JP5998336B2 - Space monitoring apparatus and space monitoring method - Google Patents

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Description

本発明は、空間監視装置および空間監視方法に関する。   The present invention relates to a space monitoring device and a space monitoring method.

独居老人、乳幼児、ペット等の見守りなどを目的として、居室内等の空間の状況を監視するニーズが存在する。そのニーズに対応する手法としては、ビデオカメラを常時動作させる、通過型光学センサ、赤外線センサ、超音波センサ等を設置して空間内での動作を検出するといったものが提案され、また用いられている。   There is a need to monitor the state of a space such as a living room for the purpose of watching elderly people living alone, infants, pets, and the like. As a method to meet the needs, a method in which a video camera is always operated, a passing type optical sensor, an infrared sensor, an ultrasonic sensor, etc. is installed and an operation in a space is detected and used. Yes.

しかしながら、ビデオカメラによる監視は、見守り対象のプライバシーの観点からは好ましくない場合がある。また通過型センサは、センサの軸線上でないと行動を検出できないため、多数のセンサを配置する必要があるという問題がある。また、赤外線の放射を利用したセンサ(焦電センサ)の場合、振動や電磁波などの外乱で誤動作することがあり、また犬や猫など、人の体温と似た温度のペットがいる場合人の行動と判別することができない。さらに、超音波を利用した動きセンサの場合は、センサの指向性が強く、検知領域を少し外れた場合でも検出できなくなることがあり設置場所に注意が必要であり、また対象空間内をカバーするためには多数のセンサが必要であるという問題があった。   However, monitoring with a video camera may not be preferable from the viewpoint of the privacy of the watching target. In addition, the pass-through sensor has a problem that it is necessary to arrange a large number of sensors because the behavior cannot be detected unless it is on the axis of the sensor. Sensors using infrared radiation (pyroelectric sensors) may malfunction due to disturbances such as vibration or electromagnetic waves, and if there are pets such as dogs and cats that have similar temperatures to human body temperature Cannot be identified as an action. Furthermore, in the case of a motion sensor using ultrasonic waves, the directivity of the sensor is strong, and even if it is slightly out of the detection area, it may not be detected, so the installation location needs attention and covers the target space For this purpose, there has been a problem that a large number of sensors are required.

これに対し、例えば特許文献1の技術が提案されている。特許文献1は無線技術を用いて監視空間への物体の侵入等を監視する装置であって、監視すべき室内の一定位置にOMDF方式の送受信を行うUWB送信機とUWB受信機を設置し、基準の受信強度に対する変動に基づいて出入口のドアの開放、ガラス窓の破損といった異常を検出する構成を有する。   On the other hand, for example, the technique of Patent Document 1 has been proposed. Patent Document 1 is an apparatus that monitors the intrusion of an object into a monitoring space using wireless technology, and installs a UWB transmitter and a UWB receiver that perform transmission / reception in the OMDF system at a fixed position in a room to be monitored, It has a configuration for detecting an abnormality such as opening of an entrance / exit door and breakage of a glass window based on a change with respect to a reference reception intensity.

特開2009−80767号公報JP 2009-80767 A

しかしながら、特許文献1の装置では、構成上送信機と受信機とをペアで用意する必要があり設置費用が高くなる、送信側のレベルや位相が変化すると誤動作しがちであるため受信機の感度を十分上げることができないといった問題が考えられるため、空間監視のための装置としては十分とは言えなかった。   However, in the apparatus of Patent Document 1, it is necessary to prepare a transmitter and a receiver in pairs because of the configuration, which increases the installation cost. Since the transmitter tends to malfunction when the level or phase on the transmission side changes, the sensitivity of the receiver. Because of the problem of not being able to raise the temperature sufficiently, it could not be said to be sufficient as a device for space monitoring.

本発明は上記の課題等を解決するためになされたものであり、その一つの目的は、簡易な構成で精度よく居室等の空間内の状況変化を検出することができる空間監視装置および空間監視方法を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object thereof is a space monitoring device and a space monitoring capable of accurately detecting a change in a situation such as a living room with a simple configuration. Is to provide a method.

上記の課題および他の課題を解決するために、本願発明の一態様によれば、空間の状況を監視するための空間監視装置であって、高周波の無線周波信号を監視対象である空間に送信波として送出するとともにその反射波を受信し、前記送信波および前記反射波をデジタルデータ化して送信波データおよび反射波データとし、前記送信波データと前記反射波データとを比較して両者間のデジタルデータ上の差異を検出する送受信部を有する空間監視装置が提供される。   In order to solve the above problems and other problems, according to one aspect of the present invention, there is provided a space monitoring device for monitoring a space situation, and transmitting a high-frequency radio frequency signal to a space to be monitored. Transmitting as a wave and receiving the reflected wave, converting the transmitted wave and the reflected wave into digital data to obtain transmitted wave data and reflected wave data, comparing the transmitted wave data and the reflected wave data, A space monitoring device having a transmission / reception unit for detecting a difference in digital data is provided.

本発明の一態様によれば、簡易な構成で精度よく居室等の空間内の状況変化を検出することができる。   According to one embodiment of the present invention, it is possible to accurately detect a change in a situation such as a living room with a simple configuration.

本発明の一態様による空間監視方法の説明図である。It is explanatory drawing of the space monitoring method by 1 aspect of this invention. 本発明の一態様による空間監視方法の説明図である。It is explanatory drawing of the space monitoring method by 1 aspect of this invention. 本発明の一態様による空間監視方法の説明図である。It is explanatory drawing of the space monitoring method by 1 aspect of this invention. 本発明の一態様による空間監視方法の説明図である。It is explanatory drawing of the space monitoring method by 1 aspect of this invention. 本発明の一態様による空間監視装置1の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the space monitoring apparatus 1 by 1 aspect of this invention. 空間監視装置1の送受信部10の構成例を示す図である。2 is a diagram illustrating a configuration example of a transmission / reception unit 10 of the space monitoring device 1. FIG. 空間監視装置1による空間監視処理フローの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the space monitoring process flow by the space monitoring apparatus. 空間監視装置1の応用例を示す説明図である。7 is an explanatory diagram illustrating an application example of the space monitoring device 1. FIG.

以下、本発明について、その実施形態に即して添付図面を用いて説明する。まず、本発明の実施形態による空間監視方法について、図1A〜図1Dを参照して説明する。図1A〜図1Dは、本実施形態の空間監視方法の原理について模式的に説明する図である。図1Aに示すように、壁などで仕切られた略直方体状の空間R(一般的な居室を想定したもので、形状には特に意味はない。)に本実施形態による空間監視装置1が設置されているとする。装置1の位置も例示であり特に意味はない。後述するように、空間監視装置1は任意の方式で変調された無線周波信号を送信波として空間R内に向けて送出する機能を有している。このとき送信波の振幅mと位相φがそれぞれm0、φ0であったとする。送信波は、空間R内の壁面等で反射して反射波として空間監視装置1で受信される。送信波の振幅、位相は、周知のように反射することにより変化する。反射波の振幅、位相をそれぞれm’0、φ’0とする。図1Aの空間R内には人、物などがなにもない状態を想定しているので、空間監視装置1によって測定される反射波の振幅と位相が空間Rの電波特性を表しているということができる。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings in accordance with the embodiment. First, a space monitoring method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 1D. 1A to 1D are diagrams schematically illustrating the principle of the space monitoring method of the present embodiment. As shown in FIG. 1A, the space monitoring device 1 according to the present embodiment is installed in a substantially rectangular space R partitioned by walls or the like (assuming a general living room, the shape has no particular meaning). Suppose that The position of the device 1 is also an example and has no particular meaning. As will be described later, the space monitoring device 1 has a function of transmitting a radio frequency signal modulated by an arbitrary method into the space R as a transmission wave. At this time, it is assumed that the amplitude m and phase φ of the transmission wave are m0 and φ0, respectively. The transmitted wave is reflected by a wall surface in the space R and received by the space monitoring device 1 as a reflected wave. The amplitude and phase of the transmission wave are changed by reflection as is well known. The amplitude and phase of the reflected wave are m′0 and φ′0, respectively. Since it is assumed that there is no person or object in the space R in FIG. 1A, the amplitude and phase of the reflected wave measured by the space monitoring device 1 represent the radio characteristics of the space R. be able to.

次に、図1Bを参照すると、空間R内に人Pがひとりいる状況を示している。このとき図1Aの場合と同様に振幅m0、位相φ0の送信波を空間R内に送出したとする。この場合、反射波の振幅、および位相は、人Pによって反射され、また誘電体としての人Pを透過することによって図1Aの場合とは異なる振幅m''0、位相φ''0を有する反射波として空間監視装置1によって観測される。このような振幅、位相の変化に基づいて、空間R内に人Pが存在することを検出することができる。   Next, referring to FIG. 1B, a situation in which there is one person P in the space R is shown. At this time, it is assumed that a transmission wave having an amplitude m0 and a phase φ0 is sent into the space R as in the case of FIG. 1A. In this case, the amplitude and phase of the reflected wave are reflected by the person P and transmitted through the person P as a dielectric, and thus have an amplitude m ″ 0 and a phase φ ″ 0 that are different from those in FIG. 1A. It is observed by the space monitoring device 1 as a reflected wave. The presence of the person P in the space R can be detected based on such changes in amplitude and phase.

次に、図1Cを参照すると、図1Bの場合と同様に空間R内にひとりの人Pが存在するが、空間R内での位置が異なっている状況を示している。このとき振幅m0、位相φ0の送信波に対して空間監視装置1が観測する反射波の振幅と位相は、例えばm'''0、φ'''0と図1Bの場合とは異なる。これは、空間R内に人Pが存在することは同じであってもその位置が異なっていることにより送信波の反射の様相が変化しているためである。このことは、人Pという誘電体の空間R内での位置という情報も反射波の振幅、位相に反映されることを意味している。すなわち、空間監視装置1によって、人Pの空間R内での位置も検出することが可能であり、例えば人Pが空間Rの端にある電話機付近にいる、といった情報を得ることができることになる。   Next, FIG. 1C shows a situation where there is one person P in the space R as in FIG. 1B, but the position in the space R is different. At this time, the amplitude and phase of the reflected wave observed by the space monitoring device 1 with respect to the transmission wave having the amplitude m0 and the phase φ0 are different from those in FIG. 1B, for example, m ″ ′ 0 and φ ′ ″ 0. This is because, even if the person P is present in the space R, the aspect of reflection of the transmission wave changes due to the difference in position. This means that the information about the position of the dielectric material called the person P in the space R is also reflected in the amplitude and phase of the reflected wave. That is, the space monitoring device 1 can also detect the position of the person P in the space R. For example, information that the person P is near the telephone at the end of the space R can be obtained. .

次に、図1Dを参照すると、空間R内に犬Dが一匹いる状況を示している。この状況は、生体が空間R内に存在しているという点で図1Bの状況と変わらないが、誘電体としての人Pではなく犬Dがいるということで、図1Bの場合とは空間R内での送信波の反射の様相が変化している。これは、人Pに対する犬Dの大きさの違い、誘電体としての性質の違いが反映されているためである。すなわち、空間監視装置1により空間R内に存在する生体の種類も検出することができることとなる。   Next, referring to FIG. 1D, a situation where there is one dog D in the space R is shown. This situation is the same as the situation of FIG. 1B in that the living body exists in the space R, but the situation is different from the case of FIG. 1B in that there is a dog D instead of the person P as a dielectric. The aspect of the reflection of the transmitted wave is changing. This is because the difference in size of the dog D with respect to the person P and the difference in properties as a dielectric are reflected. That is, the type of living body existing in the space R can be detected by the space monitoring device 1.

以上のように、本実施形態の空間監視方法によると、空間内に存在する生体の位置、種別を簡易に検出することができる。また連続的に送信波を送出して反射波を観測することにより、空間における物体の移動も検出することができる。以下、このような空間監視方法を可能とする空間監視装置1の構成、機能等について具体的に説明する。   As described above, according to the space monitoring method of the present embodiment, the position and type of a living body existing in the space can be easily detected. In addition, by continuously transmitting transmission waves and observing reflected waves, the movement of an object in space can also be detected. Hereinafter, the configuration, function, and the like of the space monitoring device 1 that enables such a space monitoring method will be specifically described.

まず、本実施形態の空間監視装置1の全体構成について説明する。図1に空間監視装置1の構成例を示している。図1に示すように、本実施形態の空間監視装置1は、送受信部10、制御部20、通信インタフェース部(通信I/F部)30、電源部40、アンテナ50を備えている。   First, the overall configuration of the space monitoring device 1 of the present embodiment will be described. FIG. 1 shows a configuration example of the space monitoring device 1. As shown in FIG. 1, the space monitoring device 1 of this embodiment includes a transmission / reception unit 10, a control unit 20, a communication interface unit (communication I / F unit) 30, a power supply unit 40, and an antenna 50.

送受信部10は所定の仕様の送信波を生成するとともに、その送信波に対応する反射波を受信してデジタルデータに変換する処理を実行する。送受信部10については後述する。   The transmission / reception unit 10 generates a transmission wave of a predetermined specification, and executes a process of receiving a reflected wave corresponding to the transmission wave and converting it into digital data. The transmission / reception unit 10 will be described later.

制御部20は送受信部10および空間監視装置1の他の機能部の動作を制御するもので、演算部21と記憶部22とを備える。演算部21は、CPU等のデータ処理デバイスを有している。記憶部22はROM、RAM等の記憶デバイスを有する。記憶部22はまたHDD、SSD等の記憶デバイスを備えることができる。記憶部22には空間監視装置1の機能を実現するためのプログラム、制御用データ等が格納されている。演算部21は、記憶部22から読みだしたプログラムを実行することにより空間監視装置1を制御する。   The control unit 20 controls operations of the transmission / reception unit 10 and other functional units of the space monitoring device 1, and includes a calculation unit 21 and a storage unit 22. The computing unit 21 has a data processing device such as a CPU. The storage unit 22 includes a storage device such as a ROM or a RAM. The storage unit 22 can also include a storage device such as an HDD or an SSD. The storage unit 22 stores a program for realizing the functions of the space monitoring device 1, control data, and the like. The computing unit 21 controls the space monitoring device 1 by executing a program read from the storage unit 22.

通信I/F部30は、送受信部10によって取得された反射波波形データの制御部による解析結果を外部装置に転送するために通信ネットワークへ送出するインタフェースであり、ネットワークインタフェースカード(NIC)等のハードウェアで構成される。電源部40は空間監視装置1内の各部に電源を供給するためのユニットであり図外の商用電源等から供給される電力を変換する適宜の電力デバイスによって構成されている。アンテナ50は送受信部10によって生成される送信波を空間に送出するとともにその反射波を受信する機能を有する。本実施形態の空間監視装置1においてはミリ波帯(周波数にして30〜300Ghz)の無線周波信号が好適に用いられるので、アンテナ50としてはそのような無線周波信号の送受信に適した形式のアンテナを適宜選択して用いることができる。   The communication I / F unit 30 is an interface for sending the analysis result by the control unit of the reflected wave waveform data acquired by the transmission / reception unit 10 to the communication network in order to transfer it to an external device, such as a network interface card (NIC). Consists of hardware. The power supply unit 40 is a unit for supplying power to each unit in the space monitoring device 1, and is configured by an appropriate power device that converts power supplied from a commercial power supply or the like not shown. The antenna 50 has a function of transmitting a transmission wave generated by the transmission / reception unit 10 to a space and receiving the reflected wave. In the spatial monitoring device 1 of the present embodiment, a radio frequency signal in the millimeter wave band (30 to 300 Ghz in frequency) is preferably used. Therefore, the antenna 50 is an antenna having a format suitable for transmitting and receiving such a radio frequency signal. Can be appropriately selected and used.

次に、本実施形態における空間監視装置1の送受信部10について説明する。図3に送受信部10の構成例を示している。前記したように、送受信部10は、空間監視用の送信波を生成して送出し、その反射波を受信して送信波との特性の差異を検出する機能を有する。   Next, the transmission / reception unit 10 of the space monitoring device 1 in the present embodiment will be described. FIG. 3 shows a configuration example of the transmission / reception unit 10. As described above, the transmission / reception unit 10 has a function of generating and transmitting a transmission wave for space monitoring, receiving the reflected wave, and detecting a difference in characteristics from the transmission wave.

送受信部10は、後述するように制御部20からの命令に基づいて無線周波信号の送受信を行う。送受信部10が制御部20からの送受信処理開始命令を受け取ると、第1発振器110が所定の周波数と波形を有する送信用の無線周波信号を生成するとともに、所定の方式による変調処理を行う。生成された無線周波信号はアンプ120によって増幅されてブリッジ回路130へ入力される。   The transmission / reception unit 10 transmits / receives a radio frequency signal based on a command from the control unit 20 as described later. When the transmission / reception unit 10 receives a transmission / reception processing start command from the control unit 20, the first oscillator 110 generates a transmission radio frequency signal having a predetermined frequency and waveform, and performs modulation processing by a predetermined method. The generated radio frequency signal is amplified by the amplifier 120 and input to the bridge circuit 130.

ブリッジ回路130はアンプ120からの送信波とアンテナ50からの反射波を分離する機能を有し、例えば方向性結合器、抵抗ブリッジ回路等として構成されている。ブリッジ回路130により、送信波はアンプ141Aへ、反射波はアンプ141Bへ送出される。ブリッジ回路130の動作は制御部20によって制御される。無線周波信号送信のタイミングで、ブリッジ回路130はアンプ120からアンプ141Aへの回路を構成し、反射波受信のタイミングで、アンテナ端子190からアンプ141Bへの回路を構成する。   The bridge circuit 130 has a function of separating the transmission wave from the amplifier 120 and the reflected wave from the antenna 50, and is configured as, for example, a directional coupler, a resistance bridge circuit, or the like. By the bridge circuit 130, the transmission wave is sent to the amplifier 141A and the reflected wave is sent to the amplifier 141B. The operation of the bridge circuit 130 is controlled by the control unit 20. The bridge circuit 130 configures a circuit from the amplifier 120 to the amplifier 141A at the timing of radio frequency signal transmission, and configures a circuit from the antenna terminal 190 to the amplifier 141B at the timing of reception of the reflected wave.

アンプ141Aで増幅された送信波は、周波数変換器142Aに入力される。周波数変換器142Aは送信波の周波数を所定の一定周波数のインタフェース信号に変換する機能を有し、種々の形式の混合器として構成することができる。図3の例では、周波数変換器142Aは、アンプ141Aからの送信波信号と第2発振器150からアンプ160を介して入力される変換用信号との和、差、又は積の周波数を有するインタフェース信号をアンプ143Aに出力する。周波数変換器142Aによって、アナログデジタル(AD)変換器144Aで扱うインタフェース信号の周波数を常に一定に保持することができる。本実施形態では、無線周波信号の周波数を変化させてもインタフェース信号(AD変換器144Aへの入力信号)の周波数を一定にできるため、周波数変換後のインタフェース周波数で、システム自体のゲインを大きくして感度を上げても、無線周波信号周波数を変えた場合の回路の特性変化をほとんど無視できるほど低減することができる。   The transmission wave amplified by the amplifier 141A is input to the frequency converter 142A. The frequency converter 142A has a function of converting the frequency of the transmission wave into an interface signal having a predetermined constant frequency, and can be configured as a mixer of various types. In the example of FIG. 3, the frequency converter 142A is an interface signal having the frequency of the sum, difference, or product of the transmission wave signal from the amplifier 141A and the conversion signal input from the second oscillator 150 via the amplifier 160. Is output to the amplifier 143A. The frequency converter 142A can always keep the frequency of the interface signal handled by the analog-to-digital (AD) converter 144A constant. In this embodiment, since the frequency of the interface signal (input signal to the AD converter 144A) can be made constant even if the frequency of the radio frequency signal is changed, the gain of the system itself is increased at the interface frequency after frequency conversion. Even if the sensitivity is increased, the change in circuit characteristics when the radio frequency signal frequency is changed can be reduced to a level that can be ignored.

アンプ143Aの出力はAD変換器144Aにおいてデジタル信号に変換され、デジタル信号処理回路170へ出力される。AD変換器144Aは、コストダウンのために高周波デテクタなどの回路と置き換えて構成することができる。アンテナ端子190からの反射波はブリッジ回路130からアンプ141Bに入力され、送信波の場合と同様の処理が行われた後デジタル信号としてデジタル信号処理回路170へ入力される。   The output of the amplifier 143A is converted into a digital signal by the AD converter 144A and output to the digital signal processing circuit 170. The AD converter 144A can be configured by replacing a circuit such as a high-frequency detector for cost reduction. The reflected wave from the antenna terminal 190 is input from the bridge circuit 130 to the amplifier 141B, and after the same processing as that for the transmission wave is performed, it is input to the digital signal processing circuit 170 as a digital signal.

デジタル信号処理回路170(信号解析回路)は、送信波に対応するベクトルデータとしてのデジタル信号の振幅と位相を、反射波に対応するベクトルデータとしてのデジタル信号の振幅と位相と連続的に、あるいは周期的に比較して、反射波の振幅、位相における微小な変化を検出する機能を有する。検出される反射波の変化が、無線周波信号が送出された空間の状況の変化を反映する。デジタル信号処理回路170は、例えばDSP、FPGA、CPU等によって構成することができる。温度センサ180は送受信部10内の適所の温度を検出して温度データとして制御部20へ送信する。制御部20で受信された温度データは、送受信部10内回路動作の温度補償等に使用される。   The digital signal processing circuit 170 (signal analysis circuit) continuously converts the amplitude and phase of the digital signal as vector data corresponding to the transmission wave, and the amplitude and phase of the digital signal as vector data corresponding to the reflected wave, or Compared periodically, it has a function of detecting minute changes in the amplitude and phase of the reflected wave. The detected change in the reflected wave reflects the change in the state of the space in which the radio frequency signal is transmitted. The digital signal processing circuit 170 can be configured by, for example, a DSP, FPGA, CPU, or the like. The temperature sensor 180 detects the temperature at an appropriate place in the transmission / reception unit 10 and transmits it to the control unit 20 as temperature data. The temperature data received by the control unit 20 is used for temperature compensation of the circuit operation in the transmission / reception unit 10.

以上説明した送受信部10での送信波・反射波処理によれば、第1発振器110が生成する無線周波信号を常に基準の信号として反射波を観測するため、第1発振器110やその後の回路要素の温度や経時変化によるレベルドリフト等を無視できるほど低減することができる。そのため空間の状況をより精度よく検出することができる。   According to the transmission wave / reflected wave processing in the transmission / reception unit 10 described above, the reflected wave is always observed using the radio frequency signal generated by the first oscillator 110 as a reference signal. It is possible to reduce the level drift due to the temperature and the change with time so that it can be ignored. Therefore, it is possible to detect the state of the space with higher accuracy.

図4に空間監視装置1の制御部20が実行する空間監視処理の処理フロー例を示している。空間監視処理は、制御部20の演算部21が記憶部22から読み出す対応プログラムを実行することにより行われる。制御部20はS500で処理を開始すると、送受信部10から対象空間に向けて高周波の無線周波信号(送信波)を送出する。無線周波信号の周波数は例えば30〜300GHz(ミリ波帯)である。次いで制御部20は送受信部10に空間からの反射波を受信させ(S520)、図3のアンプ141B〜アンプ143Bのインタフェース回路で所定周波数のインタフェース信号に変換させた後(S530)、AD変換器144Bでデジタル信号に変換させる(S540)。その後制御部20はデジタル信号処理回路170によって反射波データの解析処理を実行させて処理を終了する(S550,S560)。   FIG. 4 shows a processing flow example of the space monitoring process executed by the control unit 20 of the space monitoring device 1. The space monitoring process is performed by executing a corresponding program that the calculation unit 21 of the control unit 20 reads from the storage unit 22. When starting the process in S500, the control unit 20 transmits a high-frequency radio frequency signal (transmission wave) from the transmission / reception unit 10 toward the target space. The frequency of the radio frequency signal is, for example, 30 to 300 GHz (millimeter wave band). Next, the control unit 20 causes the transmission / reception unit 10 to receive the reflected wave from the space (S520), and after converting it into an interface signal of a predetermined frequency by the interface circuit of the amplifier 141B to the amplifier 143B of FIG. 3 (S530), the AD converter The digital signal is converted by 144B (S540). Thereafter, the control unit 20 causes the digital signal processing circuit 170 to perform an analysis process of the reflected wave data and ends the process (S550, S560).

空間監視装置1から発せられた高周波の無線周波信号は、空間の壁、空間内の人、物などにより反射されて空間の状況を反映する反射波として戻ってきて送受信部10により検出される。そこで、送受信動作中に、人体などの誘電体物質が対象空間に入って、空間内の電波の伝播パターンが変化すると、反射信号の振幅や位相に変化が現れる。また、空間にあるドアの開閉、冷蔵庫などの機器のドアの開閉などでも同様に振幅や位相が変化する。これらの変化を捉えることにより、空間内での人の移動等の状況変化を推察することができる。   A high-frequency radio frequency signal emitted from the space monitoring device 1 is reflected by a wall of the space, a person in the space, an object, etc., and returned as a reflected wave reflecting the state of the space, and is detected by the transmission / reception unit 10. Therefore, when a dielectric material such as a human body enters the target space during the transmission / reception operation and the propagation pattern of the radio wave in the space changes, a change appears in the amplitude and phase of the reflected signal. Similarly, the amplitude and phase change when the door in the space is opened and closed, and the door of a device such as a refrigerator is opened and closed. By capturing these changes, it is possible to infer situational changes such as movement of people in the space.

また、例えば監視対象空間内を任意のメッシュに区画して各メッシュに人がいる場合の反射波の特性をデータベース化しておくことにより、反射波の変化によって空間内での人のおおよその位置を検出することができる。空間内のドアの開放時、閉止時等についても反射波のパターンを蓄積しておけば、具体的な空間内の状況を概略推定することも可能である。   In addition, for example, by dividing the monitoring target space into arbitrary meshes and creating a database of the characteristics of the reflected waves when there are people on each mesh, the approximate position of the person in the space can be determined by changes in the reflected waves. Can be detected. If the reflected wave pattern is accumulated even when the doors in the space are opened and closed, it is possible to roughly estimate the specific situation in the space.

なお、本実施形態の空間監視装置1は、第1発振器110の信号をオフにすることで、携帯電話、コードレス電話、あるいは、Wi−Fi信号などの無線周波信号そのものも受信することができるため、これらの信号の有無も検出でき、利用者が電話を使うなどの行動をとった場合、その利用者が移動中だということを認識できる。これらの空間内の状況の変化を一定時間毎に観測することで利用者が活動しているかどうかを確認することができる。また、独居者であるにもかかわらず頻繁に電話が着信している、またそれに伴って空間内での利用者の移動が頻繁に検出されるといったことが観測された場合には、不審な電話に対応しているのではないかという推定のもと、利用者に関して登録された親族等に警報を通知するといった動作をさせることも可能である。   Note that the spatial monitoring device 1 of the present embodiment can also receive a radio frequency signal itself such as a mobile phone, a cordless phone, or a Wi-Fi signal by turning off the signal of the first oscillator 110. The presence or absence of these signals can also be detected, and when the user takes an action such as using a telephone, it can be recognized that the user is moving. It is possible to confirm whether or not the user is active by observing changes in the situation in these spaces at regular intervals. In addition, if it is observed that calls are received frequently despite being a single person, and that movements of users within the space are frequently detected accordingly, suspicious calls It is also possible to perform an operation such as notifying an alarm to a registered relative or the like regarding the user based on the assumption that it may correspond to the above.

また、前記のように、従来の焦電型センサでは、犬や猫など人と同じ程度の体温を持ったペットが動き回ることで誤動作することが問題であった。本実施形態の空間監視装置1では、空間監視用の無線周波信号の周波数を適当に選ぶことや、信号をデジタル処理することで、人間と同じような体温を持ったペットと人間との区別を行うことができる。人間からの電波の反射と、ペットからの電波の反射では人間の方が大きい等の違いがあるためである。   In addition, as described above, the conventional pyroelectric sensor has a problem that a pet such as a dog or a cat having a body temperature similar to that of a person moves and malfunctions. In the space monitoring apparatus 1 of the present embodiment, the frequency of the radio frequency signal for space monitoring is appropriately selected, and the signal is digitally processed to distinguish between a pet having a body temperature similar to that of a human and a human. It can be carried out. This is because there is a difference between the reflection of radio waves from humans and the reflection of radio waves from pets, such as that of humans.

なお、本実施形態では監視対象空間に対して空間監視装置1を1台設置しているが、空間お広さや形状によって、複数台の空間監視装置1を設けてもよい。この場合には、各装置1の変調信号に適当なIDを挿入しておくことで、各空間監視装置1が相互に無線周波信号を識別することができる。   In the present embodiment, one space monitoring device 1 is installed in the monitoring target space. However, a plurality of space monitoring devices 1 may be provided depending on the space size and shape. In this case, by inserting an appropriate ID into the modulation signal of each device 1, each space monitoring device 1 can identify the radio frequency signal from each other.

実施例
次に、上記実施形態で説明した空間監視装置1の具体的な応用例を実施例として説明する。この実施例は、空間監視装置1を公共の場所に設置されるトイレに適用した例である。図5に、本実施例のトイレ600の概略構成例を模式的に示している。
Example Next, a specific application example of the space monitoring device 1 described in the above embodiment will be described as an example. In this embodiment, the space monitoring device 1 is applied to a toilet installed in a public place. FIG. 5 schematically illustrates a schematic configuration example of the toilet 600 according to the present embodiment.

このトイレ600には、複数の大便器610、複数の小便器620、手洗い用水栓630、乾燥機640が設けられている。トイレ600内の適宜の箇所には空間監視装置1が設置され、トイレ600内の状況を監視している。任意の場所にはこのトイレ600を管理するためのコンピュータ650が設置される。   The toilet 600 is provided with a plurality of urinals 610, a plurality of urinals 620, a faucet for washing hands 630, and a dryer 640. A space monitoring device 1 is installed at an appropriate location in the toilet 600 to monitor the situation in the toilet 600. A computer 650 for managing the toilet 600 is installed at an arbitrary place.

空間監視装置1は、トイレ600内における人の存在、位置、ドア615の開閉状態を検出する。これにより、トイレ600の利用状況、混雑状況の表示を行うことができる。また一歩進んでトイレ600内のどの便器が使用中であるかを反射波のパターン分析により推定することが可能である。空間監視装置1からのデータは適宜の通信回線660を通じてコンピュータ650に転送される。コンピュータ650は、この情報を利用して、トイレ600の利用状況、混雑状況をリアルタイムに近い状態で提供することができる。   The space monitoring device 1 detects the presence and position of a person in the toilet 600 and the open / closed state of the door 615. Thereby, the usage status and congestion status of the toilet 600 can be displayed. Further, it is possible to estimate which toilet in the toilet 600 is in use by a reflected wave pattern analysis. Data from the space monitoring device 1 is transferred to the computer 650 through an appropriate communication line 660. Using this information, the computer 650 can provide the use status and congestion status of the toilet 600 in a state close to real time.

本実施例の構成は、トイレだけでなく類似のシステム、例えばレストラン、スーパーマーケット、遊園地などの施設での混雑や利用状況などの把握にも有効である。   The configuration of the present embodiment is effective for grasping not only the toilet but also a similar system such as a restaurant, a supermarket, an amusement park, and the like and the usage status.

以上説明した本発明の実施形態によれば、居室等の空間内における人等の物体の有無、配置、移動状況、あるいはドア、窓の開閉など、空間内の状態の変化を簡易な構成で検出することができる。   According to the embodiments of the present invention described above, changes in the state of a space such as the presence / absence of an object such as a person in a space such as a living room, movement status, opening / closing of a door or window, etc. can be detected with a simple configuration. can do.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば,上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の構成を加えることも可能である。   In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, Various modifications are included. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. In addition, a part of the configuration of the embodiment can be replaced with another configuration, and another configuration can be added to the configuration of a certain embodiment.

1 空間監視装置
10 送受信部
20 制御部
21 演算部
22 記憶部
30 通信インタフェース部
40 電源部
50 アンテナ
110 第1発振器
120,141A,141B,143A,143B,160 アンプ
130 ブリッジ回路
144A,144B AD変換器
150 第2発振器
180 温度センサ
190 アンテナ端子
650 コンピュータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Space monitoring apparatus 10 Transmission / reception part 20 Control part 21 Calculation part 22 Storage part 30 Communication interface part 40 Power supply part 50 Antenna 110 1st oscillator 120,141A, 141B, 143A, 143B, 160 Amplifier 130 Bridge circuit 144A, 144B AD converter 150 Second Oscillator 180 Temperature Sensor 190 Antenna Terminal 650 Computer

Claims (3)

空間の情報を監視するための空間監視装置であって、
空間に存在する物体で反射すると振幅と位相が変化する特性を有する30〜300GHzの周波数帯域の信号を監視対象である空間に送信波として送出するとともにその反射波を受信し、前記送信波及び前記反射波をデジタルデータ化して送信波データおよび反射波データとし、
前記送信波データと前記反射波データとを比較して両者のデジタルデータ上の差異を検出する送受信部を有し、
前記送受信部は、
所定の方式で変調された無線周波信号を発生させる発信機と、
該無線周波信号の送信波と、該送信波に対する空間からの前記反射波とを分離するブリッジ回路と、
前記送信波および前記反射波の周波数を所定の一定周波数に変換する周波数変換機と、
前記周波数変換機により一定周波数に変換された前記送信波および前記反射波の信号をデジタル変換するアナログデジタル変換機と、
前記アナログデジタル変換機からのデジタルデータにより前記送信と前記反射波の振幅および位相をそれぞれ検出し、前記送信波と前記反射波との間の振幅および位相を検出する信号解析回路と、
を備えている空間監視装置。
A space monitoring device for monitoring space information,
A signal in the frequency band of 30 to 300 GHz having a characteristic that the amplitude and phase change when reflected by an object existing in space is transmitted as a transmission wave to the space to be monitored, and the reflected wave is received. The reflected wave is converted into digital data to be transmitted wave data and reflected wave data.
By comparing the reflected wave data and the transmission wave data have a transceiver for detecting the differences in both the digital data,
The transceiver unit is
A transmitter that generates a radio frequency signal modulated in a predetermined manner;
A bridge circuit that separates the transmission wave of the radio frequency signal and the reflected wave from the space with respect to the transmission wave;
A frequency converter for converting the frequency of the transmitted wave and the reflected wave to a predetermined constant frequency;
An analog-to-digital converter that digitally converts the signal of the transmitted wave and the reflected wave converted to a constant frequency by the frequency converter ;
A signal analysis circuit for detecting the amplitude and phase of the transmission and the reflected wave from the digital data from the analog-digital converter, respectively, and detecting the amplitude and phase between the transmission wave and the reflected wave;
A space monitoring device.
請求項1に記載の空間監視装置であって、
空間対象を任意のメッシュに区画して各メッシュに人がいる場合の反射波の特性をデータベース化することにより、
監視対象である空間の異なる状況に対応する送信波データ及び反射波データとのデジタルデータ上の差異を複数の状況代表データとして記憶しており、前記送受信部が検出した前記送信波データと受信波データとのデジタルデータ上の差異を前記状況代表データと比較して、監視対象である空間の状況を推定する、
空間監視装置。
The space monitoring device according to claim 1,
By dividing the spatial object into arbitrary meshes and creating a database of reflected wave characteristics when there are people on each mesh,
Differences in digital data between transmitted wave data and reflected wave data corresponding to different situations in the space to be monitored are stored as a plurality of situation representative data, and the transmitted wave data and received waves detected by the transceiver unit Comparing the difference in data with the digital data with the situation representative data to estimate the situation of the space to be monitored;
Spatial monitoring device.
空間の状況を監視するための空間監視方法であって、
空間に存在する物体で反射すると振幅と位相が変化する特性を有する30〜300GHzの周波数帯域の信号を監視対象である空間に送信波として送出するとともにその反射波を受信し、前記送信波及び前記反射波をデジタルデータ化して送信波データおよび反射波データとし、
前記送信波データと前記反射波データとを比較して両者のデジタルデータ上の差異を検出するステップを有し、
前記ステップは、
所定の方式で変調された無線周波信号を発生させ、
該無線周波信号の送信波と、該送信波に対する空間からの前記反射波とを分離し、
前記送信波および前記反射波の周波数を所定の一定周波数に変換し、
一定周波数に変換された前記送信波および前記反射波の信号をデジタル変換し、
前記デジタル変換により得られたデジタルデータにより前記送信と前記反射波の振幅および位相をそれぞれ検出し、前記送信波と前記反射波との間の振幅および位相を検出するステップを含む、
空間監視方法。
A space monitoring method for monitoring a space situation,
Receives the reflected wave sends out a transmission wave when reflected by an object present in the space on the amplitude and spatial be monitored signals in the frequency band of 30~300GHz having a characteristic phase changes, the transmission wave and the The reflected wave is converted into digital data to be transmitted wave data and reflected wave data .
Comparing the transmitted wave data and the reflected wave data to detect a difference on the digital data of both ,
The step includes
Generate a radio frequency signal modulated in a predetermined manner,
Separating the transmission wave of the radio frequency signal and the reflected wave from the space with respect to the transmission wave;
Converting the frequency of the transmitted wave and the reflected wave to a predetermined constant frequency;
Digitally converting the signal of the transmitted wave and the reflected wave converted to a constant frequency ;
Detecting the amplitude and phase of the transmission and the reflected wave from the digital data obtained by the digital conversion, respectively, and detecting the amplitude and phase between the transmission wave and the reflected wave,
Spatial monitoring method.
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