JP7424515B2 - 物体検知システム、物体検知方法、およびデータ振り分け装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線装置間で通信される無線信号の伝搬路情報から通信エリア内の物体を検知する物体検知システムにおいて、物体検知用の伝搬路情報を複数の物体検知装置に振り分ける技術に関する。

従来、無線装置間で通信される無線信号の伝搬路情報から通信エリア内の物体を検知するシステムでは、物体検知を行う場所の近傍に検知装置を設置して物体検知が行われている（例えば、非特許文献１参照）。なお、無線装置間で通信される伝搬路情報の一例として、無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムでは、ＡＰ（Access Point）がＳＴＡ（STAtion）に伝搬路の状態を測定するための参照信号を送信し、ＳＴＡが測定した伝搬路情報をＡＰに送信することが行われている（例えば、非特許文献２参照）。従来の検知装置は、ＳＴＡからＡＰに送信される伝搬路情報をモニタすることにより、通信エリア内の物体検知が可能であるが、非特許文献１の方法では、検知装置の一つを検知場所の近傍に設置する必要がある。

一方、例えば機械学習を用いた無線センシングでは、精度の向上／人数のカウントなどの高機能なセンシングを行うためには学習モデルのデータを多くすること、あるいは判定に用いるデータを多くこと、などが必要である。しかし、従来のように単一の装置で無線センシングを行う場合、検知装置の設置場所が問題となる。設置場所の制約により低性能の検知装置しか利用できない場合、大きな学習データや判定に用いるデータを大きくすると判定に掛かる時間が長くなってしまう。これに対して高性能な検知装置の場合、高機能化や検知精度の向上は容易だが装置規模が大きくなるため設置場所に制約が掛かる。また、設置場所の制約を回避するために、遠隔地に高性能な検知装置を設置する場合、データの転送等に時間が掛かるという問題が生じる。

"インテリジェント空間形成のための無線センシング技術高度化に向けた評価", B5-24, 2020年電子情報通信学会ソサエティ大会、2020年9月 H. Yu and T. Kim, "Beamforming transmission in IEEE 802.11ac under time-varying channels," The Scientific World J., vol. 2014, pp. 1-11, Jul. 2014, article ID 920937.

従来技術では、物体検知を行う装置の１つを検知場所の近傍に設置する必要があり、設置場所や電力供給の点で十分な検知能力が得られず、高精度な物体検知を行うことが困難である。これを回避するには、検知対象から離れた場所に検知装置を設置する方法があるが、データの転送に時間が掛かること、高速な通信回線が必要になること、などの問題がある。

このように、無線ＬＡＮを含む無線局間の電波を利用して物体の移動方向を検知する仕組みが既に存在するが、設置場所・利用可能電力などに制約のあるような場所において、低精度・単純な物体検知と高精度・高度な物体検知とを同時に行うことは難しかった。

本発明は、無線信号の伝搬路情報から通信エリア内の物体を検知する場合に、物体検知用の伝搬路情報を複数の物体検知装置に振り分けることにより、リアルタイム性が要求される低精度・単純な物体検知とリアルタイム性が要求されない高精度・高度な物体検知とを両立させることができる物体検知システム、物体検知方法、およびデータ振り分け装置を提供することを目的とする。

本発明に係る物体検知システムは、２以上の無線装置間で測定および通信される伝搬路情報をキャプチャするキャプチャ装置と、前記キャプチャ装置がキャプチャした前記伝搬路情報の一部を第１の検知装置、前記伝搬路情報のすべてを第２の検知装置にそれぞれ振り分ける振り分け装置とを有し、前記第１の検知装置は、前記振り分け装置から振り分けられた一部の前記伝搬路情報に基づいて、前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知し、前記第２の検知装置は、前記振り分け装置から振り分けられたすべての前記伝搬路情報に基づいて、前記第１の検知装置よりも高精度および高機能な処理を行い、前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知することを特徴とする。

本発明に係る物体検知方法は、２以上の無線装置間で測定および通信される伝搬路情報をキャプチャするキャプチャ装置と、前記キャプチャ装置がキャプチャした前記伝搬路情報の一部を第１の検知装置、前記伝搬路情報のすべてを第２の検知装置にそれぞれ振り分ける振り分け装置とを有し、前記第１の検知装置は、前記振り分け装置から振り分けられた一部の前記伝搬路情報に基づいて、前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知し、前記第２の検知装置は、前記振り分け装置から振り分けられたすべての前記伝搬路情報に基づいて、前記第１の検知装置よりも高精度および高機能な処理を行い、前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知することを特徴とする。

本発明に係るデータ振り分け装置は、２以上の無線装置間で測定および通信される伝搬路情報に基づいて前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知する第１の検知装置および第２の検知装置に対して、キャプチャ装置がキャプチャした前記伝搬路情報を振り分けるデータ振り分け装置において、前記第１の検知装置に対しては、キャプチャされた前記伝搬路情報の一部をリアルタイムで送信し、前記第２の検知装置に対しては、キャプチャされた前記伝搬路情報のすべてをリアルタイムもしくは非リアルタイムで送信する振り分け部を有することを特徴とする。

本発明に係る物体検知システム、物体検知方法、およびデータ振り分け装置は、無線信号の伝搬路情報から通信エリア内の物体を検知する場合に、物体検知用の伝搬路情報を複数の物体検知装置に振り分けることにより、リアルタイム性が要求される低精度・単純な物体検知とリアルタイム性が要求されない高精度・高度な物体検知とを両立させることができる。

実施形態に係る物体検知システムの一例を示す図である。 ＡＰとＳＴＡとの間で通信される無線信号のシーケンス例を示す図である。 本実施形態に係る物体検知方法のシーケンス例を示す図である。 記憶装置に記憶されるフォーマットの一例を示す図である。 ＳＴＡからＡＰに送信される圧縮されたＣＳＩの一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係る物体検知システム、物体検知方法、およびデータ振り分け装置の実施形態について説明する。ここで、本発明に係る物体検知システムは、基地局装置と端末装置など少なくとも２台の無線装置間の伝搬路情報（実施形態ではＣＳＩ（Channel State Information）と称する）を測定して測定結果を通信する無線通信システムを利用し、無線装置間で通信されるＣＳＩをキャプチャして無線通信システムの通信エリア内の物体を検知するシステムである。なお、以降の実施形態では、無線通信システムが無線ＬＡＮシステムである場合について説明するが、伝搬路の状態を測定して通信するシステムであれば同様に適用可能である。

図１は、実施形態に係る物体検知システム１００の一例を示す。図１において、基地局装置に相当するＡＰ１０１と端末装置に相当するＳＴＡ１０２は、無線ＬＡＮ規格の８０２．１１ａｃに対応する通信を行う。

図１において、ＡＰ１０１は、４つのアンテナ（ＡＴ（１）、ＡＴ（２）、ＡＴ（３）およびＡＴ（４））を有する。なお、図１に示すＡＰ１０１は、４つのアンテナを有するが、２以上のアンテナが有ればよい。また、ＳＴＡ１０２は少なくとも１本のアンテナを備えるものとする。さらに、図１では、ＳＴＡ１０２が１台の例を示したが、ＡＰ１０１と複数のＳＴＡ１０２との間でＭＵ－ＭＩＭＯ（Multi User Multiple Input Multiple Output）伝送を行う場合でも本実施形態の適用が可能である。

図１において、ＡＰ１０１は、ＳＴＡ１０２に対して、ＡＰ１０１の各アンテナとＳＴＡ１０２との間のそれぞれの伝搬路の状態を測定するための参照信号としてＶＨＴ ＮＤＰ（Very High Throughput Null Data Packet）を送信する。そして、ＳＴＡ１０２は、ＶＨＴ ＮＤＰからＡＰ１０１の各アンテナとＳＴＡ１０２との間の伝搬路の状態を示すＣＳＩを計算し、その結果をＶＨＴ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ＢｅａｍＦｏｒｍｉｎｇ Ｒｅｐｏｒｔのフレームに格納してＡＰ１０１に送信する。ＡＰ１０１は、ＳＴＡ１０２から受信するＣＳＩに基づいて、送信ビーム形成処理などを行う。なお、ＡＰ１０１とＳＴＡ１０２との間で送受信される信号については後述する。

図１において、本実施形態に係る物体検知システム１００は、キャプチャ装置１０３、振り分け装置１０４、記憶装置１０５、検知装置１０６（１）および検知装置１０６（２）を有する。

キャプチャ装置１０３は、ＡＰ１０１とＳＴＡ１０２との間の通信エリアを含む通信エリア近傍に設置され、ＡＰ１０１とＳＴＡ１０２との間で通信される無線ＬＡＮフレームをモニタし、予め設定された特定のフレームをキャプチャする。キャプチャ装置１０３は、ＡＰ１０１とＳＴＡ１０２との間で通信される無線ＬＡＮフレームのうち、ＳＴＡ１０２からＡＰ１０１に送信されたＶＨＴ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ Ｒｅｐｏｒｔフレームを判別し、当該フレームをキャプチャする。キャプチャした圧縮されたＣＳＩが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報を振り分け装置１０４に送信する。ここで、ＡＰ１０１とＳＴＡ１０２との間では、ＣＳＩの測定および送信が周期的に行われている。

振り分け装置１０４は、キャプチャ装置１０３がキャプチャした圧縮されたＣＳＩが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報を検知装置１０６（１）および検知装置１０６（２）に送信する。また、振り分け装置１０４は、キャプチャ装置１０３から受け取る圧縮されたＣＳＩが格納されたフレームから得られる情報（送信元アドレス、送信先アドレス、キャプチャ装置１０３の番号、取得ＣＳＩなど）と当該フレームの受信時刻の情報（以降、必要に応じて、これらの情報をキャプチャ情報と称する）を記憶装置１０５に記憶する。

ここで、振り分け装置１０４は、キャプチャ装置１０３によりキャプチャされたキャプチャ情報の一部をリアルタイムで検知装置１０６（１）に送信し、キャプチャされたキャプチャ情報のすべてをリアルタイムもしくは非リアルタイムで検知装置１０６（２）に送信する。

なお、キャプチャ情報の一部を検知装置１０６（１）に送信する方法として、上述のフレームがキャプチャされるごとに送信するのではなく、例えば数回に１回など送信回数を間引いてもよいし、上述のフレームがキャプチャされるごとにキャプチャされたフレームに格納されている複数のＣＳＩの一部を選択して検知装置１０６（１）に送信してもよい。

また、キャプチャ情報のすべてを検知装置１０６（２）に送信する方法として、フレームがキャプチャされるごとにキャプチャ情報を検知装置１０６（２）に送信してもよいし、予め決められた一定の時間間隔もしくは予め決められた時刻になるごとに、記憶装置１０５に蓄積されたキャプチャ情報を読み出して、一括して検知装置１０６（２）に送信してもよい。

なお、振り分け装置１０４は、キャプチャ装置１０３と一体化されてもよい。ここで、振り分け装置１０４が行う処理に対応するプログラムを汎用のコンピュータもしくはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路で実行するようにしてもよい。また、プログラムは、記憶媒体に記録して提供されてもよいし、ネットワークを通して提供されてもよい。

記憶装置１０５は、ハードディスクやメモリなどで構成され、キャプチャ装置１０３から振り分け装置１０４に送信されるキャプチャ情報が記憶される。なお、記憶装置１０５は、振り分け装置１０４の記憶部として一体化されてもよい。

検知装置１０６（１）は、第１の検知装置として動作し、装置の設置に制約が多いなどの条件において、振り分け装置１０４から受信するキャプチャ情報に基づいて、物体の有無を含む低精度もしくは単純な物体検知をリアルタイムで行う。ここで、検知装置１０６（１）は、通信エリアの近傍に設置されているキャプチャ装置１０３および振り分け装置１０４と同じ場所もしくはデータ転送に時間の掛からない近くの場所に設置されている。このように、検知装置１０６（１）は設置場所の制約があり、後述の検知装置１０６（２）よりも装置規模が小さく、処理能力などの性能が低いため、リアルタイムで物体の有無を検知するだけの単純な物体検知を行う。

検知装置１０６（２）は、第２の検知装置として動作し、装置の設置に制約が少ない条件において、振り分け装置１０４から受信するキャプチャ情報に基づいて、物体検知以外の物体の属性（例えば、物体の移動方向・混雑度・数の測定など）の高精度もしくは高度な物体検知を非リアルタイムで行う。ここで、検知装置１０６（２）は、通信エリアの近傍に設置されているキャプチャ装置１０３および振り分け装置１０４から離れた遠方に設置されている。このため、検知装置１０６（２）は、設置場所や電力供給などの制約が少ないので、検知装置１０６（１）よりも処理能力などの性能が高く、大量のデータを高速に処理できる大規模な装置の設置が可能であり、リアルタイム性が要求されない高精度・高度な物体の検知処理や解析などを行うことができる。

ネットワーク１０７は、例えばネットワークスイッチなどの通信装置を含むインターネットや専用の通信網に対応し、大量のデータを転送する場合、時間遅延が生じる場合がある。このため、検知装置１０６（２）は、通信エリアへの物体１５０の侵入検知など、リアルタイム性を必要とする物体検知に適さない。

このように、本実施形態に係る物体検知システム１００は、ＳＴＡ１０２からＡＰ１０１に送信されるＣＳＩをキャプチャ装置１０３がキャプチャし、キャプチャ情報に基づいて通信エリア内の物体を検知することができる。特に、本実施形態では、キャプチャしたＣＳＩを検知装置１０６（１）および検知装置１０６（２）に振り分けることにより、リアルタイム性が要求される低精度・単純な物体検知とリアルタイム性が要求されない高精度・高度な物体検知とを両立させることができる。

なお、図１では、機能が分かり易いように、キャプチャ装置１０３、振り分け装置１０４、記憶装置１０５および検知装置１０６（１）を別々の装置として説明したが、キャプチャ装置１０３、振り分け装置１０４、記憶装置１０５の機能を１台の検知装置１０６（１）に集約してもよい。この場合、当該検知装置１０６（１）からネットワーク１０７を介して検知装置１０６（２）に記憶装置１０５に蓄積された情報が送信される。

また、キャプチャ装置１０３、振り分け装置１０４、記憶装置１０５、検知装置１０６（１）および検知装置１０６（２）がそれぞれ実行する処理に対応するプログラムをコンピュータもしくはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路で実行するようにしてもよい。また、プログラムは、記憶媒体に記録して提供されてもよいし、ネットワークを通して提供されてもよい。

（ＡＰ１０１とＳＴＡ１０２との間のシーケンス例）
図２は、ＡＰ１０１とＳＴＡ１０２との間で通信される無線信号のシーケンス例を示す。

図２において、ＡＰ１０１は、ＣＳＩを取得するためのサウンディングプロトコルの開始信号として、ＶＨＴ ＮＤＰ Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔフレームをブロードキャストする。その直後に、ＡＰ１０１は、ＣＳＩを測定するためのデータを含むＶＨＴ ＮＤＰを宛先のＳＴＡ１０２に送信する。

ここで、ＶＨＴはＶｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔの略であり、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ規格では超高速通信を行うためのＶＨＴフレームが基本である。また、ＮＤＰはＮｕｌｌ Ｄａｔａ Ｐａｃｋｅｔの略であり、ＶＨＴ ＮＤＰは通信用データを含まないフレームである。ＶＨＴ ＮＤＰ Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔフレームは、ＡＰ１０１と宛先のＳＴＡ１０２のアドレスを含み、ＶＨＴ ＮＤＰの送信をＳＴＡ１０２に事前通知するためのフレームである。なお、ＶＨＴ ＮＤＰ Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔフレームは、特定の１以上のアンテナから送信され、２以上のアンテナから送信する場合もすべて同じデータの信号が各アンテナから送信される。

図２において、ＡＰ１０１から送信されるＶＨＴ ＮＤＰを受信したＳＴＡ１０２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃで規定された手法により圧縮されたＣＳＩの値を導出する。ＳＴＡ１０２は、導出した圧縮されたＣＳＩをＶＨＴ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ Ｒｅｐｏｒｔに格納して送信する。ここで、ＳＴＡ１０２は、ＡＰ１０１のアンテナごとにＣＳＩが得られるが、アンテナ数が多くなるとＡＰ１０１にフィードバックするＣＳＩの情報量が多くなる。このため、無線ＬＡＮ規格で予め決められた方法により、すべてのＣＳＩから選択されたＣＳＩ（圧縮されたＣＳＩ）がＡＰ１０１にフィードバックされる。

ここで、物体検知方法の一例を説明する。図１において、キャプチャ装置１０３は、ＳＴＡ１０２からＡＰ１０１にフィードバックされる４つのアンテナごとに測定されたＣＳＩをキャプチャする。例えば、図１において、物体１５０が点線矢印の方向に移動している場合、ＡＰ１０１のＡＴ（４）側から通信エリアに侵入する。そして、物体１５０がＡＴ（１）側に通り抜ける場合、先ずＡＴ（４）のＣＳＩが変動し、時間的にＡＴ（３）、ＡＴ（２）、およびＡＴ（１）の順にＣＳＩが変動する。このように、アンテナごとのＣＳＩの変動を検知することにより、物体１５０の侵入や移動方向を検知することができる。

なお、上述の検知方法は一例であり、侵入検知のようにリアルタイム性が必要な単純な物体検知だけでなく、予め決められた時間だけ蓄積された大量のＣＳＩを解析することにより、リアルタイム性が要求されない人数カウントのような高精度・高機能な物体検知が可能になる。

ここで、先に説明したように、本実施形態に係る物体検知システム１００では、侵入検知のようにリアルタイム性が必要な単純な物体検知は、通信エリアの近傍に設置された検知装置１０６（１）で行う。また、人数カウントのようなリアルタイム性が要求されない高精度・高機能な物体検知は、遠隔地に設置された高性能な検知装置１０６（２）で行われる。

このように、本実施形態に係る物体検知システム１００は、リアルタイム性が要求される単純・低精度な物体検知とリアルタイム性が要求されない高度・高精度な物体検知とを両立させることができる。

（物体検知のシーケンス例）
図３は、本実施形態に係る物体検知方法のシーケンス例を示す。なお、図３に示すシーケンスは、図１の各装置により実行される。

ステップ（１）において、図２で説明したように、ＡＰ１０１とＳＴＡ１０２との間で通信が行われている。キャプチャ装置１０３は、ＡＰ１０１とＳＴＡ１０２との間で送受信される無線ＬＡＮフレームをモニタする。

ステップ（２）において、キャプチャ装置１０３は、受信可能な無線ＬＡＮのフレームをキャプチャしており、予め指定されたＳＴＡ１０２からＡＰ１０１に送信されたＶＨＴ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ Ｒｅｐｏｒｔフレーム（圧縮されたＣＳＩが格納されたフレーム）のみを選別してキャプチャする。

ステップ（３）において、キャプチャ装置１０３は、キャプチャしたフレーム内の圧縮されたＣＳＩが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報を振り分け装置１０４に送信する。ここで、キャプチャ装置１０３自身の番号（シリアル番号などの装置固有の識別子）を含めて、振り分け装置１０４に送信する。

ステップ（４）において、振り分け装置１０４は、キャプチャ装置１０３から受信した圧縮されたＣＳＩが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報を検知装置１０６（１）にリアルタイムで送信する。

ステップ（５）において、検知装置１０６（１）は、振り分け装置１０４から受信した圧縮されたＣＳＩが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報に基づいて、リアルタイムで物体検知を行う。

ステップ（６）において、振り分け装置１０４は、ステップ（４）の処理と並行して、ステップ（３）でキャプチャ装置１０３から受信した圧縮されたＣＳＩが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報、およびキャプチャ装置１０３の番号などの情報を記憶装置１０５に記憶する。なお、振り分け装置１０４は、記憶装置１０５に記憶する情報をリアルタイムで検知装置１０６（２）に送信するようにしてもよい。

ステップ（７）において、記憶装置１０５は、振り分け装置１０４から出力される圧縮されたＣＳＩが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報、およびキャプチャ装置１０３の番号などの情報を蓄積する。

ステップ（８）において、ステップ（２）と同様に、再度ＳＴＡ１０２からＡＰ１０１に送信されたＶＨＴ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ Ｒｅｐｏｒｔフレームのみを選別してキャプチャする。

ステップ（９）において、ステップ（３）と同様に、キャプチャ装置１０３は、キャプチャしたフレーム内の圧縮されたＣＳＩが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報、およびキャプチャ装置１０３自身の番号などの情報を振り分け装置１０４に送信する。

ステップ（１０）において、振り分け装置１０４は、ステップ（６）と同様に、ステップ（９）でキャプチャ装置１０３から受信した圧縮されたＣＳＩが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報、およびキャプチャ装置１０３の番号などの情報を記憶装置１０５に記憶する。ここで、振り分け装置１０４は、ステップ（４）と同様の処理を行わないので、検知装置１０６（１）にはキャプチャされた情報が転送されない。なお、振り分け装置１０４は、記憶装置１０５に記憶する情報をリアルタイムで検知装置１０６（２）に送信するようにしてもよい。

ステップ（１１）において、記憶装置１０５は、ステップ（７）と同様に、振り分け装置１０４から出力される圧縮されたＣＳＩが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報、およびキャプチャ装置１０３の番号などの情報を蓄積する。なお、記憶装置１０５に記憶される情報については後で説明する。

ステップ（１２）において、上記ステップ（１）からステップ（１１）の動作が繰り返し行われる。なお、図３の例では、振り分け装置１０４は、ステップ（２）でキャプチャしたキャプチャ情報をステップ（４）で検知装置１０６（１）に送信するが、ステップ（８）でキャプチャしたキャプチャ情報は検知装置１０６（１）に送信しない。つまり、振り分け装置１０４は、キャプチャ装置１０３から受け取ったキャプチャ情報を２回に１回の割合で送信回数を１／２に間引いて検知装置１０６（１）に送信する処理をステップ（１２）で繰り返し実行する。なお、図３の例では、検知装置１０６（１）への送信回数を１／２に間引いているが１／３など任意の回数に間引いてもよい。あるいは、ある一定時間内にキャプチャされたキャプチャ情報の先頭などから予め決められた個数（ｎ個（ｎは正の整数））のキャプチャ情報が送信されるようにしてもよい。

ステップ（１３）において、振り分け装置１０４は、記憶装置１０５に記憶されたキャプチャ情報を読み出して、非リアルタイムで検知装置１０６（２）に送信する。図３の例では、振り分け装置１０４は、ステップ（１）からステップ（１１）の動作が繰り返し行われている期間に記憶装置１０５に蓄積されたキャプチャ情報を読み出して、検知装置１０６（２）に送信する。つまり、振り分け装置１０４は、予め決められた一定の時間間隔もしくは予め決められた時刻になるごとに、記憶装置１０５に記憶されたキャプチャ情報を読み出して、検知装置１０６（２）に送信する。なお、振り分け装置１０４は、キャプチャ装置１０３からキャプチャ情報を受け取るごとに検知装置１０６（２）にキャプチャ情報を送信するようにしてもよい。

ステップ（１４）において、検知装置１０６（２）は、ネットワーク１０７を介して振り分け装置１０４から受信したＣＳＩおよび受信時刻などの情報に基づいて、物体検知を行う。なお、検知装置１０６（２）が行う物体検知は、検知装置１０６（１）よりも高精度な物体検知であり、例えば、物体の正確な位置、移動方向の検知、通信エリアにおける混雑度の検知、物や人の数のカウントなどを少なくとも含む高精度もしくは高度な物体検知、および検知結果の時間的・空間的な推移や予測などの高度な解析が非リアルタイムで行われる。ここで、検知装置１０６（２）は、検知装置１０６（１）よりも高性能な装置なので、振り分け装置１０４と検知装置１０６（２）との間のネットワーク１０７の通信帯域を確保できる場合は、振り分け装置１０４から逐次、キャプチャ情報を受信してリアルタイムでの処理も可能である。

このように、本実施形態に係る物体検知システム１００は、リアルタイム性が必要な単純な物体検知を検知装置１０６（１）で行い、リアルタイム性が要求されない高精度・高機能な物体検知を検知装置１０６（２）で行うことにより、リアルタイム性が要求される単純・低精度な物体検知とリアルタイム性が要求されない高度・高精度な物体検知とを両立させることができる。

（記憶装置１０５のフォーマットの一例）
図４は、キャプチャ装置１０３から受け取ったＣＳＩおよび受信時刻などの情報が記憶装置１０５に記憶されるときのフォーマットの一例を示す。

記憶装置１０５に記憶される情報のフォーマットは、キャプチャ装置１０３がＣＳＩをキャプチャした受信時刻、ＡＰ１０１のアドレス、ＳＴＡ１０２のアドレス、キャプチャ装置１０３の番号、キャプチャ装置１０３がキャプチャしたＣＳＩ（取得ＣＳＩ）の各情報が記憶装置１０５に記憶される。

なお、ＡＰ１０１およびＳＴＡ１０２のそれぞれのアドレスは、ＣＳＩが格納されている無線フレームの送信元アドレスおよび送信先アドレスとして取得される。また、キャプチャ装置１０３の番号は、キャプチャ装置１０３固有の番号であり、振り分け装置１０４に送信する情報にキャプチャ装置１０３の番号が付加される。キャプチャ装置１０３の番号は、複数のキャプチャ装置１０３が配置される場合に、それぞれのキャプチャ装置１０３を識別するために使用される。

図４の例では、アドレスが11：22：33：44：55：66のＳＴＡ１０２からアドレスがAA:BB:CC:DD:EE:FFのＡＰ１０１に送信されたＣＳＩが受信時刻14:00:00に装置番号がA1のキャプチャ装置１０３によりキャプチャされている。このときに取得されたＣＳＩは、例えばφ11，φ21，・・・である。同様に、受信時刻14:00:01、受信時刻14:00:02のように、時系列順にキャプチャ装置１０３によりキャプチャされたＣＳＩを記憶装置１０５に記憶する。なお、取得ＣＳＩについては後述する。

また、図４の例では、説明が分かり易いように、受信時刻を１ｓｅｃごととし、１ｓｅｃごとにＣＳＩをキャプチャするものとして説明したが、無線システムの仕様に応じて１０ｍｓｅｃや１００ｍｓｅｃごとであってもよい。

また、図４の例では、図１で説明した１台のＡＰ１０１と１台のＳＴＡ１０２とが通信する場合を示したが、例えば複数のＳＴＡ１０２が存在する場合は、ＳＴＡ１０２ごとにアドレスが異なる。ＡＰ１０１についても同様である。

なお、複数のＳＴＡ１０２が存在する場合であっても、キャプチャ装置１０３に設定された対象のＳＴＡ１０２が１台の場合は、対象とするＳＴＡ１０２が測定してＡＰ１０１に送信するＣＳＩの情報のみがキャプチャされて記憶装置１０５に記憶される。

（圧縮されたＣＳＩの一例）
図５は、ＳＴＡ１０２からＡＰ１０１に送信される圧縮されたＣＳＩの一例を示す。図５において、左の列から順に、送信アンテナ数（ＡＰ１０１のアンテナ数）×受信アンテナ数（ＳＴＡ１０２のアンテナ数）、圧縮されたＣＳＩの数、圧縮されたＣＳＩの一例が記載されている。なお、送信アンテナ数は２以上である。

ここで、先に説明したように、ＣＳＩは、ＳＴＡ１０２のアンテナ数とＡＰ１０１のアンテナ数とに応じて、各アンテナ間のＣＳＩが測定される。このため、アンテナ数が多くなるとＡＰ１０１にフィードバックするＣＳＩの情報量が膨大となるので、すべてのアンテナ間のＣＳＩから無線ＬＡＮ規格で決められた条件により選択されたＣＳＩ（圧縮されたＣＳＩ）がＶＨＴ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ Ｒｅｐｏｒｔフレームにより、ＡＰ１０１にフィードバックされる。

例えば、送信アンテナ数が２本、受信アンテナ数が１本の場合（２×１と記載）、圧縮されたＣＳＩの数は２、圧縮されたＣＳＩはφ１１、ψ２１である。同様に、２×２の場合、圧縮されたＣＳＩの数は２、圧縮されたＣＳＩはφ１１、ψ２１であり、３×１の場合、圧縮されたＣＳＩの数は４、圧縮されたＣＳＩはφ１１、φ２１、ψ２１、ψ３１である。ここで、φｉｊは、送信アンテナ番号ｉ（ｉは２以上の整数）と受信アンテナ番号ｊ（ｊは１以上の整数）との間の位相情報に相当する。ψｉｊは、送信アンテナ番号ｉと受信アンテナ番号ｊとの間の振幅情報に相当する。以下、同様に、送信アンテナ数と受信アンテナ数の組み合わせに応じて、圧縮されたＣＳＩが決められている。

図１に示す本実施形態に係る物体検知システム１００では、送信アンテナ数はＡＰ１０１のアンテナの数（４本）であり、受信アンテナ数はＳＴＡ１０２のアンテナの数（１本）である。この場合、ＡＰ１０１の４つのアンテナのそれぞれに対する４つの位相情報と４つの振幅情報との合計８つのＣＳＩが測定される。そして、図５に示す４×１のように、測定された８つのＣＳＩから６つの圧縮されたＣＳＩ（φ１１、φ２１、φ３１、ψ２１、ψ３１、ψ４１）が計算され、計算された圧縮されたＣＳＩがＡＰ１０１に送信される。

ここで、図５に示した圧縮されたＣＳＩは一例である。上述の場合、φ１１は、ＡＴ（４）とＡＴ（１）とから送信された信号がＳＴＡ１０２のアンテナで受信されたときの位相差を示す。同様に、φ２１はＡＴ（４）とＡＴ（２）との位相差、φ３１はＡＴ（４）とＡＴ（３）との位相差をそれぞれ示す。なお、ｉ，ｊを正の整数として、φｉｊ∈［０，２π）である。また、ψ２１は、ＡＴ（１）とＡＴ（２）とから送信された信号がＳＴＡ１０２のアンテナで受信されたときの振幅比を角度で表した値（振幅の絶対値の比のｔａｎ－１の値）を示す。同様にψ２１はＡＴ（１）とＡＴ（２）との振幅比、ψ３１はＡＴ（１）とＡＴ（３）との振幅比をそれぞれ示す。なお、ｉ，ｊを正の整数として、ψｉｊ∈［０，π／２）である。

このように、ＳＴＡ１０２は、ＡＰ１０１から送信される参照信号に基づいてＣＳＩを測定して圧縮されたＣＳＩをＡＰ１０１に送信する。キャプチャ装置１０３は、ＳＴＡ１０２からＡＰ１０１に送信される圧縮されたＣＳＩをキャプチャし、振り分け装置１０４に送信する。振り分け装置１０４は、キャプチャ装置１０３から受け取る圧縮されたＣＳＩの一部を検知装置１０６（１）に送信し、キャプチャ装置１０３から受け取るＣＳＩのすべてを検知装置１０６（２）に送信する。

ここで、本実施形態では、図１に示すように、キャプチャ装置１０３の位置はＡＰ１０１とＳＴＡ１０２との中間付近にあるが、ＳＴＡ１０２からの信号を受信できる位置であればどこでもよい。また、ＡＰ１０１もしくはＳＴＡ１０２にキャプチャ装置１０３、記憶装置１０５および検知装置１０６の機能が含まれているような構成も考えられる。また、図１ではＳＴＡ１０２は１台であるが、ＳＴＡ１０２は複数台でも構わない。また、ＡＰ１０１と他のＡＰ１０１との間の通信に本実施形態を適用してもよい（この場合は一方のＡＰ１０１がＳＴＡ１０２として機能する)。

以上、説明したように、本実施形態に係る物体検知システム１００は、侵入検知のようなリアルタイム性が必要なセンシングの場合はローカルで行い、人数カウントのような高精度・高機能なセンシングを行う場合は無線情報を遠隔地に転送し、リモートでの検知を行う。これにより、精度／機能に対する要求条件が低いセンシングについては低性能な装置で行うことにより設置場所についての制約を低減もしくはなくすことができ、要求条件が高いセンシングについては遠隔地で行うことにより設置場所にとらわれず実施することが可能となる。

特に、本実施形態では、検知装置１０６（１）と検知装置１０６（２）の２つの検知装置を用いることにより、設置条件や利用可能電力に制約のある場所では低精度もしくは単純な物体検知を行い、設置条件や利用可能電力に制約が少ない場所に設置した検知装置により高精度もしくは高度な検知（物体の移動方向の検知・混雑度・数の測定）を行うことが可能となる。また、振り分け装置１０４に記憶装置１０５を備えることにより、リアルタイム性の要求されない物体検知を高精度に行うことが可能となる。

ここで、振り分け装置１０４、検知装置１０６（１）、および検知装置１０６（２）がそれぞれ行う処理に対応するプログラムを汎用のコンピュータもしくはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路で実行するようにしてもよい。また、プログラムは、記憶媒体に記録して提供されてもよいし、ネットワークを通して提供されてもよい。

このように、本発明に係る物体検知システム、物体検知方法、およびデータ振り分け装置は、無線信号の伝搬路情報から通信エリア内の物体を検知する場合に、物体検知用の伝搬路情報を複数の物体検知装置に振り分けることにより、リアルタイム性が要求される低精度・単純な物体検知とリアルタイム性が要求されない高精度・高度な物体検知とを両立させることができる。

１００・・・物体検知システム；１０１・・・ＡＰ；１０２・・・ＳＴＡ；１０３・・・キャプチャ装置；１０４・・・振り分け装置；１０５・・・記憶装置；１０６（１），１０６（２）・・・検知装置；１０７・・・ネットワーク；１５０・・・物体

Claims (8)

1. ２以上の無線装置間で測定および通信される伝搬路情報をキャプチャするキャプチャ装置と、
   前記キャプチャ装置がキャプチャした前記伝搬路情報の一部を第１の検知装置、前記伝搬路情報のすべてを第２の検知装置にそれぞれ振り分ける振り分け装置と
   を有し、
   前記第１の検知装置は、前記振り分け装置から振り分けられた一部の前記伝搬路情報に基づいて、前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知し、
   前記第２の検知装置は、前記振り分け装置から振り分けられたすべての前記伝搬路情報に基づいて、前記第１の検知装置よりも高精度および高機能な処理を行い、前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知する
   ことを特徴とする物体検知システム。
2. 請求項１に記載の物体検知システムにおいて、
   前記振り分け装置は、前記第１の検知装置に対しては、キャプチャされた前記伝搬路情報の送信回数を間引いて、リアルタイムで送信し、前記第２の検知装置に対しては、キャプチャされた前記伝搬路情報のすべてをリアルタイムもしくは非リアルタイムで送信し、
   前記第１の検知装置は、設置に制約が多い場所に設置され、物体の有無を含む低精度もしくは単純な物体検知をリアルタイムで行い、
   前記第２の検知装置は、設置に制約が少ない場所に設置され、物体の移動方向の検知・混雑度・数の測定の少なくとも１つを含む高精度もしくは高度な物体検知を非リアルタイムで行う
   ことを特徴とする物体検知システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の物体検知システムにおいて、
   前記振り分け装置は、
   前記キャプチャ装置から受け取った前記伝搬路情報を少なくとも含む情報を記憶するための記憶部を備え、
   予め決められた一定の時間間隔で前記記憶部に記憶された前記伝搬路情報を少なくとも含む情報を前記第２の検知装置に送信する
   ことを特徴とする物体検知システム。
4. ２以上の無線装置間で測定および通信される伝搬路情報をキャプチャするキャプチャ装置と、
   前記キャプチャ装置がキャプチャした前記伝搬路情報の一部を第１の検知装置、前記伝搬路情報のすべてを第２の検知装置にそれぞれ振り分ける振り分け装置と
   を有し、
   前記第１の検知装置は、前記振り分け装置から振り分けられた一部の前記伝搬路情報に基づいて、前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知し、
   前記第２の検知装置は、前記振り分け装置から振り分けられたすべての前記伝搬路情報に基づいて、前記第１の検知装置よりも高精度および高機能な処理を行い、前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知する
   ことを特徴とする物体検知方法。
5. 請求項４に記載の物体検知方法において、
   前記振り分け装置は、前記第１の検知装置に対しては、キャプチャされた前記伝搬路情報の送信回数を間引いて、リアルタイムで送信し、前記第２の検知装置に対しては、キャプチャされた前記伝搬路情報のすべてをリアルタイムもしくは非リアルタイムで送信し、
   前記第１の検知装置は、設置に制約が多い場所に設置され、物体の有無を含む低精度もしくは単純な物体検知をリアルタイムで行い、
   前記第２の検知装置は、設置に制約が少ない場所に設置され、物体の移動方向の検知・混雑度・数の測定の少なくとも１つを含む高精度もしくは高度な物体検知を非リアルタイムで行う
   ことを特徴とする物体検知方法。
6. 請求項４または請求項５に記載の物体検知方法において、
   前記振り分け装置は、
   前記キャプチャ装置から受け取った前記伝搬路情報を少なくとも含む情報を記憶するための記憶部を備え、
   予め決められた一定の時間間隔で前記記憶部に記憶された前記伝搬路情報を少なくとも含む情報を前記第２の検知装置に送信する
   ことを特徴とする物体検知方法。
7. ２以上の無線装置間で測定および通信される伝搬路情報に基づいて前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知する第１の検知装置および第２の検知装置に対して、キャプチャ装置がキャプチャした前記伝搬路情報を振り分けるデータ振り分け装置において、
   前記第１の検知装置に対しては、キャプチャされた前記伝搬路情報の一部をリアルタイムで送信し、前記第２の検知装置に対しては、キャプチャされた前記伝搬路情報のすべてをリアルタイムもしくは非リアルタイムで送信する振り分け部を有する
   ことを特徴とするデータ振り分け装置。
8. 請求項７に記載のデータ振り分け装置において、
   前記キャプチャ装置から受け取った前記伝搬路情報を少なくとも含む情報を記憶するための記憶部を備え、
   予め決められた一定の時間間隔で前記記憶部に記憶された前記伝搬路情報を少なくとも含む情報を前記第２の検知装置に送信する
   ことを特徴とするデータ振り分け装置。

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