JP7162192B2 - Bionumber estimation device, bionumber estimation method, and program - Google Patents
Bionumber estimation device, bionumber estimation method, and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP7162192B2 JP7162192B2 JP2019005577A JP2019005577A JP7162192B2 JP 7162192 B2 JP7162192 B2 JP 7162192B2 JP 2019005577 A JP2019005577 A JP 2019005577A JP 2019005577 A JP2019005577 A JP 2019005577A JP 7162192 B2 JP7162192 B2 JP 7162192B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- estimating
- estimation
- estimated
- living
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
本開示は、推定装置、生体数推定装置、推定方法、及び、プログラムに関し、特に無線信号を利用して、生体の位置及び生体の数のうち少なくとも一方の推定を行う推定装置、生体数推定装置、推定方法、及び、プログラムに関する。 The present disclosure relates to an estimating device, a living body number estimating device, an estimating method, and a program, and in particular, an estimating device and a living body number estimating device that estimate at least one of the position and number of living bodies using radio signals. , an estimation method, and a program.
無線で送信される信号を利用して検出対象を検出する技術が開発されている(例えば特許文献1参照)。
A technique for detecting a detection target using a signal transmitted wirelessly has been developed (see
特許文献1には、無線で受信した信号に対して、フーリエ変換を用いてドップラーシフトを含む成分の固有値を解析することで検出対象となる人物の数及び位置を知ることができる技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示される技術では、検出対象である生体の人数が多いときなど、生体に対応する固有値の大きさの差が小さくなる状況では、検出対象である生体の数の推定精度が低下し、生体の位置の推定精度も低下するという問題がある。
However, with the technology disclosed in
本開示は、上述の事情を鑑みてなされたもので、無線信号を利用して、生体の位置及び数の少なくとも一方を精度よく推定できる推定装置、生体数推定装置、推定方法、及び、プログラムを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and provides an estimating device, a living body number estimating device, an estimating method, and a program that can accurately estimate at least one of the position and number of living organisms using radio signals. intended to provide
上記目的を達成するために、本開示の一形態に係る推定装置等は、所定の空間に送信された信号を受信した受信信号から、前記所定の空間に存在する1以上の生体に対応する成分である生体情報を抽出する生体情報抽出部と、前記生体情報から得られる生体相関行列の1以上の固有ベクトルを算出する固有ベクトル算出部と、前記生体相関行列を用いて、所定の位置推定法で、前記1以上の生体における、虚像を含む位置を推定する第一位置推定部と、記憶部に予め格納されている複数の第一ステアリングベクトルのうち、前記第一位置推定部により推定された前記1以上の生体の虚像を含む位置それぞれに対応する第一ステアリングベクトルを、第二ステアリングベクトルとして抽出して出力する第二ステアリングベクトル出力部と、前記固有ベクトルと前記第二ステアリングベクトルとを用いて、前記1以上の生体の位置及び数のうち少なくとも一方を推定する第二位置推定部とを備える。 In order to achieve the above object, an estimating device or the like according to an aspect of the present disclosure provides components corresponding to one or more living organisms present in a predetermined space from a received signal transmitted in a predetermined space. a biometric information extraction unit that extracts biometric information, an eigenvector calculation unit that calculates one or more eigenvectors of a biometric correlation matrix obtained from the biometric information, and a predetermined position estimation method using the biometric correlation matrix, a first position estimating unit for estimating a position including a virtual image in the one or more living bodies; A second steering vector output unit that extracts and outputs the first steering vector corresponding to each position including the virtual image of the living body as a second steering vector, and using the eigenvector and the second steering vector, the and a second position estimator that estimates at least one of the positions and number of one or more living bodies.
本開示の推定装置等によれば、無線信号を利用して、生体の位置及び数の少なくとも一方を精度よく推定できる。 According to the estimation device and the like of the present disclosure, it is possible to accurately estimate at least one of the positions and the number of living bodies using radio signals.
(本開示の基礎となった知見)
無線で送信される信号を利用して検出対象を検出する技術が開発されている(例えば特許文献1~4参照)。
(Findings on which this disclosure is based)
Techniques for detecting a detection target using a signal transmitted wirelessly have been developed (see
例えば、特許文献1には、フーリエ変換を用いてドップラーシフトを含む成分の固有値を解析することで、検出対象となる人物の数及び位置を推定する技術が開示されている。具体的には、受信信号に対してフーリエ変換を行い、特定の周波数成分を抽出した波形に対して自己相関行列を求め、該自己相関行列を固有値分解し固有値を求める。一般に、固有値及び固有ベクトルはそれぞれが送信アンテナから受信アンテナに至る電波の伝搬経路、すなわちパスの1本を表している。本来であれば直接波または壁などの固定物による反射といった様々なパスが存在しており、それぞれのパスが各固有値及び固有ベクトルに対応する。しかし、特許文献1の技術では生体情報が含まれない成分は除去されているため、生体により反射されたパスと雑音に対応するパスのみが固有値及び固有ベクトルに現れる。ここで、雑音に対応する固有値の値は生体に対応する固有値の値よりも小さいため、該固有値のうち、所定の閾値よりも大きいものの個数を数え上げることで生体数が推定可能である。
For example,
しかしながら、特許文献1に開示される技術では、対象となる生体が遠くにいる場合または生体の数が多い場合、生体に対応する固有値と雑音に対応する固有値の差が縮まり、人数推定の精度が低下するという問題がある。なぜなら、ドップラー効果が非常に弱い状況では、受信機が持つ内部雑音、検出対象以外から飛来する干渉波、及び、検出対象以外にドップラーシフトを発生させる物体が存在するなどの影響を受け、ドップラーシフトをしている微弱な信号を検出することが難しくなるからである。
However, in the technique disclosed in
特許文献2には、MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)法などの方向推定アルゴリズムを利用して対象物の位置を推定する技術が開示されている。具体的には、送信局が発した信号を受信した受信局は、受信信号に対してフーリエ変換を行い、特定の周波数成分を抽出した波形に対して自己相関行列を求め、MUSIC法などの方向推定アルゴリズムを適用する。これにより精度の高い生体の方向推定が可能である。しかしながら、特許文献2で用いるMUSIC法は、あらかじめ検出対象となる生体数を既知として用いることで生体位置の方向を推定する方法であるため、生体数を推定できない。
また、例えば特許文献3には、複数のアンテナにより受信された受信信号の固有ベクトルと、電波の到来する可能性のある範囲のステアリングベクトルとの相関から、到来波数すなわち携帯電話など送信機の数を、推定する技術が開示されている。
Further, for example, in
また、例えば特許文献4には、複数のアンテナにより受信された受信信号に対し様々な到来波数を仮定し、それぞれに対してステアリングベクトルを用いた評価関数を算出し、評価関数が最大となる到来波数を真の到来波数として推定する技術が開示されている。
Further, for example, in
しかしながら、特許文献3~4に開示される技術は、電波を発する送信機の数を推定する技術であり、生体の人数は推定できない。
However, the techniques disclosed in
発明者らは、これらのことを鑑み、対象となる生体に送信機などの特別な機器を所持させずに、無線信号を利用して、生体の位置及び数の少なくとも一方を精度よく推定できる推定装置(センサ)等を想到するに至った。 In view of the above, the inventors have made an estimation that can accurately estimate at least one of the position and number of living organisms using radio signals without making the target living organism possess special equipment such as a transmitter. This led to the idea of devices (sensors) and the like.
すなわち、本開示の一様態に係る推定装置は、所定の空間に送信された信号を受信した受信信号から、前記所定の空間に存在する1以上の生体に対応する成分である生体情報を抽出する生体情報抽出部と、前記生体情報から得られる生体相関行列の1以上の固有ベクトルを算出する固有ベクトル算出部と、前記生体相関行列を用いて、所定の位置推定法で、前記1以上の生体における、虚像を含む位置を推定する第一位置推定部と、記憶部に予め格納されている複数の第一ステアリングベクトルのうち、前記第一位置推定部により推定された前記1以上の生体の虚像を含む位置それぞれに対応する第一ステアリングベクトルを、第二ステアリングベクトルとして抽出して出力する第二ステアリングベクトル出力部と、前記固有ベクトルと前記第二ステアリングベクトルとを用いて、前記1以上の生体の位置及び数のうち少なくとも一方を推定する第二位置推定部とを備える。 That is, the estimating device according to one aspect of the present disclosure extracts biometric information, which is a component corresponding to one or more living organisms present in the predetermined space, from a received signal that is received from a signal transmitted in the predetermined space. a biological information extraction unit, an eigenvector calculation unit that calculates one or more eigenvectors of a biological correlation matrix obtained from the biological information, and a predetermined position estimation method using the biological correlation matrix, in the one or more living organisms, a first position estimating unit for estimating a position including a virtual image; and one or more virtual images of the living body estimated by the first position estimating unit among a plurality of first steering vectors pre-stored in a storage unit. a second steering vector output unit for extracting and outputting first steering vectors corresponding to respective positions as second steering vectors; a second position estimator for estimating at least one of the numbers.
この構成により、固有値でなく、固有ベクトルと、Capon法などの所定の位置推定法との、互いに異なる二つの推定方法を併用することができるので、無線信号を利用して、生体の位置及び数の少なくとも一方を精度よく推定できる。なお、本明細書では、位置推定された生体のことを像と称するものとし、像のうち実際には存在しないものを虚像と定義し実際には存在するものを実像と定義する。 With this configuration, two different estimation methods, ie, eigenvectors instead of eigenvalues and a predetermined position estimation method such as the Capon method, can be used together. At least one of them can be estimated with high accuracy. In this specification, a living body whose position is estimated is called an image, an image that does not actually exist is defined as a virtual image, and an image that actually exists is defined as a real image.
ここで、例えば、前記第二位置推定部は、前記固有ベクトルと前記第二ステアリングベクトルとの積または相関を計算し、計算した前記積または前記相関のうち閾値以上の値をとる前記固有ベクトルまたは前記第二ステアリングベクトルの指し示す位置を、前記位置として推定する。 Here, for example, the second position estimation unit calculates the product or correlation between the eigenvector and the second steering vector, and calculates the eigenvector or the first The position pointed to by the two steering vectors is assumed as the position.
これにより、無線信号を利用して、生体の位置を精度よく推定できる。 This makes it possible to accurately estimate the position of a living body using radio signals.
また、例えば、前記第二位置推定部は、計算した前記積または相関のうち閾値以上の値をとる前記固有ベクトルまたは前記第二ステアリングベクトルの数を、前記数として推定する。 Also, for example, the second position estimation unit estimates, as the number, the number of the eigenvectors or the second steering vectors that take a value equal to or greater than a threshold among the calculated products or correlations.
これにより、無線信号を利用して、生体の数を精度よく推定できる。 This makes it possible to accurately estimate the number of living organisms using radio signals.
ここで、例えば、前記所定の位置推定法は、Capon法であってもよいし、例えば、前記所定の位置推定法は、Beamformer法であってもよい。 Here, for example, the predetermined position estimation method may be the Capon method, or the predetermined position estimation method may be the beamformer method.
これにより、人数未知でも使用可能なCapon法などの位置推定法は、位置推定の精度が悪いものの、固有値を使用した方法とを併用することで、無線信号を利用して、生体の位置及び数の少なくとも一方を精度よく推定できる。 As a result, position estimation methods such as the Capon method, which can be used even if the number of people is unknown, have poor position estimation accuracy. At least one of can be estimated with high accuracy.
また、例えば、前記第一位置推定部は、さらに、前記生体相関行列の固有値を用いて、前記1以上の生体における、虚像を含む人数を推定する事前人数推定部を備え、前記所定の位置推定法は、前記事前人数推定部が推定した人数を利用したMUSIC法であるとしてもよい。 Further, for example, the first position estimating unit further includes a prior number of people estimating unit that estimates the number of people including the virtual image in the one or more living organisms using the eigenvalues of the biometric correlation matrix, and the predetermined position estimating unit The method may be the MUSIC method using the number of people estimated by the prior population estimation unit.
これにより、事前に、虚像を含む不正確な人数であっても、固有値を用いてとりあえず推定した人数を既知としたMUSIC法による位置推定法と、固有値を使用した方法とを併用することで、無線信号を利用して、生体の位置及び数の少なくとも一方を精度よく推定できる。 As a result, even if the number of people is inaccurate including a virtual image, by using the position estimation method by the MUSIC method in which the number of people estimated for the time being using the eigenvalues is known in advance and the method using the eigenvalues, Radio signals can be used to accurately estimate at least one of the location and number of living organisms.
ここで、例えば、N個(Nは2以上の自然数)の送信アンテナ素子を有する送信機と、M個(Mは2以上の自然数)の受信アンテナ素子と、前記M個の受信アンテナ素子のそれぞれで所定期間受信された受信信号から、前記N個の送信アンテナ素子と前記M個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を表す複素伝達関数を複数算出する伝達関数算出部とを有する受信機とを、さらに備え、前記生体情報抽出部は、前記伝達関数算出部において算出された複数の複素伝達関数から、生体の影響による変動成分であって前記M個の受信アンテナ素子のそれぞれにおける変動成分を、前記生体情報として抽出し、前記固有ベクトル算出部は、前記生体情報抽出部において抽出された、前記M個の受信アンテナ素子のそれぞれにおける前記変動成分から前記生体相関行列を算出し、算出した前記生体相関行列の固有ベクトルを算出する。 Here, for example, a transmitter having N (N is a natural number of 2 or more) transmitting antenna elements, M (M is a natural number of 2 or more) receiving antenna elements, and each of the M receiving antenna elements a transfer function calculator that calculates a plurality of complex transfer functions representing propagation characteristics between the N transmitting antenna elements and the M receiving antenna elements from the received signals received for a predetermined period in and the biological information extraction unit extracts, from the plurality of complex transfer functions calculated by the transfer function calculation unit, fluctuation components due to the influence of the living body and fluctuations in each of the M receiving antenna elements. components are extracted as the biometric information, and the eigenvector calculation unit calculates the biocorrelation matrix from the variation components in each of the M receiving antenna elements extracted by the biometric information extraction unit. Eigenvectors of the biometric correlation matrix are calculated.
さらに、本開示の一態様に係る生体数推定装置は、例えば、さらに、上記態様の推定装置を複数と、前記複数の推定装置が推定した、所定の空間それぞれに存在する1以上の生体の位置をもとに、一部重複する前記所定の空間からなる全空間の推定位置分布を算出する推定位置分布算出部と、前記複数の推定装置が推定した、前記所定の空間それぞれに存在する1以上の生体の数それぞれを用いて、前記全空間に存在する1以上の生体の数である生体数を推定する生体数推定部とを備える。 Furthermore, the living body count estimation device according to an aspect of the present disclosure further includes a plurality of estimation devices according to the above aspects, and the positions of one or more living bodies existing in each of the predetermined spaces estimated by the plurality of estimation devices. based on the estimated position distribution calculation unit that calculates the estimated position distribution of the entire space consisting of the predetermined space that partially overlaps; and a living body number estimating unit for estimating the number of living bodies, which is the number of one or more living bodies existing in the entire space, using each of the numbers of living bodies.
この構成により、複数の推定装置を用いることで複数の送信局と受信局とを連携させることができるので、人数推定が可能な範囲を広げることができる。 With this configuration, by using a plurality of estimating devices, a plurality of transmitting stations and receiving stations can be linked, so that the range in which the number of people can be estimated can be expanded.
ここで、例えば、前記生体数推定部は、前記複数の推定装置が推定した位置の分散の極小値の数を、前記生体数として推定するとしてもよいし、例えば、前記生体数推定部は、前記複数の推定装置が推定した位置の密度の極大値の数を、前記生体数として推定するとしてもよい。 Here, for example, the living body number estimating unit may estimate, as the living body number, the number of local minimum values of variance of the positions estimated by the plurality of estimation devices. For example, the living body number estimating unit may The number of maximum values of the density of positions estimated by the plurality of estimation devices may be estimated as the number of living organisms.
この構成により、複数の推定装置が重複して推定した同一の生体を一つの生体として数えることができるので、精度よく推定できる範囲を広げることができる。 With this configuration, the same living body that is redundantly estimated by a plurality of estimating devices can be counted as one living body, so that the range that can be estimated with high accuracy can be expanded.
また、本開示の一態様に係る推定方法は、所定の空間に送信された信号を受信した受信信号から、前記所定の空間に存在する1以上の生体に対応する成分である生体情報を抽出する生体情報抽出ステップと、前記生体情報から得られる生体相関行列の1以上の固有ベクトルを算出する固有ベクトル算出ステップと、前記生体相関行列を用いて、所定の位置推定法で、前記1以上の生体における、虚像を含む位置を推定する第一位置推定ステップと、記憶部に予め格納されている複数の第一ステアリングベクトルのうち、前記第一位置推定ステップにおいて推定された前記1以上の生体の虚像を含む位置それぞれに対応する第一ステアリングベクトルを、第二ステアリングベクトルとして抽出して出力する第二ステアリングベクトル出力ステップと、前記固有ベクトルと前記第二ステアリングベクトルとを用いて、前記1以上の生体の位置及び数のうち少なくとも一方を推定する第二位置推定ステップとを含む。 In addition, an estimation method according to an aspect of the present disclosure extracts biometric information, which is a component corresponding to one or more living organisms present in a predetermined space, from a received signal that is a signal transmitted in a predetermined space. A biological information extraction step, an eigenvector calculation step of calculating one or more eigenvectors of a biological correlation matrix obtained from the biological information, and a predetermined position estimation method using the biological correlation matrix, in the one or more living organisms, a first position estimating step of estimating a position including a virtual image; and one or more virtual images of the living body estimated in the first position estimating step among a plurality of first steering vectors pre-stored in a storage unit. a second steering vector output step of extracting and outputting a first steering vector corresponding to each position as a second steering vector; and a second position estimation step of estimating at least one of the numbers.
また、本開示の一態様に係るプログラムは、所定の空間に送信された信号を受信した受信信号から、前記所定の空間に存在する1以上の生体に対応する成分である生体情報を抽出する生体情報抽出ステップと、前記生体情報から得られる生体相関行列の1以上の固有ベクトルを算出する固有ベクトル算出ステップと、前記生体相関行列を用いて、所定の位置推定法で、前記1以上の生体における、虚像を含む位置を推定する第一位置推定ステップと、記憶部に予め格納されている複数の第一ステアリングベクトルのうち、前記第一位置推定ステップにおいて推定された前記1以上の生体の虚像を含む位置それぞれに対応する第一ステアリングベクトルを、第二ステアリングベクトルとして抽出して出力する第二ステアリングベクトル出力ステップと、前記固有ベクトルと前記第二ステアリングベクトルとを用いて、前記1以上の生体の位置及び数のうち少なくとも一方を推定する第二位置推定ステップと、をコンピュータに実行させる。 Further, a program according to an aspect of the present disclosure extracts biological information, which is a component corresponding to one or more living organisms present in the predetermined space, from a received signal transmitted in the predetermined space. An information extraction step, an eigenvector calculation step of calculating one or more eigenvectors of a biometric correlation matrix obtained from the biometric information, and a predetermined position estimation method using the biometric correlation matrix to generate a virtual image of the one or more biometric objects. a first position estimation step of estimating a position including a virtual image of the one or more living bodies estimated in the first position estimation step among a plurality of first steering vectors pre-stored in a storage unit a second steering vector output step of extracting and outputting the corresponding first steering vectors as second steering vectors; and a second position estimation step of estimating at least one of the above.
なお、本開示は、装置として実現するだけでなく、このような装置が備える処理手段を備える集積回路として実現したり、その装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現したり、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを示す情報、データまたは信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、CD-ROM等の記録媒体やインターネット等の通信媒体を介して配信してもよい。 It should be noted that the present disclosure can be implemented not only as a device, but also as an integrated circuit including processing means included in such a device, as a method using processing means that constitute the device as steps, or as steps can be realized as a program to be executed by a computer, or as information, data or a signal indicating the program. These programs, information, data and signals may be distributed via recording media such as CD-ROMs and communication media such as the Internet.
以下、本開示の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below is a preferred specific example of the present disclosure. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present disclosure. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in independent claims representing the highest concept of the present disclosure will be described as arbitrary constituent elements that constitute more preferred embodiments. Further, in the present specification and drawings, constituent elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, thereby omitting redundant description.
(実施の形態1)
以下では、図面を参照しながら実施の形態1におけるセンサ100の推定方法等の説明を行う。
(Embodiment 1)
Below, the estimation method of the
[センサ100の構成]
図1は、実施の形態1におけるセンサ100の構成を示すブロック図である。図2は、実施の形態1における送信機10及び受信機20の配置の一例と、推定装置1の位置推定の方法の概念を示す図である。図1に示すセンサ100は、推定装置1と、送信機10と、受信機20と、生体情報抽出部30と、記憶部50とを備える。以下、詳細構成について説明する。
[Configuration of sensor 100]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of
[送信機10]
送信機10は、N個(Nは2以上の自然数)の送信アンテナ素子を有する。具体的には、送信機10は、図1に示すように、送信部11と、MT素子のアレーアンテナを有する送信アンテナ部12とで構成される。ここで、MT素子のN個(Nは2以上の自然数)の送信アンテナ素子に対応し、MTは2以上の自然数である。
[Transmitter 10]
The
<送信アンテナ部12>
送信アンテナ部12は、MT素子の送信アレーアンテナで構成されている。ここで、MT素子の送信アレーアンテナは、N個の送信アンテナ素子に対応し、MTは2以上の自然数である。
<Transmitting
The
送信アンテナ部12は、送信部11が生成した高周波の信号を送信する。
The transmitting
<送信部11>
送信部11は、生体200の在不在、位置、及び/または人数を推定するために用いる高周波の信号を生成する。例えば、送信部11はCW(Continuous Wave)を生成し、生成したCWを送信波として送信アンテナ部12から送信する。なお、生成すする信号はCWなどの正弦波信号に限らず変調をされた信号(変調波信号)でも構わない。
<Transmitting
The transmitting
[受信機20]
受信機20は、M個(Mは2以上の自然数)の受信アンテナ素子と、複素伝達関数算出部23とを備える。具体的には、受信機20は、図1に示すように、受信アンテナ部21と、受信部22と、複素伝達関数算出部23とを備える。
[Receiver 20]
The
<受信アンテナ部21>
受信アンテナ部21は、MR素子の受信アレーアンテナで構成されている。ここで、MR素子の受信アレーアンテナは、M個の受信アンテナ素子に対応し、MRは2以上の自然数である。受信アンテナ部21は受信アレーアンテナで、高周波の信号を受信する。
<Receiving
The receiving
<受信部22>
受信部22は、受信アンテナ部21が受信した高周波の信号を、例えばダウンコンバータなどを用いて信号処理が可能な低周波の信号に変換する。受信部22は、変換した低周波の信号を複素伝達関数算出部23に伝達する。
<
The receiving
なお、図1では、送信機10と受信機20とは隣接して構成されているが、これに限らない。例えば図2に示すように、送信機10と受信機20とは、離れた位置に配置されてもよい。
Although the
また、図1では、送信機10が用いる送信アレーアンテナと受信機20が用いる受信アレーアンテナとは、異なるものとして異なる位置に配置されているが、これに限らない。送信機10及び受信機20が用いる送信アレーアンテナと受信アレーアンテナとは兼用されてもよい。さらに、送信機10及び受信機20は、Wi-Fi(登録商標)ルータまたは子機といった無線機器のハードウェアと共用されてもよい。
In addition, in FIG. 1, the transmitting array antenna used by the
<複素伝達関数算出部23>
複素伝達関数算出部23は、伝達関数算出部の一例であり、M個の受信アンテナ素子のそれぞれで所定期間受信された受信信号から、N個の送信アンテナ素子とM個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を表す複素伝達関数を複数算出する。
<Complex
The complex transfer
具体的には、複素伝達関数算出部23は、受信アンテナ部21の受信アレーアンテナで観測された信号から、当該受信アレーアンテナと送信アンテナ部12の送信アレーアンテナとの間の伝搬特性を表す複素伝達関数を算出する。本実施の形態では、複素伝達関数算出部23は、受信部22により伝達された低周波の信号から、送信アンテナ部12のMT個の送信アンテナ素子と受信アンテナ部のMR個の受信アンテナ素子との間の伝搬特性を表す複素伝達関数を算出する。
Specifically, the complex transfer
なお、複素伝達関数算出部23が算出した複素伝達関数には、送信アンテナ部12から送信された送信波の一部が生体200によって反射、散乱された信号である反射波及び/または散乱波を含む場合がある。また、複素伝達関数算出部23が算出した複素伝達関数には、送信アンテナ部12からの直接波及び固定物由来の反射波など、生体200を経由しない反射波が含まれている。また、生体200によって反射または散乱された信号すなわち生体200経由の反射波及び散乱波の振幅及び位相は、生体200の呼吸及び心拍等の生体活動によって常に変動する。以下では、複素伝達関数算出部23が算出した複素伝達関数には、生体200によって反射または散乱された信号である反射波及び散乱波が含まれているとして説明する。
The complex transfer function calculated by the complex transfer
[推定装置1]
推定装置1は、人数未知でも使用可能なCapon法などの位置推定法と、固有値を使用した位置推定法とを併用することで、無線信号を利用して、生体の位置及び数の少なくとも一方を精度よく推定する。本実施の形態では、推定装置1は、図1に示すように、生体情報抽出部30と、第一位置推定部40と、第二ステアリングベクトル出力部60と、固有ベクトル算出部70と、第二位置推定部80とを備える。なお、推定装置1は、記憶部50を備えていてもよい。また、推定装置1は、送信機10と、受信機20とを備えることは必須ではないが、これらを備えてもよい。以下、推定装置1の詳細構成について説明する。
[Estimation device 1]
The
<生体情報抽出部30>
生体情報抽出部30は、所定の空間に送信された信号を受信した受信信号から、所定の空間に存在する1以上の生体に対応する成分である生体情報を抽出する。より具体的には、生体情報抽出部30は、複素伝達関数算出部23において算出された複数の複素伝達関数から、生体の影響による変動成分であってM個の受信アンテナ素子のそれぞれにおける変動成分を、生体情報として抽出する。
<Biological
The biometric
本実施の形態では、生体情報抽出部30は、受信アンテナ部21の受信アレーアンテナで観測された信号から、送信アンテナ部12の送信アレーアンテナから送信され、かつ、1以上の生体200によって反射または散乱された信号成分である生体成分を抽出する。
In the present embodiment, the biological
より詳細には、生体情報抽出部30は、複素伝達関数算出部23で算出された複素伝達関数を、信号が観測された順である時系列に記録する。そして、生体情報抽出部30は、時系列に記録した複素伝達関数の変化のうち、生体200の影響による変動成分を抽出する。以降、生体200の影響による複素伝達関数の変動成分を生体成分または生体情報と称する。
More specifically, the biological
生体成分を抽出する方法としては、例えばフーリエ変換などによる周波数領域への変換後、生体成分のみを抽出する方法、または、2つの異なる時間の複素伝達関数の差分を計算することで抽出する方法がある。これらの方法により、直接波及び固定物を経由する反射波の成分は除去され、生体200を経由する生体成分のみが残ることになる。
As a method of extracting the biological component, for example, a method of extracting only the biological component after conversion to the frequency domain by Fourier transform, etc., or a method of extracting by calculating the difference between the complex transfer functions at two different times. be. By these methods, the components of the direct wave and the reflected wave that pass through the fixed object are removed, leaving only the biological component that passes through the living
なお、本実施の形態では、送信アレーアンテナを構成する送信アンテナ素子はMT個、受信アレーアンテナを構成する受信アンテナ素子はMR個すなわち複数あるため、送信及び受信アレーアンテナに対応する複素伝達関数の生体200経由の生体成分も複数となる。以下、これら生体成分をまとめた行列を、生体成分チャネル行列H(t)と称する。
In the present embodiment, there are M T transmitting antenna elements constituting the transmitting array antenna, and M R receiving antenna elements constituting the receiving array antenna, that is, a plurality of them. The biological component of the function via the
このようにして、生体情報抽出部30は、時系列の複素伝達関数から生体成分チャネル行列H(t)を算出する。また、生体情報抽出部30は、抽出した生体成分から得られる生体成分チャネル行列H(t)を、第一位置推定部40及び固有ベクトル算出部70に出力する。
In this manner, the biological
<固有ベクトル算出部70>
固有ベクトル算出部70は、生体情報から得られる生体相関行列の1以上の固有ベクトルを算出する。より具体的には、固有ベクトル算出部70は、生体情報抽出部30において抽出された、M個の受信アンテナ素子のそれぞれにおける変動成分である生体情報から生体相関行列を算出し、算出した生体相関行列の固有ベクトルを算出する。
<
The
本実施の形態では、固有ベクトル算出部70は、生体情報抽出部30から受け取った生体成分チャネル行列H(t)から、(式1)に従って、相関行列Rを計算する。(式1)において、E[・]はアンサンブル平均、{・}Hは複素共役転置の演算を表す。相関行列Rは、上記の生体相関行列の一例である。
In the present embodiment, the
また、固有ベクトル算出部70は、計算した相関行列Rを固有値分解して得られた固有ベクトルを、第二位置推定部80へと伝達する。ここで、生体成分チャネル行列H(t)の相関行列Rを固有値分解すると、以下の(式2)~(式4)のように書ける。なお、(式3)において、u1からuNは要素数がNである固有ベクトルを表す。(式4)において、λ1からλNは固有ベクトルに対応する固有値を表す。
The
ここで、図2を用いて、算出される固有ベクトルの概念について説明する。固有ベクトル算出部70は、例えば図2に示すように生体200-A及び生体200-Bが存在する空間において得られた生体成分チャネル行列H(t)から、固有ベクトル1011-A~固有ベクトル1011-Dを算出したとする。この場合、算出された固有ベクトル1011-A及び1011-Cは、受信機20の受信アンテナ及び送信機10の送信アンテナから見た生体200-Bの方向を指し示す。また、算出された固有ベクトル1011-B及び1011-Dは受信機20の受信アンテナ及び送信機10の送信アンテナから見た生体200-Aの方向を指し示す。なぜなら、固有ベクトル算出部70により算出される各固有ベクトルは、送信アンテナから受信アンテナに至るパスの1本を表すことから、送信アンテナ及び受信アンテナから見た検出対象の生体の位置を指し示すベクトルに対応することになる。
Here, the concept of the calculated eigenvectors will be described with reference to FIG. The
<記憶部50>
記憶部50は、予め算出された複数の第一ステアリングベクトルが予め格納されている。記憶部50は、後述する第一位置推定部40及び第二ステアリングベクトル出力部60によりアクセスされ、格納している複数の第一ステアリングベクトルが参照される。
<
The
ここで、複数の第一ステアリングベクトルの算出方法について説明する。 Here, a method for calculating a plurality of first steering vectors will be described.
まず、(式5)に従って、送信アレーアンテナの各アンテナ素子間の位相差を表す送信側第一ステアリングベクトルat(θ)を、所定の範囲において所定の間隔で算出する。例えば、(式5)に従って、送信アレーアンテナの正面方向を0度として、-45度から45度まで1度刻みで送信側第一ステアリングベクトルを計算することができる。 First, according to (Equation 5), a transmitting-side first steering vector a t (θ) representing the phase difference between each antenna element of the transmitting array antenna is calculated at predetermined intervals within a predetermined range. For example, according to (Equation 5), the front direction of the transmitting array antenna is assumed to be 0 degrees, and the first steering vector on the transmitting side can be calculated from -45 degrees to 45 degrees in increments of 1 degree.
なお、(式5)において、λは波長、Nは送信アレーアンテナを構成するアンテナ素子数、jは虚数単位、eは自然対数の底を表す。 In (Formula 5), λ is the wavelength, N is the number of antenna elements constituting the transmission array antenna, j is the imaginary unit, and e is the base of natural logarithms.
次に、同様に、受信アレーアンテナの各アンテナ素子間の位相差を表す受信側第一ステアリングベクトルar(θ)を、送信側第一ステアリングベクトルat(θ)における所定のθに対して算出する。 Next, similarly, the receiving side first steering vector a r (θ) representing the phase difference between each antenna element of the receiving array antenna is obtained with respect to a predetermined θ in the transmitting side first steering vector a t (θ) as calculate.
(式6)において、λは波長、Mは受信アレーアンテナを構成するアンテナ素子数、jは虚数単位、eは自然対数の底を表す。 In (Equation 6), λ is the wavelength, M is the number of antenna elements forming the receiving array antenna, j is the imaginary unit, and e is the base of natural logarithms.
そして、送信側第一ステアリングベクトルat(θ)と、これに対応する受信側第一ステアリングベクトルar(θ)とを第一ステアリングベクトルとして記憶部50に格納する。
Then, the transmitting-side first steering vector a t (θ) and the corresponding receiving-side first steering vector a r (θ) are stored in the
<第一位置推定部40>
第一位置推定部40は、生体情報から得られる生体相関行列を用いて、所定の位置推定法で、1以上の生体における、虚像を含む位置を推定する。ここで、所定の位置推定法は、Capon法であるが、ビームフォーマ(Beamformer)法であってもよい。
<First
The first
本実施の形態では、第一位置推定部40は、生体情報抽出部30で抽出された生体成分から得られる生体成分チャネル行列H(t)を用いて、生体200の位置の候補を推定する。第一位置推定部40は、ビームフォーマ法またはCapon法など、生体数が未知でも使用可能な位置推定法を用いて、生体200の位置の候補を推定する。なお、ビームフォーマ法及びCapon法は、MUSIC法などの生体数が既知のもとで行う位置推定法と比較すると、精度が悪く、虚像が発生するため単体では高精度な人数推定ができない。
In the present embodiment, the first
以下では、生体数が未知でも使用可能な位置推定法の一例としてCapon法を用いて、生体成分チャネル行列H(t)から生体200の位置の候補を推定する場合について説明する。
In the following, a case of estimating candidates for the position of the living
Capon法では、まず、受信アレーアンテナまたは送信アレーアンテナの指向性のメインローブをある方向θに向けた場合の電力に対応する評価関数PCaponを、あらゆるθに対して計算する(Caponスペクトラムと称される)。そして、Caponスペクトラムがピークをとる方向θを対象の方向と推定する。 In the Capon method, first, an evaluation function P Capon corresponding to the power when the directivity main lobe of the receiving array antenna or the transmitting array antenna is directed in a certain direction θ is calculated for every θ (referred to as the Capon spectrum). is done). Then, the direction θ in which the Capon spectrum peaks is estimated as the target direction.
以下の(式7)にCapon法で用いる評価関数PCaponを示す。 The evaluation function P Capon used in the Capon method is shown in (Equation 7) below.
より具体的には、Capon法による位置推定を、送信アンテナ部12の送信アレーアンテナ及び受信アンテナ部21の受信アレーアンテナの双方から行うことで、2次元のCaponスペクトラムを作成し、検出したピークの位置を推定する。なお、ピークを検出する際、雑音の影響を緩和するためCaponスペクトラムの平滑化を行ってもよい。以下では例えばNP個のピークが検出されたとして説明する。
More specifically, position estimation by the Capon method is performed from both the transmitting array antenna of the transmitting
ここで、図2を用いて、Capon法により算出される生体位置の概念について説明する。図2には、生体200-A及び生体200-Bが存在する空間において第一位置推定部40によりCapon法により推定されたCaponスペクトラムのピークの位置を座標系に重畳した図が示されている。すなわち、プラス記号で示されているピーク位置1001、ピーク位置1002及び、ピーク位置1003は、第一位置推定部40により推定されたピークの位置を表している。なお、ピーク位置1001は、実際には生体が存在しないにもかかわらず検出されたピークの位置(以下、ピーク位置とも称する)であり、虚像である。
Here, the concept of the body position calculated by the Capon method will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a diagram in which the peak positions of the Capon spectrum estimated by the Capon method by the first
<第二ステアリングベクトル出力部60>
第二ステアリングベクトル出力部60は、記憶部50に予め格納されている複数の第一ステアリングベクトルのうち、第一位置推定部40により推定された1以上の生体の虚像を含む位置それぞれに対応する第一ステアリングベクトルを、第二ステアリングベクトルとして抽出して出力する。
<Second Steering
The second steering
本実施の形態では、第二ステアリングベクトル出力部60は、予め算出されて記憶部50に格納されている第一ステアリングベクトルのうち、第一位置推定部40で推定されたNp個のピーク位置(虚像を含む生体の位置)に対応するものを抽出する。具体的には、第二ステアリングベクトル出力部60は、送信アレーアンテナから見た、第一位置推定部40から受け取ったピーク位置の方向θに対応する第一ステアリングベクトルを、(式5)及び(式6)に従ってNp個出力する。なお、本実施の形態では、記憶部50に格納されている第一ステアリングベクトルと区別するため、第二ステアリングベクトル出力部60が抽出する第一ステアリングベクトルを第二ステアリングベクトルと呼び、第二ステアリングベクトルapeakと表記する。
In the present embodiment, the second steering
<第二位置推定部80>
第二位置推定部80は、算出された固有ベクトルと、出力された第二ステアリングベクトルとを用いて、1以上の生体の位置及び数のうち少なくとも一方を推定する。具体的には、第二位置推定部80は、算出された固有ベクトルと出力された第二ステアリングベクトルとの積または相関を計算し、計算した積または相関のうち閾値以上の値をとる固有ベクトルまたは第二ステアリングベクトルの指し示す位置を、生体の位置として推定してもよい。また、第二位置推定部は、計算した積または相関のうち閾値以上の値をとる固有ベクトルまたは第二ステアリングベクトルの数を、生体の数として推定してもよい。なお、閾値は例えば0.5であるが、0より大きく1未満の間で適宜決定すればよい。
<Second Position Estimation Unit 80>
The second position estimator 80 estimates at least one of the positions and number of one or more living bodies using the calculated eigenvectors and the output second steering vector. Specifically, the second position estimating unit 80 calculates the product or correlation between the calculated eigenvector and the output second steering vector, and the eigenvector or the second The position indicated by the two steering vectors may be estimated as the position of the living body. Also, the second position estimator may estimate the number of eigenvectors or second steering vectors having a value equal to or greater than a threshold among the calculated products or correlations as the number of living organisms. Although the threshold value is 0.5, for example, it may be appropriately determined between 0 and less than 1.
本実施の形態では、第二位置推定部80は、第二ステアリングベクトル出力部60が出力した第二ステアリングベクトルapeakと、固有ベクトル算出部70が算出した固有ベクトルuとの相関を計算することで、生体の数及び位置を推定する。
In the present embodiment, the second position estimation unit 80 calculates the correlation between the second steering vector a peak output by the second steering
ここで、例えば、第二位置推定部80は、(式7)に示す第二ステアリングベクトルapeakと固有ベクトルuの相関を計算する評価関数を用いて生体の数を推定してもよい。 Here, for example, the second position estimator 80 may estimate the number of living bodies using an evaluation function that calculates the correlation between the second steering vector a peak and the eigenvector u shown in (Equation 7).
(式7)では、第二ステアリングベクトルapeakと固有ベクトルuとの内積を計算することで、第二ステアリングベクトルapeakと固有ベクトルuとの相関を計算する。このため、固有ベクトルuの中に第二ステアリングベクトルapeakiと高い相関を持つものがあれば1に近い値となり、高い相関を持つものがなければ0に近い値となる。 In (Expression 7), the correlation between the second steering vector a peak and the eigenvector u is calculated by calculating the inner product of the second steering vector a peak and the eigenvector u. Therefore, if the eigenvector u has a high correlation with the second steering vector a peak , the value is close to 1, and if there is no high correlation, the value is close to 0.
なお、(式7)では相関の最大値をとる演算を行うが、総和など1に近い相関値を持つ項の有無を判定できる演算であれば代用可能である。 In addition, in (Formula 7), an operation for obtaining the maximum value of correlation is performed, but any operation that can determine the presence or absence of a term having a correlation value close to 1, such as a sum, can be substituted.
以下、第二ステアリングベクトルapeakと固有ベクトルuとの内積を計算することで、これらの相関を計算する場合の例について、図3を用いて説明する。 An example of calculating the correlation between the second steering vector a peak and the eigenvector u by calculating the inner product will be described below with reference to FIG.
図3は、実施の形態1における第二ステアリングベクトルapeakと固有ベクトルuとの相関及び評価関数を計算した結果の一例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the result of calculating the correlation between the second steering vector a peak and the eigenvector u and the evaluation function according to the first embodiment.
図3に示すように、符号1101に示される第二ステアリングベクトルapeak1と固有ベクトルu2の相関は、0.9であり、閾値0.5を超えて1に近い値となっている。また、符号1102に示される第二ステアリングベクトルapeak2と固有ベクトルu1の相関は、0.83であり、閾値0.5を超えて1に近い値となっている。
As shown in FIG. 3, the correlation between the second steering vector a peak1 and the eigenvector u2 indicated by
また、第二ステアリングベクトルapeak1からapeakNpについての評価関数Ppeakiの計算結果から、符号1103及び符号1104に示される2つの評価関数Ppeakiが閾値0.5を超えている。これにより、推定される生体の数は2となる。
Also, from the calculation results of the evaluation functions P peaki for the second steering vectors a peak1 to a peakNp , the two evaluation functions P peaki indicated by
つまり、図3に示すように、第二ステアリングベクトル出力部60が出力したNp個の第二ステアリングベクトルapeak1からapeakNpに対して、評価関数Ppeakiを、計算する。そして、閾値0.5より大きいものの数を数えて、推定される生体の数として出力すればよい。また、閾値0.5を超えたものに対応するピーク位置を推定される生体の位置として出力してもよい。
That is, as shown in FIG. 3, the evaluation function P peaki is calculated for the N p second steering vectors a peak1 to a peakNp output by the second steering
なお、図3を図2に対応させて概念的に説明すると、ピーク位置1001に対応する第二ステアリングベクトルapeak1は、高い相関を持つ固有ベクトルがないため0に近い値となる。一方、ピーク位置1002に対応する第二ステアリングベクトルapeak2は、高い相関を持つ固有ベクトル1011-A、1011-Cがあるため、1に近い値になる。また、ピーク位置1003に対応する第二ステアリングベクトルapeak3も、高い相関を持つ固有ベクトル1011-B、1011-Dがあるため、1に近い値になる。したがって、閾値を超えるものは2つであり、生体の数は2と推定され、閾値を超える2つのものに対応するピーク位置1002、1003が生体の位置と推定される。
3 corresponds to FIG. 2, the second steering vector a peak1 corresponding to the
[センサ100の動作]
以上のように構成されるセンサ100が生体数を推定する処理について説明する。
[Operation of sensor 100]
Processing for estimating the number of living bodies by the
図4は、実施の形態1におけるセンサ100の生体数推定処理を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flow chart showing the living body count estimation process of the
まず、センサ100は、図4に示すように、受信機20において所定の期間受信信号を観測し(S10)、観測した受信信号から複素伝達関数を算出する(S20)。
First, as shown in FIG. 4, the
次に、センサ100は、算出した複素伝達関数それぞれを時系列に記録し、記録した時系列の複素伝達関数から生体成分チャネル行列を算出する(S30)。換言すると、センサ100は、所定の空間に送信された信号を受信した受信信号から、所定の空間に存在する1以上の生体に対応する成分である生体情報を抽出する。
Next, the
次に、センサ100は、算出した生体成分チャネル行列から、固有ベクトルを算出する(S35)。換言すると、センサ100は、生体情報から得られる生体相関行列の1以上の固有ベクトルを算出する。
Next, the
次に、センサ100は、算出した生体成分チャネル行列から、Capon法などの人数未知でも使用可能な所定の位置推定法を用いて生体位置の候補を推定する(S40)。換言すると、センサ100は、算出した生体相関行列を用いて、所定の位置推定法で、1以上の生体における、虚像を含む位置を推定する。
Next, the
次に、センサ100は、推定した生体位置の候補に対応するNP個の第二ステアリングベクトルを算出する(S50)。換言すると、センサ100は、記憶部50に予め格納されている複数の第一ステアリングベクトルのうち、推定された1以上の生体の虚像を含む位置それぞれに対応する第一ステアリングベクトルを第二ステアリングベクトルとして抽出して出力する。
Next, the
次に、センサ100は、Np個の第二ステアリングベクトルと固有ベクトルの相関を算出し(S60)、S60で算出した相関のうち閾値以上のものの数に基づき、生体数または生体位置を推定する(S70)。換言すると、センサ100は、固有ベクトルと第二ステアリングベクトルとを用いて、1以上の生体の位置及び数のうち少なくとも一方を推定する。
Next, the
[効果等]
本実施の形態の推定装置1等によれば、無線信号を利用して、所定の空間に存在している生体の数を精度よく推定できる。また、本実施の形態の推定装置1等によれば生体数の推定と同時に対応する生体の位置を推定することができる。
[Effects, etc.]
According to the
より具体的には、本実施の形態の推定装置1等によれば、固有値に対応する固有ベクトルを用いた位置推定法と、Capon法などの人数未知でも使用可能な所定の位置推定法との互いに異なる二つの方法を併用することで、人数推定の精度を向上することができる。
More specifically, according to the
既存の生体数推定法である固有値を用いた方法では、生体が遠くにいる場合など信号雑音比が小さい場合、生体に対応する固有値と雑音に対応する固有値とを閾値で判別することが困難になる。固有値に対応する固有ベクトルの向きは固有値と比較して雑音の影響を受けにくいが、人数推定に用いるには対応する固有値によるソートが必要なため、固有ベクトル単体では人数推定を行えない。つまり、固有値は雑音による影響に弱く、信号雑音比が小さい場合、人数推定の精度が低下する。 In the existing method of estimating the number of living organisms using eigenvalues, when the signal-to-noise ratio is small, such as when the living organisms are far away, it is difficult to distinguish between the eigenvalues corresponding to the living organisms and the eigenvalues corresponding to noise using a threshold. Become. The direction of the eigenvector corresponding to the eigenvalue is less susceptible to noise compared to the eigenvalue, but since sorting by the corresponding eigenvalue is required to use it for population estimation, it is not possible to estimate the population using the eigenvector alone. In other words, the eigenvalues are susceptible to noise, and when the signal-to-noise ratio is small, the accuracy of population estimation decreases.
一方、Capon法などの人数未知でも使用可能な位置推定法を用いた方法では、アンテナの周囲などに虚像が発生しやすいため、人数推定を誤ってしまう可能性が高い。つまり、Capon法などの人数未知でも使用可能な位置推定法を用いた方法では、位置推定法は位置推定の精度が悪く、実際には生体のいない位置に生体がいると推定(つまり虚像を推定)する可能性が高いため、単体では高精度な人数推定ができない。 On the other hand, in a method using a position estimation method such as the Capon method, which can be used even if the number of people is unknown, virtual images are likely to occur around the antenna, so there is a high possibility of erroneously estimating the number of people. In other words, in a method using a position estimation method that can be used even if the number of people is unknown, such as the Capon method, the position estimation method has poor position estimation accuracy, and it is estimated that the living body is actually in a position where there is no living body (that is, a virtual image is estimated). ), it is not possible to estimate the number of people with high accuracy by itself.
そこで、本実施の形態では、固有値に対応する固有ベクトルを用いた位置推定法とCapon法などの位置推定法との二つの方法を併用することで、人数推定の精度を向上させる。すなわち、所定の位置推定法により算出した虚像を含む推定位置に対応づけたベクトル(ステアリングベクトル)に、算出した固有ベクトルを対応付けすることで、虚像を除た推定位置を推定することができる。このように、固有ベクトルによる情報を利用して、所定の位置推定法により算出した推定位置の精度を高めることができる。これにより、既存の生体数推定法である固有値を使用した方法と、Capon法などの人数未知でも使用可能な位置推定法との双方の課題を克服することができ、所定の空間に存在している生体の数及び位置を精度よく推定できる。 Therefore, in the present embodiment, two methods, a position estimation method using eigenvectors corresponding to eigenvalues and a position estimation method such as the Capon method, are used together to improve the accuracy of population estimation. That is, the estimated position excluding the virtual image can be estimated by associating the calculated eigenvector with the vector (steering vector) associated with the estimated position including the virtual image calculated by a predetermined position estimation method. In this way, the information from the eigenvectors can be used to improve the accuracy of the estimated position calculated by the predetermined position estimation method. As a result, it is possible to overcome the problems of both existing methods of estimating the number of living organisms using eigenvalues and position estimation methods that can be used even if the number of people is unknown, such as the Capon method. It is possible to accurately estimate the number and positions of living organisms.
なお、本開示では、所定の位置推定法により算出された推定位置に含まれる虚像を判別するため、どの像がどの程度確からしいかを定量的に評価する指標として固有ベクトルとステアリングベクトルの相関を計算し、虚像を排除する。これにより、雑音に強く検出範囲の広い推定方法を実現することができる。 In addition, in the present disclosure, in order to discriminate the virtual image included in the estimated position calculated by the predetermined position estimation method, the correlation between the eigenvector and the steering vector is calculated as an index for quantitatively evaluating which image is likely and how likely. and eliminate virtual images. This makes it possible to implement an estimation method that is resistant to noise and has a wide detection range.
(変形例)
上記の実施の形態では、所定の位置推定法として、Capon法など人数未知でも使用可能な位置推定法を用いるとして説明したが、これに限らない。人数を既知としたMUSIC法による位置推定法を用いてもよい。以下、この場合を変形例として、実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
(Modification)
In the above embodiment, a position estimation method such as the Capon method that can be used even if the number of people is unknown is used as the predetermined position estimation method, but the method is not limited to this. A position estimation method based on the MUSIC method in which the number of people is known may be used. Hereinafter, this case will be described as a modified example, focusing on points different from the first embodiment.
図5は、実施の形態1の変形例における第一位置推定部40Aの構成を示すブロック図である。第一位置推定部40Aは、図5に示すように、事前人数推定部401と、候補位置推定部402とを備える。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the
事前人数推定部401は、生体相関行列の固有値を用いて、1以上の生体における、虚像を含む人数を推定する。本変形例では、事前人数推定部401は、候補位置推定部402が検出対象の生体の位置を推定する前に、固有ベクトル算出部70が、相関行列Rを固有値分解することで得た固有値を用いて、検出対象の生体の人数を推定する。ここで、事前人数推定部401が推定する人数は、固有値を用いてとりあえず推定した人数であり、虚像を含む不正確な人数である。
The prior
候補位置推定部402は、所定の位置推定法として、事前人数推定部401が推定した人数を利用したMUSIC法を用いて、1以上の生体における、虚像を含む候補位置を推定する。本変形例では、候補位置推定部402は、事前人数推定部401が推定した不正確な人数を既知として利用したMUSIC法を用いて、生体200の位置の候補を推定する。
The candidate
これにより、本変形例の推定装置等は、Capon法など人数未知でも使用可能な位置推定法だけでなく、人数を既知としたMUSIC法による位置推定法を用いて、生体の位置及び数の少なくとも一方を精度よく推定できることができる。 As a result, the estimation apparatus and the like of this modified example use not only a position estimation method such as the Capon method that can be used even if the number of people is unknown, but also a position estimation method based on the MUSIC method in which the number of people is known. One can be estimated with high accuracy.
(実施の形態2)
実施の形態1では、単体すなわち1つのセンサ100を用いて、生体の位置及び数の少なくとも一方を推定する場合について説明した。実施の形態2では、2以上のセンサ100を用いて、生体の位置及び数の少なくとも一方を推定する場合について説明する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, a case has been described in which at least one of the positions and the number of living bodies is estimated using a
以下では、2以上のセンサ100を備えるセンサを複合センサ101と称する。
A sensor comprising two or
[複合センサ101の構成]
図6は、実施の形態2における複合センサ101の構成を示すブロック図である。図1と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
[Configuration of composite sensor 101]
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of
複合センサ101は、生体数推定装置の一例であり、実施の形態1で説明したセンサ100を複数備える。複合センサ101は、複数のセンサ100の推定結果を利用することで、より広範囲かつ高精度に生体の位置及び数の推定を行う。図6に示す例では、複合センサ101は、それぞれがセンサ100であるセンサ100-A~センサ100-Dと、推定位置分布算出部120と、生体数推定部130とを備える。なお、図6では、複合センサ101は、複数の生体200(生体200-A、200-B)が存在する部屋(つまり所定の空間)に張り巡らすためにセンサ100を4個備えているが、これに限らない。複合センサ101が備えるセンサ100の数は2以上であれば数を問わない。以下、詳細構成について説明する。
The
[センサ100-A~センサ100-D]
センサ100-A~センサ100-Dはそれぞれ、実施の形態1で説明したセンサ100であり、送信機10-A及び受信機20-Aの間~送信機10-D及び受信機20-Dの間で送受信された無線信号を用いて、生体の位置及び数を推定する。本実施の形態では、センサ100-A~センサ100-Dはそれぞれ、生体200の人数と生体200の位置とを推定する。そして、センサ100-A~センサ100-Dはそれぞれ、推定した生体200の人数と生体200の位置とを推定位置分布算出部120に出力する。
[Sensor 100-A to Sensor 100-D]
Sensors 100-A to 100-D are the
[推定位置分布算出部120]
推定位置分布算出部120は、複数のセンサ100が推定した、所定の空間それぞれに存在する1以上の生体200の位置をもとに、一部重複する所定の空間からなる全空間の推定位置分布を算出する。
[Estimated position distribution calculator 120]
Based on the positions of one or
本実施の形態では、推定位置分布算出部120は、センサ100-A~センサ100-Dのそれぞれが推定した生体200の人数(推定人数と称する)と生体200それぞれの位置(推定位置と称する)を受け取る。推定位置分布算出部120は、受け取った推定人数及び推定位置を、平面または空間上にプロットすることで、推定位置分布を算出する。
In the present embodiment, estimated position
より具体的には、推定位置分布算出部120は、まず、センサ100-A~センサ100-Dのそれぞれが測定対象とする所定の空間に基づき、測定範囲となる空間(全空間と称する)の座標系を規定する。ここで、センサ100-A~センサ100-Dのそれぞれが測定対象とする所定の空間は、一部重複して全空間を構成する。そして、推定位置分布算出部120は、センサ100-A~センサ100-Dのそれぞれから出力された推定位置を、測定範囲となる全空間の座標系に変換してプロットする。なお、推定位置分布算出部120は、センサ100-A~センサ100-Dのそれぞれから出力された、生体200が移動しない数秒程度の期間に推定された推定位置を示す時系列データを、重ねてプロットしてもよい。
More specifically, the estimated position
以下、図を用いて、推定位置分布算出部120が算出する推定位置分布の概念について説明する。図7A及び図7Bは、実施の形態2における一のセンサ100が推定した位置及び人数から算出される推定位置分布の概念図である。図8は、実施の形態2における生体数推定部130が算出する推定位置分布の一例を示す概念図である。
The concept of the estimated position distribution calculated by the estimated
推定位置分布算出部120は、図7Aに示すように、例えばセンサ100-Aから出力された、測定対象範囲である所定の空間1201-Aにおける生体200-A及び生体200-Cの推定位置を、測定範囲の全空間1201の座標系に変換してプロットする。図7Aに示す例では、所定の空間1201-Aは、全空間1201の一部の領域(左側領域)を構成している。同様に、推定位置分布算出部120は、図7Bに示すように、例えばセンサ100-Bから出力された、測定対象範囲である所定の空間1201-Bにおける生体200-A及び生体200-Bの推定位置を、測定範囲の全空間1201の座標系に変換してプロットする。図7Bに示す例では、所定の空間1201-Bは、全空間1201の一部の領域(下側領域)を構成している。
As shown in FIG. 7A, the estimated position
そして、推定位置分布算出部120は、図7Aに示す所定の空間1201-Aにおける生体200-A、200-Cの推定位置と図7Bに示す所定の空間1201-Bにおける生体200-A、200-Bの推定位置とを、図8に示すように重ねてプロットする。図8に示す例では、所定の空間1201-Aと所定の空間1201-Bとは一部重なりあって、全空間1201を構成している。
Then, estimated position
なお、図8に示す生体200-Aのように、センサ100-Aから出力及びセンサ100-Bから出力で重複して現れる生体については、生体数推定部130が重複の除去を数学的に行う。
Note that, like the living body 200-A shown in FIG. 8, for living bodies that appear redundantly in the output from the sensor 100-A and the output from the sensor 100-B, the living body
[生体数推定部130]
生体数推定部130は、複数のセンサ100が推定した、所定の空間それぞれに存在する1以上の生体の数それぞれを用いて、全空間に存在する1以上の生体の数である生体数を推定する。ここで、生体数推定部130は、複数のセンサ100が推定した位置の分散の極小値の数を、生体数として推定してもよい。また、生体数推定部130は、複数のセンサ100が推定した位置の密度の極大値の数を、生体数として推定してもよい。
[Bionumber estimation unit 130]
The living body
本実施の形態では、生体数推定部130は、推定位置分布算出部120が算出した推定位置分布を用いて人数推定を行う。より具体的には、生体数推定部130は、推定位置分布の密度が極大値をとる点を探索し、その数を、生体200の数として推定する。また、生体数推定部130は、探索した極大値をとる点を、生体200の位置として推定してもよい。このようにして、生体数推定部130は、推定位置分布算出部120が算出した推定位置分布に重複してプロットされる生体200の数を数学的に除去した上で、測定範囲に存在する生体200の数を推定することができる。
In the present embodiment, the living body
なお、推定位置分布の密度の算出方法としては、測定範囲の空間を適当な大きさのグリッドに分け、各グリッドにプロットされた推定位置の数を数える方法であってもよく、各グリッドの中心に近い所定数のプロットの分散の逆数を用いる方法であってもよい。ただし、推定位置分布の密度の極大値のうち、値が所定の閾値以上であるものを選択するとよい。これにより、測定範囲に生体200がいない場合すなわち無人の場合において、誤推定を行わないようにできる。
As a method for calculating the density of the estimated position distribution, the space of the measurement range may be divided into grids of appropriate sizes, and the number of estimated positions plotted on each grid may be counted. A method using the reciprocal of the variance of a predetermined number of plots close to . However, among the local maximum values of the density of the estimated position distribution, it is preferable to select those having a value equal to or greater than a predetermined threshold. As a result, erroneous estimation can be prevented when there is no living
なお、生体数推定部130は、推定位置分布の分散が極小値をとる点を探索し、その数を、生体200の数として推定してもよい。
Note that the living body
[複合センサ101の動作]
以上のように構成される複合センサ101が生体数等を推定する処理について説明する。
[Operation of composite sensor 101]
Processing for estimating the number of living organisms and the like by the
図9は、実施の形態2における複合センサ101の生体数推定処理を示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flow chart showing the living body count estimation process of the
まず、複合センサ101は、図9に示すように、各センサ100(センサ100-A~センサ100-D)に所定の期間、生体の位置及び数の推定を行わせる(S110)。
First, as shown in FIG. 9, the
次に、複合センサ101は、各センサ100の推定結果を用いて、推定位置分布を算出する(S120)。より具体的には、複合センサ101は、各センサ100が出力した推定した人数及び位置を、測定範囲となる全空間に重ねてプロットすることで、推定位置分布を算出する。
Next, the
次に、複合センサ101は、S120で算出した推定位置分布の密度の極大値を探索する(S130)。なお、複合センサ101は、S120で算出した推定位置分布の分散の極小値を探索してもよい。
Next, the
最後に、複合センサ101は、S130で探索された極大値のうち値が閾値以上のものの数を数えることで、生体の数または位置を推定する(S140)。より具体的には、複合センサ101は、S130で探索された極大値のうち、閾値以上であるものの数を、生体の数として推定する。また、生体数推定部130は、S130で探索された極大値をとる点を、生体の位置として推定する。なお、複合センサ101は、S130で探索された極小値の数を数えることで、生体数または生体位置を推定してもよい。
Finally, the
[効果等]
実施の形態2の複合センサ101等によれば、無線信号を利用して、測定範囲に存在している生体の数を高精度に推定できる。より具体的には、実施の形態2の複合センサ101は、実施の形態1のセンサ100等で得られた効果に加え、複数のセンサ100を連携させることができるので、より広範囲で、高精度に生体の位置及び数の推定を行うことができる。つまり、実施の形態2の複合センサ101は、個々のセンサ100の測定範囲である所定の空間より広範囲である、複数の所定の範囲から構成される測定範囲において、生体の数を高精度に推定できる。このため、実施の形態2の複合センサ101は、あるセンサ100の測定範囲には金属製の障害物があり、電波が届きにくい状況であってもべつのセンサ100を連携させることで、測定範囲における死角を減らすことができ、生体の数を高精度に推定できる。
[Effects, etc.]
According to the
(実施例)
ここで、実施の形態2に係る効果を確かめるために実験による評価を行ったので、以下実施例として説明する。
(Example)
In order to confirm the effects of the second embodiment, an evaluation was conducted by experiments, and the results will be described as examples below.
図10は、実施の形態2に係る推定方法を用いて実験を行った環境を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an environment in which an experiment was conducted using the estimation method according to
本実験は、生体が(0.5,2)、(2,2)、(3.5,2)の3か所に立っている横6m×縦7mの部屋で行った。また、本実験では、図10中にTRx1~TRx3と示す送受信局に、素子リニアアレーアンテナを用いた。なお、TRx1~TRx3は、センサ100を構成する送信アンテナ部12及び受信アンテナ部21を構成する送受信用のアレーアンテナに対応する。また、本実験では、送受信局TRx1~TRx3は、座標(0,0)、(2,0)、(4,0)に配置した。また、送受信局TRx1~TRx3に用いられる素子リニアアレーアンテナを構成する送受信アレー素子の間隔を0.5波長、使用周波数2.47125GHz、サンプリング周波数100Hz、抽出する生体活動の周波数範囲0.3~3.3Hzとした。
This experiment was conducted in a room of 6 m wide by 7 m long, in which living organisms stood at three positions (0.5, 2), (2, 2), and (3.5, 2). Further, in this experiment, element linear array antennas were used in the transmitting/receiving stations indicated by TRx1 to TRx3 in FIG. Note that TRx1 to TRx3 correspond to the transmitting/receiving array antennas forming the transmitting
図11Aは、Capon法による推定位置分布を示す図であり、図11Bは本実施例における推定位置分布を示す図である。図11A及び図11Bでは、実際に生体が存在している実像の位置には、人の絵が描かれている。 FIG. 11A is a diagram showing the estimated position distribution by the Capon method, and FIG. 11B is a diagram showing the estimated position distribution in this embodiment. In FIGS. 11A and 11B, a picture of a person is drawn at the position of the real image where the living body actually exists.
図11Aでは、図10に示す部屋においてCapon法のみを用いて生体の位置推定を行った結果が示されている。なお、図11Aでは、生体が移動しない数秒程度の期間に推定された推定位置(図で+)を示す時系列データが重ねてプロットされているが、一回のみ推定された推定位置がプロットされていてもよい。また、図11Bでは、図10に示す部屋において、Capon法及び固有ベクトルの互いに異なる二つの推定方法を併用して実施例における生体の位置推定を行った結果の重ね合わせ、すなわち推定位置分布が示されている。 FIG. 11A shows the result of estimating the position of a living body in the room shown in FIG. 10 using only the Capon method. In FIG. 11A, the time-series data indicating the estimated position (+ in the figure) estimated during a period of about several seconds when the living body does not move is plotted, but the estimated position estimated only once is plotted. may be In addition, FIG. 11B shows a superposition of the results of estimating the position of a living body in the example using both the Capon method and two different estimation methods for eigenvectors in the room shown in FIG. 10, that is, the estimated position distribution. ing.
図11A及び図11Bとを比較してわかるように、図11Bでは、人が描かれている位置の周辺以外の推定位置(図で+)が少なくなっている。つまり、Capon法で発生している多数の虚像は、Capon法などの位置推定法と固有値を使用した方法とを併用する本実施例の方法では取り除けていることがわかる。 As can be seen by comparing FIGS. 11A and 11B, in FIG. 11B, there are fewer estimated positions (+ in the figure) other than those around the positions where people are drawn. In other words, it can be seen that many virtual images generated by the Capon method can be removed by the method of the present embodiment, which uses both a position estimation method such as the Capon method and a method using eigenvalues.
図12は、図11Bに示される推定位置分布の分散を示すスペクトラムを示す図である。 FIG. 12 is a spectrum showing the variance of the estimated position distribution shown in FIG. 11B.
図12に示すように、本実験では、図11Bに示される推定位置分布の分散を示すスペクトラムを算出し、推定位置分布の密度の極大値を探索した。図12に示すように極大値(図中で+)の数は3つであることから、生体の数を正しく3人と推定することができた。これにより、推定位置分布の密度の極大値を探索することで、複数の推定装置が重複して推定した同一の生体を一つの生体として数えることができるのがわかる。 As shown in FIG. 12, in this experiment, the spectrum indicating the variance of the estimated position distribution shown in FIG. 11B was calculated, and the maximum value of the density of the estimated position distribution was searched. As shown in FIG. 12, since the number of maximum values (+ in the figure) is three, the number of living organisms could be correctly estimated to be three. As a result, by searching for the maximum value of the density of the estimated position distribution, it is possible to count the same living body that is redundantly estimated by a plurality of estimating devices as one living body.
本開示は、無線信号を利用して生体の位置及び数の少なくとも一方を推定する推定装置等に利用でき、特に、生体の人数もしくは位置を測定する測定器、生体の人数もしくは位置に応じた制御を行う家電機器、または、生体の侵入を検知する監視装置などに利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present disclosure can be used for an estimation device or the like that estimates at least one of the positions and the number of living organisms using radio signals. It can be used for home electric appliances that perform such functions, monitoring devices that detect the intrusion of living organisms, and the like.
1 推定装置
10、10-A、10-B、10-C、10-D 送信機
11 送信部
12 送信アンテナ部
20、20-A、20-B、20-C、20-D 受信機
21 受信アンテナ部
22 受信部
23 複素伝達関数算出部
30 生体情報抽出部
40、40A 第一位置推定部
50 記憶部
60 第二ステアリングベクトル出力部
70 固有ベクトル算出部
80 第二位置推定部
100、100-A、100-B、100-C、100-D センサ
101 複合センサ
120 推定位置分布算出部
130 生体数推定部
200、200-A、200-B、200-C 生体
401 事前人数推定部
402 候補位置推定部
1001、1002、1003 ピーク位置
1011-A、1011-B、1011-C、1011-D 固有ベクトル
1201 全空間
1201-A、1201-B 所定の空間
1
Claims (12)
前記複数の推定装置のそれぞれは、
所定の空間に送信された信号を受信した受信信号から、前記所定の空間に存在する1以上の生体に対応する成分である生体情報を抽出する生体情報抽出部と、
前記生体情報から得られる生体相関行列の1以上の固有ベクトルを算出する固有ベクトル算出部と、
前記生体相関行列を用いて、所定の位置推定法で、前記1以上の生体における、虚像を含む位置を推定する第一位置推定部と、
記憶部に予め格納されている複数の第一ステアリングベクトルのうち、前記第一位置推定部により推定された前記1以上の生体の虚像を含む位置それぞれに対応する第一ステアリングベクトルを、第二ステアリングベクトルとして抽出して出力する第二ステアリングベクトル出力部と、
前記固有ベクトルと前記第二ステアリングベクトルとを用いて、前記1以上の生体の位置及び数のうち少なくとも一方を推定する第二位置推定部とを備え、
前記生体数推定装置は、さらに、
前記複数の推定装置が推定した、所定の空間それぞれに存在する1以上の生体の位置をもとに、一部重複する前記所定の空間からなる全空間の推定位置分布を算出する推定位置分布算出部と、
前記複数の推定装置が推定した、前記所定の空間それぞれに存在する1以上の生体の数それぞれを用いて、前記全空間に存在する1以上の生体の数である生体数を推定する生体数推定部とを備え、
前記生体数推定部は、前記複数の推定装置が推定した位置の分散の極小値の数を、前記生体数として推定する、
生体数 推定装置。 A living body count estimation device comprising a plurality of estimation devices,
Each of the plurality of estimation devices,
a biometric information extraction unit that extracts biometric information, which is a component corresponding to one or more living organisms present in the predetermined space, from a received signal that is a signal transmitted in the predetermined space;
an eigenvector calculator that calculates one or more eigenvectors of a biometric correlation matrix obtained from the biometric information;
a first position estimator for estimating a position, including a virtual image, of the one or more living bodies by a predetermined position estimation method using the biometric correlation matrix;
Among a plurality of first steering vectors stored in advance in a storage unit, first steering vectors corresponding to respective positions including the one or more virtual images of the living body estimated by the first position estimation unit are used as second steering vectors. a second steering vector output unit for extracting and outputting as a vector;
a second position estimating unit that estimates at least one of the positions and the number of the one or more living organisms using the eigenvector and the second steering vector;
The living body count estimation device further comprises:
Estimated position distribution calculation for calculating the estimated position distribution of the entire space including the predetermined space that partially overlaps based on the positions of one or more living organisms existing in each of the predetermined spaces, which are estimated by the plurality of estimating devices. Department and
Living body count estimation for estimating the number of living bodies, which is the number of one or more living bodies existing in the entire space, using each of the numbers of one or more living bodies existing in each of the predetermined spaces estimated by the plurality of estimating devices. and
The number of living organisms estimating unit estimates the number of local minimum values of variance of the positions estimated by the plurality of estimating devices as the number of living organisms.
number of lives estimation device.
前記複数の推定装置のそれぞれは、 Each of the plurality of estimation devices,
所定の空間に送信された信号を受信した受信信号から、前記所定の空間に存在する1以上の生体に対応する成分である生体情報を抽出する生体情報抽出部と、 a biometric information extraction unit that extracts biometric information, which is a component corresponding to one or more living organisms present in the predetermined space, from a received signal that is a signal transmitted in the predetermined space;
前記生体情報から得られる生体相関行列の1以上の固有ベクトルを算出する固有ベクトル算出部と、 an eigenvector calculator that calculates one or more eigenvectors of a biometric correlation matrix obtained from the biometric information;
前記生体相関行列を用いて、所定の位置推定法で、前記1以上の生体における、虚像を含む位置を推定する第一位置推定部と、 a first position estimating unit for estimating a position, including a virtual image, of the one or more living bodies by a predetermined position estimation method using the biometric correlation matrix;
記憶部に予め格納されている複数の第一ステアリングベクトルのうち、前記第一位置推定部により推定された前記1以上の生体の虚像を含む位置それぞれに対応する第一ステアリングベクトルを、第二ステアリングベクトルとして抽出して出力する第二ステアリングベクトル出力部と、 Among a plurality of first steering vectors stored in advance in a storage unit, first steering vectors corresponding to respective positions including the one or more virtual images of the living body estimated by the first position estimation unit are used as second steering vectors. a second steering vector output unit for extracting and outputting as a vector;
前記固有ベクトルと前記第二ステアリングベクトルとを用いて、前記1以上の生体の位置及び数のうち少なくとも一方を推定する第二位置推定部とを備え、 a second position estimating unit that estimates at least one of the positions and the number of the one or more living bodies using the eigenvector and the second steering vector;
前記生体数推定装置は、さらに、 The living body count estimation device further comprises:
前記複数の推定装置が推定した、所定の空間それぞれに存在する1以上の生体の位置をもとに、一部重複する前記所定の空間からなる全空間の推定位置分布を算出する推定位置分布算出部と、 Estimated position distribution calculation for calculating the estimated position distribution of the entire space including the predetermined space that partially overlaps based on the positions of one or more living organisms existing in each of the predetermined spaces, which are estimated by the plurality of estimating devices. Department and
前記複数の推定装置が推定した、前記所定の空間それぞれに存在する1以上の生体の数それぞれを用いて、前記全空間に存在する1以上の生体の数である生体数を推定する生体数推定部とを備え、 Living body count estimation for estimating the number of living bodies, which is the number of one or more living bodies existing in the entire space, using each of the numbers of one or more living bodies existing in each of the predetermined spaces estimated by the plurality of estimating devices. and
前記生体数推定部は、前記複数の推定装置が推定した位置の密度の極大値の数を、前記生体数として推定する、 The living body number estimating unit estimates, as the living body number, the number of maximum values of the density of positions estimated by the plurality of estimation devices.
生体数推定装置。 Bio-number estimator.
請求項1または2に記載の生体数推定装置。 The second position estimating unit calculates a product or correlation between the eigenvector and the second steering vector, and indicates the eigenvector or the second steering vector having a value equal to or greater than a threshold among the calculated product or the correlation. estimating a position as said position;
The living body number estimation device according to claim 1 or 2 .
請求項3に記載の生体数推定装置。 The second position estimation unit estimates the number of the eigenvectors or the second steering vectors that take a value equal to or greater than a threshold among the calculated products or correlations as the number.
The living body number estimation device according to claim 3 .
請求項1~4のいずれか1項に記載の生体数推定装置。 The predetermined position estimation method is the Capon method,
A living body number estimation device according to any one of claims 1 to 4 .
請求項1~4のいずれか1項に記載の生体数推定装置。 The predetermined position estimation method is the beamformer method,
A living body number estimation device according to any one of claims 1 to 4 .
前記所定の位置推定法は、前記事前人数推定部が推定した人数を利用したMUSIC法である、
請求項1~4のいずれか1項に記載の生体数推定装置。 The first position estimating unit further includes a prior population estimating unit that estimates the number of people including virtual images in the one or more living organisms using the eigenvalues of the biometric correlation matrix,
The predetermined position estimation method is the MUSIC method using the number of people estimated by the prior population estimation unit,
A living body number estimation device according to any one of claims 1 to 4 .
M個(Mは2以上の自然数)の受信アンテナ素子と、前記M個の受信アンテナ素子のそれぞれで所定期間受信された受信信号から、前記N個の送信アンテナ素子と前記M個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を表す複素伝達関数を複数算出する伝達関数算出部とを有する受信機とを、さらに備え、
前記生体情報抽出部は、前記伝達関数算出部において算出された複数の複素伝達関数から、生体の影響による変動成分であって前記M個の受信アンテナ素子のそれぞれにおける変動成分を、前記生体情報として抽出し、
前記固有ベクトル算出部は、前記生体情報抽出部において抽出された、前記M個の受信アンテナ素子のそれぞれにおける前記変動成分から前記生体相関行列を算出し、算出した前記生体相関行列の固有ベクトルを算出する、
請求項1~7のいずれか1項に記載の生体数推定装置。 a transmitter having N (N is a natural number of 2 or more) transmitting antenna elements;
M (M is a natural number of 2 or more) receiving antenna elements, and the N transmitting antenna elements and the M receiving antenna elements from the received signals received by each of the M receiving antenna elements for a predetermined period. A receiver having a transfer function calculator that calculates a plurality of complex transfer functions representing the propagation characteristics between each of
The biological information extraction unit extracts, from the plurality of complex transfer functions calculated by the transfer function calculation unit, fluctuation components due to the influence of a living body and fluctuation components in each of the M receiving antenna elements as the biological information. extract,
The eigenvector calculation unit calculates the bio-correlation matrix from the variation components in each of the M receiving antenna elements extracted by the bio-information extraction unit, and calculates the eigenvector of the calculated bio-correlation matrix.
A living body number estimation device according to any one of claims 1 to 7 .
前記複数の推定装置のそれぞれが行う推定方法は、
所定の空間に送信された信号を受信した受信信号から、前記所定の空間に存在する1以上の生体に対応する成分である生体情報を抽出する生体情報抽出ステップと、
前記生体情報から得られる生体相関行列の1以上の固有ベクトルを算出する固有ベクトル算出ステップと、
前記生体相関行列を用いて、所定の位置推定法で、前記1以上の生体における、虚像を含む位置を推定する第一位置推定ステップと、
記憶部に予め格納されている複数の第一ステアリングベクトルのうち、前記第一位置推定ステップにおいて推定された前記1以上の生体の虚像を含む位置それぞれに対応する第一ステアリングベクトルを、第二ステアリングベクトルとして抽出して出力する第二ステアリングベクトル出力ステップと、
前記固有ベクトルと前記第二ステアリングベクトルとを用いて、前記1以上の生体の位置及び数のうち少なくとも一方を推定する第二位置推定ステップとを含み、
前記生体数推定方法は、
前記複数の推定装置の前記推定方法により推定された、所定の空間それぞれに存在する1以上の生体の位置をもとに、一部重複する前記所定の空間からなる全空間の推定位置分布を算出する推定位置分布算出ステップと、
前記複数の推定装置の前記推定方法により推定された、前記所定の空間それぞれに存在する1以上の生体の数それぞれを用いて、前記全空間に存在する1以上の生体の数である生体数を推定する生体数推定ステップとを含み、
前記生体数推定ステップでは、前記複数の推定装置の前記推定方法により推定された位置の分散の極小値の数を、前記生体数として推定する、
生体数推定方法。 A method for estimating the number of living organisms for a living organism number estimating apparatus comprising a plurality of estimating apparatuses,
The estimation method performed by each of the plurality of estimation devices includes:
a biometric information extracting step of extracting biometric information, which is a component corresponding to one or more living organisms present in the predetermined space, from a received signal transmitted to the predetermined space;
an eigenvector calculation step of calculating one or more eigenvectors of a biometric correlation matrix obtained from the biometric information;
a first position estimation step of estimating a position including a virtual image in the one or more living bodies by a predetermined position estimation method using the biometric correlation matrix;
Among a plurality of first steering vectors pre-stored in a storage unit, the first steering vectors corresponding to the positions including the one or more virtual images of the living body estimated in the first position estimation step are used as the second steering vectors. a second steering vector output step of extracting and outputting as a vector;
a second position estimation step of estimating at least one of the positions and numbers of the one or more living organisms using the eigenvectors and the second steering vectors;
The method for estimating the number of living organisms,
Based on the positions of one or more living bodies existing in each of the predetermined spaces estimated by the estimation method of the plurality of estimation devices, calculate the estimated position distribution of the entire space consisting of the predetermined spaces that partially overlap. an estimated position distribution calculation step for
The number of living organisms, which is the number of one or more living organisms existing in the entire space, is calculated using the number of one or more living organisms existing in each of the predetermined spaces estimated by the estimation method of the plurality of estimating devices. and a step of estimating the number of living organisms to be estimated,
In the step of estimating the number of living bodies, the estimation method of the plurality of estimation devicesbyestimating the number of local minima of the variance of the estimated position as the number of living organisms;
number of livesestimation method.
前記複数の推定装置のそれぞれが行う推定方法は、
所定の空間に送信された信号を受信した受信信号から、前記所定の空間に存在する1以上の生体に対応する成分である生体情報を抽出する生体情報抽出ステップと、
前記生体情報から得られる生体相関行列の1以上の固有ベクトルを算出する固有ベクトル算出ステップと、
前記生体相関行列を用いて、所定の位置推定法で、前記1以上の生体における、虚像を含む位置を推定する第一位置推定ステップと、
記憶部に予め格納されている複数の第一ステアリングベクトルのうち、前記第一位置推定ステップにおいて推定された前記1以上の生体の虚像を含む位置それぞれに対応する第一ステアリングベクトルを、第二ステアリングベクトルとして抽出して出力する第二ステアリングベクトル出力ステップと、
前記固有ベクトルと前記第二ステアリングベクトルとを用いて、前記1以上の生体の位置及び数のうち少なくとも一方を推定する第二位置推定ステップとを含み、
前記生体数推定方法は、
前記複数の推定装置の前記推定方法により推定された、所定の空間それぞれに存在する1以上の生体の位置をもとに、一部重複する前記所定の空間からなる全空間の推定位置分布を算出する推定位置分布算出ステップと、
前記複数の推定装置の前記推定方法により推定された、前記所定の空間それぞれに存在する1以上の生体の数それぞれを用いて、前記全空間に存在する1以上の生体の数である生体数を推定する生体数推定ステップとを含み、
前記生体数推定ステップは、前記複数の推定装置の前記推定方法により推定された位置の密度の極大値の数を、前記生体数として推定する、
生体数推定方法。 A method for estimating the number of living organisms for a living organism number estimating device comprising a plurality of estimating devices,
The estimation method performed by each of the plurality of estimation devices includes:
Biometric information extraction for extracting biometric information, which is a component corresponding to one or more living organisms existing in a predetermined space, from a received signal received from a signal transmitted in the predetermined space.stepWhen,
an eigenvector calculation step of calculating one or more eigenvectors of a biometric correlation matrix obtained from the biometric information;
a first position estimation step of estimating a position including a virtual image in the one or more living bodies by a predetermined position estimation method using the biometric correlation matrix;
Among a plurality of first steering vectors pre-stored in a storage unit, the first steering vectors corresponding to the positions including the one or more virtual images of the living body estimated in the first position estimation step are used as the second steering vectors. a second steering vector output step of extracting and outputting as a vector;
a second position estimation step of estimating at least one of the positions and numbers of the one or more living organisms using the eigenvectors and the second steering vectors;
The method for estimating the number of living organisms,
Based on the positions of one or more living bodies existing in each of the predetermined spaces estimated by the estimation method of the plurality of estimation devices, calculate the estimated position distribution of the entire space consisting of the predetermined spaces that partially overlap. an estimated position distribution calculation step for
The number of living organisms, which is the number of one or more living organisms existing in the entire space, is calculated using the number of one or more living organisms existing in each of the predetermined spaces estimated by the estimation method of the plurality of estimating devices. and a step of estimating the number of living organisms to be estimated,
In the step of estimating the number of living organisms, the number of local maximum values estimated by the estimation method of the plurality of estimating devices is estimated as the number of living organisms.
Birth count estimation method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16/389,541 US11163057B2 (en) | 2018-05-02 | 2019-04-19 | Estimation device, living body count estimation device, estimation method, and recording medium |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018088490 | 2018-05-02 | ||
JP2018088490 | 2018-05-02 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019197039A JP2019197039A (en) | 2019-11-14 |
JP7162192B2 true JP7162192B2 (en) | 2022-10-28 |
Family
ID=68537416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019005577A Active JP7162192B2 (en) | 2018-05-02 | 2019-01-16 | Bionumber estimation device, bionumber estimation method, and program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7162192B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220233103A1 (en) * | 2020-01-07 | 2022-07-28 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Estimation device and estimation method |
WO2021172126A1 (en) * | 2020-02-27 | 2021-09-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Estimation device, estimation method, and program |
WO2021229812A1 (en) * | 2020-05-15 | 2021-11-18 | 日本電信電話株式会社 | Object detection method, object detection device, and object detection system |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003109001A (en) | 2001-09-27 | 2003-04-11 | Ced System Inc | System and program for detecting person |
JP2006234683A (en) | 2005-02-25 | 2006-09-07 | National Univ Corp Shizuoka Univ | Positioning system |
JP2010054277A (en) | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Yamatake Corp | System and method for measuring people distribution |
JP2012127929A (en) | 2010-12-10 | 2012-07-05 | Home Seismometer:Kk | P-wave/s-wave arrival time of day automatic reading method |
JP2015117972A (en) | 2013-12-17 | 2015-06-25 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | Processing apparatus and processing method |
US20170205502A1 (en) | 2016-01-15 | 2017-07-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Positioning sensor and direction estimation method |
JP2017138260A (en) | 2016-02-05 | 2017-08-10 | 沖電気工業株式会社 | Phaser and phasing processing method |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6157403A (en) * | 1996-08-05 | 2000-12-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Apparatus for detecting position of object capable of simultaneously detecting plural objects and detection method therefor |
-
2019
- 2019-01-16 JP JP2019005577A patent/JP7162192B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003109001A (en) | 2001-09-27 | 2003-04-11 | Ced System Inc | System and program for detecting person |
JP2006234683A (en) | 2005-02-25 | 2006-09-07 | National Univ Corp Shizuoka Univ | Positioning system |
JP2010054277A (en) | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Yamatake Corp | System and method for measuring people distribution |
JP2012127929A (en) | 2010-12-10 | 2012-07-05 | Home Seismometer:Kk | P-wave/s-wave arrival time of day automatic reading method |
JP2015117972A (en) | 2013-12-17 | 2015-06-25 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | Processing apparatus and processing method |
US20170205502A1 (en) | 2016-01-15 | 2017-07-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Positioning sensor and direction estimation method |
JP2017138260A (en) | 2016-02-05 | 2017-08-10 | 沖電気工業株式会社 | Phaser and phasing processing method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019197039A (en) | 2019-11-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6865394B2 (en) | program | |
US11150336B2 (en) | Positioning sensor and direction estimation method | |
US10895631B2 (en) | Sensor and estimating method | |
US11163057B2 (en) | Estimation device, living body count estimation device, estimation method, and recording medium | |
JP7162192B2 (en) | Bionumber estimation device, bionumber estimation method, and program | |
JP6402398B2 (en) | Processing apparatus and processing method | |
US11630195B2 (en) | Estimation method, estimation device, and program | |
US20220214421A1 (en) | Estimation device, estimation method, and recording medium | |
JP5004991B2 (en) | Intruder identification device | |
Zhuravchak et al. | Human activity recognition based on wi-fi csi data-a deep neural network approach | |
JP2014228291A (en) | Radio detection device and radio detection method | |
Zhu et al. | Calibrating time-variant, device-specific phase noise for COTS WiFi devices | |
JP2018112539A (en) | Sensor and position estimation method | |
JP2020109389A (en) | Estimation method, estimation device, and program | |
EP3995850A1 (en) | Sensor | |
US11047968B2 (en) | Estimating method and estimating device | |
Kram et al. | Delay estimation in dense multipath environments using time series segmentation | |
US20220221549A1 (en) | Sensor and position estimation method | |
US20220350014A1 (en) | Sensor | |
WO2023276592A1 (en) | Estimation method and estimation device | |
WO2022138749A1 (en) | Sensor, estimation method, and sensor system | |
JP5567974B2 (en) | Event detection device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210730 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220622 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220705 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220829 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220913 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221003 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7162192 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |