JP2017187395A - Watching device - Google Patents

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郁男 荒井
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智和 園嵜
洋 赤井
Hiroshi Akai
洋 赤井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a watching device capable of identifying an azimuth and a position of a watching object, with a simple structure.SOLUTION: A watching device comprises: a transmission antenna 2; plural reception antennas 3A-3D; a selection circuit 4; an FM-CW radar unit 1; an A/D converter 7; and a signal processing part 5. The selection circuit 4 selects one reception antenna out of the plural reception antennas 3A-3D. The signal processing part 5 switches the selection circuit 4 so as to obtain a beat signal corresponding to each of the plural reception antennas 3A-3D, and causes the FM-CW radar unit 1 to transmit a transmission signal and receive a reception signal. The signal processing part 5 performs correction processing of a phase according to the reception antenna corresponding to the beat signal converted into a digital signal, and synthesizes beat signals whose phases have been corrected, obtained by the plural reception antennas 3A-3D, for detecting an azimuth and distance of a watching object.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、見守り装置に関し、特に生体(病人、老人、ペットなどの動物)の動向を見守るための電波による見守り装置に関する。   The present invention relates to a watching device, and more particularly, to a watching device using radio waves for watching a trend of a living body (animal such as a sick person, an elderly person, and a pet).

従来から、電波を使用するレーダを用いた見守り装置が知られている。特開2016−19584号公報(特許文献1)は、寝床上の病人等を見守る見守り装置を開示する。この見守り装置は、寝床上の複数の領域における病人等の動きをそれぞれ検出する複数の検出部を含む第1のセンサ(焦電型人感センサ)と、寝床上における病人等の存否を検出する第2のセンサ(ミリ波ドップラーレーダ)と、これらのセンサの出力信号に基づいて、病人等の状態を判定する制御部とを備える。   Conventionally, a monitoring device using a radar that uses radio waves is known. Japanese Patent Laying-Open No. 2016-19584 (Patent Document 1) discloses a watching device for watching a sick person or the like on a bed. The monitoring device detects a first sensor (pyroelectric human sensor) including a plurality of detection units that detect movements of a sick person or the like in a plurality of regions on the bed and the presence or absence of a sick person or the like on the bed. A second sensor (millimeter wave Doppler radar) and a control unit for determining the state of a sick person or the like based on the output signals of these sensors are provided.

特開2016−19584号公報JP 2016-199584 A 特開平11−133142号公報JP 11-133142 A

特開2016−19584号公報(特許文献1)に開示された見守り装置は、見守り対象の存否を検出するために、レーダ(第2のセンサ)を使用しており、動きを検出するために焦電型人感センサ(第1のセンサ)を別途設けておりコストが高いという問題がある。また寝床という狭い領域に限定してレーダを使用しているため、広い領域における見守り対象の存在する方位や位置を特定できるものではなかった。   The watching device disclosed in Japanese Patent Laying-Open No. 2016-19584 (Patent Document 1) uses a radar (second sensor) to detect the presence / absence of a watching target, and is focused on detecting motion. There is a problem that the electric human sensor (first sensor) is separately provided and the cost is high. Further, since radar is used only in a narrow area such as a bed, it is not possible to specify the azimuth and position where the watching target exists in a wide area.

一方、レーダのみで物体を検出する技術として、周波数変調連続波レーダ(Frequency Modulated Continuous Wave radar:FM−CWレーダ)を使用した技術が知られている。特開平11−133142号公報(特許文献2)には、ビーム走査を行ないながら目標物の方位、距離、速度を探知することができるFM−CWレーダが開示されている。   On the other hand, as a technique for detecting an object using only a radar, a technique using a frequency modulated continuous wave radar (FM-CW radar) is known. Japanese Patent Laid-Open No. 11-133142 (Patent Document 2) discloses an FM-CW radar that can detect the azimuth, distance, and speed of a target while performing beam scanning.

図11は、車載用のFM−CWレーダの構成例を示した図である。図12は、車載用のFM−CWレーダの送受信周波数とビート周波数の時間的変化を示した図である。図11に示すように、車載用のFM−CWレーダは、複数の受信アンテナにそれぞれ複数のアンプ、ミキサ、フィルタ、A/D変換器が設けられている。また、図12に示すように、実線で示すように送信信号を周波数アップ方向と周波数ダウン方向に交互に掃引させて、破線で示す受信信号との周波数差に対応するビート周波数fb1、fb2を得ている。   FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of an in-vehicle FM-CW radar. FIG. 12 is a diagram showing temporal changes in the transmission / reception frequency and beat frequency of the in-vehicle FM-CW radar. As shown in FIG. 11, the in-vehicle FM-CW radar is provided with a plurality of amplifiers, mixers, filters, and A / D converters, respectively, on a plurality of receiving antennas. Also, as shown in FIG. 12, the transmission signal is swept alternately in the frequency up direction and the frequency down direction as indicated by the solid line, and beat frequencies fb1 and fb2 corresponding to the frequency difference from the reception signal indicated by the broken line are obtained. ing.

しかしながら、特開平11−133142号公報(特許文献2)に開示されたFM−CWレーダは、車載用であり、病人等の見守り用に適したものではなかった。車載用のレーダは見守り用途よりも高速性が要求されるので、図11に示したようにマイクロ波やミリ波等を扱う高周波回路部分に個々の受信アンテナごとにアンプ、ミキサ、フィルタ、A/D変換器を設けるものや、さらに個々の受信アンテナごとに移相器も高周波回路部分に設けるものが多い。したがって、極めて高価な装置となり、見守り装置に採用するには普及させるのが難しい。また、車載用レーダでは接近する車両の車速も検出する必要があり、図12に示すようなアップダウンの交互掃引波形が使用され、処理に時間がかかってしまうため、処理能力の高い信号処理回路(DSP)が必要とされる。   However, the FM-CW radar disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-133142 (Patent Document 2) is for vehicle use and is not suitable for watching a sick person or the like. Since in-vehicle radars are required to have higher speed than watching applications, an amplifier, mixer, filter, A / A for each receiving antenna is added to a high-frequency circuit portion that handles microwaves and millimeter waves as shown in FIG. In many cases, a D converter is provided, and a phase shifter is also provided in the high-frequency circuit portion for each individual receiving antenna. Therefore, it becomes an extremely expensive device, and it is difficult to disseminate it for use in a monitoring device. Further, in-vehicle radar needs to detect the vehicle speed of an approaching vehicle, and an up-down alternating sweep waveform as shown in FIG. 12 is used, and processing takes time. (DSP) is required.

この発明の目的は、簡易な構成で病人等の見守り対象の方位や位置を特定できる見守り装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a watching device capable of specifying the orientation and position of a watching target such as a sick person with a simple configuration.

この発明は、要約すると、生体の動向を見守るための見守り装置であって、送信アンテナと、複数の受信アンテナと、選択回路と、周波数変調連続波(FM−CW)レーダユニットと、A/D変換器と、信号処理部とを備える。   In summary, the present invention is a monitoring device for monitoring a biological trend, and includes a transmission antenna, a plurality of reception antennas, a selection circuit, a frequency modulation continuous wave (FM-CW) radar unit, and an A / D. A converter and a signal processing unit are provided.

選択回路は、複数の受信アンテナから1つの受信アンテナを選択する。FM−CWレーダユニットは、送信アンテナから送信信号を放射し、選択回路によって選択された受信アンテナで受信した受信信号の周波数と送信信号の周波数との差であるビート周波数を示すビート信号を出力する。A/D変換器は、ビート信号をデジタル信号に変換する。   The selection circuit selects one reception antenna from the plurality of reception antennas. The FM-CW radar unit radiates a transmission signal from the transmission antenna and outputs a beat signal indicating a beat frequency that is a difference between the frequency of the reception signal received by the reception antenna selected by the selection circuit and the frequency of the transmission signal. . The A / D converter converts the beat signal into a digital signal.

信号処理部は、選択回路および周波数変調連続波レーダユニットを制御し、デジタル信号に変換されたビート信号を受けてデジタル信号処理を行なう。信号処理部は、複数の受信アンテナの各々に対応するビート信号を得るように選択回路を切換えながら周波数変調連続波レーダユニットに送信信号の送信と受信信号の受信を行なわせる。信号処理部は、デジタル信号に変換されたビート信号に対して対応するアンテナに応じて位相の補正処理を行なった後に、複数の受信アンテナのそれぞれによって得られた位相補正後のビート信号を合成して見守り対象の方位と距離を検出する。   The signal processing unit controls the selection circuit and the frequency modulation continuous wave radar unit, receives the beat signal converted into a digital signal, and performs digital signal processing. The signal processing unit causes the frequency modulation continuous wave radar unit to transmit the transmission signal and receive the reception signal while switching the selection circuit so as to obtain a beat signal corresponding to each of the plurality of reception antennas. The signal processing unit performs phase correction processing on the beat signal converted into the digital signal according to the corresponding antenna, and then synthesizes the beat signal after phase correction obtained by each of the plurality of receiving antennas. To detect the azimuth and distance of the object being watched over.

好ましくは、信号処理部は、第1周波数から第2周波数までの第1掃引帯域の送信信号を使用して見守り対象の方位と距離を検出した第1の結果と、第1掃引帯域からシフトした第3周波数から第4周波数までの第2掃引帯域の送信信号を使用して見守り対象の方位と距離を検出した第2の結果とがともに見守り対象が存在することを示す方位および距離を見守り対象の検出結果として表示する。   Preferably, the signal processing unit shifts from the first sweep band, the first result of detecting the azimuth and distance of the watching target using the transmission signal of the first sweep band from the first frequency to the second frequency. The azimuth | direction and distance which show that both the azimuth | direction of a watch target and the 2nd result which detected the distance using the transmission signal of the 2nd sweep band from the 3rd frequency to the 4th frequency exist watch target Is displayed as the detection result.

好ましくは、信号処理部は、周波数変調連続波レーダユニットに対して第1周波数から第1周波数よりも高い第2周波数まで送信信号の周波数を所定の掃引時間かけて掃引させてビート信号を出力させる処理を、複数のアンテナに対して順に行なわせ、1回の掃引後に第2周波数から第1周波数に送信信号の周波数を戻す時間は掃引時間よりも短くする。   Preferably, the signal processing unit causes the frequency modulation continuous wave radar unit to sweep the frequency of the transmission signal from the first frequency to a second frequency higher than the first frequency over a predetermined sweep time and output a beat signal. The process is performed sequentially for a plurality of antennas, and the time for returning the frequency of the transmission signal from the second frequency to the first frequency after one sweep is shorter than the sweep time.

好ましくは、周波数変調連続波レーダユニットは、送信信号を発生する可変周波数発振器と、受信信号を増幅する増幅器と、検波回路とを含む。検波回路は、ビート信号を生成するために増幅器から出力される受信信号と送信信号に対応するローカル信号とを乗算して検波する。   Preferably, the frequency modulation continuous wave radar unit includes a variable frequency oscillator that generates a transmission signal, an amplifier that amplifies the reception signal, and a detection circuit. The detection circuit multiplies the reception signal output from the amplifier and the local signal corresponding to the transmission signal to generate a beat signal and detects the beat signal.

本発明によれば、見守り対象の方位や位置を特定できる見守り装置が簡易な構成で安価に実現できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the monitoring apparatus which can pinpoint the direction and position of monitoring object is realizable by simple structure at low cost.

本発明の実施の形態に係る見守り装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the monitoring apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本実施の形態に係る見守り装置に用いるFM−CWレーダユニットの回路構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the circuit structural example of the FM-CW radar unit used for the monitoring apparatus which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る見守り装置に用いるFM−CWレーダユニットの信号関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the signal relationship of the FM-CW radar unit used for the monitoring apparatus which concerns on this Embodiment. 信号処理部が実行する処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process which a signal processing part performs. 見守り装置の信号処理効果を示すための実験に用いた正面方向の人体位置を示す図である。It is a figure which shows the human body position of the front direction used for the experiment for showing the signal processing effect of a monitoring apparatus. 見守り装置で検出した正面方向の検出結果である映像例を示す図である。It is a figure which shows the example of an image | video which is a detection result of the front direction detected with the watching apparatus. 見守り装置の信号処理効果を示すための実験に用いた斜め方向の人体位置を示す図である。It is a figure which shows the human body position of the diagonal direction used for the experiment for showing the signal processing effect of a watching device. 見守り装置で検出した斜め方向の第1検出結果である第1映像例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of an image | video which is the 1st detection result of the diagonal direction detected with the watching apparatus. 見守り装置で検出した斜め方向の第2検出結果である第2映像例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd image example which is the 2nd detection result of the diagonal direction detected with the watching apparatus. 図8と図9の映像で示されるデータの積によって検出された真像の位置を示す図である。It is a figure which shows the position of the true image detected by the product of the data shown by the image | video of FIG. 8 and FIG. 車載用のFM−CWレーダの構成例を示した図である。It is the figure which showed the structural example of the vehicle-mounted FM-CW radar. 車載用のFM−CWレーダの送受信周波数とビート周波数の時間的変化を示した図である。It is the figure which showed the time change of the transmission / reception frequency and beat frequency of in-vehicle FM-CW radar.

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、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

図1は、本発明の実施の形態に係る見守り装置の概略構成を示す図である。図1を参照して、本実施の形態の見守り装置100は、送信アンテナ2と、複数の受信アンテナ3A〜3Dを含む受信部3と、選択回路4と、周波数変調連続波(FM−CW)レーダユニット1と、A/D変換器7と、D/A変換器8と、信号処理部5と、表示部9とを備える。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a monitoring device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a monitoring device 100 according to the present embodiment includes a transmission antenna 2, a reception unit 3 including a plurality of reception antennas 3A to 3D, a selection circuit 4, and a frequency modulation continuous wave (FM-CW). A radar unit 1, an A / D converter 7, a D / A converter 8, a signal processing unit 5, and a display unit 9 are provided.

選択回路4は、複数の受信アンテナ3A〜3Dから1つの受信アンテナを選択する。FM−CWレーダユニット1は、送信アンテナ2から送信信号eを放射し、選択回路4によって選択された受信アンテナで受信した受信信号eの周波数と送信信号eの周波数との差であるビート周波数を示すビート信号SBを出力する。A/D変換器7は、ビート信号SBをデジタル信号に変換する。D/A変換器8は、信号処理部5から送られたデジタル信号をアナログ信号に変換し、選択回路4およびFW−CWレーダユニット1に変換後のアナログ信号を制御信号(SA,SF)として出力する。 The selection circuit 4 selects one reception antenna from the plurality of reception antennas 3A to 3D. FM-CW radar unit 1 radiates transmission signal e t from the transmission antenna 2, is the difference between the frequency of the transmitted signal e t of the received signal e r received by the receiving antenna selected by the selection circuit 4 A beat signal SB indicating the beat frequency is output. The A / D converter 7 converts the beat signal SB into a digital signal. The D / A converter 8 converts the digital signal sent from the signal processing unit 5 into an analog signal, and the analog signal after being converted into the selection circuit 4 and the FW-CW radar unit 1 is used as a control signal (SA, SF). Output.

信号処理部5は、選択回路4およびFM−CWレーダユニット1をD/A変換器8からのアンテナ切換信号SAおよび周波数制御信号SFによって制御し、デジタル信号に変換されたビート信号を受けてデジタル信号処理を行なう。   The signal processing unit 5 controls the selection circuit 4 and the FM-CW radar unit 1 with the antenna switching signal SA and the frequency control signal SF from the D / A converter 8, and receives the beat signal converted into a digital signal and performs digital processing. Perform signal processing.

表示部9は、信号処理部5の信号処理結果によって得られた見守り対象の人体6の位置、方位、大きさなどを表示する。   The display unit 9 displays the position, azimuth, size, and the like of the watching target human body 6 obtained from the signal processing result of the signal processing unit 5.

見守り装置100は、複数の受信アンテナで得た各ビート信号SBを信号処理部5で解析することにより見守り対象の人体6の存在場所(距離、方向)を高い分解能で特定できるようにしたことを特徴としている。   The monitoring device 100 is configured to analyze each beat signal SB obtained by a plurality of receiving antennas by the signal processing unit 5 so that the location (distance, direction) of the monitoring target human body 6 can be specified with high resolution. It is a feature.

すなわち見守り装置100の信号処理部5が実行する信号処理方式は、4個程度の少数の受信アンテナをアレー状に配置することにより、見守る対象者の存在場所(距離、方向)を特定できるようにしたことを特徴としている。この信号処理方式を用いれば、アンテナ間の間隔が狭くても、見守る対象者の存在場所を高精度で特定できる。すなわち、一般に方位方向を特定する分解能は、多数のアンテナをアレー状に配置してアンテナ間の間隔を広く取るほど向上するが、装置が大きくなるという問題があった。しかし、見守り装置100は、受信アンテナ間の間隔を広く取らなくても高精度で対象者の方位方向が特定できる信号処理方式を考案することにより、装置が大型化する課題を解決している。   In other words, the signal processing method executed by the signal processing unit 5 of the watching device 100 is such that the presence location (distance, direction) of the person to be watched can be specified by arranging a small number of about four receiving antennas in an array. It is characterized by that. If this signal processing method is used, even if the interval between the antennas is narrow, the location of the person to be watched can be specified with high accuracy. That is, in general, the resolution for specifying the azimuth direction is improved as a large number of antennas are arranged in an array and the distance between the antennas is increased, but there is a problem that the apparatus becomes larger. However, the watching device 100 solves the problem of increasing the size of the device by devising a signal processing method that can specify the azimuth direction of the subject with high accuracy without requiring a wide interval between the receiving antennas.

図2は、本実施の形態に係る見守り装置に用いるFM−CWレーダユニットの回路構成例を説明するための図である。   FIG. 2 is a diagram for explaining a circuit configuration example of an FM-CW radar unit used in the monitoring apparatus according to the present embodiment.

図2を参照して、FM−CWレーダユニット1は、送信信号eを発生する電圧制御発振器(VCO:Voltage-controlled oscillator)12と、電力分配器(PD)13と、受信信号eを増幅するRFアンプ14と、I/Q検波回路15とを含む。 Referring to FIG. 2, FM-CW radar unit 1, transmission signal e t a generated voltage controlled oscillator: and (VCO Voltage-controlled oscillator) 12 , a power divider (PD) 13, a received signal e r An RF amplifier 14 for amplification and an I / Q detection circuit 15 are included.

VCO12は、周波数制御信号SFによりFM−CW信号を発生する。
PD13は、VCO12が発生したFM−CW信号をI/Q検波回路15のローカル信号eと送信信号eに2分割する。
The VCO 12 generates an FM-CW signal by the frequency control signal SF.
PD13 is divided into two FM-CW signal VCO12 occurs in local signal e L and the transmission signal e t of the I / Q detection circuit 15.

I/Q検波回路15は、ビート信号を生成するためにRFアンプ14から出力される受信信号eと送信信号eに対応するローカル信号eとを乗算してIとQの直交信号に検波する。 I / Q detection circuit 15, the multiplies the local signal e L I and Q quadrature signals corresponding to the received signal e r and the transmission signal e t outputted from the RF amplifier 14 to generate a beat signal Detect.

FM−CWレーダユニット1は、低域通過フィルタ(LPF)16と、アンプ17とをさらに含む。LPF16は、I/Q検波回路15が出力するI,Q信号に含まれる雑音を除去する。アンプ17は、LPF16のI,Q信号出力のそれぞれを増幅する。アンプ17を通してIとQの直交する2信号を含むビート信号SBがFM−CWレーダユニット1から出力される。   The FM-CW radar unit 1 further includes a low-pass filter (LPF) 16 and an amplifier 17. The LPF 16 removes noise included in the I and Q signals output from the I / Q detection circuit 15. The amplifier 17 amplifies each of the I and Q signal outputs of the LPF 16. A beat signal SB including two signals orthogonal to I and Q is output from the FM-CW radar unit 1 through the amplifier 17.

図3は、本実施の形態に係る見守り装置に用いるFM−CWレーダユニットの信号関係を説明するための図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the signal relationship of the FM-CW radar unit used in the monitoring apparatus according to the present embodiment.

図1、図3を参照して信号処理部5は、複数の受信アンテナ3A〜3Dの各々に対応するビート信号SBを得るように選択回路4をT1〜T4の期間においてそれぞれ受信アンテナ3A〜3Dが1つずつ順次選択されるように切換えながらFM−CWレーダユニット1に送信信号eの送信と受信信号eの受信を行なわせる。信号処理部5は、デジタル信号に変換されたビート信号SBに対して対応する受信アンテナに応じて位相の補正処理を行なった後に、複数の受信アンテナ3A〜3Dのそれぞれによって得られた位相補正後のビート信号を合成して見守り対象の方位と距離を検出する。 Referring to FIGS. 1 and 3, the signal processing unit 5 sets the selection circuit 4 to receive antennas 3A to 3D in the period T1 to T4 so as to obtain beat signals SB corresponding to the respective receive antennas 3A to 3D. There causes the reception of the transmitted and received signals e r of the transmission signal e t while switching so are sequentially selected one by one in the FM-CW radar unit 1. The signal processing unit 5 performs phase correction processing on the beat signal SB converted into a digital signal in accordance with the corresponding reception antenna, and then performs phase correction obtained by each of the plurality of reception antennas 3A to 3D. The direction and distance of the watching target are detected by synthesizing the beat signals.

より具体的には、図1に示す見守り装置100は、FM−CWレーダユニット1の送信信号eを送信アンテナ2により放射して見守り対象の人体6に当て、その反射信号を受信信号eとして4個の受信アンテナ3A〜3Dで受信し、選択回路4を通してFM−CWレーダユニット1の受信端(Rx)に入力する。入力された受信信号eはFM−CWレーダユニット1において見守り対象の人体6までの往復距離rに比例した周波数fのビート信号SBに変換されて、A/D変換器7を経由して信号処理部5に取り込まれる。信号処理部5は、ビート信号SBから見守り対象の人体6までの往復距離rを算出する。ここで、選択回路4はアンテナ切換信号SAにより4個の受信アンテナ3A〜3Dを順次切り替えられるように構成されている。 More specifically, device 100 watch shown in Figure 1, FM-CW against a transmission signal e t of the radar unit 1 to the body 6 of the subject watching and radiated by the transmitting antenna 2, the received reflected signal signal e r Are received by the four receiving antennas 3A to 3D and input to the receiving end (Rx) of the FM-CW radar unit 1 through the selection circuit 4. Received signal e r input is converted into a beat signal SB of the frequency f b which is proportional to the reciprocal distance r b to the body 6 of the target watching the FM-CW radar unit 1, via the A / D converter 7 Are taken into the signal processor 5. The signal processing unit 5 calculates the round-trip distance r b to the body 6 of the target watching from the beat signal SB. Here, the selection circuit 4 is configured so that the four reception antennas 3A to 3D can be sequentially switched by the antenna switching signal SA.

好ましくは、信号処理部5は、FM−CWレーダユニット1に対して第1周波数f1から第1周波数f1よりも高い第2周波数f2まで送信信号の周波数を所定の掃引時間Tかけて掃引させてビート信号を出力させる処理を、複数の受信アンテナ3A〜3Dに対して順に行なわせ、1回の掃引後に第2周波数f2から第1周波数f1に送信信号の周波数を戻す時間は掃引時間Tよりも短くする。図3の波形に示される例では、周波数をf2からf1に戻す時間は、ほとんどゼロに設定されており、周波数の変化を示した波形はのこぎり波のようになっている。なお、周波数をf2からf1に戻す時間は、ゼロでなくてもよく、掃引時間Tよりも短ければ、アップダウンの掃引を行なうよりも短時間で済むという効果がある。   Preferably, the signal processing unit 5 causes the FM-CW radar unit 1 to sweep the frequency of the transmission signal from the first frequency f1 to the second frequency f2 higher than the first frequency f1 over a predetermined sweep time T. The time for returning the frequency of the transmission signal from the second frequency f2 to the first frequency f1 after one sweep is made longer than the sweep time T by performing processing for outputting the beat signal to the plurality of receiving antennas 3A to 3D in order. shorten. In the example shown in the waveform of FIG. 3, the time for returning the frequency from f2 to f1 is set to almost zero, and the waveform showing the change in frequency is like a sawtooth wave. It should be noted that the time for returning the frequency from f2 to f1 does not have to be zero. If the frequency is shorter than the sweep time T, there is an effect that it takes less time than the up / down sweep.

図11、図12に示した車載レーダの例では、高速性が要求され、監視対象車両の車速情報も必要であるため、FM−CWレーダの周波数掃引は、アップ(周波数増加)方向と、ダウン(周波数減少)方向が必要であり、さらに1回の周波数掃引で複数の受信アンテナすべて同時に受信を行なうことが望ましい。   In the example of the in-vehicle radar shown in FIG. 11 and FIG. 12, high speed is required and vehicle speed information of the monitoring target vehicle is also necessary. Therefore, the frequency sweep of the FM-CW radar is performed in the up (frequency increasing) direction and the down direction. (Frequency reduction) direction is necessary, and it is desirable to simultaneously receive all of the plurality of receiving antennas with one frequency sweep.

これに対して、本実施の形態の見守り装置100は、高速性が要求されず、監視対象の速度も検出の必要がない人の見守り等の用途に限定したので、複数の受信アンテナの1つずつを選択して順次周波数掃引を行ない、かつ、周波数掃引をアップのみとしても問題ない。受信アンテナの1つずつを選択して順次周波数掃引を行なうことによって、高周波回路部分の素子を1系統に減らすことができる。また、周波数掃引をアップのみとすることによって、1回あたりの掃引時間も半分にすることができ、信号処理部5で処理する処理量も減らすことができ、信号処理部5として高速で高価なDSP等を採用しなくても良くなる。したがって、極めて安価に見守り装置を構成することが可能となる。   On the other hand, the monitoring device 100 according to the present embodiment is limited to the purpose of watching a person who does not require high speed and the speed of the monitoring target does not need to be detected. There is no problem even if the frequency sweep is sequentially performed by selecting each and the frequency sweep is only increased. By selecting one of the receiving antennas and sequentially performing frequency sweeping, the elements of the high-frequency circuit portion can be reduced to one system. Further, by only increasing the frequency sweep, the sweep time per time can be halved, the processing amount processed by the signal processing unit 5 can be reduced, and the signal processing unit 5 is fast and expensive. It is not necessary to employ a DSP or the like. Therefore, it is possible to configure the watching device at a very low cost.

図4は、信号処理部が実行する処理を説明するためのフローチャートである。図1、図4を参照して、まず処理が開始されると、信号処理部5は、周波数制御信号SFによって、FM−CWレーダユニット1の周波数掃引帯域BWを第1掃引帯域(BW=1)に決定する。   FIG. 4 is a flowchart for explaining processing executed by the signal processing unit. Referring to FIGS. 1 and 4, when the processing is started, the signal processing unit 5 uses the frequency control signal SF to change the frequency sweep band BW of the FM-CW radar unit 1 to the first sweep band (BW = 1). ).

第1掃引帯域は、掃引開始周波数f1から掃引終了周波数f2(>f1)までの周波数帯であり、たとえば、第1掃引帯域(f1=24.5GHz、f2=25.8GHz:帯域幅B=1300MHz)とすることができる。   The first sweep band is a frequency band from the sweep start frequency f1 to the sweep end frequency f2 (> f1). For example, the first sweep band (f1 = 24.5 GHz, f2 = 25.8 GHz: bandwidth B = 1300 MHz). ).

続いて、ステップS2において、アンテナを選択するパラメータnが初期値1に設定される。さらにステップS3において、信号処理部5は、アンテナ切換信号SAによって、n番目のアンテナを選択する。続いてステップS4において、設定された周波数掃引帯域BWにおけるn番目の周波数掃引が実行される。そしてステップS5において、n番目のアンテナの受信信号eからビート信号が取得される。そしてステップS6においてn=4となったか(4番目のアンテナを使用したビート信号の取得が完了したか)が判断され、n=4でなければ、ステップS7においてnがインクリメントされて再びステップS3〜S5の処理が実行される。 Subsequently, in step S2, a parameter n for selecting an antenna is set to an initial value 1. Further, in step S3, the signal processing unit 5 selects the nth antenna by the antenna switching signal SA. Subsequently, in step S4, the n-th frequency sweep in the set frequency sweep band BW is executed. In step S5, the beat signal is obtained from the received signal e r of the n-th antenna. In step S6, it is determined whether n = 4 (whether the acquisition of the beat signal using the fourth antenna has been completed). If n = 4 is not satisfied, n is incremented in step S7 and steps S3 to S3 are performed again. The process of S5 is executed.

以上のステップS3〜S5の処理がアンテナ数n=4だけ繰り返されることによって、図3に示したように送信周波数の掃引が実行される。以下、ステップS3〜S5の処理について、さらに詳細に説明する。   By repeating the above steps S3 to S5 for the number of antennas n = 4, the transmission frequency is swept as shown in FIG. Hereinafter, the processes of steps S3 to S5 will be described in more detail.

図2のFM−CWレーダユニット1の回路から、図3に示すように送信信号eの周波数fをf1からf2まで帯域幅Bに渡り掃引時間Tの周期で直線的に掃引して送信信号eを送出すると、人体6で反射した受信信号eはτだけ遅延して受信アンテナによって受信される。このときの送信信号を以下の式(1)とする。 From the circuit of the FM-CW radar unit 1 of FIG. 2, linearly swept at a period of sweep time T over the frequency f of the transmission signal e t 3 the bandwidth B from f1 to f2 transmit signals When delivering e t, the received signal e r reflected by the human body 6 is received by the receiving antenna is delayed by tau b. The transmission signal at this time is represented by the following expression (1).

すると、位相θ(t)は、以下の式(2)で表される。   Then, the phase θ (t) is expressed by the following formula (2).

式(2)の周波数fは、以下の式(3)で表される。   The frequency f of Formula (2) is represented by the following Formula (3).

式(2)(3)から遅延時間τだけ遅れた受信信号の位相は、以下の式(4)で表される。   The phase of the received signal delayed by the delay time τ from the equations (2) and (3) is expressed by the following equation (4).

式(2)(4)からビート信号SBの位相δθ(t)は、以下の式(5)で表される。   From the equations (2) and (4), the phase δθ (t) of the beat signal SB is expressed by the following equation (5).

なお、ビート周波数fは、以下の式(6)で示される。 The beat frequency fb is expressed by the following equation (6).

よって、ビート信号SBをe(t)とすれば(ただし、振幅項は省略)、以下の式(7)でビート信号が表される。 Therefore, if the beat signal SB is e b (t) (however, the amplitude term is omitted), the beat signal is expressed by the following equation (7).

式(7)で表されたビート信号をFFT(高速フーリエ変換)でパルス化すれば以下の式(8)の結果が得られる。   If the beat signal represented by Expression (7) is pulsed by FFT (Fast Fourier Transform), the result of Expression (8) below is obtained.

式(8)は、ω=ωにおいて以下の式(9)で示されるピーク値をとるパルス波形を示しており、その位相項Φ(τ)は、以下の式(10)で表される。 Equation (8) shows a pulse waveform taking a peak value represented by the following formula (9) in the omega = omega b, the phase term [Phi (tau b) is represented by the following formula (10) The

ここで、ωに対応するfbは式(6)で表されるので、以下の式(11)(12)が導かれる。 Here, fb corresponding to omega b because the formula (6), the following equation (11) (12) is derived.

さらに式(11)(12)から以下の式(13)が導かれる。   Further, the following formula (13) is derived from the formulas (11) and (12).

式(13)を変形して以下の式(16)が得られ、式(17)とともに式(8)に代入すると、ωは距離rの関数で表され、4つの受信アンテナ3A〜3Dの内i番目のアンテナによる信号の大きさは以下の式(18)で表される。   By transforming equation (13), the following equation (16) is obtained, and when substituting into equation (8) together with equation (17), ω is expressed as a function of the distance r, and among the four receiving antennas 3A to 3D: The magnitude of the signal from the i-th antenna is expressed by the following equation (18).

以上が、図4のステップS3〜S5において各アンテナについて実行されるビート信号取得までの処理である。   The above is the processing up to beat signal acquisition executed for each antenna in steps S3 to S5 in FIG.

4個のアンテナについてステップS3〜S5が実行された場合(ステップS6でYES)、ステップS8の処理が実行される。ステップS8では、4個のアンテナの受信信号から得られるビート信号を位相補正して合成して検出結果を得る。   When steps S3 to S5 are executed for four antennas (YES in step S6), the process of step S8 is executed. In step S8, the beat signals obtained from the reception signals of the four antennas are phase-corrected and combined to obtain a detection result.

ステップS8の処理をさらに詳細に説明する。r=rbi(rbiは送信アンテナから人体に反射してi番目の受信アンテナに至る間の距離を表す)とおけば、4つの受信アンテナ3A〜3Dで受信した信号を合成すると、人体6による反射信号の合成信号η1は、以下の式(19)で示すようにベクトル和で表される。 The process of step S8 will be described in further detail. If r = r bi (r bi represents the distance from the transmitting antenna to the i-th receiving antenna after being reflected from the human body), the signals received by the four receiving antennas 3A to 3D are combined. The combined signal η1 of the reflected signal by is expressed by a vector sum as shown in the following equation (19).

しかし、距離rbiが各受信アンテナごとに異なるので、各ベクトルはバラバラな方向を向いているため式(19)のベクトル和は収束しないという問題がある。そこで、本実施の形態ではこの問題を解決するために、式(18)に位相項e−jβ1rを掛けることにより、以下の式(20)のように位相項を打ち消して位相補正を実行する。 However, since the distance r bi is different for each receiving antenna, the vectors are directed in different directions, and there is a problem that the vector sum of Expression (19) does not converge. Therefore, in the present embodiment, in order to solve this problem, phase correction is executed by canceling the phase term as in the following equation (20) by multiplying equation (18) by the phase term e −jβ1r .

式(19)導出時と同様に、r=rbi(rbiは送信アンテナから人体に反射してi番目の受信アンテナに至る間の距離を表す)とおけば、式(20)によれば、人体6による反射信号を4つの受信アンテナ3A〜3Dで受信した場合の合成信号η2は、以下の式(21)のようになる。 As in the case of deriving equation (19), if r = r bi (r bi represents the distance from the transmitting antenna to the i-th receiving antenna after being reflected from the human body), according to equation (20) The combined signal η2 when the reflected signal from the human body 6 is received by the four receiving antennas 3A to 3D is expressed by the following equation (21).

式(21)によれば、4つのベクトルは同じ方向(この場合は1)を向き合成した信号は最大値を取ることがわかる。   According to Equation (21), it can be seen that the four vectors have the same value in the same direction (in this case, 1) and have a maximum value.

このように、式(20)を用いることにより、人体のあるところでは4個の受信アンテナ3A〜3Dのベクトルは同じ方向(この場合は1)を向くので、合成信号ηは人体の存在する場所では最大値のピーク電力を示す。一方で、人体の存在しない場所ではr≠rbiとなりベクトルがバラバラの方向を向くようになるので、急速に減衰することになる。したがって、方位方向の分解能が向上することになる。 Thus, by using the equation (20), the vector of the four receiving antennas 3A to 3D is directed in the same direction (in this case, 1) where the human body exists, so that the combined signal η is the place where the human body exists. Shows the maximum peak power. On the other hand, in a place where a human body does not exist, r ≠ r bi and the vector is directed in a disjoint direction, so that it rapidly attenuates. Therefore, the resolution in the azimuth direction is improved.

図4のステップS8の処理に続き、ステップS9において、第2の周波数掃引帯域(BW=2)の掃引が実行されたか否かが判断される。ステップS9においてまだ実行されていない場合(S9でNO)、ステップS10に処理が進められ、FM−CWレーダユニット1の周波数掃引帯域BWが第2掃引帯域(BW=2)に設定される。   Following step S8 in FIG. 4, in step S9, it is determined whether or not the second frequency sweep band (BW = 2) has been swept. If not executed yet in step S9 (NO in S9), the process proceeds to step S10, and the frequency sweep band BW of the FM-CW radar unit 1 is set to the second sweep band (BW = 2).

第2掃引帯域は、掃引開始周波数f3から掃引終了周波数f4(>f3)までの周波数帯であり、たとえば、第2掃引帯域を(f3=25.5GHz、f4=26.8GHz:帯域幅B=1300MHz)とすることができる。   The second sweep band is a frequency band from the sweep start frequency f3 to the sweep end frequency f4 (> f3). For example, the second sweep band is (f3 = 25.5 GHz, f4 = 26.8 GHz: bandwidth B = 1300 MHz).

ステップS10において、FM−CWレーダユニット1の周波数掃引帯域BWが第2掃引帯域(BW=2)に設定された後には、再びステップS2〜ステップS7の処理が繰返し実行される。   In step S10, after the frequency sweep band BW of the FM-CW radar unit 1 is set to the second sweep band (BW = 2), the processes in steps S2 to S7 are repeated.

一方、ステップS9において第2の周波数掃引帯域(BW=2)の掃引が実行済みであった場合(S9でYES)、ステップS11に処理が進められる。ステップS11では、FM−CWレーダユニット1の周波数掃引帯域BWを第1掃引帯域(BW=1)で実行した結果と、FM−CWレーダユニット1の周波数掃引帯域BWを第2掃引帯域(BW=2)で実行した結果とを掛け算する処理が実行される。この掛け算処理については後述する。   On the other hand, when the sweep of the second frequency sweep band (BW = 2) has been executed in step S9 (YES in S9), the process proceeds to step S11. In step S11, the frequency sweep band BW of the FM-CW radar unit 1 is executed in the first sweep band (BW = 1), and the frequency sweep band BW of the FM-CW radar unit 1 is converted into the second sweep band (BW = A process of multiplying the result executed in 2) is executed. This multiplication process will be described later.

そして、ステップS12において、ステップS11の処理の結果得られた2次元映像を表示部9に表示する。   In step S12, the two-dimensional video obtained as a result of the process in step S11 is displayed on the display unit 9.

以下に、図4のフローチャートによって実行された検出結果について正面方向と斜め方向に分けて詳細に説明を行なう。   Hereinafter, the detection result executed by the flowchart of FIG. 4 will be described in detail in the front direction and the diagonal direction.

図5は、見守り装置の信号処理効果を示すための実験に用いた正面方向の人体位置を示す図である。図6は、見守り装置で検出した正面方向の検出結果である映像例を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing a human body position in the front direction used in an experiment for showing the signal processing effect of the watching device. FIG. 6 is a diagram illustrating a video example that is a detection result in the front direction detected by the watching device.

図5に示すように2人分の人体の位置が原点からy軸上3m先と6m先にあるときの検出結果である映像は、図6のようになった。   As shown in FIG. 5, an image as a detection result when the positions of the human bodies for two persons are 3 m ahead and 6 m ahead on the y-axis is as shown in FIG. 6.

ここで、送信アンテナは原点(0,0)に配置し、受信アンテナをRx1(−0.0375,0)、Rx2(−0.0125,0)、Rx3(0.0125,0)、Rx4(0.0375,0)に配置した。すなわち、受信アンテナ3A〜3Dは、2.5cmの等間隔で4基配置されている。2人の人体位置は、Pa(0,3)、Pb(0,6)であり、送信周波数は24.5GHz〜25.8GHz(B=1300MHz)とした。このときの4個の受信アンテナ3A〜3Dの両端のアンテナ間隔は7.5cmであるが、極めて良好な結果が得られた。   Here, the transmitting antenna is arranged at the origin (0,0), and the receiving antenna is arranged at Rx1 (−0.0375,0), Rx2 (−0.0125,0), Rx3 (0.0125,0), Rx4 (0.0375,0). did. That is, four receiving antennas 3A to 3D are arranged at equal intervals of 2.5 cm. The human body positions of the two persons were Pa (0, 3) and Pb (0, 6), and the transmission frequency was 24.5 GHz to 25.8 GHz (B = 1300 MHz). At this time, the antenna interval between both ends of the four receiving antennas 3A to 3D is 7.5 cm, but a very good result was obtained.

ただし、図6の結果は人体がy軸上にいるときであるが、斜め方向に2人の人体が存在する場合には、1回の掃引結果では正しく検出できない場合がある。   However, although the result of FIG. 6 is when the human body is on the y-axis, if there are two human bodies in an oblique direction, there may be cases where it cannot be detected correctly with a single sweep result.

図7は、見守り装置の信号処理効果を示すための実験に用いた斜め方向の人体位置を示す図である。図8は、見守り装置で検出した斜め方向の第1検出結果である第1映像例を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing a human body position in an oblique direction used in an experiment for showing the signal processing effect of the watching device. FIG. 8 is a diagram illustrating a first video example which is a first detection result in an oblique direction detected by the watching device.

もし図7に示した2人の人体が斜め方向のPa(3,3)、Pb(5,6)にいるときには、その映像は図8のように真像Pa(3,3)、Pb(5,6)の他に多数の偽像F1〜F4が発生する。   If the two human bodies shown in FIG. 7 are at Pa (3, 3) and Pb (5, 6) in an oblique direction, the image is a true image Pa (3, 3), Pb ( 5 and 6), a number of false images F1 to F4 are generated.

この偽像発生の対策として、図4のフローチャートの処理ではステップS9、S10によって周波数をシフトしたもう一つの映像を作成し、ステップS11において2画像を掛け合わせている。   As a countermeasure against the generation of the false image, in the process of the flowchart of FIG. 4, another video whose frequency is shifted in steps S9 and S10 is created, and the two images are multiplied in step S11.

図9は、見守り装置で検出した斜め方向の第2検出結果である第2映像例を示す図である。図9では、図8と異なる掃引周波数帯域で画像を得ている。図8の映像は送信周波数が24.5GHz〜25.8GHz(B=1300MHz)の時の映像であったが、一方図9の映像は1GHzだけ掃引周波数帯域をシフトした送信周波数が25.5GHz〜26.8GHz(B=1300MHz)の時の映像である。   FIG. 9 is a diagram illustrating a second video example that is the second detection result in the oblique direction detected by the watching device. In FIG. 9, an image is obtained in a sweep frequency band different from that in FIG. The video in FIG. 8 was a video when the transmission frequency was 24.5 GHz to 25.8 GHz (B = 1300 MHz), while the video in FIG. 9 was a video with a transmission frequency of 25.5 GHz to 26.8 GHz (15.5 GHz shifted from 25.5 GHz to 26.8 GHz). B = 1300MHz).

図8と図9とを比較すると、真像の位置Pa(3,3)、Pb(5,6)はほとんど変わらないが、偽像(F1〜F4)が発生する位置は異なっていることが分かる。したがって、ステップS11で実行するように2つの検出結果を掛け合わせると、真像は同じ位置に現れるため消えないが、偽像(F1〜F4)の方は発生する位置が異なるため消える。したがって、信号処理部5は掃引周波数帯域をシフトさせて2回の検出を行ない2度とも対象物が検出された位置を真像の位置であると判断する。   Comparing FIG. 8 and FIG. 9, the positions Pa (3, 3) and Pb (5, 6) of the true image are hardly changed, but the positions where the false images (F1 to F4) are generated are different. I understand. Therefore, when the two detection results are multiplied so as to be executed in step S11, the true image appears at the same position and thus does not disappear, but the false images (F1 to F4) disappear because the generated positions are different. Therefore, the signal processing unit 5 shifts the sweep frequency band, performs detection twice, and determines that the position where the object is detected twice is the true image position.

すなわち、信号処理部5は、第1周波数から第2周波数までの第1掃引帯域(24.5GHz〜25.8GHz:B=1300MHz)の送信信号を使用して見守り対象の方位と距離を検出した第1の結果と、第1掃引帯域からシフトした第3周波数から第4周波数までの第2掃引帯域(25.5GHz〜26.8GHz:B=1300MHz)の送信信号を使用して見守り対象の方位と距離を検出した第2の結果とが、ともに見守り対象が存在することを示す方位および距離を、見守り対象の検出結果として表示する。   That is, the signal processing unit 5 detects the azimuth and distance of the watching target using the transmission signal in the first sweep band (24.5 GHz to 25.8 GHz: B = 1300 MHz) from the first frequency to the second frequency. Using the first result and the transmission signal of the second sweep band (25.5 GHz to 26.8 GHz: B = 1300 MHz) from the third frequency to the fourth frequency shifted from the first sweep band, the direction to be watched over And the second result of detecting the distance display the azimuth and distance indicating that the watching target is present as the monitoring target detection result.

図10は、図8と図9の映像で示されるデータの積によって検出された真像の位置を示す図である。図10に示すように図8×図9をとると、真像が残り、偽像(F1〜F4)は、ほぼ消えることが分かる。なお、図10には、偽像F1がかすかに残っているが、適切なフィルタ処理を施すことにより、真像のみを表示させることが可能である。   FIG. 10 is a diagram showing the position of the true image detected by the product of the data shown in the images of FIGS. 8 and 9. As shown in FIG. 10, when FIG. 8 × FIG. 9 is taken, it can be seen that the true image remains and the false images (F1 to F4) almost disappear. Although the false image F1 remains faint in FIG. 10, it is possible to display only the true image by performing an appropriate filter process.

なお、受信部3として4個の受信アンテナ3A〜3Dを用いた例を示したが、2個以上なら同じように動作できる。レーダの構成例としてFM−CWレーダユニット1を示したが、パルスレーダ、チャープレーダ、符号化レーダなど各種のレーダも使用することができる。また送信アンテナと受信アンテナ1対のアンテナを走査してデータを取得しても効果は同じである。さらに、図1の構成例ではアレーアンテナを受信側に置いたが、アンテナのアレー化は送信側と受信側の片方または両方において実施しても同じ効果が得られる。   In addition, although the example using four receiving antennas 3A-3D as the receiving part 3 was shown, if it is two or more, it can operate | move similarly. Although the FM-CW radar unit 1 is shown as a configuration example of the radar, various radars such as a pulse radar, a chirp radar, and an encoding radar can also be used. The effect is the same even if data is acquired by scanning a pair of antennas of the transmission antenna and the reception antenna. Further, although the array antenna is placed on the receiving side in the configuration example of FIG. 1, the same effect can be obtained even if the antenna array is implemented on one or both of the transmitting side and the receiving side.

最後に、本実施の形態に係る見守り装置の効果を列挙して説明する。
(1)本実施の形態に係る見守り装置100は、4個程度の少数のアンテナをアレー状に配置することにより、見守る対象者の存在場所(距離、方向)を特定できるという効果がある。
Finally, the effects of the monitoring device according to the present embodiment will be listed and described.
(1) The monitoring device 100 according to the present embodiment has an effect that the location (distance, direction) of the person to be monitored can be specified by arranging a small number of about four antennas in an array.

(2)本実施の形態に係る見守り装置100の特徴の1つは、式(20)に示したように受信したビート信号SBのFFT後の信号に位相補償を施すことである。これにより、アンテナ間の間隔が狭くても、見守る対象者の存在場所(距離、方向)を高い分解能で特定できるという効果がある。   (2) One of the features of the monitoring device 100 according to the present embodiment is that phase compensation is performed on the signal after the FFT of the received beat signal SB as shown in the equation (20). Thereby, even if the space | interval between antennas is narrow, there exists an effect that the location (distance, direction) of the target person to watch can be specified with high resolution.

(3)本実施の形態に係る見守り装置100の他の特徴は、異なる周波数で得た2枚の映像を掛け合わせることであり、これにより、人体が斜め方向にいるときに発生する偽像を打ち消す効果がある。   (3) Another feature of the watching device 100 according to the present embodiment is that two images obtained at different frequencies are multiplied together, thereby preventing a false image generated when the human body is in an oblique direction. Has the effect of counteracting.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiment but by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

(1)本発明の電波による見守り装置は、室内のお年寄り、病床にいる人、施設や病院のベッド上の入居者など、見守りを必要としている場所に設置する見守りセンサとしての利用性がある。
(2)留守宅や無人の場所の侵入者見張り用としての利用性がある。
(3)屋外においては、農場や重要施設の周囲の侵入者見張り用としての利用性がある。
(1) The monitoring device using radio waves according to the present invention has utility as a monitoring sensor installed in a place that requires watching, such as an elderly person in a room, a person in a hospital bed, a resident on a bed in a facility or hospital. .
(2) Usability for watching an intruder in an answering house or an unattended place.
(3) Outside, it can be used for watching intruders around farms and important facilities.

1 レーダユニット、2 送信アンテナ、3 受信部、3A〜3D 受信アンテナ、4 選択回路、5 信号処理部、6 人体、7 A/D変換器、8 D/A変換器、9 表示部、14 RFアンプ、17 アンプ、15 I/Q検波回路、100 見守り装置。   1 radar unit, 2 transmitting antenna, 3 receiving unit, 3A to 3D receiving antenna, 4 selection circuit, 5 signal processing unit, 6 human body, 7 A / D converter, 8 D / A converter, 9 display unit, 14 RF Amplifier, 17 Amplifier, 15 I / Q detection circuit, 100 Watching device.

Claims (4)

生体の動向を見守るための見守り装置であって、
送信アンテナと、
複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナから1つの受信アンテナを選択する選択回路と、
前記送信アンテナから送信信号を放射し、前記選択回路によって選択された受信アンテナで受信した受信信号の周波数と前記送信信号の周波数との差であるビート周波数を示すビート信号を出力する周波数変調連続波レーダユニットと、
前記ビート信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、
前記選択回路および前記周波数変調連続波レーダユニットを制御し、デジタル信号に変換された前記ビート信号を受けてデジタル信号処理を行なう信号処理部とを備え、
前記信号処理部は、前記複数の受信アンテナの各々に対応する前記ビート信号を得るように前記選択回路を切換えながら前記周波数変調連続波レーダユニットに送信信号の送信と受信信号の受信を行なわせ、
前記信号処理部は、デジタル信号に変換された前記ビート信号に対して対応する受信アンテナに応じて位相の補正処理を行なった後に、前記複数の受信アンテナのそれぞれによって得られた位相補正後の前記ビート信号を合成して見守り対象の方位と距離を検出する、見守り装置。
A monitoring device for watching the trend of a living body,
A transmitting antenna;
Multiple receive antennas;
A selection circuit for selecting one reception antenna from the plurality of reception antennas;
A frequency-modulated continuous wave that radiates a transmission signal from the transmission antenna and outputs a beat signal indicating a beat frequency that is a difference between the frequency of the reception signal received by the reception antenna selected by the selection circuit and the frequency of the transmission signal A radar unit;
An A / D converter for converting the beat signal into a digital signal;
A signal processing unit that controls the selection circuit and the frequency modulation continuous wave radar unit, receives the beat signal converted into a digital signal, and performs digital signal processing;
The signal processing unit causes the frequency modulation continuous wave radar unit to transmit a transmission signal and receive a reception signal while switching the selection circuit so as to obtain the beat signal corresponding to each of the plurality of reception antennas,
The signal processing unit performs a phase correction process on the beat signal converted into a digital signal in accordance with a corresponding reception antenna, and then performs the phase correction obtained by each of the plurality of reception antennas. Watching device that detects beat direction and distance by synthesizing beat signals.
前記信号処理部は、第1周波数から第2周波数までの第1掃引帯域の送信信号を使用して前記見守り対象の方位と距離を検出した第1の結果と、前記第1掃引帯域からシフトした第3周波数から第4周波数までの第2掃引帯域の送信信号を使用して前記見守り対象の方位と距離を検出した第2の結果とがともに前記見守り対象が存在することを示す方位および距離を前記見守り対象の検出結果として表示する、請求項1に記載の見守り装置。   The signal processing unit is shifted from the first sweep band, the first result of detecting the azimuth and distance of the watching target using the transmission signal of the first sweep band from the first frequency to the second frequency. The azimuth | direction and distance which show that the said monitoring object exists together with the 2nd result of having detected the azimuth | direction and distance of the said monitoring object using the transmission signal of the 2nd sweep band from the 3rd frequency to the 4th frequency. The watching device according to claim 1, wherein the watching device is displayed as a detection result of the watching target. 前記信号処理部は、前記周波数変調連続波レーダユニットに対して第1周波数から前記第1周波数よりも高い第2周波数まで前記送信信号の周波数を所定の掃引時間かけて掃引させて前記ビート信号を出力させる処理を、前記複数の受信アンテナに対して順に行なわせ、1回の掃引後に前記第2周波数から前記第1周波数に送信信号の周波数を戻す時間は前記掃引時間よりも短くする、請求項1に記載の見守り装置。   The signal processing unit sweeps the frequency of the transmission signal over a predetermined sweep time from the first frequency to a second frequency higher than the first frequency with respect to the frequency modulation continuous wave radar unit. The processing for outputting is performed sequentially for the plurality of reception antennas, and the time for returning the frequency of the transmission signal from the second frequency to the first frequency after one sweep is shorter than the sweep time. The watching device according to 1. 前記周波数変調連続波レーダユニットは、
前記送信信号を発生する可変周波数発振器と、
前記受信信号を増幅する増幅器と、
前記ビート信号を生成するために前記増幅器から出力される受信信号と前記送信信号に対応するローカル信号とを乗算して検波する検波回路とを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の見守り装置。
The frequency modulation continuous wave radar unit comprises:
A variable frequency oscillator for generating the transmission signal;
An amplifier for amplifying the received signal;
The detection circuit according to claim 1, further comprising: a detection circuit that multiplies a reception signal output from the amplifier to generate the beat signal and a local signal corresponding to the transmission signal to detect the beat signal. Monitoring device.
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