JP4218826B2

JP4218826B2 - 移動体検出装置

Info

Publication number: JP4218826B2
Application number: JP2003000903A
Authority: JP
Inventors: 直浩田中; 和彦北岡
Original assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Current assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2023-01-07
Also published as: JP2004212263A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動検出により移動体を検出する移動体検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
振動検出結果に基づいて対象物を監視する装置として、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、等が既に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０８−３０４１６６号公報
【特許文献２】
特開平０９−６２９５１号公報
【特許文献３】
特開２０００−２９８２９９号公報
【０００４】
特許文献１の「振動監視装置」は、図６に示すように、振動センサ１０１で検出した回転機器等の振動波形を計算機１０３に入力し、該計算機上で種々の解析を行いつつ振動状態を監視する装置に関するものであり、振動波形信号の計装ループの健全性を判定するための機能をデータ判定処理部１０７に付加してなる。データ判定処理部１０７は、データバッファ部１１１より取り出した一定時間分の振動波形データの解析結果について、「波形の振動値がほぼ０」「波形の平均値がほぼ０」「解析計算結果の変化が設定値よりも大」「電源周波数ノイズが設定値よりも大」の諸条件と合致するか否かを判断し、少なくとも１つの条件に合致する状況を判断した場合に計装ループに障害が発生した可能性があるものとして、その旨を表示器１１３に表示するものである。
【０００５】
特許文献２の「盗難防止システム」は、タグの検知精度を高め、誤報を防止することを目的とする。このシステムは、図７に示すように、Ｓ３において、受信アンテナで受信した信号の一定期間の波形をサンプリングし、Ｓ４では、サンプリングされた一定期間の波形のデータと、予め演算部のメモリ回路に登録されている基準信号とを、時間軸に対して夫々等ピッチで複数に分割し、前記基準信号の各データにおける各ポイントの値とを個々に積算してそれらの和を算出し、Ｓ６で、算出された値と所定値と比較することにより、基準振動に合致した波形を検出し、Ｓ７にて、報知手段を作動させるものである。
【０００６】
特許文献３の「振動検出装置」は、カメラの手ぶれ等の周波数の振動を検出してこれを像ブレ防止の情報として像ブレ抑制を図る装置である。この装置は、図８に示すように、半導体レーザー２６１のアノード２６４がバッファ用の演算増幅器２１９ｅに接続され、可変抵抗２１９ｋがカメラマイコン２１１の時定数制御回路２１１ｃにより、角速度帯域に応じて抵抗値を変化する。可変抵抗２１９ｏの抵抗値も、カメラマイコン２１１の時定数制御回路２１１ｃによって変更される。演算増幅器２１９ｍは、コンデンサ２１９ｎと抵抗２１９ｏで構成されるハイパスフィルタの出力を基準値と比較し、ビート周波数を正確にパルス波形にしてカメラマイコン２１１に送るものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ビルや工場等のセキュリティ確保のため、振動検出により車輌や人の移動や侵入を検出することが求められる場合がある。この場合、特にバックグラウンド信号が大きいと、その検出が困難となる。
【０００８】
図９は、特許文献１、２と同様に予め固定基準信号ｂを設定し、振動振幅信号ａと固定基準信号ｂを比較器３０１で比較し、振動振幅信号ａが固定基準信号ｂを上回る場合に信号有りと判断する（すなわち、車輌や人等を検出する）ものである。
しかし、この手段では、バックグラウンド信号の大きさ、すなわち設置場所の振動条件に応じて固定基準信号ｂを設定し直す（再チューニングする）必要があり、手間がかかり、柔軟性に乏しい問題点がある。
【０００９】
図１０は、振動振幅信号ａを積分する２台の積分器３０２ａ、３０２ｂと、各積分器の出力レベルを調節する２台の増幅器３０３ａ、３０３ｂと、比較器３０４により構成される。
それぞれの積分器３０２ａ、３０２ｂに異なる積分時間Ｔ１，Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）を与えることにより、振動振幅信号ａの変化を積分時間Ｔ１，Ｔ２の差で捉えることができ、基準信号ｂを環境（バックグラウンド信号の大きさ）に応じて自動的に変化させることが可能となる。
【００１０】
上述した図１０は、バックグラウンド信号の大きさ、すなわち設置場所の振動条件に応じて基準信号ｂが自動的に変化するため、定常的に発生している雑音（バックグラウンド信号）に反応しない特徴がある。
しかし、この手段で車輌や人の移動や侵入を検出する場合、以下の問題点がある。
（１）積分回路の時定数Ｔ１，Ｔ２でレベル差を得るため、時定数Ｔ１，Ｔ２の差が小さいと、図１１Ａに示すように、基準信号ｂと振動振幅信号ａの間に大きな差が得られない。そのため瞬発的な雑音に対する誤警報確率が高くなりやすい。
（２）誤警報確率の低減を図るため、時定数Ｔ２を長くすると、基準信号ｂは小さくなるが長く継続し、図１１Ｂに示すように、大振幅信号ａが入力された直後の小振幅信号ａ'に対する検知性能が低下する。
【００１１】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものある。すなわち、本発明の目的は、設置場所の振動条件に応じて基準信号ｂを再設定（再チューニング）する必要がなく、基準信号ｂと振動振幅信号ａの間に大きな差が得られこれにより瞬発的な雑音に対する誤警報確率が低く、かつ大振幅信号の直後の小振幅信号に対する検知性能も高い移動体検出装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、移動体の移動により発生する振動振幅信号（１）を連続的に検出する振動検出センサ（１２）と、該振動振幅信号を所定の時定数Ｔ１で連続的に積分し平均の入力振動振幅ａを演算する第１積分器（１４）と、振動振幅信号を前記時定数Ｔ１より長い所定の時定数Ｔ２で連続的に積分し平均の比較振動振幅ｂを演算する第２積分器（１６）と、前記比較振動振幅ｂまたは比較振動振幅ｂ’を出力信号ｃとする保持／解放器（１８）と、出力信号ｃから任意の判定基準信号ｄを得るための第３増幅器（３３）と、入力振動振幅ａと判定基準信号ｄを比較しａ＞ｄのときに「移動体有り」と判定する第１比較器（２０）とを備え、
保持／解放器（１８）により、入力振動振幅ａが前記保持／解放器（１８）から出力信号ｃとして出力された比較振動振幅ｂ’を超えるときには、当該比較振動振幅ｂ’を出力信号ｃとして保持し、超えないときには、前記比較振動振幅ｂを出力信号ｃとして解放する、ことを特徴とする移動体検出装置が提供される。
【００１３】
上記本発明の構成によれば、保持／解放器（１８）により、入力振動振幅ａが前記保持／解放器（１８）から出力信号ｃとして出力された較振動振幅ｂ’を超えるときには、当該比較振動振幅ｂ’を出力信号ｃとして保持するので、入力振動振幅ａの影響を受けずに出力信号ｃを低く維持できる。従って、基準信号ｂと振動振幅信号ａの間に大きな差が得られ、第１比較器（２０）により、入力振動振幅ａと判定基準信号ｄ（すなわち比較振動振幅ｂ’を任意増幅したもの）を比較しａ＞ｄのときに「移動体有り」と判定することができる。また、比較振動振幅ｂ’を出力信号ｃとして保持するので、大振幅信号の直後の小振幅信号に対する検知性能も高く維持できる。
【００１４】
また、入力振動振幅ａが前記保持／解放器（１８）から出力信号ｃとして出力された比較振動振幅ｂ’を超えないときには、比較振動振幅ｂを出力信号ｃとして解放するので、出力信号ｃ（基準信号ｂ）を設置場所の振動条件に応じてを自動的に設定（チューニング）することができる。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記保持／解放器（１８）は、入力振動振幅ａが前記保持／解放器（１８）から出力信号ｃとして出力された比較振動振幅ｂ’を超えるときに保持信号を出力し、超えないときには解放信号を出力する保持／解放判定回路（１８ａ）と、保持信号により当該比較振動振幅ｂ’を出力信号ｃとし、解放信号により前記比較振動振幅ｂを出力信号ｃとする保持器（１８ｂ）とからなる。
【００１６】
この構成により、保持／解放判定回路（１８ａ）により入力振動振幅ａの大きさに応じて、保持信号又は解放信号を出力し、この出力に応じて保持器（１８ｂ）により比較振動振幅ｂ’又は比較振動振幅ｂを出力信号ｃとすることができる。
【００１７】
前記保持／解放判定回路（１８ａ）は、前記入力振動振幅ａと保持器（１８ｂ）の出力信号ｃとを比較し、ａ＜ｃのときに１を出力しそれ以外は０を出力する第２比較器（２２）と、振動振幅信号を前記時定数Ｔ２より長い所定の時定数Ｔ３で連続的に積分し平均の比較振動振幅ｆを演算する第３積分器（２４）と、前記比較振動振幅ｂと比較振動振幅ｆとを比較し、ｂ＜ｆのときに１を出力しそれ以外は０を出力する第３比較器（２６）と、第２比較器（２２）と第３比較器（２６）の両方の出力が１のときに解放信号を出力し、それ以外は保持信号を出力する論理積（２８）とからなる。
【００１８】
比較振動振幅ｆは、第２積分器（１６）の時定数Ｔ２より長い所定の時定数Ｔ３で連続的に積分した平均値であり、設置場所の振動条件（バックグラウンド信号）においては振幅増大傾向時に比較振動振幅ｂより小さい。従って、この構成により、入力振動振幅ａが保持器（１８ｂ）の出力信号ｃより低いとき（ａ＜ｃ）と、比較振動振幅ｂが比較振動振幅ｆより低いときとき（ｂ＜ｆ）の両方を満たすときのみ、解放信号を出力するので、出力信号ｃ（基準信号ｂ）を設置場所の振動条件に応じてを精密に自動設定（チューニング）することができる。
【００１９】
前記第１積分器（１４）、第２積分器（１６）、保持器（１８ｂ）、及び／又は第３積分器（２４）の出力を増幅する増幅器（３１、３２、３３、３４）を備えることが好ましい。
これらの増幅器（３１、３２、３３、３４）により、各出力レベルを微調整できる。
【００２０】
また、ソフトウェア等の演算処理で実現する場合には前記第２比較器（２２）及び／又は第３比較器（２６）の入力信号を遅延させる遅延器（３５、３６、３７、３８）を備える、ことが好ましい。
これらの遅延器（３５、３６、３７、３８）により、ループ演算を回避することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２２】
図１は、本発明の移動体検出装置の全体構成図である。この図に示すように、本発明の移動体検出装置１０は、振動検出センサ１２、第１積分器１４、第２積分器１６、保持／解放器１８及び第１比較器２０を備える。
【００２３】
振動検出センサ１２は、移動体の移動により発生する振動振幅信号１を連続的に検出し、電気信号として出力する。
【００２４】
第１積分器１４は、振動振幅信号１を所定の時定数Ｔ１で連続的に積分し、その平均値として入力振動振幅ａを演算する。時定数Ｔ１の長さは、任意であるが応答特性を高めるためにできるだけ短いのがよい。
【００２５】
第２積分器１６は、振動振幅信号１を所定の時定数Ｔ２で連続的に積分し、その平均値として比較振動振幅ｂを演算する。時定数Ｔ２は、第１積分器１４の時定数Ｔ１より長く、例えば２倍以上に設定する。時定数Ｔ２を長くするほど、比較振動振幅ｂと入力振動振幅ａの間に大きな差が得られる。
【００２６】
保持／解放器１８は、比較振動振幅ｂまたは比較振動振幅ｂ’を出力信号ｃとする。この保持／解放器１８により、入力振動振幅ａが保持／解放器１８から出力信号ｃとして出力された比較振動振幅ｂ’を超えるときには、当該比較振動振幅ｂ’を出力信号ｃとして保持し、超えないときには、前記比較振動振幅ｂを出力信号ｃとして解放するようになっている。
【００２７】
第１比較器２０は、入力振動振幅ａと判定基準信号ｄを比較し、ａ＞ｄのときに「移動体有り」と判定する。また、それ以外の場合には、「移動体なし」と判定する。
【００２８】
図１において、保持／解放器１８は、保持／解放判定回路１８ａと保持器１８ｂとからなる。保持／解放判定回路１８ａは、入力振動振幅ａが保持／解放器１８から出力信号ｃとして出力された比較振動振幅ｂ’を超えるときに保持信号を出力し、超えないときには解放信号を出力する。また保持器１８ｂは、保持信号により当該比較振動振幅ｂ’を出力信号ｃとし、解放信号により比較振動振幅ｂを出力信号ｃとする。
【００２９】
従って、保持／解放判定回路１８ａにより入力振動振幅ａの大きさに応じて、保持信号又は解放信号を出力し、この出力に応じて保持器１８ｂにより比較振動振幅ｂ’又は比較振動振幅ｂを出力信号ｃとすることができるようになっている。
【００３０】
図２は、図１の保持／解放判定回路１８ａの構成図である。この保持／解放判定回路１８ａは、第２比較器２２、第３積分器２４、第３比較器２６、及び論理積２８を備える。
【００３１】
第２比較器２２は、入力振動振幅ａと保持器１８ｂの出力信号ｃとを比較し、ａ＜ｃのときに１を出力し、それ以外は０を出力する。
第３積分器２４は、振動振幅信号１を第２積分器１６の時定数Ｔ２より長い所定の時定数Ｔ３で連続的に積分し平均の比較振動振幅ｆを演算する。
第３比較器２６は、比較振動振幅ｂと比較振動振幅ｆとを比較し、ｂ＜ｆのときに１を出力し、それ以外は０を出力する。
論理積２８は、第２比較器２２と第３比較器２６の両方の出力が１のときに解放信号を出力し、それ以外は保持信号を出力する。
【００３２】
この構成により、比較振動振幅ｆは、第２積分器１６の時定数Ｔ２より長い所定の時定数Ｔ３で連続的に積分した平均値であるため、設置場所の振動条件（バックグラウンド信号）においては振幅増大傾向時に比較振動振幅ｂより小さくなる。従って、この構成により、入力振動振幅ａが保持器１８ｂの出力信号ｃより低いとき（ａ＜ｃ）と、比較振動振幅ｂが比較振動振幅ｆより低いときとき（ｂ＜ｆ）の両方を満たすときのみ、解放信号を出力するので、出力信号ｃ（基準信号ｂ）を設置場所の振動条件に応じてを精密に自動設定（チューニング）することができる。
【００３３】
図１及び図２において、第１積分器１４、第２積分器１６、保持器１８ｂ、及び／又は第３積分器２４の出力を増幅する増幅器３１、３２、３３、３４を備えることにより、各出力レベルを微調整することができる。
【００３４】
また、ソフトウェア等の演算処理で実現する場合には第２比較器２２及び／又は第３比較器２６の入力信号を遅延させる遅延器３５、３６、３７、３８を備えることにより、ループ演算を回避することができる。
【００３５】
図３は、本発明の移動体検出装置の作動説明図であり、（Ａ）は振動振幅信号１の例、（Ｂ）はこの信号を受けたときの基準信号ｃと第３増幅器の出力ｆを示している。
上述した本発明の構成によれば、保持／解放器１８により、入力振動振幅ａが保持／解放器１８から出力信号ｃとして出力された比較振動振幅ｂ’を超えるときには、当該比較振動振幅ｂ’を出力信号ｃとして保持するので、図３に示すように、入力振動振幅ａの影響を受けずに出力信号ｃを低く維持できる。従って、基準信号ｂと振動振幅信号ａの間に大きな差が得られ、第１比較器２０により、入力振動振幅ａと判定基準信号ｄ（すなわち比較振動振幅ｂ’を任意増幅したもの）を比較しａ＞ｄのときに「移動体有り」と判定することができる。
【００３６】
図４は、本発明の移動体検出装置の別の作動説明図であり、（Ａ）は振動振幅信号１の例、（Ｂ）はこの信号を受けたときの基準信号ｃを示している。
本発明によれば、比較振動振幅ｂ’を出力信号ｃとして保持するので、大振幅信号１の直後の小振幅信号１’に対する検知性能も高く維持できる。
また、入力振動振幅ａが保持／解放器１８から出力信号ｃとして出力された比較振動振幅ｂ’を超えないときには、比較振動振幅ｂを出力信号ｃとして解放するので、出力信号ｃ（基準信号ｂ）を設置場所の振動条件に応じてを自動的に設定（チューニング）することができる。
【００３７】
図５は、本発明による移動体検出の実施例を示す図である。この図において、（Ａ）は本発明、（Ｂ）は従来例である。また、各図において、横軸は時間、縦軸は入力振動振幅ａ、判定基準信号ｄ又は基準信号ｂ及び検知結果である。
図５Ａと図５Ｂの比較から、同一の振動振幅信号１に対して、本発明の移動体検出装置では、誤警報確率が大幅に低減していることがわかる。
【００３８】
なお、本発明は上述した実施例及び実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】
上述したように、本発明の移動体検出装置は、設置場所の振動条件に応じて基準信号ｂを再設定（再チューニング）する必要がなく、基準信号ｂと振動振幅信号ａの間に大きな差が得られこれにより瞬発的な雑音に対する誤警報確率が低く、かつ大振幅信号の直後の小振幅信号に対する検知性能も高い、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の移動体検出装置の全体構成図である。
【図２】図１の保持／解放判定回路の構成図である。
【図３】本発明の移動体検出装置の作動説明図である。
【図４】本発明の移動体検出装置の別の作動説明図である。
【図５】本発明による移動体検出の実施例を示す図である。
【図６】従来の振動監視装置の模式図である。
【図７】従来の盗難防止システムの模式図である。
【図８】従来の振動検出装置の模式図である。
【図９】従来の移動体検出装置の模式図である。
【図１０】従来の移動体検出装置の別の模式図である。
【図１１】図１０の装置の作動説明図である。
【符号の説明】
１振動振幅信号振動検出センサ、
１０移動体検出装置、１２振動検出センサ、
１４第１積分器、１６第２積分器、
１８保持／解放器、
１８ａ保持／解放判定回路、１８ｂ保持器、
２０第１比較器、２２第２比較器、
２４第３積分器、２６第３比較器、
２８論理積、
３１、３２、３３、３４増幅器、
３５、３６、３７、３８遅延器

Claims

移動体の移動により発生する振動振幅信号（１）を連続的に検出する振動検出センサ（１２）と、該振動振幅信号を所定の時定数Ｔ１で連続的に積分し平均の入力振動振幅ａを演算する第１積分器（１４）と、振動振幅信号を前記時定数Ｔ１より長い所定の時定数Ｔ２で連続的に積分し平均の比較振動振幅ｂを演算する第２積分器（１６）と、前記比較振動振幅ｂまたは比較振動振幅ｂ’を出力信号ｃとする保持／解放器（１８）と、出力信号ｃから任意の判定基準信号ｄを得るための第３増幅器（３３）と、入力振動振幅ａと判定基準信号ｄを比較しａ＞ｄのときに「移動体有り」と判定する第１比較器（２０）とを備え、
保持／解放器（１８）により、入力振動振幅ａが前記保持／解放器（１８）から出力信号ｃとして出力された比較振動振幅ｂ’を超えるときには、当該比較振動振幅ｂ’を出力信号ｃとして保持し、超えないときには、前記比較振動振幅ｂを出力信号ｃとして解放する、ことを特徴とする移動体検出装置。
前記保持／解放器（１８）は、入力振動振幅ａが前記保持／解放器（１８）から出力信号ｃとして出力された比較振動振幅ｂ’を超えるときに保持信号を出力し、超えないときには解放信号を出力する保持／解放判定回路（１８ａ）と、保持信号により当該比較振動振幅ｂ’を出力信号ｃとし、解放信号により前記比較振動振幅ｂを出力信号ｃとする保持器（１８ｂ）とからなる、ことを特徴とする請求項１に記載の移動体検出装置。
前記保持／解放判定回路（１８ａ）は、前記入力振動振幅ａと保持器（１８ｂ）の出力信号ｃとを比較し、ａ＜ｃのときに１を出力しそれ以外は０を出力する第２比較器（２２）と、振動振幅信号を前記時定数Ｔ２より長い所定の時定数Ｔ３で連続的に積分し平均の比較振動振幅ｆを演算する第３積分器（２４）と、前記比較振動振幅ｂと比較振動振幅ｆとを比較し、ｂ＜ｆのときに１を出力しそれ以外は０を出力する第３比較器（２６）と、第２比較器（２２）と第３比較器（２６）の両方の出力が１のときに解放信号を出力し、それ以外は保持信号を出力する論理積（２８）とからなる、ことを特徴とする請求項２に記載の移動体検出装置。
前記第１積分器（１４）、第２積分器（１６）、保持器（１８ｂ）、及び／又は第３積分器（２４）の出力を増幅する増幅器（３１、３２、３３、３４）を備える、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の移動体検出装置。
ソフトウェア等の演算処理で実現する場合には前記第２比較器（２２）及び／又は第３比較器（２６）の入力信号を遅延させる遅延器（３５、３６、３７、３８）を備える、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の移動体検出装置。