JP2017207401A - 信号解析システム - Google Patents

Abstract

【課題】周波数変調した一周期分の変調パルスを任意のタイミングで送信しても周波数復調後の復調パルスの時間的な形状変化を精度良く解析する。【解決手段】変調パルスを任意の送信タイミングで監視空間に順次送信する送信機と、監視空間に存在する受信機と、受信機が受信した波形を常時周波数復調して得た復調パルスの時間的な形状変化を解析する信号解析部とを有し、送信機は、互いに異なる初期位相で周波数変調した一周期分の変調パルスデータを複数記憶し、所定の起点タイミングにおいて送信した変調パルスの初期位相および起点タイミングから送信タイミングまでの経過時間に応じて、起点タイミングにおける変調位相と復調位相の位相差と、送信タイミングにおける変調位相と復調位相の位相差が略同一になる初期位相で周波数変調された変調パルスデータを記憶部から選択し、送信タイミングになると選択された変調パルスを送信する。【選択図】 図２

Description

本発明は、周波数変調したパルスを送信機から送信し、受信機が受信した当該パルスを周波数復調して信号解析する信号解析システムに関する。

従来、監視空間に存在する移動物体の位置を測定するために、様々な技術が提案されている。その１つとして、監視空間に設置した複数の送信機から超音波帯域の信号を送信し、移動物体に所持させた受信機の受信波形および送信機の配置に基づいて、受信機の位置、すなわち移動物体の位置を測定する測位システムがある。

このような測位システムにおいては、可聴帯域で生成された信号を超音波帯域に変調してから監視空間に送信し、受信機が受信した超音波帯域の信号を可聴帯域に復調してから解析するものがある。

例えば、特許文献１には、複数の中継局から、超音波帯域に変調した変調信号を順次送信し、携帯端末が受信した変調信号を復調器で復調してから解析することで、監視空間内における携帯端末の位置を測定するシステムが開示されている。

特開２０１１−１１７８８０号公報

上述したような周波数変調を行う場合、送信機側では急峻な特性のフィルタ処理が必要となる。このため、特許文献１に記載されたシステムのように、複数の送信機が変調信号を順次送信する場合、各送信機は、計算負荷のかかるフィルタ処理を常時行うことになる。すなわち、従来の手法では、システムの計算負荷が高くなってしまうという問題があった。

この問題を解決するためには、周波数変調を常時行うのではなく、１周期分の変調信号を予め生成・記憶しておき、各送信機は、記憶されている変調信号を読み出して監視空間に送信すればよい。この手法によれば、周波数変調に伴う計算負荷を低減することができるため、省電力、かつ安価なシステムを構築することが可能となる。

しかしながら、この手法を、変調パルスを用いたシステムに適用する場合、以下のような問題が生じる。

例えば、超音波帯域に変調した１周期分の変調パルスを予め生成・記憶しておき、各送信機は、記憶されている変調パルスをそれぞれの送信タイミングで監視空間に送信し、受信機は、受信した変調パルスを可聴帯域に復調してから信号解析を行う。このとき、送信機と受信機が不動であれば、復調後のパルスの形状は、変調キャリア信号の位相（変調位相）と復調キャリア信号の位相（復調位相）との差に基づいて決まる。すなわち、変調位相と復調位相の位相差が変化しなければ、復調後のパルスの形状は、変調パルスの送信タイミングによらず略同一になる。

ここで、従来の手法のように、周波数変調と周波数復調が常時行われる場合、変調パルスの送信タイミングによらず変調位相と復調位相の位相差が略一定に保たれる。このため、従来の手法では、復調後のパルスの形状に時間的な変化が生じた場合に、送信機や受信機が動いたことを検出できる。しかし、予め生成しておいた１周期分の変調パルスを送信する場合、周波数復調が常時行われる一方で、変調パルスの初期位相は固定である。このため、変調パルスの送信タイミングによって変調位相と復調位相の位相差が変化してしまい、一定になる保証がない。すなわち、送信機と受信機が不動であっても、送信タイミングによっては復調後のパルスの形状が変化してしまう。このため、復調後のパルスの形状に時間的な変化が生じた場合に、その原因が、送信タイミングによるものであるのか、送信機や受信機の動きによるものであるのかを区別することができないという問題が生じる。

ここで、図１を参照し、上述した問題について具体的に説明する。図１に示す波形は、受信機にて受信された変調パルスの復調後の波形を連続して示したものであり、横軸は時間、縦軸は振幅である。なお、送信機と受信機は１メートル程度離した状態で固定設置され、送信機は予め周波数変調を施した１周期分の変調パルスを２０１ｍｓ毎に監視空間に送信するものとする。

図１に示すとおり、送信機と受信機が固定設置され、送信機から同一の変調パルスが送信されているにもかかわらず、変調パルスの送信タイミングによって復調後のパルスの形状が変化していることがわかる。すなわち、図１に示す受信波形のみを確認した場合、復調後のパルスの形状が時間的に変化していることから、送信機や受信機が動いていると誤認されてしまう可能性がある。

なお、図１に示したＡのパルスとＢのパルスは、互いに異なるタイミングで送信されているにもかかわらず、復調後のパルスの形状が略同一になっていることがわかる。これは、変調位相と復調位相の位相差が等しくなるような時間間隔でＡのパルスとＢのパルスが送信されていることに起因する。つまり、予め生成しておいた１周期分の変調パルスを送信する場合に生じる、上述したような復調後のパルスの時間的な形状変化を防ぐためには、送信機に変調位相と復調位相の位相差が等しくなるようなタイミングで変調パルスを送信させる必要がある。例えば、図１の例においては、送信機に２０１ｍｓ毎に変調パルスを送信させるのではなく、時間間隔Ｃで変調パルスを送信させる必要がある。

以上のとおり、周波数変調による計算負荷を低減させつつ、復調したパルスの時間的な形状の変化を精度良く解析するためには、「送信機に、送信機の変調位相と受信機の復調位相の位相差が等しくなるような時間間隔で変調パルスを送信させる」という制約が生じてしまう。このような送信タイミングの制約がある場合、システム構築の自由度が低下するとともに、システムを適用可能なアプリケーションが限られてしまうため好ましくない。

そこで、本発明は、送信機が任意のタイミングで変調パルスを送信しても、上述したような送信タイミングに応じた復調後のパルスの形状変化を生じさせない信号解析システムを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明は、周波数変調した変調パルスを任意の送信タイミングで監視空間に順次送信する送信機と、当該監視空間に存在する受信機と、当該受信機が受信した受信波形を常時周波数復調して得た復調パルスの形状の時間的な変化を解析する信号解析部と、を有する信号解析システムであって、前記送信機は、予め、互いに異なる初期位相で周波数変調した一周期分の変調パルスのデジタルデータを複数記憶する記憶部と、所定の起点タイミングにおいて送信した前記変調パルスの初期位相、および当該起点タイミングから前記送信タイミングまでの経過時間に応じて、当該起点タイミングにおける変調位相と復調位相の位相差と、当該送信タイミングにおける変調位相と復調位相の位相差が略同一になる初期位相で周波数変調された前記デジタルデータを前記記憶部から選択する送信制御部と、前記送信タイミングが到来すると、前記送信制御部にて当該送信タイミングについて選択された前記デジタルデータを用いて前記監視空間に前記変調パルスを送信するパルス送信部と、を有することを特徴とする信号解析システムを提供する。

また、前記送信機は、前記監視空間に固定設置され、前記信号解析部は、前記復調パルスの形状が時間的に変化していない場合に当該受信機が静止状態であることを検出し、前記復調パルスの形状が時間的に変化している場合に当該受信機が静止状態でないことを検出することが好適である。

また、前記送信機は、前記監視空間に複数設置され、当該複数の送信機は所定の送信順および前記送信タイミングで前記変調パルスを前記監視空間に送信し、前記受信機は、移動物体に所持または装着され、前記信号解析部は、前記復調パルスのうち所定強度以上の復調パルスの受信順および当該復調パルスの伝播時間に基づいて前記受信機の位置を測定するとともに、同一の前記送信機からの前記復調パルスから前記受信機の前記静止状態の有無を判定し、当該受信機の位置および当該受信機の前記静止状態の有無に基づいて前記移動物体の状態を検出することが好適である。

本発明によれば、周波数変調による計算負荷を低減させつつ、送信機が任意のタイミングで変調パルスを送信しても、復調したパルスの時間的な形状変化を精度良く解析することができる。

送信タイミングに応じた復調後のパルスの形状変化を示す図である。 本実施の形態における監視空間を模式的に示す図である。 本実施の形態における信号解析システムの全体構成を示す図である。 本実施の形態における送信機の機能ブロック図を示す図である。 本実施の形態における変調パルスの送信タイミングを模式的に示す図である。 本実施の形態における受信機の機能ブロック図を示す図である。 本実施の形態における送信機の配置を模式的に示す図である。 本実施の形態における受信機の受信波形を示す図である。 本実施の形態におけるタイムスロット内の受信波形を示す図である。 本実施の形態における同期信号送信処理のフローチャートである。 本実施の形態における変調パルス送信処理のフローチャートである。 本実施の形態におけるタイムスロット分割処理のフローチャートである。 本実施の形態における測位処理のフローチャートである。 本実施の形態における形状判定処理のフローチャートである。 本実施の形態における状態判定処理のフローチャートである。

以下、本発明にかかる信号解析システムの実施の形態について説明する。なお、本実施の形態では、信号解析システムを用いて監視空間に存在する人物の状態を監視する例を説明する。

図２は、本実施の形態における監視空間を模式的に示した図である。本実施の形態では、施設の屋内を監視空間（点線で示した領域６）とし、当該監視空間に存在する人物５の状態を監視する。図２に示すように、本実施形態における信号解析システムは、施設の天井に所定の間隔（例えば、４メートル間隔）で設置した複数の送信機３（例えば、９個の送信機）から変調パルスを順次送信し、施設内に存在する受信機４が受信したパルスの復調波形に基づいて、当該受信機４の位置を測定する。このとき、本実施の形態では、受信機４を人物５に所持または装着させることにより、受信機４の位置を人物５の位置として測定する。

また、本実施の形態では、人物５の位置に加えて、受信機４が完全に静止している状態か否かを判定する。具体的には、本実施の形態における信号解析システムは、受信機４が受信したパルスの復調波形からパルスの形状の時間的な変化を解析し、受信機４が完全に静止しているか否かを判定する。すなわち、本実施の形態における信号解析システムは、受信機４が完全に静止している場合にはパルスの形状が時間的に変化せず、受信機４が完全に静止していない場合にはパルスの形状が時間的に変化すること、を利用し、受信機４が完全に静止しているか否かを判定する。なお、本実施の形態において、受信機４は人物５に所持または装着されているため、受信機４が人物から手離されて放置されたり、人物５自体の動きが完全に静止したりしない限りは、受信機４が完全に静止することがない。

本実施の形態における信号解析システムは、上述した人物５の測位結果および受信機４の完全静止の判定結果を用いて、人物５の状態を検出する。例えば、人物５の位置が所定時間以上変化しない場合において、受信機４が完全に静止している状態でなければ、人物５がその場で立ち止まっている状態や座っている状態であることを検出する。また、人物５の位置が所定時間変化しない場合において、受信機４が完全に静止している状態であれば人物５が意識を失って動かない状態であることを検出する。すなわち、本実施の形態における信号解析システムは、人物５の測位結果および受信機４の完全静止の有無を併用することで、「立ち止まり・座り」と「意識の喪失」を区別して検出することが可能となり、特に後者の場合においては、発生位置を正確に把握して外部に知らせる等の対応が可能となる。

なお、本実施の形態では、屋内において人物５の状態（例えば、意識の喪失など）を監視する信号解析システムについて説明するが、本発明の信号解析システムは、この実施形態に限られない。例えば、屋外環境に適用してもよいし、人物以外の移動物体の状態を監視する用途に適用してもよい。また、移動物体の状態を検出するものに限らず、受信機４が人物５から取り外されたことを検出する用途や、受信機４を組み込んだＩＤカードなどの紛失を検出する用途などに適用してもよい。また、本実施の形態のように測位結果および受信機４の完全静止の判定結果を用いて移動物体の状態を検出するものに限らず、少なくとも、受信機４が受信したパルスの復調波形からパルスの形状の時間的な変化を解析し、当該解析結果を用いて移動物体等の状態を検出するものであればよい。また、本実施の形態では、１つの受信機４を用いて、当該受信機４を所持または装着した人物５（移動物体）の状態を検出する例を説明するが、本発明の信号解析システムは、複数の受信機４で構成されていてもよく、複数の移動物体の状態を検出するようにしてもよい。

＜システム構成＞
図３は、本実施の形態における信号解析システム１の全体構成を示した図である。図３に示すように、信号解析システム１は、管理装置２、複数の送信機３、人物などの移動物体に所持または装着される受信機４、を含んで構成される。

信号解析システム１において、管理装置２と複数の送信機３は、通信ネットワークによって接続される。通信ネットワークは、有線接続により実現されてもよいし、無線接続により実現されてもよい。また、必要に応じて、管理装置２と受信機４を通信ネットワークで接続するようにしてもよい。

以下、図を参照して、信号解析システム１の各構成について詳しく説明する。

＜管理装置２＞
管理装置２は、図３に示すように、通信部２１、記憶部２２、同期信号送信部２３を含んで構成される。本実施の形態では、管理装置２は、複数の送信機３に対して、同期信号を送信する。具体的には、同期信号送信部２３は、記憶部２２に記憶された測位周期を参照し、当該周期で、通信部２１を介して、信号解析システム１を構成する全ての送信機３に対して同期信号を一斉に送信する。本実施の形態では、信号解析システム１は、同期信号送信部２３から同期信号が複数の送信機３に対して１回送信される毎に、受信機４の位置を１回測定する。すなわち、記憶部２２に記憶される測位周期は、信号解析システム１が測位を行う周期に相当する情報である。ここで、測位周期は、「同期信号の送信時点から、信号解析システム１を構成する全ての送信機３が変調パルスを送信し、その残響成分が減衰するまでの時間」を考慮して設定され、記憶部２２に予め記憶される。

記憶部２２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリ、ハードディスク等のメモリ装置によって構成される。記憶部２２は、上述したとおり、測位周期を記憶するが、その他にも、信号解析システム１の各処理において必要な情報を記憶しておき、通信部２１を介して、送信機３や受信機４との間で当該情報を送受信するようにしてもよい。

同期信号送信部２３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）などの少なくとも１つのプロセッサ、およびその周辺回路を含んで構成される。同期信号送信部２３は、上述したとおり、記憶部２２に記憶された測位周期に従って、信号解析システム１を構成する全ての送信機３に対して同期信号を送信する。なお、本実施の形態では、同期信号送信部２３を管理装置２の構成の一つとして説明しているが、同期信号送信部２３を管理装置２とは別の装置として信号解析システム１を構成してもよい。この場合、同期信号送信部２３は、管理装置２および送信機３と通信ネットワークにより接続され、管理装置２の記憶部２２に記憶された測位周期を参照して、送信機３に対して同期信号を送信すればよい。

＜送信機３＞
送信機３は、監視空間に複数設置され、それぞれが所定のタイミングで変調パルスを監視空間に対して送信する。なお、本実施の形態では、送信機３は、予め生成された１周期分の変調パルスを後述する記憶部３２に記憶しておき、記憶部３２から当該変調パルスを読み出して、監視空間に対して送信する。これにより、送信機３は送信の度に周波数変調を行う必要がないため、信号解析システム１の計算負荷を低減することができる。

まず、送信機３が送信する変調パルスの形式について説明する。本実施の形態では、送信機３は、可聴帯域のＴＳＰ（Ｔｉｍｅ Ｓｔｒｅｔｃｈｅｄ Ｐｕｌｓｅ）を超音波帯域に周波数変調させた信号を送信する。ここで、周波数変調させる帯域は、送信機３における音圧が高い帯域と、受信機４の感度が高い帯域の両方が備わった連続する帯域を選択することが好ましい。

なお、送信機３から送信する変調パルスの形式は、ＴＳＰに限られない。例えば、Ｍ系列や白色雑音などのインパルス変復調が可能なワイドバンド信号を超音波帯域に周波数変調させたものでもよい。また、可聴帯域から超音波帯域に変調した信号に限らず、異なる帯域に変調した信号であればよい。

次に、図４を参照して、送信機３の構成について説明する。図４は、本実施形態における送信機３の機能ブロック図を示した図である。図４に示すように、送信機３は、通信部３１、記憶部３２、送信制御部３３、パルス送信部３４を含んで構成される。

通信部３１は、管理装置２との間で、各種情報を送受信する。本実施の形態では、通信部３１は、管理装置２の同期信号送信部２３から送信された同期信号を受信する。

記憶部３２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリ、ハードディスク等のメモリ装置によって構成される。記憶部３２は、送信機３において各処理を実行するためのプログラム、設定データや生成されたデータ等の各種情報を記憶する。具体的には、記憶部３２は、送信機３の送信順ＩＤおよび信号送信周期を記憶する。また、記憶部３２は、変調パルスデータベースを記憶する。以下、これらの情報について、詳しく説明する。

まず、送信順ＩＤについて説明する。送信順ＩＤは、信号解析システム１を構成する送信機３の送信順を識別するためのＩＤである。各送信機３は、送信順ＩＤによって定まる順番で監視空間に対して、変調パルスを送信する。なお、本実施の形態では、送信順ＩＤを１から始まる連続する整数としている。例えば、本実施の形態では、監視空間に全９個の送信機３が設置されているため、送信機３に付与される送信順ＩＤは、１から９までの整数となる。

次に、信号送信周期について説明する。信号送信周期は、送信順が連続する送信機３間における変調パルスの送信間隔である。なお、信号送信周期は、信号解析システム１が設置される監視空間の残響時間を考慮して設定される。具体的には、信号送信周期は、送信機３から送信された変調パルスの直接波と、当該送信機３より送信順が一つ前の送信機３から送信された変調パルスの残響成分と、を受信機４が区別できるように、直前に送信された変調パルスの残響成分が十分に減衰するまでの時間を考慮した長さに設定される。すなわち、信号送信周期は、残響時間が短い監視空間であれば短時間に設定され、残響時間が長くなるほど長く設定される。例えば、本実施の形態では、信号送信周期は、５０ｍｓとしている。

次に、変調パルスデータベースについて説明する。変調パルスデータベースは、予め生成された１周期分の変調パルスのデジタルデータ（以下、変調パルスデータ）を複数記憶したものであり、それぞれの変調パルスデータはデータＩＤと対応付けられている。

本実施の形態において、各送信機３は、自己の変調パルスの送信タイミングが到来すると、変調パルスデータベース内から選択された当該送信タイミングにおいて適切な変調パルスを監視空間に対して送信する。本実施の形態において、適切な変調パルスとは、監視空間に対して任意のタイミングで順次送信しても、受信機４が完全に静止している限りは復調後のパルスの形状が時間的に変化せず、受信機４が完全に静止していない場合には復調後のパルスの形状が時間的に変化するような変調パルスを意味する。すなわち、今回の送信タイミングにおける適切な変調パルスとは、受信機４にて周波数復調が常時行われている状況において、今回の送信タイミングにおける変調位相と復調位相の位相差が、少なくとも前回の送信タイミングにおける変調位相と復調位相の位相差と等しくなるような初期位相を有する変調パルスである。変調パルスデータベースには、送信機３がこのような適切な変調パルスを選択するために必要な数および初期位相を有する変調パルスデータが記憶されている。

ここで、変調パルスデータについて、詳しく説明する。変調パルスデータは、それぞれ異なる初期位相で変調された１周期分のパルスのデジタルデータである。本実施の形態では、変調パルスデータは、変調の初期位相を２πｆ_０ｔとして、送信機３から変調パルスが送信され得るタイミングの分だけ経過時間ｔ（所定の起点から送信タイミングまでの経過時間）の値を変えて変調したデータが用意される。このとき、経過時間ｔに対応させて用意すべき変調パルスデータの数や変調の初期位相の値は、変調周波数ｆ_０と、サンプリング周波数Ｆ_Ｓに基づいて決まる。つまり、経過時間ｔに対応させて用意すべき変調パルスデータの数Ｑは、変調キャリア信号の位相回転が１周して再び０に戻るまでに必要なサンプルの数に相当するため、ｆ_０とＦ_Ｓの最大公約数がｇである場合、Ｑ＝Ｆ_Ｓ／ｇ個となる。すなわち、変調の初期位相を２πｆ_０ｑ／Ｆ_Ｓ ，ｑ＝０,...,Ｑ−１とした変調パルスデータを用意すれば、送信機３から変調パルスが送信され得る全てのタイミングに対応した変調パルスデータを用意したことになる。なお、本実施の形態では、ｑの値をデータＩＤとして変調パルスデータに対応付ける。

例えば、変調周波数ｆ_０＝２５ｋＨｚ、サンプリング周波数Ｆ_Ｓ＝１００ｋＨｚとすると、用意すべき変調パルスデータの数Ｑは４個（ｑ＝０，１，２，３）になるため、初期位相を０，π／２，π，３π／２として変調した４通りの変調パルスデータが記憶される。すなわち、変調パルスデータベースには、データＩＤ「０」と初期位相「０」で変調した変調パルスデータ、データＩＤ「１」と初期位相「π／２」で変調した変調パルスデータ、データＩＤ「２」と初期位相「π」で変調した変調パルスデータ、データＩＤ「３」と初期位相「３π／２」で変調した変調パルスデータが対応付けられる。

なお、本実施の形態では、送信機３から変調パルスが送信され得る全てのタイミングに対応した変調パルスデータを用意する例を示したが、これに限られない。例えば、送信機３の送信タイミングが予めわかっている場合は、当該送信タイミングに対応する変調パルスデータのみを用意すればよい。また、変調パルスデータベースは上述したものに限らず、送信機３が、所定の起点から送信タイミングまでの経過時間ｔに基づいて、当該送信タイミングにおける適切な初期位相を有する変調パルスを選択できるものであればよい。

以上説明した送信順ＩＤ、信号送信周期および変調パルスデータベースは、各送信機３の記憶部３２に予め記憶される。しかし、送信機３が、これらの情報を取得する方法については、特に制限はなく、既存の技術を用いればよい。例えば、送信順ＩＤは、各送信機３に設けられたディップスイッチ（図示しない）の状態を読み取って、記憶部３２に記憶するようにしてもよい。また、管理装置２の記憶部２２に、信号解析システム１を構成する全ての送信機３の送信順ＩＤ、信号解析システム１の信号送信周期、変調パルスデータベースを予め記憶しておき、各送信機３は、通信部３１を介して、自己の送信順ＩＤ、信号送信周期、変調パルスデータベースを取得し、記憶部３２に記憶するようにしてもよい。

図４に戻り、送信機３の送信制御部３３について説明する。

送信制御部３３は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＭＣＵ等の少なくとも１つのプロセッサ、およびその周辺回路を含んで構成される。送信制御部３３は、記憶部３２に記憶された送信順ＩＤ、信号送信周期、変調パルスデータベースを参照して、送信機３における変調パルスの送信を制御する。具体的には、送信制御部３３は、送信順ＩＤと信号送信周期を用いて、自己の送信タイミングを求める。そして、送信制御部３３は、当該送信タイミングにおいて適切な変調パルスデータを変調パルスデータベースから選択し、当該送信タイミングで監視空間に変調パルスを送信できるよう、選択した変調パルスデータを後述するパルス送信部３４に出力する。

ここで、送信機３における変調パルスの送信タイミングについて詳しく説明する。まず、各送信機３の送信制御部３３は、通信部３１を介して、管理装置２から同期信号を受信すると、ＳＹＮＣ信号を監視空間に送信するよう制御する。なお、本実施の形態では、送信制御部３３は、変調パルスデータベースにおいてデータＩＤ「０」に対応付けられていている変調パルスデータをＳＹＮＣ信号のデジタルデータとして選択し、後述するパルス送信部３４に出力する。

その後、送信制御部３３は、送信順ＩＤで定まる自己の送信タイミングが到来するまで待機し、当該送信タイミングが到来すると、当該送信タイミングにおいて適切な変調パルスを監視空間に送信するよう制御する。そして、送信制御部３３は、再び管理装置２から同期信号を受信するまで変調パルスの送信を待機する。例えば、送信順ＩＤをｄ、信号送信周期をＴとした場合、送信制御部３３は、ＳＹＮＣ信号の送信を制御した後、ｄ・Ｔの時間待機して変調パルスを送信するよう制御する。これにより、信号解析システム１の送信機３は、送信順ＩＤで定められた順番、かつ信号送信周期で定められた周期で変調パルスを送信することが可能となる。また、管理装置２から同期信号が送信される毎に、信号解析システム１を構成する全ての送信機３が変調パルスの送信を１回行うことが可能となる。

図５を参照して、変調パルスの送信タイミングについて具体的に説明する。図５は、本実施の形態における変調パルスの送信タイミングを模式的に示した図である。上述したように、本実施の形態における信号解析システム１は全９個の送信機３から構成されているため、図５においても、９個の送信機３から送信される変調パルスの送信タイミングを示している。また、図５において、黒矢印は変調パルスの送信時点を表しており、丸で囲われた数字は送信機３の送信順ＩＤに対応している。具体的には、丸で囲われた１は、送信順ＩＤ＝１が付与された送信機３の変調パルスであることを示し、同様に、丸で囲われた２，３，９は、それぞれ送信順ＩＤ＝２，３，９が付与された送信機３の変調パルスであることを示している。なお、送信順ＩＤ＝４〜８が付与された送信機３の変調パルスについては、図示を省略している。

図５に示すように、送信機３は、管理装置２から１回目の同期信号を受信すると、１回目のＳＹＮＣ信号を送信する。なお、ＳＹＮＣ信号は、全ての送信機３から同時に送信される。その後、１回目のＳＹＮＣ信号の送信時点から、信号送信周期Ｔが経過すると、送信順ＩＤ「１」の送信機３が変調パルスを送信する。その後、１回目のＳＹＮＣ信号の送信時点から２Ｔが経過すると、送信順ＩＤ「２」の送信機３が変調パルスを送信する。同様に、送信順ＩＤ「３」〜「９」の送信機３が順次、信号送信周期Ｔの時間間隔で変調パルスを送信する。そして、各送信機３は、再び管理装置２から同期信号を受信するまで変調パルスの送信を待機する。すなわち、送信順ＩＤ「９」の送信機３が変調パルスを送信し終えると、再び、管理装置２から同期信号が送信されるまで、信号解析システム１の送信機３は変調パルスの送信を待機する。その後、各送信機３は、管理装置２から２回目の同期信号を受信すると、２回目のＳＹＮＣ信号を送信し、１回目と同様に信号送信周期Ｔの時間間隔で順次変調パルスを送信する。以降、図示は省略するが、各送信機３は、１回目、２回目と同様に、ＳＹＮＣ信号および変調パルスを監視空間に対して送信する。

次に、送信タイミングに応じた変調パルスデータの選択について詳しく説明する。上述したとおり、各送信機３から送信される変調パルスは、記憶部３２に記憶されている変調パルスデータベースから、それぞれの送信タイミングにおいて適切なものが選択される。具体的には、各送信機３の送信制御部３３は、受信機４にて周波数復調が常時行われている状況において、所定の起点から今回の送信タイミングまでの経過時間ｔを求める。そして、送信制御部３３は、当該起点において送信された変調パルスの初期位相と、経過時間ｔに基づいて、当該送信タイミングにおいて適切な初期位相を有する変調パルスデータを変調パルスデータベースから選択する。なお、本実施の形態では、起点を１回目のＳＹＮＣ信号の送信時点とする。

上述したとおり、本実施の形態における変調パルスデータベースには、変調の初期位相を２πｆ₀ｔとして、経過時間ｔの値を変えて変調した複数の変調パルスデータが予め記憶されている。具体的には、変調パルスデータベースには、変調の初期位相を２πｆ_０ｑ／Ｆ_Ｓ ，ｑ＝０,...,Ｑ−１とした変調パルスデータが予め記憶されており、それぞれの変調パルスデータは、データＩＤ＝ｑの値と対応付けられている。したがって、各送信機３の送信制御部３３は、起点において送信された変調パルスの初期位相と経過時間ｔに基づいてｑの値を算出することで、送信タイミングにおいて適切な初期位相を有する変調パルスデータを選択することができる。本実施の形態では、１回目のＳＹＮＣ信号としてデータＩＤ「０」の変調パルスを送信するため、各送信タイミングにおけるｑの値は、Ｆｌｏｏｒ（ｔ・Ｆ_Ｓ）％Ｑで求められる。なお、Ｆｌｏｏｒ（ｘ）は実数ｘを超えない最大の整数であり、Ｑは変調パルスデータベースに用意されている変調パルスデータの総数であり、ａ％Ｑは整数ａをＱで割った余りである。すなわち、本実施の形態における各送信機３の送信制御部３３は、各送信タイミングに対応するｑの値を求め、記憶部３２の変調パルスデータベースから当該ｑの値に対応する変調パルスデータを選択する。そして、各送信機３の送信制御部３３は、当該選択した変調パルスデータを後述するパルス送信部３４に出力することで、当該送信タイミングにおいて、適切な初期位相を有する変調パルスを監視空間に送信することが可能となる。

周波数変調は、信号に複素数ｅｘｐ（ｊ２πｆ_０ｔ）を乗ずる操作であり、周波数復調は、ｅｘｐ（−ｊ２πｆ_０ｔ）を乗ずるものである。なお、ｆ_０は変調する周波数、ｔは経過時間である。つまり、本実施の形態のように予め生成された１周期分の変調パルスを間欠送信する場合であっても、起点から当該変調パルスの送信タイミングまでの経過時間をｔとしたときに、初期位相２πｆ_０ｔで変調して生成された変調パルスを当該送信タイミングで監視空間に送信すれば、あたかも起点のタイミングから連続送信しているが如く経過時間ｔにおける変調位相と復調位相の位相差は変化しないため、復調後のパルスの形状は変化しない。具体的には、経過時間ｔ₁の時点に初期位相２πｆ_０ｔ_１で変調された変調パルスを送信してｅｘｐ（−ｊ２πｆ_０ｔ_１＋θ_０）を乗じて復調されたパルスと、経過時間ｔ_２の時点に初期位相２πｆ_０ｔ_２で変調された変調パルスを送信してｅｘｐ（−ｊ２πｆ_０ｔ_２＋θ_０）を乗じて復調されたパルスの、変調位相と復調位相の位相差は、ともにθ_０となるため、送信機３と受信機４が不動であればこれらのパルスの形状は略同一になる。すなわち、経過時間ｔ₁においては「初期位相２πｆ_０ｔ_１で変調された変調パルス」、経過時間ｔ_２においては「初期位相２πｆ_０ｔ_２で変調された変調パルス」が、それぞれの送信タイミングにおける適切な初期位相を有する変調パルスとなる。なお、θ_０は、送信機３と受信機４が同期していないことに伴う位相差である。上述したように、起点において送信された変調パルスの初期位相と経過時間ｔに基づいてｑの値を算出し、当該ｑの値に対応する変調パルスデータを選択する処理は、このような経過時間ｔにおける適切な初期位相の変調パルスを選択する処理に相当する。

再び、図５を参照して、変調パルスデータの選択について具体的に説明する。図５に示すように、まず、全ての送信機３は、１回目のＳＹＮＣ信号を送信する。なお、１回目のＳＹＮＣ信号の初期位相は、２πｆ_０ｔ_０とする。次に、送信順ＩＤ「１」の送信機３は、１回目のＳＹＮＣ信号の送信時点からｔ_１（＝１・Ｔ）が経過したタイミングで初期位相２πｆ_０ｔ_１で変調された変調パルスを送信する。その後、送信順ＩＤ「１」の送信機３は、１回目のＳＹＮＣ信号の送信時点からｔ_２が経過したタイミングで初期位相２πｆ_０ｔ_２で変調された変調パルスを送信する。なお、他の送信順ＩＤの送信機３についても同様に、１回目のＳＹＮＣ信号から送信タイミングまでの経過時間に応じた適切な初期位相の変調パルスを変調パルスデータベースから選択して送信する。このように、各送信タイミングにおいて適切な初期位相の変調パルスを送信することで、同一の送信機３から送信される変調パルスの復調後の波形は、送信タイミングに起因した変調位相と復調位相の位相差の変化が生じないため、受信機４が不動であれば、変調パルスの送信タイミングによらず復調後のパルスの形状が略同一になる。すなわち、本実施の形態においては、同一の送信機３における復調後のパルスの形状の時間的な変化の有無を解析することで、受信機４が完全に静止しているか否かを精度良く検出することができる。

なお、本実施の形態では、起点を１回目のＳＹＮＣ信号の送信時点としたが、これに限られない。例えば、同一の送信順ＩＤの送信機３において、１回目のＳＹＮＣ信号の送信後最初に送信する変調パルスの送信時点を起点としてもよい。この場合、１回目のＳＹＮＣ信号の送信後最初に送信する変調パルスとして、変調パルスデータベースのデータＩＤ「０」の変調パルスデータを選択するように予め定めておけばよい。

また、同一の送信順ＩＤの送信機３において、前回の変調パルスの送信時点を都度、起点として設定してもよい。この場合、送信機３は、以下のように変調パルスを送信すればよい。まず、送信制御部３３は、前回の変調パルスの送信タイミングにおいて、選択された変調パルスデータのデータＩＤ＝ｑ_Ｐの値を記憶部３２に記憶するとともに、経過時間ｔを０にリセットする。そして、送信制御部３３は、記憶されているｑ_Ｐの値およびリセットされた起点（前回の送信タイミング）から今回の送信タイミングまでの経過時間ｔを用いて、今回の送信タイミングにおけるｑの値を、｛Ｆｌｏｏｒ（ｔ・Ｆ_Ｓ ）＋ｑ_Ｐ｝％Ｑによって求める。その後、送信機３は、ｑの値に対応する変調パルスを監視空間に対して送信する。

再び、図４に戻り、送信機３のパルス送信部３４について説明する。

パルス送信部３４は、Ｄ−Ａ変換器、パワーアンプ、スピーカを含んで構成される。パルス送信部３４は、送信制御部３３から変調パルスデータが出力される度に、当該変調パルスを監視空間に対して送信する。具体的には、パルス送信部３４は、送信制御部３３から変調パルスデータを入力すると、Ｄ−Ａ変換器にて当該変調パルスデータをアナログデータに変換し、当該アナログデータをパワーアンプで増幅した上で、スピーカから送信する。

＜受信機４＞
受信機４は、監視空間に存在し、送信機３から順次送信される変調パルスを順次受信する。本実施の形態において、受信機４は、監視空間に存在する人物によって所持または装着されており、受信した変調パルスを周波数復調してから波形を解析することで、当該人物の状態を検出する。具体的には、受信機４は、当該受信機４を所持または装着している人物の位置を測定するとともに、当該受信機４の完全静止の有無を判定し、これらの結果に基づいて当該人物の状態を検出する。

図６を参照して、受信機４の構成について説明する。図６は、本実施形態における受信機４の機能ブロック図を示した図である。図６に示すように、受信機４は、パルス受信部４１、記憶部４２、信号解析部４３、出力部４４を含んで構成される。

パルス受信部４１は、マイク、マイクアンプ、Ａ−Ｄ変換器を含んで構成される。パルス受信部４１は、送信機３から送信された変調パルスを随時受信する。具体的には、パルス受信部４１は、監視空間に送信された変調パルスをマイクで集音し、集音したアナログデータをマイクアンプで増幅した上で、Ａ−Ｄ変換器にてデジタルデータに変換する。そして、パルス受信部４１は、変換したデジタルデータを後述する信号解析部４３に出力する。なお、信号解析部４３へのデジタルデータの出力は、後述する記憶部４２を介して行ってもよい。

記憶部４２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリ、ハードディスク等のメモリ装置によって構成される。記憶部４２は、受信機４において各処理を実行するためのプログラム、設定データや生成されたデータ等の各種情報を記憶する。具体的には、記憶部４２は、高さ情報、送信順ＩＤテーブル、送信機３の配置情報を記憶する。以下、これらの情報について、詳しく説明する。なお、記憶部４２には、送信機３の記憶部３２と同様に、信号送信周期も記憶される。

まず、高さ情報について説明する。高さ情報は、監視空間における受信機４の床面からの高さを示す情報であり、後述する信号解析部４３にて、受信機４の位置を測定する際に用いられる。本実施の形態では、受信機４は人物によって所持または装着されるため、高さ情報は、床面から人物の手までの高さや、床面から受信機４の装着位置までの高さを考慮して設定され、予め記憶部４２に記憶される。

次に、送信順ＩＤテーブルについて説明する。送信順ＩＤテーブルは、送信順ＩＤと受信機４における受信波形のタイムスロット番号を対応付けたテーブルである。本実施の形態において、後述する信号解析部４３は、パルス受信部４１から入力したデジタルデータを複数個のタイムスロットに分割して解析を行う。具体的には、信号解析部４３は、デジタルデータに含まれるＳＹＮＣ信号を監視しており、ＳＹＮＣ信号を検出すると、当該ＳＹＮＣ信号の検出時点から上述した信号送信周期Ｔの間隔でデジタルデータを分割して信号解析を行う。この分割された単位をタイムスロットとする。例えば、本実施の形態では、ＳＹＮＣ信号の検出時点から信号送信周期Ｔが経過した時点を始点として、当該始点から信号送信周期Ｔが経過する時点までをタイムスロット「１」とし、タイムスロット「１」の終点から信号送信周期Ｔが経過する時点までをタイムスロット「２」とし、同様にタイムスロット「９」まで分割して信号を解析する。上述したように、送信機３は、ＳＹＮＣ信号を送信した後、信号送信周期Ｔの間隔、かつ送信順ＩＤによって定まる順番で変調パルスを送信する。このため、信号解析部４３は、ＳＹＮＣ信号からの受信タイミング、すなわち、ＳＹＮＣ信号から何番目のタイムスロットで検出されたパルスであるかを確認することで、当該パルスを送信した送信機３の送信順ＩＤを識別することが可能となる。

なお、本実施の形態における送信順ＩＤテーブルは、送信順ＩＤ「１」とタイムスロット「１」、送信順ＩＤ「２」とタイムスロット「２」、送信順ＩＤ「３」とタイムスロット「３」、送信順ＩＤ「４」とタイムスロット「４」、送信順ＩＤ「５」とタイムスロット「５」、送信順ＩＤ「６」とタイムスロット「６」、送信順ＩＤ「７」とタイムスロット「７」、送信順ＩＤ「８」とタイムスロット「８」、送信順ＩＤ「９」とタイムスロット「９」が対応付けられたテーブルとなる。

次に、配置情報について説明する。配置情報は、監視空間における送信機３の配置を示す情報である。配置情報は、後述する信号解析部４３にて参照され、受信機４の位置を測定するために用いられる。本実施の形態では、配置情報として、各送信機３の送信順ＩＤ、床面からの設置高、監視空間の床面をＸＹ平面としたときの２次元座標（Ｘ，Ｙ）が対応付けられている。

ここで、図７を参照して、監視空間における送信機３の配置について説明する。図７は、本実施の形態における送信機３の配置を模式的に示した図である。図７において、白丸印は送信機３の位置を示し、白丸で囲った数字は、送信機３の送信順ＩＤに対応する。図７に示すように、本実施の形態における信号解析システム１は、全９個の送信機３で構成されており、送信機３どうしは所定距離（例えば、４メートル）間隔で離して固定設置される。

なお、送信機３の配置は、上述した例に限らない。例えば、本実施の形態では、信号解析システム１を構成する送信機３を９個としたが、送信機３の数は、監視目的や監視空間の形状、監視空間の面積等を考慮して適宜変更してもよい。また、各送信機３の配置順も上述した例に限るものではない。例えば、隣接する送信機３の送信順ＩＤが必ずしも連続していなくてもよい。

以上説明した、高さ情報、送信順ＩＤテーブル、送信機３の配置情報は、受信機４の記憶部３２に予め記憶される。しかし、受信機４が、これらの情報を取得する方法については、特に制限はない。例えば、管理装置２の記憶部２２に、高さ情報、送信順ＩＤテーブル、送信機３の配置情報を予め記憶しておき、受信機４は、通信ネットワークを介してこれらの情報を取得し、記憶部４２に記憶するようにしてもよい。

次に、図６に戻り、受信機４の信号解析部４３について説明する。

信号解析部４３は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＭＣＵ等の少なくとも１つのプロセッサ、およびその周辺回路を含んで構成され、パルス受信部４１から変調パルスのデジタルデータを入力すると、当該デジタルデータに対し周波数復調を施し、当該復調した波形を解析する。なお、図６に示すとおり、本実施の形態における信号解析部４３は、復調手段４３１、測位手段４３２、形状判定手段４３３、状態判定手段４３４を含んで構成される。

以下、信号解析部４３を構成する各手段について詳しく説明する。

まず、復調手段４３１は、パルス受信部４１から入力した変調パルスのデジタルデータを周波数復調する。上述したように、本実施の形態における変調パルスは、可聴帯域から超音波帯域に変調された信号であるため、復調手段４３１は、超音波帯域から可聴帯域への復調を行う。なお、本実施の形態では、復調手段４３１による周波数復調は常時行われる。

さらに、復調手段４３１は、周波数復調したデジタルデータを上述したように複数個のタイムスロットに分割し、後述する測位手段４３２および形状判定手段４３３に出力する。さらに、復調手段４３１は、タイムスロットに分割したデジタルデータを記憶部４２に記憶する。このとき、タイムスロットに分割したデジタルデータには、タイムスロット番号および何回目の計測で取得されたものであるかを示す計測ＩＤが付与される。

ここで、図８を参照し、タイムスロットの分割について、詳しく説明する。図８は、本実施の形態における復調後の受信波形を示した図である。

まず、復調手段４３１は、復調後の受信波形から、ＳＹＮＣ信号を検出する。具体的には、復調手段４３１は、パルス受信部４１から入力したデジタルデータにおいて信号強度が所定強度（ＳＹＮＣ強度）以上となった時点をＳＹＮＣ信号の検出時点とする。例えば、図８においては、矢印で示した時点がＳＹＮＣ信号の検出時点となる。

そして、復調手段４３１は、ＳＹＮＣ信号が検出されると、図８に示すように、当該ＳＹＮＣ信号の検出時点から信号送信周期Ｔが経過した時点をタイムスロット「１」の始点として、当該始点から信号送信周期Ｔが経過した時点をタイムスロット「１」の終点とする。その後、タイムスロット「１」の終点をタイムスロット「２」の始点として、当該起点から信号送信周期Ｔが経過した時点をタイムスロット「２」の終点とする。同様に、送信順ＩＤの数と同数のタイムスロットを規定する。その後、復調手段４３１は、規定したタイムスロットでデジタルデータを分割する。なお、図８においては、タイムスロット「４」から「９」については、図示を省略している。

なお、復調手段４３１は、上述したＳＹＮＣ信号の検出を行う際、復調手段４３１がデジタルデータの入力を開始してから最初にＳＹＮＣ強度以上となる時点を１回目のＳＹＮＣ信号の検出時点とし、その後、最後のタイムスロット（本実施の形態では、タイムスロット「９」）を分割すると、再度ＳＹＮＣ信号の監視を開始し、再びＳＹＮＣ強度以上となった時点を２回目のＳＹＮＣ信号の検出時点とする。復調手段４３１は、２回目以降のＳＹＮＣ信号についても、同様に検出を行う。

上述したように、復調手段４３１は、タイムスロットに分割したデジタルデータに対して、それぞれタイムスロット番号および計測ＩＤを付与する。ここで、計測ＩＤは、タイムスロットに分割したデジタルデータが何回目の計測で取得されたものであるかを示すＩＤであり、計測区間に対応して付与される。なお、計測区間は、復調手段４３１がデジタルデータの入力を開始した時点から最後のタイムスロット（本実施の形態では、タイムスロット「９」）を分割した時点までの区間を１回目の計測区間とし、計測１回目における最後のタイムスロットを分割した時点から計測２回目における最後のタイムスロットを分割した時点までの区間を２回目の計測区間とし、以降同様に設定されるものである。例えば、１回目の計測区間におけるデジタルデータ（タイムスロット）には計測ＩＤ「１」、２回目の計測区間におけるデジタルデータには計測ＩＤ「２」が付与される。

次に、測位手段４３２について説明する。測位手段４３２は、受信機４の位置を測定する。具体的には、測位手段４３２は、復調手段４３１から入力したデジタルデータの各タイムスロットを分析し、タイムスロット内のパルスの信号強度、タイムスロットの開始時点から所定パルスまでの時間差を算出する。そして、復調手段４３１は、当該信号強度および時間差に基づいて、受信機４の位置を測定する。その後、測位手段４３２は、測定結果を後述する状態判定手段４３４に出力するとともに記憶部４２に記憶する。なお、本実施の形態では、測位手段４３２は、受信機４の位置を測定することで、当該受信機４を所持または装着している人物の位置を測定する。

ここで、図９を参照して、測位に用いる特徴量について具体的に説明する。図９は、本実施の形態におけるタイムスロット内の受信波形を示した図であり、図８に示したタイムスロット「１」の受信波形を拡大して示している。まず、測位手段４３２は、タイムスロット内のパルスの信号強度を確認して、パルスが最初に所定強度（第１強度）以上、かつ極大値となる時点を検出する。そして、測位手段４３２は、タイムスロットの開始時点から当該検出した時点までの時間差ｓｍ（ｍ＝１〜９）を求める。ｍはタイムスロット番号に対応しており、図９に示すｓ１は、タイムスロット「１」における時間差を示している。なお、第１強度の値は、監視空間における残響時間などを考慮して、直接波と反射波を区別できるような値に予め設定すればよい。

測位手段４３２は、各タイムスロットについて時間差を求めた後、複数のタイムスロットの中から受信機４の測位に用いるタイムスロット（以下、有効タイムスロット）を所定数選定する。なお、本実施の形態では、測位手段４３２は、有効タイムスロットを３個選定する。これは、本実施の形態における測位手段４３２が、三角測量の原理で受信機４の位置を測定するためであり、３個の送信機３の設置位置、当該送信機３から送信された変調パルスが受信機に受信されるまでに要する時間（時間差）が測位に必要となるからである。このとき、測位に用いられる送信機３は、受信機４の近くに設置されているものから３個選定されることが好ましいため、信号解析部４３は、有効タイムスロットとして、受信機４の近くに設置されている送信機３から送信されたパルスが含まれるタイムスロットを選定する。したがって、本実施の形態においては、タイムスロット内の時間差が短い順、かつ、時間差の算出に用いたパルスの信号強度が所定強度（第２強度）以上となるタイムスロットを有効タイムスロットとして３個選定する。

測位手段４３２は、有効タイムスロットを所定数選定すると、各有効タイムスロットについて、時間差の算出に用いたパルスの送信元の送信機３を特定する。具体的には、測位手段４３２は、記憶部４２に記憶した送信順ＩＤテーブルを参照し、有効タイムスロットのタイムスロット番号から送信元の送信機３の送信順ＩＤを特定する。例えば、図７に示した図において、受信機４が黒丸印の位置に存在する場合は、有効タイムスロットとしてタイムスロット「１」、「２」、「４」が選定され、その後、タイムスロット番号から送信順ＩＤ「１」、「２」「４」が特定される。すなわち、これらの送信順ＩＤの送信機３が測位に用いる送信機３として特定される。

測位手段４３２は、測位に用いる３個の送信機３を特定すると、記憶部４２に記憶されている受信機４の高さ情報、配置情報に含まれる送信機３の設置高と２次元座標を参照し、これらの情報と各送信機３の時間差を用いて、三角測量の原理で受信機４の位置を算出する。すなわち、本実施の形態では、受信機４の位置は、床面をＸＹ平面としたときの２次元座標（Ｘ，Ｙ）として測定される。なお、本実施の形態では、三角測量の原理を用いて受信機４の位置を測定したが、測定方法はこれに限るものではなく、上述した方法により測位に用いる送信機３を特定し、当該特定した送信機３の位置を用いて受信機４の位置を測定するものであればよい。

測位手段４３２は、上述したように、人物の位置を順次測定すると、それぞれの測位結果に対して、計測ＩＤと当該測位に用いた送信機３の送信順ＩＤを対応付ける。そして、測位手段４３２は、後述する状態判定手段４３４に出力するとともに記憶部４２に記憶する。

次に、図６に戻り、形状判定手段４３３について説明する。形状判定手段４３３は、受信機４が受信したパルスの形状が時間的に変化しているか否かを判定する。具体的には、形状判定手段４３３は、復調手段４３１から入力した今回計測されたデジタルデータの各タイムスロットと、記憶部４２に記憶されている過去に計測されたデジタルデータの各タイムスロットを比較して、パルスの形状の時間的な変化の有無を判定する。なお、本実施の形態では、形状判定手段４３３は、同一の送信機３から送信された変調パルスについて、今回受信したパルスの形状と前回受信したパルスの形状を比較することで、パルスの形状の時間的な変化の有無を判定する。すなわち、形状判定手段４３３は、同一番号のタイムスロットどうしでパルスの形状の時間的な変化の有無を判定する。その後、形状判定手段４３３は、判定結果を計測ＩＤおよび送信順ＩＤと対応付けて記憶部４２に記憶する。なお、送信順ＩＤは、判定を行ったタイムスロット番号を記憶部４２に記憶した送信順ＩＤテーブルと照合して求めればよい。

以下に、本実施の形態におけるパルスの形状変化の判定について詳しく説明する。上述したとおり、形状判定手段４３３は、同一のタイムスロット番号、すなわち送信順ＩＤが同一の送信機３から送信されたパルスの受信波形について、今回受信したパルスの形状と前回受信したパルスの形状を比較する。具体的には、形状判定手段４３３は、今回受信したパルスの形状と前回受信したパルスの形状の類似度を算出し、当該類似度が所定の変化閾値以上である場合に、パルスの形状が時間的に変化していないと判定する。

例えば、類似度は以下のように算出することができる。具体的には、今回のデジタルデータの計測ＩＤがｉ、処理対象のタイムスロット番号がｍ、信号送信周期がＴ、タイムスロットの区間がｎ（０〜Ｔ−１）、復調した信号がｘ（ｍ,ｉ,ｎ）、であるときの類似度Ｓ（ｍ,ｉ）は、数式（１）によって算出することができる。

数式（１）において、右辺のＫは、今回のデジタルデータと前回のデジタルデータの相関をとる範囲を示しており、本実施の形態では、１０ｍｓとする。また、右辺のＪは、計測毎のタイムスロットのずれを考慮したものであり、本実施の形態では、Ｊ＝２とする。すなわち、数式（１）においては、τ＝−２，−１，０，１，２として、これら５回の相関をとり、その中の最大値を選択する。数式（１）によれば、同一のタイムスロット番号（送信順ＩＤが同一の送信機３から送信された変調パルスの受信波形）について、今回受信したパルスの形状と前回受信したパルスの形状の相関値を類似度として求めることができる。すなわち、算出した類似度が１に近づくほど形状が時間的に変化していないことを表し、類似度が０に近づくほど形状が時間的に変化していることを表している。なお、本実施の形態では、形状判定手段４３３は、算出した類似度が変化閾値以上（例えば、０．９以上）であればパルスの形状が時間的に変化していないと判定し、変化閾値未満であればパルスの形状が時間的に変化していると判定する。そして、形状判定手段４３３は、タイムスロット番号から求めた送信順ＩＤと、計測ＩＤに対応付けて、「形状変化有」および「形状変化無」の判定結果を記憶部４２に記憶する。これを、全てのタイムスロット番号について行う。なお、全てのタイムスロットについて形状変化判定をおこなうのではなく、測位手段４３２にて、測位に用いられなかったタイムスロット（有効タイムスロットではないもの）については、数式（１）を計算せずに「形状変化不明」として判定結果を記憶部４２に記憶するようにしてもよい。

次に、状態判定手段４３４について説明する。状態判定手段４３４は、測位手段４３２の測位結果および形状判定手段４３３の判定結果を用いて、受信機４を所持または装着した移動物体の「状態」を判定する。なお、本実施の形態における状態判定手段４３４は、受信機４を所持または装着した人物の状態を判定する。具体的には、状態判定手段４３４は、人物が所定時間以上移動していない場合において、受信機４が完全に静止している状態でなければ、人物がその場で立ち止まっている状態や座っている状態であることを検出する。また、状態判定手段４３４は、人物が所定時間以上移動していない場合において、受信機４が完全に静止している状態であれば人物が意識を失って動かない状態であることを検出する。そして、状態判定手段４３４は、検出結果を後述する出力部４４に出力する。このとき、状態判定手段４３４は、測位手段４３２にて測定された位置を出力部４４に出力するようにしてもよい。

以下に、本実施の形態における状態判定について詳しく説明する。まず、状態判定手段４３４は、測位手段４３２の測位結果を用いて、受信機４を所持または装着した人物が所定時間以上移動していない状態であるか否かを判定する。具体的には、状態判定手段４３４は、測位手段４３２から今回の測位結果を入力すると、当該測位結果から過去所定数分の連続した測位結果を記憶部４２から読み出す。例えば、今回入力した測位結果の計測ＩＤが「２０」であれば、記憶部４２を参照して計測ＩＤ「１９」から計測ＩＤ「１１」までの９個分の測位結果を読み出す。そして、状態判定手段４３４は、これら１０個の測位結果において位置が略同一か否かを判定し、略同一である場合に受信機４を所持または装着した人物が所定時間以上移動していない状態であることを検出する。なお、位置の変化の有無は、既存の方法を用いて判定すればよく、連続する所定数の測位結果が略同一とみなせる範囲内に収まることをもって「所定時間以上移動していない」と判定すればよい。

次に、状態判定手段４３４は、受信機４を所持または装着している人物が所定時間以上移動していないことが検出された場合に、形状判定手段４３４の判定結果を用いて当該所定時間内において受信機４が完全に静止している状態か否かを判定する。すなわち、状態判定手段４３４は、当該所定時間内において、パルスの形状が時間的に変化していなければ受信機４が完全に静止していると判定し、パルスの形状が時間的に変化していれば受信機４が完全に静止していないと判定する。具体的には、まず、状態判定手段４３４は、記憶部４２を参照し、位置が略同一と判定された計測ＩＤに対応する形状変化判定の判定結果を読み出す。例えば、計測ＩＤ「２０」〜計測ＩＤ「１１」において位置が略同一と判定された場合、計測ＩＤ「２０」〜計測ＩＤ「１１」までの形状変化判定の判定結果を読み出す。このとき、人物の位置から遠い送信機３の受信波形はＳ／Ｎが悪いため、状態判定手段４３４は、読み出された判定結果の中から、人物の位置に近い送信機３の送信ＩＤが付与された判定結果を選択する。具体的には、状態判定手段４３４は、記憶部４２を参照して、位置の算出に用いられた送信機３の送信順ＩＤを確認し、これらの送信ＩＤが付与された形状変化判定の判定結果を選択する。例えば、計測ＩＤ「２０」〜計測ＩＤ「１１」の測位において、送信順ＩＤ「１」，「２」，「４」の送信機３が用いられた場合、送信順ＩＤ「１」の計測ＩＤ「２０」〜計測ＩＤ「１１」の判定結果と、送信順ＩＤ「２」の計測ＩＤ「２０」〜計測ＩＤ「１１」の判定結果と、送信順ＩＤ「４」の計測ＩＤ「２０」〜計測ＩＤ「１１」の判定結果を選択する。

そして、状態判定手段４３４は、選択された判定結果を用いて、同一の送信順ＩＤが付与された判定結果毎にパルスの形状が時間的に変化しているか否かを判定する。具体的には、状態判定手段４３４は、同一の送信順ＩＤが付与された計測ＩＤ「２０」〜計測ＩＤ「１１」の判定結果がいずれも「形状変化無」であるか否かを判定する。そして、状態判定手段４３４は、選択した送信順ＩＤのうち少なくとも１つの送信順ＩＤについて、計測ＩＤ「２０」〜計測ＩＤ「１１」の判定結果がいずれも「形状変化無」という条件を満たせば、受信機４が完全に静止している状態であると判定する。すなわち、本実施の形態においては、受信機４を所持または装着している人物が意識を喪失している状態であることを検出する。また、状態判定手段４３４は、上述の条件を満たさない場合、受信機４が完全に静止している状態ではないと判定する。すなわち、本実施の形態においては、受信機４を所持または装着している人物が立ち止っている状態もしくは座っている状態であることを検出する。

なお、状態を判定する方法については、上述したものに限らず、測位手段４３２の測位結果および形状判定手段４３３の判定結果を用いて、人物の移動の有無と受信機４の完全静止の有無を判定し、これらの結果に基づいて人物が意識を喪失している状態であるか人物が立ち止っている状態もしくは座っている状態であるかを検出できるものであればよい。また、人物の移動の有無と受信機４の完全静止の有無に基づいて検出される人物の状態は、上述したものに限らない。例えば、人物が受信機４を取り外したことを検出するようにしてもよいし、人物が受信機４を組み込んだＩＤカードなどを紛失したことを検出するようにしてもよい。

次に、図５に戻り、受信機４の出力部４４について説明する。

出力部４４は、信号解析部４３の解析結果を外部の装置に出力する。本実施の形態では、信号解析部４３の状態判定手段４３４にて検出した人物の状態を外部の装置に出力する。例えば、出力部４４は、状態判定手段４３４にて人物の意識が喪失したことが検出されると、外部の監視センタ（図示しない）に通信ネットワークを介して、その旨を通報する。このとき、出力部４４は、測定した人物の位置も併せて監視センタに送信し、液晶ディスプレイなどの表示装置に表示するようにしてもよい。また、出力部４４は、人物の意識が喪失した場合だけでなく、人物の状態（立ち止まっている状態や座っている状態、移動している状態など）を順次、外部に出力するようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、記憶部４２、信号解析部４３、出力部４４を受信機４の構成の一つとして説明しているが、記憶部４２、信号解析部４３および出力部４４を受信機４とは別の装置として信号解析システム１を構成してもよい。この場合、当該装置は、受信機４と通信ネットワークにより接続され、受信機４のパルス受信部４１から出力されるデジタルデータを順次解析して、受信機４を所持または装着している人物の状態を検出・出力するようにすればよい。

上述したように、本実施の形態の信号解析システム１において、送信機３は、１周期分の変調パルスを予め生成して記憶部３２に記憶しておき、当該記憶されている変調パルスを読み出して監視空間に送信する。これにより、信号解析システム１は、周波数変調を常時行う必要がないことから、従来よりもシステムの計算負荷を低減することが可能である。さらに、本実施の形態の信号解析システム１は、予め生成した変調パルスを任意のタイミングで送信しても、送信機３や受信機４が不動であれば復調後のパルスの形状の時間的な変化を生じさせないようにすることが可能である。このため、本実施の形態の信号解析システム１によれば、従来のように「送信機に、送信機の変調位相と受信機の復調位相との位相差が等しくなるような時間間隔で各々の変調パルスを送信させる」という送信タイミングの制約を受けることなく、復調したパルスの形状の時間的な変化を精度良く解析することができる、すなわち、受信機４が完全に静止しているか否かを精度良く解析することが可能である。

なお、本実施の形態の信号解析システム１のように複数の送信機３を用いて受信機４の測位と完全静止判定を併行して行う場合は、従来のように「送信機に、送信機の変調位相と受信機の復調位相との位相差が等しくなるような時間間隔で各々の変調パルスを送信させる」という制約を設けても人物の状態を精度良く検出することができない。

例えば、管理装置２から送信される同期信号の送信間隔（測位周期）を「変調位相と復調位相の位相差が等しくなるような時間間隔」とすることで、同一の送信機３における変調パルスの送信間隔を「変調位相と復調位相の位相差が等しくなるような時間間隔」にしようと試みる。しかし、管理装置２のクロックと送信機３のクロックには偏差が存在し、またその偏差は送信機３ごとに異なる。このため、これらの偏差によって、同期信号の送信間隔を「変調位相と復調位相の位相差が等しくなるような時間間隔」にしても、各送信機の変調パルスの送信間隔にはそれぞれ異なるズレが生じてしまう。したがって、受信機４の完全静止の有無を判定できるようにするためには、各送信機３は、自らの変調パルスの送信間隔が「変調位相と復調位相の位相差が等しくなるような時間間隔」となるように、個別に送信間隔を遅らせたり早めたりすることでズレを補正する必要があるが、このような補正を行うと、各送信機３間の送信間隔が等間隔（本実施の形態では、信号送信周期Ｔ）にならなくなってしまう。

本実施の形態のように受信機４の位置を測定する場合、等間隔（信号送信周期Ｔ）で分割したタイムスロットの始点からパルスの検出時点までの時間差を変調パルスの搬送時間として測位を行うが、各送信機３間の送信間隔が等間隔でない場合、タイムスロットから求めた時間差と実際の搬送時間にはズレが生じてしまう。すなわち、上述した方法によれば、受信機４の完全静止の有無は判定できるが、測位の精度が悪化してしまう。また、同期信号を用いずに、各送信機３が変調パルスの送信間隔を「変調位相と復調位相の位相差が等しくなるような時間間隔」で送信しても各送信機３間のクロックの偏差によって同様の問題が生じる。

一方、本実施の形態における信号解析システム１によれば、送信機３が任意のタイミングで変調パルスを送信しても、送信機３や受信機４が不動であれば復調後のパルスの形状の時間的な変化を生じさせないようにできる。したがって、各送信機３間の変調パルスの送信間隔が等間隔になるように送信タイミングを制御しさえすれば、受信機４の測位も受信機４の完全静止の有無の判定も精度良く行うことが可能である。すなわち、本実施の形態における信号解析システム１によれば、受信機４の測位と完全静止の有無の判定を精度良く併行することができるため、受信機４の位置および完全静止の有無に基づいた人物の状態を精度良く検出することができる。

＜システムの動作＞
以下、本実施の形態における信号解析システム１の動作について説明する。まず、図１０を参照して、管理装置２の同期信号送信処理について説明する。図１０は、本実施の形態における同期信号送信処理のフローチャートである。

信号解析システム１が動作を開始すると、まず、管理装置２の同期信号送信部２３は、複数の送信機３に対して、通信部２１を介して同期信号を送信する。このとき、同期信号送信部２３は、計時を開始する（Ｓ１０１）

その後、同期信号送信部２３は、記憶部２２に記憶された測位周期を参照し、測位周期になったか否かを判定する（Ｓ１０２）。測位周期になった場合（Ｓ１０２，ＹＥＳ）、ステップＳ１０１に移行し、新たな同期信号を複数の送信機３に対して送信する。このとき、計時をリセットし、再度計時を開始する。測位周期になっていない場合（Ｓ１０２，ＮＯ）は、測位周期になるまで同期信号の送信を待機する。

次に、図１１を参照して、送信機３の変調パルス送信処理について説明する。図１１は、本実施の形態における変調パルス送信処理のフローチャートである。

信号解析システム１が動作を開始すると、送信制御部３３は、通信部３１を介して管理装置２から同期信号を受信したか否かを判定する（Ｓ２０１）。送信制御部３３は、同期信号を受信した場合（Ｓ２０１，ＹＥＳ）、記憶部３２の変調パルスデータベースを参照し、予め定めたデータＩＤの変調パルスデータをＳＹＮＣ信号のデジタルデータとして選択して、パルス送信部３４に出力する。なお、本実施の形態では、送信制御部３３は、データＩＤ「０」の変調パルスデータをＳＹＮＣ信号のデジタルデータとして選択する。入力を受けたパルス送信部３４は、監視空間にＳＹＮＣ信号を送信する。ここで、送信制御部３３は、ＳＹＮＣ信号の送信を制御すると、第１タイマの計時を開始する。（Ｓ２０２）。送信制御部３３は、同期信号を受信していない場合（Ｓ２０１，ＮＯ）、同期信号を受信するまでＳＹＮＣ信号の送信を待機する。

次に、送信制御部３３は、所定の起点において送信された変調パルスの初期位相の値を取得する。本実施の形態では、起点を１回目のＳＹＮＣ信号の送信時点としているため、１回目のＳＹＮＣ信号として送信された変調パルスの初期位相を確認する。なお、本実施の形態の変調パルスデータベースでは、データＩＤ＝ｑとして、それぞれのデータＩＤに対して、変調の初期位相を２πｆ_０ｑ／Ｆ_Ｓ ，ｑ＝０,...,Ｑ−１とした変調パルスデータが対応付けられている。このため、本実施の形態における送信制御部３３は、起点において送信された変調パルスのデータＩＤを確認すればよい。すなわち、本実施の形態においては、送信制御部３３は、データＩＤ「０」を取得する（Ｓ２０３）。

次に、送信制御部３３は、自己の変調パルスの送信タイミングを算出し、起点から当該送信タイミングまでの経過時間を算出する。具体的には、本実施の形態における送信制御部３３は、記憶部３２に記憶された信号送信周期「Ｔ」および送信順ＩＤ「ｄ」を参照し、ステップＳ２０２においてＳＹＮＣ信号を送信した時点から時間ｄ・Ｔが経過した時点を送信タイミングとして算出する。そして、本実施の形態では、起点である１回目のＳＹＮＣ信号の送信時点から送信タイミングまでの経過時間ｔを算出する。このために、送信制御部３３は、起点において計時を開始する第２タイマを有する。すなわち、本実施の形態における送信制御部３３は、第２タイマを１回目のＳＹＮＣ信号の送信時点において計時開始すればよい。そして、本実施の形態における送信制御部３３は、ステップＳ２０２においてＳＹＮＣ信号を送信した時点までの第２タイマの計時結果に時間ｄ・Ｔを加算することで、起点から送信タイミングまでの経過時間ｔを算出する（Ｓ２０４）。

その後、送信制御部３３は、ステップＳ２０３で求めた起点時の変調パルスの初期位相と、ステップＳ２０４で算出した経過時間ｔに基づいて、記憶部３２の変調パルスデータベースから変調パルスデータを選択する。本実施の形態では、変調パルスデータベースのデータＩＤ＝ｑの値となっており、起点時の変調パルスの初期位相におけるｑの値は０となる。したがって、本実施の形態では、送信制御部３３は、起点時の変調パルスの初期位相および当該起点から送信タイミングまでの経過時間ｔに対応する変調パルスデータのデータＩＤを、ｑ＝Ｆｌｏｏｒ（ｔ・Ｆ_Ｓ）％Ｑによって求める。送信制御部３３は、求めたｑの値、すなわちデータＩＤに対応付けられている変調パルスデータを今回送信する変調パルスデータとして選択する（Ｓ２０５）。

送信制御部３３は、第１タイマにおいて時間ｄ・Ｔが経過したか否かを判定する。時間ｄ・Ｔが経過した場合（Ｓ２０６，ＹＥＳ）、変調パルスの送信タイミングが到来したと判定し、ステップＳ２０５で選択した変調パルスデータを記憶部３２から読み出して、パルス送信部３４に出力する。入力を受けたパルス送信部３４は、監視空間に変調パルスを送信する（Ｓ２０７）。時間ｄ・Ｔが経過していない場合（Ｓ２０６，ＮＯ）、変調パルスの送信タイミングが到来していないと判定し、時間ｄ・Ｔが経過するまで変調パルスの送信を待機する。送信制御部３３は、変調パルスの送信を制御すると、第１タイマの計時を０にし、ステップＳ２０１に戻り、再び同期信号を受信するまで待機する。なお、第２タイマの計時は、起点が到来する毎にリセットされる。すなわち、本実施形態においては１回目のＳＹＮＣ信号の送信時点を起点としているため、信号解析システム１が動作している間は計時を継続する。

次に、図１２を参照して、受信機４のタイムスロット分割処理について説明する。図１２は、本実施の形態におけるタイムスロット分割処理のフローチャートである。

受信機４は、動作を開始すると、パルス受信部４１にて監視空間の音を集音し、順次、信号解析部４３の復調手段４３１にデジタルデータを出力する。ここで、復調手段４３１は、パルス受信部４１から入力したデジタルデータを順次周波数復調する。図１２に示す処理は、デジタルデータに対して周波数復調が行われることで開始し、以降、周波数復調されたデジタルデータについて順次行われる。なお、本実施の形態では、復調手段４３１による周波数復調は常時行われるものとする。

まず、復調手段４３１は、デジタルデータにＳＹＮＣ信号が含まれているか否かを判定する（Ｓ３０１，Ｓ３０２）。ＳＹＮＣ信号を検出すると（Ｓ３０２，ＹＥＳ）、記憶部４２の信号送信周期、送信順ＩＤテーブルを参照し、送信順ＩＤの数だけタイムスロットを分割する（Ｓ３０３，Ｓ３０４）。ＳＹＮＣ信号が検出されない場合（Ｓ３０２，ＮＯ）、ステップＳ３０１に戻り、ＳＹＮＣ信号が検出されるまで、ＳＹＮＣ信号の検出処理を繰り返す。

復調手段４３１は、最後のタイムスロット（本実施の形態においては、タイムスロット番号「９」）まで分割が終了すると（Ｓ３０４，ＹＥＳ）、分割したそれぞれのタイムスロットに対して、タイムスロット番号と計測ＩＤを付与する（Ｓ３０５）。ここで、ステップＳ３０５において付与される計測ＩＤは、毎回「１」インクリメントされる。例えば、今回の処理で分割したタイムスロット番号「１」から「９」については計測ＩＤ＝「１」が付与され、次回の処理で分割するタイムスロット番号「１」から「９」については計測ＩＤ＝「２」が付与される。

復調手段４３１は、分割したタイムスロットに対して、タイムスロット番号と計測ＩＤを付与すると、測位手段４３２、形状判定手段４３３および記憶部４２に出力する（Ｓ３０６）。その後、復調手段４３１は、処理をステップＳ３０１に戻し、再度ＳＹＮＣ信号の判定を開始する。

次に、図１３を参照して、受信機４の測位処理について説明する。図１３は、本実施の形態における測位処理のフローチャートである。

測位手段４３２は、復調手段４３１で分割されたタイムスロットを入力すると、図１３に示す処理を開始する。なお、１回の測位処理（Ｓ４０１からＳ４０６）は、タイムスロットに付与された計測ＩＤごとに行われる。

まず、測位手段４３２は、同一の計測ＩＤが付与された複数のタイムスロットについて、タイムスロットごとにステップＳ４０２の処理を行う。全てのタイムスロットについて、ステップＳ４０２が終了すると、ステップＳ４０４に移行する（Ｓ４０１，Ｓ４０３）。

測位手段４３２は、処理対象のタイムスロットについて、タイムスロット内のパルスの信号強度を確認して、パルスが最初に所定強度（第１強度）以上、かつ極大値となる時点を検出する。そして、測位手段４３２は、タイムスロットの開始時点から当該検出した時点までの時間差を求める（Ｓ４０２）。

測位手段４３２は、全てのタイムスロットについて、時間差を算出すると、タイムスロットの中から有効タイムスロットを所定数選定する。本実施の形態では、有効スタイムロットを３個選定する（Ｓ４０４）。

測位手段４３１は、有効タイムスロットの選定が終了すると、記憶部４２の送信順ＩＤテーブルを参照し、各有効タイムスロットについて、タイムスロット番号に対応する送信順ＩＤを特定する。測位手段４３２は、特定された送信順ＩＤに基づいて、測位に用いる送信機３を特定する。そして、測位手段４３２は、記憶部４２に記憶された配置情報を参照し、特定した送信機３の設置高と２次元座標を取得する。測位手段４３２は、記憶部４２に記憶された高さ情報、特定した送信機３の設置高と２次元座標、各有効タイムスロットの時間差に基づいて、受信機４の位置を測定する（Ｓ４０５）。

測位手段４３２は、受信機４の位置を測定すると、測位結果に対して、計測ＩＤと当該測位に用いた送信機３の送信順ＩＤを対応付ける。そして、測位手段４３２は、後述する状態判定手段４３４に出力するとともに記憶部４２に記憶する（Ｓ４０６）。出力処理が終わると、ステップＳ４０１に戻り、次の計測ＩＤが付与されたタイムスロットについて、同様に処理を行う。

次に、図１４を参照して、受信機４の形状判定処理について説明する。図１４は、本実施の形態における形状判定処理のフローチャートである。

形状判定手段４３３は、復調手段４３１で分割されたタイムスロットを入力すると、図１４に示す処理を開始する。なお、１回の形状判定処理（Ｓ５０１からＳ５０６）は、タイムスロットに付与された計測ＩＤごとに行われる。

まず、形状判定手段４３２は、同一の計測ＩＤが付与された複数のタイムスロットについて、タイムスロットごとにステップＳ５０２からＳ５０４の処理を行う。全てのタイムスロットについて、ステップＳ５０２からＳ５０４が終了すると、ステップＳ５０６に移行する（Ｓ５０１，Ｓ５０５）。

形状判定手段４３３は、記憶部４２を参照して、処理対象のタイムスロットと同一のタイムスロット番号が付与された前回のタイムスロットを取得する。本実施の形態では、今回のタイムスロットに付与された計測ＩＤよりも１つ前の計測ＩＤが付与されたタイムスロットの中から処理対象のタイムスロットと同一のタイムスロット番号が付与されたものを記憶部４２から読み出す（Ｓ５０２）。なお、図示はしないが、前回のタイムスロットが存在しない場合は、今回の計測ＩＤについては処理をキャンセルし、次回の計測ＩＤについて処理を行うものとする。

形状判定手段４３３は、ステップＳ５０２で読み出した前回のタイムスロットと今回のタイムスロットの類似度を算出する（Ｓ５０３）。そして、形状判定手段４３３は、算出した類似度が変化閾値以上である場合に、パルスの形状が時間的に変化していないと判定する。また、形状判定手段４３３は、算出した類似度が変化閾値未満である場合に、パルスの形状が時間的に変化していると判定する（Ｓ５０４）。

形状判定手段４３３は、全てのタイムスロットについて判定が終わると、それぞれのタイムスロットについての判定結果を計測ＩＤおよび送信順ＩＤと対応付けて記憶部４２に記憶する（Ｓ５０６）。なお、送信順ＩＤは、判定を行ったタイムスロット番号を記憶部４２に記憶した送信順ＩＤテーブルと照合して求める。その後、形状判定手段４３３は、ステップＳ５０１に戻り、次の計測ＩＤが付与されたタイムスロットについて、同様に処理を行う。

次に、図１５を参照して、受信機４の状態判定処理について説明する。図１５は、本実施の形態における状態判定処理のフローチャートである。

信号解析システム１が動作を開始すると、状態判定手段４３４は、図１５に示す処理を開始する。まず、状態判定手段４３４は、測位手段４３２から今回の測位結果を入力すると、当該測位結果から過去所定数分（例えば、９個分）の連続した測位結果を記憶部４２から読み出す。そして、今回の測定結果を含む１０個の測位結果について、受信機４の位置が略同一であるか否かを判定する。状態判定手段４３４は、これらの受信機４の位置が略同一である場合に受信機４を所持または装着する人物が所定時間以上移動していないと判定し、これらの受信機４の位置が略同一でない場合に受信機４を所持または装着する人物が移動していると判定する（Ｓ６０１）。なお、図示はしないが、記憶部４２に所定数分の測定結果がない場合、状態判定手段４３４は、今回の処理をキャンセルし、記憶部４２に所定数分の測定結果が蓄積されるまでステップＳ６０１を繰り返す。

状態判定手段４３４は、ステップＳ６０１において人物が移動していると判定された場合（Ｓ６０２，ＮＯ）、人物が移動中である旨を出力部４４に出力する（Ｓ６０５，Ｓ６０８）。

状態判定手段４３４は、ステップＳ６０１にて人物が所定時間以上移動していないと判定された場合（Ｓ６０２，ＹＥＳ）、処理をステップＳ６０３に移行する。状態判定手段４３４は、ステップＳ６０１にて、位置が略同一と判定された計測ＩＤに対応する形状変化判定の判定結果を記憶部４２から読み出す。そして、読み出した判定結果の中から、人物の位置に近い送信機３の送信ＩＤが付与された判定結果を選択する。状態判定手段４３４は、選択した判定結果を用いて、同一の送信順ＩＤが付与された判定結果毎にパルスの形状が時間的に変化しているか否かを判定する。状態判定手段４３４は、パルスの形状が時間的に変化していなければ受信機４が完全に静止していると判定し、パルスの形状が時間的に変化していれば受信機４が完全に静止していないと判定する。具体的には、状態判定手段４３４は、選択した送信順ＩＤのうち少なくとも１つの送信順ＩＤについて、同一の送信順ＩＤが付与された複数の判定結果がいずれも「形状変化無」であるという条件を満たせば、受信機４が完全に静止している状態であると判定する。一方、状態判定手段４３４は、この条件を満たさない場合、受信機４が完全に静止している状態ではないと判定する（Ｓ６０３）。

状態判定手段４３４は、受信機４が完全に静止している状態であると判定した場合（Ｓ６０４，ＹＥＳ）、受信機４を所持または装着している人物が意識を喪失している状態であると判定し、その旨を出力部４４に出力する（Ｓ６０４，Ｓ６０６，Ｓ６０８）。また、状態判定手段４３４は、受信機４が完全に静止している状態でないと判定した場合（Ｓ６０４，ＮＯ）、受信機４を所持または装着している人物が立ち止っている・座っている状態であると判定し、その旨を出力部４４に出力する（Ｓ６０４，Ｓ６０７，Ｓ６０８）。

状態判定手段４３４は、出力部４４への出力を行うと、処理をステップＳ６０１に戻し、測位手段４３２から次回の測位結果を入力する。なお、本実施の形態における出力部４４は、状態判定手段４３４から人物の意識が喪失したことを入力すると、外部の監視センタ（図示しない）に通信ネットワークを介して、その旨を通報する。

以上のように、本実施の形態における信号解析システム１によれば、周波数変調を常時行う必要がないことから、従来よりもシステムの計算負荷を低減することが可能である。さらに、予め生成した変調パルスを任意のタイミングで送信しても、送信機３や受信機４が不動であれば復調後のパルスの形状の時間的な変化を生じさせないようにすることが可能であるため、送信タイミングの制約を受けることなく、受信機４が完全に静止しているか否かを精度良く解析することが可能である。

１ 信号解析システム、２ 管理装置、３ 送信機、４ 受信機、５ 人物、６ 領域、２１ 通信部、２２ 記憶部、２３ 同期信号送信部、３１ 通信部、３２ 記憶部、３３ 送信制御部、３４ パルス送信部、４１ パルス受信部、４２ 記憶部、４３ 信号解析部、４４ 出力部

Claims (3)

1. 周波数変調した変調パルスを任意の送信タイミングで監視空間に順次送信する送信機と、当該監視空間に存在する受信機と、当該受信機が受信した受信波形を常時周波数復調して得た復調パルスの形状の時間的な変化を解析する信号解析部と、を有する信号解析システムであって、
   前記送信機は、
   予め、互いに異なる初期位相で周波数変調した一周期分の変調パルスのデジタルデータを複数記憶する記憶部と、
   所定の起点タイミングにおいて送信した前記変調パルスの初期位相、および当該起点タイミングから前記送信タイミングまでの経過時間に応じて、当該起点タイミングにおける変調位相と復調位相の位相差と、当該送信タイミングにおける変調位相と復調位相の位相差が略同一になる初期位相で周波数変調された前記デジタルデータを前記記憶部から選択する送信制御部と、
   前記送信タイミングが到来すると、前記送信制御部にて当該送信タイミングについて選択された前記デジタルデータを用いて前記監視空間に前記変調パルスを送信するパルス送信部と、を有することを特徴とした信号解析システム。
2. 請求項１に記載の信号解析システムであって、
   前記送信機は、前記監視空間に固定設置され、
   前記信号解析部は、前記復調パルスの形状が時間的に変化していない場合に当該受信機が静止状態であることを検出し、前記復調パルスの形状が時間的に変化している場合に当該受信機が静止状態でないことを検出することを特徴とした信号解析システム。
3. 請求項２に記載の信号解析システムであって、
   前記送信機は、前記監視空間に複数設置され、当該複数の送信機は所定の送信順および前記送信タイミングで前記変調パルスを前記監視空間に送信し、
   前記受信機は、移動物体に所持または装着され、
   前記信号解析部は、前記復調パルスのうち所定強度以上の復調パルスの受信順および当該復調パルスの伝播時間に基づいて前記受信機の位置を測定するとともに、同一の前記送信機からの前記復調パルスから前記受信機の前記静止状態の有無を判定し、当該受信機の位置および当該受信機の前記静止状態の有無に基づいて前記移動物体の状態を検出することを特徴とした信号解析システム。
   
   

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