JP7482409B2

JP7482409B2 - センサ、および、制御方法

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Publication number: JP7482409B2
Application number: JP2022572185A
Authority: JP
Inventors: 武司中山; 翔一飯塚; 尚樹本間; 友則伊藤; 哲平林; 信之白木; 健太郎村田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2021-12-14
Publication date: 2024-05-14
Anticipated expiration: 2041-12-14
Also published as: US20240118406A1; CN116601515A; WO2022138312A1; JPWO2022138312A1

Description

本開示は、無線信号を利用した生体位置を推定するセンサ、制御方法、および、システムに関する。

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（例えば、特許文献１～３参照）。特許文献１にはドップラーセンサを用いた生体検出の方法、特許文献２にはドップラーセンサとフィルタとを用いた人の動作や生体情報の検知方法が開示されている。特許文献３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を解析することで検出対象となる人物の位置や状態を知ることができることが開示されている。特許文献４には無線信号を用いて人の位置を推定するためにアレイアンテナの校正を行う方法が開示されている。

特表２０１４－５１２５２６号公報国際公開第２０１４／１４１５１９号特開２０１５－１１７９７２号公報特許第６２５６６８１号公報

しかしながら、特許文献４の方法では、指向性を持つアンテナについて、校正が十分にできない問題がある。理想的な無指向性アンテナであれば、放射特性に角度特性は存在しないが、通常のアンテナには物理長があるため、角度特性が存在し１点にて校正値を取得した場合、その校正値を有効に使える角度範囲に限りがあるからである。

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推定を行う装置にて、簡易な方法で機器の校正を短時間かつ高精度に行うことができるセンサを提供することを目的とする。

本開示の一形態に係るセンサは、所定の空間に信号を送信する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アンテナ部と、前記送信アンテナ部が送信する信号を所定期間受信し、受信信号を受信するＭ個（Ｍは２以上の自然数）の受信アンテナ素子を有する受信アンテナ部と、前記受信信号から複素伝達関数を算出する複素伝達関数算出部と、Ｌ箇所（Ｌは２以上の自然数）の位置の１つに検出対象を配置するときの複素伝達関数を前記Ｌ箇所の位置それぞれについて算出し、かつ、前記検出対象を配置する位置の理論値である理想複素伝達関数を前記Ｌ箇所の位置それぞれについて算出し、前記複素伝達関数と前記理想複素伝達関数とを用いて反射係数を算出する反射係数算出部と、所定の方法により前記反射係数を規格化した規格化反射係数を算出する規格化反射係数算出部と、所定の方法により検出対象の位置推定に用いる座標ごとに前記規格化反射係数を用いて反射係数の補間計算をすることで補間反射係数を計算する補間反射係数算出部と、前記送信アンテナ素子と前記受信アンテナ素子とのそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルと前記補間反射係数とを用いて所定の方法による位置推定の補正を行う位置推定部と、を備えるセンサである。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本開示によれば、無線信号を利用して生体の位置推定を行う装置にて、簡易な方法で機器の校正を、短時間かつ高精度に行うことができる。

図１は、実施の形態におけるセンサの構成の一例を示す構成図である。図２は、図１に示す受信機のステアリングベクトルおよび位相誤差について説明するための説明図である。図３は、図１に示す受信回路の詳細構成の一例を示す構成図である。図４は実験装置の配置を説明する説明図である。図５は、実施の形態に係る推定方法を用いた実験にて位置推定を行う座標の概念を示す図である。図６は、実施の形態における推定装置の推定処理を示すフローチャートである。図７は、実施の形態におけるセンサの構成の変形例を示す構成図である。図８は、実施の形態における先行例として従来法により位置推定を行った計算結果例である。図９は、実施の形態により位置推定を行った計算結果例である。図１０は、従来法と本実施の形態の方法とによる位置推定誤差の累積確率分布（ＣＤＦ：ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＦｕｎｃｔｉｏｎ）の一例を示す図である。

（本開示の基礎となった知見）
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。

例えば特許文献１には、ドップラーセンサを用いた生体検出の方法、特許文献２にはドップラーセンサとフィルタとを用いた人の動作または生体情報の検知方法が開示されている。

また、例えば特許文献３には、所定の領域に無線信号を送信し、検出対象で反射した無線信号を複数のアンテナで受信して、送受信アンテナ間の複素伝達関数を推定することが開示されている。

特許文献４には、無線信号を用いて人の位置を推定するためにアレイアンテナの校正を行う方法が開示されている。より具体的には、検出対象を既知の位置に配置し、送信機と受信機との間の複素伝達関数行列を測定し、複素伝達関数の周波数応答を基に相関行列を計算し、検出対象の位置が既知であることを利用してステアリングベクトルの校正値を算出する。以上のことから、特許文献４では、無線信号を用いて人の位置を推定するためにアレイアンテナの校正を行う方法が開示されている。

しかしながら、上述した特許文献４の方法は、指向性に特徴のあるアンテナの校正には対応することはできない。なぜなら、無指向性のアンテナを用いる場合は、１点にて校正値を取得すればすべての測定位置に展開可能であるが、指向性に特徴のあるアンテナでは位置により放射位相または放射信号強度に変化が生じるからである。

一般的にダイポールアンテナは、同一平面状の放射特性が均一とされ、パッチアンテナは、前方には均一な放射特性を持つ。つまり当該ダイポールアンテナの同一平面状の特性またはパッチアンテナの前方特性は、アンテナ素子（例えば図２に示す受信アンテナ素子１２１～１２３）において、角度Θによらず均一である。

しかしながら、全方位において、球面状に均一な放射特性を持つアンテナは存在しない。更にＷｉ－Ｆｉ（登録商標）無線機器などの民生品では放射特性を全方位に対し良化するため、逆Ｆアンテナなど指向性が変則的なアンテナを用いる場合もある。

このように指向性が変則的なアンテナを用いる場合は、アンテナ素子のアンテナ特性（例えば図に示すアンテナ特性２２１～２２３）が角度Θによって変化する。よって、あらゆる角度にて生体位置推定を可能とするためには、アンテナの指向性を鑑みて校正値を算出しなければ、人物の方向または位置の推定精度が低下する。

このように、従来技術では、あらゆる角度に対応して無線信号を利用して生体位置推定を行うための校正値の算出をすることができないという問題がある。

そこで、発明者らは、このことを鑑み、あらゆる角度に対応して無線信号を利用して生体位置推定を行うための校正値の算出するセンサ等を想到した。

本開示の一態様に係るセンサは、所定の空間に信号を送信する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アンテナ部と、前記送信アンテナ部が送信する信号を所定期間受信し、受信信号を受信するＭ個（Ｍは２以上の自然数）の受信アンテナ素子を有する受信アンテナ部と、前記受信信号から複素伝達関数を算出する複素伝達関数算出部と、Ｌ箇所（Ｌは２以上の自然数）の位置の１つに検出対象を配置するときの複素伝達関数を前記Ｌ箇所の位置それぞれについて算出し、かつ、前記検出対象を配置する位置の理論値である理想複素伝達関数を前記Ｌ箇所の位置それぞれについて算出し、前記複素伝達関数と前記理想複素伝達関数とを用いて反射係数を算出する反射係数算出部と、所定の方法により前記反射係数を規格化した規格化反射係数を算出する規格化反射係数算出部と、所定の方法により検出対象の位置推定に用いる座標ごとに前記規格化反射係数を用いて反射係数の補間計算をすることで補間反射係数を計算する補間反射係数算出部と、前記送信アンテナ素子と前記受信アンテナ素子とのそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルと前記補間反射係数とを用いて所定の方法による位置推定の補正を行う位置推定部と、を備えるセンサである。

上記態様によれば、センサは、指向性を持つアンテナを具備した場合においても、精度よく位置推定を補正することで、生体の位置推定をすることが可能となる。本技術により、放射方向が限られるがシンプルな形状または特性を持つアンテナ（例えば、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナまたはパッチアンテナなど）に比べて、放射範囲が広く、すなわち通信範囲が広いアンテナ（例えば逆Ｆアンテナまたは板金アンテナなど）を用いた通信機器にも生体位置推定技術を適用することが可能となる。これにより、放射範囲の広いアンテナを具備したセンサを用いた位置推定の精度を高めることができる。よって、センサは、無線信号を利用して生体の位置推定を行う装置にて、簡易な方法で機器の校正を短時間かつ高精度に行うことができる。

また、本開示の一態様に係るセンサは、所定の空間に信号を送信する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アンテナ部と、前記送信アンテナ部が送信する信号を所定期間受信し、受信信号を受信するＭ個（Ｍは２以上の自然数）の受信アンテナ素子を有する受信アンテナ部と、前記受信信号から複素伝達関数を算出する複素伝達関数算出部と、Ｌ箇所（Ｌは２以上の自然数）の位置の１つに検出対象を配置するときの複素伝達関数を前記Ｌ箇所の位置それぞれについて算出し、かつ、前記検出対象を配置する位置の理論値である理想複素伝達関数を前記Ｌ箇所の位置それぞれについて算出し、前記複素伝達関数と前記理想複素伝達関数とを用いて反射係数を算出する反射係数算出部と、所定の方法により前記反射係数を規格化した規格化反射係数を算出する規格化反射係数算出部と、前記規格化反射係数を記憶するメモリと、を備えるセンサである。

上記態様によれば、センサは、指向性を持つアンテナを具備した場合においても、精度よく位置推定を補正することで、生体の位置推定をすることに寄与する。本技術により、放射方向が限られるがシンプルな形状または特性を持つアンテナ（例えば、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナまたはパッチアンテナなど）に比べて、放射範囲が広く、すなわち通信範囲が広いアンテナ（例えば逆Ｆアンテナまたは板金アンテナなど）を用いた通信機器にも生体位置推定技術を適用することが可能となる。これにより、放射範囲の広いアンテナを具備したセンサを用いた位置推定の精度を高めることができる。よって、センサは、無線信号を利用して生体の位置推定を行う装置にて、簡易な方法で機器の校正を短時間かつ高精度に行うことができる。

例えば、センサは、前記メモリから前記規格化反射係数を読み出し、所定の方法により検出対象の位置推定に用いる座標ごとに前記規格化反射係数を用いて反射係数の補間計算した補間反射係数を計算する補間反射係数算出部と、前記送信アンテナ素子と前記受信アンテナ素子とのそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルと前記補間反射係数とを用いて所定の方法による位置推定の補正を行う位置推定部と、を備えてもよい。

例えば、前記位置推定部は、前記ステアリングベクトルと前記補間反射係数とを用いて前記ステアリングベクトルを補正した補正ステアリングベクトルを算出する補正ステアリングベクトル算出部を含み、前記位置推定部は、前記補正ステアリングベクトル算出部によって補正された前記補正ステアリングベクトルを用いて前記位置推定の補正を行ってもよい。

上記態様によれば、センサは、ステアリングベクトルと補間反射係数とを用いた補正によって得られた補正ステアリングベクトルを用いて位置推定の補正を行うので、より容易に、機器の構成を短時間かつ高精度に行うことができる。

例えば、前記規格化反射係数算出部は、前記Ｍ個の受信アンテナ素子のうち所定のアンテナ素子の受信信号を用いて周波数方向の位相の規格化を行ってもよい。

上記態様によれば、センサは、周波数方向で規格化された位相を有する受信信号を用いて、位置推定を行う。よって、センサは、無線信号を利用して生体の位置推定を行う装置にて、簡易な方法で機器の校正を短時間かつ高精度に行うことができる。

例えば、前記規格化反射係数算出部は、さらに、測定位置ごとの位相の規格化を行ってもよい。

上記態様によれば、センサは、測定位置ごとに規格化された位相を有する受信信号を用いて、位置推定を行う。よって、センサは、無線信号を利用して生体の位置推定を行う装置にて、簡易な方法で機器の校正を短時間かつ高精度に行うことができる。

本開示の一態様に係る制御方法は、送信アンテナ部と受信アンテナ部とを備えるセンサの制御方法であって、前記送信アンテナ部は、所定の空間に信号を送信するＮ個（Ｎは２以上の自然数）の送信アンテナ素子を有し、前記受信アンテナ部は、前記送信アンテナ部が送信する信号を所定期間受信し、受信信号を受信するＭ個（Ｍは２以上の自然数）の受信アンテナ素子を有し、前記制御方法は、前記受信信号から複素伝達関数を算出し、Ｌ箇所（Ｌは２以上の自然数）の位置の１つに検出対象を配置するときの複素伝達関数を前記Ｌ箇所の位置それぞれについて算出し、かつ、前記検出対象を配置する位置の理論値である理想複素伝達関数を前記Ｌ箇所の位置それぞれについて算出し、前記複素伝達関数と前記理想複素伝達関数とを用いて反射係数を算出し、所定の方法により前記反射係数を規格化した規格化反射係数を算出し、所定の方法により検出対象の位置推定に用いる座標ごとに前記規格化反射係数を用いて反射係数の補間計算をすることで補間反射係数を計算し、前記送信アンテナ素子と前記受信アンテナ素子とのそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルと前記補間反射係数とを用いて所定の方法による位置推定の補正を行う、制御方法である。

上記態様によれば、上記センサと同様の効果を奏する。

本開示の一態様に係るシステムは、上記のセンサと、サーバとを備え、前記センサは、前記位置推定の結果を前記サーバに送信し、前記サーバは、前記センサが送信した、前記位置推定の結果を受信するシステムである。

上記態様によれば、上記センサと同様の効果を奏する。

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、データおよび信号は、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。

また、本開示のセンサは、生体の位置を推定する装置を含み、位置推定装置などと呼ぶ場合もある。

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。なお、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場合がある。

（実施の形態）
以下では図面を参照しながら、実施の形態におけるセンサ１１０が、検出対象（または推定対象）である生体６０の生体位置推定を行うための校正方法について説明する。

［センサ１１０の構成］
図１は、本実施の形態におけるセンサ１１０の構成の一例を示す構成図である。図２は、図１に示す受信機１０のステアリングベクトルおよび位相誤差について説明するための説明図である。図３は、図１に示す受信回路４０の詳細構成の一例を示す構成図である。図４は、実験装置の配置を説明する説明図である。図５は、本実施の形態に係る推定方法を用いた実験にて位置推定を行う座標の概念を示す図である。

本開示におけるセンサ１１０は、受信機１０と送信機１１とを備えて構成される。

受信機１０は、Ｍ_Ｒ個（Ｍ_Ｒは２以上の自然数）の受信アンテナ素子を備えて構成される受信アンテナ部２０と、受信部３０と、受信回路４０と、メモリ５０とを備える。

送信機１１は、Ｍ_Ｔ個（Ｍ_Ｔは１以上の自然数）の送信アンテナ素子を備えて構成される送信アンテナ部２１と、送信部３１と、送信回路４１とを備える。

図４に本実施の形態における実験装置の配置を示す。受信機１０と送信機１１とは、例えば４ｍ離して配置され、所定領域Ａ１を測定範囲とする。

Ｍ_Ｔ個の送信アンテナ素子は、生体６０を含む所定領域Ａ１に送信信号を送信する。送信信号は、送信機１１等により生成されたマイクロ波などの高周波の信号である。

生体６０は、ヒト等である。生体６０は、センサ１１０の推定対象であり、位置推定が行われる生体である。所定領域Ａ１とは、予め定められた範囲の空間であり生体６０を含む空間である。換言すると、所定領域Ａ１は、センサ１１０が生体６０を推定するために用いられる空間である。

例えば、本実施の形態では、図４の×印の位置に生体を配置した状態で受信部３０により第一受信信号を受信し、受信回路４０により反射係数を算出する。その後、図５に示す補助線の交差点である細かなグリッドについて、反射係数の補間値を算出し、ステアリングベクトルを補正することで当該生体６０の位置推定精度の向上を図る。

送信アンテナ部２１は、Ｍ_Ｔ個の送信アンテナ素子を有し、例えば、測定対象の生体６０を含む所定領域Ａ１に第一送信信号を送信する。

受信アンテナ部２０は、Ｍ_Ｒ個の受信アンテナ素子を有し、所定領域Ａ１の角に配置される。受信アンテナ部２０は、Ｍ_Ｒ個の受信アンテナ素子を用いて、生体６０によって送信信号が反射された反射信号を含む第一受信信号を所定期間受信する。

［送信機１１］
本実施の形態では、受信機１０と送信機１１とは、それぞれ、所定領域Ａ１の角に配置される。送信機１１は、ヒト等の生体６０を含む所定領域Ａ１に対して送信信号を送信する。そして、受信機１０は、送信信号が生体６０で反射された反射信号を含む受信信号を受信する。例えば、受信機１０と送信機１１とを各２セット用い、２個の受信機１０と２個の送信機１１とが、所定領域Ａ１の４つの角に配置されてもよい。

図１に示すように、送信部３１は、Ｍ_Ｔ個のアンテナ素子を用いて、所定領域Ａ１に送信信号を送信する。より具体的には、送信部３１は、Ｍ_Ｔ個のアンテナ素子を用いて、ヒトなどの生体６０に対して、マイクロ波を送信信号として発射する。なお、送信部３１は、Ｍ_Ｔ個のアンテナ素子を用いて、無変調の送信信号を送信してもよいし、変調処理が行われた送信信号を送信してもよい。変調処理が行われた送信信号を送信する場合、送信回路４１は、変調処理を行うための回路をさらに含むとしてもよい。

なお、本実施の形態にて例として挙げた利用周波数は２．４ＧＨｚであるが、５ＧＨｚまたはミリ波帯など、どの周波数を用いてもよい。また、送信アンテナ素子と受信アンテナ素子とは、兼用されてもよい。また、送信アンテナ素子と受信アンテナ素子とは、Ｗｉ－ＦｉルータまたはＷｉ－Ｆｉ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。

［受信機１０］
また、受信アンテナ部２０は、Ｍ_Ｒ個アンテナ素子を用いて、生体６０によって送信信号が反射された信号である反射信号を含む受信信号を所定期間受信する。受信部３０は、受信した受信信号を受信回路４０に出力する。なお、受信部３０は、受信信号を処理するための回路を含んでいてもよい。この場合、受信部３０は、受信した受信信号を周波数変換し、低周波信号に変換してもよい。また、受信部３０は、受信信号に復調処理を行ってもよい。そして、受信部３０は、周波数変換および／または復調処理することにより得られた信号を受信回路４０に出力する。

なお、図１に示す例では、送信部３１と受信部３０とを、それぞれ送信用と受信用として表現するが、これに限らない。アンテナ素子数は４個、８個、または、それ以上としてもよいし、図７に示すように一つのセンサ１１１に送信機と受信機との機能を含めてもよい。更に、送信アンテナ部２１と受信アンテナ部２０とを共通にしてもよい。

［メモリ５０］
メモリ５０は、不揮発性の記憶領域を有する補助記憶装置であり、例えば、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）などである。メモリ５０は、例えば、センサ１１０を動作させる各種処理に利用される情報を記憶している。

本実施の形態では、実験装置は、図１に示すように受信機１０と送信機１１とを備えて構成されている。

［受信回路４０］
受信回路４０は、センサ１１０を動作させる各種処理を実行する。受信回路４０は、例えば、制御プログラムを実行するプロセッサ（例えばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ））と、当該制御プログラムを実行するときに使用するワークエリアとして用いられる揮発性の記憶領域（主記憶装置）とを備えて構成される。この記憶領域は、例えば、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）である。

受信回路４０は、受信部３０から取得した第一受信信号を、記憶領域に所定期間、一時的に記憶する。受信回路４０は、第一受信信号の位相及び振幅を当該記憶領域に所定期間、一時的に記憶してもよい。本実施の形態では、受信回路４０は、受信部３０から取得した受信信号を記憶領域に所定期間、一時的に記憶する。

なお、受信回路４０は、センサ１１０を動作させる各種処理を行うための専用回路により構成されていてもよい。つまり、受信回路４０は、ソフトウェア処理を行う回路であってもよいし、ハードウェア処理を行う回路であってもよい。また、受信回路４０は、不揮発性の記憶領域を有していてもよい。

続いて、受信回路４０の機能的な構成について説明する。

受信回路４０は、図３に示すように、複素伝達関数算出部３０１と、反射係数算出部３０２と、各種規格化部３０３と、反射係数補間部３０４と、ステアリングベクトル補正部３０５と、位置推定部３０６と、を有する。以下、受信回路４０の構成について具体的に述べる。

＜複素伝達関数算出部３０１＞
複素伝達関数算出部３０１は、受信回路４０の記憶領域に記憶している第一受信信号を用いて、複素伝達関数Ｈ（ｔ）を算出する。第一受信信号は、受信部３０が受信した信号に含まれる、所定の周波数成分のみが抽出された信号であってもよい。所定の周波数成分は、例えば、ヒトの呼吸の周波数（例えば、０．１５Ｈｚ程度～０．５Ｈｚ程度）を含む周波数成分であり得る。

ここで、受信機１０が有するＭ_ｒ個の受信アンテナ素子と、送信機１１が有するＭ_ｔ個の送信アンテナ素子とで構成されるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－ＩｎｐｕｔａｎｄＭｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ）アレーアンテナを生体６０の周囲に配置した場合に得られる複素伝達関数Ｈ（ｔ）は、以下の（式１）で表される。

ここで、（式１）において、Ｍ_ｒは受信機１０のアンテナ素子番号を示し、Ｍ_ｔは送信機１１のアンテナ素子番号を示す。

は、送信機１１のＭ_ｔ番目のアンテナから受信機１０のＭ_ｒ番目のアンテナへの複素チャネル応答を示し、ｔは観測時間を示す。

次に、複素伝達関数算出部３０１は、複素伝達関数Ｈ（ｔ）の周波数応答行列ＨＦ（ω）を算出する。周波数応答行列ＨＦ（ω）は（式２）で表される。

ここでωは生体に対応する周波数範囲である。

＜反射係数算出部３０２＞
反射係数算出部３０２は、反射係数を算出する。反射係数算出部３０２は、反射係数の算出において、Ｌ箇所（Ｌは２以上の自然数）の位置の１つに検出対象を配置するときの複素伝達関数をＬ箇所の位置それぞれについて算出し、かつ、検出対象を配置する位置の理論値である理想複素伝達関数をＬ箇所の位置それぞれについて算出し、複素伝達関数と理想複素伝達関数とを用いて、反射係数を算出する。

反射係数算出部３０２は、具体的には、生体６０を配置した位置について、シミュレーションにより理想複素伝達関数Ｈ’（ｔ）と、理想複素伝達関数の周波数応答ＨＦ’（ω）とを計算する。

このとき、理想複素伝達関数Ｈ’（ｔ）と理想複素伝達関数の周波数応答ＨＦ’（ω）とは、生体６０の配置位置に鉄板など理想的な反射板を配置した電波シミュレーションの実施により計算されてもよい。また、配置位置に応じた理想複素伝達関数Ｈ’（ｔ）と、理想複素伝達関数の周波数応答ＨＦ’（ω）とをあらかじめメモリ５０に反射係数５１として記憶させておき、読み出すことで取得してもよい。

次に、反射係数算出部３０２は、反射係数Γと反射係数の周波数応答ΓＦとを以下の（式３）、（式４）により算出する。

ここで、

は、アダマール除算と呼ばれる演算子で、行列の要素ごとの除算を意味する。

＜各種規格化部３０３＞
各種規格化部３０３は、所定の方法により反射係数を規格化した規格化反射係数を算出する。各種規格化部３０３は、規格化反射係数算出部に相当する。

各種規格化部３０３は、具体的には、以下に示す方法で反射係数の規格化を行う。アンテナ番号による規格化として、例えば、アンテナ１を基準に規格化するには、以下の（式５）を用いて算出する。

ここで、ｍは受信アンテナ番号、ｎは送信アンテナ番号、ｋはＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の周波数番号である。ｈｆ_ｍｎは、ここでアンテナ番号による規格化は１以外の他のアンテナにて規格化してもよいし、（式６）を用いて平均化してもよい。

更に各種規格化部３０３は、アンテナ番号による規格化または平均化に加え、（式７）により位相の平均値を算出してもよい。

ただし、

が成立する。

更に各種規格化部３０３は、アンテナ番号による規格化、平均化または位相の平均化に加え、（式９）により周波数方向での平均化をしてもよい。

ここでＫは、ＦＦＴの周波数番号最大値である。

なお、各種規格化部３０３は、周波数方向での位相の規格化をしてもよい。

また、各種規格化部３０３は、さらに、測定位置ごとの位相の規格化をしてもよい。

このように各種規格化部３０３は、生体６０を例えば図４に示す×印の９か所など所定の位置に順に配置し、それぞれの配置位置に生体６０を配置した状態で受信部３０により第一受信信号を受信し、反射係数Γ、または、反射係数の周波数応答ΓＦを、所定の回数、算出する。

ここで、各種規格化部３０３は、規格化した反射係数Γ、または、反射係数の周波数応答ΓＦをメモリ５０に記憶してもよい。そして、各種規格化部３０３は、規格化した反射係数Γ、または、反射係数の周波数応答ΓＦを、数増しした別のセンサ１１０にて読み出して再利用してもよい。これは、アンテナの放射パターンまたは放射位相特性の量産品による差異がわずかであるために、アンテナが共用可能であるのに対し、反射係数補間は、設置位置が変わるたびに再計算が必要であるからである。

＜反射係数補間部３０４＞
反射係数補間部３０４は、所定の方法により検出対象の位置推定に用いる座標ごとに規格化反射係数を用いて反射係数の補間計算をすることで補間反射係数を計算する。反射係数補間部３０４は、補間反射係数算出部に相当する。

反射係数補間部３０４は、具体的には、事前に規定した地点の座標を（Ｘｉ、Ｙｉ）とし（ｉ＝１、２、…、Ｉ）、当該座標で観測した反射係数ベクトルをΓｉと定義する。Ｉ箇所の地点以外の反射係数は補間によって求める必要がある。生体６０を位置推定する座標（Ｘｉ、Ｙｉ）は、２次元に分布するため、２次元の補間が必要である。補間法は、例えば一次の線形補間、または、スプライン補間でもよい。反射係数補間部３０４は、反射係数Γｉ～ΓＩに基づき前述の補間によって、ステアリングベクトルを求める座標（Ｘ、Ｙ）に対する、反射係数Γ（Ｘ、Ｙ）を算出する。

＜ステアリングベクトル補正部３０５＞
ステアリングベクトル補正部３０５は、ＭＩＭＯレーダにおける、地点（Ｘ、Ｙ）に対するステアリングベクトルをａ（Ｘ、Ｙ）と定義すると、（式１０）に示すように補正ステアリングベクトルａ’（Ｘ、Ｙ）を算出することができる。

ここで、

は、ベクトルの要素ごとの積を意味するアダマール積を表す。

＜位置推定部３０６＞
位置推定部３０６は、送信アンテナ素子と受信アンテナ素子とのそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルと補間反射係数とを用いて所定の方法による位置推定の補正を行う。また、位置推定部３０６は、ステアリングベクトルと補間反射係数とを用いてステアリングベクトルを補正した補正ステアリングベクトルを算出する。補正ステアリングベクトルを算出する機能部を、補正ステアリングベクトル算出部ともいう。補正ステアリングベクトル算出部が補正ステアリングベクトルを算出した場合、位置推定部３０６は、補正ステアリングベクトル算出部によって補正された補正ステアリングベクトルを用いて位置推定の補正を行う。

位置推定部３０６は、具体的には、ステアリングベクトル補正部３０５による補正により得たステアリングベクトルを用い、既存のＭＵＳＩＣアルゴリズムなどを用いて生体の位置推定を行うことができる。また、位置推定部３０６は、送信アンテナ素子と受信アンテナ素子とのそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルと補間反射係数とを用いて所定の方法による位置推定の補正を行う。

なお、Ｉ箇所で求めた反射係数ベクトルにはランダムな位相が、当該反射係数ベクトル全体に乗算される場合がある。これは、生体の呼吸または心拍のサイクルと観測タイミングの時間的関係によって生ずる。このような場合は、反射係数ベクトル全体に適切な位相を乗算することで、前述の補間の精度を向上することができる。

位置推定部３０６は、ｅ^ｊθｉをｉ番目の地点の反射係数に対する位相補正係数とすると、（式１１）に示すように、位相を補正した反射係数ベクトルΓｉ’を算出することができる。

反射係数ベクトルΓｉ’のｊ番目の要素をγ’_ｉｊと定義すると、所定の地点間の位相の分散は、（式１２）により算出することができる。

ここで、ｊは各Γｉ’の要素数である。位置推定部３０６は、このような分散を最小とする位相補正係数θ１～θＩを算出する。この算出法は、ランダム探索または最急勾配法などの一般的な手法を用いることができる。

このようにして、図１に示すセンサ１１０は、受信部３０で受信された受信信号を、受信回路４０で処理することで、生体６０の位置を推定することができる。

［センサ１１０の動作］
以上のように構成されたセンサ１１０の動作について説明する。図６は、本実施の形態におけるセンサ１１０の動作の一例を示すフローチャートである。

本実施の形態では、一例として図４に示す所定領域Ａ１の左下と右下とにそれぞれ送信機１１と受信機１０とを配置し、×印の位置に生体を配置した状態で受信部３０により第一受信信号を受信し、受信回路４０により反射係数を算出し、図５に示す補助線の交差点である細かなグリッドについて、反射係数の補間値を算出し、ステアリングベクトルを補正することで生体６０の位置推定精度の向上を図る。

この例では、図４および図５の×印の間隔を１ｍとし、図５のグリッド間隔を１０ｃｍとしたが、適用先に合わせて、×印の間隔を１．５ｍとし、グリッド間隔を１５ｃｍとするなど、これらの間隔は変更可能である。

本実施の形態では、一例として、図４に示す×印の９か所に生体６０を順に配置し、各位置に対応する反射係数を取得する。センサ１１０は、Ｍ_Ｔ個の送信信号を所定領域Ａ１に向けて送信し、×印に配置された生体６０により反射された反射信号を、Ｍ_Ｒ個の第一受信信号として受信する（Ｓ４０１）。

より具体的には、センサ１１０は、Ｍ_Ｔ個の送信アンテナ素子を用いて、生体６０を含む所定領域Ａ１に第一送信信号を送信する。そして、センサ１１０は、Ｍ_Ｒ個の受信アンテナ素子を用いて、生体６０によって第一送信信号が反射された反射信号を含む第一受信信号を所定期間受信する。

ここでは、図４に示すように、受信機１０と送信機１１とを用いる。ここで、受信機１０と送信機１１とは、図４に示すように２台構成でもよいし、４台構成などでもよく、２台以上であれば何台でもよい。また、受信アンテナ素子及び送信アンテナ素子として、それぞれ４素子の方形パッチアンテナを用いている。より具体的には、１台の送信機１１および１台の受信機１０がそれぞれ有する４個の送信アンテナ素子および受信アンテナ素子は、方形パッチアンテナであり、床面から０．９ｍの高さに設置されている。ここで送信機１１と受信機１０とは、共用されていてもよいし、共用されていなくてもよい。

次に、センサ１１０は、ステップＳ４０１で取得した複数の第一受信信号から複素伝達関数を算出する。より具体的には、まず、センサ１１０は、生体６０に対してＭ_Ｔ個の送信アンテナ素子より送信された第一送信信号が生体６０によって反射された反射信号をＭ_Ｒ個の受信アンテナ素子が受信することにより得られたＭ_Ｔ×Ｍ_Ｒ個の第一受信信号から、複素伝達関数Ｈ（ｔ）として複素伝達関数を算出する（Ｓ４０２）。

次に、センサ１１０は、生体６０を配置した位置について、シミュレーションにより理想複素伝達関数Ｈ’（ｔ）と、理想複素伝達関数の周波数応答ＨＦ’（ω）とを計算する。このとき、理想複素伝達関数Ｈ’（ｔ）と理想複素伝達関数の周波数応答ＨＦ’（ω）とは、生体６０の配置位置に鉄板など理想的な反射板を配置した電波シミュレーションの実施により計算されてもよい。また、配置位置に応じた理想複素伝達関数Ｈ’（ｔ）と、理想複素伝達関数の周波数応答ＨＦ’（ω）とをあらかじめメモリ５０に反射係数５１として記憶させておき、読み出してもよい。次に、センサ１１０は、反射係数Γを、複素伝達関数Ｈ（ｔ）と理想複素伝達関数Ｈ’（ｔ）とにより算出し、また、反射係数の周波数応答ΓＦを、複素伝達関数の周波数応答と理想複素伝達関数の周波数応答ＨＦ’（ω）とにより算出する（Ｓ４０３）。

次に、センサ１１０は、反射係数Γと反射係数の周波数応答ΓＦとについて、アンテナ番号による規格化または平均化、更には位相の平均値を算出する（Ｓ４０４）。

このようにセンサ１１０は、生体６０を例えば図４に示す×印の９か所など所定の位置に配置した状態で受信部３０により第一受信信号を受信して規格化された反射係数Γ、または規格化された反射係数の周波数応答ΓＦ、を算出する。

次に、センサ１１０は、事前に規定した地点の座標を（Ｘｉ、Ｙｉ）とする。（ｉ＝１、２、…、Ｉ）以降、本実施の形態の説明では一例としてＩ＝９とする。

センサ１１０は、座標（Ｘｉ、Ｙｉ）で観測した反射係数ベクトルをΓｉと定義して、９箇所の地点以外の反射係数を補間によって求める。生体６０を位置推定する座標（Ｘｉ、Ｙｉ）は２次元に分布するため、２次元の補間を行う。補間法は例えば一次の線形補間、または、スプライン補間でもよい。

センサ１１０は、反射係数Γ１～Γ９に基づき前述の補間によって、ステアリングベクトルを求める座標（Ｘ、Ｙ）に対する、反射係数Γ（Ｘ、Ｙ）を算出する。図５の例ではステアリングベクトルを求める座標を０．１ｍ間隔で設定しており、４ｍ×４ｍの所定領域Ａ１全域にて測位推定を行うため、０．１ｍ間隔にて反射係数Γ（Ｘ、Ｙ）の補間計算を行う（Ｓ４０５）。

次に、センサ１１０は、ＭＩＭＯレーダにおける、地点（Ｘ、Ｙ）に対するステアリングベクトルをａ（Ｘ、Ｙ）と定義し、補正ステアリングベクトルａ’（Ｘ、Ｙ）を算出する（Ｓ４０６）。

続いて、センサ１１０は、このようにして得たステアリングベクトルを用い、既存のＭＵＳＩＣアルゴリズムなどを用いて生体位置推定を行うことができる（Ｓ４０７）。

［効果等］
図４に示す試験に用いた環境では、センサ１１０は、所定領域Ａ１において、生体６０を１ｍ間隔にて配置し送信機１１から送信波を送信して、受信機１０にて第一受信信号を受信する。

そして、センサ１１０は、生体６０を配置した位置について、シミュレーションにより理想複素伝達関数Ｈ’（ｔ）と、理想複素伝達関数の周波数応答ＨＦ’（ω）とを計算する。

次に、センサ１１０は、反射係数Γを、複素伝達関数Ｈ（ｔ）と理想複素伝達関数Ｈ’（ｔ）とにより算出し、また、反射係数の周波数応答ΓＦを、複素伝達関数の周波数応答ＨＦ（ω）と理想複素伝達関数の周波数応答ＨＦ’（ω）とにより算出する。

次に、センサ１１０は、反射係数Γと反射係数の周波数応答ΓＦとについて、アンテナ番号による規格化または平均化、更には位相の平均値を算出する。

次に、センサ１１０は、事前に規定した地点の座標を（Ｘｉ、Ｙｉ）とし、座標（Ｘｉ、Ｙｉ）で観測した反射係数ベクトルをΓｉと定義して、９箇所の地点以外の反射係数を補間によって求める。更に生体６０を位置推定する座標（Ｘｉ、Ｙｉ）は２次元に分布するため、２次元の補間を行う。センサ１１０は、反射係数Γ１～Γ９に基づき前述の補間によって、ステアリングベクトルを求める座標（Ｘ、Ｙ）に対する、反射係数Γ（Ｘ、Ｙ）を算出する。次にセンサ１１０は、ＭＩＭＯレーダにおける、地点（Ｘ、Ｙ）に対するステアリングベクトルをａ（Ｘ、Ｙ）と定義し、補正ステアリングベクトルａ’（Ｘ、Ｙ）を算出する。次にセンサ１１０は、このようにして得たステアリングベクトルを用い、既存のＭＵＳＩＣアルゴリズムなどを用いて生体位置推定を行うことができる。

上記校正により指向性を持つアンテナを具備したセンサ１１０において、送信機１１または受信機１０からの相対角度または位置が異なる何点かにおいて、反射係数を測定し、また、当該測定点以外の座標の反射係数を、測定した反射係数を規格化し、補間することで、ステアリングベクトルの補正を行い、生体の位置推定精度を向上させることができる。

続いて、本開示に係るセンサについてシミュレーションによる実験結果を説明する。

＜実験条件＞
本実験では、アンテナアレーの素子間隔を０．５波長とし、地板の一辺を１２１．４ｍｍとし、パッチの短辺を６．４７ｍｍとし、長辺を１９．６ｍｍとする。本実験では４ｘ４ｍ＾２の屋内環境を想定して行った。図４に示すような環境に２組の４素子逆Ｆアンテナアレーをそれぞれ送信機１１および受信機１０として用いた４×４ＭＩＭＯ構成とした。送信機１１と受信機１０との座標はそれぞれ、（４、０）ｍ、（０、０）ｍとし、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）は１０ｄＢとした。

＜実験結果＞
被験者座標を（３、３）ｍとしたときの位置推定結果の一例を示す。図８は、先行例として従来法により位置推定を行った計算結果例である。図９は、本実施の形態により位置推定を行った計算結果例である。ここで、給電点基準としたステアリングベクトルを用いた従来法の結果を併せて示す。

従来法では、位置推定誤差が約０．６ｍであったが、提案法では０．１ｍに改善された。図１０に、従来法と本実施の形態の方法とによる位置推定誤差の累積確率分布（ＣＤＦ：ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＦｕｎｃｔｉｏｎ）の一例を示す。ＣＤＦ５０％値に着目すると、従来法の誤差は０．９４ｍであるが、提案法の誤差は０．２ｍであり、大幅に測位誤差を改善できることが分かる。

（変形例）
なお、実施の形態には、ステアリングベクトルと補間反射係数とを用いて補正ステアリングベクトルを算出する例を記載したが、これに限らない。例えば、ステアリングベクトルと補間反射係数を算出し、ステアリングベクトルと補間反射係数を用いて校正値を算出し、別途、初手の方法を用いて推定した位置情報を補正してもよい。

また、実施の形態には、各種規格化部３０３が（式５）及び（式６）に示すアンテナ番号による規格化、（式７）及び（式８）に示す周波数毎の位相の規格化、および、（式９）に示す周波数方向の複素数による規格化のすべてを行う例を記載したが、これに限らない。例えば、アンテナ番号による規格化、周波数毎の位相の規格化、周波数方向の複素数による規格化のうち、一部を行ってもよい。

なお、上記センサを含むシステムも、上記センサと同様の効果を奏する。ここで、システムは、上記センサと、サーバとを備える。上記センサは、位置推定の結果をサーバに送信する。サーバは、センサが送信した、位置推定の結果を受信する。

以上のように、本実施の形態に係るセンサは、指向性を持つアンテナを具備した場合においても、精度よく位置推定を補正することで、生体の位置推定をすることが可能となる。本技術により、放射方向が限られるがシンプルな形状または特性を持つアンテナ（例えば、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナまたはパッチアンテナなど）に比べて、放射範囲が広く、すなわち通信範囲が広いアンテナ（例えば逆Ｆアンテナまたは板金アンテナなど）を用いた通信機器にも生体位置推定技術を適用することが可能となる。これにより、放射範囲の広いアンテナを具備したセンサを用いた位置推定の精度を高めることができる。よって、センサは、無線信号を利用して生体の位置推定を行う装置にて、簡易な方法で機器の校正を短時間かつ高精度に行うことができる。

また、センサは、指向性を持つアンテナを具備した場合においても、精度よく位置推定を補正することで、生体の位置推定をすることに寄与する。本技術により、放射方向が限られるがシンプルな形状または特性を持つアンテナ（例えば、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナまたはパッチアンテナなど）に比べて、放射範囲が広く、すなわち通信範囲が広いアンテナ（例えば逆Ｆアンテナまたは板金アンテナなど）を用いた通信機器にも生体位置推定技術を適用することが可能となる。これにより、放射範囲の広いアンテナを具備したセンサを用いた位置推定の精度を高めることができる。よって、センサは、無線信号を利用して生体の位置推定を行う装置にて、簡易な方法で機器の校正を短時間かつ高精度に行うことができる。

また、センサは、指向性を持つアンテナを具備した場合においても、精度よく位置推定を補正することで、生体の位置推定をすることが可能となる。本技術により、放射方向が限られるがシンプルな形状または特性を持つアンテナ（例えば、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナまたはパッチアンテナなど）に比べて、放射範囲が広く、すなわち通信範囲が広いアンテナ（例えば逆Ｆアンテナまたは板金アンテナなど）を用いた通信機器にも生体位置推定技術を適用することが可能となる。これにより、放射範囲の広いアンテナを具備したセンサを用いた位置推定の精度を高めることができる。よって、センサは、無線信号を利用して生体の位置推定を行う装置にて、簡易な方法で機器の校正を短時間かつ高精度に行うことができる。

また、センサは、ステアリングベクトルと補間反射係数とを用いた補正によって得られた補正ステアリングベクトルを用いて位置推定の補正を行うので、より容易に、機器の構成を短時間かつ高精度に行うことができる。

また、センサは、周波数方向で規格化された位相を有する受信信号を用いて、位置推定を行う。よって、センサは、無線信号を利用して生体の位置推定を行う装置にて、簡易な方法で機器の校正を短時間かつ高精度に行うことができる。

また、センサは、測定位置ごとに規格化された位相を有する受信信号を用いて、位置推定を行う。よって、センサは、無線信号を利用して生体の位置推定を行う装置にて、簡易な方法で機器の校正を短時間かつ高精度に行うことができる。

なお、上記実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記実施の形態のセンサなどを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。

すなわち、このプログラムは、コンピュータに、送信アンテナ部と受信アンテナ部とを備えるセンサの制御方法であって、前記送信アンテナ部は、所定の空間に信号を送信するＮ個（Ｎは２以上の自然数）の送信アンテナ素子を有し、前記受信アンテナ部は、前記送信アンテナ部が送信する信号を所定期間受信し、受信信号を受信するＭ個（Ｍは２以上の自然数）の受信アンテナ素子を有し、前記制御方法は、前記受信信号から複素伝達関数を算出し、Ｌ箇所（Ｌは２以上の自然数）の位置の１つに検出対象を配置するときの複素伝達関数を前記Ｌ箇所の位置それぞれについて算出し、かつ、前記検出対象を配置する位置の理論値である理想複素伝達関数を前記Ｌ箇所の位置それぞれについて算出し、前記複素伝達関数と前記理想複素伝達関数とを用いて反射係数を算出し、所定の方法により前記反射係数を規格化した規格化反射係数を算出し、所定の方法により検出対象の位置推定に用いる座標ごとに前記規格化反射係数を用いて反射係数の補間計算をすることで補間反射係数を計算し、前記送信アンテナ素子と前記受信アンテナ素子とのそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルと前記補間反射係数とを用いて所定の方法による位置推定の補正を行う、制御方法を実行させるプログラムである。

以上、一つまたは複数の態様に係るセンサなどについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

本開示は、無線信号を利用して生体を推定する推定装置及び推定方法に利用でき、特に、生体に応じた制御を行う家電機器、生体の侵入を検知する監視装置などに搭載されるセンサ、推定装置及び推定方法に利用できる。

１０受信機
２０受信アンテナ部
３０受信部
４０受信回路
５０メモリ
５１反射係数
６０生体
１１送信機
２１送信アンテナ部
３１送信部
４１送信回路
１１０、１１１センサ
１２１、１２２、１２３受信アンテナ素子
２２１、２２２、２２３アンテナ特性
３０１複素伝達関数算出部
３０２反射係数算出部
３０３各種規格化部
３０４反射係数補間部
３０５ステアリングベクトル補正部
３０６位置推定部
Ａ１所定領域

Claims

所定の空間に信号を送信する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アンテナ部と、
前記送信アンテナ部が送信する信号を所定期間受信し、受信信号を受信するＭ個（Ｍは２以上の自然数）の受信アンテナ素子を有する受信アンテナ部と、
前記受信信号から複素伝達関数を算出する複素伝達関数算出部と、
Ｌ箇所（Ｌは２以上の自然数）の位置の１つに検出対象を配置するときの複素伝達関数を前記Ｌ箇所の位置それぞれについて算出し、かつ、前記検出対象を配置する位置の理論値である理想複素伝達関数を前記Ｌ箇所の位置それぞれについて算出し、前記複素伝達関数と前記理想複素伝達関数とを用いて反射係数を算出する反射係数算出部と、
所定の方法により前記反射係数を規格化した規格化反射係数を算出する規格化反射係数算出部と、
所定の方法により検出対象の位置推定に用いる座標ごとに前記規格化反射係数を用いて反射係数の補間計算をすることで補間反射係数を計算する補間反射係数算出部と、
前記送信アンテナ素子と前記受信アンテナ素子とのそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルと前記補間反射係数とを用いて所定の方法による位置推定の補正を行う位置推定部と、
を備えるセンサ。
所定の空間に信号を送信する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アンテナ部と、
前記送信アンテナ部が送信する信号を所定期間受信し、受信信号を受信するＭ個（Ｍは２以上の自然数）の受信アンテナ素子を有する受信アンテナ部と、
前記受信信号から複素伝達関数を算出する複素伝達関数算出部と、
Ｌ箇所（Ｌは２以上の自然数）の位置の１つに検出対象を配置するときの複素伝達関数を前記Ｌ箇所の位置それぞれについて算出し、かつ、前記検出対象を配置する位置の理論値である理想複素伝達関数を前記Ｌ箇所の位置それぞれについて算出し、前記複素伝達関数と前記理想複素伝達関数とを用いて反射係数を算出する反射係数算出部と、
所定の方法により前記反射係数を規格化した規格化反射係数を算出する規格化反射係数算出部と、
前記規格化反射係数を記憶するメモリと、
を備えるセンサ。
前記メモリから前記規格化反射係数を読み出し、所定の方法により検出対象の位置推定に用いる座標ごとに前記規格化反射係数を用いて反射係数の補間計算した補間反射係数を計算する補間反射係数算出部と、
前記送信アンテナ素子と前記受信アンテナ素子とのそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルと前記補間反射係数とを用いて所定の方法による位置推定の補正を行う位置推定部と、を備える、
請求項２に記載のセンサ。
前記位置推定部は、前記ステアリングベクトルと前記補間反射係数とを用いて前記ステアリングベクトルを補正した補正ステアリングベクトルを算出する補正ステアリングベクトル算出部を含み、
前記位置推定部は、前記補正ステアリングベクトル算出部によって補正された前記補正ステアリングベクトルを用いて前記位置推定の補正を行う、
請求項１又は３に記載のセンサ。
前記規格化反射係数算出部は、前記Ｍ個の受信アンテナ素子のうち所定のアンテナ素子の受信信号を用いて周波数方向の位相の規格化を行う、
請求項１、３又は４に記載のセンサ。
前記規格化反射係数算出部は、さらに、測定位置ごとの位相の規格化を行う、
請求項５に記載のセンサ。
送信アンテナ部と受信アンテナ部とを備えるセンサの制御方法であって、
前記送信アンテナ部は、所定の空間に信号を送信するＮ個（Ｎは２以上の自然数）の送信アンテナ素子を有し、
前記受信アンテナ部は、前記送信アンテナ部が送信する信号を所定期間受信し、受信信号を受信するＭ個（Ｍは２以上の自然数）の受信アンテナ素子を有し、
前記制御方法は、
前記受信信号から複素伝達関数を算出し、
Ｌ箇所（Ｌは２以上の自然数）の位置の１つに検出対象を配置するときの複素伝達関数を前記Ｌ箇所の位置それぞれについて算出し、かつ、前記検出対象を配置する位置の理論値である理想複素伝達関数を前記Ｌ箇所の位置それぞれについて算出し、前記複素伝達関数と前記理想複素伝達関数とを用いて反射係数を算出し、
所定の方法により前記反射係数を規格化した規格化反射係数を算出し、
所定の方法により検出対象の位置推定に用いる座標ごとに前記規格化反射係数を用いて反射係数の補間計算をすることで補間反射係数を計算し、
前記送信アンテナ素子と前記受信アンテナ素子とのそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルと前記補間反射係数とを用いて所定の方法による位置推定の補正を行う、
制御方法。