JP4277676B2 - 監視システム並びに該システムの検知手段 - Google Patents

Description

この発明は、監視領域への侵入者を検知してその行動を阻害する監視システム並びに該システムに用いる検知手段に関する。

従来の監視システムにおいては、監視建物側に侵入者を検知する検知手段、監視領域の状況を把握する状況把握手段、侵入者の行動を阻害する行為阻害手段および侵入者の現在位置を感知する感知手段とを備え、監視建物側と中央管理センター側とを通信回線で接続した構成にしている（例えば、特許文献１参照）。また、従来の監視システムの検知手段においては、電波の送信装置、受信装置および差分検出回路を備え受信電波のドップラ周波数を検出することで侵入者を検知する構成にしている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−３４４６７９号公報（第７頁、第１図） 特開２００１−３４３４６６号公報（第５頁、第１図）

従来の監視システムでは、侵入者を検知し位置を特定するために検知手段および感知手段が使用されているから、監視領域が広くなるほど多くの数の検知手段および感知手段を設置する必要があり、それらの運搬および配線の敷設に多くの労力および時間が必要となる問題点があった。
また、従来の監視システムの検知手段では、受信電波のドップラ周波数を検出することで侵入者の存在を検知しているから、屋外で使用する場合、周囲環境の変化、例えば、植生の揺れ等により容易に誤警報を発生する問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、広い監視領域に対してシステムの設営に関わる労力および時間を削減できる監視システムを得ることを目的としており、さらに該システムに用いられる誤警報の少ない検知手段を得ることを目的とする。

この発明に係る監視システム並びに該システムの検知手段は、監視領域に設置され、管理装置からの指令により侵入者の行動を阻害する行為阻害手段と、監視領域周辺の異なる場所に設置され、略同一の領域の状況を把握する複数の状況把握手段と、上記複数の状況把握手段それぞれから自己位置および目標方位を受け取り、侵入者の位置を算出する信号処理装置と、上記信号処理装置から侵入者の位置を受け取り、侵入者の行為阻害手段の有効範囲への侵入を判断し、上記行為阻害手段に動作指令を送出する管理装置とを備え、上記状況把握手段を撮像手段、自己位置把握手段、撮像手段の視察方位把握手段および侵入者を見込む目標方位算出手段を備えた監視システムとしたものである。

また、この発明に係る監視システム並びに該システムの検知手段は、複数方向に電波を送受する手段、および受信電波のドップラ周波数を検出する手段とを備え、任意の方向から受信した電波から上記ドップラ周波数を検出した時、所定の時間内に別の方向から受信した電波から上記ドップラ周波数を検出すると検知信号を送出するようにした該システムの検知手段としたものである。

この発明によれば、監視領域の周辺に設置した第１の状況把握手段および第２の状況把握手段を用いて侵入者を検知し位置を特定するため、多くの検知手段および感知手段を監視領域に設置する必要がなく、それらの運搬および配線の敷設に関わる多くの労力を削減でき、少人数、短時間で広い監視領域を監視できる効果がある。

また、この発明によれば、検知手段を撮像手段の死角となる領域に設置したため、侵入者の存在を把握できない領域をなくすことができる。また、侵入者が接近すれば、侵入者の移動時に、複数の検知範囲を順次通過していくため、制御装置は所定時間内に別々の電波送受手段の受信電波からのドップラ周波数を受け取ることになり、この制御装置が誤って或る電波送受手段からのドップラ周波数を受け取った場合には、侵入者が存在しなければ所定時間内に別の電波送受手段からのドップラ周波数を受け取ることがないため、誤警報を防止できる効果がある。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における監視システムを示すものである。図１において、監視領域１の状況は、この領域の周辺部の異なる位置に設置した第１の状況把握手段２及び第２の状況把握手段３で把握される。また、監視領域１には、侵入者４の行動を阻害するため、行為阻害手段５が予め設置されている。第１の状況把握手段２及び第２の状況把握手段３は、それぞれ自己位置および侵入者４を見込む方向である目標方位とを離隔した管理センター６に無線あるいは有線により送る。送信された自己位置及び目標方位を管理センター６内の第１の通信手段７で受け取り、信号処理装置８は、第１の状況把握手段２及び第２の状況把握手段３からそれぞれ送られた自己位置及び目標方位から監視領域１に侵入した侵入者４の位置を算出する。管理装置９にはあらかじめ行為阻害手段５の設置位置及び行為を阻害できる有効範囲が記憶されており、管理装置９は、信号処理装置８から侵入者４の位置を受け取ると、侵入者４が行為阻害手段５の有効範囲に存在するかどうかを判断する。

図２に、行為阻害手段５の設置位置及び有効範囲と、侵入者４の位置を示す。図は行為阻害手段５が無指向性の阻害手段の場合を示しており、この場合、阻害の有効範囲は、行為阻害手段５の設置位置を中心とする半径Ｒの範囲となる。管理装置９は、侵入者４の位置がこの半径Ｒの内側にあるかどうかを判断する。このような無指向性の阻害手段としては、侵入者４を驚かせる音を発する手段や警告を与える音声を発する手段、ゴム片や金属片などの阻害物を四方に発射する手段がある。この場合、半径Ｒは侵入者４に対してそれぞれの手段が与える所望のダメージの程度により設定される。

図３に、行為阻害手段５が指向性の阻害手段の場合の、行為阻害手段５の設置位置及び有効範囲と、侵入者４の位置を示す。この場合、阻害の有効範囲は、行為阻害手段５の設置位置から特定方向の範囲となる。管理装置９は、侵入者４の位置がこの特定方向の範囲の内側にあるかどうかを判断する。このような指向性の阻害手段としては、ゴム片や金属片などの阻害物を特定の方向に発射する手段がある。この場合、有効範囲は、侵入者４に対してそれぞれの手段が与える所望のダメージの程度により設定される。また、指向性の行為阻害手段５には、管理装置９による遠隔操作により、阻害物を発射する方向を侵入者４の方向に指向させるための回転手段を付与することで、侵入者４の位置に対して柔軟に対応することが可能となる。

図２及び図３に示したように、管理装置９は侵入者４の位置が行為阻害手段５の有効範囲の内側に存在すれば、行為阻害手段５を作動させる指令を第１の通信手段７を介して行為阻害手段５に送る。

図４は、第１の状況把握手段２の細部構成を示したもので第２の状況把握手段３も同様である。図４において、撮像手段１０は、監視領域１を撮像し２次元映像を得るもので、例えば、可視撮像装置、赤外線撮像装置および微光暗視撮像装置のいずれか、あるいは組合わせて用いられる。視察方位把握手段１１は、撮像手段１０の視野中心が向いている水平方位及び垂直方位を視察方位として検出する手段であり、例えば、電子コンパスをその方位軸を撮像手段１０の視察方位と一致させて撮像手段１０に固定すれば、電子コンパスは撮像手段１０の視察方位すなわち視野中心が向いている水平方位及び垂直方位を検出する。

自己位置把握手段１２は、撮像手段１０の設置位置を自己位置として検出するもので、例えば、ＧＰＳを撮像手段１０に固定するか、あらかじめ位置のわかっている地点から測量により求めておいてもよい。目標方位算出手段１３は、撮像手段１０からの映像、および視察方位把握手段１１からの視察方位を用いて撮像手段１０の位置から侵入者４を見込む方位を目標方位として算出する。第２の通信手段１４は、目標方位および自己位置を第１の通信手段７に送る。

次に、目標方位算出手段１３での目標方位の算出方法について説明する。撮像手段１０は、図５に示すように、水平方向Ｍ個、垂直方向Ｎ個からなる撮像素子１５上に光学系１６により侵入者４の像を映し、撮像素子１５より侵入者４を含む映像信号を出力するものであり、図において、撮像素子１５の中央に位置する素子１７が撮像手段１０の視野中心に相当し、この素子の見る方位が視察方位把握手段１１で求まる視察方位となる。また、撮像素子１５を構成するそれぞれの素子は素子サイズと光学系１６の焦点距離で決まる瞬時視野角θを持つ。

すなわち、瞬時視野角θは、撮像手段１０が視野を分解できる最少角度に相当し、水平視野角はθ×Ｍ、垂直視野角はθ×Ｎなる関係がある。ここで、例えば、侵入者４の像が上記中央に位置する素子１７より２素子分水平方向に離れた素子１８上に映るとすると、目標方位は視察方位よりΦ＝θ×２だけずれた方位として算出される。
なお、上記のように、目標方位を算出するには侵入者４の像が映る素子を特定する必要があるが、これは撮像手段１０で得られる映像のフレーム間の引き算をすることで、動きのない背景を消去し、動いている侵入者４のみを抽出することにより侵入者４の像が映る素子を特定することができる。

次に、信号処理装置８が受け取った自己位置及び目標方位から監視領域１に侵入した侵入者４の位置を算出する方法について説明する。信号処理装置８は、第１の状況把握手段２から送られた第１の自己位置および第１の目標方位と、第２の状況把握手段３から送られた第２の自己位置および第２の目標方位を用いて、図６に示す要領で第１の目標方位と第２の目標方位の交点を侵入者４の位置として算出する。
以上は２つの状況把握手段で構成した場合であるが、３つ以上の状況把握手段で構成した場合は、３つ以上の目標方位の交点として侵入者４の位置が算出され、状況把握手段の数を多くするほど誤算出を防ぎ、算出精度を高くすることができる。

この実施の形態１によれば、監視領域１の周辺に設置した第１の状況把握手段２および第２の状況把握手段３を用いて侵入者４を検知し位置を特定するため、従来の監視システムのように多くの検知手段および感知手段を監視領域１に設置する必要がなく、それらの運搬および配線の敷設に関わる多くの労力を削減でき、少人数、短時間で広い監視領域１を監視できる監視システムを設営できることになる。

実施の形態２．
実施の形態１で第１の状況把握手段２および第２の状況把握手段３は屋外に設置されることが多く商用電源を使用することが困難なため、電源に電池が使用されることが多い。このため、長時間監視システムを連続運用するには、第１の状況把握手段２および第２の状況把握手段３の節電が重要となる。

図７は、この発明の実施の形態２における監視システムの第１の状況把握手段２を示すものである。図７は、図４に示した第１の状況把握手段２の細部構成に電源制御手段３０を付加したもので、第２の状況把握手段３も同様である。電源制御手段３０は、管理装置９からの電源管理指令により、第１の状況把握手段２及び第２の状況把握手段３の各構成部位の電源をオンオフする。
ただし、第２の通信手段１４の受信機能のみは、管理装置９からの電源管理指令を受け取るため、常時オン状態、即ち連続動作状態とする。なお、自己位置把握手段１２は、第１の状況把握手段２及び第２の状況把握手段３が、一度設置されると位置が変化することがない場合、1回自己位置を検出すれば、それ以降は電源オフ状態、即ち休止状態にしておけば節電できる。

次に、管理装置９からの電源管理指令により第１の状況把握手段２および第２の状況把握手段３の節電する方法を説明する。図８は、管理装置９による第１の状況把握手段２および第２の状況把握手段３の電源管理フローの一例を示したものである。
図において、監視システムの運用開始時は第１の状況把握手段２および第２の状況把握手段３を動作と休止を交互に繰り返すように間欠的に動作させる。いずれかの状況把握手段で目標方位が算出されると、第１の状況把握手段２および第２の状況把握手段３はともに連続動作とする。

図９に示すように、例えば、動作時間と休止時間を同一時間で繰り返すと、いずれかの状況把握手段で目標方位が算出されるまでの時間において、連続動作時に比べて消費電力を約半減でき、第１の状況把握手段２および第２の状況把握手段３の運用時間を約倍増できることになる。このことは、状況把握手段の数が３つ以上に増加しても有効であることは言うまでもない。
さらに、図１０に示すように、第１の状況把握手段２および第２の状況把握手段３を互いに動作と休止のフェーズをずらすようにすれば、監視システムとして休止時間すなわち第１の状況把握手段２および第２の状況把握手段３はともに休止している時間を少なくでき侵入者４に迅速に対応できることになる。また、動作時間と休止時間の割合において、監視システムの侵入者４への対応時間の増加が許されるならば、休止時間を長くすればするほど節電効果が大きくなることは言うまでもない。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３における監視システムの構成は実施の形態２と同様であるが、節電のための管理装置９による第１の状況把握手段２および第２の状況把握手段３の電源管理フローが異なる。
図１１は、他の第１の状況把握手段２および第２の状況把握手段３の電源管理フローを示したものであり、図において、監視システムの運用開始時は第１の状況把握手段２のみを連続的あるいは間欠的に動作させ、第２の状況把握手段３を休止させておく。第１の状況把握手段２で目標方位が算出されると第１の状況把握手段２および第２の状況把握手段３ともに連続動作とする。
図１２に、第１の状況把握手段２および第２の状況把握手段３の動作状態を示す。図は監視システムの運用開始時に第１の状況把握手段２のみを間欠的に動作させた例である。この電源管理フローでは、複数の状況把握手段の内の少なくとも１つを動作させればよく、その他の状況把握手段は休止しているため状況把握手段の数を増加させた場合の節電効果が大きくなる。また、動作時間と休止時間の割合において、監視システムの侵入者４への対応時間の増加が許されるならば、休止時間を長くすればするほど節電効果が大きくなることは言うまでもない。

実施の形態４．
実施の形態１の状況把握手段の撮像手段１０は監視領域１を撮像するが、監視領域１に凹凸や木などが存在すると死角を発生する場合がある。この場合は、死角となる領域に侵入者４の接近を検知する検知手段を設置する。図１３は、この実施の形態４における監視システムの検知手段１９の構成図を示したものである。図において、第１の電波送受手段２０、第２の電波送受手段２１および第３の電波送受手段２２は、それぞれ異なる方向に電波を送受する。

すなわち、図１４に示すように第１の電波送受手段２０は第１の検知範囲２６、第２の電波送受手段２１は第２の検知範囲２７、第３の電波送受手段２２は第３の検知範囲２８を持つ。ドップラ周波数検出手段２３は第１の電波送受手段２０、第２の電波送受手段２１および第３の電波送受手段２２それぞれの受信電波のドップラ周波数を検出する。制御装置２４はドップラ周波数検出手段２３から、いずれか１つの電波送受手段の受信電波からのドップラ周波数を受け取ると、所定時間内に他の電波送受手段の受信電波からのドップラ周波数を受け取った場合に検知信号を送出し、第３の通信手段２５により検知信号が管理センター６の第１の通信手段７に直接あるいは状況把握手段の第２の通信手段１４を中継して送られる。管理センター６の管理装置９にあらかじめ検知手段１９の位置と検知範囲を記憶しておけば、行為阻害手段５の設置位置及び行為を阻害できる有効範囲と照合することで実施の形態１と同様にして侵入者４が行為阻害手段５の有効範囲に存在するかどうかを判断し、存在すれば行為阻害手段５を作動させる指令を出す。

この実施の形態４によれば、上記のように検知手段１９を撮像手段１０の死角となる領域に設置することで、侵入者４の存在を把握できない領域をなくすことができる。また、上記のように検知手段１９を構成しているので、侵入者４が接近すれば、侵入者４は移動していくときに、図１４の第１の検知範囲２６、第２の検知範囲２７および第３の検知範囲２８のうち複数の検知範囲を順次通過していくため、制御装置２４は所定の時間内に別々の電波送受手段の受信電波からのドップラ周波数を受け取ることになり、万一、制御装置２４が誤りによりある電波送受手段からのドップラ周波数を受け取った場合には、侵入者４が存在しなければ所定の時間内に別の電波送受手段からのドップラ周波数を受け取ることがないため誤って検知信号を送出する誤警報を防止できる。

実施の形態５．
検知手段１９は、屋外に放置されるので商用電源を使用することが困難なため、電源に電池が使用されることが多い。このため、長時間運用するには節電が重要となる。節電のためには、特に電波の送信時間を短くすることが重要である。
一例として、図１４において、第１の電波送受手段２０の第１の検知範囲２６を侵入者４の接近が予測される方向に向けておき、制御装置２４において、通常は第１の電波送受手段２０のみを連続動作させるか、あるいは、動作と休止を繰り返す間欠動作させ、第２の電波送受手段２１および第３の電波送受手段２２を休止させておく。ドップラ周波数検出手段２３がドップラ周波数を検出したときに全ての電波送受手段を連続動作させる。
また、他の例として、図１３において制御装置２４により第1の電波送受手段２０、第２の電波送受手段２１および第３の電波送受手段２２を順番に動作させ、動作させているもの以外は休止させておき、ドップラ周波数検出手段２３がドップラ周波数を検出したときに全ての電波送受手段を連続動作させる。

この実施の形態５によれば、節電が可能となり長時間運用することができる。また、複数の電波送受手段を用いた場合に全ての電波送受手段を動作させるのではなく、少なくとも１つを動作させれば節電効果が得られる。

なお、図１３は、３つの電波送受手段を用いた場合を示したが複数あればよい。さらに、図１３は、１つのドップラ周波数検出手段２３で構成したが、電波送受信手段それぞれにドップラ周波数検出手段２３を設けてもよい。

実施の形態６．
この発明の実施の形態６における監視システムの検知手段１９は、図１５に示すように図１３の実施の形態４の第１の電波送受手段２０、第２の電波送受手段２１および第３の電波送受手段２２それぞれの電波の送信方向に送出方向を合致させて、可視光を送出する手段２９を備えたものである。
図１５は、第1の電波送受手段２０、第２の電波送受手段２１および第３の電波送受手段２２それぞれに１つずつの可視光を送出する手段２９を設けたものであるが、可視光を送出する手段２９は、発生した1本の可視のレーザビームを第1の電波送受手段２０、第２の電波送受手段２１および第３の電波送受手段２２それぞれの電波の送信方向に分割して送出してもよい。

この実施の形態６によれば、可視光を送出する手段２９を設けているので、電波の送信方向を目視確認することが可能となり、監視システムの検知手段１９を侵入者４の侵入予測方向に電波の送信方向を向けるなどの設置作業が容易となる。

この発明の実施の形態１における監視システムを示す構成図である。 無指向性の行為阻害手段の設置位置及び有効範囲と侵入者の位置を示す図である。 指向性の行為阻害手段の設置位置及び有効範囲と侵入者の位置を示す図である。 状況把握手段の細部構成図である。 撮像手段の撮像素子と光学系と目標方位の関係を示す図である。 侵入者の位置を算出する方法の説明図である。 この発明の実施の形態２における監視システムの状況把握手段の細部構成図である 状況把握手段の電源管理フローの一例を示す図である。 状況把握手段の間欠動作状態を示す図である。 状況把握手段のフェーズをずらせた間欠動作状態を示す図である。 状況把握手段の電源管理フローの他の例を示す図である。 状況把握手段の電源管理フローの他の例における状況把握手段の動作状態を示す図である。 この発明の実施の形態４における監視システムの検知手段を示す構成図である。 この発明の実施の形態４における監視システムの検知手段の検知範囲を示す図である。 この発明の実施の形態６における監視システムの検知手段を示す構成図である。

符号の説明

１ 監視領域、２ 第１の状況把握手段、３ 第２の状況把握手段、４ 侵入者、５ 行為阻害手段、６ 管理センター、７ 第１の通信手段、８ 信号処理装置、９ 管理装置、１０ 撮像手段、１１ 視察方位把握手段、１２ 自己位置把握手段、１３ 目標方位算出手段、１４ 第２の通信手段、１５ 撮像素子、１６ 光学系、１７ 中央に位置する素子、１８ 水平方向に離れた素子、１９ 検知手段、２０ 第１の電波送受手段、２１ 第２の電波送受手段、２２ 第３の電波送受手段、２３ ドップラ周波数検出手段、２４ 制御装置、２５ 第３の通信手段、２６ 第１の検知範囲、２７ 第２の検知範囲、２８ 第３の検知範囲、２９ 可視光を送出する手段、３０ 電源制御手段。

Claims (5)

1. 監視領域に設置され、この監視領域外に設置される管理装置からの指令により上記監視領域への侵入者の行動を阻害する行為阻害手段と、
   上記監視領域周辺の異なる場所に設置され、外界を撮像する撮像手段と、この撮像手段の視野方位を検出する視察方位把握手段と、この視察方位把握手段および上記撮像装手段から上記侵入者を見込む方位を目標方位として算出する目標方位算出手段と、自己の位置を把握する自己位置把握手段と、少なくとも自己位置および目標方位を伝達する通信手段とを有する、複数の状況把握手段と、
   上記複数の状況把握手段夫々から上記自己位置および目標方位を受け取り、上記侵入者の位置を算出する信号処理装置と、
   上記信号処理装置から上記侵入者の位置を受け取り、上記行為阻害手段が対応可能な有効範囲か否かを判断し、上記行為阻害手段に動作指令を送出する管理装置と、
   を備えたことを特徴とする監視システム。
2. 上記複数の状況把握手段の夫々を、動作と休止を交互に繰り返す間欠的な動作をさせ、少なくとも１つの状況把握手段の目標方位算出手段において、方位が算出されると全ての状況把握手段を連続的に動作させる様にしたことを特徴とする、請求項１記載の監視システム。
3. 上記複数の状況把握手段の夫々を、動作と休止を交互に繰り返す間欠的な動作をさせ、複数の状況把握手段間において、互いに動作と休止の繰返し、フェーズをずらす様にしたことを特徴とする、請求項２記載の監視システム。
4. 上記複数の状況把握手段のうち、少なくとも１つの状況把握手段を連続的あるいは間欠的に動作させると共に、他の状況把握手段を休止させ、動作中の状況把握手段の目標方位算出手段において、方位が算出されると全ての状況把握手段を連続的に動作させる様にしたことを特徴とする、請求項１記載の監視システム。
5. 上記状況把握手段の撮像手段の死角となる領域に設置され、上記侵入者の接近を検知する検知手段を備えたことを特徴とする、請求項１記載の監視システム。

Images