JP3878103B2

JP3878103B2 - Intrusion detection device

Info

Publication number: JP3878103B2
Application number: JP2002300894A
Authority: JP
Inventors: 憲治猪又; 唯正深江
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2022-10-15
Also published as: JP2004138402A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、線路内の侵入者や侵入物を検知する侵入検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は例えば特開平１０−９５３３８号公報に示された従来の侵入検知装置を示す構成図であり、図において、１，２は線路の両脇に布設された漏洩同軸ケーブル（以下、ＬＣＸという）、３はＬＣＸ１に対してパルス信号を発信する送信機、４はＬＣＸ２により受信されたパルス信号の包絡線を抽出し、その包絡線と侵入物体（例えば、人間や落石などの障害物）が存在していないときの包絡線を比較して、侵入物体を検知する受信機、５はＬＣＸ２により受信されたパルス信号の包絡線を抽出するフィルタ、６は侵入物体が存在していないときの包絡線を記憶する記憶装置、７はフィルタ５により抽出された包絡線と記憶装置６に記憶されている包絡線の差分波形を求め、その差分波形から侵入物体を検知する演算器である。
【０００３】
次に動作について説明する。
線路内の侵入物体を検知する場合、送信機３がＬＣＸ１に対してパルス信号を発信する。
これにより、ＬＣＸ１からパルス信号が漏洩して、ＬＣＸ２がそのパルス信号を受信する。
【０００４】
受信機４のフィルタ５は、ＬＣＸ２がパルス信号を受信すると、そのパルス信号の包絡線を抽出し、その包絡線を演算器７に出力する。
受信機４の演算器７は、フィルタ５から包絡線を受けると、その包絡線と記憶装置６に記憶されている包絡線の差分波形を求め、その差分波形から侵入物体を検知する。即ち、フィルタ５から出力された包絡線が、侵入物体が存在しないときの包絡線と異なる場合、侵入物体の存在を検知する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の侵入検知装置は以上のように構成されているので、ＬＣＸ１，２が風の影響で振動したり、降雨等によって地面等の反射率が変化すると、ＬＣＸ２により受信されるパルス信号の信号レベルが変動し、その信号レベルの変動が大きくなると侵入物体を誤検知する場合がある課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、自然環境が変化しても、正確に侵入物体を検知することができる侵入検知装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る侵入検知装置は、受信アンテナにより受信された受信信号の実部成分と虚部成分を復調する復調手段と、復調手段により復調された実部成分と虚部成分から為る複素信号を周波数データに変換し、変換した周波数データを構成する正の周波数と負の周波数との差分値が所定の閾値より大きい場合に、侵入物体の存在を認定する検知手段とを備えたものである。
【０００８】
この発明に係る侵入検知装置は、正の周波数と負の周波数の絶対値を比較して侵入物体の移動方向を判定するようにしたものである。
【０００９】
この発明に係る侵入検知装置は、受信アンテナにより受信された受信信号の実部成分と虚部成分を復調する復調手段と、復調手段により復調された実部成分と虚部成分から共分散行列を計算し、計算した共分散行列の２次固有値と２次固有ベクトルを求め、求めた２次固有値と２次固有ベクトルの積が所定の閾値より大きい場合に、侵入物体の存在を認定する検知手段とを備えたものである。
【００１０】
この発明に係る侵入検知装置は、受信アンテナにより受信された受信信号の実部成分と虚部成分を復調する復調手段と、復調手段により復調された実部成分と虚部成分から共分散行列を計算し、計算した共分散行列の固有値を求め、所定の閾値より大きい場合には、侵入物体の存在を認定する検知手段とを備えたものである。
【００１１】
この発明に係る侵入検知装置は、アレーアンテナを用いて送信アンテナ及び受信アンテナを構成するようにしたものである。
【００１２】
この発明に係る侵入検知装置は、漏洩同軸ケーブルを用いて送信アンテナ及び受信アンテナを構成するようにしたものである。
【００１３】
この発明に係る侵入検知装置は、受信アンテナにより受信された受信信号の遅延量から侵入物体の位置を検知するようにしたものである。
【００１４】
この発明に係る侵入検知装置は、侵入物体を検知すると警報を発するようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による侵入検知装置を示す構成図であり、図において、１１は送信信号を送信アンテナ１２に供給する発振器（送信手段）、１２は発振器１１から送信信号を受けると電波を放射する送信アンテナ、１３は送信アンテナ１２から放射された電波を受信する受信アンテナである。なお、送信アンテナ１２及び受信アンテナ１３は、関係者以外の立ち入りを禁止する施設や領域に設置されるが、例えば、線路の両脇に設置すれば、線路内の侵入者や侵入物を検知することができる。
【００１６】
１４は発振器１１から発振された送信信号の０度成分を乗算器１５に供給し、その送信信号の９０度成分を乗算器１６に供給する９０度移相分配器、１５は受信アンテナ１３の受信信号に対して送信信号の０度成分を乗算して、その受信信号の実部成分を復調する乗算器、１６は受信アンテナ１３の受信信号に対して送信信号の９０度成分を乗算して、その受信信号の虚部成分を復調する乗算器である。なお、９０度移相分配器１４及び乗算器１５，１６から復調手段が構成されている。
【００１７】
１７は乗算器１５により復調された受信信号の実部成分から高調波成分とノイズ成分を除去する低域通過フィルタ、１８は乗算器１６により復調された受信信号の虚部成分から高調波成分とノイズ成分を除去する低域通過フィルタ、１９は受信信号の実部成分と虚部成分を蓄積するメモリ、２０はメモリ１９に蓄積されている受信信号の実部成分と虚部成分を解析して侵入物体を検知する判定器、２１は判定器２０が侵入物体を検知すると警報を発する警報器である。なお、判定器２０及び警報器２１から検知手段が構成されている。
【００１８】
図２は判定器２０の内部構成を示す構成図であり、図において、３１は受信信号の実部成分と虚部成分から為る複素信号を周波数データに変換する周波数変換器、３２は周波数変換器３１から出力された周波数データを構成する正の周波数と負の周波数との差分値を演算する演算部、３３は演算部３２により演算された差分値が所定の閾値より大きい場合、侵入物体の存在を認定する判定部である。
【００１９】
次に動作について説明する。
侵入物体を検知する場合、発振器１１が送信信号を送信アンテナ１２及び９０度移相分配器１４に供給する。
送信アンテナ１２は、発振器１１から送信信号を受けると電波を放射し、受信アンテナ１３が送信アンテナ１２から放射された電波を受信する。
【００２０】
９０度移相分配器１４は、発振器１１から送信信号を受けると、その送信信号の０度成分を乗算器１５に供給し、その送信信号の９０度成分を乗算器１６に供給する。
乗算器１５は、９０度移相分配器１４から送信信号の０度成分を受けると、受信アンテナ１３の受信信号に対して送信信号の０度成分を乗算して、その受信信号の実部成分を復調する。
また、乗算器１６は、９０度移相分配器１４から送信信号の９０度成分を受けると、受信アンテナ１３の受信信号に対して送信信号の９０度成分を乗算して、その受信信号の虚部成分を復調する。
【００２１】
低域通過フィルタ１７は、乗算器１５が受信信号の実部成分を復調すると、その受信信号の実部成分から高調波成分とノイズ成分を除去し、その実部成分をメモリ１９に格納する。
低域通過フィルタ１８は、乗算器１６が受信信号の虚部成分を復調すると、その受信信号の虚部成分から高調波成分とノイズ成分を除去し、その虚部成分をメモリ１９に格納する。
【００２２】
判定器２０は、メモリ１９に蓄積されている受信信号の実部成分と虚部成分から為る複素信号を解析して侵入物体を検知する。
即ち、送信アンテナ１２から放射された電波が侵入物体に当たると電波が散乱するため、複素信号の位相と振幅が、侵入物体が存在しないときの値を中心に円形に変化する。これに対して、送信アンテナ１２及び受信アンテナ１３の揺れや、降雨等による地面等の反射率の変動では円形には変化せず、細い楕円か直線的な振動変化となる。判定器２０は、このような変化の違いを利用して、侵入物体を検知する。
具体的には次の通りである。
【００２３】
判定器２０の周波数変換器３１は、メモリ１９に蓄積されている受信信号の実部成分と虚部成分から為る複素信号を周波数データＺ（）に変換する。
判定器２０の演算部３２は、周波数変換器３１が複素信号を周波数データＺ（）に変換すると、演算上、正の周波数Ｚ（ｆ）と負の周波数Ｚ（−ｆ）が得られるので、正の周波数Ｚ（ｆ）と負の周波数Ｚ（−ｆ）の差分値を演算する。
差分値＝Σ｜Ｚ（ｆ）−Ｚ（−ｆ）｜
【００２４】
判定器２０の判定部３３は、演算部３２が差分値を演算すると、その差分値と所定の閾値を比較し、その差分値の方が大きい場合には、侵入物体の存在を認定する。
即ち、正と負の周波数分布に偏りがある場合、侵入物体に当った電波の散乱波によって生じる振幅と位相の変化を意味する。例えば、ＦＦＴの結果、ピーク周波数が１ＫＨｚである場合、＋１ＫＨｚと−１ＫＨｚ成分を比べ、値の差が大きいと侵入物体による電界変動であり、侵入物体成分を検知したことになる。
【００２５】
なお、判定器２０の判定部３３は、正の周波数Ｚ（ｆ）と負の周波数Ｚ（−ｆ）を比較し、正の周波数Ｚ（ｆ）の方が大きい場合には、受信アンテナ１３から見て侵入物体が遠ざかる方向に移動しているものと判断し、負の周波数Ｚ（−ｆ）の方が大きい場合には、受信アンテナ１３から見て侵入物体が近づく方向に移動しているものと判断する。
警報器２１は、上記のようにして判定器２０が侵入物体を検知すると警報を発する。
【００２６】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、送信アンテナ１２から放射された電波を受信アンテナ１３が受信すると、その受信信号の実部成分と虚部成分を復調し、その実部成分と虚部成分を解析して侵入物体を検知するように構成したので、自然環境が変化しても、正確に侵入物体を検知することができる効果を奏する。即ち、風の影響で送信アンテナ１２や受信アンテナ１３が揺れたり、降雨等によって地面等の反射率が変動しても、侵入物体の誤検知を防止することができる効果を奏する。
【００２７】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による侵入検知装置の判定器を示す構成図であり、図において、３４はメモリ１９に蓄積されている受信信号の実部成分と虚部成分から共分散行列を計算する行列計算部、３５は行列計算部３４により計算された共分散行列の固有値を演算するとともに、その固有値に対応する固有ベクトルを演算する演算部、３６は演算部３５により演算された固有値のうち、２番目に大きい固有値（以下、２次固有値という）と、その２次固有値に対応する２次固有ベクトルとの積を計算し、その積が所定の閾値より大きい場合、侵入物体の存在を認定する判定部である。
【００２８】
上記実施の形態１では、判定器２０が実部成分と虚部成分から為る複素信号を周波数データに変換し、その周波数データを構成する正の周波数と負の周波数との差分値が所定の閾値より大きい場合、侵入物体の存在を認定するものについて示したが、判定器２０が実部成分と虚部成分から共分散行列を計算して、その共分散行列の２次固有値と２次固有ベクトルを求め、その２次固有値と２次固有ベクトルの積が所定の閾値より大きい場合、侵入物体の存在を認定するようにしてもよく、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００２９】
具体的には、判定器２０の行列計算部３４が、メモリ１９に蓄積されている受信信号の実部成分と虚部成分から共分散行列を計算する。
判定器２０の演算部３５は、行列計算部３４が共分散行列を計算すると、その共分散行列の固有値を演算するとともに、その固有値に対応する固有ベクトルを演算する。なお、値が大きい順に１次固有値、２次固有値とする。
【００３０】
ここで、侵入物体が存在する場合、１次固有値と１次固有ベクトルの積が大きくなるとともに、２次固有値と２次固有ベクトルの積が大きくなるが、アンテナの揺れや地面反射率の変化では、１次固有値と１次固有ベクトルの積のみが大きくなり、２次固有値と２次固有ベクトルの積は大きくならない。
そこで、判定器２０の判定部３６は、演算部３５により演算された２次固有値と２次固有ベクトルとの積を計算し、その積が所定の閾値より大きいとき、侵入物体の存在を認定する。
これにより、アンテナの揺れや地面反射率の変化による侵入物体の誤検知を防止することができる。
【００３１】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による侵入検知装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
４１はＰＮ符号を発生するＰＮ符号発生器、４２は発振器１１から発振された送信信号に対してＰＮ符号発生器４１から発生されたＰＮ符号を乗算して、その送信信号をスペクトル拡散する乗算器、４３は乗算器４２によりスペクトル拡散された送信信号を受けると電波を放射する送信用アレーアンテナ（送信アンテナ）、４４は送信用アレーアンテナ４３に取り付けられ、送信用アレーアンテナ４３により放射されずに残った電波を吸収する終端器である。なお、終端器４４を取り付けず、意図的に残りの電波を反射させて再放射させるようにしてもよい。
【００３２】
４５はＰＮ符号発生器４１から発生されたＰＮ符号を遅延させる遅延回路、４６は送信用アレーアンテナ４３から放射された電波を受信する受信用アレーアンテナ（受信アンテナ）、４７は受信用アレーアンテナ４６により受信された電波のうち、乗算器４８と反対側に進行する電波を吸収する終端器、４８は受信用アレーアンテナ４６の受信信号に対して遅延回路４５により遅延されたＰＮ符号を乗算して、その受信信号を逆拡散する乗算器、４９は乗算器４８により逆拡散された受信信号のみを通過させる帯域通過フィルタである。
【００３３】
次に動作について説明する。
乗算器４２は、発振器１１から送信信号を受けると、その送信信号に対してＰＮ符号発生器４１から発生されたＰＮ符号を乗算して、その送信信号をスペクトル拡散する。
送信用アレーアンテナ４３は、乗算器４２からスペクトル拡散された送信信号を受けると電波を放射し、受信用アレーアンテナ４６が送信用アレーアンテナ４３から放射された電波を受信する。
【００３４】
ここで、送信用アレーアンテナ４３から放射された電波は任意の伝搬遅延をもって受信用アレーアンテナ４６により受信されるため、ＰＮ符号発生器４１から発生されたＰＮ符号を直接乗算器４８に出力すると、受信用アレーアンテナ４６の受信信号に含まれるＰＮ符号とＰＮ符号発生器４１から発生されたＰＮ符号の不一致を招くことになる。そこで、遅延回路４５は、送受信アンテナ間の伝播遅延を考慮して、ＰＮ符号発生器４１から発生されたＰＮ符号を遅延させる。
【００３５】
乗算器４８は、受信用アレーアンテナ４６の受信信号に対して遅延回路４５により遅延されたＰＮ符号を乗算して、その受信信号を逆拡散する。
なお、乗算器４８により逆拡散された受信信号は、帯域通過フィルタ４９を通過して乗算器１５，１６に入力される。
以降、上記実施の形態１と同様にして、判定器２０が侵入物体の存在を検知するが、判定器２０は、遅延回路４５の遅延量を適宜調整し、侵入物体の存在を検知したとき（例えば、演算部３２の差分値が所定の閾値より大きいとき）の遅延量から侵入物体の位置を特定する。例えば、受信用アレーアンテナ４６の左端から侵入物体までの距離を特定する。
【００３６】
この実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、侵入物体の位置を特定することができる効果を奏する。また、上記実施の形態１よりも侵入物体の検知エリアを拡大することができる効果を奏する。
なお、この実施の形態３では、送受信アンテナとしてアレーアンテナを用いるものについて示したが、送受信アンテナとして漏洩同軸ケーブルを用いるようにしてもよい。
漏洩同軸ケーブルは多くのスリットが開いており、この一つ一つがアンテナとして機能するため、アレーアンテナの一種と見なすことができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、受信アンテナにより受信された受信信号の実部成分と虚部成分を復調する復調手段と、復調手段により復調された実部成分と虚部成分から為る複素信号を周波数データに変換し、変換した周波数データを構成する正の周波数と負の周波数との差分値が所定の閾値より大きい場合に、侵入物体の存在を認定する検知手段とを備えたことにより、アンテナの揺れや地面反射率の変化による侵入物体の誤検知を招くことなく、侵入物体の存在を認定することができる効果がある。
【００３８】
この発明によれば、正の周波数と負の周波数の絶対値を比較して侵入物体の移動方向を判定するように構成したので、侵入物体の追跡の容易化を図ることができる効果がある。
【００３９】
この発明によれば、受信アンテナにより受信された受信信号の実部成分と虚部成分を復調する復調手段と、復調手段により復調された実部成分と虚部成分から共分散行列を計算し、計算した共分散行列の２次固有値と２次固有ベクトルを求め、求めた２次固有値と２次固有ベクトルの積が所定の閾値より大きい場合に、侵入物体の存在を認定する検知手段とを備えたことにより、アンテナの揺れや地面反射率の変化による侵入物体の誤検知を招くことなく、侵入物体の存在を認定することができる効果がある。
【００４０】
この発明によれば、受信アンテナにより受信された受信信号の実部成分と虚部成分を復調する復調手段と、復調手段により復調された実部成分と虚部成分から共分散行列を計算し、計算した共分散行列の固有値を求め、所定の閾値より大きい場合には、侵入物体の存在を認定する検知手段とを備えたことにより、アンテナの揺れや地面反射率の変化による侵入物体の誤検知を招くことなく、侵入物体の存在を認定することができる効果がある。
【００４１】
この発明によれば、アレーアンテナを用いて送信アンテナ及び受信アンテナを構成するようにしたので、侵入物体の検知エリアを拡大することができる効果がある。
【００４２】
この発明によれば、漏洩同軸ケーブルを用いて送信アンテナ及び受信アンテナを構成するようにしたので、侵入物体の検知エリアを拡大することができる効果がある。
【００４３】
この発明によれば、受信アンテナにより受信された受信信号の遅延量から侵入物体の位置を検知するように構成したので、侵入物体の追跡の容易化を図ることができる効果がある。
【００４４】
この発明によれば、侵入物体を検知すると警報を発するように構成したので、侵入物体が存在する旨を知らしめることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による侵入検知装置を示す構成図である。
【図２】判定器の内部構成を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態２による侵入検知装置の判定器を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３による侵入検知装置を示す構成図である。
【図５】従来の侵入検知装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１１発振器（送信手段）、１２送信アンテナ、１３受信アンテナ、１４９０度移相分配器（復調手段）、１５乗算器（復調手段）、１６乗算器（復調手段）、１７低域通過フィルタ、１８低域通過フィルタ、１９メモリ、２０判定器（検知手段）、２１警報器（検知手段）、３１周波数変換器、３２演算部、３３判定部、３４行列計算部、３５演算部、３６判定部、４１ＰＮ符号発生器、４２乗算器、４３送信用アレーアンテナ（送信アンテナ）、４４終端器、４５遅延回路、４６受信用アレーアンテナ（受信アンテナ）、４７終端器、４８乗算器、４９帯域通過フィルタ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an intrusion detection device that detects an intruder or an intruder in a track, for example.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional intrusion detection device disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-95338. In the figure, reference numerals 1 and 2 denote leaky coaxial cables (hereinafter referred to as LCX) installed on both sides of the line. ) 3 is a transmitter that transmits a pulse signal to LCX1, 4 is an envelope of the pulse signal received by LCX2, and the envelope and an intruding object (for example, an obstacle such as a person or a falling rock) A receiver for detecting an intruding object by comparing envelopes when they do not exist, 5 a filter for extracting an envelope of a pulse signal received by the LCX 2, and 6 an envelope when no intruding object exists A storage device 7 for storing the line is an arithmetic unit that obtains a differential waveform between the envelope extracted by the filter 5 and the envelope stored in the storage device 6 and detects an intruding object from the differential waveform.
[0003]
Next, the operation will be described.
When detecting an intruding object in the line, the transmitter 3 transmits a pulse signal to the LCX 1.
Thereby, a pulse signal leaks from LCX1, and LCX2 receives the pulse signal.
[0004]
When the LCX 2 receives a pulse signal, the filter 5 of the receiver 4 extracts an envelope of the pulse signal and outputs the envelope to the calculator 7.
When the calculator 7 of the receiver 4 receives the envelope from the filter 5, it obtains a differential waveform between the envelope and the envelope stored in the storage device 6, and detects an intruding object from the differential waveform. That is, when the envelope output from the filter 5 is different from the envelope when no intruding object exists, the presence of the intruding object is detected.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional intrusion detection apparatus is configured as described above, when the LCX 1 and 2 vibrate due to the influence of wind or the reflectance of the ground changes due to rain or the like, the signal level of the pulse signal received by the LCX 2 When the signal level fluctuates and the signal level fluctuates, there is a problem that an intruding object may be erroneously detected.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an intrusion detection apparatus that can accurately detect an intruding object even when the natural environment changes.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An intrusion detection apparatus according to the present invention includes a demodulating means for demodulating a real part component and an imaginary part component of a received signal received by a receiving antenna , and a complex signal made up of a real part component and an imaginary part component demodulated by the demodulating means. And detecting means for certifying the presence of an intruding object when a difference value between a positive frequency and a negative frequency constituting the converted frequency data is larger than a predetermined threshold value. .
[0008]
The intrusion detection device according to the present invention compares the absolute values of the positive frequency and the negative frequency to determine the moving direction of the intruding object .
[0009]
An intrusion detection apparatus according to the present invention includes a demodulating unit that demodulates a real part component and an imaginary part component of a received signal received by a receiving antenna , and a covariance matrix obtained from the real part component and the imaginary part component demodulated by the demodulating unit. Calculating a second eigenvalue and a second eigenvector of the calculated covariance matrix, and detecting means for certifying the presence of an intruding object when a product of the obtained second eigenvalue and second eigenvector is larger than a predetermined threshold. It is provided .
[0010]
An intrusion detection apparatus according to the present invention includes a demodulating unit that demodulates a real part component and an imaginary part component of a received signal received by a receiving antenna , and a covariance matrix obtained from the real part component and the imaginary part component demodulated by the demodulating unit. And a detection means for determining the presence of an intruding object when the eigenvalue of the calculated covariance matrix is obtained and is greater than a predetermined threshold value .
[0011]
The intrusion detection apparatus according to the present invention is configured to configure a transmission antenna and a reception antenna using an array antenna.
[0012]
The intrusion detection apparatus according to the present invention is configured to configure a transmission antenna and a reception antenna using a leaky coaxial cable.
[0013]
The intrusion detection apparatus according to the present invention detects the position of an intruding object from the delay amount of a received signal received by a receiving antenna.
[0014]
The intrusion detection apparatus according to the present invention issues an alarm when an intruding object is detected.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an intrusion detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, 11 is an oscillator (transmission means) for supplying a transmission signal to a transmission antenna 12, and 12 receives a transmission signal from the oscillator 11. Reference numeral 13 denotes a transmission antenna that radiates radio waves, and reference numeral 13 denotes a reception antenna that receives radio waves radiated from the transmission antenna 12. The transmitting antenna 12 and the receiving antenna 13 are installed in facilities and areas where entry by persons other than those concerned is prohibited. For example, if they are installed on both sides of the track, intruders and intruders in the track are detected. be able to.
[0016]
Reference numeral 14 denotes a 90-degree phase shift distributor that supplies a 0-degree component of the transmission signal oscillated from the oscillator 11 to the multiplier 15 and supplies a 90-degree component of the transmission signal to the multiplier 16. A multiplier that multiplies the signal by the 0 degree component of the transmission signal and demodulates the real part component of the reception signal, and 16 multiplies the reception signal of the reception antenna 13 by the 90 degree component of the transmission signal, The multiplier demodulates the imaginary part component of the received signal. The 90-degree phase shift distributor 14 and the multipliers 15 and 16 constitute demodulation means.
[0017]
Reference numeral 17 denotes a low-pass filter that removes harmonic components and noise components from the real component of the received signal demodulated by the multiplier 15. Reference numeral 18 denotes harmonic components from the imaginary component of the received signal demodulated by the multiplier 16. A low-pass filter that removes noise components, 19 is a memory that accumulates real and imaginary components of the received signal, and 20 is an analyzer that analyzes the real and imaginary components of the received signal accumulated in the memory 19. A determinator for detecting an intruding object, 21 is an alarm for issuing an alarm when the determinator 20 detects an intruding object. The determination unit 20 and the alarm unit 21 constitute detection means.
[0018]
FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of the determiner 20, in which 31 is a frequency converter that converts a complex signal made up of real and imaginary components of the received signal into frequency data, and 32 is a frequency converter. A calculation unit for calculating a difference value between a positive frequency and a negative frequency constituting the frequency data output from the device 31; and 33, if the difference value calculated by the calculation unit 32 is larger than a predetermined threshold, It is a judgment part that recognizes existence.
[0019]
Next, the operation will be described.
When an intruding object is detected, the oscillator 11 supplies a transmission signal to the transmission antenna 12 and the 90-degree phase shift distributor 14.
When receiving a transmission signal from the oscillator 11, the transmission antenna 12 radiates radio waves, and the reception antenna 13 receives radio waves radiated from the transmission antenna 12.
[0020]
When receiving the transmission signal from the oscillator 11, the 90-degree phase shift distributor 14 supplies the 0-degree component of the transmission signal to the multiplier 15 and supplies the 90-degree component of the transmission signal to the multiplier 16.
When the multiplier 15 receives the 0-degree component of the transmission signal from the 90-degree phase shift splitter 14, the multiplier 15 multiplies the reception signal of the reception antenna 13 by the 0-degree component of the transmission signal, and the real part component of the reception signal Is demodulated.
In addition, when the multiplier 16 receives the 90-degree component of the transmission signal from the 90-degree phase shift distributor 14, the multiplier 16 multiplies the reception signal of the reception antenna 13 by the 90-degree component of the transmission signal, and the imaginary value of the reception signal. Demodulate the partial component.
[0021]
When the multiplier 15 demodulates the real part component of the received signal, the low-pass filter 17 removes the harmonic component and the noise component from the real part component of the received signal, and stores the real part component in the memory 19.
When the multiplier 16 demodulates the imaginary part component of the received signal, the low-pass filter 18 removes the harmonic component and the noise component from the imaginary part component of the received signal, and stores the imaginary part component in the memory 19.
[0022]
The determiner 20 detects an intruding object by analyzing a complex signal formed from a real part component and an imaginary part component of the received signal stored in the memory 19.
That is, when the radio wave radiated from the transmitting antenna 12 hits the intruding object, the radio wave is scattered, so that the phase and amplitude of the complex signal changes to a circle centering on the value when the intruding object does not exist. On the other hand, fluctuations in the reflectance of the ground or the like due to shaking of the transmission antenna 12 and the reception antenna 13 or rain or the like do not change to a circle but a thin ellipse or a linear vibration change. The determiner 20 detects an intruding object using such a difference in change.
Specifically, it is as follows.
[0023]
The frequency converter 31 of the determiner 20 converts a complex signal made up of a real part component and an imaginary part component of the received signal stored in the memory 19 into frequency data Z ().
When the frequency converter 31 converts the complex signal into the frequency data Z (), the arithmetic unit 32 of the determiner 20 obtains a positive frequency Z (f) and a negative frequency Z (−f) for calculation. A difference value between the positive frequency Z (f) and the negative frequency Z (−f) is calculated.
Difference value = Σ | Z (f) −Z (−f) |
[0024]
When the calculation unit 32 calculates the difference value, the determination unit 33 of the determination unit 20 compares the difference value with a predetermined threshold value, and if the difference value is larger, the determination unit 33 recognizes the presence of the intruding object.
That is, when the positive and negative frequency distributions are biased, it means changes in amplitude and phase caused by scattered waves of radio waves that hit the intruding object. For example, when the peak frequency is 1 KHz as a result of FFT, +1 KHz and -1 KHz components are compared. If the value difference is large, the electric field fluctuation is caused by the intruding object, and the intruding object component is detected.
[0025]
Note that the determination unit 33 of the determination unit 20 compares the positive frequency Z (f) and the negative frequency Z (−f). If the positive frequency Z (f) is larger, the determination unit 33 determines whether the reception antenna 13 If it is determined that the intruding object is moving away from the viewing frequency and the negative frequency Z (−f) is larger, the intruding object is moving closer to the receiving antenna 13 Judge.
The alarm device 21 issues an alarm when the determination device 20 detects an intruding object as described above.
[0026]
As apparent from the above, according to the first embodiment, when the receiving antenna 13 receives the radio wave radiated from the transmitting antenna 12, the real part component and the imaginary part component of the received signal are demodulated, and the real part component is demodulated. Since the imaginary part component is analyzed to detect the intruding object, the intruding object can be accurately detected even if the natural environment changes. That is, even if the transmitting antenna 12 and the receiving antenna 13 are shaken by the influence of the wind or the reflectance of the ground etc. fluctuates due to rain or the like, it is possible to prevent erroneous detection of an intruding object.
[0027]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a determination device of an intrusion detection apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 34 denotes a covariance matrix from real and imaginary part components of the received signal stored in the memory 19. A matrix calculation unit 35 for calculating the eigenvalue of the covariance matrix calculated by the matrix calculation unit 34 and a calculation unit for calculating the eigenvector corresponding to the eigenvalue, and 36 for the eigenvalue calculated by the calculation unit 35 Among them, the product of the second largest eigenvalue (hereinafter referred to as the second eigenvalue) and the second eigenvector corresponding to the second eigenvalue is calculated, and if the product is larger than a predetermined threshold, the presence of the intruding object is recognized. It is the determination part to do.
[0028]
In the first embodiment, the determiner 20 converts a complex signal made up of the real part component and the imaginary part component into frequency data, and the difference value between the positive frequency and the negative frequency constituting the frequency data is a predetermined value. When it is larger than the threshold value, it has been shown that the existence of the intruding object is recognized. However, the determination unit 20 calculates a covariance matrix from the real part component and the imaginary part component, and the secondary eigenvalue and secondary eigenvector of the covariance matrix If the product of the secondary eigenvalue and the secondary eigenvector is larger than a predetermined threshold value, the presence of the intruding object may be recognized, and the same effect as in the first embodiment is achieved.
[0029]
Specifically, the matrix calculator 34 of the determiner 20 calculates a covariance matrix from the real part component and the imaginary part component of the received signal accumulated in the memory 19.
When the matrix calculation unit 34 calculates the covariance matrix, the calculation unit 35 of the determiner 20 calculates the eigenvalue of the covariance matrix and calculates the eigenvector corresponding to the eigenvalue. The primary eigenvalue and the secondary eigenvalue are set in descending order.
[0030]
When an intruding object is present, the product of the primary eigenvalue and the primary eigenvector increases and the product of the secondary eigenvalue and the secondary eigenvector increases. However, when the antenna shakes or the ground reflectance changes, 1 Only the product of the secondary eigenvalue and the primary eigenvector increases, and the product of the secondary eigenvalue and the secondary eigenvector does not increase.
Therefore, the determination unit 36 of the determination unit 20 calculates the product of the secondary eigenvalue and the secondary eigenvector calculated by the calculation unit 35, and recognizes the presence of the intruding object when the product is larger than a predetermined threshold.
Accordingly, it is possible to prevent erroneous detection of an intruding object due to the shaking of the antenna or the change in ground reflectance.
[0031]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing an intrusion detection device according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
41 is a PN code generator that generates a PN code, 42 is a multiplier that multiplies the transmission signal oscillated from the oscillator 11 by the PN code generated from the PN code generator 41, and spreads the transmission signal. , 43 is a transmission array antenna (transmission antenna) that radiates radio waves when it receives a transmission signal spread by the multiplier 42, and 44 is attached to the transmission array antenna 43, and is not radiated by the transmission array antenna 43. It is a terminator that absorbs the remaining radio waves. The terminator 44 may not be attached, and the remaining radio waves may be intentionally reflected and re-radiated.
[0032]
45 is a delay circuit for delaying the PN code generated from the PN code generator 41, 46 is a receiving array antenna (receiving antenna) for receiving radio waves radiated from the transmitting array antenna 43, and 47 is a receiving array antenna 46. A terminator that absorbs radio waves traveling on the opposite side of the multiplier 48 out of the radio waves received by, and 48 multiplies the received signal of the receiving array antenna 46 by the PN code delayed by the delay circuit 45. A multiplier 49 despreads the received signal, and a band-pass filter 49 passes only the received signal despread by the multiplier 48.
[0033]
Next, the operation will be described.
When the multiplier 42 receives the transmission signal from the oscillator 11, the multiplier 42 multiplies the transmission signal by the PN code generated from the PN code generator 41 to spread the spectrum of the transmission signal.
The transmission array antenna 43 radiates radio waves when it receives a transmission signal subjected to spectrum spread from the multiplier 42, and the reception array antenna 46 receives radio waves radiated from the transmission array antenna 43.
[0034]
Here, since the radio wave radiated from the transmitting array antenna 43 is received by the receiving array antenna 46 with an arbitrary propagation delay, when the PN code generated from the PN code generator 41 is directly output to the multiplier 48, This results in a mismatch between the PN code included in the received signal of the receiving array antenna 46 and the PN code generated from the PN code generator 41. Therefore, the delay circuit 45 delays the PN code generated from the PN code generator 41 in consideration of the propagation delay between the transmitting and receiving antennas.
[0035]
The multiplier 48 multiplies the reception signal of the reception array antenna 46 by the PN code delayed by the delay circuit 45, and despreads the reception signal.
Note that the reception signal despread by the multiplier 48 passes through the band pass filter 49 and is input to the multipliers 15 and 16.
Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, the determiner 20 detects the presence of an intruding object. However, when the determining device 20 appropriately adjusts the delay amount of the delay circuit 45 and detects the presence of an intruding object ( For example, the position of the intruding object is specified from the delay amount (when the difference value of the calculation unit 32 is greater than a predetermined threshold value). For example, the distance from the left end of the receiving array antenna 46 to the intruding object is specified.
[0036]
According to the third embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained, and the position of the intruding object can be specified. In addition, the intruding object detection area can be enlarged as compared with the first embodiment.
In the third embodiment, an antenna using an array antenna as a transmission / reception antenna is shown. However, a leaky coaxial cable may be used as the transmission / reception antenna.
The leaky coaxial cable has many slits, and each one functions as an antenna, and can be regarded as a kind of array antenna.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is composed of the demodulating means for demodulating the real part component and the imaginary part component of the received signal received by the receiving antenna , and the real part component and the imaginary part component demodulated by the demodulating means. A detecting means for converting a complex signal into frequency data and detecting the presence of an intruding object when a difference value between a positive frequency and a negative frequency constituting the converted frequency data is larger than a predetermined threshold value; Thus, there is an effect that the presence of the intruding object can be recognized without causing erroneous detection of the intruding object due to the shaking of the antenna or the change in the ground reflectance .
[0038]
According to the present invention, since the moving direction of the intruding object is determined by comparing the absolute values of the positive frequency and the negative frequency, there is an effect that the intruding object can be easily tracked .
[0039]
According to this invention, the demodulating means for demodulating the real part component and the imaginary part component of the received signal received by the receiving antenna , the covariance matrix is calculated from the real part component and the imaginary part component demodulated by the demodulating means, A detection means for obtaining a second eigenvalue and a second eigenvector of the calculated covariance matrix and detecting the presence of an intruding object when a product of the obtained second eigenvalue and the second eigenvector is larger than a predetermined threshold. Thus, there is an effect that the presence of the intruding object can be recognized without causing erroneous detection of the intruding object due to the shaking of the antenna or the change in the ground reflectance .
[0040]
According to this invention, the demodulating means for demodulating the real part component and the imaginary part component of the received signal received by the receiving antenna , the covariance matrix is calculated from the real part component and the imaginary part component demodulated by the demodulating means , The eigenvalue of the calculated covariance matrix is obtained, and if it is larger than the predetermined threshold, it is equipped with a detection means that recognizes the presence of the intruding object. There is an effect that it is possible to recognize the presence of an intruding object without incurring.
[0041]
According to the present invention, since the transmitting antenna and the receiving antenna are configured using the array antenna, there is an effect that the detection area of the intruding object can be expanded.
[0042]
According to this invention, since the transmitting antenna and the receiving antenna are configured using the leaky coaxial cable, there is an effect that the detection area of the intruding object can be expanded.
[0043]
According to the present invention, since the position of the intruding object is detected from the delay amount of the reception signal received by the receiving antenna, there is an effect that the intruding object can be easily tracked.
[0044]
According to the present invention, since an alarm is issued when an intruding object is detected, there is an effect that an intruding object can be informed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an intrusion detection device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an internal configuration of a determiner.
FIG. 3 is a block diagram showing a determiner of an intrusion detection device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing an intrusion detection device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional intrusion detection device.
[Explanation of symbols]
11 oscillator (transmitting means), 12 transmitting antenna, 13 receiving antenna, 1490 degree phase shift distributor (demodulating means), 15 multiplier (demodulating means), 16 multiplier (demodulating means), 17 low-pass filter, 18 low Bandpass filter, 19 memory, 20 determiner (detector), 21 alarm device (detector), 31 frequency converter, 32 calculator, 33 determiner, 34 matrix calculator, 35 calculator, 36 determiner, 41 PN code generator, 42 multiplier, 43 transmitting array antenna (transmitting antenna), 44 terminator, 45 delay circuit, 46 receiving array antenna (receiving antenna), 47 terminator, 48 multiplier, 49 band pass filter.

Claims

Transmission means for supplying a transmission signal to the transmission antenna;
A receiving antenna for receiving radio waves radiated from the transmitting antenna;
Demodulation means for demodulating the real part component and the imaginary part component of the received signal received by the receiving antenna ;
A complex signal composed of a real part component and an imaginary part component demodulated by the demodulating means is converted into frequency data, and a difference value between a positive frequency and a negative frequency constituting the converted frequency data is larger than a predetermined threshold value. In some cases, an intrusion detection device comprising detection means for authorizing the presence of an intruding object .

The intrusion detection apparatus according to claim 1 , wherein the detection means determines the moving direction of the intruding object by comparing the absolute values of the positive frequency and the negative frequency.

Transmission means for supplying a transmission signal to the transmission antenna;
A receiving antenna for receiving radio waves radiated from the transmitting antenna;
Demodulation means for demodulating the real part component and the imaginary part component of the received signal received by the receiving antenna;
The covariance matrix is calculated from the real part component and the imaginary part component demodulated by the demodulating means, the secondary eigenvalue and secondary eigenvector of the calculated covariance matrix are obtained, and the product of the obtained secondary eigenvalue and secondary eigenvector is obtained. An intrusion detection device comprising detection means for authorizing the presence of an intruding object when greater than a predetermined threshold .

Transmission means for supplying a transmission signal to the transmission antenna;
A receiving antenna for receiving radio waves radiated from the transmitting antenna;
Demodulation means for demodulating the real part component and the imaginary part component of the received signal received by the receiving antenna;
Detection means for calculating the covariance matrix from the real part component and the imaginary part component demodulated by the demodulating means, obtaining the eigenvalue of the calculated covariance matrix, and determining the presence of the intruding object when greater than a predetermined threshold value An intrusion detection device.

The intrusion detection device according to claim 1 , wherein the transmitting antenna and the receiving antenna are configured using an array antenna.

The intrusion detection device according to claim 1 , wherein the transmitting antenna and the receiving antenna are configured using a leaky coaxial cable.

7. The intrusion detection apparatus according to claim 5, wherein the detection means detects the position of the intruding object from the delay amount of the received signal received by the receiving antenna.

8. The intrusion detection device according to claim 1, wherein the detection unit issues an alarm when an intruding object is detected.