JPH01113686A - 移動物体検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、超音波やマイクロ波等の連続エネルギー波を
監視空間に放射し、監視空間内の物体の移動により生じ
る反射波の周波数偏移を検出することにより、前記移動
物体を検知する移動物体検知装置に関するものである。

〔背景技術〕

一般にこの種の移動物体検知装置は、所定周波数の超音
波やマイクロ波等の連続エネルギー波を監視空間内に放
射しておき、監視空間内に存在する物体の移動に伴って
ドツプラー効果として生じる反射波の周波数偏移を検知
するように構成されている。

従来の移動物体検知装置としては、周波数偏移を送波信
号と受波信号とのビート信号により検出し、このビート
信号を検波器により検波し、検波器の出力レベルが所定
値以上のときに移動物体の存在を表示するように構成さ
れたものがあった。

しかしながら、この構成では連続エネルギーの伝播経路
の気温等の条件の変動や、監視空間内で動揺する物体に
より引き起こされるクラッタ雑音により誤報を生じたり
、Ｓ／Ｎ比が低下したりするという問題があった。

一方、こうした問題を解消する移動物体検知装置として
は、例えば特開昭５５−６３７７４号公報で開示された
ものがある。これは、受波信号が周波数偏移成分からな
るとともに位相の異なる一対の中間信号（ビート信号）
を形成し、雨中間信号を基本軸とするベクトル平面内で
受波信号の存在する象限の転移を追跡することにより、
移動物体の存否を検出するようになっている。以下この
構成について説明する。第３図に示すように、送波器１
に発振回路３の出力を印加して送波器１から監視空間に
超音波を放射し、監視空間内に存在する物体からの反射
波を受波器２により受波して電気信号に変換する。受波
器２の出力である受波信号Ｅ　ｉ　ｎはコンバータによ
り一対の中間信号Ｅ。

Ｅ゛に変換される。コンバータは、発振回路３の出力信
号の位相を９０度ずらす移相回路２２と、移相回路２２
の出力信号Ｅ０と受波信号Ｅ　ｉ　ｎ、および発振回路
３の出力信号Ｅ。°　と受波信号Ｅ　ｉ　ｎの各ビート
信号である中間信号Ｅ、Ｅ”を出力する一対のミキサ回
路２１ａ、２１ｂと、各中間信号Ｅ、Ｅ”をそれぞれ増
幅する一対の増幅回路２３ａ、２３ｂとから構成されて
いる。中間信号Ｅｇ　ｌ　は入力信号の正負に対応して
２値の軸符号信号Ｘ、Ｙが得られる一対の２進数変換回
路２４ａ、２４ｂに人力されるとともに、入力信号レベ
ルが所定値以上であるかどうかを検出する一対のレベル
検出回路２５ａ、２５ｂに入力される。両レベル検出回
路２５ａ、２５ｂの出力はオア回路２６に入力されて論
理和がとられる。即ち、移動物体が監視空間内に存在し
なければオア回路２６の出力レベルは”Ｌとなる。両輪
符号信号ｘ、Ｙは中間信号Ｅ、Ｅ’を基本軸とするベク
トル平面内において受波信号Ｅ　ｉｎがどの象限に存在
するかを求める象限検出回路２７に入力される。象限検
出回路２７ではオア回路２６の出力により少なくとも一
方の中間信号Ｅ、Ｅ’　の信号レベルが所定レベル以上
であることが検出されると象限信号■〜■を出力する。

象限信号Ｉ〜■は象限転移方向検出回路２８に入力され
、象限転移方向検出回路２８では上記ベクトル平面にお
いて受波信号Ｅ１・が他の象限に移動するときに移動の
向きが原点の回りで右回りであるか左回りであるかに対
応して正負いずれかの信号を出力し、象限信号Ｉ〜■が
他の象限に転移するか消滅するまで信号を維持する。象
限転移方向検出回路２８の出力は積分回路２９に入力れ
て象限の移転回数と向きとが積分され、この積分回路２
９の出力は予め閾値の設定された閾値回路３０に入力さ
れる。閾値回路３０では人力レベルが閾値を越えると検
知信号を出力する。この検知信号により表示器駆動回路
３１が駆動され、移動物体の存在が表示される。

以上のようにして、物体の移動方向の検出をベクトル平
面内で受波信号Ｅｉｎが存在している象限の転移に置き
換えて行うのであり、単にビート信号のレベル判定を行
う場合のような誤報を生じることがないのである。

しかし、この従来例においては、監視空間内の物体が一
定方向に連続して動く時間により、移動物体の存在を判
別しているから、例えばカーテンのゆらぎ等のようなゆ
っくりと移動する物体が存在すると、距離としてはほと
んど動いていないにもかかわらず、象限転移方向検出回
路２８は、正負どちらか一方の信号を出し続け、誤報を
生じることがある。また、この誤報を防止しようとして
、積分回路２９の時定数を長くすると、速い動きの物体
の検出ができなくなり、失報につながるという問題があ
った。つまり、従来例では、積分回路２９０時定数を物
体の移動速度に応じて変化させない限り、物体の移動速
度によっては上記の誤報や失報を防止することが困難で
あった。

〔発明の目的〕

本発明は上記の点に鑑みてなしたものであり、その目的
とするところは、移動速度の異なる物体であっても、よ
り高精度にその存在を検知することのできる移動物体検
知装置を提供することにある。

〔発明の開示〕

一定周波数の連続エネルギー波をある点より送波し、送
波された波が移動物体により反射されて、送波した点と
同じ位置で受波したとき、ドツプラー効果により、受波
信号は周波数偏移を受け、この周波数偏移成分、つまり
ドツプラー信号の周波数Δｆは、移動物体の速度をＶ、
音速をＣ１送波信号周波数をｆｏとすると、 １　Δｒ　　ｌ　　＃　２ｖｆ０／ｃ となり、ドツプラー信号の周波数Δｆは移動物体の速度
Ｖに比例する。また、上式により、移動物体が単位距離
を移動したときに発生するドツプラー信号の波数Ｎは、
Ｎ＝２　ｆ０／ｃとなり、音速Ｃと送波信号周波数ｆ０
が一定であれば、移動物体の速度Ｖに関係なく一定とな
る。

本発明は、この移動物体の速度Ｖに関係なく一定となる
ドツプラー信号の波数Ｎに着目して、考案したものであ
り、所定の周波数で発振する発振回路と、該発振回路か
ら出力される送波信号により監視空間に連続エネルギー
波を放射する送波器と、前記監視空間内の物体からの反
射波を受波して受波信号を出力する受波器と、前記受波
信号のなかから前記物体が移動したときに発生するドツ
プラー信号を抽出するミキサ回路と、前記送波信号と前
記受波信号とを比較することにより前記受波信号の周波
数が前記送波信号の周波数より高いか低いかを判別する
周波数判別回路と、該周波数判別回路の出力に基づいて
前記ドツプラー信号の波数を加減算する演算回路と、該
演算回路の出力と予め設定された閾値を比較して警報信
号を出力する閾値回路とを含んでなることを特徴とする
ものである。

以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。

本実施例では監視空間に放射する連続エネルギー波とし
て超音波を使用しているが、マイクロ波等を使用しても
よい。

１は超音波振動子からなる送波器で、一定の周波数で連
続的に発振する発振回路３の出力信号により駆動され、
監視空間内に超音波を放射する。

２は超音波振動子からなる受波器で、前記超音波の監視
空間内に存在する物体による反射波を受波し、電気信号
である受波信号に変換する。４はミキサ回路で、受波器
２から出力される受波信号と発振回路３から出力される
送波信号とを混合し、両者間の周波数偏移成分からなる
ドツプラー信号を抽出する。このドツプラー信号は増幅
回路５で増幅される。６はＦＭ検波回路等からなる周波
数判別回路で、送波信号と受波信号のどちらの周波数が
高いかを判別してその結果を出力するものである。この
周波数判別回路６は、ＦＭ検波回路でなくても直接周波
数を比較するものであってもよい。７は演算回路で、増
幅回路５の出力信号と周波数判別回路６の出力信号によ
り移動物体の移動方向と移動量を演算するものである。

８は閾値回路で、演算回路７により演算された移動量が
所定の閾値を越えたとき警報信号を出力するものである
。９は出力駆動回路で、前記警報信号の入力により警報
器等の機器を駆動するための駆動信号を出力する。　次
に、上記実施例の動作を、第２図に示した波形図に基づ
き説明する。第２図（ａ）は増幅回路５の出力信号波形
、即ちドツプラー信号波形であり、第２図（ｂ）は周波
数判別回路６の出力信号波形である。また、第２図（Ｃ
）は演算回路７の出力信号波形である。

周波数判別回路６の出力として、例えば受波信号周波数
が送波信号周波数より高い場合、つまり物体が近づいて
来ている場合はハイレベル、逆に受波信号周波数の方が
低い場合、つまり物体が遠ざかる場合はローレベルの信
号を出力するようにしである。いま時刻ｔ。の時点で物
体が近づいて来ている状態から急に遠ざかるように移動
したとすると、周波数判別回路６の出力信号は、第２図
（ｂ）のように時刻ｔ０の時点でハイレベルからローレ
ベルに変化する。演算回路５では、第２図（Ｃ）のよう
に、周波数判別回路６の出力信号がハイレベルのときは
ドツプラー信号のゼロクロスの点の毎に値が順次加算さ
れていき、周波数判別回路６の出力信号がローレベルに
なるとドツプラー信号のゼロクロスの点の毎に値が順次
減算されていくようになっている。この加減算の結果が
予め設定された閾値ｓ、ｓ′を越えた場合に、閾値回路
８から警報信号が出力され、出力駆動回路９が動作する
のである。

ここで、演算回路７においてその演算結果の変化は、ド
ツプラー信号のゼロクロス回数、つまりドツプラー信号
の波数に比例するのである。しかもこのドツプラー信号
の波数は、物体の移動距離に比例するがドツプラー信号
の信号レベルや周波数には全く影響されないので、閾値
回路８の閾値ｓ、ｓ’を物体の移動距離に応じた値に設
定しておけば、物体の、移動速度に関係な（、物体の移
動距離により、その物体を確実に検知できるのである。

なお、上記実施例では、ドツプラー信号の波数に対応す
る値としてゼロクロス点を用いているが、比例する値で
あれば他の方法により求めた値を用いてもよい。ただし
、分割が多いほど検知精度はより向上する。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の移動物体物体検知装置は、所定
の周波数で発振する発振回路と、該発振回路から出力さ
れる送波信号により監視空間に連続エネルギー波を放射
する送波器と、前記監視空間内の物体からの反射波を受
波して受波信号を出力する受波器と、前記受波信号のな
かから前記物体が移動したときに発生するドツプラー信
号を抽出するミキサ回路と、前記送波信号と前記受波信
号とを比較することにより前記受波信号の周波数が前記
送波信号の周波数より高いか低いかを判別する周波数判
別回路と、該周波数判別回路の出力に基づいて前記ドツ
プラー信号の波数を加減算する演算回路と、該演算回路
の出力と予め設定された閾値を比較して警報信号を出力
する閾値回路とを含んでなるようにしたので、移動速度
の異なる物体であっても、より高精度にその存在を検知
することのできる移動物体検知装置が提供できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は、同上に係る各部の波形図、 第３図は、従来例を示すブロック図である。 １・−送波器、２−受波器、３−・発振回路、４・−ミ
キサ回路、５−・−増幅回路、６・・・周波数判別回路
、７−演算回路、８−閾値回路、９−出力駆動回路。 特許出願人　　松下電工株式会社 代理人　　　　弁理士　竹元　敏丸（ほか２名）第１図 ６′ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の周波数で発振する発振回路と、該発振回路
   から出力される送波信号により監視空間に連続エネルギ
   ー波を放射する送波器と、前記監視空間内の物体からの
   反射波を受波して受波信号を出力する受波器と、前記受
   波信号のなかから前記物体が移動したときに発生するド
   ップラー信号を抽出するミキサ回路と、前記送波信号と
   前記受波信号とを比較することにより前記受波信号の周
   波数が前記送波信号の周波数より高いか低いかを判別す
   る周波数判別回路と、該周波数判別回路の出力に基づい
   て前記ドップラー信号の波数を加減算する演算回路と、
   該演算回路の出力と予め設定された閾値を比較して警報
   信号を出力する閾値回路とを含んでなることを特徴とし
   た移動物体検知装置。