JP7745815B1 - センシングシステム、受信装置、制御回路、記憶媒体、センシング方法および受信方法 - Google Patents

Abstract

相変化媒体のイメージングが可能なセンシングシステム（５０）は、レーダ信号の生成、符号の生成、およびキャリア信号の生成を行い、レーダ信号と符号とを乗算した乗算信号およびキャリア信号を用いて高周波信号を生成して複数の送信アンテナ素子（１８）から送信する送信装置（１０）と、反射板（２２）と、相変化媒体である測定対象（２１）または反射板（２２）で反射された反射波または散乱された散乱波である高周波信号を複数の受信アンテナ素子（３２）で受信し、高周波信号をベースバンドまたは中間周波数の受信信号に変換し、レーダ信号、キャリア信号、および符号を用いて受信信号から伝送路情報を生成し、伝送路情報を用いて測定対象（２１）の位置を特定し、測定対象（２１）の焦点補正を行い、測定対象（２１）の相変化判定を行って測定対象（２１）のイメージを生成する受信装置（３０）と、を備える。

Description

本開示は、電磁波を用いて測定対象を測定するセンシングシステム、受信装置、制御回路、記憶媒体、センシング方法および受信方法に関する。

従来、テラヘルツ帯の周波数領域を利用して、イメージング、計測などを行うことが行われている。例えば、特許文献１には、テラヘルツ発信素子、テラヘルツ検出素子、およびテラヘルツ発信素子とテラヘルツ検出素子との間に配置される相変化媒体を備え、テラヘルツ発信素子から発信されたテラヘルツ波または反射テラヘルツ波をテラヘルツ検出素子で検出し、相変化媒体の第１の相と第２の相との相変化を検出する相変化検出装置についての技術が開示されている。

特開２０１３－９６６１５号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、相変化媒体を一塊または１点として捉えるため、面として捉えることができない、という問題があった。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、相変化媒体のイメージングが可能なセンシングシステムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示のセンシングシステムは、複数の送信アンテナ素子を有し、レーダ信号の生成、送信装置から送信された高周波信号を受信装置で高周波信号に分離するための符号の生成、および高周波信号を生成するためのキャリア信号の生成を行い、送信アンテナ素子ごとに生成されたレーダ信号と符号とを乗算した乗算信号およびキャリア信号を用いて高周波信号を生成して送信アンテナ素子から送信する送信装置と、送信装置と受信装置との間の経路に配置され、相変化媒体である測定対象を透過した高周波信号を反射または散乱してＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送路を形成できる反射板と、複数の受信アンテナ素子を有し、測定対象または反射板において反射された反射波または散乱された散乱波である高周波信号を受信し、高周波信号をベースバンドまたは中間周波数の受信信号に変換し、レーダ信号、キャリア信号、および符号を用いて受信信号から伝送路情報を生成し、伝送路情報を用いて測定対象の位置を特定し、測定対象の焦点補正を行い、測定対象の相変化判定を行って測定対象のイメージを生成する受信装置と、を備えることを特徴とする。

本開示のセンシングシステムは、相変化媒体のイメージングが可能である、という効果を奏する。

実施の形態１に係るセンシングシステムで想定されている測定の概要を示す図 実施の形態１に係るセンシングシステムにおいて送信装置から送信され反射板で反射または散乱されて受信装置で受信されるテラヘルツ波の例を示す図 実施の形態１に係るセンシングシステムの送信装置から送信されたテラヘルツ波の液体での反射の様子を示す図 実施の形態１に係るセンシングシステムの送信装置から送信されたテラヘルツ波の固体での反射の様子を示す図 実施の形態１に係るセンシングシステムの構成例を示す図 実施の形態１に係るセンシングシステムの動作を示すフローチャート 実施の形態１に係る受信装置の動作を示すフローチャート 実施の形態１に係る受信装置を実現する処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成例を示す図 実施の形態１に係る受信装置を実現する処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路の例を示す図 実施の形態２に係るセンシングシステムで想定されている測定の概要を示す図 実施の形態２に係るセンシングシステムの構成例を示す図 実施の形態２に係るセンシングシステムの動作を示すフローチャート 実施の形態２に係る受信装置の動作を示すフローチャート

以下に、本開示の実施の形態に係るセンシングシステム、受信装置、制御回路、記憶媒体、センシング方法および受信方法を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るセンシングシステム５０で想定されている測定の概要を示す図である。センシングシステム５０は、送信装置１０と、測定装置２０と、受信装置３０と、を備える。送信装置１０は、テラヘルツ帯の電波であるテラヘルツ波を、複数の送信アンテナ素子１８から構成される送信アレー１７から送信する。受信装置３０は、複数の受信アンテナ素子３２から構成される受信アレー３１で受信したテラヘルツ波の処理を実施する。測定装置２０は、相変化媒体である測定対象２１と、テラヘルツ波を反射させる反射板２２と、を備える。反射板２２は、送信アレー１７、反射板２２、および受信アレー３１という経路において、ＭＩＭＯ伝送路を形成できる板である。すなわち、反射板２２は、送信装置１０と受信装置３０との間の経路に配置されＭＩＭＯ伝送路を形成できる。ＭＩＭＯ伝送路は、マイモ伝送路とも言う。

ここで、ＭＩＭＯ伝送路とは、図２に示すように、受信装置３０の受信アレー３１が備える各受信アンテナ素子３２が、送信装置１０の送信アレー１７が備える広く配置されたすべての送信アンテナ素子１８からの信号を受信できる伝送路のことである。図２は、実施の形態１に係るセンシングシステム５０において送信装置１０から送信され反射板２２で反射または散乱されて受信装置３０で受信されるテラヘルツ波の例を示す図である。図２では、送信装置１０の送信アレー１７が備える１つの送信アンテナ素子１８から送信されたテラヘルツ波が、反射板２２でＮ個に反射または散乱され、受信装置３０の受信アレー３１が備えるＮ個の受信アンテナ素子３２で受信されている状態を示している。なお、Ｎは２以上の整数とする。簡略化のため図２では記載を省略しているが、実際には、送信装置１０の送信アレー１７が備えるその他の送信アンテナ素子１８から送信されるテラヘルツ波も、図２に示すような関係となる。

次に、センシングシステム５０において、受信装置３０が相変化媒体である測定対象２１の相変化を検出する原理について説明する。図３は、実施の形態１に係るセンシングシステム５０の送信装置１０から送信されたテラヘルツ波の液体での反射の様子を示す図である。図４は、実施の形態１に係るセンシングシステム５０の送信装置１０から送信されたテラヘルツ波の固体での反射の様子を示す図である。テラヘルツ波が液体に照射された場合、テラヘルツ波は液体表面で反射する。一方、テラヘルツ波が固体に照射された場合、テラヘルツ波は固体表面で反射せずに透過し、固体背後の反射板２２で反射する。センシングシステム５０の受信装置３０は、図３および図４に示すような差を利用することで、相変化の検出が可能となる。

図５は、実施の形態１に係るセンシングシステム５０の構成例を示す図である。センシングシステム５０は、送信装置１０と、測定装置２０と、受信装置３０と、を備える。センシングシステム５０において、ソフトウェアによる制御が行われるのは、送信装置１０、および受信装置３０である。

送信装置１０は、同期部１１と、レーダ信号生成部１２と、符号生成部１３と、キャリア信号生成部１４と、符号化部１５と、高周波信号生成部１６と、送信アレー１７と、を備える。前述のように、送信アレー１７は、複数の送信アンテナ素子１８を備える。

同期部１１は、送信装置１０および受信装置３０の各部の動作のタイミングを調整する。同期部１１は、送信装置１０においてレーダ信号生成部１２によるレーダ信号の生成、符号生成部１３による符号の生成、およびキャリア信号生成部１４によるキャリア信号の生成のタイミングを制御する。

レーダ信号生成部１２は、ベースバンドまたは中間周波数でレーダ信号を生成する。レーダ信号は、周期的な広帯域信号である。

符号生成部１３は、複数の送信アンテナ素子１８を含む送信アレー１７から送信された高周波信号を受信装置３０で各送信アンテナ素子１８から送信された高周波信号に分離するための符号を生成する。

キャリア信号生成部１４は、最終的な高周波信号を生成するための基準キャリアであるキャリア信号を生成する。キャリア信号生成部１４は、送信装置１０が利用可能な周波数帯域を複数のサブバンドに分割して複数の送信アンテナ素子１８から送信される高周波信号で使用されるサブバンドを周期的に切り替えて、利用可能な周波数帯域の全域が使用されるようにキャリア信号を生成する。

符号化部１５は、複数の送信アンテナ素子１８ごとに、レーダ信号生成部１２で生成されたレーダ信号と符号生成部１３で生成された符号とを乗算する符号乗算を行う。以降の説明において、レーダ信号と符号とが乗算された信号を乗算信号と称することがある。

高周波信号生成部１６は、送信アンテナ素子１８ごとに、符号化部１５でレーダ信号と符号とが乗算された信号、およびキャリア信号生成部１４で生成されたキャリア信号を用いて、送信アンテナ素子１８から送信するための高周波信号を生成する。高周波信号生成部１６は、例えば、アップコンバータまたは逓倍器であり、符号が乗算されたレーダ信号とキャリア信号とを用いてサブバンドの帯域幅の高周波信号を生成し、複数の送信アンテナ素子１８から送信させる。

送信アレー１７において送信アンテナ素子１８は、高周波信号生成部１６で生成された高周波信号を送信する。

このように、送信装置１０は、複数の送信アンテナ素子１８を有し、レーダ信号の生成、送信装置１０から送信された高周波信号を受信装置３０で高周波信号に分離するための符号の生成、および高周波信号を生成するためのキャリア信号の生成を行い、送信アンテナ素子１８ごとに生成されたレーダ信号と符号とを乗算した乗算信号およびキャリア信号を用いて高周波信号を生成して送信アンテナ素子１８から送信する。

本実施の形態の送信装置１０の構成および動作は、例えば、国際公開第２０２４／１６６３５６号で示されるセンシングシステムの送信装置の構成および動作と同様である。また、本実施の形態の送信装置１０で生成される高周波信号は、国際公開第２０２４／１６６３５６号で示されるセンシングシステムの送信装置で生成される高周波信号と同様である。そのため、本実施の形態の送信装置１０の動作、送信装置１０で生成される高周波信号などの詳細な説明については省略する。

受信装置３０は、受信アレー３１と、信号変換部３３と、検波部３４と、相関処理部３５と、ＭＩＭＯ伝送路再生部３６と、レイヤ切り出し部３７と、焦点補正部３８と、相変化判定部３９と、を備える。前述のように、受信アレー３１は、複数の受信アンテナ素子３２を備える。

受信アレー３１において受信アンテナ素子３２は、送信装置１０から送信された高周波信号であって、測定対象２１または反射板２２で反射された反射波または散乱された散乱波である高周波信号を受信する。すなわち、受信アンテナ素子３２は、送信装置１０から送信された高周波信号の反射波または散乱波を受信する。なお、受信アンテナ素子３２は、送信装置１０の送信アンテナ素子１８と受信装置３０の受信アンテナ素子３２との位置関係、向きの関係などによって、送信装置１０から送信された高周波信号を直接受信することも可能である。

信号変換部３３は、受信アンテナ素子３２ごとに、受信アンテナ素子３２で受信された高周波信号を、ベースバンドまたは中間周波数の信号に変換、すなわちダウンコンバートする。信号変換部３３は、例えば、ダウンコンバータであり、複数の受信アンテナ素子３２で受信された高周波信号を、送信装置１０で高周波信号の生成の際に使用されたキャリア信号を用いて、送信装置１０で高周波信号の生成に使用されたレーダ信号の周波数帯の受信信号、すなわちベースバンドまたは中間周波数の受信信号に変換する。

検波部３４は、受信アンテナ素子３２ごとに配置され、信号変換部３３で変換後のベースバンドまたは中間周波数の受信信号を、送信装置１０で高周波信号の生成に使用されたレーダ信号、すなわち送信装置１０のレーダ信号生成部１２で生成されたレーダ信号を用いて検波し、受信情報を得る。受信情報は、各受信アンテナ素子３２で受信された高周波信号の反射波または散乱波であって複数の送信アンテナ素子１８から送信された高周波信号を含むものである。なお、受信装置３０は、信号変換部３３で変換後のベースバンドまたは中間周波数の受信信号を、ミキサを用いてミキシングすることによって受信情報を得てもよい。以降では、検波部３４が検波を行う場合について説明する。

相関処理部３５は、受信アンテナ素子３２ごとに配置され、送信装置１０でレーダ信号が符号化されるときに使用された符号、すなわち送信装置１０の符号生成部１３で生成された符号を用いて、検波部３４で検波されて得られた受信情報に対して相関処理を行うことによって、受信情報を送信装置１０の各送信アンテナ素子１８からの信号に分離、すなわち複数の受信アンテナ素子３２で受信された受信信号を受信アンテナ素子３２ごとに送信装置１０から送信された送信アンテナ素子１８ごとの信号に分離する。

ＭＩＭＯ伝送路再生部３６は、相関処理部３５で送信アンテナ素子１８ごとおよび受信アンテナ素子３２ごとに分離された信号を用いて送信装置１０と受信装置３０との間の伝送路の状態を再生し、伝送路の状態を示すＭＩＭＯ伝送路情報を生成する。ＭＩＭＯ伝送路再生部３６は、例えば、周波数ｂｉｎごとにＭＩＭＯ伝送路情報を生成する。以降の説明において、ＭＩＭＯ伝送路再生部３６を単に伝送路再生部と称し、ＭＩＭＯ伝送路情報を単に伝送路情報と称することがある。

レイヤ切り出し部３７は、ＭＩＭＯ伝送路情報を用いて測定対象２１の位置を特定する。レイヤ切り出し部３７は、ＭＩＭＯ伝送路再生部３６で再生されたＭＩＭＯ伝送路情報から、測定対象２１を特定の曲面で切り出す。具体的には、レイヤ切り出し部３７は、ＭＩＭＯ伝送路情報から、複数の受信アンテナ素子３２から見て測定対象２１の奥行き方向の距離に応じたレイヤの反射点情報を抽出することで測定対象２１の位置を特定する。

焦点補正部３８は、位置が特定された測定対象２１の焦点補正を行う。焦点補正部３８は、測定対象２１の焦点補正として、抽出された反射点情報に対してレイヤの位置に応じた焦点補正を行う。

相変化判定部３９は、焦点補正された測定対象２１の情報を用いて測定対象２１の相変化判定を行って、測定対象２１のイメージを生成して出力する。

このように、受信装置３０は、複数の受信アンテナ素子３２を有し、複数の送信アンテナ素子１８を有する送信装置１０から送信され相変化媒体である測定対象２１または反射板２２で反射された反射波または散乱された散乱波である高周波信号を受信する。受信装置３０は、高周波信号をベースバンドまたは中間周波数の受信信号に変換し、レーダ信号、キャリア信号、および符号を用いて受信信号から伝送路情報を生成する。受信装置３０は、伝送路情報を用いて測定対象２１の位置を特定し、測定対象２１の焦点補正を行い、測定対象２１の相変化判定を行って測定対象２１のイメージを生成する。

図６は、実施の形態１に係るセンシングシステム５０の動作を示すフローチャートである。センシングシステム５０において、送信装置１０は、高周波信号を生成し（ステップＳ１１）、送信アレー１７から測定対象２１に向けて送信する（ステップＳ１２）。

受信装置３０は、送信装置１０から送信され測定対象２１または反射板２２で反射または散乱された高周波信号を受信すると（ステップＳ１３）、キャリア信号、レーダ信号、および符号を用いて送信装置１０と受信装置３０との間の伝送路の状態を示すＭＩＭＯ伝送路情報を生成する（ステップＳ１４）。

受信装置３０は、ＭＩＭＯ伝送路情報を用いて測定対象２１の位置を特定し、測定対象２１の焦点補正および相変化判定を行って測定対象２１のイメージを生成する（ステップＳ１５）。

図７は、実施の形態１に係る受信装置３０の動作を示すフローチャートである。図７に示すフローチャートは、図６に示すフローチャートのステップＳ１３からステップＳ１５までの動作の詳細を示すものである。なお、図６に示すフローチャートのステップＳ１１およびステップＳ１２の送信装置１０の動作の詳細は、前述の国際公開第２０２４／１６６３５６号の図５で示されるフローチャートの動作と同様のため、説明を省略する。

受信装置３０において、複数の受信アンテナ素子３２は、複数の送信アンテナ素子１８を有する送信装置１０から送信され測定対象２１または反射板２２で反射または散乱された高周波信号の反射波または散乱波を受信する（ステップＳ２１）。

信号変換部３３は、複数の受信アンテナ素子３２で受信された高周波信号の反射波または散乱波を、送信装置１０で高周波信号の生成の際に使用されたキャリア信号を用いて、送信装置１０で高周波信号の生成に使用されたレーダ信号の周波数帯の受信信号に変換する（ステップＳ２２）。

検波部３４は、送信装置１０で生成されたレーダ信号を用いて受信信号を検波し、各受信アンテナ素子３２で受信された高周波信号の反射波または散乱波であって複数の送信アンテナ素子１８から送信された高周波信号を含む受信情報を得る（ステップＳ２３）。

相関処理部３５は、受信情報に対して送信装置１０でレーダ信号が符号化されるときに使用された符号を用いて相関処理を行い、受信信号を受信アンテナ素子３２ごとに送信装置１０から送信された送信アンテナ素子１８ごとの信号に分離する（ステップＳ２４）。

ＭＩＭＯ伝送路再生部３６は、分離された信号を用いて送信装置１０と受信装置３０との間の伝送路の状態を示すＭＩＭＯ伝送路情報を生成する（ステップＳ２５）。

レイヤ切り出し部３７は、ＭＩＭＯ伝送路情報を用いて測定対象２１の位置を特定する（ステップＳ２６）。

焦点補正部３８は、位置が特定された測定対象２１の焦点補正を行う（ステップＳ２７）。

相変化判定部３９は、焦点補正された測定対象２１の情報を用いて測定対象２１の相変化判定を行って測定対象２１のイメージを生成する（ステップＳ２８）。

つづいて、センシングシステム５０の各装置のハードウェア構成について説明する。受信装置３０において、受信アレー３１は、複数の受信アンテナ素子３２によって構成される。信号変換部３３、検波部３４、相関処理部３５、ＭＩＭＯ伝送路再生部３６、レイヤ切り出し部３７、焦点補正部３８、および相変化判定部３９は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。処理回路は制御回路とも呼ばれる。

図８は、実施の形態１に係る受信装置３０を実現する処理回路をプロセッサ９１およびメモリ９２で実現する場合の処理回路９０の構成例を示す図である。図８に示す処理回路９０は制御回路であり、プロセッサ９１およびメモリ９２を備える。処理回路９０がプロセッサ９１およびメモリ９２で構成される場合、処理回路９０の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。処理回路９０では、メモリ９２に記憶されたプログラムをプロセッサ９１が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路９０は、受信装置３０の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９２を備える。このプログラムは、処理回路９０により実現される各機能を受信装置３０に実行させるためのプログラムであるともいえる。このプログラムは、プログラムが記憶された記憶媒体により提供されてもよいし、通信媒体など他の手段により提供されてもよい。

上記プログラムは、送信装置１０が、複数の送信アンテナ素子１８を有し、レーダ信号の生成、送信装置１０から送信された高周波信号を受信装置３０で高周波信号に分離するための符号の生成、および高周波信号を生成するためのキャリア信号の生成を行い、送信アンテナ素子１８ごとに生成されたレーダ信号と符号とを乗算した乗算信号およびキャリア信号を用いて高周波信号を生成して送信アンテナ素子１８から送信する送信ステップと、受信装置３０が、複数の受信アンテナ素子３２を有し、相変化媒体である測定対象２１または送信装置１０と受信装置３０との間の経路に配置されＭＩＭＯ伝送路を形成できる反射板２２で反射された反射波または散乱された散乱波である高周波信号を受信し、高周波信号をベースバンドまたは中間周波数の受信信号に変換し、レーダ信号、キャリア信号、および符号を用いて受信信号から伝送路情報を生成し、伝送路情報を用いて測定対象２１の位置を特定し、測定対象２１の焦点補正を行い、測定対象２１の相変化判定を行って測定対象２１のイメージを生成する受信ステップと、を受信装置３０に実行させるプログラムであるとも言える。

ここで、プロセッサ９１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などである。また、メモリ９２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などが該当する。

図９は、実施の形態１に係る受信装置３０を実現する処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路９３の例を示す図である。図９に示す処理回路９３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。処理回路については、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

受信装置３０のハードウェア構成について説明したが、送信装置１０のハードウェア構成も同様である。送信装置１０において、送信アレー１７は、複数の送信アンテナ素子１８によって構成される。同期部１１、レーダ信号生成部１２、符号生成部１３、キャリア信号生成部１４、符号化部１５、および高周波信号生成部１６は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。処理回路は制御回路とも呼ばれる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、センシングシステム５０において、送信装置１０は、レーダ信号の生成、符号の生成、およびキャリア信号の生成のタイミングを制御し、サブバンドの帯域幅の高周波信号を生成して複数の送信アンテナ素子１８から送信する。受信装置３０は、送信装置１０から送信され測定対象２１または反射板２２で反射または散乱された高周波信号を受信し、送信装置１０で生成されたキャリア信号、レーダ信号、および符号を用いてＭＩＭＯ伝送路情報を生成し、測定対象２１の位置を特定し、測定対象２１の焦点補正および相変化判定を行って測定対象２１のイメージを生成する。これにより、センシングシステム５０は、相変化媒体である測定対象２１のイメージングが可能である。

実施の形態２．
実施の形態２では、センシングシステム５０ａにおいて、測定装置２０ａの反射板２２ａが平行移動する場合について説明する。

図１０は、実施の形態２に係るセンシングシステム５０ａで想定されている測定の概要を示す図である。センシングシステム５０ａは、送信装置１０と、測定装置２０ａと、受信装置３０ａと、を備える。測定装置２０ａは、測定対象２１と、テラヘルツ波を反射させる反射板２２ａと、を備える。

実施の形態１では測定装置２０の反射板２２は固定されていることを想定していたが、実施の形態２では測定装置２０ａの反射板２２ａは、規定された範囲内で平行移動する。すなわち、反射板２２ａは、送信装置１０、測定対象２１、および受信装置３０ａに対して、位置を変更することができる。なお、図１０では反射板２２ａが２方向に移動可能な例を示しているが、反射板２２ａの移動方向は図１０の例に限定されない。

受信装置３０ａは、複数の受信アンテナ素子３２から構成される受信アレー３１で受信したテラヘルツ波の処理を実施する。受信装置３０ａは、相変化判定後、イメージング処理した複数の画像を合成して出力する。すなわち、受信装置３０ａは、平行移動された反射板２２ａの位置に応じて生成した複数のイメージを合成する。実施の形態２では、受信装置３０ａが、反射板２２ａが平行移動されて反射板２２ａの位置に応じてイメージングした複数の画像を合成することで、画質を向上させることができる。

図１１は、実施の形態２に係るセンシングシステム５０ａの構成例を示す図である。センシングシステム５０ａは、送信装置１０と、測定装置２０ａと、受信装置３０ａと、を備える。測定装置２０ａにおいて、反射板２２ａは、図１０に示すように平行移動が可能である。反射板２２ａの平行移動については、予め規定された方向に移動するようにしておいてもよいし、図示しない外部の装置から要求された方向に移動できるようにしてもよい。受信装置３０ａは、図５に示す実施の形態１の受信装置３０に対して、画像合成部４０を追加したものである。実施の形態２において、相変化判定部３９は、平行移動された反射板２２ａの位置に応じて複数の測定対象２１のイメージを生成する。画像合成部４０は、平行移動された反射板２２ａの位置に応じて相変化判定部３９で生成された複数の測定対象２１のイメージを合成する。

なお、画像合成部４０は、複数の測定対象２１のイメージを合成する際、反射板２２ａの平行移動による動作情報、例えば反射板２２ａの位置情報を、反射板２２ａまたは反射板２２ａの移動を制御する外部の装置から取得してもよい。これにより、画像合成部４０は、反射板２２ａが異なる位置にあるときに相変化判定部３９で生成された複数の測定対象２１のイメージを用いて、複数の測定対象２１のイメージを合成することができる。

図１２は、実施の形態２に係るセンシングシステム５０ａの動作を示すフローチャートである。図１２に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１１からステップＳ１５までの動作は、図６に示す実施の形態１のフローチャートのステップＳ１１からステップＳ１５までの動作と同じである。受信装置３０ａは、相変化判定されて生成された複数のイメージを合成する（ステップＳ１６）。

図１３は、実施の形態２に係る受信装置３０ａの動作を示すフローチャートである。図１３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２１からステップＳ２８までの動作は、図７に示す実施の形態１のフローチャートのステップＳ２１からステップＳ２８までの動作と同じである。受信装置３０ａにおいて、画像合成部４０は、相変化判定部３９によって相変化判定されて生成された複数のイメージを合成する（ステップＳ２９）。

センシングシステム５０ａの各装置のハードウェア構成について説明する。受信装置３０ａにおいて、画像合成部４０は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、センシングシステム５０ａにおいて、測定装置２０ａの反射板２２ａは、平行移動する。受信装置３０ａにおいて、画像合成部４０は、平行移動された反射板２２ａの位置に応じて相変化判定部３９で生成されたイメージを合成することとした。これにより、センシングシステム５０ａは、複数のイメージを合成できるので、イメージの画質を向上させることができる。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１０ 送信装置、１１ 同期部、１２ レーダ信号生成部、１３ 符号生成部、１４ キャリア信号生成部、１５ 符号化部、１６ 高周波信号生成部、１７ 送信アレー、１８ 送信アンテナ素子、２０，２０ａ 測定装置、２１ 測定対象、２２，２２ａ 反射板、３０，３０ａ 受信装置、３１ 受信アレー、３２ 受信アンテナ素子、３３ 信号変換部、３４ 検波部、３５ 相関処理部、３６ ＭＩＭＯ伝送路再生部、３７ レイヤ切り出し部、３８ 焦点補正部、３９ 相変化判定部、４０ 画像合成部、５０，５０ａ センシングシステム、９０，９３ 処理回路、９１ プロセッサ、９２ メモリ。

Claims (11)

1. 複数の送信アンテナ素子を有し、レーダ信号の生成、送信装置から送信された高周波信号を受信装置で前記高周波信号に分離するための符号の生成、および前記高周波信号を生成するためのキャリア信号の生成を行い、前記送信アンテナ素子ごとに生成された前記レーダ信号と前記符号とを乗算した乗算信号および前記キャリア信号を用いて前記高周波信号を生成して前記送信アンテナ素子から送信する前記送信装置と、
   前記送信装置と前記受信装置との間の経路に配置され、相変化媒体である測定対象を透過した前記高周波信号を反射または散乱してＭＩＭＯ伝送路を形成できる反射板と、
   複数の受信アンテナ素子を有し、前記測定対象または前記反射板において反射された反射波または散乱された散乱波である前記高周波信号を受信し、前記高周波信号をベースバンドまたは中間周波数の受信信号に変換し、前記レーダ信号、前記キャリア信号、および前記符号を用いて前記受信信号から伝送路情報を生成し、前記伝送路情報を用いて前記測定対象の位置を特定し、前記測定対象の焦点補正を行い、前記測定対象の相変化判定を行って前記測定対象のイメージを生成する前記受信装置と、
   を備えることを特徴とするセンシングシステム。
2. 前記反射板は、規定された範囲で平行移動し、
   前記受信装置は、平行移動された前記反射板の位置に応じて生成した複数の前記イメージを合成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のセンシングシステム。
3. 相変化媒体である前記測定対象、
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のセンシングシステム。
4. 複数の受信アンテナ素子を有し、複数の送信アンテナ素子を有する送信装置から送信され相変化媒体である測定対象において反射された反射波若しくは散乱された散乱波である高周波信号、または前記送信装置と受信装置との間の経路に配置され前記測定対象を透過した高周波信号を反射若しくは散乱してＭＩＭＯ伝送路を形成できる反射板において反射された反射波若しくは散乱された散乱波である高周波信号、を受信する前記受信装置であって、
   複数の前記受信アンテナ素子で受信された前記高周波信号を、前記送信装置で前記高周波信号の生成の際に使用されたキャリア信号を用いて、ベースバンドまたは中間周波数の受信信号に変換する信号変換部と、
   前記送信装置で前記高周波信号の生成に使用されたレーダ信号を用いて前記受信信号を検波し、各受信アンテナ素子で受信された前記高周波信号であって複数の前記送信アンテナ素子から送信された前記高周波信号を含む受信情報を得る検波部と、
   前記受信情報に対して前記送信装置で前記レーダ信号が符号化されるときに使用された符号を用いて相関処理を行い、前記受信信号を前記受信アンテナ素子ごとに前記送信装置から送信された前記送信アンテナ素子ごとの信号に分離する相関処理部と、
   分離された信号を用いて前記送信装置と前記受信装置との間の伝送路の状態を示す伝送路情報を生成する伝送路再生部と、
   前記伝送路情報を用いて前記測定対象の位置を特定するレイヤ切り出し部と、
   位置が特定された前記測定対象の焦点補正を行う焦点補正部と、
   焦点補正された前記測定対象の情報を用いて前記測定対象の相変化判定を行って、前記測定対象のイメージを生成する相変化判定部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
5. 平行移動された前記反射板の位置に応じて前記相変化判定部で生成された複数の前記測定対象のイメージを合成する画像合成部、
   を備えることを特徴とする請求項４に記載の受信装置。
6. 複数の送信アンテナ素子を有する送信装置および複数の受信アンテナ素子を有する受信装置を備えるセンサシステムを制御するための制御回路であって、
   レーダ信号の生成、前記送信装置から送信された高周波信号を前記受信装置で前記高周波信号に分離するための符号の生成、および前記高周波信号を生成するためのキャリア信号の生成を行い、前記送信アンテナ素子ごとに生成された前記レーダ信号と前記符号とを乗算した乗算信号および前記キャリア信号を用いて前記高周波信号を生成して前記送信アンテナ素子から送信、
   相変化媒体である測定対象において反射された反射波若しくは散乱された散乱波である前記高周波信号、または前記送信装置と前記受信装置との間の経路に配置され前記測定対象を透過した前記高周波信号を反射若しくは散乱してＭＩＭＯ伝送路を形成できる反射板において反射された反射波若しくは散乱された散乱波である前記高周波信号、を受信し、前記高周波信号をベースバンドまたは中間周波数の受信信号に変換し、前記レーダ信号、前記キャリア信号、および前記符号を用いて前記受信信号から伝送路情報を生成し、前記伝送路情報を用いて前記測定対象の位置を特定し、前記測定対象の焦点補正を行い、前記測定対象の相変化判定を行って前記測定対象のイメージを生成、
   を前記センサシステムに実施させることを特徴とする制御回路。
7. 複数の受信アンテナ素子を有し、複数の送信アンテナ素子を有する送信装置から送信され相変化媒体である測定対象において反射された反射波若しくは散乱された散乱波である高周波信号、または前記送信装置と受信装置との間の経路に配置され前記測定対象を透過した高周波信号を反射若しくは散乱してＭＩＭＯ伝送路を形成できる反射板において反射された反射波若しくは散乱された散乱波である高周波信号、を受信する前記受信装置を制御するための制御回路であって、
   複数の前記受信アンテナ素子で受信された前記高周波信号を、前記送信装置で前記高周波信号の生成の際に使用されたキャリア信号を用いて、ベースバンドまたは中間周波数の受信信号に変換、
   前記送信装置で前記高周波信号の生成に使用されたレーダ信号を用いて前記受信信号を検波し、各受信アンテナ素子で受信された前記高周波信号であって複数の前記送信アンテナ素子から送信された前記高周波信号を含む受信情報を取得、
   前記受信情報に対して前記送信装置で前記レーダ信号が符号化されるときに使用された符号を用いて相関処理を行い、前記受信信号を前記受信アンテナ素子ごとに前記送信装置から送信された前記送信アンテナ素子ごとの信号に分離、
   分離された信号を用いて前記送信装置と前記受信装置との間の伝送路の状態を示す伝送路情報を生成、
   前記伝送路情報を用いて前記測定対象の位置を特定、
   位置が特定された前記測定対象を焦点補正、
   焦点補正された前記測定対象の情報を用いて前記測定対象の相変化判定を行って、前記測定対象のイメージを生成、
   を前記受信装置に実施させることを特徴とする制御回路。
8. 複数の送信アンテナ素子を有する送信装置および複数の受信アンテナ素子を有する受信装置を備えるセンサシステムを制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
   前記プログラムは、
   レーダ信号の生成、前記送信装置から送信された高周波信号を前記受信装置で前記高周波信号に分離するための符号の生成、および前記高周波信号を生成するためのキャリア信号の生成を行い、前記送信アンテナ素子ごとに生成された前記レーダ信号と前記符号とを乗算した乗算信号および前記キャリア信号を用いて前記高周波信号を生成して前記送信アンテナ素子から送信、
   相変化媒体である測定対象において反射された反射波若しくは散乱された散乱波である前記高周波信号、または前記送信装置と前記受信装置との間の経路に配置され前記測定対象を透過した前記高周波信号を反射若しくは散乱してＭＩＭＯ伝送路を形成できる反射板において反射された反射波若しくは散乱された散乱波である前記高周波信号、を受信し、前記高周波信号をベースバンドまたは中間周波数の受信信号に変換し、前記レーダ信号、前記キャリア信号、および前記符号を用いて前記受信信号から伝送路情報を生成し、前記伝送路情報を用いて前記測定対象の位置を特定し、前記測定対象の焦点補正を行い、前記測定対象の相変化判定を行って前記測定対象のイメージを生成、
   を前記センサシステムに実施させることを特徴とする記憶媒体。
9. 複数の受信アンテナ素子を有し、複数の送信アンテナ素子を有する送信装置から送信され相変化媒体である測定対象において反射された反射波若しくは散乱された散乱波である高周波信号、または前記送信装置と受信装置との間の経路に配置され前記測定対象を透過した高周波信号を反射若しくは散乱してＭＩＭＯ伝送路を形成できる反射板において反射された反射波若しくは散乱された散乱波である高周波信号、を受信する前記受信装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
   前記プログラムは、
   複数の前記受信アンテナ素子で受信された前記高周波信号を、前記送信装置で前記高周波信号の生成の際に使用されたキャリア信号を用いて、ベースバンドまたは中間周波数の受信信号に変換、
   前記送信装置で前記高周波信号の生成に使用されたレーダ信号を用いて前記受信信号を検波し、各受信アンテナ素子で受信された前記高周波信号であって複数の前記送信アンテナ素子から送信された前記高周波信号を含む受信情報を取得、
   前記受信情報に対して前記送信装置で前記レーダ信号が符号化されるときに使用された符号を用いて相関処理を行い、前記受信信号を前記受信アンテナ素子ごとに前記送信装置から送信された前記送信アンテナ素子ごとの信号に分離、
   分離された信号を用いて前記送信装置と前記受信装置との間の伝送路の状態を示す伝送路情報を生成、
   前記伝送路情報を用いて前記測定対象の位置を特定、
   位置が特定された前記測定対象を焦点補正、
   焦点補正された前記測定対象の情報を用いて前記測定対象の相変化判定を行って、前記測定対象のイメージを生成、
   を前記受信装置に実施させることを特徴とする記憶媒体。
10. 送信装置が、複数の送信アンテナ素子を有し、レーダ信号の生成、前記送信装置から送信された高周波信号を受信装置で前記高周波信号に分離するための符号の生成、および前記高周波信号を生成するためのキャリア信号の生成を行い、前記送信アンテナ素子ごとに生成された前記レーダ信号と前記符号とを乗算した乗算信号および前記キャリア信号を用いて前記高周波信号を生成して前記送信アンテナ素子から送信する送信ステップと、
    前記受信装置が、複数の受信アンテナ素子を有し、相変化媒体である測定対象において反射された反射波若しくは散乱された散乱波である前記高周波信号、または前記送信装置と前記受信装置との間の経路に配置され前記測定対象を透過した前記高周波信号を反射若しくは散乱してＭＩＭＯ伝送路を形成できる反射板において反射された反射波若しくは散乱された散乱波である前記高周波信号、を受信し、前記高周波信号をベースバンドまたは中間周波数の受信信号に変換し、前記レーダ信号、前記キャリア信号、および前記符号を用いて前記受信信号から伝送路情報を生成し、前記伝送路情報を用いて前記測定対象の位置を特定し、前記測定対象の焦点補正を行い、前記測定対象の相変化判定を行って前記測定対象のイメージを生成する受信ステップと、
    を含むことを特徴とするセンシング方法。
11. 複数の受信アンテナ素子を有し、複数の送信アンテナ素子を有する送信装置から送信され相変化媒体である測定対象において反射された反射波若しくは散乱された散乱波である高周波信号、または前記送信装置と受信装置との間の経路に配置され前記測定対象を透過した高周波信号を反射若しくは散乱してＭＩＭＯ伝送路を形成できる反射板において反射された反射波若しくは散乱された散乱波である高周波信号、を受信する前記受信装置の受信方法であって、
    信号変換部が、複数の前記受信アンテナ素子で受信された前記高周波信号を、前記送信装置で前記高周波信号の生成の際に使用されたキャリア信号を用いて、ベースバンドまたは中間周波数の受信信号に変換する信号変換ステップと、
    検波部が、前記送信装置で前記高周波信号の生成に使用されたレーダ信号を用いて前記受信信号を検波し、各受信アンテナ素子で受信された前記高周波信号であって複数の前記送信アンテナ素子から送信された前記高周波信号を含む受信情報を得る検波ステップと、
    相関処理部が、前記受信情報に対して前記送信装置で前記レーダ信号が符号化されるときに使用された符号を用いて相関処理を行い、前記受信信号を前記受信アンテナ素子ごとに前記送信装置から送信された前記送信アンテナ素子ごとの信号に分離する相関処理ステップと、
    伝送路再生部が、分離された信号を用いて前記送信装置と前記受信装置との間の伝送路の状態を示す伝送路情報を生成する伝送路再生ステップと、
    レイヤ切り出し部が、前記伝送路情報を用いて前記測定対象の位置を特定するレイヤ切り出しステップと、
    焦点補正部が、位置が特定された前記測定対象の焦点補正を行う焦点補正ステップと、
    相変化判定部が、焦点補正された前記測定対象の情報を用いて前記測定対象の相変化判定を行って、前記測定対象のイメージを生成する相変化判定ステップと、
    を含むことを特徴とする受信方法。