JPWO2011010629A1 - 物体検出装置 - Google Patents
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Abstract
本発明の物体検出装置は、空間を常時伝播している無線伝送用の電波を利用して、物体によるこの受信電波の遮蔽前後にわたる、時系列の受信信号の信号レベルの変化に基づいて物体の有無を検出するので、簡単な構成で、物体の有無の検出処理を正確かつ容易に行うことができる。また、無線伝送用の電波を利用するので、屋外だけでなく屋内でも当該電波は伝播するから、特に屋内駐車場における駐車車両のような物体の有無の検出が可能となる。
Description
本願は、日本国で2009年7月21日に出願した特願2009−169813の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
本発明は、空間を常時伝播している無線伝送用の電波を利用して、車両などの物体の有無を検出する物体検出装置に関する。
従来から、物体の有無を検出する物体検出装置に使用されるセンサでは、赤外線センサ、超音波センサおよび光電センサなどのほかに、駐車車両のような移動する物体(金属体)の有無を検出するセンサとして、ループコイルを用いた磁界センサ(例えば、特許文献1)などが知られている。
また、物体の動きによってアンテナ周辺に発生している電磁波による誘導ノイズ信号が変動するので、該アンテナから入力した誘導ノイズ信号を増幅し、ローパスフィルタを通すことで、物体の動きに対応した電気信号を得ることにより、物体の動きを検出するパッシブ(受動型)センサが知られている(例えば、特許文献2)。
しかし、上記従来の各装置では、赤外線センサや超音波センサの場合、周辺温度の影響やセンサの汚れなどにより物体の有無を誤検出するおそれがある。また、特許文献1のような磁界センサの場合、センサの埋設工事を伴うので設置のための費用が高コストになる。その一方、特許文献2のパッシブセンサでは、電磁波が特定されておらず、使用する電磁波の如何によっては物体の有無の検出が不安定となるおそれがある。
本発明は、前記の問題点を解決して、簡単な構成で、物体の有無の検出処理を正確かつ容易に行うことができる物体検出装置を提供することを目的としている。
前記目的を達成するために、本発明の一構成に係る物体検出装置は、空間を常時伝播している無線伝送用の電波を受信する電波受信モジュールと、物体による受信電波の遮蔽により物体の有無を検出する検出制御部とがケース内に収納されており、前記検出制御部は、物体による受信電波の遮蔽前後にわたる、前記電波受信モジュールで受信された時系列の受信信号の信号レベルの変化に基づいて、物体の有無を検出する。
ここで、無線伝送用の電波とは、空間を常時伝播している電波であって、この電波を受信した受信信号の信号レベル(強度)等を測定したり、該測定データを使用等することが一般に可能な電波で、また利用が容易な電波を意味し、携帯電話用の受信電波、テレビ放送用またはラジオ放送用の受信電波を含むものである。
ここで、無線伝送用の電波とは、空間を常時伝播している電波であって、この電波を受信した受信信号の信号レベル(強度)等を測定したり、該測定データを使用等することが一般に可能な電波で、また利用が容易な電波を意味し、携帯電話用の受信電波、テレビ放送用またはラジオ放送用の受信電波を含むものである。
この構成によれば、空間を常時伝播している無線伝送用の電波を利用して、物体によるこの受信電波の遮蔽前後にわたる、時系列の受信信号の信号レベルの変化に基づいて物体の有無を検出するので、簡単な構成で、物体の有無の検出処理を正確かつ容易に行うことができる。
好ましくは、前記検出制御部は、前記物体による受信電波の遮蔽前後にわたる、前記時系列の受信信号のS/N比の差分およびS/N比平均を演算する解析部と、このS/N比の差分値およびS/N比平均値とそれぞれの所定基準値との比較に基づいて物体の有無を判定する判定部とを有する。したがって、より簡単な構成で、物体の有無の検出処理を正確かつ容易に行うことができる。
好ましくは、前記ケース内に、前記電波受信モジュール内のアンテナの延びる方向と略平行に延びて、前記アンテナによる側方からの電波の受信を遮蔽する、少なくとも1つのシールド板が設けられている。したがって、アンテナの指向性を高めて受信能力を向上させることができる。
好ましくは、前記無線伝送用の電波が携帯電話用または放送用の受信電波である。したがって、汎用性が高いので、無線伝送用の電波の利用がより容易となる。また、好ましくは、駐車場の駐車区画内に配置されて、移動する物体である駐車車両の有無を検出する。したがって、無線伝送用の電波を利用するので、屋外だけでなく屋内でも当該電波は伝播するから、特に屋内駐車場における駐車車両のような物体の有無の検出が可能となる。
本発明の他の構成に係る移動物体管理システムは、前記物体検出装置が、駐車場の駐車区画内に配置されて、移動する物体である駐車車両の有無の検出に基づいて、少なくとも駐車車両の鎖錠管理を行う。したがって、物体検出装置が簡単な構成で、駐車車両の有無の検出処理を正確かつ容易に行うことができるので、当該駐車車両の管理を容易に行うことができる。また、上記と同様に、特に屋内駐車場における駐車車両の管理に適用することが可能となる。
本発明のさらに他の構成に係る物体検出システムは、前記物体検出装置を、物体の移動方向に沿って複数設けて、各物体検出装置による物体有無の検出に基づき少なくとも物体の移動方向を検出する。したがって、物体検出装置が簡単な構成で、物体の有無の検出処理を正確かつ容易に行うことができるので、物体の移動方向の検出も容易となる。
本発明の物体検出装置は、空間を常時伝播している無線伝送用の電波を利用して、物体によるこの受信電波の遮蔽前後にわたる、時系列の受信信号の信号レベルの変化に基づいて物体の有無を検出するので、簡単な構成で、物体の有無の検出処理を正確かつ容易に行うことができる。
本発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付のクレーム(請求の範囲)によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品符号は同一部分を示す。
本発明に係る物体検出装置を有する移動物体(駐車)管理システムを示す概略構成図である。
本発明の一実施形態に係る物体検出装置を示す概略側面図である。
図2の物体検出装置の構成を示すブロック図である。
電波受信モジュールのシールド構造を示す概略斜視図である。
時系列で検出された受信信号における各S/N比の一例を示すタイムチャートである。
携帯電話用の受信電波を利用したもので、(A)は駐車車両なし、(B)は駐車車両ありの検出状態を示す特性図である。
本発明に係るラジオ放送用のFM波の受信電波を利用した変形例によるもので、(A)は駐車車両なし、(B)は駐車車両ありの検出状態を示す特性図である。
(A)〜(C)は、本発明の他の実施形態にかかる物体検出システムを示す平面図である。
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る物体検出装置1を有する移動物体(駐車)管理システムを示す概略構成図である。本システムは、例えば屋内駐車場を管理するもので、管理装置21のほかに、各駐車スペース(区画)内に設置される車両ロック装置(ロック板)22および移動物体である駐車する車両Mの有無を検出する物体検出装置1を備えている。
図2は、本発明の一実施形態に係る物体検出装置1を示す概略側面図、図3はその構成を示すブロック図である。図2のように、本装置1は、例えば携帯電話用の受信電波を利用して駐車する車両Mの有無を検出するもので、携帯電話/基地局が発信する電波を受信する電波受信モジュール2と、車両(物体)Mによる受信電波の遮蔽(遮断)により車両Mを検出する検出制御部3と、各部へ電源を供給する電源部5と、を有する。本装置1は、また、検出結果を前記管理装置21のような外部に通信するための、ZigBee(家電向けの短距離無線通信規格)9などを用いた無線方式および/またはGPIB(General Purpose Interface Bus)10などを用いた有線(Wire)方式の通信ユニットを有する。
本装置1は、上記の各部がケースC内に収納されており、このケースCは、車両などの重量物が載っても破損しない程度の堅牢性をもち、扁平な外形を有している。ケースCの上部は、電波受信モジュール2による電波受信が可能で耐衝撃性の高いポリカーボネート樹脂や強化ガラスなどで作製されている。
本装置1は、空間を常時伝播している無線伝送用の電波を利用するものであり、屋内外のこれらの電波の受信が可能な場所に設置される。またこの例では装置内部に設けられた電源部5から電源を供給しているが、それに代えて、外部電源からの配線による供給でもよい。
電波受信モジュール2は、主として屋内用で、例えば携帯電話用の800MHz帯の受信電波を利用して車両Mの有無を検出するパッシブセンサで、携帯電話/基地局が発信する電波を受信するホイップアンテナや受信専用の内蔵アンテナのようなアンテナ11と、アンテナ11からの受信信号を検出する受信器12とを備えている。受信器12は、例えば、市販の携帯電話用レシーバが使用される。受信信号は、一定の時間間隔で、つまり時系列で測定されたものである。
図4に示すように、電波受信モジュール2は、例えば前記アンテナ(アンテナパターン)11と受信器(ICチップ)12とが基板K上に搭載され、一対のシールド板13、13がアンテナ11の延びる方向と直交する方向に離間した状態で基板Kの両側縁に立設されている。このシールド板13はアンテナ11による側方からの電波の受信を遮蔽するもので、アンテナ11の指向性を高めるために設けているが、受信状態が良好な場合などその必要性に応じて、片側だけに設けてよいし、全く省略してもよい。
携帯電話用の受信電波は、空間を常時伝播し、屋外でも屋内でも当該電波は伝播するから、屋外駐車場だけでなく屋内駐車場における駐車車両Mのような物体の有無の検出にも使用可能となり、また汎用性が高いので、容易に利用できる。この例では、携帯電話用の電波として、800MHz帯であるが、この周波数帯域に限定されるものではなく、例えばUHF帯以上の電波(極超短波)が使用される。
図3の検出制御部(制御ユニット)3は、解析部6、判定部7および出入力部8を備えている。出入力部8では、電波受信モジュール2から受信信号(データ)が入力され、制御信号が電波受信モジュール2へ出力される。解析部6は、出入力部8より入力されたデータから、例えば車両Mによる受信電波の遮蔽前後にわたる、時系列の受信信号のS/N比の差分およびS/N比平均を演算して解析する。判定部7は、このS/N比の差分値およびS/N比平均値とそれぞれの所定基準値との比較に基づいて車両Mの有無を判定する。
前記解析部6は、受信信号のS/N比の差分およびS/N比平均を演算する演算器および演算結果を記憶するメモリを有し(図示せず)、複数の時系列の受信信号のデータについて、まず、時間ti−1に受信されたS/N比のRi−1(dB)と、次の時間tiに受信されたS/N比のRi(dB)との変化の差分値Ri/Ri−1を演算する。判定部7は、この差分値とその所定基準値とを比較することにより、受信信号のS/N比に急激な変化があったか否かを判定する。
また、解析部6は、複数の受信信号のS/N比平均を求めるため、例えば5個のデータによる相加(移動)平均(図5)を演算し、受信信号のS/N比平均値およびその推移を時系列的に検出する。判定部7は、これら複数の受信信号のS/N比の差分値と、S/N比平均値およびその推移とに基づいて、駐車車両Mの有無を判定する。例えば、受信信号のS/N比に急激な変化があってもS/N比平均値が所定基準値以上に高く推移する場合には、前記急激な変化は一時的なものとされて、駐車車両なしと判定される。
図5は、時系列で検出された受信信号における各S/N比の一例を示す。図示αは、S/N比の下落(ゲイン下落)の差分値が大きいが、相加(移動)平均によるS/N比平均値が所定基準値以上に高く推移しているので、この急激な変化は一時的なものであるから、この差分の変化はキャンセルされ「駐車車両なし」と判定される。図示βは、S/N比の下落の差分が大きく、かつ相加(移動)平均によるS/N比平均値が所定基準値未満に低く推移するので、「駐車車両有り」と判定される。図示γは、S/N比の上昇の差分値が大きく、かつ相加(移動)平均によるS/N比平均値が所定基準値以上に高く推移するので、駐車車両の出庫によって再び「駐車車両なし」と判定される。
図6は、例えば約880MHzの携帯電話用の電波を使用したもので、(A)は駐車車両なし、(B)は駐車車両ありのS/N比(dB)データを示す。受信信号のS/N比は(A)の方が(B)よりも高くなっており、駐車車両Mの遮蔽による受信信号のS/N比(dB)値と所定の基準値(dB)との比較に基づいて、駐車車両Mの有無を判定することができる。前記基準値は、物体検出装置1が設置された電波受信環境に応じて所定の値に設定される。
この駐車管理システムでは、物体検出装置1が、上記した無線または有線による通信機能を有するので、判定部7で「駐車車両有り」と判断された場合には、出入力部8から例えば駐車オン信号が、図1の管理装置21へ送信されて車両ロック装置(ロック板)22を起動し、車両MをロックONして鎖錠管理が行われる。
また、判定部7で「駐車車両なし」と判断されて駐車オフ信号が図1の管理装置21に送信されることにより、これに基づいて、駐車場における駐車スペースの空き状態を図示しない表示器に表示することができる。
こうして、本発明は、空間を常時伝播している無線伝送用の電波を利用して、駐車車両のような物体によるこの受信電波の遮蔽前後にわたる、時系列の受信信号の信号レベルの変化に基づいて物体の有無を検出するので、簡単な構成で、物体の有無の検出処理を正確かつ容易に行うことができる。また、無線伝送用の電波を利用するので、屋外だけでなく屋内でも当該電波は伝播するから、特に屋内駐車場における駐車車両のような物体の有無の検出が可能となる。
図7は、本発明の物体検出装置の変形例を示すもので、無線伝送用の電波として、前記携帯電話用の受信電波に代えて、ラジオ放送用のFM波(76MHz〜85MHz)の例えば、約80MHzの受信電波を利用したものである。図7(A)は駐車車両なし、(B)は駐車車両ありのS/N比(dB)データを示す。この場合、図4のアンテナ2にはラジオ放送のFM波用の受信アンテナ、受信器12には市販のFM波用レシーバが使用される。その他の構成は上記と同様である。
図7において、図6と同様に、受信信号のS/N比は(A)の方が(B)よりも高くなっており、駐車車両の遮蔽による受信信号のS/N比(dB)値と所定基準値との比較に基づいて、駐車車両の有無を判定することができる。
なお、この実施形態では、本装置を駐車場の駐車車両の有無検出に適用しているが、駐車場以外の不法駐車や無断駐車場所での駐車車両の有無検出などに適用してもよい。この場合、本装置が当該場所に設置されて、駐車オン信号に基づき駐車車両の有無が検出される。駐車車両有りと検出されたとき、音や光等で報知してもよく、駐車オン信号を当該場所の監視センタなどに通信してもよい。
図8は、他の実施形態にかかる物体検出システムを示す。この実施形態は、例えば工場内で空調効果を高めるなどの目的で取り付けられるシートシャッターのセンサ用のような車両(物体)の通過の検出に適用される。この場合、図8(A)のように、例えば複数の物体検出装置1を平面上に配置することにより、(B)のように大きな車両(物体)の通過を検出した場合には大きくシャッターを開け、(C)のように小さな車両(物体)の通過を検出した場合には小さくシャッターを開けることができる。また時系列に検出結果を演算することにより、容易に物体の移動方向および移動速度を検出でき、停止した場合の位置検出も可能となる。
なお、受信電波は、空間を常時伝播している無線伝送用の電波であれば使用することができ、携帯電話用の受信電波に代えてPHS(Personal Handy-phone System)用の受信電波を利用してもよい。
また、テレビ放送用の受信電波を利用してもよく、さらに、ラジオ放送用の受信電波としては、前記したFM波のほかに、長波(30〜300kHz)よりも短波(3〜30MHz)および中波(300kHz〜3MHz)が好ましく利用される。例えば中波の場合には、フェライトバーのようなアンテナが使用される。また複数の物体検出装置を設置した場合、上記した携帯電話用の受信電波、テレビ放送用の受信電波、ラジオ放送用の受信電波およびその他の受信電波を利用した装置のいずれか2つ以上を組み合わせてもよい。
以上のとおり図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、添付の請求の範囲から定まる本発明の範囲内のものと解釈される。
1:物体検出装置
2:電波受信モジュール
3:検出制御部(制御ユニット)
6:解析部
7:判定部
8:出入力部
11:アンテナ
12:受信器
13:シールド板
21:管理装置
22:車両ロック装置
C:ケース
M:物体(車両)
2:電波受信モジュール
3:検出制御部(制御ユニット)
6:解析部
7:判定部
8:出入力部
11:アンテナ
12:受信器
13:シールド板
21:管理装置
22:車両ロック装置
C:ケース
M:物体(車両)
Claims (7)
- 空間を常時伝播している無線伝送用の電波を受信する電波受信モジュールと、物体による受信電波の遮蔽により物体の有無を検出する検出制御部とがケース内に収納された物体検出装置であって、
前記検出制御部は、物体による受信電波の遮蔽前後にわたる、前記電波受信モジュールで受信された時系列の受信信号の信号レベルの変化に基づいて、物体の有無を検出する、
物体検出装置。 - 請求項1において、
前記検出制御部は、前記物体による受信電波の遮蔽前後にわたる、前記時系列の受信信号のS/N比の差分およびS/N比平均を演算する解析部と、このS/N比の差分値およびS/N比平均値とそれぞれの所定基準値との比較に基づいて物体の有無を判定する判定部とを有する、物体検出装置。 - 請求項1または2において、
前記ケース内に、前記電波受信モジュール内のアンテナの延びる方向と略平行に延びて、前記アンテナによる側方からの電波の受信を遮蔽する、少なくとも1つのシールド板が設けられている、物体検出装置。 - 請求項1または2において、
前記無線伝送用の電波が携帯電話用または放送用の受信電波である、物体検出装置。 - 請求項1または2において、
駐車場の駐車区画内に配置されて、物体である駐車車両の有無を検出する、物体検出装置。 - 請求項5の物体検出装置が、駐車場の駐車区画内に配置されて、物体である駐車車両の有無の検出に基づいて、少なくとも駐車車両の鎖錠管理を行う、物体管理システム。
- 請求項1または2に記載の物体検出装置を、物体の移動方向に沿って複数設けて、各物体検出装置による物体有無の検出に基づき少なくとも物体の移動方向を検出する、物体検出システム。
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