JP2735487B2 - 携帯型障害物透過性運動検出レーダ - Google Patents
携帯型障害物透過性運動検出レーダInfo
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Description
特に、建築障壁等の背後に位置されている目標物体の動
きに関してレーダ警告信号を生成するように構成される
運動検出レーダシステムに関する。
中あるいは壁の後ろの人間の存在を検出する低コスト
で、容易に携帯可能なシステムの緊急の必要性を有す
る。システムは、木、しっくいおよびコンクリートなど
の最も一般的な建築材料を透過する能力を有さなければ
ならない。さらに、システムが灌木、低木、および他の
植物を透過することも必要であり、バリアの反対側上で
少なくとも20フィート離れた場所で動いている人間の
明確な表示をしなければならない。システムは、一般的
な床と天井の両方を通して見ることができなければなら
ない。システムは電池で動作され、遠隔ワイヤレス動作
を提供しなければならない。
することができる多数の異なるタイプのレーダが開発さ
れている。これらのレーダのほとんどはドップラーレー
ダである。ドップラーレーダは、送信されたレーダ信号
の周波数と比較して受信されたレーダ信号の周波数にお
ける差によって目標物体の動きを測定する。目標物体の
運動は、通過する列車の汽笛の音と同様に周波数に変化
を生じさせる。ドップラー周波数差は、送信の速度(毎
秒983,571,000フィート)によって割算され
たレーダの動作周波数と目標物体の速度(レーダの方あ
るいはレーダから離れる)の積の2倍に等しい。したが
って、レーダ周波数が増加すると、同じ速度の目標物体
のドップラー周波数も増加する。
1MHzで動作するレーダは、秒速1フットの目標物体
の運動に対して2Hzドップラー周波数(2×1ft/
秒×1Hz/f/秒=2Hz)を生成する。したがっ
て、1ft/秒より低い運動に関して、ドップラー周波
数が低いため周波数差よりも位相差を測定することが必
要である。それ故、ゆっくり動いている目標物体の状態
に関して、ドップラーレーダはこの明細書における使用
のために最適に構成されたレーダではない。
の背後に位置されている目標物体の動きに関してレーダ
警報信号を生成するように構成される運動検出レーダシ
ステムを提供することである。
原理によって構成された運動検出レーダシステムによっ
て達成される。運動検出レーダシステムは、低電力周波
数同調可能連続波(CW)送信機およびアンテナ、受信
機、FM送信機およびアンテナ、および携帯型遠隔FM
受信機から構成されている。レーダシステムは、600
MHz乃至1.2GHzの任意の周波数で動作するよう
に構成されている。
差における変化および位相差の変化速度を測定する独特
の技術を使用する。受信機は、アンテナ視野内の全ての
反射目標物体から反射される全エネルギを捕獲し、信号
を受信機のミキサにおいて送信された信号と比較する。
全ての目標物体およびレーダシステムが静止している場
合、反射信号の全体の複素位相パターンは変化せず、固
定されたDC出力がミキサから供給される。視野内の何
等かの運動は固定された位相関係を変化させ、受信機の
出力において位相速度の変化を生じる。受信機における
高利得AC増幅器は、有効な信号を生成するためにこれ
らの微小なDC変化を増幅する。
標物体の運動を認識することができるトーンに変換され
る。そのトーンは、監視目標物体の運動を監視するため
にオペレータによって使用される遠隔FM受信機へFM
送信機によって送信される。受信機出力は目標物体が動
いていないときはほとんど聴こえないが、目標物体が動
いているときは警報トーンが供給される。運動検出レー
ダにおいて使用される検出処理の特徴は、全ての反射物
から複素信号における微小な変化を捕獲し、動いている
目標物体の差を可聴警報信号に変換することである。
ラメータの関数としてそれらの伝送および反射特徴を決
定するために異なる非金属材料について行われている。
レーダ周波数が1GHzより低く減少されるときに、許
容できる損失値(両方向に10dBより低い)が木、し
っくいおよびコンクリート(6インチの鉄筋コンクリー
ト壁を含む)のような一般的な建築材料に対して得られ
ることが決定されている。さらに、人体の反射度は50
0MHzより高い周波数で比較的一定であることが認め
られた。したがって、500MHz乃至1GHzのバン
ド内で動作しているレーダシステムが材料の反対側で動
いている人体を検出する確率が高いこれらの一般的な建
築材料の透過の要求を満たすことができることが決定さ
れた。
ンクリートのような一般的な建築材料から成る構造20に
よって遮蔽された動いている目標物体30を検出するよう
に構成されている本発明による運動検出レーダシステム
10のブロック図である。運動検出レーダシステム10は、
低電力周波数同調可能連続波(CW)送信機11およびC
Wアンテナ12、受信機13、FM送信機14およびFMアン
テナ15、オペレータによって使用される携帯型遠隔FM
受信機16、およびニッカド電池等によって供給されるよ
うな電源17から成る。運動検出レーダシステム10の全て
の部品は、厚さ3インチのブリーフケース(図示されて
いない)内に収容されている。CW送信機11は、2ミリ
ワットより少ない放射された電力を送信するように構成
されている。運動検出レーダシステム10は、600MH
z乃至1.2GHzの任意の周波数で動作するように構
成されている。
22によって位相感知ミキサ21の第1の入力部分に結合さ
れる。電圧同調発振器23は、第2の3ポートカプラ24に
よって第1の3ポートカプラ22の第2の入力ポートおよ
び位相感知ミキサ21の第2の入力ポートに結合されてい
る。位相感知ミキサ21の出力は、受信機13に結合され
る。
ム10の動作周波数の全域で約10dBの前方利得を有す
る単一素子の広帯域テーパー伝送線である。CWアンテ
ナ12は、両面に約±45°(−6dB双方向)のビーム
幅を有する。CWアンテナ12は10dBより高い前後間
の比を有する。これらのアンテナ特徴は、オペレータが
運動検出レーダシステム10にあまり近くなく、高感度モ
ードで動作される限り、大抵のオペレーションに関する
適切な利得および前後間の特性を与える。
シフタ27およびトーン発生器28を含む。増幅器25の出力
は、検出器26およびレベルシフタ27を通ってトーン発生
器28に結合されている。制御装置29は、信号プロセッサ
18における増幅器25およびトーン発生器26、および送信
機11における電圧同調発振器23に結合される。トーン発
生器28の出力は、トーン発生器28によって生成されたト
ーンをオペレータによって保持されている遠隔携帯型F
M受信機16に送信するFMアンテナ15に低電力FM送信
機14によって結合される。
のブリーフケース内に収容されており、重さは8ポンド
より軽い。それは、電池で動作され、単一の電池充電器
により4時間以上動作することができる。低電力FM送
信機14(49MHzで動作する)はトーン発生器28の可
聴音響出力をオペレータが運動検出レーダシステム10の
可聴性出力を安全に聴くことができる遠隔FM受信機16
(150フィート以内)に送信する。
は、典型的に、検出される移動している目標物体30を遮
蔽している壁、バリア、あるいは他の構造20から1乃至
5フィート離れて位置される。オペレータは、典型的
に、最高の感度で動作することを可能にするために近接
した、すなわち、運動検出レーダシステム10から少なく
とも20フィートの領域を出る。オペレータは、遠隔F
M受信機16を使用している運動検出レーダシステム10の
出力を監視する。何等かの動作が存在するとき、可聴性
の高いピッチのトーンは遠隔FM受信機16の出力で音を
出す。運動が存在しないときは、非常に低いピッチされ
たトーンが存在する、あるいは全く存在しない。監視さ
れた人間が構造20の後方で動くとき、トーンは人間の動
作に直接関係して高いピッチから低いピッチに切替わ
る。このトーンの変化は、動物あるいは風に吹かれたカ
ーテンと人間の動作のような異なるタイプの動いている
目標物体を識別するために使用される。
ーダシステム10の動作を最適にし、テレビ局あるいはそ
の付近に位置された他の送信機からの任意の干渉を除去
するために制御装置29を使用して可変同調発振器の周波
数を制御することによって実行される調整可能な搬送波
周波数制御手段を有する。受信機13は、異なる監視動作
の必要性を満たす制御選択手段によって動作される可調
性感度制御手段(短距離対長距離)を有する。受信機13
の感度調整は、オペレータが運動検知レーダシステム10
に近付くことを可能にし、バリアの反対側に比較的近接
して位置される目標物体に関して動作するために供給さ
れる。デジタルメータ31は電池の状態を測定するために
ブリーフケース内に設けられ、運動検出レーダシステム
10が配備する前に適切に動作していることをオペレータ
に表示する。
信された信号と比較する。位相感知ミキサ21の出力は、
受信機13における信号プロセッサ18に供給される。信号
プロセッサ18は、増幅器25、検出器16、レベルシフタ27
およびトーン発生器28から成る。
施例において、信号プロセッサ18およびトーン発生器28
は小さいプラスチックケース中に位置されており、FM
送信機14は第2の小さいプラスチックケース中に取り付
けられている。2つの(6セル)再充電可能なニッカド
電池パックは第3のプラスチックケース中に取り付けら
れており、電源17を形成する。運動検出レーダシステム
10を移動するとき、遠隔FM受信機16および電池充電器
はブリーフケース内にパックされる。
ける変化および位相差の変化速度を測定するために独特
の技術を使用する。受信機13は、CWアンテナ12の視野
内に全反射表面から反射される全エネルギを捕獲し、そ
の信号を受信機13のミキサ21において送信されたCWレ
ーダ信号と比較する。全反射器および運動検出レーダシ
ステム10が静止している場合、反射信号の全体の複素位
相パターンは不変であり、それ故固定されたDC出力は
ミキサ21から供給される。CWアンテナ12の全体の視野
内の何等かの動作は固定された位相関係を変化させ、受
信機13の出力における変化の位相速度を生ずる。高利得
AC増幅器25は、トーン発生器28によって最終的に可聴
音に変換される有効な信号を供給するためにこれらの微
小なDC変化を増幅する。
の運動を認識することができるトーンに変換される。ト
ーンは49MHzのFM送信機14によってオペレータの
監視のために遠隔FM受信機16に送信される。FM受信
機16の出力は動いている目標物体がないときひはほとん
ど聴こえないが、運動が存在しているときにはっきりし
た警報トーンが聴こえる。運動検出レーダシステム10に
おいて使用される検出処理は独特であり、全反射器から
の微小の変化を捕獲し、動いている目標物体の相違を可
聴警報に変換する。
されている目標物体の動きに関してレーダ警報信号を生
成するように構成されている新しく改善された運動検出
レーダが提供される。上記実施例が本発明の原理の適用
を表す多くの特定の実施例の幾つかのみを示しているこ
とは理解されるべきである。多数の、およびその他の構
成が本発明の技術的範囲から逸脱することなしに当業者
によって容易に工夫されることができることは明瞭であ
る。
出レーダのブロック図。
Claims (6)
- 【請求項1】 電圧同調発振器と、連続波アンテナと、
前記電圧同調発振器および前記連続波アンテナに結合さ
れ、送信連続波レーダ信号と前記連続波アンテナの視野
内のすべての反射表面から前記連続波アンテナにより受
信された反射信号の、位相差の変化と位相差の変化速度
を比較し、すべての反射表面とレーダシステムが静的
で、前記反射信号の総合複素位相パターンが一定である
ときに、一定DC出力信号を出力し、前記連続波アンテ
ナの視野内の反射表面が運動して、前記反射信号の総合
複素位相パターンが変化するときに、対応する変化した
出力信号を出力するミキサとを備え、連続波レーダ信号
を送信する周波数同調可能な連続波送信機と、 前記ミキサからの出力信号を受信するように構成された
増幅器と、前記増幅器に結合された検出器と、前記検出
器に結合され、検出された信号をレベルシフトするレベ
ルシフタと、前記レベルシフタに結合され、システムに
より検出された動いている目標物体の相対運動の関数で
ある周波数を有する可聴トーンを発生させるトーン発生
器とを含む信号プロセッサを備え、前記連続波送信機に
結合された受信機と、 前記受信機に結合され、FMアンテナを備え、動いてい
る目標物体の運動を示している可聴トーンを送信するF
M送信機と、 前記FM送信機によって生成された可聴トーンを受信し
て、システムによって検出された動いている目標物体の
存在を示すためにトーンを再生するFM受信機とを具備
することを特徴とする動いている目標物体の運動を検出
することを特徴とする運動検出レーダシステム。 - 【請求項2】 位相変化速度が、オペレータが動いてい
る目標物体を認識することができるトーンに変換される
請求項1記載の運動検出レーダシステム。 - 【請求項3】 前記連続波アンテナが単一素子の広帯域
テーパー伝送線である請求項1記載の運動検出レーダシ
ステム。 - 【請求項4】 前記電圧同調発振器の周波数が前記連続
波送信機の調整可能な搬送波周波数制御のために調整可
能である請求項1記載の運動検出レーダシステム。 - 【請求項5】 前記受信機が、前記増幅器と前記トーン
発生器と前記送信機における電圧同調発振器とに結合さ
れた制御装置をさらに備えている請求項1記載の運動検
出レーダシステム。 - 【請求項6】 前記FM送信機がほぼ49MHzで動作
するFM送信機を備えている請求項1記載の運動検出レ
ーダシステム。
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