JP6706031B2 - 状態事象識別装置 - Google Patents
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Description
(1) 前記目標について、前記所定数NのFMCWレーダによって検知された距離d1〜dNに亘って、前記所定数NのFMCWレーダの位置L1〜LNからそれぞれ隔たった位置として算出された位置
(2) 前記目標について、前記所定数NのFMCWレーダによって個別にスイープの順に検知されたレンジビンR1〜RNの電力Z 1 〜Z N の大きさ又は電力Z 1 〜Z N の有無
(3) 前記レンジビンR1〜RNの位相φ1〜φN
(4) 前記φ1〜φNの変化率として与えられる前記目標の前記所定数NのFMCWレーダに対する相対速度v1〜vN
(5) 前記目標が位置し得る所定数Mの領域に存在する電気機器で個別に消費される電力W1〜WM
(6) 前記所定数Mの領域における時間帯T
(7) 前記所定数NのFMCWレーダの位置L 1 〜L N からそれぞれ隔たった位置として算出された前記目標の前記位置、前記電力Z1〜Z N の大きさ又は該電力Z1〜Z N の有無、前記位相φ1〜φN、前記相対速度v1〜vN、前記電力W1〜WM、前記時間帯T、のうちの少なくとも何れかを有する複数の要件
(8) 前記目標の所定の状態に関する情報、あるいは前記目標にかかわる所定の事象に関する情報である前記目標の属性A
これらの項目(1)〜(8)には、目標の状態と、その目標にかかわる事象との多様な形態のパターン認識に供され得る項目が含まれる。
[基本構成]
図1から図9にこの発明の実施の形態を示す。
図3から図5に、この実施の形態のFMCWレーダ1による被監視者10の状態、あるいはその被監視者10にかかわる事象の検知の原理を示す。
図2及び図6に基づいて、この実施の形態における、複数のFMCWレーダ1による被監視者10の状態、あるいはその被監視者10にかかわる事象の検知方法を説明する。
(手順01)まず、FMCWレーダ11の電波送信部21が送信波22を送信し、電波受信部31が受信波23を受信する。次に、FMCWレーダ13の電波送信部22による送信波22の送信と電波受信部32による受信波23の受信、次に、FMCWレーダ13の電波送信部23による送信波22の送信と電波受信部33による受信波23の受信、次に、FMCWレーダ14の電波送信部24による送信波22の送信と電波受信部34による受信波23の受信、と、電波の送受信が順番に行われる。この場合、図6の(a)に示すように、時間帯t1は電波受信部31で、次の時間帯t2は電波受信部32で、次の時間帯t3は電波受信部33で、・・・と受信波が受信され、一巡したのちに時間帯t5は電波受信部35で、次の時間帯t2は電波受信部36で、・・・と順番に受信波23が受信される。
(手順02)全てのFMCWレーダ11,12,13,14による電波の送受信が一巡し完了したのち、全てのFMCWレーダ11,12,13,14の電波受信部31,32,33,34は、送信波22と受信波23の差分からビート信号を生成し、周波数ごとの受信信号成分に分離し、被監視者10の位置の周波数の受信信号成分の振幅や位相が検知され、この振幅や位相の信号は情報混合部4に送られる。
情報混合部4は、所定の演算により、例えば下記[例1][例2]に示す被監視者10の状態、あるいはその被監視者10にかかわる事象の検知を行う。
状態事象識別装置1Aは、この発明に係る「測位装置」として機能する。この場合、情報混合部4は、それぞれのFMCWレーダ11,・・・,1P(の電波送信部21,・・・,2P)から送信される送信波や(電波受信部31,32,・・・3Pで)受信される受信波の方向や反射距離によって、被監視者10がどのグリッドに位置するかを3次元で特定する。
状態事象識別装置1Aは、この発明に係る「速度算出装置」として機能する。この場合、情報混合部4は、それぞれのFMCWレーダ11,・・・1Pの見通し方向における送信波と受信波の位相と位相変動を検知し、これをXYZ方向の位相と位相変動に変換することで、被監視者10の状態や事象の変化、あるいはその変化の速度を検知する。
状態検知部5は、所定の演算により、上記のようなFMCWレーダ1と情報混合部4の検知結果を用いて、例えば以下[例3][例4]のような被監視者10の状態、あるいはその被監視者10にかかわる事象の検知を行う。
状態事象識別装置1Aは、この発明に係る「状態事象識別装置」として機能する。この場合、状態事象識別装置1Aは一又は複数即ち所定数N(N≧1)のFMCWレーダ11,12,・・・,1Nの検知結果を用いる。以下、説明の便宜上、図1等に示すP個(P>1)のFMCWレーダ11,12,・・・,1Pのうち少なくとも一つであるFMCWレーダ11,12,・・・,1Nが用いられるものとして例3を説明する。
状態事象識別装置1Aは、この発明に係る「状態事象識別装置」として機能する。この場合、状態事象識別装置1Aは一又は複数即ち所定数N(N≧1)のFMCWレーダ11,12,・・・,1Nの検知結果を用いる。以下、説明の便宜上、図1等に示すP個(P>1)のFMCWレーダ11,12,・・・,1Pのうち少なくとも一つであるFMCWレーダ11,12,・・・,1Nが用いられるものとして例4を説明する。
(要件1)所定数NのFMCWレーダ11,・・・1Nによって検知された距離d1,・・・,dN(図1に示す距離d1,・・・,距離dPに対応)に亘って、所定数NのFMCWレーダ11,・・・,1Nの位置L1,・・・,LN(図1に示す位置L1,・・・,位置LPに対応)からそれぞれ隔たった位置として算出された被監視者10の位置
(要件2)被監視者10について、所定数NのFMCWレーダ11,・・・,1Nによって個別にスイープの順に検知されたレンジビンR1〜RN(図1に示すR1,・・・,RPに対応)の電力Z1,・・・,Z N の大きさ又は電力Z1,・・・,Z N の有無(この電力Z1,・・・,Z N は、それぞれのFMCWレーダ11,・・・1Nにおいて送信又は受信された電波の強度を示す。)
(要件3)レンジビンR1〜RNの位相φ1〜φN
(要件4)位相φ1〜φN(図示せず)の変化率として与えられる、所定数NのFMCWレーダ11,・・・,1Nに対する被監視者10の相対速度v1〜vN(図示せず)
(要件5)被監視者10が位置し得る所定数Mの領域で個別に消費される電力W1〜WM(図示せず。なお、この電力W1〜WMは、例えば「夜」「朝」「○月×日」等、被監視者10の生活の基準となるような時間の幅を示す。)
(要件6)所定数Mの領域における時間帯T(図示せず。この時間帯Tは、例えば「夜」「朝」「○月×日」等、被監視者10の生活の基準となるような時間の幅を示す。)
(要件7)被監視者10の属性A(図示せず。この属性Aは、例えば被監視者10の疾病及びその症状の程度や形態等、被監視者10の状態に関する情報、あるいはその被監視者10にかかわる事象に関する情報を示す。)
状態事象識別装置1Aの状態検知部5は、パターンマッチングによって被監視者10の状態、あるいはその被監視者10にかかわる事象を検知する。このパターンマッチングは、上記[例3]や[例4]に示す処理において特に有効である。
図9に、この実施の形態の状態事象識別装置1Aの処理手順を示す。
この実施の形態の状態事象識別装置1Aによって検知できる被監視者10の状態、あるいはその被監視者10にかかわる事象として、例えば、被監視者10の寝返り(寝床上の動きの頻度や速度で検知)、部屋11内の所定位置(例えばトイレ)への移動(移動先にて検知)、転倒や転落、複数の被監視者10(例えば個々の家族構成員)のうち特定の被監視者10の識別(例えば身長や部屋11内の居住位置で識別)、部屋11内での衝突(移動方向の急激な変化や停止で検知)、座り込み(高さや移動速度の急落で検知)、咳、ぜんそく等の発作(身体特に上半身の特徴的な動作で検知)、入浴時の状態(浴室内の存否や浴槽内での高さの急減等で検知)、スリップ(高さの急減で検知)、立入禁止区域への侵入(位置情報で検知)、立ち往生(移動速度の急減等で検知)、落下物への衝突(急激な高さの減少等で検知)、体の各部の動き(位相情報の変動状況で検知)、所在(位置情報で検知)、移動経路(位置情報の履歴で検知)、通常と異なる状態やその状態にかかわる事象(履歴との照合等で検知)、等が挙げられる。
なお、上記の構成及び手順に加え、この実施の形態に係る状態事象識別装置1Aは、下記に示す<応用例1><応用例2>の少なくとも何れか一方の構成を付加した形で実現することもできる。
状態検知部5は、送信波22や受信波23に基づいて取得された周波数や振幅や位相等、及び、付随情報としての「異常情報」等に基づいて被監視者10の状態、あるいはその被監視者10にかかわる事象を検知したが、さらに、状態検知部5は、被監視者10の周辺環境の情報や、被監視者10の周辺環境に影響を及ぼす所定の影響要因の情報や、被監視者10の所定の属性情報を取得して、被監視者10の状態認識情報として機能させることができる。具体的には、例えば、周辺環境の情報としては、スイープの順に検知された、FMCWレーダ1からの距離の幅(レンジ)ごとに対応する時間帯(図3の時間帯t01・・・参照)ごとに存在する電気機器(たとえば電灯)等の消費電力量、被監視者10の置かれている時間帯(例えば朝、夜等の一日の時間帯や春、夏等の季節)等があげられる。また、属性情報としては、被監視者10の年齢、性別、趣味、職業、疾病等があげられる。これらの情報は例えば履歴情報記録部6に記録され、被監視者10の状態、あるいはその被監視者10にかかわる事象が異常かどうかを検知するための情報(例えば異常かどうかを認識する演算における、各種の値に重み付けを与える情報)として用いられる。また、被監視者10について、上述の周辺環境の情報や属性情報、さらにその他の状態認識情報についての履歴情報を例えば履歴情報記録部6に記録しておき、この履歴情報を被監視者10の状態、あるいはその被監視者10にかかわる事象が異常かどうかを検知するための情報として用いることもできる。このようにすることで、個々の被監視者10の特性に応じた形で、異常かどうかを検知する精度をより高めることができる。
状態検知部5は、被監視者10の状態、あるいはその被監視者10にかかわる事象の検知が必要な場合、FMCWレーダ1に対する被監視者10の距離や位置の状況や移動速度に依存して、複数のFMCWレーダ1のうち少なくとも一部の送信波22の占有帯域幅(図3に示す「B」の大きさ)を調整できる構成にすることもできる。例えば被監視者10がFMCWレーダ1から遠い位置に居る場合、状態検知部5は、そのFMCWレーダ1の占有帯域幅を平常時よりも大きくする制御を行う。また、状態検知部5は、FMCWレーダ1に対する被監視者10の距離や位置の状況や移動速度に依存して、複数のFMCWレーダ1のうち少なくとも一部の送信波22のスイープ周期(図3に示す「Ts」の大きさ)を調整できる構成にすることもできる。例えば被監視者10がFMCWレーダ1から遠い位置に居る場合、状態検知部5は、そのFMCWレーダ1のスイープ周期を平常時よりも大きくする制御を行う。これにより、FMCWレーダ1からの距離の幅(レンジ)を細かく区分したり、被監視者10の微少な振動や移動を検知しやすくしたりして、検知の精度を高めることができる。
1,11,12,・・・1P・・・FMCWレーダ
2,21,22,・・・2P・・・電波送信部(電波送信手段)
3,31,32,・・・3P・・・電波受信部(電波受信手段)
4・・・情報混合部(位置特定手段、速度算出手段)
5・・・状態検知部(状態事象認識手段、状態事象識別手段)
6・・・履歴情報記録部(異常状態認識手段)
7・・・異常通報部(異常状態認識手段)
10・・・被監視者(目標)
29・・・位相
d1,・・・,dP・・・距離
L1,・・・,LP・・・位置
R1,・・・,RP・・・レンジビン
Claims (2)
- 複数PのFMCWレーダの覆域のうち、共通の領域に位置する目標について前記複数PのFMCWレーダによって個別に計測された距離d1〜dPに亘って、前記複数PのFMCWレーダの位置L1〜LPからそれぞれ隔たった点または領域として、前記目標の位置を特定する位置特定手段と、
前記複数PのFMCWレーダの覆域のうち、共通の領域に位置する目標について、前記複数PのFMCWレーダによって個別にスイープの順に検知されたレンジビンR1〜RPの位相φ1〜φPの変化率として、前記複数PのFMCWレーダに対する個別の速度v1〜vPを求める速度算出手段と、
前記速度算出手段により求められた前記複数PのFMCWレーダの位置に対する前記速度v1〜vPのベクトル和として、前記目標の速度を求めるベクトル速度算出手段と、
所定数N(≧1)のFMCWレーダの覆域のうち、所定の領域に位置する目標について、前記所定数NのFMCWレーダによって個別にスイープの順に検知されたK(≧1)個のレンジビン(R11,…,R1K)〜(RN1,…,RNK)のそれぞれの位相(φ11,…,φ1K)〜(φN1,…,φNK)の組み合わせと、前記組み合わせの履歴との双方または何れか一方の特徴として、前記目標の状態または前記目標にかかわる事象を認識する状態事象認識手段とを備え、
前記位置特定手段により特定される前記目標の位置と、前記ベクトル速度算出手段により求められる前記目標の速度との双方または何れか一方を認識するとともに、
前記状態事象認識手段は、前記K(≧1)個のレンジビン(R 11 ,…,R 1K )〜(R N1 ,…,R NK )のそれぞれの位相(φ 11 ,…,φ 1K )〜(φ N1 ,…,φ NK )の差分として位相変化から求められる速度のデータと、あらかじめ記憶されている前記目標の状態または前記目標にかかわる事象に対応するパターンデータとの間でパターンマッチングを行い、類似性を評価することによって前記目標の状態または前記目標にかかわる事象を認識するものであって、
前記状態事象認識手段により認識される前記目標の状態または前記目標にかかわる事象は、歩く動作、立った状態から寝る動作、転ぶ動作、寝返りの動作、転落する動作、衝突する動作、座り込みの動作、咳やぜんそくの発作の動作、スリップする動作の少なくとも何れかを含む前記目標の動作の種類を表すことを特徴とする状態事象識別装置。 - 前記目標について、前記所定数NのFMCWレーダによって検知された距離d1〜dNに亘って、前記所定数NのFMCWレーダの位置L1〜LNからそれぞれ隔たった位置として算出された位置と、
前記目標について、前記所定数NのFMCWレーダによって個別にスイープの順に検知されたレンジビンR1〜RNの電力Z1〜Z N の大きさ又は該電力Z1〜Z N の有無と、
前記レンジビンR1〜RNの位相φ1〜φNと、
前記φ1〜φNの変化率として与えられる前記目標の前記所定数NのFMCWレーダに対する相対速度v1〜vNと、
前記目標が位置し得る所定数Mの領域に存在する電気機器で個別に消費される電力W1〜WMと、
前記所定数Mの領域における時間帯Tと、
前記所定数NのFMCWレーダの位置L 1 〜L N からそれぞれ隔たった位置として算出された前記目標の前記位置、前記電力Z1〜Z N の大きさ又は該電力Z1〜Z N の有無、前記位相φ1〜φN、前記相対速度v1〜vN、前記電力W1〜WM、前記時間帯T、のうちの少なくとも何れかを有する複数の要件と、前記目標の所定の状態に関する情報、あるいは前記目標にかかわる所定の事象に関する情報である前記目標の属性Aとの全てもしくは一部からなる組み合わせと、前記組み合わせの履歴との双方または何れか一方の特徴に基づいて、前記目標の前記所定の状態または前記目標にかかわる前記所定の事象を識別する状態事象識別手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の状態事象識別装置。
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