JP6690009B2 - 反復無線送信に基づく動き検出 - Google Patents

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Description

〔優先権の主張〕
本出願は、２０１６年４月１５日に出願された「反復無線送信に基づく動き検出（Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ｍｏｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｒｅｐｅａｔｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）」という名称の米国特許出願第１５／０９９，８３３号に対する優先権を主張するものであり、この文献は引用により本明細書に組み入れられる。
以下の説明は、例えば反復無線送信に基づいて動きを検出することに関する。
例えば、室内又は屋外領域における物体の動きを検出するために動き検出システムが使用される。動き検出システム例には、赤外線センサ又は光学センサを用いてセンサの視野内の物体の動きを検出するものもある。動き検出システムは、セキュリティシステム、自動制御システム及びその他のタイプのシステムで使用されている。
動き検出システム例を含む環境を示す図である。 動き検出システム例を含む空間内で送信される信号を示す図である。 動き検出システム例を含む空間内で送信される信号を示す図である。 動きを検出するプロセス例を示すフローチャートである。 動き検出システム例を含む空間内で送信される信号を示す図である。 動き検出システム例を含む別の空間内で送信される信号を示す図である。 動き検出システム例を含む別の空間内で送信される信号を示す図である。 複数のセンサデバイスを含む空間例を示す図である。 動き検出システム例のアーキテクチャを示すブロック図である。 センサデバイス例を示すブロック図である。 信号経路例を示すブロック図である。
説明する内容のいくつかの態様では、無線信号の反復送信に基づいて物体の動きが検出される。動き検出システムは、１又は２以上のセンサデバイス、ソースデバイス及びその他のコンポーネントを含むことができる。いくつかの実装例では、別のシステムによって生成された信号（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ビーコン、Ｗｉ−Ｆｉビーコン、その他の無線ビーコン信号又は他のタイプの信号）に基づいて動きが検出される。いくつかの例では、無線信号が移動物体との相互作用の前後に物体（例えば、壁）を通じて伝搬することにより、移動物体とセンサデバイスとの間の光学的見通し線を伴わずに物体の動きを検出することができる。動き検出器システムは、部屋、建物などの空間内の動きをモニタする制御センターを含むことができるセキュリティシステムなどの大規模システムで使用することができる。
図１は、動き検出システム例を含む環境を示す図である。図示の例では、ソースデバイスが、無線信号を電波スペクトルで送信することができる。図１に示すソースデバイス例は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈソース１０２と、衛星ソース１０４と、基地局ソース１０６と、Ｗｉ−Ｆｉソース１０８と、携帯電話ソース１１０とを含む。いくつかの例では、ラップトップコンピュータ又はタブレットがＢｌｕｅｔｏｏｔｈソース１０２を含んで、ラップトップコンピュータ又はタブレットの近くのマウス、ヘッドセットなどの様々な装置と通信することができる。衛星ソース１０４は、例えば全地球測位システム（ＧＰＳ）のための信号を送信することができる。いくつかの例では、基地局ソース１０６が、モバイル装置を電話網に接続する信号、コンピュータ装置をデータネットワークに接続する信号などを供給することができる。いくつかの例では、ネットワークの無線アクセスポイント（ＷＡＰ）が、コンピュータ、タブレット、スマートフォンなどのコンピュータ装置を通信ネットワークに接続できるようにするＷｉ−Ｆｉソース１０８として動作することができる。いくつかの例では、携帯電話機が、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ又はＮＦＣシステムのための信号、Ｗｉ−Ｆｉ又はセルラネットワークのための信号、或いは他のタイプのシステムのための信号を送信する１又は２以上の携帯電話ソース１１０を含むことができる。他のソースデバイスを使用することもできる。
図１に示す環境例では、センサデバイス例が様々な位置に示される。図１には、第１のセンサデバイス１１２と、第２のセンサデバイス１１４と、第３のセンサデバイス１１６と、第４のセンサデバイス１１８とを示す。異なる数のセンサデバイスを使用することもできる。例えば、いくつかの例では単一のセンサデバイスを使用することもでき、又は多く（例えば、数十個、数百個など）のセンサデバイスを使用することもできる。
図１に示すセンサデバイス例１１２、１１４、１１６及び１１８は、ソースデバイス例のうちの１つ又は２つ以上から信号を受け取って解析するように適合される。センサデバイス例は、通信チャネルを介して信号を受け取り、受け取った信号を用いて通信チャネル内の物体１００（例えば、人物、構造物、装置など）の動きを検出することができる。センサデバイス例については、図７、図８及び図９を参照しながら説明する。いくつかの例では、単一のデバイスが異なる時点でソースデバイス及びセンサデバイスとして動作することもできる。
無線信号の通信チャネルは、例えば空気、又は無線電磁信号を伝播させる他のいずれかの媒体を含むことができる。通信チャネルは、送信無線電磁信号のための複数の経路を含むことができる。所与の通信チャネル（又は通信チャネル内の所与の経路）では、送信信号が通信チャネル内の表面から反射し、又は表面によって散乱することができる。反射又は散乱は、空気と壁との間の境界、空気と人物との境界又はその他の境界などの異なる材料間の境界で生じ得るインピーダンス不連続部に送信信号が入射した結果として生じることができる。いくつかの例では、送信信号が第１の材料（この例では、空気）と第２の材料（この例では、壁）との間の境界に入射した時に、空気と壁との間の境界において送信信号の一部が反射又は散乱することがある。また、送信信号の別の部分が壁を通じて伝播し続け、別の形で屈折し、又は影響を受けることもある。さらに、壁を通じて伝播する他の部分が別の境界に入射することもあり、この境界でさらなる部分が反射又は散乱することもあり、別の部分が境界を通じて伝搬し続けることもある。
センサデバイスでは、通信チャネルの複数の経路に沿って伝播する信号が結合して受信信号を形成することができる。複数の経路の各々では、それぞれの経路に沿った信号が、経路長、信号の反射率又は散乱、或いはその他の要因によって送信信号に対して減衰及び位相オフセットを有することができる。従って、センサデバイスにおける受信信号は、送信信号に対して異なる減衰及び位相オフセットを有する異なる成分を有することができる。経路内の信号を反射又は散乱させる物体が動くと、センサデバイスにおける受信信号の成分も変化することができる。例えば、経路長が変化した結果、位相オフセットがさらに小さく又はさらに大きくなることにより、信号がさらに大きく又はさらに小さく減衰することができる。従って、物体の動きによって生じる受信信号の変化を検出することができる。
図２Ａ及び図２Ｂは、動き検出システム例を含む空間２００内で送信される信号を示す図である。空間例２００は、空間の１又は２以上の境界を完全に又は部分的に閉鎖又は開放することができる。空間２００は、１つの部屋、複数の部屋又は建物などの内部とすることができ、或いはこのような内部を含むことができる。図示の例では、第１の壁２０２、第２の壁２０４及び第３の壁２０６が空間２００を少なくとも部分的に取り囲む。
動き検出システム例は、空間２００内にソースデバイス２０８と、第１のセンサデバイス２１０と、第２のセンサデバイス２１２とを含む。ソースデバイス２０８は、送信無線信号（例えば、ＲＦ無線信号）を繰り返し（例えば、定期的に、断続的に、ランダムな間隔で、など）送信することができる。センサデバイス２１０、２１２は、送信無線信号に基づく無線信号（例えば、ＲＦ無線信号）を受け取ることができる。センサデバイス２１０、２１２の各々は、この受信無線信号に基づいてそれぞれの信号の周波数成分の特性（例えば、相対位相及び大きさ）を判別するように構成されたプロセッサを有する。センサデバイス２１０、２１２の各々は、周波数成分の特性の比較に基づいて物体の動きを検出するように構成されたプロセッサを有する。いくつかの例では、例えば図８及び図９に関して説明するように単一のプロセッサ又は複数のプロセッサを使用することができる。
図示のように、図２Ａでは第１の位置２１４ａに物体が存在し、図２Ｂではこの物体が第２の位置２１４ｂに移動している。図２Ａ及び図２Ｂでは、空間２００内の移動物体を人間として表しているが、この移動物体は別のタイプの物体とすることもできる。例えば、移動物体は、動物、無機物（例えば、システム、デバイス、装置又はアセンブリ）、又は空間２００の境界の全部又は一部（例えば、壁、ドア、窓など）を定める物体、或いは別のタイプの物体とすることができる。
図２Ａ及び図２Ｂには、ソースデバイス２０８から送信された無線信号の複数の経路例を破線で示す。第１の信号経路２１６では、無線信号がソースデバイス２０８から送信され、第１の壁２０２から第２のセンサデバイス２１２に向かって反射する。第２の信号経路２１８では、無線信号がソースデバイス２０８から送信され、第２の壁２０４及び第１の壁２０２から第１のセンサデバイス２１０に向かって反射する。第３の信号経路２２０では、無線信号がソースデバイス２０８から第３の経路に沿って送信され、第２の壁２０４から第１のセンサデバイス２１０に向かって反射する。第４の信号経路２２２では、無線信号がソースデバイス２０８から送信され、第３の壁２０６から第２のセンサデバイス２１２に向かって反射する。
図２Ａでは、無線信号がソースデバイス２０８から第５の信号経路２２４ａに沿って送信され、第１の位置２１４ａにおける物体から第１のセンサデバイス２１０に向かって反射する。図２Ａと図２Ｂとの間では、物体の表面が、第１の位置２１４ａから、第１の位置２１４ａから一定の距離だけ離れた空間２００内の第２の位置２１４ｂに移動している。図２Ｂでは、無線信号がソースデバイス２０８から第６の信号経路２２４ｂに沿って送信され、第２の位置２１４ｂにおける物体から第１のセンサデバイス２１０に向かって反射する。図２Ｂに示す第６の信号経路２２４ｂは、物体が第１の位置２１４ａから第２の位置２１４ｂに移動したことによって図２Ａに示す第５の信号経路２２４ａよりも長い。いくつかの例では、空間内の物体の動きに起因してセンサまでの経路が追加され、削除され、又は別様に修正されることがある。
図２Ａ及び図２Ｂに示す信号例は、それぞれの経路を通じて減衰、周波数シフト、位相シフト又はその他の影響を受け、例えば壁２０２、２０４及び２０６を通じて別の方向に伝搬する部分を有することができる。いくつかの例では、信号が無線周波数（ＲＦ）信号であり、或いは信号が他のタイプの信号を含むこともできる。
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ソースデバイス２０８は、信号を繰り返し送信する。具体的に言えば、図２Ａには、第１の時点にソースデバイス２０８から送信されている信号を示し、図２Ｂには、その後の第２の時点にソースデバイス２０８から送信されている同じ信号を示す。送信信号は、連続的に、周期的に、ランダムに、又は断続的に、或いはこれらの組み合わせで送信することができる。送信信号は、ある周波数帯域幅内の複数の周波数成分を有することができる。送信信号は、ソースデバイス２０８から全方向に、一方向に、又は別様に送信することができる。図示の例では、信号が空間２００内の複数のそれぞれの経路を移動し、各経路に沿った信号は、経路損失、散乱又は反射などによって減衰して、位相オフセット又は周波数オフセットを有することができる。
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、様々な経路２１６、２１８、２２０、２２２、２２４ａ及び２２４ｂからの信号は、第１のセンサデバイス２１０及び第２のセンサデバイス２１２において結合して受信信号を形成する。空間２００は、空間２００内の複数の経路（通信チャネル例）が送信信号に与える影響により、送信信号が入力されて受信信号が出力される伝達関数（例えば、フィルタ）として表すことができる。ある物体が空間２００内で動くと、信号経路内の信号に影響を与えていた減衰又は位相オフセットが変化することができ、従って空間２００の伝達関数が変化することができる。ソースデバイス２０８から同じ送信信号が送信されると仮定すると、空間２００の伝達関数が変化した場合、この伝達関数の出力、すなわち受信信号も変化する。この受信信号の変化を用いて物体の動きを検出することができる。
数学的に言えば、ソースデバイス２０８から送信される送信信号ｆ（ｔ）は、以下の式（１）に従って表すことができ、
Figure 0006690009
 ここでのωnは、送信信号のｎ番目の周波数成分の周波数を表し、ｃnは、ｎ番目の周波数成分の複素係数を表し、ｔは時間を表す。送信信号ｆ（ｔ）がソースデバイス２０８から送信されている場合、経路ｋからの出力信号ｒk（ｔ）を以下の式（２）に従って表すことができ、
Figure 0006690009
 ここでのαn,kは、経路ｋに沿ったｎ番目の周波数成分の（例えば、散乱、反射及び経路損失に起因する）減衰係数を表し、φn,kは、経路ｋに沿ったｎ番目の周波数成分のための信号の位相を表す。この時、センサデバイスにおける受信信号Ｒは、全ての経路からセンサデバイスへの全ての出力信号ｒk（ｔ）の総和として表すことができ、これを以下の式（３）に示す。
Figure 0006690009
 式（２）を式（３）に代入すると、以下の式（４）が得られる。
Figure 0006690009
次に、センサデバイスにおける受信信号Ｒを解析することができる。センサデバイスにおける受信信号Ｒは、例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）又は別のタイプのアルゴリズムを用いて周波数領域に変換することができる。この変換信号は、受信信号Ｒを、１つの値が（ｎ個の周波数ωnにおける）それぞれの周波数成分の各々に対応する一連のｎ個の複素値として表すことができる。周波数ωnにおける周波数成分については、複素数Ｙnを以下の式（５）のように表すことができる。
Figure 0006690009
 所与の周波数成分ωnの複素値Ｙnは、その周波数成分ωnにおける受信信号の相対的な大きさ及び位相オフセットを示す。
ソースデバイス２０８が送信信号ｆ（ｔ）を繰り返し（例えば、少なくとも２回）送信し、それぞれのセンサデバイス２１０及び２１２がそれぞれの受信信号Ｒを受け取って解析する場合、それぞれのセンサデバイス２１０及び２１２は、空間２００内の物体の動きを示す所与の周波数成分ωnの複素値Ｙn（例えば、大きさ又は位相）の変化がいつ起きたかを特定することができる。例えば、所与の周波数成分ωnの複素値Ｙnの変化が所定の閾値を上回ることによって動きを示すことができる。いくつかの例では、１又は２以上の複素値Ｙnのわずかな変化が統計的に有意でなく、ノイズ又はその他の影響を示すにすぎない場合もある。
いくつかの例では、送信信号及び受信信号がＲＦスペクトル内に存在し、これらの信号がベースバンド帯域幅において解析される。例えば、送信信号は、送信ＲＦ信号を定めるようにアップコンバートされたベースバンド信号を含むことができ、受信信号は、ベースバンド信号にダウンコンバートされた受信ＲＦ信号を含むことができる。受け取られるベースバンド信号は受信ＲＦ信号に埋め込まれているので、受け取ったベースバンド信号上に空間内の動きの影響（例えば、通信チャネルの伝達関数の変化）が生じることができ、このベースバンド信号は、移動を検出するために（例えば、フーリエ解析又は別のタイプの解析を用いて）解析される信号とすることができる。他の例では、解析される信号をＲＦ信号又は別の信号とすることもできる。
図３は、空間内の動きを検出するためのプロセス例を示すフローチャートである。図３に示すプロセス例は、さらなる又は異なる動作を含むこともでき、動作は図示の順序で実行することも、又は別の順序で実行することもできる。いくつかの実装では、図３に示すプロセスを、例えば図２Ａ及び図２Ｂに示す動き検出システムなどの動き検出システムによって実行することができる。いくつかの実装では、図３に示すプロセスを、同様の又は異なるコンポーネントを含む別のタイプのシステムによって実行することができる。
３００において、空間内で送信無線信号を生成するソースから無線信号を送信する。送信は、繰り返し実行される。再び図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、例えばソースデバイス２０８は、送信無線信号を繰り返し送信することができる。いくつかの実装では、この送信を、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ装置、Ｗｉ−Ｆｉルータ、又は別のタイプの装置によって繰り返し送信されるビーコン信号とすることができる。この反復送信は、予定時刻に、周期的に、又はランダム間隔で、或いは他の時間ステップで送信することができる。いくつかの例では、送信無線信号が、毎秒複数回、毎分複数回、毎時複数回などである。
３０２において、空間内のセンサにおいて送信無線信号の送信に基づく無線信号を受け取る。図３に示すように、無線信号は、例えば３００における送信毎に３０２において信号が受け取られるように繰り返し受信することができる。再び図２Ａ及び図２Ｂに示す例を参照すると、第１のセンサデバイス２１０は、図２Ａの第１の時点及び図２Ｂの第２の時点において無線信号を繰り返し受信する。
３０４において、受信無線信号の周波数成分の特性を判別する。図２Ａ及び図２Ｂの例で上述したように、受信信号を周波数領域に変換（例えば、フーリエ変換）して、信号の帯域幅内の周波数成分を表す複素値を求める。例えば、図９のスペクトル解析エンジン９６０、図８の中央処理装置（ＣＰＵ）８４０又は別のタイプのプロセッサを、周波数成分を識別するように構成することができる。この解析は、各受信無線信号について実行することができる。
３０６において、複数の受信無線信号の周波数成分の特性に基づいて空間内の物体の動きを検出する。例えば、図２Ａ及び図２Ｂの例では、受信信号の周波数成分の大きさ及び位相を表す複素値が閾値を上回る量だけ変化した時に動きを検出することができる。例えば、図９のスペクトル解析エンジン９６０、図８の中央処理装置（ＣＰＵ）８４０又は別のタイプのプロセッサを、動きを検出するように構成することができる。
図３に示すプロセスの実装例では、ソースデバイス２０８が、第１の時点ｔ1において信号Ｓの第１の送信Ｔ1を行い、第１のセンサデバイス２１０が、第１の送信Ｔ1に基づく第１の無線信号Ｒ1を受け取る。ソースデバイス２０８は、その後の第２の時点ｔ2において同じ信号Ｓの第２の送信Ｔ2を行い、第１のセンサデバイス２１０は、第２の送信Ｔ2に基づく第２の無線信号Ｒ2を受け取る。この例では、ソースデバイス２０８からの第１及び第２の送信（Ｔ1及びＴ2）が、異なる時点で送信された同じ無線信号（Ｓ＝ｆ（ｔ））である。受信無線信号（Ｒ1及びＲ2）は、同じである場合も、又は異なる場合もある。例えば、第１及び第２の送信（Ｔ1及びＴ2）がたどった経路内の物体が送信時点（ｔ1及びｔ2）間で動かなかった時には受信無線信号（Ｒ1及びＲ2）は同じものであるが、送信時点（ｔ1とｔ2と）間で経路内の物体が動くと、受信無線信号（Ｒ1及びＲ2）に相違が生じ得る。従って、センサデバイス２１０は、受信無線信号（Ｒ1及びＲ2）同士の比較に基づいて、ソースデバイス２０８とセンサデバイス２１０との間のいずれかの信号経路に沿った物体の動きを検出することができる。
図４は、動き検出システム例を含む空間内で送信される信号を示す図である。図４の環境及びコンポーネントのほとんどは、図２の環境及びコンポーネントと同一又は同様である。図４では、動き検出システムが、ソースデバイス及びセンサデバイスの両方として動作できるデバイス４００を含む。図４では、デバイス４００が、例えば図２Ａ及び図２Ｂに関して上述したように送信信号を繰り返し送信し、又は受信信号を繰り返し受信して解析することができる。デバイス４００は、受信信号の解析に基づいて空間２００内の物体の動きを検出することができる。図示の例では、デバイス４００がソースデバイスとして動作し、センサデバイス２１０及び２１２がデバイス４００からの送信に基づく無線信号を受け取る。他の例では、同じデバイス４００がセンサデバイスとして動作し、別のソースデバイスからの送信に基づく無線信号を受け取ることができる。
図５Ａ及び図５Ｂは、動き検出システム例を含む別の空間内で送信される信号を示す図である。空間例５００は、空間の１又は２以上の境界を完全に又は部分的に閉鎖又は開放することができる。空間５００は、１つの部屋、複数の部屋又は建物などの内部とすることができ、或いはこのような内部を含むことができる。この例では、第１の壁５０２、第２の壁５０４及び第３の壁５０８が空間２００を少なくとも部分的に取り囲む。図示の例では、第２の壁５０４がドア５０６を含む。
動き検出システム例は、空間５００内にソースデバイス５１０と、第１のセンサデバイス５１２と、第２のセンサデバイス５１４とを含む。図５Ａ及び図５Ｂには、ソースデバイス５１０から送信された無線信号の複数の経路例を破線で示す。第１の信号経路５１６では、無線信号がソースデバイス５１０から送信され、第１の壁５０２から第２のセンサデバイス５１４に向かって反射する。第２の信号経路５１８では、無線信号がソースデバイス５１０から送信され、第２の壁５０４から第１のセンサデバイス５１２に向かって反射する。第３の信号経路５２０では、無線信号がソースデバイス５１０から送信され、第３の壁５０８から第２のセンサデバイス５１４に向かって反射する。
図５Ａに示すように、第２の壁５０４のドア５０６が開いており、第４の信号経路５２２ａに沿った無線信号は、ソースデバイス５１０から開いたドア５０６を通じて送信される。図５Ａでは、第４の信号経路５２２ａに沿った信号を反射する表面が空間５００の境界に存在しない。図５Ｂでは、第２の壁５０４のドア５０６が閉位置に移動しており、第５の信号経路５２２ｂに沿った信号がソースデバイス５１０から送信され、閉じたドア５０６から第１のセンサデバイス５１２に向かって反射する。ドア５０６を閉じると、ソースデバイス５１０からの第１の無線信号送信と第２の無線信号送信との間の時間中に信号経路が変化し、これによって第１のセンサデバイス５１２の受信信号に、対応する変化が生じる。センサデバイス５１２は、この受信信号の変化を識別して、例えば図３に示すプロセスに従って又は別の形でドア５０６の動きを検出することができる。
また、センサデバイスは、反復的な動きを学習して分類することもできる。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、ドアの開閉は、学習して分類できる反復的な動きの例を示すものである。いくつかの例では、空間内の動きが、センサデバイスにおいて受け取られる信号に対して識別可能なタイプの影響を与える。例えば、空間内で他の動きがないと仮定すると、反復的な動きは、動きが生じるたびに受信信号を同様に変化させることができる。この受信信号の特性変化を識別して、反復的な動きの例を検出することができる。反復的な動きの痕跡（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）は、例えば検出された動きの性質を識別するために検出信号の変化と比較できるように、センサデバイスのメモリに保存することができる。いくつかの例では、この痕跡が、動き検出に関する情報を再検討する人物又はシステムにさらに多くの情報を提供することができる。いくつかの例では、変化を検出する能力が、ノイズ又はその他の影響によって低下することもある。
図６は、複数のセンサデバイス６１０を含む空間例６００を示す図である。図６の環境は、図２Ａ、図２Ｂ、図４、図５Ａ及び図５Ｂの環境例又は別の環境を表すことができる。図６の空間例６００は、第１の壁６０２、第２の壁６０４、第３の壁６０６及び第４の壁６０８によって少なくとも部分的に定められた部屋である。別の実装は、１つの部屋、複数の部屋又は建物などとすることができる空間６００の別の構成を有することができる。図６に示すように、各センサデバイス６１０は空間位置（ｘi，ｙi，ｚi）を有し、それぞれの空間位置（ｘi，ｙi，ｚi）における受信信号をモニタして解析することができる。
また、いくつかの実装例では、各センサデバイスが、情報（例えば、受信信号の特性、動きの検出の指示、検出された動きの識別、検出された動きの時間、又はセンサデバイス６１０の識別又は位置情報など）を（例えば、図７で後述するような）データ集約システムに送信することができる。例えば、位置及び時間情報は、センサデバイスの空間座標（例えば、（ｘi，ｙi，ｚi）又は他の座標）と、動きが検出された時間座標（例えば、時刻）を含むことができる。図６の環境例は、センサデバイス６１０の空間座標を示し、空間６００内のセンサデバイスの空間分布例のマップとしての役割を果たす。
図７は、動き検出システム例７００のアーキテクチャを示すブロック図である。動き検出システム７００は、図２Ａ、図２Ｂ、図４、図５Ａ、図５Ｂの環境例又は別の環境内のセンサデバイス又はソースデバイスを用いて実装することができる。動き検出システム例７００は、センサデバイスと、１又は２以上のソースデバイスとを含む。図７の動き検出システム例７００には、センサデバイス６１０を示す。動き検出システム例７００は、ＩＰネットワーク７２０と、メインコントローラ７３０とをさらに含む。動き検出システム７００は、さらなる又は異なるコンポーネントを含むこともできる。いくつかの実装では、動き検出システムを、図７に示すように又は別の形で構成することができる。
図７に示す例では、各センサデバイス６１０が、空間座標（ｘi，ｙi，ｚi）を有するそれぞれの物理的位置に存在し、ｉは１からｎ＋１まで変化する（ｎ＋１は、センサデバイス６１０の数である）。いくつかの実装では、各センサデバイス６１０が、全地球測位システム（ＧＰＳ）、又はセンサデバイス６１０の位置座標を識別する別の位置識別システムを含むことができ、或いは別の方法で位置座標を識別することもできる。いくつかの実装では、各センサデバイス６１０が、位置識別子又は位置座標に関連することができる一意の識別子を有する。
センサデバイス例は、それぞれの信号を受け取って変化を解析することができる。受信信号の何らかの変化、例えば統計的に有意な変化は、空間内の動きを示すことができる。例えば、センサデバイスは、センサデバイスの位置の周囲の局所無線環境内のＲＦ信号をいつでも検出することができる。ＲＦ信号は、いずれかの帯域幅内に存在して、電波スペクトルのいずれかの部分をカバーすることができる。
図７に示す例では、センサデバイスからのデータ（例えば、動きの指示、位置情報など）が、データ集約システム又は集中制御システム（例えば、メインコントローラ７３０）によって集約される。いくつかの実装では、センサデバイスから送信されたメッセージを、例えばＩＰネットワーク（例えば、ＩＰネットワーク７２０）を介してメインコントローラ７３０が受け取ることによって、センサデバイスからのデータが集約される。いくつかの実装では、センサデバイスが、ローカルネットワーク（例えば、ローカルインターネット７０２又は７０４）を介してＩＰネットワーク７２０に接続される。センサデバイスは、ローカル有線ネットワーク７１４又は無線ネットワーク７１２によってローカルネットワークに接続することができる。有線ネットワーク７１４は、例えばイーサネット（登録商標）、ｘＤＳＬ（ｘ−デジタル加入者線）、光ネットワーク、又は他のタイプの有線通信ネットワークを含むことができる。無線ネットワーク７１２は、例えばＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、近距離無線通信（ＮＦＣ）、又は他のタイプのローカル無線ネットワークを含むことができる。いくつかの実装では、センサデバイスの一部が、１又は２以上のワイドエリアネットワーク７０６を用いてＩＰネットワーク７２０に直接接続される。ワイドエリアネットワーク７０６は、例えばセルラネットワーク、衛星ネットワーク、又はその他のタイプのワイドエリアネットワークを含むことができる。
メインコントローラ７３０は、１又は２以上のコンピュータ装置又はシステムを含むコンピュータシステムとすることができる。メインコントローラ７３０、又はそのいずれかのコンポーネントは、データ処理センター、コンピュータ施設、又は別の場所に位置することができる。図示の例では、メインコントローラ７３０が、センサデバイスの動作を遠隔的に制御してモニタすることができる。メインコントローラ７３０の機能例としては、センサデバイスの一部又は全部からの情報の集約、センサデバイスのソフトウェアのアップグレード、センサデバイスの状態のモニタリングなどを挙げることができる。例えば、メインコントローラ７３０は、一部又は全部のセンサデバイスにソフトウェアアップデートを送信することができる。
図７に示す例では、メインコントローラ７３０が、センサデバイスを１又は２以上の較正モード又は試験モードに入れ、センサデバイス内の様々な要素をリセットし、或いは、例えばセンサデバイス又はその近隣のセンサデバイスの位置又は状態、或いはその他の因子に基づいて個々のセンサデバイスを構成することができる。いくつかの例では、センサデバイスの状態が、（ｉ）センサデバイスの温度、（ｉｉ）センサデバイスの現在の消費電力、（ｉｉｉ）センサデバイスからメインコントローラ７３０に逆流するデータ転送速度、（ｉｖ）（例えば、センサデバイスの内部ＧＰＳユニットによって検出される）センサデバイスの位置、（ｖ）センサデバイス又はその周囲のセンサデバイスの状態に関する情報を提供する信号（例えば、ＩＰパケット、ネットワークを介して送信される制御信号）を含むことができる。メインコントローラ７３０は、センサデバイスのさらなる又は異なる状態をモニタすることもできる。
いくつかの実装では、メインコントローラ７３０が、センサデバイスから送信された、動きの検出に関連する情報（例えば、動きの検出の指示、動きの痕跡、周波数成分の大きさ及び位相を表す複素値の変化の検出、各センサデバイスの空間座標及び時間座標など）を受け取る通信システムを含み、又はこのような通信システムに結合することができる。メインコントローラ７３０は、複数のセンサデバイスからの動きの検出に関連する情報を集約（例えば、整理、編集又は別様に管理）して、例えば動きが検出された時に、動きの原因調査などのためにインシデントレポートを生成できるデータ解析システム７３６を含み、又はこのような通信システムに結合することができる。
いくつかの例では、インシデントレポートをデータインターフェイス７３８上に提示して、動きの指示、又はセンサデバイスの様々な位置に関するセンサデバイスからの他の情報をユーザに提示することができる。例えば、インシデントレポートは、時間及び位置、又は動きの原因を特定する役に立つことができる他の情報に基づいて、検出された動きを示すことができる。いくつかの実装では、データ解析システム７３６が、リアルタイムデータ、履歴データ、又はこれらの組み合わせを解析して、ある位置においていつ動きが生じたかを特定することができる。従って、メインコントローラ７３０は、検出された動きに対するアラートを職員が受け、アラートに応答して警備員又は警察を派遣できるようなセキュリティシステムの制御センターとして使用することができる。
図８は、センサデバイス例８００を示すブロック図である。いくつかの例では、図２Ａ、図２Ｂ、図４、図５Ａ、図５Ｂ、図６及び図７のセンサデバイスを、図８に示すセンサデバイス例８００として実装することができる。センサデバイス例８００は、ハウジング８１０と、ＲＦインターフェイス８１２と、電力管理サブシステム８２０と、信号解析サブシステム（例えば、ＳＩサブシステム８３０など）と、ＣＰＵ８４０と、メモリ８５０と、通信インターフェイスと、入力／出力インターフェイス８４２（例えば、ＵＳＢ接続）と、ＧＰＳインターフェイス８４８と、１又は２以上のセンサ（例えば、コンパス又はジャイロスコープなどの３Ｄ方位センサ８４４、温度センサなど）とを含む。センサデバイス８００は、さらなる又は異なるコンポーネント及び機能を含むこともでき、センサデバイスの機能は、図８に示すように構成することも、又は別の好適な設定で構成することもできる。
いくつかの実装では、ハウジング８１０を、ＲＦインターフェイス８１２と、電力管理サブシステム８２０と、信号解析サブシステムと、通信インターフェイスと、センサデバイス８００の他のコンポーネントとを収容するポータブルハウジングとすることができる。ハウジングは、プラスチック、金属、複合材料、又はこれらの材料と他の材料との組み合わせで形成することができる。ハウジングは、成形、機械加工、押出加工又は他のタイプの加工によって製造されたコンポーネントを含むことができる。いくつかの実装では、センサデバイス８００を別のデバイス（例えば、ＷｉＦｉアクセスポイント又は基地局、ルータ、サーモスタットなど）に結合し、又は別のデバイスと一体化することもできる。例えば、センサデバイス８００のハウジング８１０は、他のデバイスに取り付け、組み込み、又は別様に結合することができる。或いは、ハウジング８１０は、センサデバイス８００のコンポーネントのみを収容する専用ハウジングとすることもできる。
いくつかの実装では、ハウジング８１０及びその内部コンポーネントの設計及び構成を、無線信号をモニタして受け取るように最適化し、又は別様に構成することができる。例えば、コンポーネントのサイズ、配向及び相対的位置は、無線信号を検出して解析するように最適化することができ、デバイスは、必要なコンポーネントを全て収容しながら小型にすることができる。いくつかの例では、ハウジング８１０を、例えば約１０×１０×４ｃｍ3とすることができ、或いは別のサイズのハウジングを使用することもできる。
いくつかの実装では、ＲＦインターフェイス８１２が、センサデバイス８００の周囲の局所無線環境におけるＲＦスペクトルの複数の帯域幅内のＲＦ信号を検出するように構成される。ＲＦインターフェイス８１２は、アンテナシステムと、それぞれの帯域幅内のＲＦ信号を処理するように構成された複数の無線経路とを含むことができる。図８に示す例では、ＲＦインターフェイス８１２が、アンテナ８２２ａと、ＲＦ受動素子８２４と、ＲＦ能動素子８２６と、受動素子８２８とを含む。ＲＦ受動素子８２４は、例えば整合素子と、ＲＦスイッチと、フィルタとを含むことができる。ＲＦ能動素子８２６は、例えばＲＦ増幅器を含むことができる。ＲＦ能動素子８２６の後の受動素子８２８は、例えばフィルタと、整合素子と、スイッチと、バランとを含むことができる。
いくつかの例では、信号解析サブシステムを、ＲＦ信号に基づいて動きを検出するように構成することができる。信号解析サブシステムは、無線デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）と、メモリと、例えば無線信号の周波数成分の複素値を抽出して動きを検出する他のコンポーネントとを含むことができる。いくつかの実装では、ＲＦインターフェイス８１２と信号解析サブシステムとの組み合わせをスペクトル検査（ＳＩ）信号経路と呼ぶこともでき、これについては図９に関してさらに詳細に説明する。
センサデバイス８００の通信インターフェイスは、動きの指示又はその他の情報を遠隔システム（例えば、図７のメインコントローラ７３０）に送信するように構成することができる。通信インターフェイスは、１又は２以上の無線インターフェイス８３２（例えば、ＷｉＦｉ接続、セルラ接続など）、ローカルネットワークとの有線インターフェイス８４６（例えば、イーサネット（登録商標）接続、ｘＤＳＬ接続など）、又は他のタイプの通信リンク又はチャネルを含むことができる。通信インターフェイスは、（例えば、アンテナアレイを用いて）共通アンテナを共有して再利用することも、又はそれぞれが別個の専用アンテナを有することもできる。
無線インターフェイス８３２及び有線インターフェイス８４６の各々は、ローカルエリアネットワーク又はワイドエリアネットワークと通信するためのモデムを含むことができる。例えば、無線インターフェイス８３２及び有線インターフェイス８４６は、データ集約システム（例えば、図７のメインコントローラ７３０）に情報を送信し、データ集約システムからローカルエリアネットワーク又はワイドエリアネットワークを介して制御情報（例えば、ソフトウェアアップデート）を受け取ることができる。いくつかの実装では、センサデバイスが、これらの通信インターフェイスの一方又は両方を備えることができる。有線インターフェイス８４６は、センサデバイス例８００が（例えば、建物内の）既存の有線通信インフラ及び大送信容量の有線通信（例えば、光ネットワークによって提供される広帯域、高度デジタル加入者線技術など）を活用できるようにすることができる。無線インターフェイス８３２は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷｉＦｉ、セルラ、衛星又はその他の無線通信技術を用いて様々な場所で様々な時点に情報を配信できるように、センサデバイス例８００の移動性及び柔軟性を高めることができる。いくつかの実装例では、無線インターフェイス８３２と共に無線通信を使用する場合、無線通信が、動きを検出するために使用する信号の帯域幅とは異なる帯域幅の信号を実装することができる。
いくつかの実装では、無線インターフェイス８３２及びＲＦインターフェイス８１２が、ハードウェアコンポーネント又はソフトウェアコンポーネント（又はこれらの両方）を共有することができる。いくつかの実装では、無線インターフェイス８３２及びＲＦインターフェイス８１２を別個に実装することができる。いくつかの実装では、ＲＦインターフェイス８１２が、主に送信ではなく信号受信の役割を担い、専用の低電力回路を用いて実装することができ、従ってセンサデバイス８００の総電力消費量を低減する。
電力管理サブシステム８２０は、センサデバイス８００に電力を供給して管理するための回路及びソフトウェアを含むことができる。いくつかの実装では、電力管理サブシステム８２０が、バッテリインターフェイスと、及び１又は２以上のバッテリ（例えば、充電式バッテリ、内蔵マイクロプロセッサを含むスマートバッテリ、又は異なるタイプの内部電源）とを含むことができる。バッテリインターフェイスは、バッテリがセンサデバイス８００に直流電力を供給するのを支援できるレギュレータに結合することができる。従って、センサデバイス８００は、内蔵電源を含むことができ、他の外部エネルギー源を必要とせずに任意の場所で使用することができる。これとは別に、又はこれに加えて、電力管理サブシステム８２０は、外部電源（例えば、交流電源、アダプタ、コンバータなど）から電力を受け取る外部電力インターフェイスを含むこともできる。従って、センサデバイス８００は、外部エネルギー源に接続することもできる。
いくつかの実装では、電力管理サブシステム８２０が、センサデバイス８００の電力消費量を監視して管理することができる。例えば、電力管理サブシステム８２０は、ＲＦインターフェイス８１２、通信インターフェイス、ＣＰＵ８４０、及びセンサデバイス８００の他のコンポーネントの電力消費量をモニタして、例えば集中コントローラにセンサデバイス８００の電力消費状態を報告することができる。いくつかの実装では、センサデバイス８００を、低消費電力を有するように設計することができ、電力管理サブシステム８２０を、電力消費量が閾値を上回った場合に集中コントローラにアラートを送信し、又はセンサデバイス８００の動作に介入するように構成することができる。電力管理サブシステム８２０は、さらなる又は異なる機能を含むこともできる。
ＣＰＵ８４０は、例えばセンサデバイス８００の動作を管理するための命令を実行できる１又は２以上のプロセッサ又は別のタイプのデータ処理装置を含むことができる。ＣＰＵ８４０は、図２Ａ、図２Ｂ、図３、図４、図５Ａ及び図５Ｂに関して説明したセンサデバイスの動作のうちの１つ又は２つ以上を実行又は管理することができる。いくつかの実装では、ＣＰＵ８４０を、信号解析サブシステム８３０の一部とすることができる。例えば、ＣＰＵ８４０は、受信信号又は動き検出に関する情報を処理して別様に解析することができる。いくつかの例では、ＣＰＵ８４０が、ソフトウェア、スクリプト、プログラム、機能、実行ファイル、又はメモリ８５０に含まれている他のモジュールを実行又は解釈することができる。
入力／出力インターフェイス８４２は、入力／出力装置（例えば、ＵＳＢフラッシュドライブ、ディスプレイ、キーボード、又はその他の入力／出力装置）に結合することができる。入力／出力インターフェイス８４２は、例えばシリアルリンク、パラレルリンク、無線リンク（例えば、赤外線、無線周波数、又はその他）、又は別のタイプのリンクなどの通信リンクを介したセンサデバイス８００と外部記憶装置又はディスプレイ装置との間のデータ転送を支援することができる。
メモリ８５０は、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、記憶装置（例えば、書き込み可能リードオンリメモリ（ＲＯＭ）又はその他）、ハードディスク、又は別のタイプの記憶媒体を含むことができる。メモリ８５０は、センサデバイス８００、メインコントローラ、及びセンサデバイス内の他のコンポーネントの動作に関連する命令（例えば、コンピュータコード）を記憶することができる。メモリ８５０は、センサデバイス８００上で動作する１又は２以上のアプリケーション又は仮想マシンが解釈できるアプリケーションデータ及びデータオブジェクトを記憶することもできる。メモリ８５０は、例えばセンサデバイス８００の位置データ、環境データ及び状態データ、動き検出データ、並びにその他のデータを記憶することができる。
いくつかの実装では、別のソースから（例えば、データネットワーク、ＣＤ−ＲＯＭ、又は別の方法で別のコンピュータ装置を通じて集中コントローラから）プログラムをロードすることによってセンサデバイス８００をプログラム又はアップデート（再プログラム）することができる。いくつかの例では、集中コントローラが、アップデートが利用可能になった時に、所定のスケジュールに従って、又は別の方法でセンサデバイス８００にソフトウェアアップデートをプッシュ配信する。
図９は、信号経路例９００を示すブロック図である。信号経路例９００は、（例えば、無線経路Ａとして示す）ＲＦインターフェイス９１０と、スペクトル解析サブシステム９０５とを含む。図８のセンサデバイス８００のＲＦインターフェイス８１２は、図９のＲＦインターフェイス例９１０として又は別の形で実装することができる。図８のセンサデバイス８００のＳＩサブシステム８３０は、図９のスペクトル解析サブシステム例９０５として又は別の形で実装することができる。いくつかの例では、信号経路９００が、動きをモニタして検出するための全ての動作を実行することができる。例えば、信号経路９００は、復調などの無線受信機の機能を実行することができる。信号経路９００は、様々な無線通信規格の信号受信をサポートし、動きを検出するためにスペクトル解析サブシステム９０５にアクセスすることができる。
図示の例では、ＲＦインターフェイス９１０が、ＲＦ信号を検出して処理するための広帯域又は狭帯域フロントエンドチップセットを含むことができる。例えば、ＲＦインターフェイス９１０は、無線通信規格の１又は２以上の周波数帯域の広域スペクトル、又は特定の周波数帯域内の狭域スペクトルにおけるＲＦ信号を検出するように構成することができる。いくつかの実装では、信号経路９００が、関心スペクトルをカバーする１又は２以上のＲＦインターフェイス９１０を含むことができる。このような信号経路の実装例については、図８に関して説明した。
図９に示す例では、ＲＦインターフェイス９１０が、１又は２以上のアンテナ９２２と、ＲＦマルチプレクサ９２０又は電力結合器（例えば、ＲＦスイッチ）と、１又は２以上の信号処理経路（例えば、「経路１」９３０〜「経路Ｍ」９４０）とを含む。アンテナ９２２は、例えばマルチポートアンテナ又はシングルポートアンテナとして実装することができる。アンテナ９２２は、全方向性アンテナ、指向性アンテナ、又は各アンテナのうちの１つ又は２つ以上のアンテナの組み合わせを含むことができる。アンテナ例９２２は、ＲＦマルチプレクサ９２０に接続される。いくつかの実装では、ＲＦインターフェイス９１０を、１又は２以上のアンテナ９２２を用いて、単入力単出力（ＳＩＳＯ）、単入力多出力（ＳＩＭＯ）、多入力単出力（ＭＩＳＯ）、又は多入力多出力（ＭＩＭＯ）技術に基づいてＲＦ信号を検出するように構成することができる。
いくつかの実装では、アンテナ９２２が、センサデバイスの局所環境内のＲＦ信号を捕捉してＲＦマルチプレクサ９２０に入力することができる。ＲＦマルチプレクサ９２０から出力された信号９０２は、ＲＦ信号の周波数に応じて処理経路（すなわち、「経路１」９３０〜「経路Ｍ」９４０）のうちの１つに経路指定することができる。ここでのＭは整数である。各経路は、異なる周波数帯を含むことができる。例えば、「経路１」９３０は、１ＧＨｚ〜１．５ＧＨｚのＲＦ信号に使用することができ、「経路Ｍ」は、５ＧＨｚ〜６ＧＨｚのＲＦ信号に使用することができる。複数の処理経路は、それぞれの中心周波数及び帯域幅を有することができる。複数の処理経路の帯域幅は、同じであることも、又は異なることもできる。２つの隣接する処理経路の周波数帯は、重複することも、又はバラバラであることもできる。いくつかの実装では、処理経路の周波数帯を異なる無線通信規格（例えば、ＧＳＭ（登録商標）、ＬＴＥ、ＷｉＦｉなど）の割り当て周波数帯に基づいて割り当て、又は別様に構成することができる。例えば、処理経路は、各処理経路が特定の無線通信規格のＲＦ信号を検出する役割を担うように構成することができる。一例として、「経路１」９３０を用いてＬＴＥ信号を検出することができ、「経路Ｍ」９４０を用いてＷｉＦｉ信号を検出することができる。
各処理経路（例えば、「処理経路１」９３０、「処理経路Ｍ」９４０）は、１又は２以上のＲＦ受動素子及びＲＦ能動素子を含むことができる。例えば、処理経路は、ＲＦマルチプレクサと、１又は２以上のフィルタと、ＲＦデマルチプレクサと、ＲＦ増幅器と、その他のコンポーネントとを含むことができる。いくつかの実装では、ＲＦマルチプレクサ９２０から出力された信号９０２、９０２ｍを、処理経路内のマルチプレクサ（例えば、「ＲＦマルチプレクサ１」９３２〜「ＲＦマルチプレクサＭ」９４２）に付与することができる。例えば、信号９０２の処理経路として「処理経路１」９３０が選択された場合には、信号９０２を「ＲＦマルチプレクサ１」９３２に供給することができる。ＲＦマルチプレクサは、第１のＲＦマルチプレクサ９２０からの信号９０２、又はスペクトル解析サブシステム９０５によって供給されたＲＦ較正（ｃａｌ）トーン９３８のいずれかを選択することができる。「ＲＦマルチプレクサ１」９３２の出力信号９０４は、フィルタ（１，１）９３４ａ〜フィルタ（１，Ｎ）９３４ｎのうちの１つに進むことができ、ここでのＮは整数である。これらのフィルタは、処理経路の周波数帯を関心狭帯域にさらに分割する。例えば、信号９０４に「フィルタ（１，１）」９３４ａを適用してフィルタ処理信号９０６を生成し、このフィルタ処理信号９０６を「ＲＦデマルチプレクサ１」９３６に付与することができる。いくつかの例では、ＲＦデマルチプレクサにおいて信号９０６を増幅することができる。その後、増幅信号９０８をスペクトル解析サブシステム９０５に入力することができる。
同様に、信号９０２ｍの処理経路として「処理経路Ｍ」９４０が選択された場合には、信号９０２ｍを「ＲＦマルチプレクサＭ」９４２に供給することができる。ＲＦマルチプレクサは、第１のＲＦマルチプレクサ９２０からの信号９０２ｍ、又はスペクトル解析サブシステム９０５によって供給されたＲＦ較正（ｃａｌ）トーン９４８のいずれかを選択することができる。「ＲＦマルチプレクサＭ」９４２の出力信号は、フィルタ（Ｍ，１）９４４ａ〜フィルタ（Ｍ，Ｎ）９４４ｎのうちの１つに進むことができ、ここでのＮは整数である。いくつかの例では、フィルタの出力信号をＲＦデマルチプレクサＭ ９４６において増幅することもできる。その後、増幅信号９０８ｍをスペクトル解析サブシステム９０５に入力することができる。
スペクトル解析サブシステム９０５は、検出されたＲＦ信号をデジタル信号に変換し、検出されたＲＦ信号に基づいて動きを検出するデジタル信号処理を実行するように構成することができる。スペクトル解析サブシステム９０５は、１又は２以上の無線受信（ＲＸ）経路（例えば、「無線ＲＸ経路１」９５０ａ、「無線ＲＸ経路Ｍ」９５０ｍ）と、ＤＳＰスペクトル解析エンジン９６０と、ＲＦ較正（ｃａｌ）トーン生成器９７０と、フロントエンド制御モジュール９８０と、Ｉ／Ｏ９９０とを含むことができる。スペクトル解析サブシステム９０５は、さらなる又は異なるコンポーネント及び機能を含むこともできる。
図示の例では、増幅信号９０８が「無線ＲＸ経路１」９５０ａに入力され、ここでベースバンド信号にダウンコンバートされて利得が適用される。その後、アナログデジタル変換器を介して、このダウンコンバートされた信号をデジタル化することができる。このデジタル化された信号をＤＳＰスペクトル解析エンジン９６０に入力することができる。いくつかの実装例では、ＤＳＰスペクトル解析エンジン９６０が、（コアがインスタンス化されたフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）のような）プログラマブルロジック、プログラムコード命令を実行するように構成された汎用プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など、又はこれらの組み合わせを含むことができる１又は２以上のプロセッサとして実装される。例えば、ＤＳＰスペクトル解析エンジン９６０は、ＦＦＴアルゴリズムを用いて、デジタル化されたベースバンド信号をフーリエ変換済み信号に変換することができる。ＦＦＴアルゴリズムは、例えば図２Ａ及び図２Ｂに関して上述したようにそれぞれの周波数成分におけるベースバンド信号の大きさ及び位相オフセットを示すことができる、それぞれの周波数成分を表す複素値を生成することができる。
いくつかの例では、ＤＳＰスペクトル解析エンジン９６０が、周波数成分を表す複素値を出力することができる。ＤＳＰスペクトル解析エンジン９６０の出力（例えば、複素数）は、Ｉ／Ｏ９９０に付与してＩ／Ｏ９９０に合わせてフォーマットし、例えば図８のＣＰＵ８４０などの別のプロセッサに送信することができる。ＣＰＵ８４０は、これらの複素値をその後に求められた複素値と比較できるようにバッファ又はキャッシュなどのメモリ８５０に記憶することができる。その後、ＣＰＵ８４０は、第１の期間からの複素値を後続期間の複素値と比較し、これらの数字が閾値を上回る量だけ異なる時に、動きが生じたことを検出することができる。ＣＰＵ８４０は、これらの複素値又は複素値間の差分を、メモリ８５０に記憶されている痕跡とさらに比較することができる。痕跡を用して一致が識別された場合、ＣＰＵ８４０は、検出された動きを識別することができる。ＣＰＵ８４０からは、図８で上述したような無線インターフェイス８３２又は有線インターフェイス８４６を介して、検出された動きの指示と、いくつかの例では動きの識別とを通信することができる。他の例では、ＣＰＵ８４０によって行われる説明した動作のうちの１つ又は２つ以上をＤＳＰスペクトル解析エンジン９６０又は別のプロセッサが実行することもできる。
また、他の無線経路では、デジタル化された信号をＤＳＰスペクトル解析エンジン９６０に入力することができ、ＤＳＰスペクトル解析エンジン９６０が、例えばデジタル信号に含まれているパケット及びフレームを識別し、（例えば、無線通信規格の仕様に基づいて）プリアンブル、ヘッダ、又はデジタル信号に埋め込まれてい他の制御情報を読み取って（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷｉＦｉ又はその他の無線通信を用いて通信を実行できる）様々なソースデバイスを識別することができる。この情報は、ＤＳＰスペクトル解析エンジン９６０から出力し、Ｉ／Ｏ９９０に合わせてフォーマットし、例えばセンサデバイスの１又は２以上の通信インターフェイスを介してデータ集約システムに送信することができる。この情報を用いて、センサデバイスが存在する環境内にどのようなデバイスがどれほど存在するかを特定することができる。
ＲＦ較正（ｃａｌ）トーン生成器９７０は、無線ＲＸ経路（例えば、「無線ＲＸ経路１」９５０ａ〜「無線ＲＸ経路Ｍ」９５０ｍ）の診断及び較正を行うためのＲＦ較正（ｃａｌ）トーンを生成することができる。無線ＲＸ経路は、例えば線形性及び帯域幅を較正することができる。
説明したいくつかの例の一般的態様では、無線信号を用いて空間内の動きが検出される。
第１の例は、動き検出方法である。空間内の無線センサデバイスにおいて、第１の時点に、送信無線信号の第１の送信に基づく第１の受信無線信号を受け取る。第１の送信は、ソースデバイスによって行われる。プロセッサの動作により、第１の信号の帯域幅における周波数成分の第１の特性を判別する。第１の信号は、第１の受信無線信号に基づく。無線センサデバイスにおいて、その後の第２の時点に、送信無線信号の第２の送信に基づく第２の受信無線信号を受け取る。第２の送信は、ソースデバイスによって行われる。プロセッサの動作により、第２の信号の帯域幅における周波数成分の第２の特性を判別する。第２の信号は、第２の受信無線信号に基づく。第１の特性と第２の特性との比較に基づいて空間内の物体の動きを検出する。
いくつかの例では、第１の例の実装が、以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上を含むことができる。空間は密閉空間とすることができ、ソースデバイスは密閉空間内に存在することができる。第１の特性及び第２の特性を判別するることは、第１の信号及び第２の信号をそれぞれ周波数領域に変換することを含むことができ、第１の特性及び第２の特性は、第１の信号及び第２の信号の帯域幅における周波数成分の大きさ及び位相をそれぞれ表す第１の複素値の組と第２の複素値の組とをそれぞれ含むことができる。動きを検出することは、第１の特性と第２の特性との間の差分が閾値を上回ることを検出することを含むことができる。送信無線信号は、送信無線周波数（ＲＦ）信号とすることができる。ソースデバイスは、空間内の第２の無線センサデバイスを含むことができる。第１の受信無線信号及び第２の受信無線信号から第１の複素値の組及び第２の複素値の組をそれぞれ求め、第１の複素値の組と第２の複素値の組との間の差分に基づいて物体の動きを検出することができる。第１の複素値の組と第２の複素値の組との間の差分は、周波数成分のうちの１又は２以上の周波数成分の位相の差分又は大きさの差分のうちの少なくとも１つを含むことができる。第１の受信無線信号及び第２の受信無線信号をフィルタ処理して第１の出力信号及び第２の出力信号をそれぞれ生成し、第１の出力信号及び第２の出力信号をダウンコンバートして第１の信号及び第２の信号をそれぞれ生成することができる。
第２の例は、動き検出方法である。空間内の無線センサデバイスにおいて、ソースによって繰り返される無線送信に基づく無線信号を受け取る。プロセッサの動作により、受け取った無線信号を解析して空間内の物体の動きを検出する。この解析は、受け取った無線信号の各々のそれぞれの周波数成分の大きさ及び位相を表す複素値を求め、複素値の変化に基づいて空間内の物体の動きを検出することを含む。
いくつかの例では、第２の例の実装が、以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上を含むことができる。動きは、変化が閾値を上回った時に検出することができる。複素値を求めることは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを使用することを含むことができる。無線送信は、無線周波数（ＲＦ）信号を含むことができる。
第３の例は、動き検出システムである。動き検出システムは、ソースデバイスとセンサデバイスとを含む。ソースデバイスは、送信無線信号を繰り返し送信することができる。センサデバイスは、複数回送信された送信無線信号に基づく無線ＲＦ信号を受け取ることができる。センサデバイスは、受け取った無線ＲＦ信号に基づいてそれぞれの信号の周波数成分の大きさ及び位相を表す複素値を求めるように構成されたプロセッサを有する。センサデバイスは、これらの複素値の比較に基づいて物体の動きを検出するように構成されたプロセッサを有する。
いくつかの例では、第３の例の実装が、以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上を含むことができる。ソースデバイス及びセンサデバイスは、同じデバイスとすることができる。プロセッサは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いて複素値を求めるように構成することができる。プロセッサは、少なくとも２つの複素値間の差分が閾値を上回った時に物体の動きを検出するように構成することができる。センサデバイスは、フィルタを含む無線経路とダウンコンバージョン回路とを含むことができる。センサデバイスは、受け取った無線ＲＦ信号の電気信号を無線経路に入力するように構成することができ、無線経路の出力部は、ダウンコンバージョン回路の入力部に結合することができる。ダウンコンバージョン回路は、ＲＦ信号をベースバンド信号にダウンコンバートできるとともに、受け取った無線ＲＦ信号に基づいてそれぞれの信号を出力することができる。
本明細書は多くの詳細を含むが、これらの詳細は、特許請求できるものの範囲を限定するものとして解釈すべきではなく、むしろ特定の例に固有の特徴の説明として解釈すべきである。本明細書において別個の実装の文脈で説明したいくつかの特徴は組み合わせることもできる。これとは逆に、単一の実装の文脈で説明した様々な特徴は、複数の実施形態において別個に、又はいずれかの好適な部分的組み合わせの形で実装することもできる。
複数の例について説明した。それでもなお、様々な修正を行うことができると理解されたい。従って、以下の特許請求の範囲には他の実施形態も含まれる。
３００ 空間内のソースから無線信号を送信
３０２ 空間内のセンサにおいて、送信無線信号に基づく無線信号を受信
３０４ 受信無線信号の周波数成分の特性を判別
３０６ 複数の受信無線信号の周波数成分の特性に基づいて空間内の物体の動きを検出

Claims (17)

  1. 動き検出方法であって、
    空間内の無線センサデバイスにおいて、第１の時点に、ソースデバイスによって送信される送信無線信号の第１の送信に基づく第１の受信無線信号を受け取るステップと、
    プロセッサの動作により、前記第１の受信無線信号に基づく第１の信号の帯域幅における周波数成分の、該第１の信号の該帯域幅における該周波数成分の第１の複素値の組を含む第１の特性を判別するステップと、
    前記無線センサデバイスにおいて、その後の第２の時点に、前記ソースデバイスによって送信される前記送信無線信号の第２の送信に基づく第２の受信無線信号を受け取るステップと、
    前記プロセッサの動作により、前記第２の受信無線信号に基づく第２の信号の前記帯域幅における周波数成分の、該第２の信号の該帯域幅における該周波数成分の第２の複素値の組を含む第２の特性を判別するステップと、
    前記第１の特性と前記第２の特性との比較に基づいて前記空間内の物体の動きを検出するステップであって、前記第１の特性と前記第２の特性との間の差分が閾値を上回ることに応じて前記動きが生じたことを検出することを含むステップと、
    を含むことを特徴とする動き検出方法。
  2. 前記空間は密閉空間を含み、前記ソースデバイスは前記密閉空間内に存在する、
    請求項１に記載の動き検出方法。
  3. 前記第１の特性及び前記第２の特性を判別するステップは、前記第１の信号及び前記第２の信号をそれぞれ周波数領域に変換するステップを含み、前記第１の複素値の組は、前記第１の信号の前記帯域幅における前記周波数成分の大きさ及び位相を表し、前記第２の複素値の組は、前記第２の信号の前記帯域幅における前記周波数成分の大きさ及び位相を表す、
    請求項１に記載の動き検出方法。
  4. 前記送信無線信号は、送信無線周波数（ＲＦ）信号である、
    請求項１に記載の動き検出方法。
  5. 前記ソースデバイスは、前記空間内の第２の無線センサデバイスを含む、
    請求項１に記載の動き検出方法。
  6. 前記第１の特性と前記第２の特性との比較に基づいて前記空間内の物体の動きを検出するステップは、前記第１の複素値の組と前記第２の複素値の組との間の差分に基づいて前記物体の動きを検出するステップを含む、
    請求項１に記載の動き検出方法。
  7. 前記差分は、前記周波数成分のうちの１又は２以上の周波数成分の位相の差分又は大きさの差分のうちの少なくとも１つを含む、
    請求項６に記載の動き検出方法。
  8. 前記第１の受信無線信号をフィルタ処理して第１の出力信号を生成するステップと、
    前記第１の出力信号をダウンコンバートして前記第１の信号を生成するステップと、
    前記第２の受信無線信号をフィルタ処理して第２の出力信号を生成するステップと、
    前記第２の出力信号をダウンコンバートして前記第２の信号を生成するステップと、
    をさらに含む、請求項１に記載の動き検出方法。
  9. 動き検出方法であって、
    空間内の無線センサデバイスにおいて、ソースによって繰り返される無線送信に基づく無線信号を受け取る受信ステップと、
    プロセッサの動作により、前記受け取った無線信号を解析して前記空間内の物体の動きを検出する解析ステップと、
    を含み、前記解析ステップは、
    前記受け取った無線信号の各々のそれぞれの周波数成分の複素値を求めるステップと、
    前記複素値の変化が閾値を上回ったことに応じて前記空間内の物体の動きを検出するステップと、
    を含む、
    ことを特徴とする動き検出方法。
  10. 前記複素値を求めるステップは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを使用するステップを含む、
    請求項９に記載の動き検出方法。
  11. 前記無線送信は、無線周波数（ＲＦ）信号を含む、
    請求項９に記載の動き検出方法。
  12. 動き検出システムであって、
    空間内の物体の動きを検出するように構成されたセンサデバイスを備え、該センサデバイスは、
    ソースデバイスからの送信無線信号の反復送信に基づく前記空間内の無線信号を受け取るように構成されたアンテナシステムと、
    １又は２以上のプロセッサと、
    を含み、前記プロセッサは、
    前記受け取った無線信号に基づいてそれぞれの信号の周波数成分の複素値を求め、
    前記複素値間の差分が閾値を上回ったことに応じて前記物体の動きを検出する、
    ように構成される、
    ことを特徴とする動き検出システム。
  13. 前記１又は２以上のプロセッサは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いて前記複素値を求めるように構成される、
    請求項１２に記載の動き検出システム。
  14. 前記センサデバイスは、フィルタを含む無線経路と、ダウンコンバージョン回路とを含むとともに、前記受け取った無線ＲＦ信号の電気信号を前記無線経路に入力するように構成され、前記無線経路の出力部は、前記ダウンコンバージョン回路の入力部に結合され、前記ダウンコンバージョン回路は、ＲＦ信号をベースバンド信号にダウンコンバートするように構成されるとともに、前記受け取った無線ＲＦ信号に基づいて前記それぞれの信号を出力するように構成される、
    請求項１２に記載の動き検出システム。
  15. 前記反復送信を送信するように構成されたソースデバイスをさらに備える、
    請求項１２に記載の動き検出システム。
  16. 前記センサデバイスは、前記反復送信を送信するように構成されたソースデバイスをさらに含む、
    請求項１２に記載の動き検出システム。
  17. 前記センサデバイスから動き検出に関する情報を受け取るように構成されたデータ解析システムをさらに備える、
    請求項１２に記載の動き検出システム。
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