力する。

図３は本実施形態の変形例であるパルス検出部４０の回路図である。当該変更例のパルス検出部４０はパルス成分抽出部４７を有する。図２では、閾値判定部４１から閾値判定結果を信号解析部５０へ出力していたが、当該変形例はパルス成分抽出部４７にて、閾値判定結果に基づいて、受信信号の電圧値からパルス成分を抽出し、信号解析部５０へ出力する。

図４は本実施形態のパルス検出部４０の動作を示すフローチャートである。サンプリングされた受信信号のサンプル数をｋ個とする。検波部３０からパルス検出部４０へ１番目の電圧値が入力される（ステップＳ１０１）。その後、閾値判定部４１にて受信信号の電圧値と閾値とを比較する（ステップＳ１０２）。

受信信号の電圧値が閾値以下のとき（ステップＳ１０２のＹＥＳ）は、配列更新部４２にてｎ段配列部４３の更新を行う（ステップＳ１０３）。ｎ段配列部４３は初期値として、所定の値が格納されており、ｎ段配列部４３の更新を行うとき、ｎ段配列部４３に格納されていた値を１段後ろにシフトし、当該受信信号の電圧値（最新の数値）をｎ段配列部４３の１段目の配列に格納する。ｎ段目に格納されていた数値（最も古い数値）については削除をする。即ち、ｎ段配列部４３は所定回数分（ｎ）の数値を記憶することができる。

ｎ段配列部４３内の値が更新されると、閾値変更部４４の総和算出部４４ａと平均算出部４４ｂとでｎ段配列部４３内の値の平均値を算出する（ステップＳ１０４）。閾値変更部４４のゲイン値乗算部４４ｃにて、当該平均値と既定のゲイン値とを乗算し（ステップＳ１０５）、新たな閾値を算出する。閾値の変更を行い（ステップＳ１０６）、閾値判定部４１に反映させる。その後、次の受信信号のサンプルに進み（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０１から処理を行う。

受信信号の電圧値が閾値よりも大きいとき（ステップＳ１０２のＮＯ）は、閾値の更新を行わずに受信信号のデータについて、次の受信信号のサンプルに進み（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０１から処理を行う。

以上の処理を受信信号の全てのサンプル数のｋ個について行う。

図５は本実施形態の受信信号に対する閾値の遷移図である。受信信号の電圧値は時間Ｔ１の区間とＴ２の区間とで受信信号及びノイズ成分のレベルが異なる。すなわち、Ｔ２の区間ではＴ１の区間よりもノイズ成分が大きい。このため、Ｔ２の区間ではノイズ成分のレベルが大きいので閾値の値も更新されて大きな値となる。また。Ｔ１の区間ではノイズ成分のレベルが小さいので閾値の値も小さな値に更新される。

即ち、Ｔ２の区間ではノイズレベルが大きいが、閾値以下のレベルであればノイズの大きさによって閾値も大きな値となり、その結果として大きなレベルのノイズであっても閾値以下の値となり、ノイズと信号とを分離することが可能となる。

一方、ノイズレベルが小さな値（Ｔ１の区間）となると、そのレベルは閾値以下であるので、閾値が徐々に小さな値となり、その結果として小さなレベルのノイズのときもノイズと信号とを分離することが可能となる。従来の固定された閾値に対して、受信信号の電圧値に基づいて変動する閾値について、図５において変動閾値と称する。

このように入力信号が所定の閾値以下のときのみその入力信号のレベルによって閾値を更新している。従って、パルスが存在するとき信号レベルに関わらず、ノイズ信号レベルによって閾値を更新することができ、ノイズとパルスとを明確に分離することが可能となる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態のパッシブセンサのパルス検出装置の構成図は図１と同様である。また、図６は第２の実施形態のパッシブセンサのパルス検出装置内の検波部３０とパルス検出部４０との回路図である。

検波部３０（Ａ／Ｄ変換手段）はＬＯＧ検波器３１ｂとＡ／Ｄ変換器３２とを有しており、ＬＯＧ検波器３１ｂにて受信信号をＬＯＧ検波して、Ａ／Ｄ変換器３２にてＡ／Ｄ変換をする。即ち、受信部２０にて受信された信号を検波して対数変換した電圧値に変換させる。

パルス検出部４０は検波部３０にてサンプリングされた受信信号について、パルス成分とノイズ成分とに分離してパルスを検出する。

パルス検出部４０は受信信号の電圧値と所定の閾値との大小を判定する判定手段と、当該判定結果から閾値を更新する閾値更新手段とを有する。

本実施形態のパルス検出部４０は閾値判定部４１と、配列更新部４２と、ｎ段配列部４３と、閾値変更部４４とを有している。閾値判定部４１は判定手段であり、配列更新部４２と、ｎ段配列部４３と、閾値変更部４４とで閾値更新手段４５を構成する。即ち、図２の破線部で囲まれた部分が閾値更新手段４５となる。

さらに、配列更新部４２とｎ段配列部４３とで記憶手段４６を構成する。閾値変更部４４を閾値変更手段とする。即ち図２の一点鎖線で囲まれた部分が記憶手段４６となり、二点鎖線で囲まれた部分が閾値変更手段となる。

閾値判定部４１と配列更新部４２とｎ段配列部４３とは第１の実施形態と同様のため、詳細な説明は省略する。

閾値変更部４４は総和算出部４４ａと平均算出部４４ｂとゲイン値加算部４４ｄとを有している。閾値変更部４４は、ｎ段配列部４３内の数値から総和算出部４４ａと平均算出部４４ｂとにより平均値を算出し、ゲイン値加算部４４ｄにて平均値と、対数変換に対応した既定のゲイン値とを加算をして閾値を更新している。

上記第１の実施形態のパルス検出部４０はリニア検波された受信信号の平均値に基づいて閾値を更新するため、ゲイン値乗算部４４ｃにて、当該平均値と既定のゲイン値とを乗算をしたが、本実施形態のパルス検出部４０はＬＯＧ検波された受信信号の平均値に基づいて閾値を更新するため、ゲイン値加算部４４ｄにて、平均値と対数変換に対応した既定のゲイン値とを加算をする。

パルス検出部４０は信号解析部５０へ、検波部３０から受信した受信信号の電圧値と、閾値判定部４１での閾値判定結果と、ゲイン値加算部４４ｄにて更新された閾値とを出力する。

図７は本実施形態の変形例であるパルス検出部４０の回路図である。当該変更例のパルス検出部４０はパルス成分抽出部４７を有する。図６では、閾値判定部４１から閾値判定結果を信号解析部５０へ出力していたが、当該変形例はパルス成分抽出部４７にて、閾値判定結果に基づいて、受信信号の電圧値からパルス成分を抽出し、信号解析部５０へ出力する。

図８は本実施形態のパルス検出部４０の動作を示すフローチャートである。ここで、本実施形態のフローチャートの内、ステップＳ２０１からステップＳ２０４、およびステップＳ２０６、Ｓ２０７は第１の実施形態のステップＳ１０１からステップＳ１０４、およびステップＳ１０６、ステップＳ１０７と同様の処理のため、詳細な説明は省略する。

本実施形態では、受信データの電圧値が閾値以下の場合、ｎ段配列部４３内の値を当該電圧値に更新し（ステップＳ２０３）、総和算出部４４ａと平均算出部４４ｂとでｎ段配列部４３内の値の平均値を算出する（ステップＳ２０４）。その後、ゲイン値加算部４４ｄにて、当該平均値と対数変換に対応した既定のゲイン値とを加算し（ステップＳ２０５）、新たな閾値を算出する。

以上の処理をサンプリングされた受信信号の全てについて行う。また、上記フローチャートによる、本実施形態の受信信号に対する閾値の遷移図は図５と同様である。

これにより、本実施形態のパルス検出装置は、サンプリング値に基づいて、閾値を変動することで、ノイズ成分の影響を抑制したパルス信号の検出を行うことができる。

なお、以上の実施形態において、受信信号の電圧値について、閾値との大小の判定を行っているが、受信信号の電力値について判定を行っても良い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、そのほかの様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０‥‥アンテナ、
２０‥‥受信部、
３０‥‥検波部、
３１ａ‥‥リニア検波器、
３１ｂ‥‥ＬＯＧ検波器、
３２‥‥Ａ／Ｄ変換器
４０‥‥パルス検出部、
４１‥‥閾値判定部、
４２‥‥配列更新部、
４３‥‥ｎ段配列部、
４４‥‥閾値変更部、
４４ａ‥‥総和算出部、
４４ｂ‥‥平均算出部、
４４ｃ‥‥ゲイン値乗算部、
４４ｄ‥‥ゲイン値加算部、
４５‥‥閾値更新手段、
４６‥‥記憶手段、
４７‥‥パルス成分抽出部、
５０‥‥信号解析部、
９０‥‥対象物。

Claims (6)

1. 受信部から出力される信号を所定の時間間隔でＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   前記Ａ／Ｄ変換手段によりＡ／Ｄ変換した信号が、所定の閾値を超える値であるか否かを判定する判定手段と、
   少なくとも前記判定手段によりＡ／Ｄ変換した信号が所定の閾値を超えているときの前記Ａ／Ｄ変換手段の出力を信号解析部へ出力する手段と、
   前記判定手段によりＡ／Ｄ変換した信号が所定の閾値以下であるとき、当該Ａ／Ｄ変換した信号の値に基づいて前記判定手段の閾値を更新する閾値更新手段と、
   を有するパッシブセンサのパルス検出装置。
2. 前記閾値更新手段は、
   Ａ／Ｄ変換した信号が所定の閾値以下である最新の所定回数分のＡ／Ｄ変換値を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶されたＡ／Ｄ変換値の平均値に基づいて前記判定手段の閾値を変更する閾値変更手段と、
   を有する請求項１記載のパッシブセンサのパルス検出装置。
3. 前記記憶手段は、Ａ／Ｄ変換した信号が所定の閾値以下であるときに、記憶領域内の最も古いＡ／Ｄ変換値を削除し、最新のＡ／Ｄ変換値を記憶する、
   請求項２に記載のパッシブセンサのパルス検出装置。
4. 前記閾値変更手段は、前記Ａ／Ｄ変換値の平均値と既定の値とを乗じた値に基づいて前記判定手段の閾値を変更する請求項２又は請求項３に記載のパッシブセンサのパルス検出装置。
5. 前記Ａ／Ｄ変換手段は、前記パッシブセンサから出力される信号を対数変換により検波する手段を有し、
   前記閾値変更手段は、前記Ａ／Ｄ変換値の平均値と既定の値とを加算した値に基づいて前記判定手段の閾値を変更する請求項２又は請求項３に記載のパッシブセンサのパルス検出装置。
6. 受信部から出力される信号を所定の時間間隔でＡ／Ｄ変換し、
   前記Ａ／Ｄ変換によりＡ／Ｄ変換した信号が、所定の閾値を超える値であるか否かを判定し、
   少なくとも前記判定によりＡ／Ｄ変換した信号が所定の閾値を超えているときのＡ／Ｄ変換値を信号解析部へ出力し、
   前記判定によりＡ／Ｄ変換した信号が所定の閾値以下であるとき、当該Ａ／Ｄ変換した信号の値に基づいて前記判定手段の閾値を更新する、
   パッシブセンサのパルス検出方法。

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