JP7349661B2 - 推定方法、推定装置およびプログラム - Google Patents
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人物の位置などを知る方法として、無線信号を利用する方法が検討されている。
以下では、図面を参照しながら、実施の形態1における推定装置10が、所定期間の異なる2つの時点に観測された複素伝達関数の差分情報を用いて、検出対象である動体(生体)の方向を推定することについて説明する。
図1は、実施の形態1における推定装置10の構成の一例を示すブロック図である。図1には、図1に示す推定装置10の検出対象である生体が合わせて示されている。
送信機12は、生体50の方向を推定するために用いる高周波の信号を、送信機12内部クロックfTXを用いて生成する。例えば、図2に示すように、送信機12は、生成した信号(送信波)を、アンテナ部11が備える1個の送信アンテナ素子から送信する。
アンテナ部11は、1個の送信アンテナ素子およびN個(Nは2以上の自然数)の受信アンテナ素子を有する。本実施の形態では、アンテナ部11は、送信アンテナ部11Aと受信アンテナ部11Bとを有する。送信アンテナ部11Aは、1素子の送信アンテナである送信アンテナ素子を有し、受信アンテナ部11Bは、MR個の受信アンテナ素子(受信アレーアンテナ)を備える。
受信部13は、N個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された受信信号であって、送信アンテナ素子から送信され、動体によって反射された反射信号を含む受信信号を、動体の活動に由来する周期に相当する第1期間について観測する。ここで、動体は、図2に示すような生体50である。また、動体の活動に由来する周期は、生体50の呼吸、心拍、体動の少なくとも一つを含む生体由来の周期(生体変動周期)である。
第一複素伝達関数算出部14は、第1期間に観測された複数の受信信号から、送信アンテナ素子とN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。
ここで第一複素伝達関数ベクトルh0には、送信機および受信機由来の周波数変動成分と、生体由来のドップラシフトとが含まれる。送信機および受信機由来の周波数変動成分には、例えば、(i)送信信号の空間伝播による減衰または位相回転、(ii)送信機および受信機間のクロック周波数誤差(fRX-fTX)、(iii)DA変換など無線機内にて用いられるサンプリングクロック周波数誤差などが含まれる。第一複素伝達関数ベクトルh0から送信機および受信機由来の周波数変動成分の位相回転を除去するために、第二複素伝達関数算出部15は、直接波成分としてh0内の任意の一つの要素hlを抽出する。
動体情報算出部16は、算出された第二複素伝達関数ベクトルh′を用い、特許文献1に記載の差分情報算出部と同様に所定間隔の2つの時点における2つの第二複素伝達関数ベクトルh′の差分情報を算出することで、動体情報を算出する。つまり、動体情報算出部16は、算出された複数の第二複素伝達関数ベクトルh′における所定周波数範囲に対応する動体情報を抽出することで、動体に関する成分に対応する動体情報を抽出する。例えば、動体情報算出部16は、動体情報として、生体の呼吸、心拍および体動の少なくともいずれかを含むバイタル活動の影響を受けた成分に対応する動体情報を抽出する。
方向推定処理部17は、第二複素伝達関数ベクトルh′より抽出した当該動体情報を用いて、所定の到来方向推定手法により、推定装置10を方向の基準として動体の存在する方向を推定する。より具体的には、所定の到来方向推定手法は、特許文献1記載の方向推定処理部のようなMUSIC(MUltipleSIgnal Classification)アルゴリズムに基づく推定手法であってもよいし、ビームフォーマ法またはCapon法に基づく推定手法であってもよい。
なお、実施の形態1の第二複素伝達関数算出部15は、第一複素伝達関数ベクトルh0を、直接波成分として第一複素伝達関数ベクトルh0内の任意の一つの要素hlにて除算することで、第二複素伝達関数ベクトルh′を算出したが、一つの要素hlにて除算することに限らない。
以上のよう構成された推定装置10の推定処理の動作について説明する。図4は、実施の形態1における推定装置10の推定処理を示すフローチャートである。
本実施の形態の推定装置10および推定方法によれば、受信信号から生体を経由しない直接波成分を抽出し、周波数誤差によって生じる位相回転を検出し、チャネル全体から送信部および受信部間のクロック揺らぎ、および、周波数誤差由来の位相回転を除去するため、動体の存在する方向を精度よく推定することが可能となる。このため、推定装置10は、推定装置10に対する動体が存在する方向を精度よく推定することができる。
実施の形態1では、受信信号より生体を経由しない直接波を抽出し、周波数誤差によって生じる位相回転を検出し、チャンネル全体から周波数誤差由来の位相回転を除去することで、動体の存在する方向を推定することが可能となる。それにより、無線信号を利用して動体が存在する方向の推定を行う推定装置10等について説明した。実施の形態2では、同様に直接波成分を用いて検出対象である動体(生体)の位置を推定する推定装置20等について説明する。
図5は、実施の形態2における推定装置20の構成の一例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。実施の形態2において、実施の形態1と同じ要素については特に言及が無い限り、同様の動作、バリエーションがあるとし、重複した説明は省略する。
送信部22は、生体50の方向を推定するために用いる高周波の信号を、送信機12内部クロックfTXを用いて生成する。例えば、図5に示すように、送信部22は、生成した信号(送信波)を、送信アンテナ部21Aが備えるMT個の送信アンテナ素子(送信アレーアンテナ)から送信する。
送信アンテナ部21Aは、M個(Mは2以上の自然数)の送信アンテナ素子を有する。本実施の形態では、送信アンテナ部21Aは、MT個の送信アンテナ素子を備える。上述したように、MT個の送信アンテナ素子は、送信部22が生成した信号(送信波)を送信する。
受信アンテナ部21Bは、N個(Nは2以上の自然数)の受信アンテナ素子(受信アレーアンテナ)を有する。本実施の形態では、実施の形態1と同様に、受信アンテナ部21Bは、MR個の受信アンテナ素子(受信アレーアンテナ)を備える。そして、例えば図5に示すように、MR個の受信アンテナ素子のそれぞれは、当該MT個の送信アンテナ素子(送信アレーアンテナ)から送信された信号は、生体50によって反射された信号(受信信号)を受信する。
受信部23は、N個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された受信信号であって、M個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信され、動体によって反射された反射信号を含む受信信号を、当該動体の活動に由来する周期に相当する第1期間について観測する。ここで、動体は、図5に示すような生体50である。動体の活動に由来する周期に相当する。また、動体の活動に由来する周期は、生体50の呼吸、心拍、体動の少なくとも一つを含む生体由来の周期(生体変動周期)である。
第一複素伝達関数算出部24は、第1期間に観測された複数の受信信号ら、M個の送信アンテナ素子とN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。
ここで、第一複素伝達関数には、実施例1と同様に送信機および受信機由来の周波数変動成分と、生体由来のドップラシフトとが含まれる。第二複素伝達関数算出部25は、直接波成分としてH0内の任意の要素hklを抽出し、(式10)で示される第一複素伝達関数行列H0を、(式11)に示されるように直接波成分にて除算し第二複素伝達関数行列H′を算出する。
動体情報算出部26は、算出された複数の第二複素伝達関数行列H′を、複数の受信信号が観測された順である時系列に逐次記録する。そして、動体情報算出部26は、当該複数の第二複素伝達関数行列H′のうち所定間隔の2つの時点における2つの複素伝達関数の差分を示す動体情報であってM×N次元の行列により表現される動体情報を2以上算出する。ここで、2以上の動体情報それぞれにおける所定間隔の2つの時点のうちの始点は、異なる時刻である。また、所定間隔は生体50由来の周期(生体変動周期)の略半分であってもよい。
位置推定処理部27は、第二複素伝達関数行列H′より抽出した当該動体情報を用いて、所定の到来方向推定手法により、動体の存在する位置を推定する。より具体的には、所定の到来方向推定手法は、特許文献1に記載の位置推定部のようなMUSIC(MUltipleSIgnal Classification)アルゴリズムに基づく推定手法であってもよいし、ビームフォーマ法またはCapon法に基づく推定手法であってもよい。
以上のよう構成された推定装置20の推定処理の動作について説明する。図6は、実施の形態2における推定装置20の推定処理を示すフローチャートである。
本実施の形態の推定装置20および推定方法によれば、受信信号から生体を経由しない直接波成分を抽出し、周波数誤差によって生じる位相回転を検出し、チャネル全体から送信部および受信部間のクロック揺らぎ、および、前記周波数誤差由来の位相回転を除去するため、動体の存在する位置を精度よく推定することが可能となる。
図7は、実施の形態2に係る推定方法を用いた実験の概念を示す図である。図8は、実施の形態2に係る推定方法を用いた実験の条件を示す図である。
11 アンテナ部
11A、21A 送信アンテナ部
11B、21B 受信アンテナ部
12 送信機
13、23 受信部
13-1~13-N 受信機
14、24 第一複素伝達関数算出部
15、25 第二複素伝達関数算出部
16、26 動体情報算出部
17 方向推定処理部
22 送信部
27 位置推定処理部
50 生体
Claims (16)
- 1個の送信アンテナ素子およびN個(Nは2以上の自然数)の受信アンテナ素子を有するアンテナ部を備える推定装置による推定方法であって、
測定対象の領域に前記送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、
前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された受信信号であって、前記送信アンテナ素子から送信された前記送信信号が動体によって反射された反射信号を含む受信信号を、前記動体の動きの周期に相当する第1期間について観測し、
前記第1期間に観測された複数の前記受信信号を用いて、前記送信アンテナ素子と前記N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第一複素伝達関数を複数算出し、
前記第一複素伝達関数の1以上の要素を用いて抽出された直接波成分であって、前記受信信号から前記動体を経由しない直接波成分で、前記第一複素伝達関数の全要素を除算することにより第二複素伝達関数を算出し、
算出された複数の前記第二複素伝達関数における所定周波数範囲に対応する動体情報を抽出することで、前記動体に関する成分に対応する前記動体情報を抽出し、
所定の到来方向推定手法により、当該動体情報を用いて、前記推定装置を方向の基準として前記動体の存在する方向を推定する
推定方法。 - 前記直接波成分は、前記第一複素伝達関数から抽出された一つの要素である
請求項1に記載の推定方法。 - 前記直接波成分は、前記第一複素伝達関数の全要素の平均値である
請求項1に記載の推定方法。 - 前記直接波成分は、前記第一複素伝達関数の相関行列を固有値分解することで算出された固有値および固有ベクトルの対のうち、前記固有値が最大となる対となる前記固有ベクトルを前記第一複素伝達関数に乗算して算出された、直接波のチャネル成分である第三複素伝達関数である
請求項1に記載の推定方法。 - 前記直接波成分は、前記第一複素伝達関数を特異値分解することで算出された左特異ベクトルおよび右特異ベクトルを前記第一複素伝達関数に乗算して算出された、直接波のチャネル成分である第四複素伝達関数である
請求項1に記載の推定方法。 - 前記所定の到来方向推定手法は、MUSIC(MUltipleSIgnal Classification)法、ビームフォーマ法、およびCapon法のいずれかに基づく推定手法である
請求項1から5のいずれか1項に記載の推定方法。 - 前記受信信号は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号に変調されている信号である
請求項6に記載の推定方法。 - M個(Mは2以上の自然数)の送信アンテナ素子からなる送信アンテナ部と、N個(Nは2以上の自然数)の受信アンテナ素子からなる受信アンテナ部とを備える推定装置による推定方法であって、
測定対象の領域に前記M個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、
前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された受信信号であって、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が動体によって反射された反射信号を含む受信信号を、当該動体の動きの周期に相当する第1期間について観測し、
前記第1期間に観測された複数の前記受信信号を用いて、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれと前記N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第一複素伝達関数を複数算出し、
前記第一複素伝達関数の1以上の要素を用いて抽出された直接波成分であって、前記受信信号から前記動体を経由しない直接波成分で、前記第一複素伝達関数の全要素を除算することにより第二複素伝達関数を算出し、
算出された複数の前記第二複素伝達関数における所定周波数範囲に対応する動体情報を抽出することで、前記動体に関する成分に対応する前記動体情報を抽出し、
所定の到来方向推定手法により、当該動体情報を用いて、前記動体の存在する位置を推定する
推定方法。 - 前記直接波成分は、前記第一複素伝達関数から抽出された一つの要素である
請求項8に記載の推定方法。 - 前記直接波成分は、前記第一複素伝達関数の全要素の平均値である
請求項8に記載の推定方法。 - 前記直接波成分は、前記第一複素伝達関数の相関行列を固有値分解することで算出された固有値および固有ベクトルの対のうち、前記固有値が最大となる対となる前記固有ベクトルを前記第一複素伝達関数に乗算して算出された、直接波のチャネル成分である第三複素伝達関数である
請求項8に記載の推定方法。 - 前記直接波成分は、前記第一複素伝達関数を特異値分解することで算出された左特異ベクトルおよび右特異ベクトルを前記第一複素伝達関数に乗算して算出された、直接波のチャネル成分である第四複素伝達関数である
請求項8に記載の推定方法。 - 前記所定の到来方向推定手法は、MUSIC(MUltipleSIgnal Classification)法、ビームフォーマ法、およびCapon法のいずれかに基づく推定手法である
請求項8から12のいずれか1項に記載の推定方法。 - 前記受信信号は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号に変調されている信号である
請求項13に記載の推定方法。 - 推定装置であって、
1個の送信アンテナ素子およびN個(Nは2以上の自然数)の受信アンテナ素子を有するアンテナ部と、
測定対象の領域に前記送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信する送信部と、
前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された受信信号であって、前記送信アンテナ素子から送信された前記送信信号が動体によって反射された反射信号を含む受信信号を、前記動体の動きの周期に相当する第1期間について観測する受信部と、
前記第1期間に観測された複数の前記受信信号を用いて、前記送信アンテナ素子と前記N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第一複素伝達関数を複数算出する第一複素伝達関数算出部と、
前記第一複素伝達関数の1以上の要素を用いて抽出された直接波成分であって、前記受信信号から前記動体を経由しない直接波成分で、前記第一複素伝達関数の全要素を除算することにより第二複素伝達関数を算出する第二複素伝達関数算出部と、
算出された複数の前記第二複素伝達関数における所定周波数範囲に対応する動体情報を抽出することで、前記動体に関する成分に対応する前記動体情報を抽出する動体情報算出部と、
所定の到来方向推定手法により、当該動体情報を用いて、前記推定装置を方向の基準として前記動体の存在する方向を推定する方向推定処理部と、を備える
推定装置。 - 1個の送信アンテナ素子およびN個(Nは2以上の自然数)の受信アンテナ素子を有するアンテナ部を備える推定装置による推定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
測定対象の領域に前記送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、
前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された受信信号であって、前記送信アンテナ素子から送信された前記送信信号が動体によって反射された反射信号を含む受信信号を、前記動体の動きの周期に相当する第1期間について観測し、
前記第1期間に観測された複数の前記受信信号を用いて、前記送信アンテナ素子と前記N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第一複素伝達関数を複数算出し、
前記第一複素伝達関数の1以上の要素を用いて抽出された直接波成分であって、前記受信信号から前記動体を経由しない直接波成分で、前記第一複素伝達関数の全要素を除算することにより第二複素伝達関数を算出し、
算出された複数の前記第二複素伝達関数における所定周波数範囲に対応する動体情報を抽出することで、前記動体に関する成分に対応する前記動体情報を抽出し、
所定の到来方向推定手法により、当該動体情報を用いて、前記推定装置を方向の基準として前記動体の存在する方向を推定する
推定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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JP2015117972A (ja) | 2013-12-17 | 2015-06-25 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | 処理装置、および処理方法 |
JP2015119770A (ja) | 2013-12-20 | 2015-07-02 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | 生体情報測定装置及び生体情報測定方法 |
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