JP6612659B2 - Human body communication device and entrance / exit management device - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、人体通信装置、及び入退場管理装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a human body communication device and an entrance / exit management device.

特定の場所への入退場を管理する入退場管理装置が一般的に実用化されている。また、入退場管理装置と人体を介して通信を行う人体通信装置も実用化されている。このような入退場管理装置は、ユーザが身に付けた人体通信装置と人体を介する人体通信を行うことによってユーザの特定の場所への通行の可否を判定する。   An entrance / exit management device for managing entrance / exit to a specific place is generally put into practical use. A human body communication device that communicates with an entrance / exit management device via a human body has also been put into practical use. Such an entrance / exit management device determines whether or not the user can pass to a specific place by performing human body communication with the human body communication device worn by the user.

特許5727971号公報Japanese Patent No. 5727971

一般的に入退場管理装置などの据え置き型の装置に搭載される人体通信装置は、例えば商用電源などの交流電源から電力の供給を受けて動作する。この場合、人体通信装置は、交流電源を直流電源に変換する為に用いられる電源トランスの浮遊静電容量を介して、商用電源のノイズが人体通信装置に流れ込み、通信の性能が低下するという課題がある。   Generally, a human body communication device mounted on a stationary device such as an entrance / exit management device operates by receiving power from an AC power source such as a commercial power source. In this case, the human body communication device has a problem that the noise of the commercial power source flows into the human body communication device through the floating capacitance of the power transformer used to convert the AC power source to the DC power source, and the communication performance is deteriorated. There is.

本発明は、ノイズの影響を抑えることができる人体通信装置、及び入退場管理装置を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a human body communication device and an entrance / exit management device that can suppress the influence of noise.

一実施形態によると、人体通信装置は、第1の電極部、キャンセル信号生成部、及び第2の電極部を備える。第1の電極部は、人体を伝搬する信号を検出する。キャンセル信号生成部は、前記第1の電極部により検出した信号のうち通信用周波数以外の周波数の信号をキャンセルする為のキャンセル信号を生成する。第2の電極部は、前記キャンセル信号を人体に印加する。   According to one embodiment, the human body communication device includes a first electrode unit, a cancel signal generation unit, and a second electrode unit. The first electrode unit detects a signal propagating through the human body. The cancel signal generation unit generates a cancel signal for canceling a signal having a frequency other than the communication frequency among the signals detected by the first electrode unit. The second electrode unit applies the cancel signal to the human body.

図1は、一実施形態に係る入退場管理システムの構成例をについて説明する為の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a configuration example of an entrance / exit management system according to an embodiment. 図2は、一実施形態に係る人体通信装置の制御系の例について説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for describing an example of a control system of the human body communication device according to the embodiment. 図3は、一実施形態に係る人体通信回路部の構成例について説明するための説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for describing a configuration example of a human body communication circuit unit according to an embodiment. 図4は、一実施形態に係る信号送信部の構成例について説明するための説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for describing a configuration example of a signal transmission unit according to an embodiment. 図5は、一実施形態に係る信号受信部の構成例について説明するための説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for describing a configuration example of a signal receiving unit according to an embodiment. 図6は、一実施形態に係る制御部の構成例について説明するための説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for describing a configuration example of a control unit according to an embodiment.

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、入退場管理システム1の構成例を示す説明図である。入退場管理システム1は、特定の場所へのユーザの入退場を管理するシステムである。入退場管理システム1は、ユーザが所持する情報媒体から改札処理に用いる改札情報を取得し、取得した改札情報に基づいて情報媒体を所持するユーザの通行の可否を判定する。入退場管理システム1は、人体通信装置2、及び入退場管理装置(例えば改札装置)3などを備える。   FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration example of the entrance / exit management system 1. The entrance / exit management system 1 is a system for managing entry / exit of a user to / from a specific place. The entrance / exit management system 1 acquires ticket gate information used for ticket gate processing from an information medium possessed by the user, and determines whether or not the user possessing the information medium can pass based on the acquired ticket gate information. The entrance / exit management system 1 includes a human body communication device 2, an entrance / exit management device (for example, a ticket gate device) 3, and the like.

人体通信装置2は、人体通信装置2を所持するユーザの体(以下人体と称する)を通信媒体として他の機器と通信(人体通信)を行う。人体通信装置2は、アンテナによって人体に電界を印加して人体に電流を誘起させる。これにより、人体通信装置2は、人体を通信媒体として通信信号を伝搬させることができる。また、人体通信装置2は、他の機器から人体に伝搬された通信信号によって生じる電界をアンテナによって検出する。これにより、人体通信装置2は、人体を伝搬する通信信号を取得することができる。   The human body communication device 2 communicates (human body communication) with other devices using a user's body (hereinafter referred to as a human body) possessing the human body communication device 2 as a communication medium. The human body communication device 2 induces an electric current in the human body by applying an electric field to the human body with an antenna. Thereby, the human body communication apparatus 2 can propagate a communication signal using the human body as a communication medium. In addition, the human body communication device 2 detects an electric field generated by a communication signal propagated from another device to the human body using an antenna. Thereby, the human body communication apparatus 2 can acquire the communication signal which propagates a human body.

入退場管理装置3は、ユーザが所持する人体通信装置2と通信を行い、ユーザの通行の可否を判定する。入退場管理装置3は、一対の筐体11、ドア12、人体通信装置13、及び制御装置14を備える。一対の筐体11は、並行に配置されることによって、通路15を構成する。ドア12は、筐体11の通路15側に設けられ、制御装置14の制御に基づいて回動することにより通路15を塞ぐ。   The entrance / exit management device 3 communicates with the human body communication device 2 possessed by the user to determine whether or not the user can pass. The entrance / exit management device 3 includes a pair of housings 11, a door 12, a human body communication device 13, and a control device 14. A pair of housing | casing 11 comprises the channel | path 15 by arrange | positioning in parallel. The door 12 is provided on the side of the passage 15 of the housing 11, and closes the passage 15 by rotating based on the control of the control device 14.

また、例えば、人体通信装置13は、ユーザが所持する人体通信装置2と人体通信を行い、改札情報を取得する。例えば、人体通信装置13は、第1の周波数で所定の範囲に電界を発生させてこの範囲内のユーザの人体に電流を誘起させる。これにより、人体通信装置13は、人体を介してユーザが携帯している人体通信装置2に通信信号を送信する。また、例えば、人体通信装置13は、所定の範囲に入ったユーザの人体に伝搬している通信信号によって誘起された電界を検出する。これにより、人体通信装置13は、人体を介して人体通信装置2から送信された通信信号を取得する。なお、第1の周波数は、人体通信に用いられる周波数帯域であり、例えば1MHz未満の範囲内である。   Further, for example, the human body communication device 13 performs human body communication with the human body communication device 2 possessed by the user, and acquires ticket gate information. For example, the human body communication device 13 generates an electric field in a predetermined range at the first frequency and induces an electric current in the human body of the user in this range. Thereby, the human body communication apparatus 13 transmits a communication signal to the human body communication apparatus 2 carried by the user via the human body. Further, for example, the human body communication device 13 detects an electric field induced by a communication signal propagating to the user's human body entering a predetermined range. Thereby, the human body communication apparatus 13 acquires the communication signal transmitted from the human body communication apparatus 2 via the human body. The first frequency is a frequency band used for human body communication, and is within a range of, for example, less than 1 MHz.

制御装置14は、人体通信装置13により検出した通信信号に基づいて改札情報を取得する。制御装置14は、改札情報に基づく改札処理を行う。例えば、制御装置14は、改札情報に基づいて通路15をユーザが通行することを許可するか否かを判定し、判定結果に基づいてドア12の動作を制御する。制御装置14は、通路15をユーザが通行することを許可する場合にドア12を動作させず、通路15をユーザが通行することを許可しない場合に通路15を塞ぐようにドア12を動作させる。   The control device 14 acquires ticket gate information based on the communication signal detected by the human body communication device 13. The control device 14 performs a ticket gate process based on the ticket gate information. For example, the control device 14 determines whether or not the user is allowed to pass through the passage 15 based on the ticket gate information, and controls the operation of the door 12 based on the determination result. The control device 14 does not operate the door 12 when allowing the user to pass through the passage 15 and operates the door 12 so as to close the passage 15 when not permitting the user to pass through the passage 15.

次に、一実施形態に係る人体通信装置13について図2乃至図6を用いて詳細に説明する。   Next, the human body communication device 13 according to an embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

図2は、人体通信装置13の制御系の構成例について説明する為の説明図である。   FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a configuration example of a control system of the human body communication device 13.

人体通信装置13は、第1の電極部31、人体通信回路部32、電源回路部33、フィルタ回路部34、反転増幅器部35、フォトカプラ36、電流制限部37、及び第2の電極部38を備える。   The human body communication device 13 includes a first electrode unit 31, a human body communication circuit unit 32, a power circuit unit 33, a filter circuit unit 34, an inverting amplifier unit 35, a photocoupler 36, a current limiting unit 37, and a second electrode unit 38. Is provided.

第1の電極部31は、人体を介した人体通信に用いられる電極である。第1の電極部31は、人体を伝搬する信号を検出する。第1の電極部31は、例えばアンテナとして構成される。第1の電極部31は、人体を介した人体通信に用いられる周波数(第1の周波数)を少なくとも含む複数の周波数の信号を送受信することができる。第1の電極部31は、例えば基板上の配線パターンによって構成される。   The first electrode unit 31 is an electrode used for human body communication via a human body. The first electrode unit 31 detects a signal propagating through the human body. The first electrode unit 31 is configured as an antenna, for example. The first electrode unit 31 can transmit and receive signals having a plurality of frequencies including at least a frequency (first frequency) used for human body communication via a human body. The 1st electrode part 31 is comprised by the wiring pattern on a board | substrate, for example.

人体通信回路部32は、第1の電極部31を用いて人体通信に関する信号処理を行う人体通信処理部である。人体通信回路部32の詳細な構成については後述する。   The human body communication circuit unit 32 is a human body communication processing unit that performs signal processing related to human body communication using the first electrode unit 31. The detailed configuration of the human body communication circuit unit 32 will be described later.

電源回路部33は、人体通信装置13の各部に電力を供給する。例えば、電源回路部33は、商用電源からの交流電力を少なくとも人体通信回路部32及び反転増幅器部35に供給する。電源回路部33は、たとえば、商用電源からの交流電圧を人体通信回路部32及び反転増幅器部35のそれぞれで使用される電源電圧に変換して供給する。電源回路部33は、例えばAC/DCコンバータを含むACアダプタとして構成される。   The power supply circuit unit 33 supplies power to each unit of the human body communication device 13. For example, the power supply circuit unit 33 supplies AC power from a commercial power supply to at least the human body communication circuit unit 32 and the inverting amplifier unit 35. The power supply circuit unit 33 converts, for example, an alternating voltage from a commercial power supply into a power supply voltage used in each of the human body communication circuit unit 32 and the inverting amplifier unit 35 and supplies the same. The power supply circuit unit 33 is configured as an AC adapter including an AC / DC converter, for example.

フィルタ回路部34は、第1の電極部31に生じた電圧信号のうち特定周波数の成分の電圧信号をカットするフィルタである。より具体的には、フィルタ回路部34は、第1の電極部31に生じた電圧信号から人体通信に用いられる第1の周波数の信号をカットした信号を抽出し、反転増幅器部35に供給する。これにより、フィルタ回路部34は、人体に誘起された商用電源からのノイズに対応する周波数成分を取りだす。フィルタ回路部34は、例えば、抵抗、インダクタ、キャパシタなどのパッシブ回路により構成されていてもよいし、オペアンプを用いたアクティブ回路により構成されていてもよい。   The filter circuit unit 34 is a filter that cuts a voltage signal having a specific frequency component from the voltage signal generated in the first electrode unit 31. More specifically, the filter circuit unit 34 extracts a signal obtained by cutting the first frequency signal used for human body communication from the voltage signal generated in the first electrode unit 31 and supplies the extracted signal to the inverting amplifier unit 35. . Thereby, the filter circuit unit 34 extracts a frequency component corresponding to noise from the commercial power source induced in the human body. For example, the filter circuit unit 34 may be configured by a passive circuit such as a resistor, an inductor, or a capacitor, or may be configured by an active circuit using an operational amplifier.

反転増幅器部35は、人体を流れるノイズをキャンセルする為のキャンセル信号を生成する。反転増幅器部35は、フィルタ回路部34の出力波形を反転させ、反転させた波形を調整(増幅)してフォトカプラ36に出力する回路である。即ち、反転増幅器部35は、フィルタ回路部34により第1の周波数の信号を除いた信号の位相を反転させた信号をフォトカプラ36に供給する位相反転部として機能する。
反転増幅器部35は、例えばオペアンプまたはトランジスタなどで構成することができる。反転増幅器部35は、フィルタ回路部34から供給された信号の位相を反転(即ち位相を180°ずらす)させ、且つ信号を所定の増幅率で増幅させることにより、キャンセル信号を生成する。なお、フィルタ回路部34と反転増幅器部35とは、単一のオペアンプによって構成されていてもよい。
The inverting amplifier unit 35 generates a cancel signal for canceling noise flowing through the human body. The inverting amplifier unit 35 is a circuit that inverts the output waveform of the filter circuit unit 34, adjusts (amplifies) the inverted waveform, and outputs it to the photocoupler 36. That is, the inverting amplifier unit 35 functions as a phase inverting unit that supplies the photocoupler 36 with a signal obtained by inverting the phase of the signal excluding the first frequency signal by the filter circuit unit 34.
The inverting amplifier unit 35 can be composed of, for example, an operational amplifier or a transistor. The inverting amplifier unit 35 generates a cancel signal by inverting the phase of the signal supplied from the filter circuit unit 34 (that is, shifting the phase by 180 °) and amplifying the signal with a predetermined amplification factor. The filter circuit unit 34 and the inverting amplifier unit 35 may be configured by a single operational amplifier.

フォトカプラ36は、反転増幅器部35から出力されたキャンセル信号を第2の電極部38に出力するためのモジュールである。フォトカプラ36は、第1の電極側と電気的に絶縁した状態で第2の電極部38にキャンセル信号を供給することができる。フォトカプラ36は、反転増幅器部35から出力されたキャンセル信号および電流制限部37のインピーダンスに応じた電流を入力として、この入力電流に応じた強度の電流を入力側とは電気的に絶縁された出力側から第2の電極部38に対して出力する。上記のフィルタ回路部34、反転増幅器部35、及びフォトカプラ36は、第1の電極部31により検出した信号のうち通信用の周波数である第1の周波数以外の周波数(第2の周波数)の信号をキャンセルする為のキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成部として機能する。   The photocoupler 36 is a module for outputting the cancel signal output from the inverting amplifier unit 35 to the second electrode unit 38. The photocoupler 36 can supply a cancel signal to the second electrode unit 38 while being electrically insulated from the first electrode side. The photocoupler 36 receives the cancel signal output from the inverting amplifier unit 35 and the current corresponding to the impedance of the current limiting unit 37, and the current having the intensity corresponding to the input current is electrically insulated from the input side. Output from the output side to the second electrode unit 38. The filter circuit unit 34, the inverting amplifier unit 35, and the photocoupler 36 have a frequency (second frequency) other than the first frequency that is a communication frequency among signals detected by the first electrode unit 31. It functions as a cancel signal generation unit that generates a cancel signal for canceling the signal.

電流制限部37は、フォトカプラ36に流れる電流を制限するための回路である。電流制限部37は、制御信号によって流れる電流を可変する。電流制限部37は、具体的には人体通信装置13が使用される環境に応じて変化するノイズ強度に応じてフォトカプラ36に流れる電流を制限する。電流制限部37は、例えば、人体通信回路部32の制御に応じてフォトカプラ36に流れる電流を制限する。即ち、電流制限部37は、人体通信回路部32により推定した雑音の強度に応じてフォトカプラ36から第2の電極部38に供給するキャンセル信号の強度を制限する。電流制限部37は、例えば抵抗、インダクタ、キャパシタを用いた回路により構成されていてもよいし、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタなどを用いた回路により構成されていてもよいし、設定により抵抗値を変化させることができるデジタルポテンショメータなどを用いて構成されていてもよい。   The current limiting unit 37 is a circuit for limiting the current flowing through the photocoupler 36. The current limiting unit 37 varies the current that flows according to the control signal. Specifically, the current limiting unit 37 limits the current flowing through the photocoupler 36 according to the noise intensity that changes according to the environment in which the human body communication device 13 is used. The current limiting unit 37 limits the current flowing through the photocoupler 36 according to the control of the human body communication circuit unit 32, for example. That is, the current limiting unit 37 limits the intensity of the cancel signal supplied from the photocoupler 36 to the second electrode unit 38 according to the noise intensity estimated by the human body communication circuit unit 32. The current limiting unit 37 may be configured by a circuit using, for example, a resistor, an inductor, or a capacitor, may be configured by a circuit using a bipolar transistor or a field effect transistor, or the resistance value is set by setting. You may comprise using the digital potentiometer etc. which can be changed.

第2の電極部38は、人体に対してキャンセル信号を印加するための電極である。第2の電極部38は、例えばアンテナとして構成される。第2の電極部38は、例えば基板上の配線パターンによって構成される。第2の電極部38は、フォトカプラ36から供給されるキャンセル信号に応じて電磁界を発生させ、人体にキャンセル信号に応じた誘起電流を生じさせる。これにより、第2の電極部38は、人体を伝搬する信号のうち、通信に用いる周波数を除いたノイズをキャンセルする為のキャンセル信号を人体に流すことができる。第2の電極部38は、例えば第1の電極部31を取り囲むように構成されることが好ましい。このように第2の電極部38を構成することにより、人体通信装置13と人体との位置関係によってキャンセル信号を人体に流すことができないことを防ぐことができる。   The second electrode unit 38 is an electrode for applying a cancel signal to the human body. The second electrode unit 38 is configured as an antenna, for example. The second electrode unit 38 is configured by, for example, a wiring pattern on the substrate. The second electrode unit 38 generates an electromagnetic field according to the cancel signal supplied from the photocoupler 36, and generates an induced current according to the cancel signal in the human body. Thereby, the 2nd electrode part 38 can send the cancellation signal for canceling the noise except the frequency used for communication among the signals which propagate a human body to a human body. The second electrode unit 38 is preferably configured to surround the first electrode unit 31, for example. By configuring the second electrode unit 38 in this manner, it is possible to prevent the cancel signal from flowing through the human body due to the positional relationship between the human body communication device 13 and the human body.

図3は、人体通信回路部32の構成例について説明する為の説明図である。人体通信回路部32は、制御部41、信号送信部42、及び信号受信部43を備える。   FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a configuration example of the human body communication circuit unit 32. The human body communication circuit unit 32 includes a control unit 41, a signal transmission unit 42, and a signal reception unit 43.

制御部41は、人体通信回路部32の動作を制御する。制御部41の詳細な構成については後述する。   The control unit 41 controls the operation of the human body communication circuit unit 32. The detailed configuration of the control unit 41 will be described later.

信号送信部42は、人体通信回路部32から第1の電極部31を介して外部装置へ送信する通信信号を処理し、処理後の通信信号を外部機器へ送信する。信号送信部42の詳細な構成については後述する。   The signal transmission unit 42 processes a communication signal transmitted from the human body communication circuit unit 32 to the external device via the first electrode unit 31, and transmits the processed communication signal to the external device. The detailed configuration of the signal transmission unit 42 will be described later.

信号受信部43は、外部装置から第1の電極部31を介して人体通信装置13に入力された通信信号を受信し、処理する。信号受信部43の詳細な構成については後述する。   The signal receiving unit 43 receives and processes a communication signal input from the external device to the human body communication device 13 via the first electrode unit 31. A detailed configuration of the signal receiving unit 43 will be described later.

図4は、信号送信部42の構成例について説明する為の説明図である。信号送信部42は、Digital/Analog(D/A)変換部51、送信フィルタ部52、及び電流制限部53を備える。   FIG. 4 is an explanatory diagram for describing a configuration example of the signal transmission unit 42. The signal transmission unit 42 includes a digital / analog (D / A) conversion unit 51, a transmission filter unit 52, and a current limiting unit 53.

D/A変換部51は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。D/A変換部51は、制御部41から供給されたデータをアナログ信号に変換する。   The D / A converter 51 converts a digital signal into an analog signal. The D / A converter 51 converts the data supplied from the controller 41 into an analog signal.

送信フィルタ部52は、D/A変換部51により変換されたアナログ信号に対して信号処理を施す。送信フィルタ部52は、例えば、アナログ信号の所定の周波数帯域の信号を減衰させるフィルタリング処理を行う。また、送信フィルタ部52は、例えば、アナログ信号の強度の周波数特性を予め設定された特性に調整する構成であってもよい。   The transmission filter unit 52 performs signal processing on the analog signal converted by the D / A conversion unit 51. For example, the transmission filter unit 52 performs a filtering process for attenuating a signal of a predetermined frequency band of an analog signal. Further, the transmission filter unit 52 may be configured to adjust the frequency characteristic of the intensity of the analog signal to a preset characteristic, for example.

電流制限部53は、送信フィルタ部52により信号処理が施されたアナログ信号に対して制御部41の制御に基づいて処理を施し、処理を施したアナログ信号を第1の電極部31を介して人体に伝搬させる。電流制限部53は、人体にアナログ信号が予め設定されたアンペア以下になるように処理を施す。   The current limiting unit 53 performs processing on the analog signal that has been subjected to signal processing by the transmission filter unit 52 based on the control of the control unit 41, and passes the processed analog signal through the first electrode unit 31. Propagate to the human body. The current limiting unit 53 performs processing so that the analog signal is equal to or lower than a preset amperage on the human body.

図4は、信号受信部43の構成例について説明する為の説明図である。信号送信部42は、人体通信装置13などの外部装置から人体及び第1の電極部31を介して人体通信装置13に送信された通信信号を受信する。信号受信部43は、例えば、人体を伝搬する通信信号により生じた電界に応じて第1の電極部31に誘起された電圧を測定することによって通信信号を取得する。信号受信部43は、Analog/Digital(A/D)変換部61、及び信号処理部62を備える。   FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a configuration example of the signal receiving unit 43. The signal transmission unit 42 receives a communication signal transmitted from an external device such as the human body communication device 13 to the human body communication device 13 via the human body and the first electrode unit 31. For example, the signal receiving unit 43 acquires a communication signal by measuring a voltage induced in the first electrode unit 31 in accordance with an electric field generated by a communication signal propagating through a human body. The signal receiving unit 43 includes an analog / digital (A / D) conversion unit 61 and a signal processing unit 62.

A/D変換部61は、信号処理部62から供給されたアナログの信号をデジタルの信号に変換する。A/D変換部61は、デジタル信号を制御部41に供給する。   The A / D converter 61 converts the analog signal supplied from the signal processor 62 into a digital signal. The A / D converter 61 supplies the digital signal to the controller 41.

信号処理部62は、第1の電極部31から供給されたアナログ信号に対して信号処理を施す。信号処理部62は、信号処理を施したアナログ信号をA/D変換部61に供給する。信号処理部62は、少なくとも1つ以上の電圧増幅部63、及び少なくとも1つ以上の受信フィルタ部64を備える。   The signal processing unit 62 performs signal processing on the analog signal supplied from the first electrode unit 31. The signal processing unit 62 supplies the analog signal subjected to the signal processing to the A / D conversion unit 61. The signal processing unit 62 includes at least one voltage amplification unit 63 and at least one reception filter unit 64.

電圧増幅部63は、第1の電極部31から供給されたアナログ信号を増幅する。即ち、電圧増幅部63は、人体を伝搬する通信信号により生じた電界に応じて第1の電極部31に誘起された電圧を増幅する。電圧増幅部63は、予め設定された増幅度で電圧を増幅する構成であってもよいし、制御部41の制御に基づいて増幅度を可変する構成であってもよい。また、電圧増幅部63は、増幅度が1である電圧フォロワ回路を備える構成であってもよい。   The voltage amplification unit 63 amplifies the analog signal supplied from the first electrode unit 31. That is, the voltage amplification unit 63 amplifies the voltage induced in the first electrode unit 31 according to the electric field generated by the communication signal propagating through the human body. The voltage amplifying unit 63 may be configured to amplify the voltage with a preset amplification degree, or may be configured to vary the amplification degree based on the control of the control unit 41. Further, the voltage amplifying unit 63 may include a voltage follower circuit having an amplification degree of 1.

受信フィルタ部64は、第1の電極部31から供給されたアナログ信号の所定の周波数帯域の信号を減衰させるフィルタリング処理を行う。受信フィルタ部64は、例えば、アナログ信号の強度の周波数特性を予め設定された特性に調整する構成であってもよい。受信フィルタ部64は、抵抗、インダクタ、及びキャパシタなどの受動素子が組み合わせられた回路を備える構成であってもよいし、制御部41の制御に基づいて動作するオペアンプなどの能動素子によって構成されたアクティブフィルタを備える構成であってもよい。   The reception filter unit 64 performs a filtering process for attenuating a signal in a predetermined frequency band of the analog signal supplied from the first electrode unit 31. For example, the reception filter unit 64 may be configured to adjust the frequency characteristic of the intensity of the analog signal to a preset characteristic. The reception filter unit 64 may be configured to include a circuit in which passive elements such as a resistor, an inductor, and a capacitor are combined, or may be configured by an active element such as an operational amplifier that operates based on the control of the control unit 41. The structure provided with an active filter may be sufficient.

図5は、制御部41の構成例について説明する為の説明図である。制御部41は、送信するデジタル信号の生成、受信したデジタル信号の解析、及び記憶領域へのデータの書き込み及び読み出しを行う。また、制御部41は、信号送信部42、及び信号受信部43の動作を制御する。制御部41は、信号送信部42に対してデジタル信号を入力することにより、人体にデジタル信号に応じた通信信号を伝搬させることができる。また、制御部41は、信号受信部43から受信したデジタル信号を解析することにより、人体を介して他の機器から送信されたデータを取得することができる。   FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a configuration example of the control unit 41. The control unit 41 generates a digital signal to be transmitted, analyzes the received digital signal, and writes / reads data to / from the storage area. Further, the control unit 41 controls operations of the signal transmission unit 42 and the signal reception unit 43. The control unit 41 can propagate a communication signal corresponding to the digital signal to the human body by inputting the digital signal to the signal transmission unit 42. Moreover, the control part 41 can acquire the data transmitted from the other apparatus via the human body by analyzing the digital signal received from the signal receiving part 43.

制御部41は、例えば、フラッシュメモリ、またはEEPROM(登録商標)(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)などの記憶領域を持つマイクロコントローラによって構成される。また、制御部41は、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)、PLD(Programmable Logic Device)などによって構成されていてもよい。   The control unit 41 is configured by a microcontroller having a storage area such as a flash memory or an EEPROM (registered trademark) (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory). Moreover, the control part 41 may be comprised by FPGA (Field Programmable Gate Array), PLD (Programmable Logic Device), etc., for example.

図6に示すように、制御部41は、動作制御部71と、通信信号演算部72と、雑音推定部73と、を備える。   As shown in FIG. 6, the control unit 41 includes an operation control unit 71, a communication signal calculation unit 72, and a noise estimation unit 73.

動作制御部71は、数値演算、及び通信制御のための演算を行う。即ち、動作制御部71は、送信するデジタル信号の生成、信号受信部43から供給されたデジタル信号の解析、並びに記憶領域へのデータの書き込み及び読み出しを行う。動作制御部71は、マイクロコントローラにおけるプログラムとして実装することが可能である。例えば制御部41がFPGAまたはPLDによって構成されている場合、上記のプログラムと同等の動作を行うロジック回路によって動作制御部71が構成されていてもよい。また、マイクロコントローラ動作を行う回路を制御部41が備えることにより動作制御部71が構成されていてもよい。   The operation control unit 71 performs numerical calculations and calculations for communication control. That is, the operation control unit 71 generates a digital signal to be transmitted, analyzes the digital signal supplied from the signal receiving unit 43, and writes / reads data to / from the storage area. The operation control unit 71 can be implemented as a program in the microcontroller. For example, when the control unit 41 is configured by FPGA or PLD, the operation control unit 71 may be configured by a logic circuit that performs an operation equivalent to the above program. Further, the operation control unit 71 may be configured by providing the control unit 41 with a circuit that performs a microcontroller operation.

通信信号演算部72は、送受信を行う際にデジタル信号に対して符号化、復号化、誤り訂正処理、スクランブル処理、及びインターリーブ処理などを行う。第1の電極部31が無線通信と人体通信との両方に対応するように構成されている為、即ち、無線通信と人体通信とで第1の電極部31が共用される為、一面を導体として構成されたアンテナに比べて第1の電極部31の効率が低下する。この為、第1の電極部31により取得するアナログ信号の信号強度が低下する。この為、通信信号演算部72は、通信処理における誤り訂正符号として畳み込み符号、ターボ符号、低密度パリティ検査符号(LDPC符号)などを用いることによって信号の信号対雑音比を改善する。通信信号演算部72は、電力線搬送通信(PLC:Power Line Communication)の通信規格であるITU-T G.9902、ITU-TG.9903、及びITU-T G.9907などの通信方式の物理層の仕様に基づいて、上記の符号化、復号化、誤り訂正処理、スクランブル処理、及びインターリーブ処理などの処理を実行する。   The communication signal calculation unit 72 performs encoding, decoding, error correction processing, scrambling processing, interleaving processing, and the like on the digital signal when transmission / reception is performed. Since the first electrode unit 31 is configured to support both wireless communication and human body communication, that is, the first electrode unit 31 is shared by wireless communication and human body communication, one surface is a conductor. The efficiency of the first electrode unit 31 is lower than that of the antenna configured as described above. For this reason, the signal strength of the analog signal acquired by the first electrode unit 31 is reduced. For this reason, the communication signal calculation unit 72 improves the signal-to-noise ratio of the signal by using a convolutional code, a turbo code, a low density parity check code (LDPC code), or the like as an error correction code in communication processing. The communication signal calculation unit 72 is a physical layer of a communication method such as ITU-T G.9902, ITU-TG.9903, and ITU-T G.9907, which are communication standards for power line communication (PLC). Based on the specifications, processing such as the above-described encoding, decoding, error correction processing, scrambling processing, and interleaving processing is executed.

雑音推定部73は、第1の電極部31により検出した信号に基づいて、雑音の強度を推定する。例えば、雑音推定部73は、第1の電極部31により検出した信号内の商用電源に起因するノイズの強度を推定する。雑音推定部73は、推定した雑音の強度に応じて電流制限部37のインピーダンスを制御する。即ち、雑音推定部73は、推定した雑音の強度に応じてフォトカプラ36から第2の電極部38に供給されるキャンセル信号の強度を制御する。雑音推定部73は、例えば、第1の電極部31により検出された信号の時系列データに基づいて、高速フーリエ変換(FFT)などを用いて推定することができる。雑音推定部73は、ソフトウェアにより構成されていてもハードウェアにより構成されていてもよい。   The noise estimation unit 73 estimates the noise intensity based on the signal detected by the first electrode unit 31. For example, the noise estimation unit 73 estimates the intensity of noise caused by the commercial power supply in the signal detected by the first electrode unit 31. The noise estimation unit 73 controls the impedance of the current limiting unit 37 according to the estimated noise intensity. That is, the noise estimation unit 73 controls the intensity of the cancel signal supplied from the photocoupler 36 to the second electrode unit 38 according to the estimated noise intensity. The noise estimation unit 73 can perform estimation using, for example, fast Fourier transform (FFT) based on the time series data of the signal detected by the first electrode unit 31. The noise estimation unit 73 may be configured by software or hardware.

上記したように、一実施形態に係る人体通信装置13は、人体を伝搬する信号を検出する第1の電極部31と、第1の電極部31により検出した信号のうち第1の周波数以外の周波数の信号をキャンセルする為のキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成部と、キャンセル信号を人体に印加する第2の電極部38とを備える。これにより、人体通信装置13は、人体を伝搬する複数の周波数の信号のうち、人体通信に用いる第1の周波数に対してノイズとなる第1の周波数以外の周波数(第2の周波数)の信号をキャンセル信号によりキャンセルすることができる。この結果、人体通信装置13は、ノイズの影響を抑え、通信の性能を向上させることができる。   As described above, the human body communication device 13 according to the embodiment includes the first electrode unit 31 that detects a signal propagating through the human body, and signals other than the first frequency among the signals detected by the first electrode unit 31. A cancel signal generation unit that generates a cancel signal for canceling a frequency signal, and a second electrode unit 38 that applies the cancel signal to the human body are provided. Thereby, the human body communication apparatus 13 is a signal of a frequency (second frequency) other than the first frequency that becomes noise with respect to the first frequency used for human body communication among the signals of a plurality of frequencies propagating through the human body. Can be canceled by a cancel signal. As a result, the human body communication device 13 can suppress the influence of noise and improve the communication performance.

また、一実施形態に係る人体通信装置13は、キャンセル信号生成部の一部として、キャンセル信号を第2の電極部38に伝送するためのフォトカプラ36を備える。これにより、第2の電極部38は、他の回路と電気的に絶縁された状態で構成される。これにより、第2の電極部38側に対する商用電源からの影響を抑えることができる。   In addition, the human body communication device 13 according to the embodiment includes a photocoupler 36 for transmitting a cancel signal to the second electrode unit 38 as a part of the cancel signal generation unit. Thereby, the second electrode unit 38 is configured in a state of being electrically insulated from other circuits. Thereby, the influence from the commercial power supply with respect to the 2nd electrode part 38 side can be suppressed.

また、一実施形態に係る人体通信装置13は、第1の電極部31により検出した信号に基づいて雑音の強度を雑音推定部73により推定し、推定した雑音の強度に応じてフォトカプラ36から第2の電極部38に供給するキャンセル信号の強度を制限する。これにより、実際に生じているノイズの強度に応じた強度でキャンセル信号を人体に印加することができる。   In addition, the human body communication device 13 according to the embodiment estimates the noise intensity by the noise estimation unit 73 based on the signal detected by the first electrode unit 31, and outputs from the photocoupler 36 according to the estimated noise intensity. The intensity of the cancel signal supplied to the second electrode unit 38 is limited. As a result, the cancel signal can be applied to the human body with an intensity corresponding to the intensity of the noise actually generated.

また、一般的に人体通信装置において、通信に用いる周波数と、人体通信装置に電力を供給する交流電源の周波数とが近くなるほど、交流電源に起因するノイズの影響が大きくなる。そこで、人体通信装置13は、通信に用いる第1の周波数が予め設定された値以上である場合に上記のキャンセル信号生成部によりキャンセル信号を生成し、第2の電極部38により人体にキャンセル信号を印加する構成であってもよい。一般的に交流電源には50Hz乃至60Hzの商用電源が用いられる。この為、人体通信装置13は、例えば、1MHzを閾値として閾値としてキャンセル信号の印加を行う状態と行わない状態とを切り替える構成であってもよい。   In general, in a human body communication apparatus, the closer the frequency used for communication and the frequency of the AC power supply that supplies power to the human body communication apparatus are, the greater the influence of noise caused by the AC power supply becomes. Therefore, the human body communication device 13 generates a cancel signal by the cancel signal generation unit when the first frequency used for communication is equal to or higher than a preset value, and the cancel signal to the human body by the second electrode unit 38. The structure which applies may be sufficient. In general, a commercial power source of 50 Hz to 60 Hz is used as an AC power source. For this reason, for example, the human body communication device 13 may be configured to switch between a state where the cancellation signal is applied and a state where the cancellation signal is not applied, with 1 MHz as a threshold.

なお、上記した実施形態では、電気的に絶縁した状態で入力側の信号を出力側に供給する構成としてフォトカプラ36を用いる例を示したが、この構成に限定されない。人体通信装置13は、フォトカプラ36の代わりに入力側と出力側とに互いに磁気的に接続された一対のトランスを備える構成であってもよい。   In the above-described embodiment, an example in which the photocoupler 36 is used as a configuration for supplying an input-side signal to the output side in an electrically insulated state is described, but the present invention is not limited to this configuration. The human body communication device 13 may include a pair of transformers that are magnetically connected to the input side and the output side instead of the photocoupler 36.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…入退場管理システム、2…人体通信装置、3…入退場管理装置、11…筐体、12…ドア、13…人体通信装置、14…制御装置、31…第1の電極部、32…人体通信回路部、33…電源回路部、34…フィルタ回路部、35…反転増幅器部、36…フォトカプラ、37…電流制限部、38…第2の電極部、41…制御部、42…信号送信部、43…信号受信部、71…動作制御部、72…通信信号演算部、73…雑音推定部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Entrance / exit management system, 2 ... Human body communication apparatus, 3 ... Entrance / exit management apparatus, 11 ... Housing | casing, 12 ... Door, 13 ... Human body communication apparatus, 14 ... Control apparatus, 31 ... 1st electrode part, 32 ... Human body communication circuit unit 33 ... Power supply circuit unit 34 ... Filter circuit unit 35 ... Inverting amplifier unit 36 ... Photo coupler 37 ... Current limiting unit 38 ... Second electrode unit 41 ... Control unit 42 ... Signal Transmission unit 43... Signal reception unit 71... Operation control unit 72 .. communication signal calculation unit 73.

Claims (6)

人体を伝搬する信号を検出する第1の電極部と、
前記第1の電極部により検出した信号のうち通信用周波数以外の周波数の信号をキャンセルする為のキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成部と、
前記キャンセル信号を人体に印加する第2の電極部と、
を具備する人体通信装置。
A first electrode for detecting a signal propagating through the human body;
A cancel signal generating unit that generates a cancel signal for canceling a signal having a frequency other than the communication frequency among the signals detected by the first electrode unit;
A second electrode for applying the cancel signal to the human body;
A human body communication device comprising:
前記キャンセル信号生成部は、前記キャンセル信号を前記第2の電極部に伝送するためのフォトカプラを具備する請求項1に記載の人体通信装置。   The human body communication apparatus according to claim 1, wherein the cancel signal generation unit includes a photocoupler for transmitting the cancel signal to the second electrode unit. 前記キャンセル信号生成部は、
前記第1の電極部により検出した前記信号から前記通信用周波数の信号を除くフィルタと、
前記フィルタにより前記通信用周波数の信号を除いた前記信号の位相を反転させた信号を前記フォトカプラに供給する位相反転部と、
をさらに具備する請求項2に記載の人体通信装置。
The cancellation signal generator is
A filter that removes the signal of the communication frequency from the signal detected by the first electrode unit;
A phase inversion unit that supplies a signal obtained by inverting the phase of the signal excluding the signal of the communication frequency by the filter to the photocoupler;
The human body communication device according to claim 2, further comprising:
前記第1の電極部により検出した信号に基づいて信号処理を行う人体通信処理部と、
商用電源から供給される電力を少なくとも前記人体通信処理部及び前記位相反転部に対して供給する電源部と、
をさらに具備する請求項3に記載の人体通信装置。
A human body communication processing unit for performing signal processing based on a signal detected by the first electrode unit;
A power supply unit that supplies power supplied from a commercial power supply to at least the human body communication processing unit and the phase inversion unit;
The human body communication device according to claim 3, further comprising:
前記第1の電極部により検出した信号に基づいて雑音の強度を推定する雑音推定部と、
前記雑音推定部により推定した前記雑音の強度に応じて前記フォトカプラから前記第2の電極部に供給する前記キャンセル信号の強度を制限する電流制限部と、
をさらに具備する請求項2乃至4のいずれか1項に記載の人体通信装置。
A noise estimation unit for estimating a noise intensity based on a signal detected by the first electrode unit;
A current limiting unit that limits the intensity of the cancellation signal supplied from the photocoupler to the second electrode unit according to the noise intensity estimated by the noise estimation unit;
The human body communication device according to claim 2, further comprising:
人体を伝搬する信号を検出する第1の電極部と、前記第1の電極部により検出した信号のうち通信用周波数以外の周波数の信号をキャンセルする為のキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成部と、前記キャンセル信号を人体に印加する第2の電極部と、を具備する人体通信部と、
前記人体通信部により検出した信号に基づいて改札情報を取得する改札情報取得部と、
前記改札情報取得部により取得した前記改札情報に基づいて通行判定を行う通行判定部と、
を具備する入退場管理装置。
A first electrode unit for detecting a signal propagating through the human body; a cancel signal generating unit for generating a cancel signal for canceling a signal having a frequency other than the communication frequency among the signals detected by the first electrode unit; A human body communication unit comprising: a second electrode unit that applies the cancel signal to the human body;
A ticket gate information acquisition unit for acquiring ticket gate information based on a signal detected by the human body communication unit;
A traffic determination unit that performs traffic determination based on the ticket gate information acquired by the ticket gate information acquisition unit;
An entrance / exit management device.
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