JP3845749B2 - マイクロウエーブセンサ - Google Patents

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Description

本発明は、マイクロ波によって侵入者などを検出するマイクロウエーブセンサに関し、特に、本来の検知対象のみをより的確に検出するとともに誤報の発生を極力回避して信頼性を向上させたマイクロウエーブセンサに関する。
従来、防犯装置の一つとして、マイクロ波を検知エリアに向けて送信し、検知エリア内に人体（侵入者）が存在する場合には、その人体からの反射波（ドップラー効果によって変調したマイクロ波）を受信して人体を検知するマイクロウエーブセンサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
さらに、マイクロウエーブセンサの１タイプとして、周波数の異なる複数のマイクロ波を利用して検知エリア内に存在する人体などの検知対象物体までの距離を計測するようにしたものも提案されている。この種のセンサは、例えば周波数の異なる２種類のマイクロ波を検知エリアに向けて送信し、それぞれの反射波に基づく２つのＩＦ信号の位相差を検出するようになっている。この位相差は、検知対象物体までの距離に相関があり、検知対象物体までの距離が大きいほど位相差も大きくなる傾向がある。つまり、この位相差を求めることにより検知対象物体までの距離を計測することが可能である。また、この位相差の時間的な変化を認識することにより検知エリア内の検知対象物体が移動しているか否かを判定することも可能である。これにより、例えば検知エリア内で移動している検知対象物体のみを識別することが可能になる。
例えば、周波数の異なる２種類のマイクロ波の反射波に基づくＩＦ出力信号が図２（ａ）および（ｂ）に示すような正弦波ＩＦｏｕｔ１、ＩＦｏｕｔ２（検知対象物体までの距離に応じた位相差を有している）である場合、これらのＩＦ信号出力を波形整形して得られる矩形波Ｗ１、Ｗ２は、それぞれ図３（ａ）および（ｂ）に示すようになる。そして、これらの矩形波Ｗ１、Ｗ２の位相差Δφ（図中における矩形波の立ち上がり部分の時間差Δｔから換算）を検出することによって検知対象物体までの距離を計測することが可能になる。また、この矩形波Ｗ１、Ｗ２の位相差の時間的な変化を認識することにより、検知エリア内の検知対象物体の移動（センサに近づいているのか遠ざかっているのか）を認識することが可能である。
ところで、この種のセンサを防犯用センサとして使用し、上記位相差の時間的な変化を認識して、検知エリア内で移動している検知対象物体のみを認識するようにした場合、次のような問題点があった。
つまり、この種のセンサを屋外に設置した場合に、風による草木などの揺れによって上記矩形波Ｗ１、Ｗ２に位相差が生じ、これによって草木などを検知対象物体であると誤検知して誤報を発してしまう可能性がある。同様に、この種のセンサを屋内に設置した場合に、換気用のファンの回転動作や、風によるブラインドやカーテンの揺れ、あるいはマイクロウエーブセンサ自体の振動などによっても上記矩形波Ｗ１、Ｗ２に位相差が生じ、この場合にも人体以外の物体を検知対象物体であると誤検知して誤報を発してしまう可能性がある。
そこで、本発明の発明者は、人体などの検知対象物体とそうでない物体（草木やファン等）との判別を正確に行って誤報を回避する技術について既に提案している（特許文献２参照。）。
この提案は、各反射波に基づいて検知エリア内に存在する物体までの相対距離の単位時間当たりの変化量（物体の移動距離）を計測し、その移動距離が所定の判定閾値以上であるときにのみ、その物体を検知対象物体であると判定するものである。つまり、風によって揺れている草木や回転しているファン等は移動距離が僅かであるのに対し、人体などの検知対象物体では移動距離が大きくなるので、その差を認識することで検知対象物体であるか否かを的確に判定するようにしている。なお、以下の説明では、このような誤報防止対策を「草木対策」、上記の判定閾値を「草木対策レベル」と記すこととする。
しかし、草木対策レベルを適切に設定することは難しい。つまり、草木対策レベルを低く（検知した物体の移動距離が短くても物体検知を行う状態に）設定してしまうと、風によって草木が数十ｃｍの範囲で揺れている状況では、この草木を検知対象物体であると認識してしまって誤報が発生してしまう。特に、この種のマイクロウエーブセンサは、検知エリア内の人体からの赤外線を受けて人体と周囲温度との差から侵入者を検知する受動型赤外線センサ（ＰＩＲセンサ）と組み合わされて使用される場合が多いが（組み合わせセンサ）、このように草木対策レベルを低く設定した場合には、マイクロウエーブセンサは常時発報した状態になってしまう可能性がある。そうなると、ＰＩＲセンサ単体でセンサ装置を構成した場合と実質的に変わらなくなってしまい、組み合わせセンサとしての信頼性の低下を招いてしまう。
逆に、草木対策レベルを高く（物体の総移動距離が長く（例えば１００ｃｍ程度に）ならない限り物体検知を行わない状態に）設定してしまうと、検知エリア内を横切るように移動する人体（マイクロウエーブセンサとの相対距離の変化が少ない移動状態の物体）に対しては検知することが困難になり、この場合にもマイクロウエーブセンサの信頼性を確保することができない。
そこで、マイクロウエーブセンサが設置されている場所のそのときの状況などに応じて、上述の草木対策レベルを自動的に複数段階に変化させることも考えられる。図９は、そのような従来技術のマイクロウエーブセンサにおける草木対策レベルの設定例を示すグラフである。図１０は、この草木対策レベルの設定用ステータスカウンタに対する加減算の説明図である。ここで、ステータスカウンタＳＣとは、マイクロウエーブセンサの内部状態に対応するカウンタであり、その値は０〜１００の範囲内に制限されているものとする。
これらの図に示す設定例では、草木対策レベルは「なし」、「弱」、「強」の切り替えが可能となっている。具体的には、初期状態とステータスカウンタＳＣが３０未満のときに草木対策レベルは０ｍ（なし）に設定され、ステータスカウンタＳＣが３０以上かつ７０未満のときに草木対策レベルは０．４ｍ（弱）に設定され、ステータスカウンタＳＣが７０以上のときに草木対策レベルは０．６ｍ（強）に設定される。
そして、検知した物体の移動距離が草木対策レベルを超えたものの、例えば、組み合わされているＰＩＲセンサでは何も検知していないことからそれが誤報であると判明した場合に、ステータスカウンタＳＣに一定値を加算するようにする。そうすると、このような誤報が複数回続くとステータスカウンタＳＣの値が増やされ、やがて草木対策レベルが１段階大きく設定されるので誤報が発生しにくくなる。それでも誤報がさらに続けば、草木対策レベルがもう１段階大きく設定され、誤報の発生が抑制されることになる。一方、物体が何も検知されていない状態が続いているときはこのステータスカウンタＳＣの値を少しずつ減算するようにする。
つまり、上述のように草木対策レベルが一旦大きくなっても、誤報がない状態が継続すれば草木対策レベルも段階的に小さくなり、やがて０ｍまで戻り得る。このような構成にすることで、草木対策レベルを自動的に複数段階に変化させることができ、マイクロウエーブセンサの誤報の減少と信頼性の向上を図ることができる。
特開平７−３７１７６号公報 特開２００３−２０７４６２号公報
ところが、このような構成では、ステータスカウンタＳＣの値を加算するのは、検知した物体の移動距離が草木対策レベルを超えるような誤報が続いたときである。そのため、検知した物体の移動距離がその時点の草木対策レベルにはわずかに届かないような状態が長時間続いても、ステータスカウンタＳＣの値が加算されることはない。その後、検知した物体の移動距離がその草木対策レベルをわずかに超えると、結果として誤報が発生してしまう。また、草木対策レベルが「なし」の状態のときには誤報がかなり発生しやすい不安定な状態になり得るという問題点もある。
従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の目的は、簡単な構成によって、風によって揺れている草木などと侵入者などの検知対象物体とをより的確に識別可能とすることで、誤報を極力防止するとともに動作の信頼性を高めたマイクロウエーブセンサを提供することである。
上記目的を達成するため、本発明のマイクロウエーブセンサは、検知エリアに向けて周波数の異なる複数のマイクロ波を送信し、この検知エリア内に存在する検知対象物体からの前記マイクロ波それぞれの反射波に基づいてその検知対象物体までの距離を検知可能なマイクロウエーブセンサにおいて、検知された前記検知対象物体までの距離の単位時間当たりの変化量を前記検知対象物体の移動距離として計測する移動距離計測手段と、この移動距離計測手段によって計測された前記移動距離が所定の判定閾値以上である場合に警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段と、前記移動距離が前記判定閾値以上である状態が第１所定期間以上継続したとき、および前記移動距離が前記判定閾値未満であって前記判定閾値と前記移動距離との差が所定値以内である状態が第２所定期間以上継続したときに、前記判定閾値をより大きな値に変更する判定閾値変更手段とを備えることを特徴とする。
ここで、前記第１所定期間は前記第２所定期間以下となるように定める。ただし、これらの期間は必ずしも直接的な時間の単位で定めなくてもよい。例えば、何らかのカウンタを使用して、移動距離の計測回数に応じて定めるようにしてもよいが、これに限るものではない。また、前記移動距離が前記判定閾値未満であって前記判定閾値と前記移動距離との差が前記所定値より大きい状態が第３所定期間（前記第２所定期間以上となるように定める）以上継続したときには、前記判定閾値変更手段が前記判定閾値をより小さな値に変更するようにしておくことが好ましい。
このような構成のマイクロウエーブセンサによれば、前記移動距離計測手段によって計測された前記移動距離が前記判定閾値よりわずかに小さい場合であっても、そのような状態がある程度の期間継続することにより、前記判定閾値がより大きな値に自動的に設定される。すなわち、実際に誤報が発生した場合だけでなく、誤報発生の可能性が高まりつつあるような状況を認識して前記判定閾値を予め大きくすることにより、実際の誤報の発生を未然に防止できる。これにより、誤報を極力回避して、動作の信頼性を高めることが可能となる。
また、本発明のマイクロウエーブセンサにおいて、前記判定閾値は、０より大きい値を下限値とする所定範囲内に定めるようにしてもよい。例えば、前記判定閾値は、前記所定範囲内における段階的な値のいずれかとしてもよい。
このような構成のマイクロウエーブセンサによれば、前記判定閾値が常に上記下限値以上の値に設定されているので、前記移動距離が極めて小さな値であって侵入者などである可能性が低いにも関わらず誤報を発生してしまうような不安定な状態となるような事態を排除できる。
また、本発明のマイクロウエーブセンサにおいて、前記検知エリア内からの赤外線を受け、周囲との温度差から侵入物体を検知する受動型赤外線センサをさらに備え、この受動型赤外線センサが侵入物体を検知しているときのみ、前記警告信号の出力を許可することを特徴としてもよい。
このような構成のマイクロウエーブセンサによれば、例え、前記移動距離と前記判定閾値との比較によって、風によって揺れている草木などを誤って侵入者などの検知対象物体であると判定した場合であっても、前記受動型赤外線センサが同時に侵入物体を検知していない限り、前記警告信号は出力されない。これにより、マイクロウエーブセンサ外部へ誤報が発せられることを防止できるため、動作の信頼性を一層高めることが可能となる。
本発明のマイクロウエーブセンサによれば、実際に誤報が発生した場合だけでなく、誤報発生の可能性が高まりつつあるような状況を認識して、風によって揺れている草木などと侵入者などの検知対象物体とを識別するための判定閾値を予め変化させることにより、実際の誤報の発生を未然に防止できる。これにより、誤報を極力回避して、動作の信頼性を高めることが可能となる。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。ここでは、マイクロウエーブセンサを防犯センサとして使用した場合であって、周波数の異なる２種類のマイクロ波を利用して検知対象物体（侵入者等）を判定するようにしたマイクロウエーブセンサに本発明を適用した場合について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るマイクロウエーブセンサ１００の回路構成の概略図である。図２は、このマイクロウエーブセンサ１００のような２周波数タイプのマイクロウエーブセンサにおけるＩＦ出力信号の波形図であり、（ａ）が一方のＩＦｏｕｔ１を示し、（ｂ）が他方のＩＦｏｕｔ２を示す。図３は、これらのＩＦ出力信号を波形整形して得られる矩形波の波形図であり、（ａ）が一方の矩形波Ｗ１を示し、（ｂ）が他方の矩形波Ｗ２を示す。
図１に示すように、このマイクロウエーブセンサ１００は、マイクロ波の送受信などを行うＲＦモジュール２と、このＲＦモジュール２からの出力の処理などを行う信号処理部３とを備えている。
ＲＦモジュール２は、マイクロ波を発振する発振器２１と、この発振器２１から発振されるマイクロ波の周波数を切り換えるための変調器２２と、発振器２１から発振されたマイクロ波を検知エリアに向けて送信する送信アンテナ２３と、人体などの物体によって反射されたマイクロ波の反射波を受信する受信アンテナ２４と、この受信されたマイクロ波と発振器２１の電圧波形とをミキシングして出力するミキサ２５とを備えている。つまり、送信アンテナ２３から検知エリアに向けて送信されたマイクロ波は、検知エリア内に物体が存在する場合、ドップラー効果によりその物体からの反射波の周波数が変調されて受信アンテナ２４に受信される。この受信された反射波はミキサ２５によって発振器２１の電圧波形とミキシングされた後、ＲＦモジュール２の出力側２ａからＩＦ出力信号（ＩＦｏｕｔ０）としてアナログ信号処理部３に出力されるようになっている。
信号処理部３は、送信アンテナ２３から送信する各周波数のマイクロ波毎に対応して、ＩＦアンプ３４およびコンパレータ３６を有する第１出力ラインＬ１と、ＩＦアンプ３５およびコンパレータ３７を有する第２出力ラインＬ２と、コンパレータ３６、３７の基準電圧となる電源３３とを備えている。さらに、ＲＦモジュール２が２種類のマイクロ波を発振するための電源３１、３２が備えられ、コンパレータ３６、３７の出力側には移動距離計測部４１、警告信号出力部４２、草木対策レベル変更部４３が設けられている。
ＩＦアンプ３４、３５は、第１スイッチＳＷ１を介してＲＦモジュール２の出力側２ａに接続されている。この第１スイッチＳＷ１は、上記２種類のマイクロ波のうち一方が送信アンテナ２３から送信されている場合には第１出力ラインＬ１に接続し、他方のマイクロ波が送信アンテナ２３から送信されている場合には第２出力ラインＬ２に接続するように切り換えられる。つまり、一方のマイクロ波の送信時に物体によって反射された反射波に係るＩＦ出力信号は第１出力ラインＬ１に出力され、他方のマイクロ波の送信時にその物体によって反射された反射波に係るＩＦ出力信号は第２出力ラインＬ２に出力される構成となっている。
また、電源３１、３２は、上記第１スイッチＳＷ１に連動する第２スイッチＳＷ２を介してＲＦモジュール２の入力側２ｂに接続されている。この第２スイッチＳＷ２も、２種類のマイクロ波のうちいずれのマイクロ波を送信アンテナ２３から送信するかによって、電源３１、３２に対する接続状態が切り換わるようになっている。つまり、この第２スイッチＳＷ２が一方の電源３１に接続している状態と他方の電源３２に接続している状態とで、変調器２２がマイクロ波の周波数を切り換え、これによって送信アンテナ２３から送信されるマイクロ波の周波数が切り換えられる構成となっている。
このようにして、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２の切り換え動作に伴い、２つの処理動作（第１処理動作および第２処理動作）が所定時間間隔（例えば数ｍｓｅｃ間隔）をもって切り換えられるようになっている。ここで、第１処理動作とは、一方の周波数のマイクロ波が送信アンテナ２３から検知エリアに向けて送信され、その反射波に基づくＩＦ出力信号が信号処理部３の第１出力ラインＬ１に出力されてこの第１出力ラインＬ１において信号処理が行われる動作である。第２処理動作とは、他方の周波数のマイクロ波が送信アンテナ２３から検知エリアに向けて送信され、その反射波に基づくＩＦ出力信号が信号処理部３の第２出力ラインＬ２に出力されてこの第２出力ラインＬ２において信号処理が行われる動作である。そして、第１処理動作では、ＲＦモジュール２から出力されたＩＦ出力信号がＩＦアンプ３４によって増幅され、このＩＦアンプ３４からの出力（ＩＦｏｕｔ１）がコンパレータ３６によって矩形波Ｗ１に成形された後に移動距離計測部４１に出力される。同様に、第２処理動作では、ＲＦモジュール２から出力されたＩＦ出力信号がＩＦアンプ３５によって増幅され、このＩＦアンプ３５からの出力（ＩＦｏｕｔ２）がコンパレータ３７によって矩形波Ｗ２に成形された後に移動距離計測部４１に出力されるようになっている。
検知エリア内に人体等の物体が存在していない場合には、送信アンテナ２３から送信されたマイクロ波の周波数と受信アンテナ２４に受信されたマイクロ波の周波数は等しいため、ＩＦアンプ３４、３５からの出力信号におけるＩＦ周波数は「０」となり、コンパレータ３６、３７からは信号が出力されない。これに対し、検知エリア内に人体等が存在する場合には、送信アンテナ２３から送信されたマイクロ波の周波数に対して、受信アンテナ２４に受信されたマイクロ波は変調されて周波数が異なっているため、コンパレータ３６、３７の出力信号波形には変化が生じ、この矩形波が移動距離計測部４１に出力されるようになっている。
移動距離計測部４１は、コンパレータ３６、３７からの出力信号波形を受け、これら出力信号波形に基づいて検知エリア内に存在する物体までの相対距離を求める。上述したように、２つのＩＦ出力信号（ＩＦｏｕｔ１、ＩＦｏｕｔ２）の位相差は物体までの相対距離に相関があり、物体までの相対距離が大きいほど位相差も大きくなる傾向があるので、この位相差から物体までの相対距離を求めることが可能である。さらに、これを継続的に行って時間的な変化を認識することにより、物体の単位時間当たりの移動距離Δｄ（速度ではなく、例えば１秒間に物体が実際に移動した距離）を計測する。
警告信号出力部４２は、移動距離計測部４１から出力される物体の単位時間当たりの移動距離Δｄを、風によって揺れている草木などであるか否かを判定するための判定閾値（草木対策レベルＸ）と大小比較する。移動距離Δｄが草木対策レベルＸより小さければ、検知された物体は草木などの可能性が高いため、警告信号Ｄｏｕｔ１の出力はＯＦＦ状態を保持する。一方、移動距離Δｄが草木対策レベルＸ以上であれば、検知された物体は侵入者などである可能性が高いため、警告信号Ｄｏｕｔ１の出力をＯＮとする。
草木対策レベル変更部４３は、警告信号出力部４２で参照される草木対策レベルＸを所定範囲内で自動的に複数段階で変化させる機能を有している。図４は、この草木対策レベルＸの設定例を示すグラフである。図５は、この草木対策レベルＸの設定用ステータスカウンタＳＣに対する加減算の説明図である。ここで、ステータスカウンタＳＣとは、マイクロウエーブセンサ１００の内部状態に対応するカウンタであり、その値は０〜１００の範囲内に制限されているものとする。
図４に示すように、草木対策レベルＸは「弱」、「中」、「強」の３段階に切り替えが可能となっている。具体的には、初期状態とステータスカウンタＳＣが３０未満のときに草木対策レベルＸは０．４ｍ（弱）に設定され、ステータスカウンタＳＣが３０以上かつ７０未満のときに草木対策レベルＸは０．６ｍ（中）に設定され、ステータスカウンタＳＣが７０以上のときに草木対策レベルＸは０．８ｍ（強）に設定される。
そして、検知した物体の移動距離Δｄと草木対策レベルＸとの大小関係やその差に基づいて、ステータスカウンタＳＣに対して図５に示すような加減算を行う。すなわち、移動距離Δｄが草木対策レベルＸを超えたものの、例えば、組み合わされているＰＩＲセンサでは何も検知していないことからそれが誤報であると判明した場合には、移動距離Δｄと草木対策レベルＸとの差に応じてステータスカウンタＳＣへ２０、３０、４０いずれかの加算を行う。また、移動距離Δｄが草木対策レベルＸを超えていなくてもそれらの差が小さいときにはステータスカウンタＳＣへ１０の加算を行う。
なお、移動距離Δｄが草木対策レベルＸを超えていないときの加算値は、移動距離Δｄが草木対策レベルＸを超えているときの加算値より小さいかため、草木対策レベルＸが１段階大きくなるまでに要する加算回数は、移動距離Δｄが草木対策レベルＸを超えているときの方が少なくなる。
一方、物体が何も検知されていない状態が続いているときは、このステータスカウンタＳＣの値を１ずつ減算するようにする。
例えば、ステータスカウンタＳＣが初期状態で０である場合、草木対策レベルＸは０．４ｍ（弱）に設定されるが、そのときに計測された移動距離Δｄが０．５ｍであったときはステータスカウンタＳＣに２０が加算される。同じことがもう１回続けば、ステータスカウンタＳＣにさらに２０が加算されて４０となり、草木対策レベルＸは１段階上の０．６ｍ（中）に設定される。次に計測された移動距離Δｄが０．７ｍであったときはステータスカウンタＳＣにさらに２０が加算されて６０となり、同じことがもう１回続けば、ステータスカウンタＳＣにさらに２０が加算されて８０となり、草木対策レベルＸはもう１段階上の０．８ｍ（強）に設定される。すなわち、このような場合は、草木対策レベルＸが「弱」の状態から「強」まで達するのに要した移動距離Δｄの計測回数は合計４回である。
ステータスカウンタＳＣが初期状態で０である場合に計測された移動距離Δｄが０．３ｍであったときはステータスカウンタＳＣに１０が加算される。同じことがさらに２回（計３回）続けば、ステータスカウンタＳＣが３０となり、草木対策レベルＸは１段階上の０．６ｍ（中）に設定される。次に計測された移動距離Δｄが０．５ｍであったときはステータスカウンタＳＣに１０が加算される。同じことがさらに３回（計４回）続けば、ステータスカウンタＳＣが７０となり、草木対策レベルＸはもう１段階上の０．８ｍ（強）に設定される。すなわち、このような場合は、草木対策レベルＸが「弱」の状態から「強」まで達するのに要した移動距離Δｄの計測回数は合計７回である。
また、ステータスカウンタＳＣが８０に達して草木対策レベルＸが「強」に設定された以降は移動距離Δｄが検出されなくなったとすると、移動距離Δｄの計測がさらに１１回行われた後にステータスカウンタＳＣが６９となって草木対策レベルＸが「中」に設定され、移動距離Δｄの計測がさらに４０回行われた後にステータスカウンタＳＣが２９となって草木対策レベルＸが「弱」に設定される。 以上のような第１実施形態の構成によれば、検知した物体の移動距離Δｄが草木対策レベルＸよりわずかに小さい場合であっても、ステータスカウンタＳＣの値への加算が行われる。そして、そのような状態がある程度の期間継続すれば、草木対策レベルＸが自動的に大きく設定される。すなわち、実際に誤報が発生した場合だけでなく、誤報発生の可能性が高まりつつあるような状況を認識して草木対策レベルＸを予め大きくすることにより、実際の誤報の発生を未然に極力防止することが可能となる。また、草木対策レベルＸの最小値を「０」とせず、最小値でも０．４ｍとすることにより、誤報が発生しやすい不安定な状態に一時的であっても陥ることを防止できる。
＜第２実施形態＞
第１実施形態のマイクロウエーブセンサ１００の信号処理部３の一部を機器組込用のワンチップマイコンのソフトウェア処理に置き換えて構成したものを第２実施形態として以下に説明する。なお、次に述べる点以外は第１実施形態と同様であるので、同じ構成部材には同じ参照符号を付すこととし、主として相違点について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態に係るマイクロウエーブセンサ２００の回路構成の概略図である。この図に示すように、ＲＦモジュール２については第１実施形態と同一であり、信号処理部３ａについてはＩＦアンプ３４およびＩＦアンプ３５までは第１実施形態と共通している。第１実施形態におけるコンパレータ３６、コンパレータ３７、電源３３、移動距離計測部４１、警告信号出力部４２、草木対策レベル変更部４３による各種信号処理や演算と同等の機能が、この第２実施形態ではすべてワンチップマイコン４に記憶されている制御用プログラムで実現されている。
ワンチップマイコン４は入力ポート、Ａ／Ｄ入力ポート、および出力ポートなどを有している。ＩＦアンプ３４からの出力（ＩＦｏｕｔ１）およびＩＦアンプ３５からの出力（ＩＦｏｕｔ２）はそれぞれＡ／Ｄ入力ポートに接続されている。出力ポートから出力される警告信号Ｄｏｕｔ２は、検知対象物体が検知されたときにＯＮとなる。
図７は、本発明の第２実施形態に係るマイクロウエーブセンサ２００のワンチップマイコン４で実行される制御用プログラムの概略処理のフローチャートである。
この図７に示すように、処理の最初で警告信号Ｄｏｕｔ２がＯＦＦに初期化される（ステップＳＴ１０１）。次に、ＩＦｏｕｔ１およびＩＦｏｕｔ２の位相差が検出される（ステップＳＴ１０２）。そして、位相差の有無の判別が行われ（ステップＳＴ１０３）、位相差が検出されればステップＳＴ１０７に進み、そうでなければ次のステップＳＴ１０４に進む。
位相差が検出されなかった場合は、草木対策レベル設定用のステータスカウンタＳＣの値を１減らす（ステップＳＴ１０４）。ここで、ステータスカウンタＳＣの値は０〜１００の範囲内に制限されるものとし、その下限値である「０」との大小比較を行い（ステップＳＴ１０５）、「０」未満になっているときはステータスカウンタＳＣに下限値である「０」を設定し（ステップＳＴ１０６）、いずれにしてもステップＳＴ１０１に戻る。
位相差が検出された場合は、検出された位相差をマイクロウエーブセンサ２００からの相対距離に変換する演算が行われる（ステップＳＴ１０７）。さらに、「草木対策」を実施するために、相対距離の時間的な変化に基づいて物体の移動距離Δｄ（相対距離の単位時間当たりの変化量）を検出する（ステップＳＴ１０８）。
次に、サブルーチン「草木対策レベル処理」をコールし、その時点のステータスカウンタＳＣの値に基づいて移動距離Δｄの判定閾値となる草木対策レベルＸを適切な値に設定するとともに、その時点のステータスカウンタＳＣの値、および移動距離Δｄと草木対策レベルＸとの差に基づいてステータスカウンタＳＣの値の変更を行う（ステップＳＴ１０９）。なお、このサブルーチン「草木対策レベル処理」における具体的な処理については、図８を参照して後述する。
そして、移動距離Δｄと草木対策レベルＸの大小比較を行い（ステップＳＴ１１０）、移動距離Δｄが草木対策レベルＸ以上のときは次のステップＳＴ１１１に進んで警告信号Ｄｏｕｔ２をＯＮにした後に処理を終了する。移動距離Δｄが草木対策レベルＸ未満だったときは、草木などの影響である可能性が高いため、ステップＳＴ１０１に戻る。
図８は、図７のフローチャート内の「草木対策レベル処理」サブルーチンで行われる概略処理のフローチャートである。
この図８に示すように、草木対策レベルＸは、ステータスカウンタＳＣが３０未満のときは０．４ｍに設定され、ステータスカウンタＳＣが３０以上かつ７０未満のときは０．６ｍに設定され、ステータスカウンタＳＣが７０以上のときは０．８ｍに設定される。
そこで、まず、ステータスカウンタＳＣの値で場合分けを行い（ステップＳＴ２０１、ＳＴ２０２）、ステータスカウンタＳＣが３０未満のときは草木対策レベルＸを０．４ｍに設定し（ステップＳＴ２０３）、ステータスカウンタＳＣが３０以上かつ７０未満のときは草木対策レベルＸを０．６ｍに設定し（ステップＳＴ２０４）、ステータスカウンタＳＣが７０以上のときは草木対策レベルＸを０．８ｍに設定する（ステップＳＴ２０５）。
また、ステータスカウンタＳＣが３０未満のときはさらに次のような処理を行い、移動距離Δｄと草木対策レベルＸとの差に基づいてステータスカウンタＳＣの値を変更する。すなわち、移動距離Δｄの値で場合分けを行い（ステップＳＴ２０６〜ＳＴ２０８）、移動距離Δｄが０．４ｍ未満のときはステータスカウンタＳＣの値に１０を加算し（ステップＳＴ２１７）、移動距離Δｄが０．４ｍ以上で０．６ｍ未満のときはステータスカウンタＳＣの値に２０を加算し（ステップＳＴ２１６）、移動距離Δｄが０．６ｍ以上で０．８ｍ未満のときはステータスカウンタＳＣの値に３０を加算し（ステップＳＴ２１５）、移動距離Δｄが０．８ｍ以上のときはステータスカウンタＳＣの値に４０を加算し、（ステップＳＴ２１４）。いずれのときもステップＳＴ２１８に進む。
ステータスカウンタＳＣが３０以上かつ７０未満のときはさらに次のような処理を行い、移動距離Δｄと草木対策レベルＸとの差に基づいてステータスカウンタＳＣの値を変更する。すなわち、移動距離Δｄの値で場合分けを行い（ステップＳＴ２０９〜ＳＴ２１１）、移動距離Δｄが０．４ｍ以上で０．６ｍ未満のときはステータスカウンタＳＣの値に１０を加算し（ステップＳＴ２１７）、移動距離Δｄが０．６ｍ以上で０．８ｍ未満のときはステータスカウンタＳＣの値に２０を加算し（ステップＳＴ２１６）、移動距離Δｄが０．８ｍ以上のときはステータスカウンタＳＣの値に３０を加算し（ステップＳＴ２１５）、いずれのときもステップＳＴ２１８に進む。なお、移動距離Δｄが０．４ｍ未満のときは、ステータスカウンタＳＣの値はそのままでリターンする。
ステータスカウンタＳＣが７０以上のときはさらに次のような処理を行い、移動距離Δｄと草木対策レベルＸとの差に基づいてステータスカウンタＳＣの値を変更する。すなわち、移動距離Δｄの値で場合分けを行い（ステップＳＴ２１２、ＳＴ２１３）、移動距離Δｄが０．６ｍ以上で０．８ｍ未満のときはステータスカウンタＳＣの値に１０を加算し（ステップＳＴ２１７）、移動距離Δｄが０．８ｍ以上のときはステータスカウンタＳＣの値に２０を加算し（ステップＳＴ２１６）、いずれのときもステップＳＴ２１８に進む。なお、移動距離Δｄが０．６ｍ未満のときは、ステータスカウンタＳＣの値はそのままでリターンする。
また、ステータスカウンタＳＣの上限値は「１００」であるので、変更後のステータスカウンタＳＣの値とこの上限値「１００」との大小比較を行い（ステップＳＴ２１８）、「１００」より大きくなっているときはステータスカウンタＳＣに上限値である「１００」を設定する（ステップＳＴ２１９）。そして、いずれにしてもリターンして、このサブルーチンがコールされた図７のフローチャートに戻る。
＜その他の実施形態＞
本発明の適用は、周波数の異なる２種類のマイクロ波を利用して検知対象物体を判定するようにしたマイクロウエーブセンサに限るものではなく、周波数の異なる３種類以上のマイクロ波を利用して検知対象物体を判定するようにしたマイクロウエーブセンサに適用してもよい。また、受動型赤外線センサとの組み合わせによってＡＮＤ検知を行ういわゆるコンビネーションセンサとしてもよい。
また、上述の各マイクロウエーブセンサ内の回路の一部などは、例えば、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などによっても容易に実現することができる。
なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。
本発明の第１実施形態に係るマイクロウエーブセンサの回路構成の概略図である。 ２周波数タイプのマイクロウエーブセンサにおけるＩＦ出力信号の波形図であり、（ａ）が一方のＩＦｏｕｔ１を示し、（ｂ）が他方のＩＦｏｕｔ２を示す。 図２のＩＦ出力信号を波形整形して得られる矩形波の波形図であり、（ａ）が一方の矩形波Ｗ１を示し、（ｂ）が他方の矩形波Ｗ２を示す。 本発明の第１実施形態に係るマイクロウエーブセンサにおける草木対策レベルの設定例を示すグラフである。 本発明の第１実施形態に係るマイクロウエーブセンサにおける草木対策レベルの設定用ステータスカウンタに対する加減算の説明図である。 本発明の第２実施形態に係るマイクロウエーブセンサの回路構成の概略図である。 本発明の第２実施形態に係るマイクロウエーブセンサのワンチップマイコンで実行される制御用プログラムの概略処理のフローチャートである。 図７のフローチャート内の「草木対策レベル処理」サブルーチンで行われる概略処理のフローチャートである。 従来技術のマイクロウエーブセンサにおける草木対策レベルの設定例を示すグラフである。 従来技術のマイクロウエーブセンサにおける草木対策レベルの設定用ステータスカウンタに対する加減算の説明図である。
符号の説明
１００ マイクロウエーブセンサ（第１実施形態）
２ ＲＦモジュール
２１ 発振器
２２ 変調器
２３ 送信アンテナ
２４ 受信アンテナ
２５ ミキサ
３ 信号処理部
３１ 電源
３２ 電源
３３ 電源
３４ ＩＦアンプ
３５ ＩＦアンプ
３６ コンパレータ
３７ コンパレータ
４１ 移動距離計測部
４２ 警告信号出力部
４３ 草木対策レベル変更部
２００ マイクロウエーブセンサ（第２実施形態）
３ａ 信号処理部
４ ワンチップマイコン

Claims (6)

  1. 検知エリアに向けて周波数の異なる複数のマイクロ波を送信し、この検知エリア内に存在する検知対象物体からの前記マイクロ波それぞれの反射波に基づいてその検知対象物体までの距離を検知可能なマイクロウエーブセンサにおいて、
    検知された前記検知対象物体までの距離の単位時間当たりの変化量を前記検知対象物体の移動距離として計測する移動距離計測手段と、
    この移動距離計測手段によって計測された前記移動距離が所定の判定閾値以上である場合に警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段と、
    前記移動距離が前記判定閾値以上である状態が第１所定期間以上継続したとき、および前記移動距離が前記判定閾値未満であって前記判定閾値と前記移動距離との差が所定値以内である状態が第２所定期間以上継続したときに、前記判定閾値をより大きな値に変更する判定閾値変更手段とを備えることを特徴とするマイクロウエーブセンサ。
  2. 請求項１に記載のマイクロウエーブセンサにおいて、
    前記判定閾値変更手段は、前記移動距離が前記判定閾値未満であって前記判定閾値と前記移動距離との差が前記所定値より大きい状態が第３所定期間以上継続したときに、前記判定閾値をより小さな値に変更することを特徴とするマイクロウエーブセンサ。
  3. 請求項２に記載のマイクロウエーブセンサにおいて、
    前記第１所定期間が前記第２所定期間以下であり、かつ、前記第２所定期間が前記第３所定期間以下となるように定めることを特徴とするマイクロウエーブセンサ。
  4. 請求項３に記載のマイクロウエーブセンサにおいて、
    前記判定閾値は、０より大きい値を下限値とする所定範囲内に定めることを特徴とするマイクロウエーブセンサ。
  5. 請求項４に記載のマイクロウエーブセンサにおいて、
    前記判定閾値は、前記所定範囲内における段階的な値のいずれかとすることを特徴とするマイクロウエーブセンサ。
  6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載のマイクロウエーブセンサにおいて、
    前記検知エリア内からの赤外線を受け、周囲との温度差から侵入物体を検知する受動型赤外線センサをさらに備え、
    この受動型赤外線センサが侵入物体を検知しているときのみ、前記警告信号の出力を許可することを特徴とするマイクロウエーブセンサ。
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