JP2021071326A - 信号処理システム、及びセンサシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 電波センサ信号から振動成分を減衰させて、物体の状態の検出精度を向上させることができる信号処理システム、及びセンサシステムを提供する。【解決手段】 信号処理システム３は、第１受信部３１と、第２受信部３２と、信号処理部３３と、を備える。第１受信部３１は、物体９で反射された電波を受信する電波センサ１から電波センサ信号Ｙ１を受け取る。第２受信部３２は、振動センサ２から電波センサ１及び物体９の少なくとも一方の振動に応じた振動センサ信号Ｙ２を受け取る。信号処理部３３は、電波センサ信号Ｙ１及び振動センサ信号Ｙ２に基づいて、物体９の状態に関する情報を検出する。【選択図】図１

Description

本開示は、信号処理システム、及びセンサシステムに関する。

特許文献１には、車両の運転座席、助手席、及び後部座席の乗員検知を行うと共に、運転座席等においては、乗員検知だけでなく、生体情報も取得する乗員状態検知システムが開示されている。

乗員状態検知システムでは、車両内に取り付けられた電波センサが、電波を送信し、その反射波を受信して、反射物からの距離を検出する。乗員状態検知システムは、経時的に検出した反射物からの距離から、検知した距離が変動しているかどうかを距離変動を算出することで確認する。その結果、距離変動がないもしくは距離変動が一定検知の値以下であれば、車両内に人（乗員）がいないと判断する。また、距離が変動しているもしくは、距離変動が一定値以上であれば、車両内に人が存在すると判断する。

特開２０１８−２０２９２１号公報

上述のように、電波センサ信号（電波センサのセンサ信号）に基づいて物体に関する情報を検出する信号処理システムがある。しかしながら、電波センサの振動、又は人などの物体の振動が生じると、電波センサが出力する電波センサ信号には、振動に起因する振動成分が含まれてしまう。振動成分が電波センサ信号に含まれると、信号処理システムの検出精度が低下する可能性がある。

本開示の目的は、電波センサ信号から振動成分を減衰させて、物体の状態の検出精度を向上させることができる信号処理システム、及びセンサシステムを提供することである。

本開示の一態様に係る信号処理システムは、第１受信部と、第２受信部と、信号処理部と、を備える。前記第１受信部は、物体で反射された電波を受信する少なくとも１つの電波センサから電波センサ信号を受け取る。前記第２受信部は、少なくとも１つの振動センサから前記電波センサ及び前記物体の少なくとも一方の振動に応じた振動センサ信号を受け取る。前記信号処理部は、前記電波センサ信号及び前記振動センサ信号に基づいて、前記物体の状態に関する情報を検出する。

本開示の一態様に係るセンサシステムは、上述の信号処理システムと、前記少なくとも１つの電波センサと、前記少なくとも１つの振動センサと、を備える。

以上説明したように、本開示は、電波センサ信号から振動成分を減衰させて、物体の状態の検出精度を向上させることができるという効果がある。

実施形態における信号処理システムを備えるセンサシステムを示すブロック図である。 同上の適応フィルタを示すブロック図である。 同上の第１、第２変形例のセンサシステムを示すブロック図である。 同上の第１変形例の複数の電波センサの配置を示す概略図である。 同上の第１応用例のセンサシステムの一部を示す概略図である。 同上の第２応用例のセンサシステムの一部を示す概略図である。 同上の第３応用例のセンサシステムの一部を示す概略図である。

本実施形態は、一般に、信号処理システム、及びセンサシステムに関する。より詳細には、本開示は、電波センサを用いて物体に関する情報を検出する信号処理システム、及びセンサシステムに関する。

以下では、本実施形態の信号処理システムを備えるセンサシステムについて図１及び図２に基づいて説明する。

センサシステムＡ１は、電波センサ１、振動センサ２、及び信号処理システム３を備える。本実施形態の信号処理システム３は、信号処理装置３Ａで構成される。

電波センサ１は、検出エリア内に電波を送信し、検出エリア内の物体９で反射された電波を受信して、物体９の状態に応じた電波センサ信号Ｙ１として電波センサ信号Ｙ１０を出力する。物体９の状態は、物体９の有無、移動速度、位置、又は動きなどである。物体９が人であれば、物体９の状態は、例えば人の存在、移動速度、位置、又は生体情報（呼吸、心拍、脈拍など）などである。

本実施形態では、電波センサ１として、ドップラセンサを用いる。ドップラセンサは、所定周波数の電波を送信波として検出エリアに向けて送信して、検出エリア内の物体９で反射された電波を受信波として受信し、送信波と受信波との周波数の差分に相当するドップラ周波数の電波センサ信号Ｙ１０を出力する。送信波を反射した物体９が移動又は動いていれば、ドップラ効果によって受信波の周波数が物体９の速度に応じてシフトする。したがって、電波センサ信号Ｙ１０に基づいて、物体９の速度を求めることができる。物体９の速度は、例えば物体９の移動速度だけでなく、物体９の一部の動きの速度も含まれる。例えば、物体９が人であれば、物体９の速度を求めることで、人の移動速度だけでなく、人の動きとして人の呼吸、心拍、又は脈拍などの生体情報を得ることができる。なお、本実施形態の電波センサ信号Ｙ１０は、アナログの時間信号である。

具体的に、電波センサ１は、送信波を検出エリアに向けて送信する送信機と、受信波を受信する受信機と、送信波と受信波との周波数の差分に相当する周波数の電波センサ信号Ｙ１０を出力するミキサとを備えている。送信機は、送信用のアンテナを備えている。また、受信機は、受信用のアンテナを備えている。送信波は、例えば、所定周波数が２４．１５ＧＨｚのミリ波である。なお、送信波は、ミリ波に限らず、マイクロ波でもよく、送信波の周波数は、特定の値に限定されるものではない。

振動センサ２は、電波センサ１及び物体９の少なくとも一方の振動を検出し、検出した振動に応じた振動センサ信号Ｙ２として振動センサ信号Ｙ２０を出力する。すなわち、振動センサ２は、電波センサ２自体の振動、物体９の外乱振動による揺動、及び物体９の周辺の振動などの少なくとも１つを検出する。振動センサ２の第１設置例として、振動センサ２は、電波センサ１の筐体に取り付けられる。この場合、振動センサ２は、電波センサ１の振動を検出する。振動センサ２の第２設置例として、振動センサ２は、物体９の周囲の壁面に取り付けられる。この場合、振動センサ２は、物体９の振動を間接的に検出する。振動センサ２の第３設置例として、振動センサ２は、物体９に取り付けられる。この場合、振動センサ２は、物体９の振動を直接的に検出する。なお、本実施形態の振動センサ信号Ｙ２０は、アナログの時間信号である。

本実施形態では、振動センサ２として、３軸の加速度センサを用いる。３軸の加速度センサは、振動センサ２に固定の互いに直交する３軸のそれぞれについて振動による加速度を検出し、３軸の各加速度を表す振動センサ信号Ｙ２０を出力する。振動センサ信号Ｙ２０は、振動の周波数及び振幅などの情報を含む。

電波センサ信号Ｙ１には、物体９の状態を反映した信号成分（以降、物体成分と称す）だけでなく、電波センサ１の検出エリアで生じる振動によって時々刻々と変動する信号成分（以降、振動成分と称す）が含まれる。電波センサ１の検出エリアで生じる振動には、電波センサ１の振動、物体９の振動、及び物体９の周囲の構造物（壁、塀など）の振動などが含まれる。電波センサ信号Ｙ１に振動成分が含まれると、この電波センサ信号Ｙ１を用いて物体９の状態を検出し難くなる。特に、物体９の状態として人の生体情報を検出する場合、電波センサ信号Ｙ１に含まれる生体情報の信号強度は比較的低いので、電波センサ信号Ｙ１から振動成分を減衰させることは重要である。

そこで、信号処理装置３Ａは、電波センサ１から出力される電波センサ信号Ｙ１、及び振動センサ２から出力される振動センサ信号Ｙ２に信号処理を施すことで、電波センサ信号Ｙ１から振動成分を減衰させる。信号処理装置３Ａは、図１に示すように、第１受信部３１、第２受信部３２、信号処理部３３、及び通信部３４を有する。

第１受信部３１は、電波センサ信号Ｙ１０を電波センサ１から受け取るインタフェース機能を有する。さらに、第１受信部３１は、電波センサ信号Ｙ１０を増幅する増幅機能、及びデジタル信号に変換するＡＤ変換機能を有しており、増幅されたデジタルの電波センサ信号Ｙ１１を電波センサ信号Ｙ１として信号処理部３３に引き渡す。電波センサ信号Ｙ１１は、電波センサ信号Ｙ１０に増幅処理及びＡＤ変換処理を施した信号であり、実質的に同じ信号である。したがって、電波センサ信号Ｙ１０及び電波センサ信号Ｙ１１はともに電波センサ信号Ｙ１とみなすことができる。

第２受信部３２は、振動センサ信号Ｙ２０を振動センサ２から受け取るインタフェース機能を有する。さらに、第２受信部３２は、振動センサ信号Ｙ２０を増幅する増幅機能、及びデジタル信号に変換するＡＤ変換機能を有しており、増幅されたデジタルの振動センサ信号Ｙ２１を振動センサ信号Ｙ２として信号処理部３３に引き渡す。振動センサ信号Ｙ２１は、振動センサ信号Ｙ２０に増幅処理及びＡＤ変換処理を施した信号であり、実質的に同じ信号である。したがって、振動センサ信号Ｙ２０及び振動センサ信号Ｙ２１はともに振動センサ信号Ｙ２とみなすことができる。

信号処理部３３は、適応フィルタ３３１、及び認識部３３２を有する。

適応フィルタ３３１は、適応アルゴリズム（最適化アルゴリズム）に従ってフィルタ係数Ｗｏ（伝達関数）を自己適応させる適応フィルタ（Adaptive filter using FastFourier Transform）であり、デジタルフィルタにより実現することができる。本実施形態の適応フィルタ３３１は、高速フーリエ変換（FFT：Fast Fourier Transform）を利用して適応アルゴリズムを実行する。具体的に、適応フィルタ３３１は、デジタルの電波センサ信号Ｙ１１、及びデジタルの振動センサ信号Ｙ２１に、ＦＦＴをそれぞれ施すことで、電波センサ信号Ｙ１１及び振動センサ信号Ｙ２１を周波数領域の信号にそれぞれ変換する。さらに、適応フィルタ３３１は、適応アルゴリズムとして、周波数領域においてＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを実行する。すなわち、適応フィルタ３３１は、ＦＦＴを利用したＬＭＳアルゴリズムを実行する適応フィルタである。

適応フィルタ３３１は、図２に示すように、フィルタ３３ａ、減算器３３ｂ、及び適応処理部３３ｃを有する。適応フィルタ３３１は、振動センサ信号Ｙ２１に基づいて振動成分を減衰させるフィルタリング処理を電波センサ信号Ｙ１１に施すことで、フィルタリング信号Ｙ４を生成する。

フィルタ３３ａは、適応処理部３３ｃによってフィルタ係数Ｗｏを可変自在に設定される。フィルタ３３ａは、振動センサ信号Ｙ２１にフィルタ係数Ｗｏを畳み込むことで、振動推定信号Ｙ３を生成する。振動推定信号Ｙ３は、電波センサ信号Ｙ１１に含まれる振動成分の推定結果に相当する。減算器３３ｂは、電波センサ信号Ｙ１１と振動推定信号Ｙ３との差分である誤差信号をフィルタリング信号Ｙ４として生成する。電波センサ信号Ｙ１１には、物体成分及び振動成分が含まれている。振動推定信号Ｙ３が振動成分を主に含む信号であれば、フィルタリング信号Ｙ４は、電波センサ信号Ｙ１１から振動成分を減衰させた信号になる。そこで、適応処理部３３ｃは、振動センサ信号Ｙ２１とフィルタリング信号Ｙ４との相関が最小になるように、フィルタ係数Ｗｏを設定する。この結果、フィルタリング信号Ｙ４は、電波センサ信号Ｙ１１から不要な振動成分を減衰させた信号となり、物体成分を主に含む信号になる。電波センサ信号Ｙ１１は実質的に電波センサ信号Ｙ１であることから、フィルタリング信号Ｙ４は、電波センサ信号Ｙ１から不要な振動成分を減衰させた信号になる。

認識部３３２は、フィルタリング信号Ｙ４から物体９の状態に関する情報を検出する認識処理を行う。認識部３３２による認識処理は、例えば、主成分分析によるパターン認識処理、ＫＬ変換によるパターン認識処理、重回帰分析を用いて導出した振幅強度の成分比による認識処理、ニューラルネットワークによる認識処理、又はディープラーニングを利用した認識処理等のアルゴリズムが用いられる。フィルタリング信号Ｙ４では振動成分が減衰し、物体成分が支配的になっているので、認識部３３２は、フィルタリング信号Ｙ４に基づいて、物体９の状態に関する情報を精度よく検出できる。すなわち、信号処理システム３（信号処理装置３Ａ）は、電波センサ信号Ｙ１から振動成分を減衰させて、物体９の状態の検出精度を向上させることができる。

通信部３４は、認識部３３２の検出結果をデータ解析システム４へ送信する。通信部３４とデータ解析システム４との間の通信は、通信線を介した有線通信、又は無線信号を用いた無線通信によって行われる。有線通信は、例えばツイストペアケーブル、専用通信線、またはＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルなどを介した有線通信である。無線通信は、例えばWi-Fi（登録商標）、Bluetooth（登録商標）、ZigBee（登録商標）又は免許を必要としない小電力無線（特定小電力無線）等の規格に準拠した無線通信、あるいは赤外線通信などの無線通信である。

上述の信号処理システム３又は信号処理部３３は、コンピュータシステムを備えることが好ましい。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における信号処理システム３又は信号処理部３３としての機能の少なくとも一部が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリにあらかじめ記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む一ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又はＵＬＳＩ（Ultra Large ScaleIntegration）と呼ばれる集積回路を含む。さらに、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、一つ以上のプロセッサ及び一つ以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む一ないし複数の電子回路で構成される。

また、コンピュータシステムは、１又は複数のコンピュータで構成されるシステムであってもよい。例えば、信号処理部３３の機能は、クラウド（クラウドコンピューティング）によって実現されてもよい。

データ解析システム４は、パーソナルコンピュータ、専用端末、スマートフォン、タブレット端末、又は車両の警報システムなどであり、認識部３３２の検出結果に基づいた通知動作、又は警報動作などを行う。

（第１変形例）
センサシステムＡ１は、図３に示すように、複数（図３では２つ）の電波センサ１を備えてもよい。この場合、第１受信部３１は、２つの電波センサ１の電波センサ信号Ｙ１０ａ、Ｙ１０ｂに少なくとも増幅処理及びＡＤ変換処理をそれぞれ施し、デジタルの電波センサ信号Ｙ１１ａ、Ｙ１１ｂを出力する。

図４に示すように、複数の電波センサ１として３つの電波センサ１１、１２、１３が近接して配置されている場合、電波センサ１１、１２、１３のそれぞれと物体９との間の各距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、以下のように設定されることが好ましい。具体的に、電波センサ１１、１２、１３のそれぞれが同一周波数の送信波を送信し、送信波の周期をλ、自然数をｎとすると、距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、（ｎ＋１）λ／４より長く、（ｎ＋１）λ／２より短い範囲内で互いに異なる値に設定される。距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を上述のように設定することで、電波の定在波の影響を回避しやすくなる。例えば、定在波には電界強度の低い領域であるヌル点が存在し、ヌル点では物体９を検出し難くなる。しかしながら、本変形例では、距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を上述のように設定することで、３つの電波センサ１１、１２、１３のいずれかの電波センサのヌル点に物体９が存在したとしても、他の電波センサによって物体９を検出できる。この結果、信号処理システム３（信号処理装置３Ａ）は、物体９の状態の検出精度を更に向上させることができる。

（第２変形例）
センサシステムＡ１は、図３に示すように、複数（図３では２つ）の振動センサ２を備えてもよい。この場合、第２受信部３２は、２つの振動センサ２のそれぞれの振動センサ信号Ｙ２０ａ、Ｙ２０ｂの二乗平均平方根（RMS：Root Mean Square）を振動センサ信号Ｙ２１とする。この場合、振動センサ２の数は１つでもよく、勿論２つ以上であってもよい。

（第１応用例）
図５は車両Ｃ１内に設置されたセンサシステムＡ１の一部を示す。図５では、運転座席８１に存在する運転者９１が物体９に相当する。本応用例のセンサシステムＡ１は、１つの電波センサ１を備える。更に、本応用例のセンサシステムＡ１は、２つの振動センサ２として、振動センサ２１、２２を備える。電波センサ１、及び振動センサ２１は、運転座席８１の背もたれ８１１に取り付けられる。振動センサ２２は、運転座席８１の前方のダッシュボード８ａに取り付けられる。

電波センサ１は、運転者９１の後方から送信波を発する。振動センサ２１は、電波センサ１の振動を検出する。振動センサ２２は、走行中又はエンジン駆動中などの車両Ｃ１の振動を検出する。例えば、第２受信部３２は、２つの振動センサ２１、２２のそれぞれの振動センサ信号の二乗平均平方根を振動センサ信号Ｙ２１とする。

そして、信号処理装置３Ａは、例えばダッシュボード８ａ内に取り付けられ、認識部３３２は、運転者９１の呼吸、心拍、又は脈拍などの生体情報を検出する。この場合、データ解析システム４は、車両Ｃ１に搭載され（例えばダッシュボード８ａ内）、運転者監視システムとして機能する。データ解析システム４は、信号処理装置３Ａの検出結果に基づいて、運転者９１の状態を監視する。データ解析システム４は、運転者９１の状態が運転に適さない状態であると判定すれば、車両Ｃ１内に警報を発する。データ解析システム４は、例えば車両Ｃ１のＥＣＵ（Electronic Control Unit）を含んで構成される。

また、電波センサ１は、ダッシュボード８ａ内に取り付けられてもよい。この場合、電波センサ１は、運転者９１の前方から送信波を発する。振動センサ２１は、走行中又はエンジン駆動中などの車両Ｃ１の振動を検出する。振動センサ２２は、電波センサ１の振動を検出する。

また、振動センサ２として、振動センサ２１、２２のいずれか一方のみを備えてもよい。

（第２応用例）
図６は車両Ｃ１内に設置されたセンサシステムＡ１の一部を示す。図６４では、後部座席８２に存在する乗員９２が物体９に相当する。電波センサ１は、車両Ｃ１内の天井８３に取り付けられており、後部座席８２に向かって送信波を発する。振動センサ２は、後部座席８２の背もたれ８２１又は座面８２２（図６では背もたれ８２１）に取り付けられ、走行中又はエンジン駆動中などの車両Ｃ１の振動を検出する。そして、信号処理装置３Ａ（図５参照）は、乗員９２の存在及び位置の少なくとも一方を検出する。この場合、データ解析システム４（図５参照）は、車両Ｃ１に搭載され、乗員９２のシートベルトの装着状態を監視するシートベルトリマインダなどとして機能する。データ解析システム４は、信号処理装置３Ａの検出結果に基づいて、後部座席８２に存在する乗員９２のシートベルトの着用状態を監視する。データ解析システム４は、乗員９２がシートベルトを着用していなければ、車両Ｃ１内に警報を発する。データ解析システム４は、例えば車両Ｃ１のＥＣＵ（Electronic Control Unit）を含んで構成される。

また、電波センサ１は、後部座席８２の背もたれ８２１又は座面８２２に取り付けられてもよい。この場合、電波センサ１は、運転者９１の後方又は下方から送信波を発する。

また、複数の振動センサ２を備えてもよい。

（第３応用例）
図７は、工場、事務所、また店舗などの建造物Ｂ１に設置されたセンサシステムＡ１の一部を示す。図７では、建造物Ｂ１内に存在する人９３が物体９に相当する。電波センサ１は、建造物Ｂ１の天井８５からワイヤ７で吊り下げられており、下方に向かって送信波を発する。振動センサ２は、電波センサ１を収容する筐体１０に取り付けられ、電波センサ１の振動を検出する。電波センサ１の振動は、例えば風、又は工作機械の動作などによって生じる。そして、信号処理装置３Ａは、建造物Ｂ１内の人９３の存在及び位置の少なくとも一方を検出する。この場合、データ解析システム４は、建造物Ｂ１のセキュリティを管理する警備システムとして機能する。データ解析システム４は、建造物Ｂ１内の人９３が不審者であると判定すれば、建造物Ｂ１内に警報を発し、警備会社に異常を通知する。

（第３変形例）
信号処理部３３は、動作モードとして、検出モードと確認モードとを切り替え可能に構成されていることが好ましい。この場合、信号処理部３３は、通常、動作モードを検出モードとし、間欠的に動作モードを確認モードとする。動作モードを確認モードとするタイミングは、周期的、又は特定のイベント（ユーザの操作、振動の大きさが所定値を上回る、など）が発生したタイミングである。

信号処理部３３は、検出モードでは上述の実施形態と同様に、電波センサ信号Ｙ１１及び振動センサ信号Ｙ２１に基づいて、物体９の状態に関する情報を検出する。

信号処理部３３は、確認モードでは、現在のフィルタ係数Ｗｏが適切であるか否かを判定する。具体的に確認モードでは、信号処理部３３は、電波センサ信号Ｙ１１を用いずに（電波センサ信号Ｙ１１を疑似的に無入力状態とし）、振動センサ信号Ｙ２１のみを用いてフィルタリング信号Ｙ４が最小値になるか否かを判定する。信号処理部３３は、フィルタリング信号Ｙ４の大きさが閾値以下になれば、現在のフィルタ係数Ｗｏが適切であると判定する。信号処理部３３は、フィルタリング信号Ｙ４の大きさが閾値を上回れば、現在のフィルタ係数Ｗｏが適切でないと判定する。

信号処理部３３は、現在のフィルタ係数Ｗｏが適切でないと判定すると、ＬＭＳアルゴリズムの更新ステップなどのパラメータを変更して、動作モードを検出モードに切り替える。信号処理部３３は、現在のフィルタ係数Ｗｏが適切であると判定すると、ＬＭＳアルゴリズムのパラメータを変更することなく、動作モードを検出モードに切り替える。

（第４変形例）
電波センサ１は、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式の電波センサで構成されてもよい。ＦＭＣＷ方式の電波センサ１は、送信波の周波数を上昇させた後に下降させるスイープ処理を繰り返す。電波センサ１は、送信波の周波数と受信波の周波数との差分に相当するビート周波数のビート信号を生成して、このビート信号を電波センサ信号Ｙ１０として出力する。信号処理システム３は、電波センサ信号Ｙ１０のビート周波数に基づいて、電波センサ１から物体９までの距離を求めることができる。

ＦＭＣＷ方式は、本来、対象物までの距離を測定するために用いられるが、信号処理システム３は、送信波および受信波の位相成分を分析することによって、物体９の速度を求めることもできる。

また、物体９が動いている場合には、ドップラ効果によって受信波の周波数が物体９の速度に応じてシフトする。したがって、信号処理システム３は、電波センサ１にドップラセンサを用いたときと同様に、電波センサ信号Ｙ１に基づいて物体９の速度を求めることもできる。

上述のように、信号処理システム３は、電波センサ信号Ｙ１に基づいて、電波センサ１から物体９までの距離、及び物体９の速度を求めることができる。このことは、認識部３３２がフィルタリング信号Ｙ４に基づいて電波センサ１から物体９までの距離、及び物体９の速度を求めることができる、ことを意味する。したがって、信号処理システム３は、物体９の速度だけでなく、物体９までの距離も求めることができるので、物体９の状態の検出精度が更に向上し、検出対象を増やすことができる。

また、電波センサ１は、上述のドップラ方式、及びＦＭＣＷ方式以外の電波センサであってもよい。例えば、電波センサ１は、２周波ＦＳＫ（Frequency shift keying）方式の電波センサであってもよい。

また、電波センサ１は、複数の送信用アンテナ及び複数の受信用アンテナを有するＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式の電波センサであってもよい。

（第５変形例）
振動センサ２は、３軸のジャイロセンサであってもよい。３軸のジャイロセンサは、互いに直交する３軸のそれぞれについて振動による角速度を検出し、３軸の各角速度を表す振動センサ信号Ｙ２０を出力する。

また、第２受信部３２は、３軸の各加速度又は３軸の各角速度を表す振動センサ信号Ｙ２０に基づいて、振動のヨー、ロール、及びピッチの少なくとも一つを表す振動センサ信号Ｙ２１を生成する機能を更に有していてもよい。ヨー、ロール、及びピッチは、例えば電波センサ１又は物体９に固定された３軸の座標系で表される。

また、適応フィルタ３３１は、離散コサイン変換（Discrete Cosine Transform：ＤＣＴ）を利用したＬＭＳアルゴリズムを実行する適応フィルタであってもよい。この場合、適応フィルタ３３１は、デジタルの電波センサ信号Ｙ１１、及び振動センサ信号Ｙ２１に、ＤＣＴをそれぞれ施すことで、電波センサ信号Ｙ１１、及び振動センサ信号Ｙ２１を周波数領域の信号にそれぞれ変換する。さらに、適応フィルタ３３１は、適応アルゴリズムとして、周波数領域においてＬＭＳアルゴリズムを実行する。

また、適応フィルタ３３１は、ラティスフィルタの機能を更に有していてもよい。この場合、ラティスフィルタによって、信号の直交化に際して各次元の信号の無相関化を図ることができる。この結果、認識部３３２が例えば主成分分析によるパターン認識処理を行う場合には、各主成分の無相関化を図ることができ、有効である。

また、信号処理部３３は、周波数領域において、電波センサ信号Ｙ１１及び振動センサ信号Ｙ２１のそれぞれを複数のサブバンド毎の成分に分割し、サブバンド毎に平滑処理を行ってもよい。また、信号処理部３３は、周波数領域において、フィルタリング信号Ｙ４を複数のサブバンド毎の成分に分割し、サブバンド毎に平滑処理を行うことが好ましい。平滑処理は、加算平均、重み付き平均、又はメジアン平均等の平均化処理によって実現される。さらに、信号処理部３３は、上述の平滑処理を施された信号に対して、欠損値の推定処理、及び特異値を除外する特異値除外処理を施すことが好ましい。

また、信号処理部３３は、サーバに設けられてもよい。この場合、電波センサ信号Ｙ１１、及び振動センサ信号Ｙ２１は、インターネットなどのネットワーク経由でサーバに送信され、信号処理部３３が電波センサ信号Ｙ１１、及び振動センサ信号Ｙ２１を受け取る。信号処理部３３の検出結果は、ネットワーク経由でデータ解析システム４へ送信される。

なお、上述の実施形態、各応用例、及び各変形例は、適宜組み合わせることができる。

（まとめ）
上述の実施形態に係る第１の態様の信号処理システム（３）は、第１受信部（３１）と、第２受信部（３２）と、信号処理部（３３）と、を備える。第１受信部（３１）は、物体（９）で反射された電波を受信する少なくとも１つの電波センサ（１）から電波センサ信号（Ｙ１）を受け取る。第２受信部（３２）は、少なくとも１つの振動センサ（２）から電波センサ（１）及び物体（９）の少なくとも一方の振動に応じた振動センサ信号（Ｙ２）を受け取る。信号処理部（３３）は、電波センサ信号（Ｙ１）及び振動センサ信号（Ｙ２）に基づいて、物体（９）の状態に関する情報を検出する。

上述の信号処理システム（３）は、電波センサ信号（Ｙ１）から振動成分を減衰させて、物体（９）の状態の検出精度を向上させることができる。

上述の実施形態に係る第２の態様の信号処理システム（３）では、第１の態様において、信号処理部（３３）は、適応フィルタ（３３１）と、認識部（３３２）と、を有することが好ましい。適応フィルタ（３３１）は、振動センサ信号（Ｙ２）に基づいて振動の信号成分を減衰させるフィルタリング処理を電波センサ信号（Ｙ１）に施すことで、フィルタリング信号（Ｙ４）を生成する。認識部（３３２）は、フィルタリング信号（Ｙ４）から物体（９）の状態に関する情報を検出する。

上述の信号処理システム（３）は、適応フィルタ（３３１）を用いて、電波センサ信号（Ｙ１）から振動成分を減衰させて、物体（９）の状態の検出精度を向上させることができる。

上述の実施形態に係る第３の態様の信号処理システム（３）では、第２の態様において、適応フィルタ（３３１）は、フィルタリング処理を周波数領域で実行することが好ましい。

上述の信号処理システム（３）は、電波センサ信号（Ｙ１）から振動成分を減衰させて、物体（９）の状態の検出精度を向上させることができる。

上述の実施形態に係る第４の態様の信号処理システム（３）では、第３の態様において、適応フィルタ（３３１）は、高速フーリエ変換を利用したＬＭＳアルゴリズムを実行する適応フィルタであることが好ましい。

上述の信号処理システム（３）は、電波センサ信号（Ｙ１）から振動成分を精度よく減衰させることができる。

上述の実施形態に係る第５の態様の信号処理システム（３）では、第１乃至第４の態様のいずれか１つにおいて、振動センサ信号（Ｙ２）は、３軸の加速度を表す信号、又は３軸の角速度を表す信号であることが好ましい。

上述の信号処理システム（３）は、振動センサ（２）として、加速度センサ又はジャイロセンサを用いることができる。

上述の実施形態に係る第６の態様の信号処理システム（３）では、第５の態様において、信号処理部（３３）は、振動センサ信号（Ｙ２）に基づいて、振動のヨー、ロール、及びピッチの少なくとも１つを求めることが好ましい。

上述の信号処理システム（３）は、振動のヨー、ロール、及びピッチの少なくとも１つに基づいて、振動を推定することができる。

上述の実施形態に係る第７の態様の信号処理システム（３）では、第１乃至第６の態様のいずれか１つにおいて、物体（９）は人であり、信号処理部（３３）は、物体（９）に関する情報として、人の生体情報を検出することが好ましい。

上述の信号処理システム（３）は、人の呼吸、心拍、又は脈拍などの生体情報を精度よく検出できる。

上述の実施形態に係る第８の態様の信号処理システム（３）では、第１乃至第６の態様のいずれか１つにおいて、物体（９）は人であり、信号処理部（３３）は、物体（９）に関する情報として、人の存在、及び人の位置の少なくとも一方を検出することが好ましい。

上述の信号処理システム（３）は、人の存在、位置などを精度よく検出できる。

上述の実施形態に係る第９の態様のセンサシステム（Ａ１）は、第１乃至第８の態様のいずれか１つの信号処理システム（３）と、少なくとも１つの電波センサ（１）と、少なくとも１つの振動センサ（２）と、を備える。

上述のセンサシステム（Ａ１）は、電波センサ信号（Ｙ１）から振動成分を減衰させて、物体（９）の状態の検出精度を向上させることができる。

上述の実施形態に係る第１０の態様のセンサシステム（Ａ１）では、第９の態様において、電波センサ（１）を複数備えることが好ましい。

上述のセンサシステム（Ａ１）は、複数の物体（９）の状態の検出精度を向上させることができる。

上述の実施形態に係る第１１の態様のセンサシステム（Ａ１）では、第１０の態様において、電波の周期をλ、自然数をｎとすると、複数の電波センサ（１）のそれぞれと物体（９）との間の各距離は、（ｎ＋１）λ／４より長く、（ｎ＋１）λ／２より短い範囲内で互いに異なる値になることが好ましい。

上述のセンサシステム（Ａ１）は、電波の定在波の影響を回避しやすくなる。この結果、信号処理システム（３）は、物体（９）の状態の検出精度を更に向上させることができる。

上述の実施形態に係る第１２の態様のセンサシステム（Ａ１）では、第９乃至第１１の態様のいずれか１つにおいて、少なくとも１つの振動センサ（２）は、少なくとも１つの電波センサ（１）の筐体に設置されることが好ましい。

上述のセンサシステム（Ａ１）は、電波センサ信号（Ｙ１）から電波センサ（１）の振動成分を減衰させて、物体（９）の状態の検出精度を向上させることができる。

上述の実施形態に係る第１３の態様のセンサシステム（Ａ１）は、第９乃至第１１の態様のいずれか１つにおいて、少なくとも１つの振動センサ（２）は、物体（９）の周辺に設置されることが好ましい。

上述のセンサシステム（Ａ１）は、電波センサ信号（Ｙ１）から物体（９）の振動成分を減衰させて、物体（９）の状態の検出精度を向上させることができる。

１ 電波センサ
２ 振動センサ
３ 信号処理システム
３１ 第１受信部
３２ 第２受信部
３３ 信号処理部
３３１ 適応フィルタ
３３２ 認識部
９ 物体
Ａ１ センサシステム
Ｙ１ 電波センサ信号
Ｙ２ 振動センサ信号
Ｙ４ フィルタリング信号

Claims (13)

1. 物体で反射された電波を受信する少なくとも１つの電波センサから電波センサ信号を受け取る第１受信部と、
   少なくとも１つの振動センサから前記電波センサ及び前記物体の少なくとも一方の振動に応じた振動センサ信号を受け取る第２受信部と、
   前記電波センサ信号及び前記振動センサ信号に基づいて、前記物体の状態に関する情報を検出する信号処理部と、を備える
   信号処理システム。
2. 前記信号処理部は、
   前記振動センサ信号に基づいて前記振動の信号成分を減衰させるフィルタリング処理を前記電波センサ信号に施すことで、フィルタリング信号を生成する適応フィルタと、
   前記フィルタリング信号から前記物体の状態に関する情報を検出する認識部と、を有する
   請求項１の信号処理システム。
3. 前記適応フィルタは、前記フィルタリング処理を周波数領域で実行する
   請求項２の信号処理システム。
4. 前記適応フィルタは、高速フーリエ変換を利用したＬＭＳアルゴリズムを実行する適応フィルタである
   請求項３の信号処理システム。
5. 前記振動センサ信号は、３軸の加速度を表す信号、又は３軸の角速度を表す信号である
   請求項１乃至４のいずれか１つの信号処理システム。
6. 前記信号処理部は、前記振動センサ信号に基づいて、前記振動のヨー、ロール、及びピッチの少なくとも１つを求める
   請求項５の信号処理システム。
7. 前記物体は人であり、
   前記信号処理部は、前記物体に関する情報として、前記人の生体情報を検出する
   請求項１乃至６のいずれか１つの信号処理システム。
8. 前記物体は人であり、
   前記信号処理部は、前記物体に関する情報として、前記人の存在、及び前記人の位置の少なくとも一方を検出する
   請求項１乃至６のいずれか１つの信号処理システム。
9. 請求項１乃至８のいずれか１つの信号処理システムと、
   前記少なくとも１つの電波センサと、
   前記少なくとも１つの振動センサと、を備える
   センサシステム。
10. 前記電波センサを複数備える
    請求項９のセンサシステム。
11. 前記電波の周期をλ、自然数をｎとすると、
    前記複数の電波センサのそれぞれと前記物体との間の各距離は、（ｎ＋１）λ／４より長く、（ｎ＋１）λ／２より短い範囲内で互いに異なる値になる
    請求項１０のセンサシステム。
12. 前記少なくとも１つの振動センサは、前記少なくとも１つの電波センサの筐体に設置される
    請求項９乃至１１のいずれか１つのセンサシステム。
13. 前記少なくとも１つの振動センサは、前記物体の周辺に設置される
    請求項９乃至１１のいずれか１つのセンサシステム。

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