JP2022533909A - 部屋の占有を検出するためのデュアルモードシステム - Google Patents

Abstract

【課題】検出システムを提供する。【解決手段】これまで、占有センサは座っている人々の存在を適切に検出しなかった。本発明の実施形態は、占有検出システムの正確さ及び電力消費を改善する方法とシステムを使用する。実施形態はデュアルモードシステムを提供してよく、これは電力消費がより小さいパッシブ赤外センサと、システムがパッシブセンサを用いて部屋が占有されていると特定し、閾値期間後に新たな動きが検出されないときにのみ電源が投入される、電力消費がより大きいレーダセンサとを含む。【選択図】図１

Description

技術分野
本願の実施形態は一般に、検出システムに関し、より詳しくは部屋の占有を検出するためのデュアルモードシステムに関する。

背景技術
一般に使用されている占有センサは、例えば読書中やタイピング中等のように座っている人々の存在を適切に検出しない。この誤検出により、部屋の中に人がいても照明及びＨＶＡＣ切替システムが切れる可能性がある。人々は、システムに自分の存在を認識させて、システムを再びオンにするために、手を振ったり立ち上がったりしなければならない。この面倒さのために、利用者は占有センサを無効にし、又は非常に長い時間遅延を設定して使用することが多い。それゆえ、エネルギーの節約は、より正確な占有センサで実現できるものより小さくなる。

一部のシステムは、レーダセンサを使用する。しかしながら、独立したレーダシステムは電力消費が極めて高く、そのため、室内占有検出器をバッテリで動作させる場合の使用は非現実的であり得る。予想されるように、バッテリ寿命は短く、頻繁なバッテリ交換が必要となり得る。

発明の開示
本願の主題の技術の１つの態様において、ある部屋の占有を検出するためのシステムが開示される。システムは、赤外線センサと、レーダセンサと、赤外線センサに接続され、且つレーダセンサに接続されたプロセッサと、を含み、プロセッサは、部屋の中の動きを検出した赤外線センサからの信号を受信し、部屋の中の動きを検出した赤外線センサからの最後の信号を受信してから閾値期間が経過したか否かを特定し、部屋の中の動きを検出した赤外線センサからの最後の信号を受信してから閾値期間が経過したことに基づいて、レーダセンサの動作をトリガし、レーダセンサが部屋の中の人物の存在を検出するか否かを特定するように構成される。

他の態様において、部屋の占有の検出方法が開示される。方法は、プロセッサによって、部屋の中の動きを検出した赤外線センサからの信号を受信することと、プロセッサによって、部屋の中の動きを検出した赤外線センサからの最後の信号を受信してから閾値期間が経過したか否かを特定することと、プロセッサによって、部屋の中の動きを検出した赤外線センサからの最後の信号を受信してから閾値期間が経過したことに基づいて、レーダセンサの動作をトリガすることと、プロセッサによって、レーダセンサが部屋の中の人物の存在を検出するか否かを特定することと、を含む。

図面の簡単な説明
以下に本発明の幾つかの実施形態の詳細な説明を添付の図面を参照しながら行うが、図中、同様の番号は図の対応する部品を表している。

本願の主旨による技術のある実施形態による、部屋の占有を検出するためのデュアルモードシステムの動作方法のフローチャートである。 本願の主旨による技術のある実施形態による、部屋の占有を検出するためのデュアルモードシステムのブロック図である。 本願の主旨による技術の他の実施形態による、システムオンチップアーキテクチャを用いた、部屋の占有を検出するためのデュアルモードシステムのブロック図である。 本願の主旨による技術のある実施形態による、部屋の占有の検出方法のフローチャートである。 本願の主旨による技術の他の実施形態による、部屋の占有の検出方法のフローチャートである。 本願の主旨による技術の他の実施形態による、部屋の占有の検出方法のフローチャートである。

発明の最良の態様
概括的には、本願の主旨による技術の実施形態は、占有検出の正確さを高めながら、それと同時に占有検出システムに電源供給するための費用効果の高いエネルギー使用を提供する。一般に、本願の主旨による技術は、占有又は非占有を検証するためにエネルギー消費が高い方の検出器を使用することが正当である状況となるまでエネルギー消費の低い検出器を使用するデュアルモードシステムを用いる。例示的な実施形態において、システムは赤外線センサとレーダセンサを含む。赤外線センサは、動作するために使用する電力がレーダセンサより少ない。図１は、例示的な実施形態による、部屋の占有を検出するプロセスを示す。赤外線センサはデフォルトの検出要素であってよく、例えば、赤外線センサが閾値期間（Ｔ１）にわたり部屋の中の動きを検出しなくなるまで動作していてよい。赤外線センサが部屋の中の人物の存在を検出しないことに応答して、レーダセンサがオンとなるようにトリガされる。レーダセンサが、部屋が動きを示していないことを確認すると、システムは、その部屋が空室であることを確認し得る。空室状態の部屋は、部屋に接続されたリソース（例えば、照明、暖房／空気調整等）をオフにさせ得る。空室状態では、赤外線センサが動作してよく、赤外線センサが動きを検出すると、システムはその部屋が占有されていることを特定し、赤外線センサが閾値期間にわたり再び動きを示さず、レーダセンサが部屋が空室か否かを確認するまで、部屋は占有されたままであると仮定してよい。

以下の説明の中で、実施形態は、部屋の中の人物が、存在するとすれば、顕著に、又は大きく動いているか、座っているかを特定してよい。顕著な、又は大きい動作は、全身の動き（例えば、歩き回る）、手足の動き（例えば、腕を振る、手を挙げる、伸ばす）を含む身体的な動きを指してよい。座っている、又は静止している人物は、椅子に座っているか、立っていて、その人の検出可能な動きが主に呼吸であり、顕著な、又は大きい動きの活動を示さない人物を指してよい。座っている活動は、小規模な範囲の活動（例えば、話をする、タイプを打つ、頭を動かす、指を動かす等）を含んでいてよい。

次に、図２を参照すると、例示的な実施形態による、部屋の占有を検出するためのデュアルモードシステムが示されている。幾つかの実施形態において、赤外線モーションセンサはパッシブであってよく、それゆえその消費電力はより少ない。赤外線センサは、以下の説明の中ではＰＩＲセンサ（passive infrared）と呼ばれ得るが、幾つかの実施形態において、他の赤外線、他のパッシブセンサ、又は他のより低電力消費のセンサが使用されてもよいと理解されたい。幾つかの実施形態において、システムは部屋の動作要素の付属物であってよい。システムは独自の電源、例えばバッテリを有していてよい。システムは、赤外線センサ及びレーダセンサに接続されたプロセッサ（例えば、マイクロコントローラ（ＭＣＵ））を含んでいてよい。幾つかの実施形態において、プロセッサはシステムオンチップモジュール（ＳＯＣ）上に設置されてよく（図３参照）、これは検出システムを制御するための好都合に小型のパッケージを提供し得る。他の実施形態において、プロセッサはより大型のコンピュータデバイスの一部であってもよい。

レーダセンサは連続波ドップラ型であってよく、これは呼吸運動を検知できる。ドップラレーダセンサの動作は次の通りである：幾つかの実施形態において、シングルエンドレーダが使用されてよく、他の実施形態では直交レーダが使用されてもよい。システムは信号位相シフトをデジタル化してよく、これは部屋の中の動きに関係付けられる。幾つかの実施形態において、信号調整回路はこのデータをフィルタ処理して、生理学的信号（呼吸、心拍）及びその最初の幾つかの高調波が存在する周波数範囲を分離する。他の実施形態において、信号調整はアンチエイリアシングフィルタ処理を行い、及び／又はＤＣオフセットを除去する。幾つかの実施形態において、両方のタイプの信号調整（周波数範囲の分離とアンチエイリアシング）が使用されてよい。これらの調整済み信号はデジタル化され、分析に使用され得る。

一般的に言えば、レーダセンサは特定の長さの時間にわたって動作してよく、その後、システムが、それが再び電源投入されるべきであることを示すまでその動作が停止されてよい。ＰＩＲ検出器が動きを検知してからある時間が経過すると、部屋が空室であるか、又はそこに静止している人がいるかを特定するためにドップラレーダセンサが使用される。

静止している人物が確認されると、システムは、ＰＩＲが大きい動きを検出するまで、部屋が座っている人物により占有され続けていると仮定する。部屋がレーダセンサによって空室であると確認されると、システムは、ＰＩＲセンサが大きい運動を検出するまで部屋が空室であると仮定してよい。例えば、ある人物が部屋に入るか出るために大きい動きが必要であるとの仮定を利用すると、レーダセンサの使用は最小限となり得る。レーダセンサはＰＩＲセンサよりはるかに大きい電力を消費するため、レーダセンサが使用される際の周波数を最小化することは、システムの電力消費を減らし、バッテリ動作が可能になるようにするのに役立つ。

次に図４を参照すると、例示的な実施形態による部屋の占有の検出方法が示されている。一般に、この方法は、モニタ対象の部屋が占有状態か空室状態かを特定する。赤外線センサは、動きチェックの動作を継続してよい。赤外線センサが動きを検出するまで、部屋は空室であると考えられてよい。動きが検出されると、プロセスは部屋の中に人がいると仮定してよい。プロセスは引き続き、赤外線センサにより検出される動きをチェックしてよい。前回の（最後の）運動が検出されてから閾値期間（これは、調整可能な設定であってよい）（Ｔ１）にわたり動きが検出されないと、プロセスはレーダセンサの動作をトリガしてよい。レーダセンサが動きを検出しないと、プロセスは部屋が空室であるとの信号を送信してよい。レーダセンサはオフにされてよく、方法は赤外線センサからの信号のモニタを再開してよい。レーダセンサが動きを検出すると、部屋には占有中とのフラッグが付けられてよい。幾つかの実施形態において、レーダセンサは、部屋が占有されていればオフにされてよく、方法は、赤外線センサを使用した部屋の中の大きい動きの検出を再開し、その後、レーダセンサによるチェックが再び行われる。

理解されるように、レーダセンサは、より大きい電力消費と引き換えに、部屋の中で人々が座っているときの呼吸等、より微細な運動を検出してよい。ここで図５を参照すると、他の実施形態による部屋の占有の検出方法が示されている。図５の方法は図４の方法と同様であるが、レーダセンサが占有を検出した後、システムが定期的にレーダセンサを使って部屋の中に依然として座っている占有者がいることを確認する点が異なる。

この方法において、ＰＩＲセンサが最後に動きを検知してから少なくともＴ１分間経過している場合、レーダセンサがその後作動され、何れの占有者も検知していなければ、部屋には空室としてフラグが付けられ得る。空室状態では、ＰＩＲセンサだけが動作中であり、その他のコンポーネントは低電力の「スリープモード」であり、電力消費が低減化される（例えば、図６に示される、そこでわかるとおり）。ＰＩＲセンサが動きを検出すると、状態は「占有－ＰＩＲ」となる。検出しなければ、状態は「空室」のままである。

占有－ＰＩＲ状態の場合、ＰＩＲセンサは最後の期間Ｔ１内に動きを検出している。ＰＩＲが動きを検知すると、プロセッサが起動して動きを記録し、Ｔ１のクロックをスタートさせる。ＰＩＲセンサが動きを検出するたびに、Ｔ１のクロックはリセットされ得る。ＰＩＲセンサが最後に動きを検出してから時間Ｔ１が経過すると、レーダセンサが作動される。レーダセンサが人の存在を検出すると、状態は「占有－レーダ」となる。レーダセンサが人の存在を検出しなければ、状態は「空室」となる。

占有－レーダ状態では、ＰＩＲが動きを検知してから少なくともＴ１分が経過しており、最後のレーダセンサによる測定が人の存在を示している。この状態では、ＰＩＲセンサは動作中のままであってよい。ＰＩＲセンサが動きを検出すると、状態は占有－ＰＩＲ状態に戻る。幾つかの実施形態において、占有－レーダ状態にあるとき、レーダが占有者を検出してからＴ２分にわたりＰＩＲセンサが動きを検出しないと、レーダセンサは再び作動されて、座っている人物の存在を確認する。（Ｔ２＞Ｔ１）レーダセンサが存在を検出すると、方法はこの状態のままであってよく、Ｔ２のタイマがリセットされる。レーダセンサが動きを検出しなれば、状態は空室に変わり得る。他の実施形態において、レーダセンサが動きを検出しない場合、それは測定を繰り返してよく、測定でも人の存在が検出されなければ、状態は空室に変わってよい。

レーダセンサが作動すると、期間Ｔ３にわたって動作してよく、その間に複数の呼吸サイクルを検出できる。幾つかの実施形態において、Ｔ３は３０秒間であってよい。幾つかの実施形態において、Ｔ３は１分間であってよい。幾つかの実施形態において、Ｔ３は１５秒間であってよい。間隔Ｔ３は、検出の正確さに対して電力消費を最適化するように選択されてよい。

次に図６を参照すると、プロセッサのためのステートマシンのある実施形態が示されている。状態が空室であるとき、プロセッサは「スリープモード」で、ＰＩＲセンサからの入力を待機する。「スリープモード」中の電流消費は非常に低く、例えば０．４μＡである。

システムが占有状態になると、占有の表示が通信／制御回路構成を介して送信されてよい。システムが空室状態になると、空室の表示が通信／制御回路を介して送信されてよい。幾つかの実施形態において、状態変化がないときに状態は定期的に、それが通信するユニットと「ハンドシェイク」方式で送信される。

ＰＩＲセンサが動きを検出し、プロセッサを起動させると、プロセッサは新しい「占有」状態をWiFiを介して通信し、通信中の電力消費は２０ｍＡとなり得るが、通信に必要なのは約１秒間のみである。

通信後、プロセッサは「モニタ」状態となってよい。タスクスケジューラが作動する。プロセッサは、ＰＩＲセンサからの最後の動きの表示からどれだけの時間が経過したかを計測してよい。「モニタ」モード中の電流消費は、例えば１．３μＡである。この実施形態において、この状態は最後のＰＩＲ信号から５分間継続する。

最後のＰＩＲ信号から５分後に、システムは「ＰＩＲ空室」状態になってよい。レーダ及び信号処理が作動してよく、電流消費は約２０ｍＡである。この状態は、この実施形態では２０秒間続く。プロセッサはレーダ信号を分析し、呼吸が検出されば、状態は「モニタ」状態に戻る。呼吸が検出されなければ、状態は「空室」状態に戻り、状態の変化が通信される。

幾つかの実施形態において、システムを制御するコンピューティングデバイスは前述のプロセスを、一般的にコンピュータシステムが実行可能な命令、例えばプログラムモジュール等がコンピュータシステムによって実行されるという意味で実行してよい。コンピューティングデバイスは典型的に、様々なコンピュータシステム可読媒体を含んでいてよい。このような媒体は、コンピューティングデバイスによりアクセス可能なあらゆる利用可能な媒体から選択でき、これには非一時的、揮発性及び不揮発性媒体、リムーバブル及びノンリムーバブル媒体が含まれる。システムメモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び／又はキャッシュメモリを含むことができる。ノンリムーバブルの不揮発性磁気媒体装置から読み出し、またそこに書き込むためにストレージシステムを提供できる。システムメモリは、本発明の実施形態の機能を実行するように構成されたプログラムモジュールの集合（少なくとも１つ）を有する少なくとも１つのプログラム製品を含んでいてよい。プログラムモジュールの集合（少なくとも１つ）を有するプログラム製品／ユーティリティはシステムメモリに記憶されてよい。プログラムモジュールは一般に、前述のような本発明の実施形態の機能及び／又は方法を実行する。

当業者であればわかるように、本開示の発明の態様はシステム、方法若しくはプロセス、又はコンピュータプログラム製品として具現化されてよい。したがって、開示されている発明の態様は完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、レジデントソフトウェア、マイクロコード等）、又はソフトウェア及びハードウェアの態様を組み合わせた実施形態である「システム」の形態をとってよい。さらに、本開示の発明の態様は、その上にコンピュータ可読プログラムコードが具現化されている１つ又は複数のコンピュータ可読媒体として具現化されたコンピュータプログラム製品の形態をとってよい。

以上、本開示の発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラムのブロック図に関して説明されている。ブロック図の各ブロック及びフローチャートの図及び／又はブロック図内のブロックの組合せは、コンピュータプログラム命令とすることができると理解されたい。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、特定用途コンピュータ、又は機械を製作するためのその他のプログラムデータ処理装置の処理ユニットに提供されてよく、それによってコンピュータ又はその他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行される命令は、フローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックの中に明示された機能／動作を実行するための手段を生成する。

当業者であれば、本発明のシステムの機能的利点を享受するために多くのデザイン構成が可能であることがわかる。それゆえ、本発明の実施形態の幅広い種類の構成及び配置から、本発明の範囲は上述の実施形態により狭められるのではなく、以下の特許請求の範囲の広さに反映される。

産業上の利用可能性
本開示の発明の実施形態は、部屋の占有を検出するために有益であり得る。

Claims (10)

1. ある部屋の占有を検出するためのシステムであって、
   赤外線センサと、
   レーダセンサと、
   前記赤外線センサに接続され、且つ前記レーダセンサに接続されたプロセッサと、
   を含み、
   前記プロセッサは、
   前記部屋の中の動きを検出した前記赤外線センサからの信号を受信し、
   前記部屋の中の動きを検出した前記赤外線センサからの最後の信号を受信してから閾値期間が経過したか否かを特定し、
   前記部屋の中の動きを検出した前記赤外線センサからの前記最後の信号を受信してから前記閾値期間が経過したことに基づいて、前記レーダセンサの動作をトリガし、
   前記レーダセンサが前記部屋の中の人物の存在を検出するか否かを特定する
   ように構成されるシステム。
2. 前記プロセッサはさらに、前記レーダセンサを通じて、前記部屋の中の動きを検出した前記赤外線センサからの前記最後の信号を受信してから前記閾値期間が経過した後に前記部屋が空室であることを確認するように構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記プロセッサはさらに、前記部屋が空室であるとの前記確認に基づいて、前記部屋に接続された環境負荷を制御して動作させるように構成される、請求項２に記載のシステム。
4. 前記プロセッサはさらに、レーダセンサの特定により前記部屋が占有状態にあるときに、前記レーダセンサの動作を無効にするように構成される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記プロセッサはさらに、前記赤外線センサが大きい動きを検知し、その後、第二の閾値期間後に前記部屋の中の前記人物の存在を検出しないときに、前記レーダセンサを再び作動させるように構成される、請求項４に記載のシステム。
6. 部屋の占有を検出する方法であって、
   プロセッサによって、前記部屋の中の動きを検出した赤外線センサからの信号を受信することと、
   前記プロセッサによって、前記部屋の中の動きを検出した前記赤外線センサからの最後の信号を受信してから閾値期間が経過したか否かを特定することと、
   前記プロセッサによって、前記部屋の中の動きを検出した前記赤外線センサからの前記最後の信号を受信してから前記閾値期間が経過したことに基づいて、レーダセンサの動作をトリガすることと、
   前記プロセッサによって、前記レーダセンサが前記部屋の中の人物の存在を検出するか否かを特定することと、を含む方法。
7. 前記レーダセンサを通じて、前記部屋の中の動きを検出した前記赤外線センサから前記最後の信号を受信してから前記閾値期間が経過した後に前記部屋が空室であることを確認することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記プロセッサによって、前記部屋が空室であるとの前記確認に基づいて、前記部屋に接続された環境負荷を制御して動作させることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記プロセッサによって、レーダセンサの特定により前記部屋が占有状態にあるときに、前記レーダセンサの動作を無効にすることをさらに含む、請求項６に記載の方法。
10. 前記赤外線センサが大きい動きを検知し、その後、第二の閾値期間後に前記部屋の中の前記人物の存在を検出しないときに、前記レーダセンサを再び作動させることをさらに含む、請求項９に記載の方法。

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