JP3155123B2 - 物体検出装置 - Google Patents
物体検出装置Info
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Description
閉を行うために、人および、台車あるいはカート等の移
動物体や、ドアの前に置かれた物体を検出する物体検出
装置に関する。
や他の移動物体を検出する装置には、赤外線や、マイク
ロ波を用いたものがある。このマイクロ波による装置で
は、図10に示すように、送信波と受信波をミキサーに
よって差成分のみ取り出した信号(以下、IF信号とい
う)によって、その検出を行っており、その信号処理は
IF信号のピーク−ピーク間電圧(以下、P−P電圧と
いう)が所定値より高いか否かにより、その弁別を行っ
ていた。しかし、例えば、人がドア近くで静止した時、
P−P電圧が‘0’となり、この場合は検出信号を出力
しない。このため、ドアが閉まって人が挟み込まれたり
するなどの危険があった。
な事態の防止のために、ドアスイッチとは別に設けた安
全光線によってドア下の人体を検出したり、また、ドア
スイッチにドア下専用の静止センサを設ける等によっ
て、ドア下の安全性が確保されてきた。
では、ドア下の安全性を確保するためには、センサや安
全光線を送受信するための設備を設ける必要があり、ま
た、そのための工事が別途必要となっていた。このた
め、施工性が悪く、また、施工コストの上昇を伴う等の
問題があった。
および静止物体のいずれについても、その検出を確実に
行うことができ、しかもそのための設備の施工性が良
く、かつ、施工コストの低減化を図ることができる物体
検出装置を提供することを目的とする。
ために、本発明の移動物体検出装置は、実施例に対応す
る図1を参照しながら説明すると、マイクロ波を検知エ
リア内に発振するとともに、その反射波を受信し、その
受信信号をミキシングしてIF信号を出力するマイクロ
波ドップラーセンサ1と、そのIF信号から得られる交
流信号に基づいて、正のピークと負のピークとの間のP
−P電圧を検出するP−P電圧検出回路5と、そのP−
P電圧により周波数を検出する周波数弁別回路4と、上
記IF信号から得られる直流信号に基づいて、その直流
偏移電圧を検出する直流偏移電圧検出回路6とを備えて
いるとともに、これらの回路の少なくとも1つの検出値
が当該回路における設定された範囲内にあるか否かの判
断、もしくは、直流偏移電圧が零の場合には、P−P電
圧検出回路5からの出力の履歴情報に基づく判断によっ
て、検知エリア内の物体の存在の有無を弁別する検出弁
別回路7を備えてなることによって特徴付けられてい
る。
た、図4は、送信したマイクロ波TXおよび受信された
床面反射波RX1 の波形図と、これらの波形をミキシン
グして得られる波形を直流偏移したミキサ出力IF1 を
示す図である。また、図5は、送信したマイクロ波TX
および受信された人体反射波RX2 の波形図と、図4と
同様に、これらの波形のミキサ出力IF2 を示す図であ
る。
を述べる。まず、検知エリア内に物体がない場合は、図
4に示すように、床面反射波RX 1 は、マイクロ波TX
と同周波数で、位相が異なり、レベルが低い信号として
受信される。この場合のミキサ出力IF1 のP−P電圧
はほぼ零であり、また、一定の低レベルの直流偏移電圧
VE となる。
合、図5に示すように、移動物体反射波RX2 は、ドッ
プラー効果によりマイクロ波TXよりも高い周波数で、
レベルが徐々に大きくなる信号として受信される。ま
た、ミキサ出力IF2 は移動物体の速度によって増加あ
るいは減少の割合は異なるが、図5のような変化を示
す。
し、ドアに向かって前進し、ドアを抜けてドア外に移動
する場合、P−P電圧検出回路、周波数弁別回路、直流
偏移電圧検出回路からのそれぞれの出力について、アプ
ローチ、ドア下、ドア外の順にその変化を述べると、ま
ず、P−P電圧は、低レベル、高レベル、低レベルとな
り、周波数は高レベル、低レベル、高レベルとなり、ま
た、直流偏移電圧は低レベル、高レベル、低レベルとい
うように、それぞれ変化する。なお、ここでいう低レベ
ル、高レベルとは、各々の回路において設定された設定
値によって区切られた範囲のうち、相対的に大きい値を
有する範囲を高レベルとし、この高レベル範囲より小さ
い値を有する範囲を低レベルと定義する。
およびP−P電圧V0 は、それぞれ(1) 式および(2) 式
で表される。
が一定である場合、人の移動速度によって、変化するこ
とがわかる。すなわち、ドアの近くになると、人の移動
速度は小さくなるので、周波数f(IF)は低くなる。
また、(2)式によれば、Vおよびcosθが一定であ
るから、人とドアの距離によって、変化することがわか
る。すなわち、ドアに近づくにつれ、Sの値は小さくな
るので、P−P電圧V0 は急激に大きな値となる。
は、直流偏移電圧が零となるが、P−P電圧V0 のそれ
までの変化の履歴によって、つまり、人が移動すること
によって生じるP−P電圧V0 の変化の履歴情報によっ
て、その存在を認識することができる。
ながら説明する。本発明実施例では、物体を検知して、
ドアを開閉駆動するための自動ドアシステムを例に説明
する。
図である。マイクロ波ドップラーセンサ1には、マイク
ロ波を発振するM/W波発振器1a、そのマイクロ波を
送信するための送信アンテナ1b、また、床面や人体等
を反射したマイクロ波の反射波を受信する受信アンテナ
1c、そして、この受信されたマイクロ波のミキシング
してミキサ信号を出力するミキサ1dが備えられてい
る。
流増幅回路2および直流増幅する直流増幅回路3が備え
られ、交流増幅回路2からの信号がそれぞれ入力される
周波数弁別検出回路4、P−P電圧検出回路5、また、
直流増幅回路3からの信号が入力される直流偏移検出回
路6が構成されている。また、これらの回路4,5,6
から入力された検出結果により、物体検出の認識を行
い、検出された場合には検出信号を出力する条件弁別回
路7、さらにドアエンジンの応答に足るだけのパルス幅
とするためのパルス幅変調回路、あるいは、人が通り抜
けるに足る時間中、ドアを開いておくためのタイミング
回路を有するタイマ8が備えられている。
ともに自動ドアの開閉を駆動する駆動部(図示せず)が
駆動するようになっている。以上の構成からなる本発明
実施例の物体検出装置は図3に示すマイクロウェーブユ
ニット30内に具備され、設置されている。検知エリア
Aの範囲は、このマイクロウェーブユニット30から発
振されるマイクロ波のビーム方向によって、任意に設定
できるようになっている。
図である。上述した周波数、P−P電圧および直流偏移
電圧の検出値について、物体の検出を認識判断するため
のハード構成として、マイクロプロセッサ21が用いら
れており、検出値の比較や、時間的な推移を認識するた
めに検出値の履歴情報を記憶エリアに格納し、これらに
基づいて、後述するような弁別を行っている。
ナログポートP1 ・・P5 が設けられている。アナログポ
ートP1 には、コンデンサC1およびアンプOP1から
の出力、すなわち、電圧波形が0VとVCCの中間にあ
り、かつ、IF信号の交流成分を増幅した信号が入力さ
れる。また、アナログポートP2 には、アンプOP2か
らの出力、すなわち、ローパスフィルタ(LPF)によ
って選択された所定の周波数以下の周波数の信号につい
て、電圧波形が0VとVCCの中間にあり、かつ、IF信
号の直流成分を増幅した信号が入力される。アナログポ
ートP1 に入力された信号に基づいて、後述するよう
に、周波数の変化およびP−P電圧値が検出され、ま
た、アナログポートP2 に入力された信号に基づいて直
流偏移電圧が検出される。
転角度を所定値に調整することにより、検出されたP−
P電圧値が物体を検出したと認識するための弁別レベル
を決定する範囲の境界値を設定できる信号が入力され
る。また、アナログポートP4にはVR2の回転角度を、
また、アナログポートP5 にはVR3の回転角度をそれぞ
れ調整することにより、それぞれ周波数および直流偏移
電圧についても同様に弁別レベルを決定する範囲の境界
値を設定できる信号が入力されるようになっている。
得られた周波数、P−P電圧値および直流偏移電圧のう
ちいずれかが、検出を認識する範囲にある場合に、リレ
ー22を‘ON’とし、自動ドアの駆動部を駆動させ
る。
び直流偏移電圧のそれぞれの求め方および弁別の方法を
具体例をあげて説明する。まず、図8はアナログポート
P1 に入力される信号によって、P−P電圧値および周
波数を求める方法を説明する図である。
に示す10msのタイミング毎の電圧データ列に対応す
る。また、同図(c)は、VR1の回転角度によって設定
されるレベル、すなわち、‘R H’, ‘R L’, 0’の
境界値(Vth1L, Vth1H) を求めるグラフである。ま
ず、P−P電圧値V0 は正のピーク値と負のピーク値の
差(V0=3.0V−1.9V=1.1V)を求めることによって得られ
る。また、周波数fは正の零クロス点と負の零クロス点
の間の時間、すなわち、半波長の時間(10ms×6=60ms)
から1波長の時間(60ms×2=120ms)を求め、その逆数を
とることによって、この場合は約8Hzであることが求め
られる。さらに、先に求めたP−P電圧値V0 は同図
(c)により、例えば、1V以下は‘0’、1V以上2
V未満は‘R L’、2V以上は‘R H’と設定されたと
すると、この場合は‘R L’となる。
号によって、直流偏移電圧を求める方法を説明する図で
ある。同図(a)に示す電圧波形は、同図(b)に示す
10msのタイミング毎の電圧データ列に対応する。ま
た、同図(c)は、VR2の回転角度によって設定される
レベル、すなわち、‘R H’, ‘R L’, ‘一定’の境
界値(Vth2L, Vth2H) を求めるグラフである。例え
ば、電圧データ列2.8Vの場合、レベルは‘R H’と
判断される。
ついて、人がドアに向かって移動し、さらに通り抜ける
場合の例について、以下に説明する。図6(a)は、本
発明実施例の検出装置が設置された状態と、検出される
人間の位置を示し、その位置がM1 ,M2 ,M3 ,
M4 ,M5 の順に経時的に変化した場合に対応するミキ
サ出力IFの波形の変化を図6(b)に示し、また、そ
れぞれの位置において現れる周波数、P−P電圧、直流
偏移電圧の弁別レベルの変化を図6(c)に示す。
L’は上述した方法によって設定されたレベルを示すも
ので、同様である。したがって、周波数、P−P電圧お
よび直流偏移電圧をそれぞれ検出することによって、こ
れらの検出結果のいずれかが‘R H’あるいは‘R L’
である場合には人体が検知エリア内に存在するものと弁
別され、検出信号が出力される。
数=0、P−P電圧≒0、直流偏移電圧=一定値とな
り、この場合、検出信号は出力されない。また、M2 は
人体が近づいてきた時、M3 はドア下に来た時、M4 は
遠ざかる時を示す。この場合、周波数については、ドア
下では移動速度が小さくなるので、周波数は低くなり、
‘R H’から‘R L’、再び ‘R H’と変化し、一
方、P−P電圧および直流偏移電圧については、逆に
‘R L’から‘R H’、再び‘R L’と変化する。
数、P−P電圧および直流偏移電圧のうちいずれかの検
出値で検出が可能である。なお、人がドア下で静止した
場合にも、人は微動することは免れないので上述したよ
うに検出されるが、図7に示すように、人体反射波の位
相がずれて、偶然的に、人体を検出しない状態、例えば
図6(c)のM1 のように、周波数=0、P−P電圧≒
0,直流偏移=一定、となる信号が出力される場合があ
る。この場合は、それまでのP−P電圧の変化を経時的
に示す履歴情報に基づいて弁別する。すなわち、P−P
電圧が‘≒0’, ‘R L’, ‘R H’, ‘≒0’の順に
変化した場合について、検出されたと認識し、検出信号
が出力される。
については、図6に示すM4 の状態が現れるまでは、ド
アを開けた状態にしておくように制御すれば、荷物を挟
み込むといった事態は生じない。
装置によれば、マイクロ波ドップラーセンサからのIF
信号から得られる交流信号に基づいて、P−P電圧を検
出するP−P電圧検出回路と、そのP−P電圧により周
波数を検出する周波数弁別回路と、そのIF信号から得
られる直流信号に基づいて、直流偏移電圧を検出する直
流偏移電圧検出回路とを備えているとともに、これらの
回路の少なくとも1つの検出値がその回路における設定
された範囲内にあるか否かの判断、もしくは、直流偏移
電圧が零の場合には、それまでのP−P電圧検出回路か
らの出力の履歴情報に基づく判断によって、検知エリア
内の物体の存在の有無を弁別する検出弁別回路を備えた
構成としたので、移動物体および静止物体のいずれにつ
いても、その検出を確実に行うことができ、従来のよう
に、人がドア下で静止した時に挟み込まれる等のトラブ
ルが生じない。しかも、一つのセンサで実現できるの
で、設備の施工性が良く、かつ、施工コストの低減化を
図ることができる。
波の出力波形を説明する図
波の出力波形を説明する図
を説明する図
する図
する図
Claims (1)
- 【請求項1】 マイクロ波を検知エリア内に発振すると
ともに、その反射波を受信し、その受信信号と送信信号
をミキシングしてIF信号を出力するマイクロ波ドップ
ラーセンサと、そのIF信号から得られる交流信号に基
づいて、正のピークと負のピークとの間のP−P電圧を
検出するP−P電圧検出回路と、そのP−P電圧により
周波数を検出する周波数弁別回路と、上記IF信号から
得られる直流信号に基づいて、その直流偏移電圧を検出
する直流偏移電圧検出回路とを備えているとともに、上
記回路の少なくとも1つの検出値が当該回路における設
定された範囲内にあるか否かの判断、もしくは、上記直
流偏移電圧が零の場合には、それまでの上記P−P電圧
検出回路からの出力の履歴情報に基づく判断によって、
上記検知エリア内の物体の存在の有無を弁別する検出弁
別回路を備えてなる物体検出装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP17678493A Expired - Fee Related JP3155123B2 (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | 物体検出装置 |
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-
1993
- 1993-07-16 JP JP17678493A patent/JP3155123B2/ja not_active Expired - Fee Related
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