JPH0479589B2 - - Google Patents

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発射し、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、
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
監視空間内に発射しておき、監視空間内に存在す
る物体の移動に伴なつ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つた。
しかしながら、この構成では連続エネルギー波の
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ツタ雑音
により誤報を生じたり、Ｓ／Ｎ比が低下したりす
るという問題があつた。

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、たとえば特開昭55−63774号公報で
開示されたものがある。これは、受波信号の送波
信号に対する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、両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つてい
る。以下、この構成について説明する。第４図に
示すように、送波器１に発振回路１０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Ein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１０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Eoと受波
信号Ein、および発振回路１０の出力信号Eo′と
受波信号Ein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Ｅ，E′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に入力されるとともに、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。す
なわち、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。両軸
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Ein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〜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Ein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〜が他の象限に転移するか象限信号〜
が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に入力されて象
限の転移回数と向きとが積分され、この積分回路
２９の出力は予めしきい値が設定されたしきい値
回路３０に入力される。しきい値回路３０では入
力レベルがしきい値を超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なうのであり、単にビート
信号のレベル判定を行なう場合のように誤報を生
じることがないのである。しかしながら、象限の
転移が生じないと物体の移動方向が判別できない
ものであるから、受波信号Einが同一象限内で移
動している場合には受波信号Einの移動が無視さ
れることになり、物体の移動から検知信号が得ら
れるまでに時間がかかるという問題がある。

［発明の目的］ 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであつ
て、その目的とするところは、移動物体の存否を
瞬時に検出でき、しかも誤報の発生を防止した移
動物体検知装置を提供することにある。

［発明の開示］ （構成） 本発明に係る移動物体検知装置は、一定周波数
で発振する発振回路と、発振回路の出力が入力さ
れ監視空間に連続エネルギー波を放射する送波器
と、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、受波信号を送波信号
と同周波数で互いに90度の位相差を有した信号と
それぞれ混合することにより受波信号の送波信号
に対する周波数偏移成分である一対の中間信号を
出力するコンバータと、両中間信号を成分とする
ベクトルが各時刻においてベクトル平面の一方の
基本軸に対してなす角度を時系列的に検出する角
度検出回路と、各時刻間における上記角度の差を
演算する演算回路と、所定の角度変化があると移
動物体があると判断して検出信号を出力する信号
処理回路とを具備して成るものであり、各時刻に
おける中間信号を成分とするベクトル（すなわ
ち、受波信号に相当するベクトル）がベクトル平
面の一方の基本軸に対してなす角度の変化に基づ
いて移動物体の存否を判定することにより、移動
物体の検知感度を高めたものである。

（実施例） 本発明の構成を第１図に基づいて説明する。以
下の説明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た例を示すが、連続エネ
ルギー波としては波長が１cm程度かそれより小さ
いものであれば、例えばマイクロ波などを使用し
てもよい。

送波器１は一定の周波数で連続的に発振する発
振回路１０の出力信号により駆動され、送波器１
から監視空間に超音波が放射される。送波器１か
ら発射された超音波が監視空間内に存在する物体
により反射されると、その反射波は受波器２に受
波され、これが電気信号である受波信号Einに変
換される。送波器１と受波器２とはともにピエゾ
素子などで構成され、送波器１からは入力された
電気振動の振動数に一致した超音波が発射され、
受波器２からは受波した超音波の振動数に一致し
た出信号Einが出力される。受波信号Einはコン
バータに入力される。コンバータは、背景技術の
項で説明した構成と同じであつて、発振回路１０
の出力信号を90度進ませる移相回路２２と、移相
回路２２の出力信号Eoと受波信号Ein、および発
振回路１０の出力信号Eo′と受波信号Ein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，２
３ｂとから構成されている。各増幅回路２３ａ，
２３ｂの出力はそれぞれレベル検出回路２５ａ，
２５ｂにおいて所定レベル以上であるかどうかが
判定され、少なくともいずれか一方の中間信号
Ｅ，E′が所定レベル以上であるとオア回路２６の
出力レベルが“Ｈ”となる。すなわち、監視空間
内の移動物体によつて受波信号Einに発振回路１
０の出力信号に対する周波数偏移が生じていれば
オア回路２６の出力レベルが“Ｈ”となるのであ
る。

ここで、中間信号Ｅ，E′について、第２図に基
づいて簡単に説明する。今、第２図ａのように移
相回路２２の出力信号Eoを基準ベクトルとし、
受波信号Einとの位相角をθとすると、第２図
ｂ，ｃにそれぞれ示すように，以下の関係が成立
する。

Ｅ＝｜Ein｜・cosθ E′＝｜Ein｜・sinθ すなわち、中間信号Ｅは中間信号E′に対して、
物体が近付く場合には第２図に破線で示すように
90度の進みが生じ、物体が遠ざかる場合には第２
図に実線で示すように90度の遅れが生じる。ここ
に、単純化のために各信号を正弦波としている
が、一般には物体の表面が複雑な形状であるとこ
ろから、受波信号Einは物体の各部で反射された
反射波の合成ベクトルとなり、中間信号Ｅ，
E′は、第３図に示すように歪んだ波形となる。し
かし、受波信号Einがいかに多くの成分の合成ベ
クトルであつても中間信号Ｅ，E′は移相回路２２
の出力信号Eoである基準ベクトルの先端を原点
とする直交座標平面上の１点Ｐを示すことにな
る。換言すれば、第３図ｂ，ｃにそれぞれ示すよ
うな中間信号Ｅ，E′の各時刻t₁における値Ｅ（t₁），
E′（t₁）を中間信号Ｅ，E′を成分とするベクトル
をベクトル平面上にプロツトすれば、受波信号
Einがいかに複雑であつても受波信号Einを正し
く再現することができるのである。従来例ではこ
のようにして得られた受波信号Einが存在する象
限の転移方向に着目していたが、本願では受波信
号Einのベクトル平面の基本軸に対する角度と大
きさの変化とに着目している。

すなわち、中間信号Ｅ，E′は角度検出回路３２
に入力されるのであつて、角度検出回路３２では
入力された信号をサンプリングすとともに、各時
刻ｔにおいて移相回路２２の出力信号Eoである
基準ベクトルに対する受波信号Einの角度θtを求
める。この角度θtは時刻ｔにおける中間信号Et，
E′tより次式を用いて求められる。

θt＝tan^-1（E′t／Et） ただし、角度検出回路３２は、レベル検出回路
２５ａ，２５ｂにより中間信号Ｅ，E′のうちの少
なくとも一方のレベルが一定値以上となると、オ
ア回路２６の出力受けて角度の検出が行なえる状
態となるように設定されている。したがつて、両
中間信号Ｅ，E′のレベルがともに所定値以下であ
ると、角度検出回路３２はリセツトされる。角度
検出回路３２の出力は演算回路３３に入力され、
角度の時系列的な変化分が次式のように求められ
る。

△θ（ti）＝θ（ti）−θ（ti−１） （ただし、ｉ＝１，２，……） 以上のようにして求められた△θ（ti）を信号
処理回路３４では順次加算するのであり、その結
果、受波信号Einが同一象限内で移動していたと
しても、全体として受波信号Einがベクトル平面
上でどれだけ回転したかを知ることができるので
あり、加算器結果が予め設定されたしきい値を超
えると検出信号を出力して表示器駆動回路３１を
駆動し、移動物体の存在を表示するのである。

信号処理回路３４における処理としては、上述
のように角度の変化分を順次加算するものの他、
各時刻における角度変化分の正負のみを検出し、
正であれば＋１、負であれば−１として順次加算
し、予め設定されたしきい値を超えると検知出力
が得られるようにしてもよい。すなわち、正負の
出現回数の差が所定値以上となると検知出力が得
られるようにするのである。また、角度検出回路
３２、演算回路３３、および信号処理回路３４は
個々に形成してもよいが、マイクロコンピユータ
を用いて上記動作を行なうようにソフトウエアを
組み込めば容易に実現できるものである。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、一定周波数で発振する
発振回路と、発振回路の出力が入力され監視空間
に連続エネルギー波を放射する送波器と、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
力する受波信号と、受波信号を送波信号と同周波
数で互いに90度の位相差を有した信号とそれぞれ
混合することにより受波信号の送波信号２対する
周波数偏移成分である一対の中間信号を出力する
コンバータと、両中間信号を成分とするベクトル
が各時刻においてベクトル平面の一方の基本軸に
対してなす角度を時系列的に検出する角度検出回
路と、各時刻間における上記各度の差を演算する
演算回路と、所定の角度変化があると移動物体が
あると判断して検出信号を出力する信号処理回路
とを具備して成るものであり、各時刻における中
間信号を成分とするベクトル（すなわち、受波信
号に相当するベクトル）がベクトル平面の一方の
基本軸に対してなす角度の変化に基づいて移動物
体の存否を判定するから、受波信号の角度を検出
する時間間隔を短くすればそれだけ受波信号に関
する詳しい情報を得ることができるのであり、そ
の結果、従来のように象限の転移により移動物体
を検出する場合に比較して物体の移動が検出され
るまでの時間を短縮することが可能となるという
利点がある。すなわち、物体がわずかに移動する
だけで検出されるから、検知感度が高まるのであ
る。また、ビート信号のレベルのみで判定するの
ではなく、受波信号のベクトル平面での位相角度
の変化により移動物体を検知するから、雑音等の
影響を受けにくく誤報を生じることがないという
利点を有するものである。

【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ツク図、
第２図および第３図は同上の動作説明図、第４図
は従来例を示すブロツク図である。 １は送波器、２は受波器、１０は発振回路、２
１ａ，２１ｂはミキサ回路、２２は移相回路、３
２は角度検出回路、３３は演算回路、３４は信号
処理回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一定周波数で発振する発振回路と、発振回路
   の出力が入力され監視空間に連続エネルギー波を
   放射する送波器と、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、受波
   信号を送波信号と同周波数で互いに90度の位相差
   を有した信号とそれぞれ混合することにより受波
   信号の送波信号に対する周波数偏移成分である一
   対の中間信号を出力するコンバータと、両中間信
   号を成分とするベクトルが各時刻においてベクト
   ル平面の一方の基本軸に対してなす角度を時系列
   的に検出する角度検出回路と、各時刻間における
   上記角度の差を演算する演算回路と、所定の角度
   変化があると移動物体があると判断して検出信号
   を出力する信号処理回路とを具備して成ることを
   特徴とする移動物体検知装置。 ２ 上記信号処理回路は、演算回路の出力値を順
   次加算するとともに、その加算値が予め設定され
   たしきい値を超えると検出信号を出力するように
   設定されて成ることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の移動物体検知装置。 ３ 上記信号処理回路は、演算回路の出力値が正
   となる回数と負となる回数とを計数し、正の回数
   と負の回数との差が予め設定されたしきい値を超
   えると検出信号を出力するように設定されて成る
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   移動物体検知装置。