JP4734057B2 - Moving object detection device - Google Patents

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Description

本発明は、ドップラ信号を周波数分析することによって移動物体を検出する装置に関する。特に、速度範囲の広い移動物体についての速度や距離を計測して移動物体を検出する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for detecting a moving object by frequency analysis of a Doppler signal. In particular, the present invention relates to an apparatus for detecting a moving object by measuring the speed and distance of a moving object having a wide speed range.

監視空間にマイクロ波、ミリ波等の電波を送信して、監視空間内に存在する物体からの反射波を受信し、反射波を周波数分析することによって移動物体の速度や移動物体までの距離を計測するセンサが知られている。これらのセンサは、侵入検知センサ、車載レーダ等、様々な分野で利用されている。   By transmitting radio waves such as microwaves and millimeter waves to the monitoring space, receiving reflected waves from objects existing in the monitoring space, and analyzing the frequency of the reflected waves to determine the speed of the moving object and the distance to the moving object Sensors for measuring are known. These sensors are used in various fields such as intrusion detection sensors and in-vehicle radars.

監視空間内に移動物体が存在する場合、反射波にはドップラ信号が含まれる。前述のセンサは、反射波を周波数分析してドップラ周波数を抽出して移動物体の速度を算出する。また、同様にドップラ信号を周波数分析するセンサに2周波CW方式を採るものがある。2周波CW方式は、2種類の周波数の電波を監視領域に送信し、各送信周波数に対応する受信波間の位相差から距離を求める方式である。   When a moving object is present in the monitoring space, the reflected wave includes a Doppler signal. The above sensor calculates the velocity of the moving object by analyzing the frequency of the reflected wave and extracting the Doppler frequency. Similarly, some sensors that analyze the frequency of Doppler signals adopt a two-frequency CW method. The two-frequency CW method is a method in which radio waves having two types of frequencies are transmitted to a monitoring area, and a distance is obtained from a phase difference between received waves corresponding to each transmission frequency.

ドップラ信号の周波数は移動物体の速度に比例し、分析すべき周波数帯域は監視対象の移動物体の速度範囲に応じて設定することが望ましい。例えば、侵入者を検出するセキュリティ用途でセンサを使用する場合、歩行する人間などの比較的に低速の移動物体から全速力で走り抜ける人間などの比較的に高速の移動物体まで広い速度範囲を精度良く検出する必要がある。例えば、24GHz帯のマイクロ波を使用する場合、前者では数Hz〜数十Hzの低周波数帯域を、後者では数kHzの高周波数帯域を分析すべき周波数帯域とすることが望ましい。   The frequency of the Doppler signal is proportional to the speed of the moving object, and the frequency band to be analyzed is preferably set according to the speed range of the moving object to be monitored. For example, when using sensors for security purposes to detect intruders, a wide range of speeds can be accurately detected from relatively slow moving objects such as walking people to relatively high speed moving objects such as humans who run at full speed. There is a need to. For example, when using a microwave of 24 GHz band, it is desirable that a low frequency band of several Hz to several tens Hz is used as the frequency band to be analyzed in the former and a high frequency band of several kHz is used as the frequency band in the latter.

また、高速移動物体によるドップラ信号の変化は速いので、高速移動物体の速度や距離を高精度に計測するためには短い時間間隔(短いフレーム長、短い周期)で周波数分析を行う必要がある。   In addition, since the change of the Doppler signal due to the high-speed moving object is fast, it is necessary to perform frequency analysis at short time intervals (short frame length, short cycle) in order to measure the speed and distance of the high-speed moving object with high accuracy.

これに対して、低速移動物体によるドップラ信号の変化はゆっくりであるため、短いフレーム長では正確な計測ができない。そのため、低速移動物体の速度や距離を高精度に計測するためには長いフレーム長で分析を行う必要がある。   On the other hand, since the change of the Doppler signal due to the low-speed moving object is slow, accurate measurement cannot be performed with a short frame length. Therefore, in order to measure the speed and distance of a low-speed moving object with high accuracy, it is necessary to perform analysis with a long frame length.

下記特許文献1には、異なる周波数分解能を有する複数の周波数分析部を有するレーダ装置が記載されている。このレーダ装置によれば、低速な物標と高速な物標とに関する周波数分析を別個の周波数分析部で行うので、それら周波数分析部の周波数分解能をそれぞれ対象とする物標に適した周波数分解能に設定することができる。
WO02/018972号
Patent Document 1 below describes a radar apparatus having a plurality of frequency analysis units having different frequency resolutions. According to this radar apparatus, the frequency analysis of the low-speed target and the high-speed target is performed by separate frequency analysis units, so that the frequency resolution of the frequency analysis unit is set to a frequency resolution suitable for each target target. Can be set.
WO02 / 019872

特許文献1に係るレーダ装置のように、周波数分析部を複数用いる従来技術の構成では、周波数分析部の数に比例して信号処理量が増大する。そのため、高性能な信号処理装置あるいは複数の信号処理装置が必要となり、コスト高となるという問題があった。   As in the radar apparatus according to Patent Document 1, in the configuration of the conventional technique using a plurality of frequency analysis units, the amount of signal processing increases in proportion to the number of frequency analysis units. For this reason, a high-performance signal processing device or a plurality of signal processing devices are required, which increases the cost.

反射波の強度は物体までの距離の4乗に比例して減衰するため、反射波のダイナミックレンジは広い。また、反射波をデジタル化して信号処理する場合、A/D変換による折り返し歪みの影響を除くためのアンチエリアスフィルタを通過させた後にA/D変換を行う。   Since the intensity of the reflected wave attenuates in proportion to the fourth power of the distance to the object, the dynamic range of the reflected wave is wide. Also, when the reflected wave is digitized and signal processing is performed, A / D conversion is performed after passing through an anti-alias filter for removing the influence of aliasing distortion due to A / D conversion.

必要なダイナミックレンジを確保しつつ折り返し歪みの影響を受けないようにするための一つの方法は、急峻な帯域阻止特性を持つアンチエリアスフィルタを用意することであるが、このようなアナログフィルタを精度良く実現することは難しい。そこで、一般には、分析しようとする最高の周波数より十分に高いサンプリングレートでA/D変換を行う(オーバーサンプリング)。こうすることで、それ程急峻な帯域阻止特性を持つアンチエリアスフィルタを用いずにダイナミックレンジの確保と折り返し歪みの除去が可能となる。   One way to avoid the effects of aliasing distortion while ensuring the required dynamic range is to prepare an anti-alias filter with steep band rejection characteristics. It is difficult to realize well. Therefore, in general, A / D conversion is performed at a sampling rate sufficiently higher than the highest frequency to be analyzed (oversampling). By doing so, it is possible to secure a dynamic range and remove aliasing distortion without using an anti-alias filter having such a steep band rejection characteristic.

しかしながら、オーバーサンプリングすると、本来分析する必要のない無駄な高周波数帯域を含めて周波数分析する必要が生じていた。   However, when oversampling is performed, it is necessary to perform frequency analysis including a wasteful high frequency band that is not originally required to be analyzed.

本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、移動物体の高精度な検出を、信号処理量の大幅な増大や無駄な処理の発生を抑えて低コストに実現可能とすることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and enables highly accurate detection of a moving object at a low cost by suppressing a significant increase in the amount of signal processing and generation of useless processing. For the purpose.

本発明に係る移動物体検出装置は、移動物体を検出する監視空間に所定周波数の送信波を送信する送信手段と、前記送信波に対する反射波を受信し、受信データを生成する受信手段と、前記受信データから複数の注目周波数帯域別に、互いに周波数分解能が異なり、かつデータ数が同じである帯域別データ列を構成する帯域別データ列構成手段と、周波数シフト操作により前記各帯域別データ列を互いに重複しない別々の周波数領域に対応付ける処理を行って、前記各帯域別データ列毎に変換データ列を生成する変換データ列生成手段と、前記複数の変換データ列を互いに加算合成して帯域合成データ列を生成する帯域合成データ列生成手段と、前記帯域合成データ列に対応する周波数スペクトルを求める周波数分析手段と、前記周波数スペクトルに基づいて前記移動物体を検出する検出手段と、を有する。   A moving object detection device according to the present invention includes a transmission unit that transmits a transmission wave of a predetermined frequency to a monitoring space that detects a moving object, a reception unit that receives a reflected wave with respect to the transmission wave and generates reception data, The band-specific data sequence forming means for configuring the data sequence for each band having different frequency resolution and the same number of data from the received data for a plurality of frequency bands of interest, and the data sequences for each band by the frequency shift operation. A process for associating different frequency regions that do not overlap with each other, a conversion data string generation unit that generates a conversion data string for each data string for each band, and a band synthesis data string by adding and synthesizing the plurality of conversion data strings to each other A band synthesis data sequence generation unit for generating a frequency spectrum, a frequency analysis unit for obtaining a frequency spectrum corresponding to the band synthesis data sequence, and the frequency spectrum Having a detection means for detecting the moving object based on Torr.

他の本発明に係る移動物体検出装置においては、前記注目周波数帯域が、前記移動物体の注目速度範囲に対応して設定され、前記注目速度範囲が低域であるほど、前記周波数分解能が高く設定される。   In the moving object detection device according to another aspect of the invention, the frequency band of interest is set corresponding to the speed range of interest of the moving object, and the frequency resolution is set higher as the speed range of interest is lower. Is done.

また他の本発明に係る移動物体検出装置は、前記受信手段が、受信した反射波を所定の原サンプリング周波数でサンプリングして前記受信データを生成し、前記帯域別データ列構成手段が、前記各注目周波数帯域毎に設けられ、前記受信データを入力され、当該注目周波数帯域の信号成分を通過させる周波数フィルタリングを行い、成分データ列を出力する複数のフィルタ手段と、前記各注目周波数帯域の前記成分データ列を、前記周波数分解能に応じて前記各注目周波数帯域毎に異なる再サンプリング周波数にダウンサンプリングするダウンサンプリング手段と、前記帯域別データ列として、前記各注目周波数帯域のダウンサンプリング後の前記成分データ列から、前記各注目周波数帯域に共通の前記データ数を有する部分列を取り出す部分列取り出し手段と、を有し、前記注目周波数帯域が、前記移動物体の注目速度範囲に対応して設定され、前記注目速度範囲が低域であるほど、前記再サンプリング周波数が低く設定されるものである。   In another moving object detection apparatus according to the present invention, the reception unit samples the received reflected wave at a predetermined original sampling frequency to generate the reception data. A plurality of filter means that are provided for each frequency band of interest, receive the received data, perform frequency filtering that passes signal components of the frequency band of interest, and output a component data string; and the components of the frequency bands of interest Downsampling means for downsampling a data string to a different resampling frequency for each frequency band of interest according to the frequency resolution, and the component data after downsampling of each frequency band of interest as the data string for each band A unit that extracts a partial sequence having the number of data common to each frequency band of interest from a sequence A column extracting means, wherein the target frequency band is set corresponding to the target speed range of the moving object, and the lower the target speed range, the lower the re-sampling frequency is set. It is.

本発明の好適な態様は、前記注目速度範囲のうち少なくとも1つは人間の歩行速度を含む範囲であり、前記注目速度範囲のうち少なくとも1つは人間の走行速度を含む範囲である移動物体検出装置である。   In a preferred aspect of the present invention, at least one of the attention speed ranges is a range including a human walking speed, and at least one of the attention speed ranges is a range including a human running speed. Device.

別の本発明に係る移動物体検出装置は、少なくともいずれか1つの前記各帯域別データ列に対する前記周波数シフト操作が、当該帯域別データ列と前記再サンプリング周波数の2分の1の周波数の正弦波との乗算であるものである。   In another moving object detection apparatus according to the present invention, the frequency shift operation for at least one of the band-specific data strings is a sine wave having a frequency that is half the frequency of the band-specific data string and the re-sampling frequency. Is the multiplication of

本発明によれば、移動物体からの反射信号から、複数の注目周波数帯域別に、互いに異なる周波数分解能を有する信号を生成し、それらを再び1つの信号に合成する。合成に際しては、注目周波数帯域別の信号を互いに異なる周波数分解能とすると共に、互いに重複しない別々の周波数領域に対応付ける。この合成により得られた信号に対する周波数分析を行うことで、複数の注目周波数帯域についての互いに異なる周波数分解能での周波数分析を1度に実行することが可能となる。すなわち、信号処理負荷の増大を回避しつつ、移動速度に応じて周波数分解能を変えた高精度の移動物体の検出を実現することができ、低コストの移動物体検出装置を実現することが可能となる。   According to the present invention, signals having different frequency resolutions are generated for each of a plurality of frequency bands of interest from a reflected signal from a moving object, and these signals are combined again into one signal. At the time of synthesis, signals for each frequency band of interest have different frequency resolutions and are associated with different frequency regions that do not overlap each other. By performing frequency analysis on the signal obtained by this synthesis, it is possible to perform frequency analysis at a different frequency resolution for a plurality of frequency bands of interest at a time. That is, it is possible to realize a highly accurate moving object detection with changing frequency resolution according to the moving speed while avoiding an increase in signal processing load, and to realize a low-cost moving object detecting device. Become.

以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)である移動物体検出装置について、図面に基づいて説明する。本実施形態では、移動物体検出装置を、人間の侵入を検知する用途で用いた場合の例について説明する。また、送受信する信号をマイクロ波とし、2周波CW方式を採用した場合の例として説明する。   Hereinafter, a moving object detection device according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an example will be described in which the moving object detection device is used for the purpose of detecting human intrusion. Further, an example in which a signal to be transmitted / received is a microwave and a two-frequency CW method is adopted will be described.

<実施形態1>
図1及び図2は、実施形態1に係る移動物体検出装置の概略のブロック構成図であり、図1には送信部及び受信部が詳しく示されており、図2には処理部が詳しく示されている。
<Embodiment 1>
FIG. 1 and FIG. 2 are schematic block configuration diagrams of the moving object detection apparatus according to the first embodiment. FIG. 1 shows the transmitter and receiver in detail, and FIG. 2 shows the processor in detail. Has been.

送信部100は、矩形波状の電圧波形を発生する矩形波発生器110、マイクロ波を発生する電圧制御型発振器120、マイクロ波の逆流を防ぐと共にマイクロ波を送信アンテナ140とミキサ220とに分配する方向性結合器130、及びマイクロ波を監視空間に放射する送信アンテナ140で構成され、異なる2つの周波数f,fを持つ連続的なマイクロ波を時分割で監視空間に送信する。 The transmission unit 100 includes a rectangular wave generator 110 that generates a rectangular-wave voltage waveform, a voltage-controlled oscillator 120 that generates a microwave, and prevents microwave backflow and distributes the microwave to the transmission antenna 140 and the mixer 220. A directional coupler 130 and a transmission antenna 140 that radiates microwaves to the monitoring space are configured to transmit continuous microwaves having two different frequencies f 1 and f 2 to the monitoring space in a time division manner.

2周波CW方式である本装置では、矩形波発生器110は、2種類の電圧値を持った矩形波を交互に発生する。矩形波の電圧値は電圧制御型発振器120の発振周波数を制御し、また、矩形波の発生周期は周波数f,fの切替周期を規定する。矩形波は受信部200の切替器230にも入力され、サンプルホールド240,245の同期に利用される。矩形波の発生周波数は通常、数十kHzから数百kHz程度に設定する。 In the present apparatus using the two-frequency CW method, the rectangular wave generator 110 alternately generates rectangular waves having two kinds of voltage values. The voltage value of the rectangular wave controls the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 120, and the generation period of the rectangular wave defines the switching period between the frequencies f 1 and f 2 . The rectangular wave is also input to the switching unit 230 of the receiving unit 200 and used for synchronizing the sample and hold 240 and 245. The generation frequency of the rectangular wave is usually set to about several tens kHz to several hundreds kHz.

電圧制御型発振器120は、発生するマイクロ波の周波数を入力電圧に基づいて制御する。すなわち、電圧制御型発振器120は、矩形波発生器110からの入力矩形波の電圧に応じて、周波数f,fの24GHz帯のマイクロ波を交互に発生する。また、電圧制御型発振器120は、矩形波に同期してマイクロ波の周波数をfからfへ、あるいはfからfへと切り替える。 The voltage controlled oscillator 120 controls the frequency of the generated microwave based on the input voltage. That is, the voltage controlled oscillator 120 alternately generates microwaves in the 24 GHz band having the frequencies f 1 and f 2 according to the voltage of the input rectangular wave from the rectangular wave generator 110. The voltage controlled oscillator 120 switches synchronously with the square wave frequency of the microwaves from f 1 to f 2, or from f 2 to f 1.

送信部100から送信されたマイクロ波は、監視空間内に存在する物体で反射され、反射波として受信部200で受信される。監視空間内に移動物体が存在する場合、反射波には移動物体によるドップラ成分が含まれる。   The microwave transmitted from the transmission unit 100 is reflected by an object existing in the monitoring space, and is received by the reception unit 200 as a reflected wave. When a moving object exists in the monitoring space, the reflected wave includes a Doppler component due to the moving object.

受信部200は、反射波を受信する受信アンテナ210、反射波と方向性結合器130からのマイクロ波とをミキシングして反射波に含まれるドップラ成分のみを抽出し、ドップラ信号として出力するミキサ220、矩形波発生器110からの矩形波の発生周期に同期してドップラ信号を周波数fのマイクロ波によるものと周波数fのマイクロ波によるものとに分離する切替器230、切替器230によって不連続になった各ドップラ信号を補間するサンプルホールド240,245(図1ではS/Hと略記)、各ドップラ信号を増幅するアンプ250,255、各ドップラ信号の折り返し歪みを抑圧するアンチエリアスフィルタ260,265、A/D変換器270,275で構成され、反射波を受信し、反射波に含まれるドップラ成分を抽出したドップラ信号をデジタル信号に変換して出力する。以下、周波数fのマイクロ波によるドップラ信号を第一ドップラ信号、周波数fのマイクロ波によるドップラ信号を第二ドップラ信号と称する。 The receiving unit 200 receives the reflected wave, and mixes the reflected wave and the microwave from the directional coupler 130 to extract only the Doppler component included in the reflected wave, and outputs the mixer 220 as a Doppler signal. In synchronization with the generation period of the rectangular wave from the rectangular wave generator 110, the switching unit 230 and the switching unit 230 that separate the Doppler signal into one using the microwave of the frequency f 1 and one using the microwave of the frequency f 2 Sample hold 240, 245 (abbreviated as S / H in FIG. 1) for interpolating each continuous Doppler signal, amplifiers 250, 255 for amplifying each Doppler signal, and anti-alias filter 260 for suppressing aliasing distortion of each Doppler signal. 265, and A / D converters 270 and 275, which receive the reflected wave and are included in the reflected wave. Doppler signal extracted minute and then outputs these digital signals to. Hereinafter, the Doppler signal using the microwave having the frequency f 1 is referred to as a first Doppler signal, and the Doppler signal using the microwave having the frequency f 2 is referred to as a second Doppler signal.

アンチエリアスフィルタ260,265は、比較的緩やかな帯域阻止特性を持つアナログフィルタとする。A/D変換器270,275は、サンプリングレートが11.025kHzのものを採用する。このときのナイキスト周波数は移動物体の速度に換算すると時速123kmに相当し、侵入検知で分析しようとする周波数より十分に高い(オーバーサンプリング)。   The anti-alias filters 260 and 265 are analog filters having relatively gentle band rejection characteristics. As the A / D converters 270 and 275, those having a sampling rate of 11.025 kHz are adopted. The Nyquist frequency at this time corresponds to 123 km / h in terms of the speed of the moving object, and is sufficiently higher than the frequency to be analyzed by intrusion detection (oversampling).

処理部300は、デジタル信号を処理するDSPやCPU等のプロセッサ、プログラムやパラメータを記憶するFLASHメモリ等の不揮発性メモリ、処理結果等を一時記憶するDRAM等の揮発性メモリ等により構成される。   The processing unit 300 includes a processor such as a DSP or a CPU that processes digital signals, a nonvolatile memory such as a FLASH memory that stores programs and parameters, a volatile memory such as a DRAM that temporarily stores processing results, and the like.

図2を参照して、処理部300について詳細に説明する。処理部300は、受信部200から入力される第一ドップラ信号、第二ドップラ信号のデジタルデータを蓄積するバッファ部310,315、第一ドップラ信号、第二ドップラ信号のデジタルデータから注目周波数帯域以外の周波数成分を除去するためのフィルタ部320,322,324,326、間引き等により第一ドップラ信号、第二ドップラ信号のデジタルデータをダウンサンプリングするダウンサンプリング部330,335、複数のドップラ信号のデジタルデータを注目周波数帯域同士が重複しないように1つのデジタルデータに合成する合成部340,345、高速フーリエ変換(FFT;Fast Fourier Transform)等により合成したデジタルデータを複素スペクトルに変換する周波数分析部350,355、第一ドップラ信号および第二ドップラ信号の複素スペクトルを基にドップラ周波数を抽出するドップラ周波数抽出部360、ドップラ周波数における第一ドップラ信号および第二ドップラ信号の位相差を基に移動物体検出装置から移動物体までの距離を算出する距離分布算出部370、移動物体の速度を算出する速度分布算出部380、移動物体による反射強度を算出する強度分布算出部385、移動物体までの距離と移動物体の速度とを基に侵入者の有無を判定する侵入判定部390を含む。例えば、これらの各部はプログラムとして不揮発性メモリに記憶され、装置が起動するとプロセッサによって読み出され、実行される。   The processing unit 300 will be described in detail with reference to FIG. The processing unit 300 includes buffers 310 and 315 that store digital data of the first Doppler signal and the second Doppler signal input from the receiving unit 200, the digital data of the first Doppler signal, and the second Doppler signal other than the frequency band of interest. Filter units 320, 322, 324, and 326 for removing frequency components, down-sampling units 330 and 335 for down-sampling the digital data of the first Doppler signal and the second Doppler signal by decimation, etc., digital of a plurality of Doppler signals A frequency analysis unit 350 that converts digital data synthesized by a fast Fourier transform (FFT) or the like into a complex spectrum, and synthesizes the data into one digital data so that the frequency bands of interest do not overlap each other. , 355, the first Doppler signal and The Doppler frequency extraction unit 360 that extracts the Doppler frequency based on the complex spectrum of the second Doppler signal, and the distance from the moving object detection device to the moving object based on the phase difference between the first Doppler signal and the second Doppler signal at the Doppler frequency. Distance distribution calculation unit 370 to calculate, velocity distribution calculation unit 380 to calculate the speed of the moving object, intensity distribution calculation unit 385 to calculate the reflection intensity by the moving object, intrusion based on the distance to the moving object and the speed of the moving object An intrusion determination unit 390 that determines the presence or absence of a person is included. For example, each of these units is stored in a nonvolatile memory as a program, and is read and executed by a processor when the apparatus is activated.

以下、処理部300に含まれる各部について説明する。図3はバッファ部310,315に蓄積されたドップラ信号のデータ例を示す模式図であり、横軸が時間、縦軸が電圧値に対応する。また、図4は処理部300内の各部におけるドップラ信号のデータ例を示す模式図であり、図3に示すドップラ信号に対する処理結果を、図3と同様、横軸を時間、縦軸を電圧値として表している。図5は、図4の各データ例に対応する周波数スペクトルを示す模式図であり、横軸が周波数、縦軸がデシベル表示による強度に対応する。   Hereinafter, each unit included in the processing unit 300 will be described. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of Doppler signal data accumulated in the buffer units 310 and 315, in which the horizontal axis corresponds to time and the vertical axis corresponds to a voltage value. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of Doppler signal data in each unit in the processing unit 300. As in FIG. 3, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage value. It represents as. FIG. 5 is a schematic diagram showing a frequency spectrum corresponding to each data example of FIG. 4, where the horizontal axis corresponds to the frequency and the vertical axis corresponds to the intensity in decibel display.

バッファ部310、フィルタ部320,322、ダウンサンプリング部330、合成部340、周波数分析部350は第一ドップラ信号を処理する。   The buffer unit 310, the filter units 320 and 322, the downsampling unit 330, the synthesis unit 340, and the frequency analysis unit 350 process the first Doppler signal.

バッファ部310は、A/D変換器270でデジタル化された第一ドップラ信号のデータのうち、少なくともN個の最新データを蓄積する。本実施形態では、FIFO(First In First Out)バッファで構成し、Nを2048とする。   The buffer unit 310 stores at least N latest data among the data of the first Doppler signal digitized by the A / D converter 270. In the present embodiment, a FIFO (First In First Out) buffer is used, and N is 2048.

フィルタ部320は、バッファ部310からN個の最新データを高速移動物体を分析するためのドップラ信号(以下、高速移動物体用データ)として読み出して、注目周波数帯域以外の周波数成分を除去する。本実施形態では、注目周波数帯域を0Hz以上、ナイキスト周波数の1/2以下とし、遮断周波数2.75625kHzの低域通過フィルタ(LPF;Low Pass Filter)を用いる。この注目周波数帯域は、注目速度範囲を時速62km以下とすることに相当し、全速力で走る人間の速度に対して十分な余裕を持たせた設定となっている。また、ここで除去した周波数帯域は前述のA/D変換部270でのオーバーサンプリングにより生じた無駄な周波数帯域である。図4(a)は、図3に示されているようなバッファ部310に記憶されている第一ドップラ信号がフィルタ部320を通過した後の高速移動物体データを示す。また、図5(a)は図4(a)の高速移動物体用データに対応する周波数スペクトルを示したものである。   The filter unit 320 reads out the N latest data from the buffer unit 310 as a Doppler signal for analyzing a high-speed moving object (hereinafter, data for a high-speed moving object), and removes frequency components other than the frequency band of interest. In the present embodiment, a low-pass filter (LPF) having a cutoff frequency of 2.75625 kHz with a frequency band of interest of 0 Hz or more and 1/2 or less of the Nyquist frequency is used. This attention frequency band is equivalent to setting the attention speed range to 62 km / h or less, and is set with a sufficient margin for the speed of a human running at full speed. The frequency band removed here is a useless frequency band generated by the oversampling in the A / D converter 270 described above. FIG. 4A shows high-speed moving object data after the first Doppler signal stored in the buffer unit 310 as shown in FIG. 3 passes through the filter unit 320. FIG. 5A shows a frequency spectrum corresponding to the high-speed moving object data shown in FIG.

一方、フィルタ部322は、バッファ部310からN個の最新データを低速移動物体を分析するためのドップラ信号(以下、低速移動物体用データ)として読み出して、注目周波数帯域以外の周波数成分を除去する。本実施形態では、注目周波数帯域を0Hz以上、ナイキスト周波数の1/16以下とし、遮断周波数344.53125HzのLPFを用いる。この注目周波数帯域は、注目速度範囲を人間の歩行速度程度である秒速2.14m以下とすることに相当する。   On the other hand, the filter unit 322 reads the N latest data from the buffer unit 310 as a Doppler signal for analyzing a low-speed moving object (hereinafter, data for a low-speed moving object), and removes frequency components other than the frequency band of interest. . In the present embodiment, an LPF having a notable frequency band of 0 Hz or more and 1/16 or less of the Nyquist frequency and a cutoff frequency of 344.53125 Hz is used. This attention frequency band corresponds to the attention speed range being 2.14 m or less per second, which is about the walking speed of a human.

ダウンサンプリング部330は、低速移動物体を分析するためのドップラ信号をダウンサンプリングする。本実施形態では、フィルタ部322が出力したデータを8個おきに1個取り出す間引きによってダウンサンプリングを行う。   The downsampling unit 330 downsamples a Doppler signal for analyzing a low-speed moving object. In the present embodiment, downsampling is performed by thinning out every eight pieces of data output from the filter unit 322.

ここで、ダウンサンプリングしたデータはN/8個となるが、ダウンサンプリング部330は過去にダウンサンプリングした少なくとも7N/8個のデータを保持し、これらを合わせたN個のデータをダウンサンプリング結果として出力するように構成する。   Here, the down-sampled data is N / 8, but the down-sampling unit 330 holds at least 7N / 8 data that have been down-sampled in the past, and the combined N data as the down-sampling result. Configure to output.

ダウンサンプリングした2048個の低速移動物体用データは1486m秒のフレーム長となり、2048個の高速移動物体用データのフレーム長185.8m秒に対して長く、周波数分解能が向上したものとなる。また、2つのデータの個数を同一とすることで、後述する合成部340による合成が可能となる。   The downsampled 2048 low-speed moving object data has a frame length of 1486 msec, which is longer than the frame length of 182048 msec of the 2048 high-speed moving object data, and the frequency resolution is improved. Further, by making the two pieces of data the same number, the composition by the composition unit 340 described later becomes possible.

図4(b)はダウンサンプリング部330が出力する低速移動物体用データを示している。また、図5(b)は図4(b)に示す低速移動物体用データの周波数スペクトルを示したものである。図5(b)は、高速移動物体用データの周波数スペクトルである図5(a)の低周波数帯域を拡大した形となっており、例えば、図5(a)では粗い分解能でしか観察できない50Hz付近に現れているピーク周波数が図5(b)ではより細かい分解能で観察できることが分かる。すなわち、ダウンサンプリング部330が出力する低速移動物体用データは、高速移動物体用データより低周波数帯域について細かい分解能を有するのである。   FIG. 4B shows low-speed moving object data output by the downsampling unit 330. FIG. 5 (b) shows the frequency spectrum of the low-speed moving object data shown in FIG. 4 (b). FIG. 5B is an enlarged form of the low frequency band of FIG. 5A, which is the frequency spectrum of the data for high-speed moving objects. For example, 50 Hz that can be observed only with a coarse resolution in FIG. It can be seen that the peak frequency appearing in the vicinity can be observed with a finer resolution in FIG. That is, the low-speed moving object data output by the downsampling unit 330 has finer resolution in the low frequency band than the high-speed moving object data.

尚、ダウンサンプリングの方法は、連続8データの平均値を8個おきに計算する、あるいは、連続8データの中央値を8個おきに計算するなどしても良いし、間隔もNの約数であれば8でなくても良い。   The down-sampling method may calculate the average value of continuous 8 data every 8 pieces, or calculate the median value of continuous 8 data every 8 pieces, and the interval is a divisor of N. If so, it may not be 8.

合成部340は、フィルタ部320を通過した高速移動物体用データと、ダウンサンプリング部330が出力した低速移動物体用データとを1つのデータに合成する。具体的には、フィルタ部320により除去された高速移動物体用データの高周波数帯域に、低速移動物体用データの注目周波数帯域の成分を周波数シフトさせ、高速移動物体用データと周波数シフトした低速移動物体用データとを加算する。   The synthesizing unit 340 synthesizes the data for the high-speed moving object that has passed through the filter unit 320 and the data for the low-speed moving object output from the downsampling unit 330 into one data. Specifically, the component of the target frequency band of the low-speed moving object data is frequency-shifted to the high-frequency band of the high-speed moving object data removed by the filter unit 320, and the low-speed movement is frequency-shifted from the high-speed moving object data. The object data is added.

加算は、2つのデータが仮想的に同じサンプリングレートでサンプリングされたと見なして1番目のデータ値同士、2番目のデータ値同士、…、N番目のデータ値同士、をそれぞれ加えた値を算出する処理である。   In addition, it is assumed that two data are virtually sampled at the same sampling rate, and values obtained by adding the first data values, the second data values,..., The Nth data values are calculated. It is processing.

周波数シフトはシフトさせる元データに正弦波を乗算することによって行う。乗算する正弦波の周波数をシフト周波数と称する。周波数シフトにより、元データのスペクトルはその形状を保ったまま、0Hzの位置がシフト周波数の位置となるように周波数軸上で平行移動される。このときに、シフト周波数を中心に元データのスペクトル形状を折り返した虚像が生じる。本実施形態では、この虚像がフィルタ部320により周波数成分が除去された高周波数帯域に現れるように、ダウンサンプリング後のナイキスト周波数689.0625Hzにシフト周波数を設定する。図4(c)は合成部340にて周波数シフトした後の低速移動物体用データを、また、図5(c)は図5(b)の周波数スペクトルを周波数シフトして現れた虚像を示している。既に述べたように、本装置では高速移動物体用データの取得に必要とされる以上の周波数でオーバーサンプリングしていることにより、高速移動物体用データの周波数スペクトルとナイキスト周波数との間に空いた周波数帯域が生じる。本装置では、低速移動物体用データの周波数スペクトルの虚像が実質的にこの空き領域に収まるように周波数変換される。つまり、本装置では、当該虚像が高速移動物体用データの注目周波数帯域に実質的に重複しないように設定されている。   The frequency shift is performed by multiplying the original data to be shifted by a sine wave. The frequency of the sine wave to be multiplied is called the shift frequency. Due to the frequency shift, the spectrum of the original data is translated on the frequency axis so that the position of 0 Hz becomes the position of the shift frequency while maintaining its shape. At this time, a virtual image is generated in which the spectrum shape of the original data is folded around the shift frequency. In the present embodiment, the shift frequency is set to the Nyquist frequency of 689.0625 Hz after down-sampling so that this virtual image appears in the high frequency band from which the frequency component has been removed by the filter unit 320. FIG. 4C shows the data for the low-speed moving object after the frequency shift by the synthesis unit 340, and FIG. 5C shows the virtual image that appears by frequency-shifting the frequency spectrum of FIG. 5B. Yes. As already mentioned, this device has over-sampling at a frequency higher than that required to acquire data for high-speed moving objects, so there is a gap between the frequency spectrum of the data for high-speed moving objects and the Nyquist frequency. A frequency band is generated. In this apparatus, the frequency conversion is performed so that the virtual image of the frequency spectrum of the data for the low-speed moving object is substantially contained in this empty area. That is, in the present apparatus, the virtual image is set so as not to substantially overlap the target frequency band of the data for the high-speed moving object.

図4(d)は合成部340にて図4(a)の高速移動物体用データ及び図4(c)の低速移動物体用データを加算合成したデータを表している。図5(d)は、この加算合成後のデータの周波数スペクトルであり、図5(a)の高速移動物体用データの周波数スペクトルと図5(c)の低速移動物体用データの周波数スペクトルの虚像部分とを合成した特徴を有している。   FIG. 4D shows data obtained by adding and synthesizing the high-speed moving object data in FIG. 4A and the low-speed moving object data in FIG. FIG. 5D is a frequency spectrum of the data after the addition synthesis, and a virtual image of the frequency spectrum of the data for the high-speed moving object in FIG. 5A and the frequency spectrum of the data for the low-speed moving object in FIG. It has the characteristic of combining the part.

尚、上述の構成では、合成部340が低速移動物体用データを周波数シフトして高速移動物体用データに加算するものとして説明を行ったが、合成部340が高速移動物体用データを周波数シフトして低速移動物体用データに加算しても良い。   In the above-described configuration, it has been described that the combining unit 340 shifts the frequency of the low-speed moving object data and adds it to the high-speed moving object data, but the combining unit 340 shifts the high-speed moving object data. And may be added to the data for low-speed moving objects.

周波数分析部350は、合成部340からのデータにハミング窓によるウィンドウ処理を施し、ウィンドウ処理したデータをFFTにより周波数分析して複素スペクトルを算出する。合成部340からのデータには、高速移動物体用データと低速移動物体用データの両方の成分を含んでおり、1回の周波数分析により2つの注目周波数帯域に関する分析を同時に実行可能である。   The frequency analysis unit 350 performs window processing using a Hamming window on the data from the synthesis unit 340 and performs frequency analysis on the windowed data using FFT to calculate a complex spectrum. The data from the synthesizing unit 340 includes both the high-speed moving object data and the low-speed moving object data, and the analysis regarding the two frequency bands of interest can be executed simultaneously by one frequency analysis.

尚、ウィンドウ処理の窓関数としてハニング窓等を用いても良いし、周波数分析を離散フーリエ変換(DFT;Discrete Fourier Transform)等で行っても良い。   A Hanning window or the like may be used as a window function for window processing, or frequency analysis may be performed by a discrete Fourier transform (DFT) or the like.

以上、処理部300のうち、第一ドップラ信号を処理する構成を説明したが、第二ドップラ信号を処理する構成は、バッファ部315、フィルタ部324、フィルタ部326、ダウンサンプリング部335、合成部345、周波数分析部355により行われる。ここで、バッファ部315はバッファ部310と、フィルタ部324はフィルタ部320と、フィルタ部326はフィルタ部322と、ダウンサンプリング部335はダウンサンプリング部330と、合成部345は合成部340と、周波数分析部355は周波数分析部350と、それぞれ同じであるので説明は省略する。   The configuration of processing the first Doppler signal in the processing unit 300 has been described above. The configuration of processing the second Doppler signal includes the buffer unit 315, the filter unit 324, the filter unit 326, the downsampling unit 335, and the synthesis unit. 345, performed by the frequency analysis unit 355. Here, the buffer unit 315 is a buffer unit 310, the filter unit 324 is a filter unit 320, the filter unit 326 is a filter unit 322, the downsampling unit 335 is a downsampling unit 330, the synthesis unit 345 is a synthesis unit 340, Since the frequency analysis unit 355 is the same as the frequency analysis unit 350, description thereof will be omitted.

ドップラ周波数抽出部360は、周波数分析部350から入力される第一ドップラ信号の複素スペクトルと、周波数分析部355から入力される第二ドップラ信号の複素スペクトルとのそれぞれの強度を算出し、両者の強度差が予め定めたしきい値より小さい周波数をドップラ周波数として抽出する。   The Doppler frequency extraction unit 360 calculates the intensities of the complex spectrum of the first Doppler signal input from the frequency analysis unit 350 and the complex spectrum of the second Doppler signal input from the frequency analysis unit 355, A frequency whose intensity difference is smaller than a predetermined threshold is extracted as a Doppler frequency.

かかる処理は、同一の移動物体からの反射波は、f,fのいずれかの周波数の場合においても同様に受信されることを利用し、移動物体以外のノイズ成分を侵入判定から除外するための処理である。すなわち、第一ドップラ信号と第二ドップラ信号との両方に同程度の強度を有するドップラ周波数を抽出している。 Such processing utilizes the fact that the reflected wave from the same moving object is similarly received even in the case of either f 1 or f 2 frequency, and excludes noise components other than the moving object from the intrusion determination. Process. In other words, Doppler frequencies having similar intensities are extracted for both the first Doppler signal and the second Doppler signal.

距離分布算出部370は、ドップラ周波数毎に周波数分析部350から抽出した第一ドップラ信号と周波数分析部355から抽出した第二ドップラ信号との複素スペクトルに基づいて、第一ドップラ信号と第二ドップラ信号との位相差を求め、位相差を用いて移動物体までの距離を算出する。ここでの算出結果により、移動物体が移動物体検出装置からどのくらいの距離に分布しているかが分かる。   The distance distribution calculation unit 370 generates the first Doppler signal and the second Doppler signal based on the complex spectrum of the first Doppler signal extracted from the frequency analysis unit 350 and the second Doppler signal extracted from the frequency analysis unit 355 for each Doppler frequency. The phase difference from the signal is obtained, and the distance to the moving object is calculated using the phase difference. From this calculation result, it can be seen how far the moving object is distributed from the moving object detection device.

強度分布算出部385は、ドップラ周波数毎に周波数分析部350から抽出した第一ドップラ信号と周波数分析部355から抽出した第二ドップラ信号との複素スペクトルに基づいて、第一ドップラ信号の強度と第二ドップラ信号の強度との平均値を求め、求めた平均値を距離分布算出部370が算出した距離と対応付ける。ここでの算出結果により、移動物体検出装置からどのくらいの距離にどのくらいの反射強度の移動物体が分布しているかが分かる。   Based on the complex spectrum of the first Doppler signal extracted from the frequency analysis unit 350 and the second Doppler signal extracted from the frequency analysis unit 355 for each Doppler frequency, the intensity distribution calculation unit 385 determines the intensity of the first Doppler signal and the first Doppler signal. An average value with the intensity of the two Doppler signal is obtained, and the obtained average value is associated with the distance calculated by the distance distribution calculation unit 370. From the calculation result here, it can be seen how much the moving object of the reflection intensity is distributed at what distance from the moving object detection device.

速度分布算出部380は、ドップラ周波数毎に図5(d)に示すように左半分を高速移動体検知用の周波数軸及び、右半分を低速移動体検知用の周波数軸として、移動物体の速度を求め、求めた速度を距離分布算出部370が算出した距離と、ドップラ周波数に基づいて対応付ける。ここでの算出結果により、移動物体検出装置からどのくらいの距離にどのくらいの速度の移動物体が分布しているかが分かる。   As shown in FIG. 5D, the velocity distribution calculation unit 380 uses a left half as a frequency axis for high-speed moving object detection and a right half as a frequency axis for low-speed moving object detection for each Doppler frequency. And the obtained speed is associated with the distance calculated by the distance distribution calculation unit 370 based on the Doppler frequency. From the calculation result here, it can be understood how much moving objects are distributed at what distance from the moving object detection device.

侵入判定部390は、強度分布算出部385で算出した強度分布、及び速度分布算出部380で算出した移動物体の速度分布を基にして移動物体が人間であるかを判断し、人間であると判断したら、侵入ありとの判定を行う。   The intrusion determining unit 390 determines whether the moving object is a human based on the intensity distribution calculated by the intensity distribution calculating unit 385 and the velocity distribution of the moving object calculated by the velocity distribution calculating unit 380. When it is determined, it is determined that there is an intrusion.

出力部400は、侵入判定部390が侵入ありと判定した場合に、検知信号を移動物体検出装置の外部に出力する。検知信号は、警備システムのコントローラ等(図示せず)に入力され、コントローラにて、侵入検知を意味する表示や通信回線を介した警備センタへの通報等が行われる。   The output unit 400 outputs a detection signal to the outside of the moving object detection device when the intrusion determination unit 390 determines that there is an intrusion. The detection signal is input to a controller or the like (not shown) of the security system, and the controller performs display indicating intrusion detection or reporting to the security center via the communication line.

次に、本装置の動作について説明する。   Next, the operation of this apparatus will be described.

装置が起動すると、送信部100から異なる2つの周波数f,fを持つ連続的なマイクロ波が時分割で交互に監視空間に送信される。受信部200は、監視空間内の物体からの反射波を受信し、移動物体により生じたドップラ成分を反射波から抽出したドップラ信号をデジタルデータに変換し、周波数fの送信波によるドップラ信号のデジタルデータ(第一ドップラ信号)と周波数fの送信波によるドップラ信号のデジタルデータ(第二ドップラ信号)とを処理部300に入力する。 When the apparatus is activated, continuous microwaves having two different frequencies f 1 and f 2 are alternately transmitted from the transmitter 100 to the monitoring space in a time division manner. The receiving unit 200 receives a reflected wave from an object in the monitoring space, converts a Doppler signal obtained by extracting the Doppler component generated by the moving object from the reflected wave into digital data, and converts the Doppler signal by the transmission wave of the frequency f 1 . Digital data (first Doppler signal) and digital data (second Doppler signal) of a Doppler signal generated by a transmission wave having a frequency f 2 are input to the processing unit 300.

以下、処理部300による処理の流れを図6,図7及び図8のフローチャートを参照して説明する。第一ドップラ信号及び第二ドップラ信号はそれぞれ第一ドップラ信号処理S10,第二ドップラ信号処理S12にて周波数分析され、それらの結果が総合解析処理S14に入力される。図7は、第一ドップラ信号処理S10及び第二ドップラ信号処理S12それぞれをより詳しく示したフローチャートであり、また図8は総合解析処理S14をより詳しく示したフローチャートである。   Hereinafter, the flow of processing by the processing unit 300 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 6, 7, and 8. The first Doppler signal and the second Doppler signal are subjected to frequency analysis in the first Doppler signal processing S10 and the second Doppler signal processing S12, respectively, and those results are input to the comprehensive analysis processing S14. FIG. 7 is a flowchart showing the first Doppler signal processing S10 and the second Doppler signal processing S12 in more detail, and FIG. 8 is a flowchart showing the comprehensive analysis processing S14 in more detail.

以下、第一ドップラ信号処理S10を図7を用いて説明する。第一ドップラ信号は、A/D変換器270によってデジタル化され(ステップS400)、バッファ部310によって順次蓄積される(ステップS402)。このとき、バッファ部310は、蓄積したデータ数をカウントしている。バッファ部310の動作S400,S402は他の各部の動作と独立し、かつ、繰り返し実行される。   Hereinafter, the first Doppler signal processing S10 will be described with reference to FIG. The first Doppler signal is digitized by the A / D converter 270 (step S400) and sequentially stored by the buffer unit 310 (step S402). At this time, the buffer unit 310 counts the number of accumulated data. The operations S400 and S402 of the buffer unit 310 are executed independently of the operations of the other units and repeatedly.

フィルタ部320は、バッファ部310による蓄積データ数のカウント値を参照し、カウンタがN個に達すると(ステップS404にてYES)、バッファ部310に蓄積されたN個のデータを高速移動物体用データとして読み出し、読み出したデータに遮断周波数2.75625kHzのLPFを施し(ステップS406)、処理結果を一時的に記憶する(ステップ408)。   Filter unit 320 refers to the count value of the number of stored data in buffer unit 310, and when the counter reaches N (YES in step S404), N data stored in buffer unit 310 is used for high-speed moving objects. Data is read out, LPF with a cutoff frequency of 2.75625 kHz is applied to the read data (step S406), and the processing result is temporarily stored (step 408).

また、フィルタ部322もバッファ部310のカウント値を参照しており、カウント値がN個に達すると、フィルタ部322は、バッファ部310に蓄積されたN個のデータを低速移動物体用データとして読み出し、読み出したデータに遮断周波数344.53125HzのLPFを施し、ダウンサンプリング部330に入力する(ステップS410)。   The filter unit 322 also refers to the count value of the buffer unit 310, and when the count value reaches N, the filter unit 322 uses the N pieces of data accumulated in the buffer unit 310 as low-speed moving object data. The read and read data are subjected to LPF with a cutoff frequency of 344.53125 Hz and input to the downsampling unit 330 (step S410).

ダウンサンプリング部330は、入力されたN個のデータから8個おきにデータを取り出す間引き処理によるダウンサンプリングを行う(ステップS412)。また、ダウンサンプリング部330は、蓄積しているN個の過去のダウンサンプリング結果のうち最古のN/8個を削除し、ステップS412にて生成したN/8個のデータを追加する(ステップS416)。   The down-sampling unit 330 performs down-sampling by thinning-out processing that extracts every 8 pieces of data from the input N pieces of data (step S412). In addition, the downsampling unit 330 deletes the oldest N / 8 of the N past downsampling results accumulated, and adds the N / 8 data generated in step S412 (step S412). S416).

合成部340は、ダウンサンプリング部330に蓄積されている低速移動物体用データをN個読み出し、読み出したデータに周波数689.0625Hzの正弦波を乗じて周波数シフトを行い(ステップS418)、周波数シフトした低速移動物体用データとフィルタ部320が一時記憶している高速移動物体用データとを加算することで両者を合成し、合成データを一時的に記憶する(ステップS420)。なお、以上では、高速移動物体用データに関する処理(ステップS406,S408)と低速移動物体用データに関する処理(ステップS410,S412、S416,S418)とを並列的に行う例を示したが、直列的に実行しても良く、その場合の処理順序は適宜に設計可能である。   The synthesizer 340 reads N pieces of low-speed moving object data stored in the downsampling unit 330, multiplies the read data by a sine wave having a frequency of 689.0625 Hz, and performs frequency shift (step S418). The low-speed moving object data and the high-speed moving object data temporarily stored in the filter unit 320 are added to synthesize the two, and the combined data is temporarily stored (step S420). In the above, an example has been shown in which the processing related to the data for high-speed moving objects (steps S406 and S408) and the processing related to the data for low-speed moving objects (steps S410, S412, S416, and S418) are performed in parallel. The processing order in that case can be designed as appropriate.

周波数分析部350は、合成部340が一時記憶している合成データを読み出し、読み出した合成データにハミング窓を乗じることによりウィンドウ処理を施し(ステップS422)、ウィンドウ処理を施したデータに対してFFT分析を実行して第一ドップラ信号の複素スペクトルを算出し、算出した複素スペクトルを一時的に記憶する(ステップS424)。以上のように、本発明は合成データを生成することによって、分解能が異なる複数の周波数分析を一度のFFT分析で行うことができる。合成部340における周波数シフトと加算に係る処理量はFFT分析に係る処理量に比べると非常に少なく、コスト削減効果は高い。   The frequency analysis unit 350 reads the synthesized data temporarily stored in the synthesis unit 340, performs window processing by multiplying the read synthesized data by a Hamming window (step S422), and performs FFT on the data subjected to the window processing. Analysis is performed to calculate the complex spectrum of the first Doppler signal, and the calculated complex spectrum is temporarily stored (step S424). As described above, according to the present invention, by generating synthesized data, a plurality of frequency analyzes with different resolutions can be performed by one FFT analysis. The amount of processing related to frequency shift and addition in the combining unit 340 is very small compared to the amount of processing related to FFT analysis, and the cost reduction effect is high.

以上、第一ドップラ信号に関する処理S10を詳しく説明したが、第二ドップラ信号に関する処理S12も第一ドップラ信号と同様に実行され、処理結果である第二ドップラ信号の複素スペクトルが周波数分析部355で一時的に記憶される。   The processing S10 related to the first Doppler signal has been described in detail above, but the processing S12 related to the second Doppler signal is also executed in the same manner as the first Doppler signal, and the complex spectrum of the second Doppler signal as the processing result is obtained by the frequency analysis unit 355. Temporarily stored.

具体的には、第二ドップラ信号処理S12においては、バッファ部315によりステップS400,S402,S404の処理が行われ、フィルタ部324によりステップS406,S408の処理が行われ、フィルタ部326によりステップS410の処理が行われ、ダウンサンプリング部335によりステップS412,S416の処理が行われ、合成部345によりステップS418,S420の処理が行われ、周波数分析部355によりステップS422,S424の処理が行われる。   Specifically, in the second Doppler signal processing S12, the buffer unit 315 performs steps S400, S402, and S404, the filter unit 324 performs steps S406 and S408, and the filter unit 326 performs step S410. The downsampling unit 335 performs the processing of steps S412 and S416, the synthesizing unit 345 performs the processing of steps S418 and S420, and the frequency analysis unit 355 performs the processing of steps S422 and S424.

次に、総合解析処理S14を図8を用いて説明する。ドップラ周波数抽出部360は、処理S10にて算出した第一ドップラ信号の複素スペクトルと処理S12にて算出した第二ドップラ信号の複素スペクトルとから、移動物体により生じたドップラシフトを含む周波数を抽出する(ステップS460)。そのために、まず、ドップラ周波数抽出部360は、第一ドップラ信号の周波数スペクトルと第二ドップラ信号の周波数スペクトルとを算出し、周波数ごとに両者のスペクトル強度の差を求める。次に、ドップラ周波数抽出部360は、差が予め定めたしきい値以下の周波数をドップラ周波数として抽出し、一時的に記憶する。   Next, the comprehensive analysis process S14 will be described with reference to FIG. The Doppler frequency extraction unit 360 extracts a frequency including the Doppler shift caused by the moving object from the complex spectrum of the first Doppler signal calculated in Process S10 and the complex spectrum of the second Doppler signal calculated in Process S12. (Step S460). For this purpose, first, the Doppler frequency extraction unit 360 calculates the frequency spectrum of the first Doppler signal and the frequency spectrum of the second Doppler signal, and obtains the difference in spectral intensity between the two for each frequency. Next, the Doppler frequency extraction unit 360 extracts a frequency whose difference is equal to or less than a predetermined threshold as a Doppler frequency and temporarily stores it.

距離分布算出部370は、ステップS460で抽出されたドップラ周波数ごとに、第一ドップラ信号の複素スペクトルと、第二ドップラ信号の複素スペクトルとを読み出し、両複素スペクトル間の位相差を求め(ステップS464)、位相差を基に移動物体までの距離を算出する(ステップS466)。位相差をΔφ、光速をcとすると、移動物体までの距離Rは次式にて求まる。   The distance distribution calculation unit 370 reads the complex spectrum of the first Doppler signal and the complex spectrum of the second Doppler signal for each Doppler frequency extracted in Step S460, and obtains the phase difference between the two complex spectra (Step S464). ), The distance to the moving object is calculated based on the phase difference (step S466). When the phase difference is Δφ and the speed of light is c, the distance R to the moving object is obtained by the following equation.

Figure 0004734057
Figure 0004734057

強度分布算出部385は、移動物体までの距離に対する強度の分布を算出する(ステップS468)。そのために強度分布算出部385は、まず、第一ドップラ信号の複素スペクトルと、第二ドップラ信号の複素スペクトルとを読み出し、読み出した各複素スペクトルの強度を算出し、算出した第一ドップラ信号の強度と第二ドップラ信号の強度との平均値を各ドップラ周波数における強度とする。なお、平均値の代わりに最大値を用いても良い。次に、強度分布算出部385は、ステップS466で算出したドップラ周波数ごとの距離を読み出し、距離と強度との対応付けを行う。   The intensity distribution calculation unit 385 calculates the intensity distribution with respect to the distance to the moving object (step S468). Therefore, the intensity distribution calculation unit 385 first reads the complex spectrum of the first Doppler signal and the complex spectrum of the second Doppler signal, calculates the intensity of each read complex spectrum, and calculates the calculated intensity of the first Doppler signal. And the intensity of the second Doppler signal is defined as the intensity at each Doppler frequency. Note that the maximum value may be used instead of the average value. Next, the intensity distribution calculation unit 385 reads the distance for each Doppler frequency calculated in step S466, and associates the distance with the intensity.

速度分布算出部380は、移動物体までの距離に対する移動物体の速度の分布を算出する(ステップS470)。そのために速度分布算出部380は、まず、ステップS460で抽出されたドップラ周波数を速度に変換する。ドップラ周波数をfとすると、移動物体の速度は次式にて求まる。 The velocity distribution calculation unit 380 calculates the velocity distribution of the moving object with respect to the distance to the moving object (step S470). Therefore, the velocity distribution calculation unit 380 first converts the Doppler frequency extracted in step S460 into a velocity. When the Doppler frequency is f d, the speed of the moving object is determined by the following equation.

Figure 0004734057
Figure 0004734057

次に速度分布算出部380は、ステップS466で算出したドップラ周波数ごとの距離を読み出し、距離と速度との対応付けを行う。   Next, the velocity distribution calculation unit 380 reads the distance for each Doppler frequency calculated in step S466, and associates the distance with the velocity.

ここで、処理S10で算出した第一ドップラ信号の複素スペクトルと、処理S12で算出した第二ドップラ信号の複素スペクトルとはそれぞれ、周波数軸が異なる高速移動物体用データに関する領域と低速移動物体用データに関する領域とが混在しているので、このことを考慮してドップラ周波数の値を求める必要がある。例えば、図5(d)では、左半分は高速移動物体検知用、右半分が低速移動物体検知用になっており、前者の周波数軸は左端を0Hzとして右方向に増加し、最大値が2.75625kHzであるのに対して、後者は右端を0Hzとして左方向に増加し、最大値が344.53125Hzである。   Here, the complex spectrum of the first Doppler signal calculated in the process S10 and the complex spectrum of the second Doppler signal calculated in the process S12 are respectively a region relating to the data for the high-speed moving object and the data for the low-speed moving object having different frequency axes. Therefore, it is necessary to obtain the value of the Doppler frequency in consideration of this. For example, in FIG. 5D, the left half is for high-speed moving object detection and the right half is for low-speed moving object detection. The former frequency axis increases to the right with the left end at 0 Hz, and the maximum value is 2 While the latter is .75625 kHz, the latter increases to the left with the right end at 0 Hz, and the maximum value is 344.53125 Hz.

侵入判定部390は、ステップS468で算出された強度分布、及びステップS470で算出された速度分布を参照し、距離が近いもの同士を同一移動物体とみなして、移動物体ごとの強度分布と速度分布とを求め、強度分布及び速度分布が人間とみなせる範囲であれば侵入ありと判定する(ステップS472,S474)。   The intrusion determination unit 390 refers to the intensity distribution calculated in step S468 and the velocity distribution calculated in step S470, regards those that are close to each other as the same moving object, and determines the intensity distribution and velocity distribution for each moving object. If the intensity distribution and the velocity distribution are within a range that can be regarded as a human, it is determined that there is an intrusion (steps S472 and S474).

ステップS474にて侵入ありと判定された場合、出力部400は、侵入検知信号を生成し、セキュリティシステムのコントローラなどの外部装置に侵入検知信号を出力する(ステップS476)。   If it is determined in step S474 that there is an intrusion, the output unit 400 generates an intrusion detection signal and outputs the intrusion detection signal to an external device such as a controller of the security system (step S476).

以上、本装置の動作を説明した。さて、上述したように、本装置では、処理部300が、複数の注目速度範囲毎に周波数分解能が異なるように再構成されたデータ列を、オーバーサンプリングにより周波数帯域に生じる空き領域を有効に利用して、1つのデータ列に合成している。その際、シフト周波数は例えば、ダウンサンプリング後のナイキスト周波数以下に設定されると共に、シフトされた周波数スペクトル及びシフトされない周波数スペクトルそれぞれの周波数軸上での離散点の配置がFFTに好適となるように設定される。   The operation of this apparatus has been described above. As described above, in this apparatus, the processing unit 300 effectively uses a free space generated in a frequency band by oversampling a data string reconfigured so that the frequency resolution differs for each of a plurality of speed ranges of interest. Thus, they are combined into one data string. At that time, for example, the shift frequency is set to be equal to or lower than the Nyquist frequency after downsampling, and the arrangement of discrete points on the frequency axis of each of the shifted frequency spectrum and the non-shifted frequency spectrum is suitable for FFT. Is set.

また、シフト周波数fshiftは、周波数シフトされる注目速度範囲のデータ(上述の本装置の構成では低速移動物体用データ)のダウンサンプリング後のナイキスト周波数fsrd/2に設定することが以下に説明するように好適である。図9は、これを説明する周波数スペクトルの模式図であり、周波数シフトを行ったときに生じるエイリアシングの様子を模式的に示している。図9において、スペクトル600は周波数シフト前のデータの周波数スペクトル、スペクトル602は周波数シフトによる周波数スペクトルの写像、スペクトル604は周波数シフトにより生じた周波数スペクトルの虚像、また、点線はスペクトル602,604のエイリアシングによる周波数成分をそれぞれ表している。エイリアシングによる周波数成分はナイキスト周波数を中心に周波数シフトで生じた周波数成分であるスペクトル602,604を折り返した形状となる。図9(a)は、虚像であるスペクトル604の全体がエイリアシング成分と重複を生じることなく、高周波数帯域に収まっている。これに対し、図9(b)は、虚像であるスペクトル604の一部にエイリアシング成分が重複を生じており、この部分の周波数分析が難しくなる。図9(c)は、上述した、シフト周波数をダウンサンプリング後のナイキスト周波数fsrd/2に一致させた場合の模式図である。この場合、エイリアシングによる周波数成分の形状が周波数シフトによる写像及び虚像の形状と完全に一致するため、エイリアシング成分が周波数分析に及ぼす精度劣化等の悪影響を排除することが可能となる。図9(a)や図9(b)ではシフト周波数fshiftとナイキスト周波数fsrd/2との間に無駄な帯域が生じているが、図9(c)のようにすれば無駄が生じない。また、この場合、上述した周波数シフト操作は、データの符号を1つ置きに反転させる簡易な処理で実現できる。 The shift frequency f shift is set to the Nyquist frequency f srd / 2 after down-sampling the data of the speed range of interest to be frequency-shifted (data for the low-speed moving object in the configuration of the apparatus described above). It is preferable to do so. FIG. 9 is a schematic diagram of a frequency spectrum for explaining this, and schematically shows the state of aliasing that occurs when frequency shifting is performed. In FIG. 9, a spectrum 600 is a frequency spectrum of data before frequency shift, a spectrum 602 is a mapping of the frequency spectrum by the frequency shift, a spectrum 604 is a virtual image of the frequency spectrum caused by the frequency shift, and a dotted line is an aliasing of the spectra 602 and 604. Represents the frequency components respectively. The frequency component due to aliasing has a shape obtained by folding back the spectra 602 and 604, which are frequency components generated by frequency shift around the Nyquist frequency. In FIG. 9A, the entire spectrum 604, which is a virtual image, is within the high frequency band without overlapping the aliasing component. On the other hand, in FIG. 9B, aliasing components overlap in a part of the spectrum 604 that is a virtual image, and frequency analysis of this part becomes difficult. FIG. 9C is a schematic diagram in the case where the shift frequency described above is matched with the Nyquist frequency f srd / 2 after downsampling. In this case, since the shape of the frequency component due to aliasing completely matches the shape of the mapping and virtual image due to the frequency shift, it is possible to eliminate adverse effects such as accuracy degradation that the aliasing component has on frequency analysis. In FIG. 9A and FIG. 9B, a wasteful band is generated between the shift frequency f shift and the Nyquist frequency f srd / 2. However, if it is as shown in FIG. . In this case, the above-described frequency shift operation can be realized by a simple process of inverting the sign of every other data.

なお、注目周波数帯域に対応するデータを1/mにダウンサンプリングした後の周波数スペクトルは、ダウンサンプリング前の周波数範囲、つまり注目周波数帯域の帯域幅に対してm倍の幅に拡大される。そのため、オーバーサンプリングに生じた空き周波数領域を利用して、各注目周波数帯域の周波数スペクトルを重複無く配置する際には、この点に配慮して、その配置が設計される。   Note that the frequency spectrum after the data corresponding to the target frequency band is down-sampled to 1 / m is expanded to a frequency range before the down-sampling, that is, m times the bandwidth of the target frequency band. Therefore, when the frequency spectrum of each frequency band of interest is arranged without duplication using the empty frequency region generated in oversampling, the arrangement is designed in consideration of this point.

<実施形態2>
上記実施形態1では、高速移動物体に関する周波数帯域と低速移動物体に関する周波数帯域との2種類の周波数帯域を1つの周波数分析部で同時に周波数分析する移動物体検出装置の例を示したが、本発明によれば、M種類(Mは2以上の整数)の周波数帯域を1つの周波数分析部で同時に周波数分析することも可能である。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, an example of a moving object detection apparatus that performs frequency analysis of two types of frequency bands, that is, a frequency band related to a high-speed moving object and a frequency band related to a low-speed moving object, simultaneously using one frequency analysis unit has been described. According to the above, it is also possible to simultaneously analyze the frequency of M types (M is an integer of 2 or more) with one frequency analysis unit.

以下の実施形態2では、M=3の場合の移動物体検出装置の構成例を示す。実施形態2は、実施形態1の高速移動物体、低速移動物体に加えて中速移動物体に関する周波数帯域の周波数分析が加わる例である。   In a second embodiment below, a configuration example of a moving object detection device when M = 3 is shown. The second embodiment is an example in which frequency analysis of a frequency band related to a medium-speed moving object is added to the high-speed moving object and the low-speed moving object of the first embodiment.

図10は実施形態2の移動物体検出装置の概略の構成を示すブロック図である。また図11及び図12は本装置における各注目周波数帯域毎の周波数変換操作を説明する模式的な周波数スペクトル図である。本装置の送信部100、受信部200及び出力部400の構成は実施形態1の移動物体検出装置と同じ構成であるので説明を省略する。また、処理部300の構成についても、バッファ部310,315、フィルタ部320,322,324,326、周波数分析部350,355、ドップラ周波数抽出部360、距離分布算出部370、速度分布算出部380、強度分布算出部385、侵入判定部390は実施形態1と同じ構成であるので説明を省略する。   FIG. 10 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the moving object detection device according to the second embodiment. 11 and 12 are schematic frequency spectrum diagrams for explaining the frequency conversion operation for each frequency band of interest in this apparatus. Since the configuration of the transmission unit 100, the reception unit 200, and the output unit 400 of the present apparatus is the same as that of the moving object detection apparatus of the first embodiment, description thereof is omitted. In addition, regarding the configuration of the processing unit 300, the buffer units 310 and 315, the filter units 320, 322, 324, and 326, the frequency analysis units 350 and 355, the Doppler frequency extraction unit 360, the distance distribution calculation unit 370, and the velocity distribution calculation unit 380 The intensity distribution calculation unit 385 and the intrusion determination unit 390 have the same configuration as that of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

フィルタ部323は、バッファ部310からN個の最新データを読み出して、中速移動物体に関する注目周波数帯域以外の周波数成分を除去する。例えば、元々のスペクトル620が図11(a)のような形状をしている場合、フィルタ部323によるフィルタリングによって図11(b)に示すように低周波数側の領域と高周波数側の領域とを除去し注目周波数帯域である中間の周波数成分622が抽出されることになる。本実施形態では、注目周波数帯域をナイキスト周波数の1/16(344.53125Hz)以上かつナイキスト周波数の3/16(1033.59375Hz)以下とし、フィルタ部323として、344.53125〜1033.59375Hzを通過させるバンドパスフィルタ(BPF;Band Pass Filter)を用いる。この場合、フィルタ部323を通過したデータから秒速2.14m以上、秒速6.42m以下の移動物体によるドップラ信号が検出可能である。   The filter unit 323 reads the N latest data from the buffer unit 310 and removes frequency components other than the target frequency band related to the medium-speed moving object. For example, when the original spectrum 620 has a shape as shown in FIG. 11A, the low frequency side region and the high frequency side region are filtered as shown in FIG. The intermediate frequency component 622 that is the frequency band of interest is removed and extracted. In the present embodiment, the frequency band of interest is 1/16 (344.53125 Hz) or more of the Nyquist frequency and 3/16 (1033.59375 Hz) or less of the Nyquist frequency, and the filter unit 323 passes 344.53125 to 10395375 Hz. A band pass filter (BPF) is used. In this case, a Doppler signal from a moving object having a speed of 2.14 m / s or more and 6.42 m / s or less can be detected from the data that has passed through the filter unit 323.

周波数変換部331は、実施形態1のダウンサンプリング部330の機能と合成部340の周波数シフトの機能とを有し、同様に、中速移動物体に対応して設けられる周波数変換部332もダウンサンプリングの機能と周波数シフトの機能とを有する。   The frequency conversion unit 331 has the function of the downsampling unit 330 of the first embodiment and the frequency shift function of the synthesis unit 340. Similarly, the frequency conversion unit 332 provided corresponding to the medium-speed moving object is also downsampled. And a function of frequency shift.

周波数変換部332は、まず、フィルタ部323を通過したデータの注目周波数帯域が0Hz付近の領域に配置されるような周波数シフトを行う。例えば、図11(b)に示す周波数シフト前のスペクトル622は、周波数シフトによって図11(c)に示すスペクトル624に変換される。本実施形態では、シフト周波数1033.59375Hzの正弦波を乗じ、0Hzから1033.59375Hzの周波数帯域に虚像スペクトル626を出現させる。本装置では、この虚像スペクトル626を周波数分析に利用するので、シフト周波数より高域側のスペクトル624を抑圧する。そこで、周波数変換部332は、次に、シフト周波数を遮断周波数とするLPFを周波数シフト後のデータに施す(図11(d))。続いて、周波数変換部332は、LPFを通過したデータに対してダウンサンプリング処理を行う(図12(a))。本実施形態では、2個おきにデータを取り出す間引きによってダウンサンプリングを行う。このダウンサンプリング後のスペクトル650の帯域幅はダウンサンプリング前のスペクトル626の2倍に拡大する。ここで、ダウンサンプリングしたデータはN/2個となるが、周波数変換部332は過去にダウンサンプリングした少なくともN/2個のデータを保持し、これらを合わせたN個のデータをダウンサンプリング結果として次の処理に渡す。周波数変換部332は、ダウンサンプリングした中速移動物体用データに正弦波を乗じて、高速移動物体用データと重ならない周波数帯域に周波数シフトし出力する(図12(b))。図12(b)にはシフト周波数より高域側にスペクトル650の写像652が現れ、低域側に、写像652の形状を反転した虚像654が現れる。   First, the frequency conversion unit 332 performs frequency shift such that the target frequency band of the data that has passed through the filter unit 323 is arranged in a region near 0 Hz. For example, the spectrum 622 before the frequency shift shown in FIG. 11B is converted into the spectrum 624 shown in FIG. 11C by the frequency shift. In the present embodiment, a virtual image spectrum 626 is caused to appear in a frequency band from 0 Hz to 103939575 Hz by multiplying by a sine wave having a shift frequency of 1033.59375 Hz. In this apparatus, since this virtual image spectrum 626 is used for frequency analysis, the spectrum 624 on the higher frequency side than the shift frequency is suppressed. Therefore, the frequency conversion unit 332 next applies LPF with the shift frequency as the cutoff frequency to the data after the frequency shift (FIG. 11D). Subsequently, the frequency conversion unit 332 performs a downsampling process on the data that has passed through the LPF (FIG. 12A). In this embodiment, downsampling is performed by thinning out data every two data. The bandwidth of the spectrum 650 after downsampling is expanded to twice that of the spectrum 626 before downsampling. Here, the downsampled data is N / 2, but the frequency conversion unit 332 holds at least N / 2 data downsampled in the past, and N data obtained by combining these data is used as the downsampling result. Pass to the next process. The frequency conversion unit 332 multiplies the down-sampled medium-speed moving object data by a sine wave, shifts the frequency to a frequency band that does not overlap with the high-speed moving object data, and outputs the result (FIG. 12B). In FIG. 12B, a map 652 of the spectrum 650 appears on the higher frequency side than the shift frequency, and a virtual image 654 obtained by inverting the shape of the map 652 appears on the lower frequency side.

低速移動物体用データのダウンサンプリング及び周波数シフトを行う周波数変換部331は、実施形態1の場合と設定が異なり、4個おきにデータを取り出す間引きによってダウンサンプリングを行う。周波数変換部331は、過去のダウンサンプリング結果3N/4個を保持し、新たに生成したN/4個のデータと合わせたN個のダウンサンプリング結果を出力する。周波数変換部331は、ダウンサンプリングした低速移動物体用データに正弦波を乗じて、高速移動物体用データおよび中速移動物体用データと重ならない周波数帯域に周波数シフトし出力する。   The frequency conversion unit 331 that performs downsampling and frequency shift of the data for the low-speed moving object is different from the setting in the first embodiment, and performs downsampling by thinning out data every four pieces. The frequency conversion unit 331 holds 3N / 4 past downsampling results and outputs N downsampling results combined with the newly generated N / 4 data. The frequency conversion unit 331 multiplies the downsampled low-speed moving object data by a sine wave, shifts the frequency to a frequency band that does not overlap with the high-speed moving object data and the medium-speed moving object data, and outputs the result.

合成部343は、フィルタ部320からの高速移動物体用データと、周波数変換部332からの中速移動物体用データと、周波数変換部331からの低速移動物体用データとを1つのデータに合成する。具体的には、合成部343は、フィルタ部320から出力される高速移動物体用データと、周波数変換部332から出力される周波数シフトした中速移動物体用データとを仮想的に同じサンプリングレートでサンプリングされたデータと見なして加算する。また、合成部343は、周波数シフトしたデータにLPF処理を施して、シフト周波数より高周波数帯域側に現れた写像652を抑圧する(図12(c))。さらに、合成部343は、高速移動物体用データと中速移動物体用データとを加算したデータに、周波数変換部331からのスペクトル656を有する低速移動物体用データを加算する(図12(d))。   The combining unit 343 combines the data for the high-speed moving object from the filter unit 320, the data for the medium-speed moving object from the frequency conversion unit 332, and the data for the low-speed moving object from the frequency conversion unit 331 into one data. . Specifically, the synthesizing unit 343 virtually combines the high-speed moving object data output from the filter unit 320 and the frequency-shifted medium-speed moving object data output from the frequency conversion unit 332 at the same sampling rate. Add the data as sampled data. Further, the synthesizing unit 343 performs LPF processing on the frequency-shifted data and suppresses the mapping 652 that appears on the higher frequency band side than the shift frequency (FIG. 12C). Further, the synthesizing unit 343 adds the low-speed moving object data having the spectrum 656 from the frequency conversion unit 331 to the data obtained by adding the high-speed moving object data and the medium-speed moving object data (FIG. 12D). ).

本実施形態では、中速移動物体用データに関するシフト周波数およびLPFの遮断周波数を2067.1875Hz(中速移動物体に関する処理時に行うダウンサンプリング後のナイキスト周波数の3/4)とする。また、低速移動物体用データに関するシフト周波数を1378.125Hz(低速移動物体に関する処理時に行うダウンサンプリング後のナイキスト周波数)とする。   In the present embodiment, the shift frequency and the LPF cutoff frequency relating to the medium-speed moving object data are set to 2067.1875 Hz (3/4 of the Nyquist frequency after downsampling performed during the processing relating to the medium-speed moving object). Further, the shift frequency related to the low-speed moving object data is set to 1378.125 Hz (the Nyquist frequency after downsampling performed during the processing related to the low-speed moving object).

次に、実施形態2の移動物体検出装置の動作について、図13及び図14のフローチャートを参照して説明する。実施形態1と基本的に同様である動作については、実施形態1と同一番号を付し、説明を簡略化する。第一ドップラ信号及び第二ドップラ信号はそれぞれ第一ドップラ信号処理S20,第二ドップラ信号処理S22にて周波数分析され、それらの結果が総合解析処理S14に入力される。図14は、第一ドップラ信号処理S20及び第二ドップラ信号処理S22それぞれをより詳しく示したフローチャートである。   Next, the operation of the moving object detection device according to the second embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. The operations that are basically the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and the description is simplified. The first Doppler signal and the second Doppler signal are subjected to frequency analysis in the first Doppler signal processing S20 and the second Doppler signal processing S22, respectively, and the results are input to the comprehensive analysis processing S14. FIG. 14 is a flowchart showing in more detail each of the first Doppler signal processing S20 and the second Doppler signal processing S22.

実施形態1の場合と同様に、装置が起動すると、送信部100がマイクロ波を監視空間に送信し、受信部200が監視空間内の物体からの反射波を受信し、第一ドップラ信号および第二ドップラ信号が処理部300に入力される。   As in the case of the first embodiment, when the apparatus is activated, the transmission unit 100 transmits a microwave to the monitoring space, the reception unit 200 receives a reflected wave from an object in the monitoring space, and receives the first Doppler signal and the first Doppler signal. A two Doppler signal is input to the processing unit 300.

以下、第一ドップラ信号処理S20を図14を用いて説明する。第一ドップラ信号は、A/D変換器270によってデジタル化され(ステップS400)、バッファ部310によって順次蓄積され(ステップS402)、N個のデータが蓄積されると、フィルタ部320により、N個のデータが高速移動物体用データとして読み出される。フィルタ部320は、高速移動物体用データに遮断周波数2.75625kHzのLPFを施し(ステップS406)、処理結果を一時的に記憶する(ステップS408)。   Hereinafter, the first Doppler signal processing S20 will be described with reference to FIG. The first Doppler signal is digitized by the A / D converter 270 (step S400), sequentially accumulated by the buffer unit 310 (step S402), and when N pieces of data are accumulated, N pieces of data are accumulated by the filter unit 320. Are read out as high-speed moving object data. The filter unit 320 applies LPF with a cutoff frequency of 2.75625 kHz to the high-speed moving object data (step S406), and temporarily stores the processing result (step S408).

一方、バッファ部310による蓄積データ数のカウンタがN個に達すると、フィルタ部322による処理も実行される。フィルタ部322は、バッファ部310に蓄積されたN個のデータを低速移動物体用データとして読み出し、読み出したデータに遮断周波数344.53125HzのLPFを施す(ステップS410)。続いて、LPFを施されたデータは周波数変換部331によって4個おきに間引かれる(ステップS412)。周波数変換部331は、蓄積しているN個の過去のダウンサンプリング結果のうち最古のN/4個を削除し、ステップS416にて間引いた結果であるN/4個のデータを追加する(ステップS416)。   On the other hand, when the number of accumulated data counters by the buffer unit 310 reaches N, the processing by the filter unit 322 is also executed. The filter unit 322 reads out N pieces of data stored in the buffer unit 310 as low-speed moving object data, and applies LPF with a cutoff frequency of 344.53125 Hz to the read data (step S410). Subsequently, every four pieces of data subjected to the LPF are thinned out by the frequency conversion unit 331 (step S412). The frequency conversion unit 331 deletes the oldest N / 4 of the N past downsampling results accumulated, and adds N / 4 data that is the result of thinning out in step S416 ( Step S416).

一方、バッファ部310による蓄積データ数のカウンタがN個に達すると、フィルタ部323による処理も実行される。フィルタ部323は、バッファ部310に蓄積されたN個のデータを中速移動物体用データとして読み出し、読み出したデータに344.53125〜1033.59375Hzを通過させるBPFを施し、周波数変換部332に入力する(ステップS500)。   On the other hand, when the number of stored data counters by the buffer unit 310 reaches N, the processing by the filter unit 323 is also executed. The filter unit 323 reads the N pieces of data stored in the buffer unit 310 as medium-speed moving object data, performs BPF that passes 344.315 to 1033.593 Hz on the read data, and inputs the BPF to the frequency conversion unit 332. (Step S500).

周波数変換部332は、1033.59375Hzの正弦波を乗じて当該データの周波数帯域を周波数シフトさせた後(ステップS505)、周波数シフト後のデータに遮断周波数1033.59375HzのLPFを施し、周波数シフトによって生じた写像を抑圧する(ステップS510)。周波数変換部332は、LPFを通過したN個のデータから2個おきにデータを取り出す間引き処理によるダウンサンプリングを行う(ステップS515)。その後、周波数変換部332は、蓄積しているN個の過去のダウンサンプリング結果のうち最古のN/2個を削除し、ステップS515にて生成したN/2個のデータを追加する(ステップS520)。蓄積された最新のN個のデータは合成部343によって読み出される。   The frequency conversion unit 332 multiplies the frequency band of the data by multiplying by a sine wave of 1033.59375 Hz (step S505), and then performs LPF of the cut-off frequency 1033.59375 Hz on the frequency-shifted data. The generated mapping is suppressed (step S510). The frequency conversion unit 332 performs down-sampling by thinning-out processing that extracts every second data from the N pieces of data that have passed through the LPF (step S515). Thereafter, the frequency conversion unit 332 deletes the oldest N / 2 of the N past downsampling results accumulated and adds the N / 2 data generated in step S515 (step S515). S520). The latest N pieces of accumulated data are read out by the synthesis unit 343.

合成部343は、周波数変換部332に蓄積されている中速移動物体用データに周波数2067.1875Hzの正弦波を乗じて当該データの周波数帯域を2067.1875Hzだけ高域側に周波数シフトさせる(ステップS525)。続いて合成部343は、フィルタ部320に一時記憶されている高速移動物体用データを読み出し、読み出したデータとステップS525で周波数シフトした中速移動物体用データとを加算する(ステップS530)。更に合成部343は、加算後のデータに遮断周波数4134.375Hz(高速移動物体用データを基準とした周波数。中速移動物体用データを基準とした場合は2067.1875Hz。)のLPFを施し、ステップS525の周波数シフトによって生じた写像を抑圧する(ステップS535)。   The synthesizer 343 multiplies the medium-speed moving object data stored in the frequency converter 332 by a sine wave having a frequency of 2067.1875 Hz, and shifts the frequency band of the data to the high frequency side by 2067.1875 Hz (step). S525). Subsequently, the synthesizing unit 343 reads out the data for the high-speed moving object temporarily stored in the filter unit 320, and adds the read-out data and the data for the medium-speed moving object that has been frequency-shifted in Step S525 (Step S530). Further, the synthesizer 343 applies an LPF with a cutoff frequency of 4134.375 Hz (frequency based on the data for high-speed moving objects. 2067.1875 Hz when the data for medium-speed moving objects is used as a reference) to the added data, The mapping generated by the frequency shift in step S525 is suppressed (step S535).

また、合成部343は、周波数変換部331に蓄積されている低速移動物体用データに周波数1378.125Hzの正弦波を乗じて当該データの周波数帯域を1378.125Hzだけ高域側に周波数シフトさせる(ステップS418)。更に合成部343は、LPFを施したデータとステップS418で周波数シフトした低速移動物体用データとを加算する(ステップS540)。   The synthesizing unit 343 multiplies the low-speed moving object data accumulated in the frequency conversion unit 331 by a sine wave having a frequency of 1378.125 Hz, and shifts the frequency band of the data to the high frequency side by 1378.125 Hz ( Step S418). Further, the synthesizer 343 adds the data subjected to the LPF and the data for the low-speed moving object shifted in step S418 (step S540).

以上の処理により高速移動物体用データと中速移動物体用データと低速移動物体用データとは互いの注目周波数帯域が重複しないように1つのデータに合成される。合成されたデータは、周波数分析部350により、ウィンドウ処理が施され(ステップS422)、FFT分析が実行されて第一ドップラ信号の複素スペクトルに変換される(ステップS424)。   Through the above processing, the data for the high speed moving object, the data for the medium speed moving object, and the data for the low speed moving object are combined into one data so that the frequency bands of interest do not overlap each other. The synthesized data is subjected to window processing by the frequency analysis unit 350 (step S422), and FFT analysis is executed to convert it into a complex spectrum of the first Doppler signal (step S424).

以上、第一ドップラ信号に関する処理S20を詳しく説明したが、第二ドップラ信号に関する処理S22も第一ドップラ信号と同様に実行され、処理結果である第二ドップラ信号の複素スペクトルが周波数分析部355で一時的に記憶される。   The processing S20 related to the first Doppler signal has been described in detail above, but the processing S22 related to the second Doppler signal is also executed in the same manner as the first Doppler signal, and the complex spectrum of the second Doppler signal as the processing result is obtained by the frequency analysis unit 355. Temporarily stored.

具体的には、第二ドップラ信号処理S22においては、バッファ部315によりステップS400,S402,S404の処理が行われ、フィルタ部324によりステップS406,S408の処理が行われ、フィルタ部326によりステップS410の処理が行われ、周波数変換部336によりステップS412,S416,S418の処理が行われ、フィルタ部327によりステップS500の処理が行われ、周波数変換部337によりステップS505,S510,S515,S520,S525の処理が行われ、合成部348によりステップS530,S535,S540の処理が行われ、周波数分析部355によりステップS422,S424の処理が行われる。   Specifically, in the second Doppler signal processing S22, the buffer unit 315 performs steps S400, S402, and S404, the filter unit 324 performs steps S406 and S408, and the filter unit 326 performs step S410. The frequency conversion unit 336 performs steps S412, S416, and S418, the filter unit 327 performs step S500, and the frequency conversion unit 337 performs steps S505, S510, S515, S520, and S525. Are processed, the synthesizing unit 348 performs steps S530, S535, and S540, and the frequency analyzing unit 355 performs steps S422 and S424.

以上の処理により算出された第一ドップラ信号の複素スペクトルと第二ドップラ信号の複素スペクトルとに基づいて、実施形態1にて説明した総合解析処理S14が実行される。すなわち、ドップラ周波数抽出部360によりドップラ周波数が抽出され(ステップS460)、距離分布算出部370によりドップラ周波数と移動物体までの距離の関係が算出され(ステップS464,S466)、強度分布算出部385により移動物体までの距離と強度の関係が算出され(ステップS468)、速度分布算出部380により移動物体までの距離と移動物体の速度の関係が算出され(ステップS470)、侵入判定部390により監視空間内への人間の侵入の有無が判定され(ステップS472)、侵入ありと判定された場合は(ステップS474)、出力部400により侵入検知信号が外部装置に出力される(ステップS476)。なお、上述の構成では、合成部340,345,343,348に供する各データのデータ数を同一とするためにダウンサンプリングを行う場合の例で説明を行ったが、アップサンプリング(データの補間、挿入)によってデータ数を同一としても良い。   Based on the complex spectrum of the first Doppler signal and the complex spectrum of the second Doppler signal calculated by the above processing, the comprehensive analysis processing S14 described in the first embodiment is executed. That is, the Doppler frequency extraction unit 360 extracts the Doppler frequency (Step S460), the distance distribution calculation unit 370 calculates the relationship between the Doppler frequency and the distance to the moving object (Steps S464 and S466), and the intensity distribution calculation unit 385. The relationship between the distance to the moving object and the intensity is calculated (step S468), the relationship between the distance to the moving object and the speed of the moving object is calculated by the velocity distribution calculation unit 380 (step S470), and the intrusion determination unit 390 monitors the monitoring space. The presence or absence of a human intrusion is determined (step S472). If it is determined that there is an intrusion (step S474), the output unit 400 outputs an intrusion detection signal to the external device (step S476). In the above-described configuration, an example in which downsampling is performed in order to make the number of pieces of data provided to the synthesis units 340, 345, 343, and 348 the same has been described, but upsampling (data interpolation, The number of data may be the same by inserting.

なお、上述の構成では、同一のサンプリングレートでA/D変換したドップラ信号を低速移動物体用データと高速移動物体用データ、あるいは、低速移動物体用データと中速移動物体用データと高速移動物体用データとして読み出し、フィルタリング及びダウンサンプリングすることによって、複数の注目周波数帯域別に、互いに周波数分解能が異なり、かつ、データ数が同じである帯域別データ列を構成し、周波数シフト操作により帯域別データ列を互いに重複しない別々の周波数領域に対応付ける処理をする説明を行ったが、異なるサンプリングレートのA/D変換器を用いて互いに周波数分解能が異なるデータ列を生成することが可能なのは言うまでもない。   In the above configuration, low-speed moving object data and high-speed moving object data, or low-speed moving object data, medium-speed moving object data, and high-speed moving object are converted from A / D converted at the same sampling rate. By reading out, filtering and down-sampling as data for each frequency band, a frequency-dependent data sequence is configured by frequency shift operation by configuring a frequency-dependent data sequence with different frequency resolution and the same number of data. However, it goes without saying that data sequences having different frequency resolutions can be generated using A / D converters having different sampling rates.

例えば、実施形態1の場合、アンプ250の出力を処理部300のフィルタ部320,322に入力し、フィルタ部320,322をアナログのLPFで構成する。さらに、フィルタ部320,322の各出力をアンチエリアスフィルタに、アンチエリアスフィルタの出力をA/D変換器に、A/D変換器の出力を合成部340に接続する。好適には、フィルタ部322からの信号を処理するA/D変換器のサンプリングレートをフィルタ部320からの信号を処理するA/D変換器のサンプリングレートより低く設定する。アンプ255の出力についても同様に構成することができる。   For example, in the case of the first embodiment, the output of the amplifier 250 is input to the filter units 320 and 322 of the processing unit 300, and the filter units 320 and 322 are configured with analog LPFs. Further, the outputs of the filter units 320 and 322 are connected to the anti-alias filter, the output of the anti-alias filter is connected to the A / D converter, and the output of the A / D converter is connected to the synthesis unit 340. Preferably, the sampling rate of the A / D converter that processes the signal from the filter unit 322 is set lower than the sampling rate of the A / D converter that processes the signal from the filter unit 320. The output of the amplifier 255 can be similarly configured.

このように構成した場合の各A/D変換器の出力は、上述の帯域別データ列に相当するデジタルデータとなる。実施形態2についても、フィルタ部320,322,323,324,326,327をアナログフィルタで構成し、異なるサンプリングレートのA/D変換器を用いた同様の構成を採ることができる。   When configured in this way, the output of each A / D converter is digital data corresponding to the band-specific data string. Also in the second embodiment, the filter units 320, 322, 323, 324, 326, and 327 can be configured by analog filters, and a similar configuration using A / D converters with different sampling rates can be employed.

また、例えば、実施形態1の場合、アンプ250の出力を処理部300のフィルタ部320,322に入力し、フィルタ部320,322をアナログのLPFで構成する。さらに、フィルタ部320の出力を乗算器に入力し、乗算器にシフト周波数の正弦波を出力する発振器を接続し、乗算器の出力をアンチエリアスフィルタに、アンチエリアスフィルタの出力をA/D変換器に、A/D変換器の出力を合成部340に接続する。好適には、フィルタ部322からの信号を処理するA/D変換器のサンプリングレートをフィルタ部320からの信号を処理するA/D変換器のサンプリングレートより低く設定する。アンプ255の出力についても同様に構成することができる。   For example, in the case of the first embodiment, the output of the amplifier 250 is input to the filter units 320 and 322 of the processing unit 300, and the filter units 320 and 322 are configured by analog LPFs. Further, the output of the filter unit 320 is input to a multiplier, an oscillator that outputs a sine wave of a shift frequency is connected to the multiplier, the output of the multiplier is converted to an anti-alias filter, and the output of the anti-alias filter is A / D converted. The output of the A / D converter is connected to the combiner 340. Preferably, the sampling rate of the A / D converter that processes the signal from the filter unit 322 is set lower than the sampling rate of the A / D converter that processes the signal from the filter unit 320. The output of the amplifier 255 can be similarly configured.

このように構成した場合の各A/D変換器の出力は、上述の周波数シフト操作後の帯域別データ列に相当するデジタルデータとなる。実施形態2についても、フィルタ部320,322,323,324,326,327をアナログフィルタで、周波数シフト操作を発振器と乗算器とで構成し、異なるサンプリングレートのA/D変換器を用いた同様の構成を採ることができる。   The output of each A / D converter when configured in this way is digital data corresponding to the band-specific data string after the frequency shift operation described above. In the second embodiment as well, the filter units 320, 322, 323, 324, 326, and 327 are analog filters, the frequency shift operation is configured by an oscillator and a multiplier, and A / D converters having different sampling rates are used. The configuration can be taken.

尚、上述の構成では、移動物体検出装置を人間の侵入を検知する用途で用いた場合の例として説明を行ったが、本発明による移動物体検出装置は、車両等の移動物体に対しても適用可能である。注目速度範囲も上記に限定されるものでなく、検出対象となる移動物体に応じて適宜設定される。   In the above configuration, the moving object detection device has been described as an example of a case where the moving object detection device is used for detecting human intrusion. However, the moving object detection device according to the present invention is also applicable to a moving object such as a vehicle. Applicable. The attention speed range is not limited to the above, and is set as appropriate according to the moving object to be detected.

また、上述の構成では、移動物体検出装置で送受信する信号をマイクロ波として説明を行ったが、本発明による移動物体検出装置は、ミリ波などの電波あるいは超音波などの音波、レーザ等の光を用いる場合にも適用可能である。注目速度範囲に対応する注目周波数帯域や例示した各周波数は送受信する信号に応じて適宜設定される。例示したマイクロ波の周波数も一例であり、これに限定されるものではない。   In the above-described configuration, the signal transmitted and received by the moving object detection device has been described as a microwave. However, the moving object detection device according to the present invention is a radio wave such as a millimeter wave, a sound wave such as an ultrasonic wave, a light such as a laser. It is also applicable when using. The attention frequency band corresponding to the attention speed range and each exemplified frequency are appropriately set according to the signal to be transmitted and received. The illustrated microwave frequency is also an example, and the present invention is not limited to this.

また、上述の構成では、2周波CW方式により移動物体の速度および距離を算出する例を説明したが、本発明による移動物体検出装置は、1種類の周波数の電波あるいは音波、光を送受信してドップラ周波数を抽出し、抽出したドップラ周波数から移動物体の速度、強度を算出する場合にも適用可能である。   In the above configuration, the example of calculating the speed and distance of the moving object by the two-frequency CW method has been described. However, the moving object detection device according to the present invention transmits and receives radio waves, sound waves, and light of one kind of frequency. The present invention is also applicable to the case where the Doppler frequency is extracted and the speed and intensity of the moving object are calculated from the extracted Doppler frequency.

以上、各実施形態を用いて説明した本発明による移動物体検出装置は、移動物体からの反射信号から、互いに異なる注目周波数帯域の成分を有し、互いに周波数分解能が異なり、データ数が同一である複数のデータ列を再構成し、再構成した複数のデータ列を周波数シフトして注目周波数帯域同士の重複をなくし、周波数シフトした複数のデータ列同士を加算して1つのデータ列に合成し、合成したデータ列を周波数データに変換するので、周波数分解能が異なる複数の周波数分析を1度に実行することが可能となり、移動物体の検知精度を低コストで向上させることができる。また、オーバーサンプリングにより無駄となっていた周波数帯域を有効に活用することができる。   As described above, the moving object detection device according to the present invention described using each embodiment has components of different frequency bands of interest from reflected signals from moving objects, has different frequency resolutions, and the same number of data. Reconstructing a plurality of data strings, frequency-shifting the reconfigured data strings to eliminate duplication of the frequency bands of interest, adding the frequency-shifted data strings to synthesize one data string, Since the synthesized data string is converted into frequency data, a plurality of frequency analyzes with different frequency resolutions can be performed at a time, and the detection accuracy of a moving object can be improved at low cost. Further, it is possible to effectively use the frequency band that has been wasted due to oversampling.

また、注目周波数帯域を移動物体の注目速度範囲に対応するよう設定し、注目速度範囲が低いほど低いサンプリング周波数にダウンサンプリングすることでデータ数を同一にするので、注目速度範囲に適した周波数分解能で周波数分析を実行することができる。   In addition, the target frequency band is set to correspond to the target speed range of the moving object, and the lower the target speed range, the lower the sampling frequency, so that the number of data is the same. Can perform frequency analysis.

注目速度範囲のうち少なくともひとつを人間の歩行速度を含む範囲とし、注目速度範囲のうち少なくともひとつを人間の走行速度を含む範囲とするので、速度範囲の広い人間の検出を高精度に行うことができる。   At least one of the attention speed ranges is a range that includes human walking speed, and at least one of the attention speed ranges is a range that includes human running speed, so that humans with a wide speed range can be detected with high accuracy. it can.

シフト周波数の1つをダウンサンプリング後の周波数の2分の1とするので、周波数シフトしたデータがエイリアシングによる歪みを受けず、正確な周波数分析が可能であると共に、周波数帯域を無駄なく利用することができる。   Since one of the shift frequencies is set to one half of the frequency after downsampling, the frequency-shifted data is not subjected to distortion due to aliasing, and an accurate frequency analysis is possible and the frequency band is used without waste. Can do.

実施形態1に係る移動物体検出装置の概略のブロック構成図である。1 is a schematic block configuration diagram of a moving object detection device according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る移動物体検出装置の処理部の構成を示す概略のブロック構成図である。FIG. 2 is a schematic block configuration diagram illustrating a configuration of a processing unit of the moving object detection device according to the first embodiment. バッファ部に蓄積されたドップラ信号のデータ例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of data of the Doppler signal accumulate | stored in the buffer part. 処理部内の各部におけるドップラ信号のデータ例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the data example of the Doppler signal in each part in a process part. 図4の各データ例に対応する周波数スペクトルを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the frequency spectrum corresponding to each data example of FIG. 実施形態1に係る移動物体検出装置の処理部の処理内容を示す概略のフローチャートである。3 is a schematic flowchart illustrating processing contents of a processing unit of the moving object detection device according to the first embodiment. 実施形態1に係る移動物体検出装置の処理部の第一ドップラ信号及び第二ドップラ信号それぞれに対する処理内容を示す概略のフローチャートである。6 is a schematic flowchart illustrating processing contents for a first Doppler signal and a second Doppler signal of a processing unit of the moving object detection device according to the first embodiment. 第一ドップラ信号及び第二ドップラ信号それぞれの周波数分析結果に基づく移動物体検知処理の内容を示す概略のフローチャートである。It is a general | schematic flowchart which shows the content of the moving object detection process based on the frequency analysis result of each of a 1st Doppler signal and a 2nd Doppler signal. 周波数シフトしたスペクトルとエイリアシングとの関係を示す周波数スペクトルの模式図である。It is a schematic diagram of the frequency spectrum which shows the relationship between the spectrum and frequency aliasing which were frequency-shifted. 実施形態2に係る移動物体検出装置の概略のブロック構成図である。FIG. 5 is a schematic block configuration diagram of a moving object detection device according to a second embodiment. 実施形態2に係る移動物体検出装置における各注目周波数帯域毎の周波数変換操作を説明する模式的な周波数スペクトル図である。FIG. 10 is a schematic frequency spectrum diagram for explaining a frequency conversion operation for each frequency band of interest in the moving object detection device according to the second embodiment. 実施形態2に係る移動物体検出装置における各注目周波数帯域毎の周波数変換操作を説明する模式的な周波数スペクトル図である。FIG. 10 is a schematic frequency spectrum diagram for explaining a frequency conversion operation for each frequency band of interest in the moving object detection device according to the second embodiment. 実施形態2に係る移動物体検出装置の処理部の処理内容を示す概略のフローチャートである。6 is a schematic flowchart illustrating processing contents of a processing unit of the moving object detection device according to the second embodiment. 実施形態2に係る移動物体検出装置の処理部の第一ドップラ信号及び第二ドップラ信号それぞれに対する処理内容を示す概略のフローチャートである。6 is a schematic flowchart illustrating processing contents for a first Doppler signal and a second Doppler signal of a processing unit of the moving object detection device according to the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

100 送信部、200 受信部、300 処理部、310,315 バッファ部、320,322,323,324,326,327 フィルタ部、330,335 ダウンサンプリング部、331,332,336,337 周波数変換部、340,343,345,348 合成部、350,355 周波数分析部、360 ドップラ周波数抽出部、370 距離分布算出部、380 速度分布算出部、385 強度分布算出部、390 侵入判定部、400 出力部。   100 transmission unit, 200 reception unit, 300 processing unit, 310, 315 buffer unit, 320, 322, 323, 324, 326, 327 filter unit, 330, 335 downsampling unit, 331, 332, 336, 337 frequency conversion unit, 340, 343, 345, 348 Synthesizer, 350, 355 Frequency analyzer, 360 Doppler frequency extractor, 370 Distance distribution calculator, 380 Velocity distribution calculator, 385 Intensity distribution calculator, 390 Intrusion determination unit, 400 Output unit.

Claims (5)

移動物体を検出する監視空間に所定周波数の送信波を送信する送信手段と、
前記送信波に対する反射波を受信し、受信した当該反射波を注目周波数帯域とナイキスト周波数との間に空き周波数領域を生じるサンプリング周波数でオーバーサンプリングして受信データを生成する受信手段と、
前記受信データから複数の前記注目周波数帯域別に、互いに周波数分解能が異なり、かつデータ数が同じである帯域別データ列を構成する帯域別データ列構成手段と、
前記空き周波数領域への周波数シフト操作により前記各帯域別データ列を互いに重複しない別々の周波数領域に対応付ける処理を行って、前記帯域別データ列毎に変換データ列を生成する変換データ列生成手段と、
前記複数の変換データ列を互いに加算合成して帯域合成データ列を生成する帯域合成データ列生成手段と、
前記帯域合成データ列に対応する周波数スペクトルを求める周波数分析手段と、
前記周波数スペクトルに基づいて前記移動物体を検出する検出手段と、
を有することを特徴とする移動物体検出装置。
Transmitting means for transmitting a transmission wave of a predetermined frequency to a monitoring space for detecting a moving object;
Receiving means for receiving a reflected wave with respect to the transmission wave, and generating received data by oversampling the received reflected wave at a sampling frequency that generates a free frequency region between the frequency band of interest and the Nyquist frequency ;
A plurality of the target frequency band by from the received data, and the band-by-band data stream structure means constituting the band-by-band data sequence is different from frequency resolution each other and the number of data is the same,
Wherein performs processing to associate the different frequency regions do not overlap with each other each band-by-band data string by frequency shift operation to the vacant frequency domain, converts the data string generator for generating conversion data string before each per Symbol - band data sequence Means,
Band synthesized data string generating means for adding and synthesizing the plurality of converted data strings to generate a band synthesized data string;
A frequency analysis means for obtaining a frequency spectrum corresponding to the band synthesis data string;
Detecting means for detecting the moving object based on the frequency spectrum;
A moving object detection apparatus comprising:
請求項1に記載の移動物体検出装置において、
前記注目周波数帯域は、前記移動物体の注目速度範囲に対応して設定され、
前記注目速度範囲が低域であるほど、前記周波数分解能が高く設定されること、
を特徴とする移動物体検出装置。
The moving object detection device according to claim 1,
The target frequency band is set corresponding to the target speed range of the moving object,
The lower the target speed range, the higher the frequency resolution,
A moving object detection device characterized by the above.
請求項1に記載の移動物体検出装置において
前記帯域別データ列構成手段は、
記注目周波数帯域毎に設けられ、前記受信データを入力され、当該注目周波数帯域の信号成分を通過させる周波数フィルタリングを行い、成分データ列を出力する複数のフィルタ手段と、
前記各注目周波数帯域の前記成分データ列を、前記周波数分解能に応じて前記注目周波数帯域毎に異なる再サンプリング周波数にダウンサンプリングするダウンサンプリング手段と、
前記帯域別データ列として、前記各注目周波数帯域のダウンサンプリング後の前記成分データ列から、前記各注目周波数帯域に共通の前記データ数を有する部分列を取り出す部分列取り出し手段と、
を有し、
前記注目周波数帯域は、前記移動物体の注目速度範囲に対応して設定され、
前記注目速度範囲が低域であるほど、前記再サンプリング周波数が低く設定されること、
を特徴とする移動物体検出装置。
The moving object detection device according to claim 1 ,
The band-specific data string configuration means includes:
Provided before each Kichu th frequency band is inputted to the reception data, performs frequency filtering for passing a signal component of the target frequency bands, a plurality of filter means for outputting the component data string,
A down sampling means for the said component data string of each target frequency band, down-sampling to re-sampling frequency that is different for each pre-Kichu th frequency band according to the frequency resolution,
Subsequence extraction means for extracting a subsequence having the number of data common to each frequency band of interest from the component data sequence after downsampling of each frequency band of interest as the data sequence by band;
Have
The target frequency band is set corresponding to the target speed range of the moving object,
The lower the speed range of interest, the lower the resampling frequency is set;
A moving object detection device characterized by the above.
請求項に記載の移動物体検出装置において、
少なくともいずれか1つの前記各帯域別データ列に対する前記周波数シフト操作は、当該帯域別データ列と前記再サンプリング周波数の2分の1の周波数の正弦波との乗算であること、を特徴とする移動物体検出装置。
The moving object detection device according to claim 3 ,
The frequency shift operation for at least one of the data sequences for each band is a multiplication of the data sequence for each band and a sine wave having a frequency that is half the re-sampling frequency. Object detection device.
請求項2から請求項4のいずれか1つに記載の移動物体検出装置において、
前記注目速度範囲のうち少なくとも1つは人間の歩行速度を含む範囲であり、
前記注目速度範囲のうち少なくとも1つは人間の走行速度を含む範囲であること、
を特徴とする移動物体検出装置。
In the moving object detection device according to any one of claims 2 to 4 ,
At least one of the attention speed ranges is a range including a human walking speed,
At least one of the noted speed ranges is a range including a human traveling speed;
A moving object detection device characterized by the above.
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