JP6975946B2

JP6975946B2 - 電波センサ

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Publication number: JP6975946B2
Application number: JP2017165301A
Authority: JP
Inventors: 健大野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2021-12-01
Anticipated expiration: 2037-08-30
Also published as: JP2019045176A

Description

本開示は、電波センサに関し、特に、所定の検出範囲に対して電波を送信し、送信した電波が検出範囲内で反射された反射波を受信して、検出範囲内の検出対象を検出するために用いられる電波センサに関する。

アクティブセンサは、検出信号を単に受信するだけのパッシブセンサと異なり、所定の検出範囲に対して送信波を送信するとともに、送信波が検出範囲内で反射された反射波を受信することで検出範囲内における検出対象を検出する。かかるアクティブセンサとしては、例えば、反射波に生じたドップラーシフトに基づいて検出対象としての移動物体を検出するドップラーセンサ等の電波センサがある。

特許文献１には、折返し階段の各階において階段に面した壁面と踊り場の突き当りの壁面にそれぞれアクティブセンサを配置し、少なくとも１つのアクティブセンサの検出範囲に移動物体が入ったことを検出すると、光源を点灯する照明システムが開示されている。

特許文献２には、隣接する２つのアクティブセンサの偏波を直交するように配置することが開示されている。偏波を直交させると、理論上は相互の干渉がないので、その受信情報は検出されないと述べている。

特開２０１２−２０２７３３号公報特開２００９−２０４３３３号公報

ドップラーセンサ等のアクティブセンサに用いられる電波の周波数は、電波法等の制限があり、例えば２４ＧＨｚ帯の高周波である。移動物体の検出に用いられるドップラ―シフトの周波数は、移動物体の速度によるが、歩行する人の場合、数１０Ｈｚ程度である。

高周波の電波を生成するための高周波発振器は、以前はＰＬＬ等のフィードバックが標準的でなかったため、センサ間で数１００Ｈｚのばらつきを有していた。したがって、他のセンサからの送信波を受信しても自センサの送信波の周波数との周波数差は数１００Ｈｚあり、ドップラーシフトの周波数であるドップラ周波数から離れているため、誤検出はなかった。高周波発振器にＰＬＬフィードバックが用いられると共に周波数精度が向上し、近年では、センサ間のばらつきが数Ｈｚから数１０Ｈｚの範囲となり、他センサの送信波を受信すると自センサの送信波との周波数差がドップラ周波数に近いため、誤検出が生じ得る。

そこで、他センサからの送信信号を受信しても、検出対象の検出に関する誤検出を防止できる電波センサが要望される。

本開示に係る電波センサは、所定の検出範囲に対して電波を送信し、送信した電波が検出対象で反射された電波を受信して、検出範囲内における検出対象の有無を検出する電波センサであって、水平偏波用の水平給電線と垂直偏波用の垂直給電線とを含み、電波を送受信するアンテナ部と、所定の周波数の送信電波を出力する発振器、及び、送信電波の周波数と受信電波の周波数との差である周波数差の信号をドップラ信号として出力するドップラ処理部を含む高周波回路と、ドップラ信号の状態に基づいて水平偏波または垂直偏波のいずれを用いるかの偏波切替信号を出力する切替信号出力部、及び、ドップラ信号に基づいて検出範囲内の検出対象の有無に関する判定信号を出力する判定信号出力部を含む制御部と、偏波切替信号に基づいて、高周波回路の発振器の接続先を、アンテナ部の水平給電線または垂直給電線のいずれにするかを切り替える偏波切替部と、を備える。

上記構成によれば、アンテナ部は、偏波方向が互いに直交する水平偏波と垂直偏波との間での切替ができる。そこで、複数の電波センサを用いる場合、全ての電波センサの初期設定を水平偏波または垂直偏波のいずれかに統一し、自センサが検出範囲内の移動物体の有無に関する判定を行うときに、他センサからの送信電波を受信している可能性のある場合に、初期設定と異なる偏波方向を有する電波に切替えることができる。自センサのみが他センサと異なる方向の偏波の電波の送受信を行うことで、他センサからの送信電波を受信しても、自センサからの送信電波が検出対象から反射して戻ってくる受信電波とは異なる偏波方向を有する電波であるので、移動物体の検出に関する誤検出を防止できる。

上記構成の電波センサによれば、他センサからの送信信号を受信しても、移動物体の検出に関する誤検出を防止できる。

実施の形態に係る電波センサが用いられる非常階段における照明制御システムを示す図である。実施の形態に係る電波センサの構成図である。実施の形態に係る電波センサにおいて用いられる２種類の閾値を示す図である。横軸は時間で、縦軸はドップラ信号である。図２の変形例としての電波センサの構成図である。

以下に図面を用いて、本開示の実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる周波数、周波数差、振幅の大きさ等は、説明のための例示であって、電波センサの仕様等に応じて適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、電波センサ２０を用いる照明制御システム１０を示す図である。照明制御システム１０は、非常階段１２の各階において非常階段１２に面した壁面１４と、踊り場の突き当りの壁面１６とに、それぞれ設けられる非常灯１８の点灯、消灯の制御を行うシステムである。非常階段１２は、通常時には使用しない階段であるので、非常灯１８は消灯状態であるが、緊急事態等で人８が非常階段１２を利用するときは、非常灯１８を点灯する。照明制御システム１０は、非常灯１８を点灯するか否かについて電波センサ２０を用いて非常階段１２における人８の有無を判定する。そして、人８がいないと判定されるときは非常灯１８を消灯状態または省電力状態の薄暗い点灯状態とし、人８がいると判定されるときは非常灯１８を明るく点灯する。

図１には、非常階段１２の一部として、１階（１Ｆ）の途中から３階（３Ｆ）の途中の部分を示す。図１において、（２Ｆ／１Ｆ）は、１階と２階の間の踊り場で、（３Ｆ／２Ｆ）は、２階と３階の間の踊り場である。非常灯１８は、各階の壁面１４と、各踊り場の壁面１６にそれぞれ設けられる。図１では、４つの非常灯１８が設けられるが、これらを区別して、１階の壁面１４の非常灯１８ａ、（２Ｆ／１Ｆ）の踊り場の壁面１６の非常灯１８ｂ、２階の壁面１４の非常灯１８ｃ、（３Ｆ／２Ｆ）の踊り場の壁面１６の非常灯１８ｄを示す。

これらの非常灯１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄのそれぞれに対応して、４つの電波センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが設けられる。電波センサ２０ａは非常灯１８ａのごく近傍に設けられ、例えば、非常灯１８と一体化して配置される。同様に、電波センサ２０ｂは非常灯１８ｂと例えば一体化して配置され、電波センサ２０ｃは非常灯１８ｃと例えば一体化して配置され、電波センサ２０ｄは非常灯１８ｄと例えば一体化して配置される。電波センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄはいずれも同じ構成であるので、以下では、２階の壁面１４に設けられる電波センサ２０ｃについて述べる。

電波センサ２０ｃは、非常階段１２に向って所定の検出範囲３０ｃ内に電波３２ｃを送信し、送信された電波３２ｃが検出対象である人８によって反射された電波３４ｃを受信して、検出範囲３０ｃ内における人８の有無を検出するアクティブセンサである。検出範囲３０ｃ内における人８の有無は、人８の移動をドップラ法によって検出することで行われる。

ドップラ法は、移動物体に対し送信した電波３２ｃの周波数と、移動物体から反射した電波３４ｃの周波数との間に生じるドップラーシフトの周波数差に基づいて、移動物体の移動速度を求める方法である。周波数差の信号をドップラ信号と呼ぶと、移動物体がないときは、ドップラ信号の振幅はバックグランドのノイズレベルで、移動物体があるときは、移動物体の速度に関連する周波数差のドップラ信号が現れ、その振幅はノイズレベルを超える。したがって、電波センサ２０ｃは、送信した電波３２ｃと受信した電波３４ｃからドップラ信号を求め、その振幅を所定の判定基準で判定することで、非常階段１２における人８の有無を検出できる。

ところで、非常階段１２では、人８が階段を上下するときの安全を確保するため、非常灯１８は、人８の移動経路に沿って、順次点灯することが要求される。これを電波センサ２０について述べると、人８の移動経路に沿って連続して人８を検出することが要求される。そのため、隣接する２つの電波センサ２０の検出範囲は重複し、例えば、図１の電波センサ２０ｃの検出範囲３０ｃ内には、隣接する電波センサ２０ｂ，２０ｄが含まれる。このことは、電波センサ２０ｃが受信する電波としては、電波センサ２０ｃが送信した電波３２ｃが人８に反射して戻ってくる電波３４ｃの他に、電波センサ２０ｂが送信する電波３２ｂと、電波センサ２０ｄが送信する電波３２ｄとが含まれることになる。人８の検出に関するドップラ信号は、電波３２ｃと電波３４ｃとの間の周波数差の信号である。ここで、電波３２ｃと電波３２ｂとの間の周波数差の信号、電波３２ｃと電波３４ｄとの間の周波数差の信号は、それらの周波数差が、人８の検出に関するドップラ信号における周波数差に近い場合には、誤検出につながる不要な電波である。電波センサ２０ｃは、誤検出につながる不要な電波３２ｂ、３２ｄを排除する構成を有する必要がある。

ここでは、不要な電波を送信する送信アンテナの偏波方向と、人８の検出を行うべき受信アンテナの偏波方向とを互いに直交関係とする。これによって、人８の検出を行うべき受信アンテナは、不要な電波を送信する送信アンテナから送信された電波に関する受信情報が検出されないことを利用する。上記の例では、電波センサ２０ｂの偏波方向及び電波センサ２０ｄの偏波方向と、電波センサ２０ｃの偏波方向とを互いに直交関係にすれば、電波センサ２０ｃは、電波センサ２０ｂ，２０ｄから送信された電波に関する受信情報を検出しない。

上記では、電波センサ２０ｃについて述べたが、人８の移動に伴って、電波センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｄも同じ事情となる。したがって、人８の移動に伴って、人８の検出を行うべき電波センサ２０の偏波方向を切り替えることが必要である。以下では、個別の電波センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを一般化して、電波センサ２０について述べる。

図２は、電波センサ２０の構成を示す図である。電波センサ２０は、アンテナ部４０、高周波回路４２、制御部４４、及び、偏波切替部４６を含む。

アンテナ部４０は、給電線の接続位置を変更することで、電波の偏波方向を切替できる偏波切替型アンテナである。切替する偏波方向は、互いに直交する関係で、一方側を水平偏波方向とすると、他方側が垂直偏波方向である。

アンテナ部４０は、水平偏波用の水平給電線と垂直偏波用の垂直給電線とを含み、約２４ＧＨｚ帯の周波数のマイクロ波の電波を送受信するアンテナである。給電線として水平給電線を用いるときは、アンテナの偏波方向が水平偏波方向となり、垂直給電線を用いるときは、アンテナの偏波方向が垂直偏波方向となる。

かかるアンテナ部４０としては、誘電体基板と、その両面に印刷配線された放射素子及び地導体板と、放射素子に接続される給電線とを含む平面アンテナであるマイクロストリップアンテナが用いられる。

アンテナ部４０は、電波を送信する送信専用アンテナ部５０と、電波を受信する受信専用アンテナ部５２とを含む。なお、１つのアンテナで送受信を行うこともできるが、そのようなアンテナを用いる電波センサ２２については、図４を用いて後述する。

送信専用アンテナ部５０は、送信用の水平給電線５４と送信用の垂直給電線５６とを含む。水平給電線５４と垂直給電線５６は、平面アンテナの正方形の放射素子の４つの辺の内の互いに直交する２つの辺のそれぞれにおいて、各辺の中心を通ってその辺に直交する方向に沿った位置に設けられる。水平給電線５４と垂直給電線５６は、正方形の放射素子の中心点よりも辺の縁側に偏った位置に設けられる。

図２において、送信専用アンテナ部５０を正方形の放射素子にモデル化し、互いに直交する辺のそれぞれの辺縁側に設けられる水平給電線５４と垂直給電線５６とを示す。水平給電線５４を用いるときの電波の偏波方向を、実線の水平偏波方向５８として示し、垂直給電線５６を用いるときの電波の偏波方向を、破線の垂直偏波方向６０として示す。水平給電線５４を用いるときの電波の水平偏波方向５８と、垂直給電線５６を用いるときの電波の垂直偏波方向６０とは、互いに直交関係にある。

受信専用アンテナ部５２は、送信専用アンテナ部５０と同じ構成で用途が異なるアンテナである。即ち、受信専用アンテナ部５２を正方形の放射素子にモデル化して、互いに直交する辺のそれぞれの辺縁側に設けられる水平給電線６２と垂直給電線６４を示す。水平給電線６２を用いるときの電波の偏波方向を、実線の水平偏波方向６６として示し、垂直給電線６４を用いるときの電波の偏波方向を、破線の垂直偏波方向６８として示す。水平給電線６２を用いるときの電波の水平偏波方向６６と、垂直給電線６４を用いるときの電波の垂直偏波方向６８とは、互いに直交関係にある。

上記では、偏波切替型アンテナとして、１つの平面アンテナの放射素子に２つの給電線を設けるものとした。これは説明のための例示であって、給電線の接続を変更することで互いに直交する関係の２つの偏波方向の間で電波の偏波方向を切替できるアンテナであればよい。例えば、同じ性能のアンテナを２つ用い、互いに直交する方向に配置し、一方側の給電方向を変更することで、水平偏波方向を強め合い垂直偏波方向を弱め合う関係と、逆に、垂直偏波方向を強め合い水平偏波方向を弱め合う関係との間で変更可能な構成でもよい。

図２において高周波回路４２は、所定の周波数の送信電波を出力する発振器７０、及び送信電波の周波数と受信電波の周波数との差である周波数差の信号をドップラ信号として出力するドップラ処理部７２を含む。

発振器７０が出力する送信電波の所定の周波数は、約２４ＧＨｚであり、発振器７０は、高周波発振器である。発振器７０では、出力する電波の周波数の精度を向上させるＰＬＬフィードバックが用いられる。発振器７０の出力する電波の周波数の精度は、数Ｈｚから数１０Ｈｚで、人８が歩いていることを検出する場合のドップラ周波数とほぼ同じである。例えば、電波センサ２０を図１で述べた電波センサ２０ｃとして、発振器７０から出力する送信電波の周波数をｆ２０ｃとし、他の電波センサ２０ｄが送信する電波の周波数をｆ２０ｄとすると、Δｆ＝（ｆ２０ｄ−ｆ２０ｃ）は、ほぼドップラ信号の周波数となる。電波センサ２０ｃにおいて、人８から反射してきた電波３４ｃの周波数と送信した電波３２ｃの周波数ｆ２０ｃとの周波数差と、他の電波センサ２０ｄが送信した電波３２ｄの周波数ｆ２０ｄとｆ２０ｃとの周波数差はほぼ同じで、周波数差では両者を区別できない。

ドップラ処理部７２は、送信専用アンテナ部５０から送信される電波の周波数と、受信専用アンテナ部５２が受信する電波の周波数との差である周波数差の信号を、ドップラ信号として出力する。受信専用アンテナ部５２が受信する電波が、送信専用アンテナ部５０から送信した電波が人８に反射して戻ってきた電波の場合は、ドップラ信号は、本来の人８の移動速度に関係する信号である。受信専用アンテナ部５２が受信する電波が、他の電波センサが送信した電波であるときは、ドップラ処理部７２が出力する周波数差の信号は、人８の移動速度に無関係である。しかし、ドップラ処理部７２の処理によって出力されたものであるので、以下では、これを他センサに関するドップラ信号と呼ぶが、人８の移動速度に関する本来のドップラ信号とは無関係である。

制御部４４は、ドップラ信号の状態に基づいて水平偏波または垂直偏波のいずれを用いるかの偏波切替信号を出力する切替信号出力部７４、及び、ドップラ信号に基づいて検出範囲内の人８の有無に関する判定信号を出力する判定信号出力部７６を含む。

切替信号出力部７４は、ドップラ処理部７２が出力するドップラ信号の振幅に基づいて、切替信号を出力する。上記のように、人８の検出に関するドップラ信号と、他の電波センサに関するドップラ信号とは、周波数差では区別できない。これに対し、送信専用アンテナ部５０が送信した電波が検出対象である人８に反射して受信専用アンテナ部５２が受信した電波の強度を示す振幅は、送信専用アンテナ部５０が送信した電波の強度を示す振幅に比べ、人８における反射によって大幅に小さくなる。一方、他の電波センサからの送信電波の強度を示す振幅は、人８における反射を経てないので、大きな振幅のままである。

ドップラ信号は、送信専用アンテナ部５０が送信した電波と、受信専用アンテナ部５２が受信した電波をミキシングしてその差分を取ることで得られる。したがって、ドップラ信号の振幅は、受信専用アンテナ部５２が受信した電波の振幅に依存した大きさとなる。このことから、人８の検出に関するドップラ信号と、他の電波センサに関するドップラ信号とは、振幅を比較することで区別できる。切替信号出力部７４は、ドップラ処理部７２が出力するドップラ信号の振幅が予め定めた閾値を超えるときに、その受信電波は、他の電波センサからの送信電波を受信したものであると判定し、アンテナ部４０の偏波方向を切り替える切替信号を出力する。閾値の詳細な内容については後述する。

判定信号出力部７６は、偏波方向の切替前後におけるドップラ信号の振幅の変化に基づいて、受信専用アンテナ部５２が受信した電波から、検出範囲内における人８の有無の検出に関する判定信号を出力する。判定の詳細な内容については後述する。

かかる制御部４４は、非常灯１８と一体化される電波センサ２０への搭載に適したマイクロプロセッサが用いられる。

偏波切替部４６は、偏波切替信号に基づいて、高周波回路４２の発振器７０の接続先を、アンテナ部４０の水平給電線５４，６２、または垂直給電線５６，６４のいずれとするかを切り替える切替手段である。偏波切替部４６は、送信専用アンテナ部５０用の送信偏波切替部８０と、受信専用アンテナ部５２用の受信偏波切替部８２とを含む。

図２に各要素間を接続する信号線を示す。太線は、高周波信号が通る高周波線路９０，９２，９４，９６，９８，１００であり、細線は、一般的な信号線１０２，１０４である。高周波信号は、導体を通ることで損失が生じるので、高周波線路９０，９２，９４，９６，９８，１００は、出来るだけ短いことが好ましい。

高周波線路９０，９２は、それぞれ、水平給電線５４と送信偏波切替部８０との間、及び、垂直給電線５６と送信偏波切替部８０との間を接続する。同様に、高周波線路９４，９６は、それぞれ、水平給電線６２と受信偏波切替部８２との間、及び、垂直給電線６４と受信偏波切替部８２との間を接続する。高周波線路９８，１００は、それぞれ、発振器７０と送信偏波切替部８０との間、及び、発振器７０と受信偏波切替部８２との間を接続する。

信号線１０２は、高周波回路４２から制御部４４へ、ドップラ信号を伝送する信号線である。信号線１０４は、制御部４４から、送信偏波切替部８０及び受信偏波切替部８２に、偏波切替信号を伝送する信号線である。信号線１０４は、同じ偏波切替信号を同時に送信偏波切替部８０及び受信偏波切替部８２に伝送する。同じ偏波切替信号を伝送するとは、例えば、水平偏波から垂直偏波に切替える場合には、送信偏波切替部８０及び受信偏波切替部８２の双方に対し、水平偏波から垂直偏波に切替える信号を伝送する。垂直偏波から水平偏波に切替える場合には、送信偏波切替部８０及び受信偏波切替部８２の双方に対し、垂直偏波から水平偏波に切替える信号を伝送する。同時に偏波切替信号を伝送するとは、時分割や遅延時間等の処理を行わずに、同じタイミングで、送信偏波切替部８０及び受信偏波切替部８２に偏波切替信号を伝送することを意味する。

図３は、ドップラ信号の振幅と、偏波切替のための閾値等の関係を示す図である。横軸は時間、縦軸はドップラ信号である。図３は、一例として、図１において、人８が、非常階段１２を（３Ｆ／２Ｆ）の踊り場から２階（２Ｆ）におりて、さらに（２Ｆ／１Ｆ）の踊り場へ降りて行く場合について、電波センサ２０ｃに関するドップラ信号の時間変化を示す図である。ここでは、電波センサ２０ｃ，２０ｄにおいて、それぞれの送信専用アンテナ部５０の偏波方向及び受信専用アンテナ部５２の偏波方向の設定は、いずれも水平偏波方向とする。

振幅がほぼゼロの実線波形は、バックグランドノイズ１１０である。バックグランドノイズ１１０より大きな振幅で規則的な周期を有する実線波形は、人８の検出に関するドップラ信号１１２である。ドップラ信号１１２は、電波センサ２０ｃの送信専用アンテナ部５０から送信された電波３２ｃが人８によって反射され、電波３４ｃとして受信専用アンテナ部５２で受信したときに、ドップラ処理部７２において算出された信号である。ドップラ信号１１２の規則的な周期は、人８の非常階段１２を降りるときの歩行速度に関するドップラ周期である。図３の場合、人８は、ほぼ同じ歩行速度で非常階段１２を下りていることが分かる。ドップラ信号１１２の振幅は、電波センサ２０ｃに近づくにつれて大きくなり、電波センサ２０ｃから離れるにつれて小さくなっている。

規則的な周期を有する破線波形は、電波センサ２０ｃにおける人８の検出とは無関係で、電波センサ２０ｄから送信された電波に基づいて算出された他センサに関するドップラ信号１１４である。ドップラ信号１１４は、電波センサ２０ｄの送信専用アンテナ部５０から送信された電波３２ｄを、電波センサ２０ｃの受信専用アンテナ部５２で受信したときに、電波センサ２０ｃの高周波回路４２のドップラ処理部７２において算出された信号である。ドップラ信号１１４の規則的周期は、電波センサ２０ｄにおける発振器７０によって生成された電波の周波数ｆ３２ｄと、電波センサ２０ｃにおける発振器７０によって生成された電波の周波数ｆ３２ｃとの間の周波数差に対応する周期である。図３に示すように、他センサに関するドップラ信号１１４の周期は、人８の検出に関するドップラ信号１１２の周期に近く、周期の比較ではドップラ信号１１２とドップラ信号１１４の間の区別が困難である。電波センサ２０ｄからの電波３２ｄは、人８における反射を経てないので、反射による減衰が無く大気中を伝播する減衰があるだけであるので、電波センサ２０ｄの送信専用アンテナ部５０から送信した当初の振幅にほぼ近い大きな振幅を有する。

人８の検出に関するドップラ信号１１２をバックグランドノイズ１１０と区別するために、ドップラ信号１１２の振幅に関する第１閾値Ａｔｈ１を用いる。Ａｔｈ１は、制御部４４におけるバックグランド除去のためのクラッタ制御の精度、及び、照明制御システム１０の非常灯点灯条件等に基づいて設定される。

人８の検出に関するドップラ信号１１２と、他センサに関するドップラ信号１１４とを区別するために、ドップラ信号１１４の振幅に関する第２閾値Ａｔｈ２を用いる。Ａｔｈ２は、Ａｔｈ１の１０倍以上１０００倍の範囲で設定される。一例を挙げると、Ａｔｈ１の１０〜１００倍の範囲内で設定される。

制御部４４の切替信号出力部７４は、ドップラ処理部７２が出力するドップラ信号の振幅に基づいて、切替信号を出力する。図３を用いて説明すると、切替信号出力部７４は、ドップラ処理部７２が出力するドップラ信号の振幅が、第２閾値Ａｔｈ２以上の場合に、送信偏波切替部８０と受信偏波切替部８２に対し、偏波切替信号を同時に同じ内容で出力する。偏波切替信号を出力する前の送信偏波切替部８０と受信偏波切替部８２の状態は、図２で実線に示すように、いずれも水平偏波方向５８，６６に設定されているので、偏波切替信号は、偏波方向を垂直偏波方向に切換える指示信号である。これによって、送信偏波切替部８０と受信偏波切替部８２は、図２で破線に示すように、同時に、いずれも垂直偏波方向６０，６８に切り替わる。

この偏波切替は、電波センサ２０ｃのみにおいて行われ、電波センサ２０ｃの検出範囲３０ｃに含まれる他の電波センサ２０ｂ、２０ｄの偏波方向は切り替えない。すなわち、他の電波センサ，２０ｂ，２０ｄは、初期設定のままの水平偏波が用いられる。電波センサ２０ｃの偏波方向が、電波センサ２０ｃの検出範囲３０ｃに含まれる他の電波センサ２０ｂ，２０ｄの偏波方向と異なることを確保するために、必要に応じ、照明制御システム１０を介して、他の電波センサ２０ｂ、２０ｄの偏波方向を取得する。場合によっては、他の電波センサ２０ｂ、２０ｄに対し、偏波方向を指定し、あるいは偏波方向の切替を禁止する。

切替信号出力部７４が偏波切替信号を出力すると、送信専用アンテナ部５０、受信専用アンテナ部５２等の信号環境が変化するので、周辺バックグランド信号を除去するためのクラッタ処理が更新される。

制御部４４の判定信号出力部７６は、偏波方向の切替前後におけるドップラ信号の振幅の変化に基づいて、受信専用アンテナ部５２が受信した電波から、検出範囲内における人８の有無の検出に関する判定信号を出力する。図３を用いて説明すると、切替信号出力部７４が偏波切替信号を出力した前後で、ドップラ処理部７２が出力するドップラ信号の信号が変化したときは、他センサに関するドップラ信号が存在していたとし、以下の判定を行う。すなわち、偏波切替信号が出力された後のタイミングにおいて、ドップラ信号の振幅が第２閾値Ａｔｈ２未満で、かつ第１閾値Ａｔｈ１以上の場合に、検出範囲内に移動物体が有ることを示す判定信号を出力する。ドップラ信号の振幅が第２閾値Ａｔｈ２未満で、かつ第１閾値Ａｔｈ１未満の場合に、検出範囲内に移動物体が無いことを示す判定信号を出力する。

これに対し、切替信号出力部７４が偏波切替信号を出力した前後で、ドップラ処理部７２が出力するドップラ信号の信号が変化しないときは、他センサに関するドップラ信号が存在していない。この場合には、第１閾値Ａｔｈ１を用いて検出範囲内における移動物体の有無を判定する。すなわち、ドップラ信号の振幅が第１閾値Ａｔｈ１以上の場合に検出範囲内に移動物体が有ることを示す判定信号を出力し、ドップラ信号の振幅が第１閾値Ａｔｈ１未満の場合に検出範囲内に移動物体が無いことを示す判定信号を出力する。

図１の照明制御システム１０では、電波センサ２０ｃが出力する判定信号に基づいて非常灯１８ｃの点灯制御を行う。すなわち、判定信号が検出範囲３０ｃに人８がいないことを示す場合は、非常灯１８ｃを消灯または省電力モードの薄暗い点灯とする。判定信号が検出範囲３０ｃに人８がいることを示す場合は、非常灯１８ｃを明るく点灯させる。これにより、非常階段１２において移動する人８の安全が確保される。

上記では、アンテナ部４０は、送信専用アンテナ部５０と受信専用アンテナ部５２とを含み、偏波切替部４６は、送信偏波切替部８０と受信偏波切替部８２とを含むものとした。これに代えて、送受信を１つのアンテナ部とし、偏波切替を１つの偏波切替部とすることができる。図４の電波センサ２２は、１つの送受信アンテナ部５３、１つの送受信偏波切替部８１を備える。送受信アンテナ部５３は、１つの平面アンテナで、送信アンテナの機能と受信アンテナの機能を有する。切替信号出力部７５は１つの送受信偏波切替信号を出力する機能を有する。

そして、高周波回路４３に、サーキュレータ１２０が設けられる。サーキュレータ１２０は、送受信偏波切替部８１の接続先を、発振器７０とドップラ処理部７２とに位相差を付けて接続するための電子部品である。これらの構成により、高周波線路９１，９３，９９は、送信用の高周波信号と受信用の高周波信号を伝送する機能を有することになる。また、サーキュレータ１２０と発振器７０及びドップラ処理部７２との間に、それぞれ新しく高周波線路１２２，１２４が設けられる。

電波センサ２２は、電波センサ２０と比較して、サーキュレータ１２０や高周波線路１２２，１２４が設けられるので、高周波信号がこれらを流れることで損失が発生するが、全体としては、構成が簡単になる。

上記構成の電波センサ２０，２２によれば、水平偏波と垂直偏波との間での切替ができるアンテナ部を備える。そこで、複数の電波センサを用いる場合、全ての電波センサの初期設定を水平偏波または垂直偏波のいずれかに統一し、自センサが検出範囲内の移動物体の有無に関する判定を行うときに、初期設定と異なる方向の偏波に切替えることができる。自センサのみが他センサと異なる方向の偏波の電波の送受信を行うことで、他センサからの送信電波を受信しても、自センサからの送信電波が検出対象から反射して戻ってくる受信電波とは異なる方向の偏波であるので、検出対象の検出に関する誤検出を防止できる。

８人(検出対象)、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２２電波センサ、３０ｃ検出範囲、３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ電波、４０アンテナ部、４２，４３高周波回路、４４制御部、４６偏波切替部、５０送信専用アンテナ部、５２受信専用アンテナ部、５３送受信アンテナ部、５４，６２水平給電線、５６，６４垂直給電線、５８，６６水平偏波方向、６０，６８垂直偏波方向、７０発振器、７２ドップラ処理部、７４，７５切替信号出力部、７６判定信号出力部、８０送信偏波切替部、８１送受信偏波切替部、８２受信偏波切替部、１１２（人の検出に関する）ドップラ信号、１１４（他センサに関する）ドップラ信号。

Claims

所定の検出範囲に対して電波を送信し、送信した電波が検出対象で反射された電波を受信して、前記検出範囲内における前記検出対象の有無を検出する電波センサであって、
水平偏波用の水平給電線と垂直偏波用の垂直給電線とを含み、電波を送受信するアンテナ部と、
所定の周波数の送信電波を出力する発振器、及び、前記送信電波の周波数と受信電波の周波数との差である周波数差の信号をドップラ信号として出力するドップラ処理部を含む高周波回路と、
前記ドップラ信号の状態に基づいて水平偏波または垂直偏波のいずれを用いるかの偏波切替信号を出力する切替信号出力部、及び、前記ドップラ信号に基づいて前記検出範囲内の前記検出対象の有無に関する判定信号を出力する判定信号出力部を含む制御部と、
前記偏波切替信号に基づいて、前記高周波回路の前記発振器の接続先を、前記アンテナ部の前記水平給電線または前記垂直給電線のいずれにするかを切り替える偏波切替部と、
を備え、
前記切替信号出力部が前記偏波切替信号を出力した前後で、前記ドップラ処理部が出力する前記ドップラ信号が変化する場合と、変化しない場合とで、前記判定信号出力部が異なる動作を行う、電波センサ。
前記アンテナ部は、
送信用の前記水平給電線と送信用の前記垂直給電線とを含み、電波を送信する送信専用アンテナ部と、
受信用の前記水平給電線と受信用の前記垂直給電線とを含み、電波を受信する受信専用アンテナ部と、を含み、
前記偏波切替部は、
前記送信専用アンテナ部用の送信偏波切替部と、
前記受信専用アンテナ部用の受信偏波切替部と、を含み、
前記制御部は、
前記送信偏波切替部と前記受信偏波切替部とに対し同時に、双方の偏波方向を同じとする前記偏波切替信号を出力する、請求項１に記載の電波センサ。
前記制御部は、前記ドップラ処理部が出力する前記ドップラ信号の振幅に基づいて、前記偏波切替信号を出力する、請求項１又は２に記載の電波センサ。
前記制御部は、
前記ドップラ信号の振幅について、
前記検出対象の有無検出のために予め定めた第１閾値と、
他の電波センサの前記送信電波の受信の有無のために、前記第１閾値の１０倍以上１０００倍以下範囲内で予め定めた第２閾値とを用い、
前記ドップラ信号の振幅が前記第２閾値以上の場合に、前記偏波切替信号を出力し、
前記ドップラ信号の振幅が前記第２閾値未満で、かつ前記第１閾値以上の場合に、前記検出範囲内に前記検出対象が有ることを示す判定信号を出力し、
前記ドップラ信号の振幅が前記第２閾値未満で、かつ前記第１閾値未満の場合に、前記検出範囲内に前記検出対象が無いことを示す判定信号を出力する、請求項３に記載の電波センサ。