JP3763454B2 - 探知システム及び認識用タグ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は認可された人物と不審者とを弁別し、不審者が警戒領域内に侵入したことを探知し、必要に応じて警報を発するシステム及び認識用タグに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、不審な行動をする、或いは不審な行動をした人物をチェックするために監視カメラを設置することが行われている。しかし、多数の人が出入りする場所において、監視カメラにより直ちに、かつ的確に不審者か否かを弁別するのは不可能に近い。そのため、多数の人が出入りする場所へ不審者が侵入するのをより確実に防止するために、出入りを許可した人に予めIDを付与しておき、ゲートに設置した読み取り装置でIDを無線式等で読み取り、正しいIDを持っているか否かをチェックするシステムが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、IDをチェックするシステムにおいては、人の出入りする場所を限定する必要があるが、このような限定が困難な場合も多く、単にゲートでチェックするだけではセキュリティ上十分ではない。また、必ずゲートを通ってチェックを受ける必要があるため、荷捌き場等のように業務内容によってはその遂行に支障をきたす可能性もある。毒物混入事件や縫い針の混入事件が後を絶たない昨今、不審者の侵入防止が困難であった荷捌き場等におけるこのような事件の発生を防止するセキュリティシステムの構築が求められている。
本発明は上記課題を解決するためのもので、チェックゲート等を設ける必要がなく、警戒領域内に不審者が侵入するとこれを直ちに探知し、また、認可者や不審者の移動情報を取得して利用できるようにすることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の送信アンテナを所定周期で交互に切り換えて電波を放射し、各送信アンテナからの送信電波に対する反射波をそれぞれ受信して受信信号の位相又は振幅変化より物体の時間的変位信号を検出するマイクロ波センサを複数配置し、各マイクロ波センサの信号を取り込んでデータ処理する処理装置を備えたシステムであって、電波放射領域に出入りする認可者の任意箇所に取り付けられ、前記マイクロ波センサより放射される電波を検出して認可者認識用信号を送信する認識用機器を備え、前記マイクロ波センサで認識用機器からの信号を検出するようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、前記認識用機器は、複数の送信アンテナから放射される電波を受信して切り換え周期信号を検出し、検出した周期信号をトリガー信号として起動することを特徴とする。
また、本発明は、所定周波数の電波を楕円状スポットとして放射し、反射波を受信して受信信号の位相又は振幅変化よりスポット内での物体の時間的変位信号を検出するマイクロ波センサを複数配置し、各マイクロ波センサの信号を取り込んでデータ処理する処理装置を備えたシステムであって、電波放射領域に出入りする認可者の任意箇所に取り付けられ、前記マイクロ波センサより放射される電波を検出して認可者認識用信号を送信する認識用機器を備え、前記マイクロ波センサで認識用機器からの信号を検出するようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、所定周波数の電波を特定スポットに放射し、反射波を受信して受信信号の位相又は振幅変化よりスポット内での物体の時間的変位信号を検出するマイクロ波センサを複数配置し、各マイクロ波センサの信号を取り込んでデータ処理する処理装置を備えたシステムであって、電波放射領域に出入りする認可者の任意箇所に取り付けられ、前記マイクロ波センサより放射される電波を検出して認可者認識用信号を送信する認識用機器を備え、前記データ処理装置は、隣り合う複数のセンサを1組とし、前記1組のセンサのうちの何れかのセンサが認識用機器からの信号を受信したか又は受信しないかで認可者と不審者の弁別を行うことを特徴とする。
また、本発明は、複数のセンサからの信号を追跡して不審者又は認可者の移動情報を取得することを特徴とする。
また、本発明は、所定周波数の電波を特定スポットに送信アンテナから放射し、反射波を受信して受信信号の位相又は振幅変化よりスポット内での物体の時間的変位信号を検出するマイクロ波センサを配置し、各マイクロ波センサの信号を取り込んでデータ処理する処理装置を備えたシステムであって、電波放射領域に出入りする認可者の任意箇所に取り付けられ、前記マイクロ波センサより放射される電波を受信アンテナにて受信検出して認可者認識用信号を送信する認識用機器を備え、前記マイクロ波センサから放射する電波が円偏波であることを特徴とする。
また、本発明は、認識用機器に配置したアンテナがマイクロストリップアンテナ又はパッチアンテナであることを特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明における警戒スポットを説明する図で、図1(a)は3次元的に見た図、図1(b)、図1(c)は警戒スポットの平面図である。
図1(a)において、センサ1ー1〜1ーnはマイクロ波センサ(詳細は後述)であり、図1(b)、図1(c)に示す警戒スポット2ー1〜2ーnをカバーするようにそれぞれアンテナから電波を放射し、その反射波を受信して、反射波の位相の変位から警戒スポット内における人や小動物の動き(変位)を検出するとともに、認識用の信号が検出されたか否かにより認可者か非認可者かの弁別を行う。センサとしては、可視光や赤外線センサはその性格上どうしても受光部や発光部が露出していなければならず、意図的侵入者に見破られるおそれがある。これに対して電波を用いるマイクロ波センサは、表面を誘電体で覆うことが可能であり、センサがどこにあるかを秘匿することができる。マイクロ波センサは、例えば天井、壁等適宜の位置に設置し、警戒スポットは多少相互に離れるようにしても、一部領域が重なるようにしてもよく、センサ数は警戒必要範囲に応じて任意に設定でき、警戒の必要のない部分にはセンサを配置しなければ設備費の節約をすることができる。マイクロ波センサで使用する電波は、電波法で許される範囲(例えば30MHz以上)を使用し、携帯電話より遙に小さい出力で可能であり、電磁波ノイズ、健康への影響はない。
【0006】
図1(b)は図の平面内で指向性のないアンテナを用いて検知エリアを円形にした場合であり、円形スポットを相互に重なる領域を少なくしてレイアウトしたとき、カバーできない領域が多くできるとともに、妨害波が想定される方向への電波の送受信も行われてしまうという問題がある。そこで、図1(c)に示すように、例えば楕円状に細長いライン型の検知エリアとすれば、各スポット間でカバーできない領域を少なくするとともに、妨害波が想定される方向への電波の送受信を阻害することが可能である。このような例について図2〜図5により説明する。
指向性のないアンテナを用いて検知エリアを円形にした場合のエリアの設定は、反射波電力の閾値を調整することによって行う。検知エリアを、例えば、半径3mの円とするときには、3m付近での反射波の電力を閾値として設定し、それより遠方の反射波の電力は閾値より小さくなるので、不検出とすればよい。しかし、いろいろ実験した結果、遠方の大きな平面を持つ反射体、例えば大型トラックなどからの反射波によって検知エリア外に存在する物に対しても反応する可能性があることが分かった。この点について説明すると、レーダにおいてアンテナのゲイン一定、送信出力一定とすると、送信点で受信される反射波の電力は距離の4乗に反比例し、レーダ断面積に比例し、
Pr:受信電力、Pt:送信出力、Gt:アンテナゲイン、λ:波長
d:反射体までの距離、σ:レーダ断面積
の式で表される。レーダ断面積は完全反射体の面積と等価的にみなしたものである。
例えば、5mの位置に立つ人物と、もっと遠方の大型トラックからの反射波を比較してみると、人のレーダ断面積を0.5×0.5=0.25m2 、大型トラックのレーダ断面積を2×2=4m2 と仮定し、他の条件は同一とした場合、 0.25m2 /54 =4/d4
からd=10mの位置にある大型トラックと5mの位置の人物の反射波が同じになる。しかも、トラックは金属の平面をもっており、特定の方向に強い反射波をもたらすことがあり、人体は平面ではなく散乱しやすいことを考慮すると、この距離はもっと広がることになる。従って、大型トラックのような反射体が付近に接近する可能性のある場合には、
・アンテナを指向性アンテナとし、上記反射波のような妨害波の想定される方向に放射される電力を減少させる。指向性は、スポット型、ライン型等が考えられ、サイドローブを減少させるために反射板を併用してもよい。
・金属製の反射板によりその方向への電波の送受信を阻害する。
・電波吸収体によりその方向への電波の送受信を阻害する。
【0007】
図2はマイクロストリップアンテナをアレイ化して並べた方向に指向性を増し、かつ反射板によってサイドローブを抑圧した例を示す図、図3は検知エリアを示す図である。
図2に示すように、送信アンテナ、受信アンテナを並べて指向性を増し、アンテナ背面の反射板15を折り曲げてサイドローブを抑圧するようにしている。アンテナが平面内で無指向性の場合の検知エリアは図3(a)に示すように円形となるのに対し、図2のようにアンテナに指向性を持たせ、反射板を併用してサイドローブを抑圧することにより、図3(b)に示すように楕円状、ないしはライン状の検知エリアとすることができ、妨害波の想定される方向に放射される電力を減少させ、その方向からの反射波を減少させることが可能である。また、楕円状スポットを隣り合わせていくことによりカバーできない領域を少なくすることができる。このように、検知エリアの形状を制御することにより、帯状の検知エリアを設定することが可能となり、必要センサ数を減らすことができ、コストの低減に寄与することができる。
【0008】
図4は電波吸収体を用いて特定方向への電波の送受信を阻害する例を示す図で、図4(a)は側面図、図4(b)は平面図、図5は検知エリアを説明する図である。
図4に示すように、センサ下面70に取り付けられたアンテナ71(送信アンテナ71a、受信アンテナ71b)の周囲に電波吸収体72、73を配置し、特定の方向への電波の送受信を阻害する。その結果、図5に示すように、電波吸収体がないときの検知エリア75が円形であるとすると、電波吸収体があるときは特定方向の送信電力を少なくして検知エリア76を楕円状とすることができ、妨害波の想定される方向に放射される電力を減少させ、また、楕円状スポットを隣り合わせていくことによりカバーできない領域を少なくすることができる。
【0009】
次に、不審者か否かを弁別するための認識用機器を図6により説明する。
図6(a)は、電波を検出して変調し、この変調信号を認識用信号として送信する認可者用機器を認可者用帽子3とした例であり、認可者用帽子3には認識用機器4が取り付けられ、センサから送信される検出用電波5を検出し、例えば、認可者に割り当てられたIDの情報、例えばM系列符号で変調して(或いは周波数割り当ての変調、振幅変調も可能)、認識用電波6として送信する。変調信号は認可者を弁別できるものであれば任意のものでよい。認識用機器4は検出した電波を増幅して反射波として送信し直すリフレクタであり、キャリアとして検出用電波を使用するためキャリア発振器は不要であるが、変調と増幅のための電源、例えば小型のリチウム電池を内蔵し、また、電波の送受信のためのアンテナはどのようなものも可能であるが、例えば平面アンテナを使用する。
図6(b)は認可者用機器を平板なタグとしたものであり、タグ7内には受信した電波を変調・増幅し、反射波として送信するための電源(ボタン型の電池)が電池ケース8に内蔵されている。このタグ7に対して永久磁石9を配置し、例えば、肩や腕などの着衣を永久磁石9とタグ7間に作用する磁力で挟持することにより身につける。図6(a)のように帽子として頭につけるのは理想的であるが、認可者用帽子という特製のものが必要となるのに対して、図6(b)のタグであれば、簡単な構成で、かつどこでも何気なく取り付けられるというメリットがある。
なお、認識用機器に配置するアンテナとしては、マイクロストリップアンテナやパッチアンテナとして認識用機器の上面側につけるのが望ましく、また、マイクロ波センサから放射する電波を円偏波とすることにより、感度が認識用機器のアンテナの水平方向の向きに依存しないようにすることができる。
【0010】
図7は本発明の不審者探知システムの概念図である。
センサ1ー1〜1ーnで検出した信号は、信号処理装置(CPU)10に取り込まれ、ここで人や小動物の動きの情報と、認識用電波のID情報とから不審者か否かを判別し、結果を表示器11、警報器12へ出力し、またホストコンピュータ13へ転送する。例えば、荷捌き場等では多数の人が動いており、警戒スポット内にいる人や小動物の動きが各センサで検出され、同時に認識用電波のID情報が取り込まれる。信号処理装置10には、例えば、動きの検出フラグF1(動きが検出されたとき「1」、それ以外は「0」)と、ID情報検出フラグF2(正しいID情報が検出されたとき「1」、それ以外は「0」)が設定されており、フラグF1及びフラグF2ともに「1」のときは認可者、フラグF1が「1」、フラグF2が「0」のときは不審者(あるいは小動物)、フラグF1が「0」、フラグF2が「1」のときは認可者用帽子が放置されていると判別する。信号処理装置10は事務室等に置かれた制御盤等であり、ホストコンピュータ13で集中管理する。勿論、信号処理装置10自体をホストコンピュータコンピュータとして集中管理を行うようにしてもよい。
なお、各センサによるスポットを重ならないようにしたとき、フェージングや許可者の姿勢等によっては検知ミスが発生する可能性がある。そこで、すくなくとも隣り合うセンサの警戒スポットが重なるようにし、信号処理装置10では隣り合う2つ以上のセンサ信号を比較して、認可者か不審者かの最終判断をするようにすれば、検知ミスの発生を低減することが可能である。また、複数のセンサからの信号を時間的に追跡することにより、不審者がどのような行動をしたかを知ることが可能である。すなわち、図8に示すように、各センサで検出した信号を警戒スポットに対してトレースしていくと、不審者の行動軌跡が得られる。
また、同様にして個人にIDを割り当てた場合、あるIDの者の行動軌跡も得られ、この情報を認可者の行動管理に活用することもできる。
【0011】
次に、マイクロ波センサについて説明する。
図9はセンサを構成するヘテロダイン方式の送信器と受信器の回路構造の一例を示すブロック図である。
送信器20において、高周波(中間周波数)発生器21の出力は、分配/合成器22、増幅器23を経てミクサ24において局部発振器38の出力と混合されて周波数変換され、増幅器25、分配/合成器26、増幅器27を経て、送信用同軸ケーブル28に供給されてアンテナ(図示せず)から検出用電波5として放射され、警戒スポットを形成する。警戒スポットからの反射波と認識用電波6は受信器30で受信される。受信用同軸ケーブル37上の受信信号は、増幅器31、減算器32、増幅器33を経てミクサ34で局部発振器38の出力と混合されて中間周波数に変換され、増幅器35を経て検波器36に供給され、位相が90°異なる1対の検波出力E1 及びE2 に変換される。送信器内の分配/合成器26の分岐出力ep は、不要反射波相殺信号発生器39に供給され、この発生器39の出力eq は受信器内の減算器32に供給される。送信器内の分配/合成器22の分岐出力ec は、検波器36に供給される。
【0012】
図10は検波器の内部構成を示す図である。
受信器30の増幅器35からの信号er は2分されて、一方は乗算器361に被乗数信号として供給され、他方は乗算器362に被乗数信号として供給される。また、送信器内の分配/合成器22の分岐出力ec も2分されて、一方はそのまま乗算器361に乗数信号ec として供給され、他方は90°移相器363を経て乗算器362に乗数信号es として供給される。乗算器361、362で同期検波された出力は、それぞれ低域フィルタ364、365を通って、直交成分検波出力E1 及びE2 となる。
【0013】
図11は不要反射波相殺信号発生器の内部構成を示す図である。
送信器内の分配/合成器26の分岐出力ep は、可変移相器391と可変減衰器392により、それぞれ位相と振幅が調節されて、不要反射波相殺信号eq となる。
ここで、図9〜図11に示された回路、特に受信器の動作を説明する。
一般に、送信信号eT と受信信号eR は、
eT =aT cosω0 t (1)
eR =aR cosω0 (t−τ) (2)
aT 、aR :定数
ω0 :角周波数=2πf0
f0 は例えば1200MHz
t:時間
τ=2R/V
R:反射体までの距離
V:電波の速度
の式で表わすことができる。
説明を簡明にするため、減算器32は無いと仮定すると、中間周波数に変換されて検波器36に入力される受信信号er は、変換後の遅延時間をあらたにτと起き直して
er =ar cosω(t−τ) (3)
ω:周波数変換後の中間角周波数=2πf
fは例えぱ10MHz
の式で表わすことができる。
他方、分配/合成器22により分岐された送信信号の一部ec は、
ec =ac cosωt (4)
と表わすことができる。乗算器361によりec とer を乗算すると、
ec ×er =am cosωtcosω(t−τ)
=(1/2) am {cosω(2t−τ)+cosωτ} (5)
am =ar ×ac
また、ec を90°移相した信号es とer とを乗算器362により乗算すると、
es ×er =(1/2) am {sinω(2t−τ)+sinωτ} (6)
(5)式及び(6)式において、右辺を展開したときの第1項は、放射電波の2倍の周波数を持つが、第2項におけるωτは、反射体が静止物体の場合は一定であり、運動体の場合でも、その変化の周波数は第1項に比して極めて低い。したがって、これら乗算器の出力をそれぞれ低域フィルタ364及び365を通すと、(5)式及び(6)式の右辺第1項に対応する成分が除去されて、検波出力E1 及びE2 は、
E1 =(1/2)am cosωτ (7)
E2 =(1/2)am sinωτ (8)
となる。
【0014】
以上の説明は任意の一つの反射波についてのものであり、従って、探知対象である運動体、例えば生体からの反射波の位相(電波が往復に要する遅延時間)をτ0 とし、それ以外の障害物、すなわち静止物からの反射波の遅延時間をτn で代表すれば、検波出力E1 及びE2 は、
E1 =(1/2)am cosωτ0 +(1/2)am ′cosωτn (9)
E2 =(1/2)am sinωτ0 +(1/2)am ′sinωτn (10)
となるはずである。
上記2式の右辺第2項は、探知対象とは無関係な不要信号である。ところが、通常、am ′はam よりも著しく大きいため、このままでは、第1項、すなわち探知対象に対応する信号がノイズの中に埋もれてしまい、十分な感度が得られない。そこで、減算器32及び不要反射波相殺信号発生器39(図9)が設けられる。分配/合成器26の分岐出力ep の位相と振幅を、可変移相器391と可変減衰器392(図11)により、増幅器31からの受信信号の主要成分のそれらとほほ等しくなるように調整し、それを減算器32に供給して、増幅器31からの受信信号から差し引く。実際には、減算器32の出力をレベルメータなどで監視しながら、それが最小となるように、可変移相器391と可変減衰器392を調節すればよい。これにより(9)式と(10)式の右辺第2項の振幅を第1項に対する後述の検知処理に支障がない程度に小さくすることができる。
ところで、探知対象である運動体とアンテナの間の距離は、運動体の動き、例えば、生体の呼吸、心拍、身体各部の動きなどに応じて、僅かであるが変動し、それに起因して、対象物からの反射波の位相τ0 が変動する。したがって、(9)式及び/又は(10)式の変化分を調べれば、探知対象である運動体を検知することができる。探知対象までの距離の平均値をR0 で表わし、変動分をrで表わせば、
ωτ0 =ω・2(R0 +r)/V
=(2ω/V)R0 +(2ω/V)r
ここで、2ω/VとR0 は一定であるから、(2ω/V)R0 =A、2ω/V=Bと置けば、(9)式と(10)式は次のように書き替えられる。ただし、前述のようにして低減された不要反射波信号の残りを△E1 と△E2 で表わすと、 E1 =(1/2)am cos(A+Br)+△E1
E2 =(1/2)am sin(A+Br)+△E2
となる。
しかるに、R0 は数m程度であるのに対して、rはせいぜい数cm程度であるから、|A|≫|Br|であり、したがって、次の近似式
E1 ≒(1/2)am {cosA−BrsinA}+△E1 (11)
E2 =(1/2)am {sinA+BrcosA}+△E2 (12)
が成り立つ。
これら2式の右辺を展開したときの第1項と第3項は一定、すなわち直流成分であるから、高域フィルタによって除去することができ、それにより、第2項が示す反射波信号の変化分、すなわち探知対象である運動体の動きを検知することができる。ここで、90度位相が異なる検波出力E1 及びE2 を発生させる理由について説明すると、変化量rの係数であるsinAとcosAにおいて、Aすなわち(2ω/V)R0 がπの整数倍に近い時には、sinA≒0となるので、E1 による検知は不可能になるが、|cosA|≒1となるので、E2 による検知の感度は最大となり、また、Aがπ/2の整数倍に近いときには、cosA≒0となるので、E2 による検知は不可能となるが、|sinA|≒1となるので、E1 による検知の感度は最大となる。したがって、Aの値の如何にかかわらず、検出不能という事態を避けることができるのである。
【0015】
図12は検波出力E1 及びE2 から運動体を検知するための回路の一例を示す図である。
高域フィルタ40及び41は検波出力E1 及びE2 からそれぞれ直流成分を除去し、その結果、(11)式及び(12)式の右辺第2項に対応する信号のみが増幅器42及び43で増幅される。増幅された出力は、それぞれA/D変換器44及び45でティジタル信号に変換されてから、算術演算回路46に供給されて、式(11)及び(12)の右辺第2項(変化分)の2乗の和が算出され、その結果を高速フーリェ変換器47がスペクトル解析して、得られたパワースペクトルから変位rに対応した信号が得られる。
次に、認可者の弁別について説明する。
図13は認可者用帽子やタグに設けられた認識用機器の回路構成を示す図である。受信アンテナ52で受信された検出用電波は増幅器53で増幅され、ミクサ51でROM50に記憶されたID信号と乗算され、増幅器54を経てアンテナ55から認識用電波として放射される。いま、増幅器53、54のゲインをG1 、G2 、ID信号をm(t)で表し、マイクロ波センサから放射される電波が(1)式に示されるように、角周波数ω0 であるとき、認識用機器から反射されてマイクロ波センサで受信される認識用電波eは、システムでの遅延を無視し、
e=kG1G2m(t−τ/2)cosω0 (t−τ) (13)
で表される。そして、センサ内で中間周波数ωに変換されるとすると、(3)式の導出と同様に新たにτとおき直して、検波器36(図9、図10)の出力の
cos成分のみに着目すると、
ec ×e
=k′G1G2m(t−τ/2)cosωtcosω(t−τ) (14)
となり、低域フィルタ364または365の出力E3 は、
E3 =(k′G1 G2 /2)m(t−τ/2)cosωτ (15)
となる。(k′G1 G2 /2)、cosωτの変化は無視でき、ID信号m(t−τ/2)と区別できるのでID信号に応じた信号が得られる。一方、IDを持たない人の信号の場合の出力E4 は(15)式において m(t−τ/2)=1に相当し、 E4 =(k′G1 G2 /2)cosωτ (16)
と表され、(11)、(12)式の場合と同様、低域フィルタを通すことにより変位信号成分cosωτが得られるだけである。こうして、認可者か否かを弁別することができる。
【0016】
図14は認識用機器における他の変調方式を説明する図である。
この例は、ROM50に記憶されているIDのデータにより、増幅器56のゲインを変えて検出用電波を変調するものである。認可者の弁別は図13の場合と同様である。
図15はホモダイン検波を用いて変位検出、認可者の弁別を行う回路構成を示す図である。図9においてはマイクロ波センサにヘテロダイン方式を用いたが、本発明はホモダイン方式を用いてもよい。なお、便宜上、周波数変換部分は省略して説明する。
高周波発振器61の出力を増幅器62で増幅して、アンテナ64から電波を放射し、アンテナ65で反射波を受信する。増幅器66で増幅した信号と、方向性結合器63からの信号を、互いに導波路上λ/8ずれた位置、すなわち90°位相のずれた位置でそれぞれダイオードDにより混合・検波し、それぞれCRからなる低域フィルタよりE1 、E2 を出力する。この出力は、図9における出力に該当し、この回路を用いても同様に変位信号、認可者弁別信号を得ることが可能である。
【0017】
図16はセンサに2つの送信アンテナを設け、これらを交互に切り換えて電波を送信するようにした例を示す図である。
マルチパスフェージングの影響を除去するためには、通常はAGC回路を挿入してゲインを変化させて通信を確保しているが、本発明の不審者等の移動体の検知においては、信号の振幅そのものが重要な情報であるため、ゲインを可変としてはスレッショルドが決められない。そこで、図示するように、2つ以上の送信アンテナ80、81を概略半波長程度の間隔をおいて設け、高周波スイッチ82で切り換えて送信端子を通して送信する。高周波スイッチ82はコントロール入力により、例えば、10Hz程度のスイッチング周期で切り換えられる。このような交互送信により、一つのアンテナによる通信が確保できない場合、他のアンテナによる通信を確保できる可能性があり、リフレクターの受信安定化を図ることができる。
【0018】
図17は図16のようにセンサ側から複数のアンテナによる交互送信が行われた場合のリフレクタ側の起動回路構成を説明する図である。
リフレクタアンテナ90での受信信号は検波回路91で検波され、バンドパスフィルタ93を通過した後、微分回路92で微分波形信号が生成される。これによってスイッチング周期信号(10Hz)が検出され、増幅器94で増幅されて、ウェーク・アップ用スイッチ回路95のトリガー信号となる。このように、特別のウェーク・アップ用信号を必要とせずにリフレクタの起動を行うことが可能となる。
【0019】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、簡便な機器によって認可された人物と不審者を弁別し、不審者が警戒スポットに侵入したことを直ちに探知することが可能である。
請求項1の発明によれば、複数の送信アンテナで交互送信するようにしたので、安定した通信を確保することが可能となる。
請求項2の発明によれば、複数の送信アンテナから放射される電波を受信して切り換え周期信号を検出し、周期信号により起動するようにしたので、特別の信号を必要とすることなく起動させることが可能となる。
請求項3の発明によれば、検知エリアを細長い楕円状としたので、妨害波の想定される方向に放射される電力を減少させ、その方向からの反射波を減少させることが可能であり、また、帯状の検知エリアを設定することが可能となり、必要センサ数を減らすことができ、コストの低減に寄与することができる。
請求項4の発明によれば、隣り合う複数のセンサを1組とし、1組のセンサのうちの何れかのセンサが認識用機器からの信号を受信したか又は受信しないかで認可者と不審者の弁別を行うようにしたので、検知ミスを低減することが可能となる。
請求項5の発明によれば、検出対象の移動情報を取得することが可能となる。
請求項6の発明によれば、認識用タグのタグ本体部分と永久磁石とで着衣の一部を挟持して身体に取り付けるようにしたので、簡単な構成で認識用信号を得ることが可能となる。
請求項7の発明によれば、マイクロ波センサから放射する電波を円偏波としたので、認識用機器のアンテナの感度が水平方向の向きに依存しないようにすることができる。
請求項8の発明によれば、認識用機器へのアンテナの取り付けが容易となり、機器の上面側に取り付けることにより受信感度を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明における警戒スポットを説明する図である。
【図2】 マイクロストリップアンテナをアレイ化して並べた方向の指向性を増し、反射板によってサイドローブを抑圧した例を示す図である。
【図3】 検知エリアを示す図である。
【図4】 電波吸収体を用いて特定方向への電波の送受信を阻害する例を示す図である。
【図5】 検知エリアを説明する図である。
【図6】 不審者か否かを弁別するための認識用機器を説明する図である。
【図7】 本発明の不審者探知システムの概念図である。
【図8】 不審者の行動軌跡を説明する図である。
【図9】 ヘテロダイン方式の送信器と受信器の回路構造の一例を示すブロック図である。
【図10】 検波器の内部構成を示す図である。
【図11】 不要反射波相殺信号発生器の内部構成を示す図である。
【図12】 検波出力から運動体を検知する回路の一例を示す図である。
【図13】 認識用機器の回路構成を示す図である。
【図14】 認識用機器における他の変調方式を説明する図である。
【図15】 ホモダイン検波方式を用いた回路構成を示す図である。
【図16】 センサに2つの送信アンテナを設け、これらを交互に切り換えて電波を送信するようにした例を示す図である。
【図17】 交互送信が行われた場合のリフレクタ側の起動回路構成を説明する図である。
【符号の説明】
1ー1〜1ーn…マイクロ波センサ、2ー1〜2ーn…警戒スポット、10…信号処理装置、11…表示器、12…警報器、13…ホストコンピュータ、20…送信器、21…高周波発生器、22,26…分配/合成器、24,34…ミクサ、23,25,27,31,33,35…増幅器、28…送信用同軸ケーブル、30…受信器、32…減算器32、36…検波器、37…受信用同軸ケーブル、38…局部発振器、39…不要反射波相殺信号発生器39、361,362…乗算器、364、365…低域フィルタ、391…可変移相器、392…可変減衰器392、40,41…高域フィルタ、42,43…増幅器、44,45…A/D変換器、46…算術演算回路、47…高速フーリェ変換器、50…ROM、51…ミクサ、52…受信アンテナ、53,54,56…増幅器、55…アンテナ、61…高周波発振器、62,66…増幅器、63…方向性結合器、64,65…アンテナ。
Claims (7)
- 送信アンテナを所定周期で交互に切り換えて電波を放射し、送信アンテナからの送信電波に対する反射波を受信して受信信号の位相又は振幅変化より物体の時間的変位信号を検出するマイクロ波センサと、マイクロ波センサの信号を取り込んでデータ処理する処理装置を備えたシステムであって、
電波放射領域に出入りする認可者の任意箇所に取り付けられ、前記マイクロ波センサより放射される電波を検出して認可者認識用信号を送信する認識用機器を備え、
前記マイクロ波センサで認識用機器からの信号を検出するようにしたことを特徴とする探知システム。 - 前記認識用機器は、送信アンテナから放射される電波を受信して切り換え周期信号を検出し、検出した周期信号をトリガー信号として起動することを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 所定周波数の電波を楕円状スポットとして放射し、反射波を受信して受信信号の位相又は振幅変化よりスポット内での物体の時間的変位信号を検出するマイクロ波センサと、マイクロ波センサの信号を取り込んでデータ処理する処理装置を備えたシステムであって、
電波放射領域に出入りする認可者の任意箇所に取り付けられ、前記マイクロ波センサより放射される電波を検出して認可者認識用信号を送信する認識用機器を備え、
前記マイクロ波センサで認識用機器からの信号を検出するようにしたことを特徴とする探知システム。 - 所定周波数の電波を特定スポットに放射し、反射波を受信して受信信号の位相又は振幅変化よりスポット内での物体の時間的変位信号を検出する複数のマイクロ波センサと、各マイクロ波センサの信号を取り込んでデータ処理する処理装置を備えたシステムであって、
電波放射領域に出入りする認可者の任意箇所に取り付けられ、前記マイクロ波センサより放射される電波を検出して認可者認識用信号を送信する認識用機器を備え、
前記データ処理装置は、隣り合う複数のセンサを1組とし、前記1組のセンサのうちの何れかのセンサが認識用機器からの信号を受信したか又は受信しないかで認可者と不審者の弁別を行うことを特徴とする探知システム。 - 複数のセンサからの信号を追跡して不審者又は認可者の移動情報を取得することを特徴とする請求項1乃至5いずれか記載のシステム。
- 所定周波数の電波を特定スポットに送信アンテナから放射し、反射波を受信して受信信号の位相又は振幅変化よりスポット内での物体の時間的変位信号を検出するマイクロ波センサと、マイクロ波センサの信号を取り込んでデータ処理する処理装置を備えたシステムであって、
電波放射領域に出入りする認可者の任意箇所に取り付けられ、前記マイクロ波センサより放射される電波を受信アンテナにて受信検出して認可者認識用信号を送信する認識用機器を備え、
前記マイクロ波センサから放射する電波が円偏波であることを特徴とする不審者探知システム。 - 認識用機器に配置したアンテナがマイクロストリップアンテナ又はパッチアンテナであることを特徴とする請求項6記載の不審者探知システム。
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