WO2018079268A1 - 信号処理装置、レーダ装置及び信号処理方法 - Google Patents

信号処理装置、レーダ装置及び信号処理方法 Download PDF

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radar
signal processing
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薫規 内田
研一 川崎
山岸　弘幸
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/0816—Measuring devices for examining respiratory frequency

Definitions

  • the present disclosure relates to a signal processing device, a radar device, and a signal processing method.
  • a technique for measuring the state of an object using a radar apparatus has been proposed, and in particular, a technique for measuring the respiration and pulse of a human body using a radar apparatus is disclosed (for example, see Patent Document 1).
  • the radar apparatus in order to distinguish a plurality of measurement objects (for example, the chest and the abdomen), it is necessary to distinguish the distance and the angle from the radar apparatus. In order to distinguish a plurality of measurement objects, scanning with a rotating antenna or detecting a phase with a plurality of antennas complicates the radar apparatus.
  • the present disclosure proposes a new and improved signal processing apparatus, radar apparatus, and signal processing method capable of distinguishing and measuring a plurality of measurement objects even with a simple configuration.
  • a reception processing unit that receives a response to a predetermined signal transmitted from a transmission antenna corresponds to a second direction having a predetermined range, unlike the first direction having a predetermined range.
  • a determination unit that determines the plurality of measurement objects based on responses to the plurality of signals.
  • the transmitting antenna that outputs a predetermined signal, the receiving antenna that receives a response to the predetermined signal transmitted from the transmitting antenna, and the first direction having a predetermined range are different.
  • a determination unit that determines the plurality of measurement targets based on responses to a plurality of signals corresponding to a second direction having a predetermined range.
  • a plurality of signals corresponding to a second direction having a predetermined range different from the first direction having a predetermined range are received from a response to the predetermined signal transmitted from the transmission antenna. And determining the plurality of measurement objects based on a response to the signal.
  • a signal processing method is provided.
  • a technique for measuring the state of an object using a radar apparatus has been proposed, and in particular, a technique for measuring a human body's respiration and pulse using the radar apparatus is disclosed.
  • the radar apparatus in order to distinguish a plurality of measurement objects (for example, the chest and the abdomen), it is necessary to distinguish the distance and the angle from the radar apparatus.
  • it In order to distinguish between multiple measurement targets, it is equipped with a mechanical mechanism and multiple antennas to rotate the antennas when scanning by rotating the antennas or detecting the phase by holding multiple antennas.
  • the radar device must be complicated.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a state in which a plurality of measurement objects (abdominal movement and heart movement) cannot be separated depending on the positional relationship between the installation position and the measurement object.
  • a radar having such a distance resolution but no angular resolution has a restriction on the installation position.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a state in which a plurality of measurement objects (abdominal movement and heart movement) cannot be separated depending on the positional relationship between the installation position and the measurement object.
  • a radar that has such an angular resolution but does not have a distance resolution places restrictions on the installation position.
  • the present disclosure requires that the installation position of a radar having a simple configuration, for example, a radar having a distance resolution but no angular resolution, or a radar having an angular resolution but no distance resolution.
  • a radar having a simple configuration for example, a radar having distance resolution but no angular resolution, or a radar having angular resolution but no distance resolution.
  • the inventors have devised a technique that can separate a plurality of measurement objects regardless of the positional relationship.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of the radar apparatus 100 according to the embodiment of the present disclosure.
  • a configuration example of the radar apparatus 100 according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
  • the radar apparatus 100 includes a transmission antenna 110, a reception antenna 120, and a signal processing apparatus 130.
  • the radar apparatus 100 shown in FIG. 3 is a radar apparatus having a distance resolution but no angular resolution, for example, a single antenna FMCW radar.
  • the transmission antenna 110 emits a predetermined signal generated by the signal processing device 130 toward the space as a radio wave.
  • the receiving antenna 120 receives the radio wave (sensor data) that is emitted from the transmitting antenna 110 and returned after being reflected by an object, and converts it into a signal.
  • the receiving antenna 120 sends a signal converted from radio waves to the signal processing device 130.
  • the signal processing device 130 executes processing related to signal transmission / reception by the radar device 100.
  • the signal processing device 130 includes an oscillating unit 131, a transmitting unit 132, a receiving unit 134, an AD converter 135, and a processing unit 136.
  • the oscillation unit 131 is a signal source whose frequency changes with time.
  • the transmission unit 132 executes processing for a signal emitted from the transmission antenna 110. For example, when the radar apparatus 100 is an FMCW radar, predetermined frequency modulation is performed on a continuous wave oscillated at a predetermined frequency by the oscillation unit 131.
  • the receiving unit 134 performs processing on the signal (sensor data) received by the receiving antenna 120. For example, the reception unit 134 performs a process of mixing a signal transmitted from the reception antenna 120 and a modulated signal emitted from the transmission antenna 110 and demodulating the mixed signal. In addition, the reception unit 134 executes a process of acquiring a temporal change in the displacement amount (response) with respect to the demodulated signal. The receiving unit 134 sends the result of processing on the signal received by the receiving antenna 120 to the AD converter 135.
  • the AD converter 135 converts the processing result by the receiving unit 134 into a digital signal.
  • the AD converter 135 sends the signal converted into the digital signal to the processing unit 136.
  • the processing unit 136 performs signal processing on the digital signal converted by the AD converter 135.
  • the processing unit 136 calculates a response for each distance from the radar apparatus 100 based on the digital signal converted by the AD converter 135 and determines the state of the measurement target in the space where the radar apparatus 100 is installed. Execute the process to detect.
  • the number of objects to be measured may be one, it is assumed that there are a plurality of objects in the present embodiment.
  • the processing unit 136 detects a human heartbeat or respiration. More specifically, the processing unit 136 executes processing for detecting the states of a plurality of measurement objects in the space using a response that is close in time from the time when the radio wave is transmitted from the transmission antenna 110.
  • the processing unit 136 detects the state of the plurality of measurement objects in the space using another response that is different in time when a plurality of measurement objects are not found with a response close in time from the time of transmission of the radio wave. Execute the process. That is, the processing unit 136 uses a response to a radio wave that has arrived at the measurement target from the transmission antenna 110 through at least one reflection instead of a radio wave that has directly reached the measurement target from the transmission antenna 110, and uses a response to a plurality of measurement targets in the space. A process for detecting the state is executed.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which the radio wave from the radar device 100 directly reaches the person 1 to be measured and a state in which the radio wave reaches the reflector 140 on the wall surface.
  • FIG. 4 shows how the radar apparatus 100 detects the motion of the abdomen of the human 1 and the motion of the heart. Since the radar apparatus 100 does not have angular resolution, it cannot be distinguished in which direction the radio wave is emitted. However, since the radar apparatus 100 has a distance resolution, the difference in distance can be distinguished. Therefore, if there is a distance difference in the measurement target, the radar apparatus 100 can detect and detect the movement of the abdomen of the human 1 and the movement of the heart. Therefore, as shown in FIG. 4, the radar apparatus 100 reflects the response of the radio wave reflected on the reflector 140 on the wall surface and reaches the abdomen and chest of the person 1, thereby detecting the movement of the person 1 and the heart. It is detected separately from movement.
  • the reflector 140 is for suppressing the scattering of radio waves emitted by the radar apparatus 100.
  • the material conductors, dielectrics, metamaterials, magnetic bodies, and the like can be considered, and the reflector 140 has a planar shape. Or a sphere. Even if the reflector 140 is not provided, the reflector 140 may be omitted if there is no concern about scattering of the radio wave emitted by the radar apparatus 100.
  • FIG. 5 shows a case where the radio wave from the radar device 100 directly reaches the measurement object (when the direct wave arrives) and a case where the wave reaches the measurement object after being reflected once (when the reflected wave arrives). It is explanatory drawing which shows the difference in the distance from the radar apparatus 100 to a measuring object.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a response of sensor data received by the radar apparatus 100 arranged as shown in FIG.
  • FIG. 6 is a graph in which the horizontal axis represents the time since the radar device 100 transmitted radio waves, that is, the distance from the radar device 100 to the measurement target, and the vertical axis represents the displacement (response) of the measurement target. It is shown.
  • the response having a peak at time t1 is a response to a direct wave
  • the response having a peak at times t2 and t3 is a response to a reflected wave.
  • a response of a predetermined time range before and after the time t1 when a peak appears at the time t1 is It is a response to each of points A and B. That is, it is impossible to distinguish the two measurement objects from the response in which a peak appears at time t1.
  • a peak appears at times t2 and t3 shown in FIG. 6, and the responses of the time groups including the times t2 and t3 are responses to the points A and B, respectively. That is, in the response in which a peak appears at time t2 and t3, two measurement objects can be distinguished.
  • the processing unit 136 calculates a response for each distance, and cannot distinguish a plurality of measurement targets by a response having a shorter time after sending a radio wave (that is, a response in which a peak appears at time t1 in FIG. 6).
  • a plurality of measurement objects can be distinguished by looking at a response that is later in time (that is, a response in which a peak appears at times t2 and t3 in FIG. 6).
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation example of the radar apparatus 100 according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 shows an operation example of the radar apparatus 100 when distinguishing and detecting a plurality of measurement objects.
  • an operation example of the radar apparatus 100 according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
  • the radar apparatus 100 When the radar apparatus 100 receives sensor data from a measurement target for radio waves emitted from the transmission antenna 110 (step S101), the radar apparatus 100 calculates a radar response for each distance from the sensor data (step S102). The calculation of the radar response in step S102 is executed by the receiving unit 134, for example.
  • the radar apparatus 100 determines whether or not a plurality of measurement targets can be found in the latest response that is a response in which a peak appears in the shorter time since the transmission of the radio wave. (Step S103).
  • the determination process in step S103 is executed by the processing unit 136, for example.
  • the range for determining whether or not multiple measurement targets are found varies depending on the measurement target. For example, if the measurement target is a human abdomen and chest, the distance is between several tens of centimeters to 1 meter. Judgment is made based on whether multiple measurement objects are found.
  • step S103 when a plurality of measurement targets are found in the most recent response (step S103, Yes), the radar apparatus 100 employs the most recent response as the plurality of measurement targets (step S104).
  • step S104 when a plurality of measurement targets are not found in the most recent response (No in step S103), the radar apparatus 100 is late in time (distant from the distance) as a plurality of measurement targets. ) A plurality of responses with peaks appearing at the time are adopted (step S105).
  • the plurality of responses employed in this step S105 may be a plurality of responses in which peaks appear at a distance of about several tens of centimeters to 1 meter when the measurement target is a human abdomen and chest, for example.
  • the processing unit 136 executes the processing in step S104 or step S105.
  • step S106 the radar apparatus 100 detects the state of the measurement target, for example, respiration or heartbeat, using the response adopted in step S104 or step S105 (step S106).
  • the process of step S106 is executed by the processing unit 136, for example.
  • the radar apparatus 100 can detect the states of a plurality of measurement targets by performing the series of operations described above, even though it has a distance resolution but does not have an angular resolution.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of the radar apparatus 200 according to the embodiment of the present disclosure.
  • a configuration example of the radar apparatus 200 according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
  • the radar apparatus 200 includes a transmission antenna 210, a reception antenna 220, and a signal processing apparatus 230.
  • the radar apparatus 200 shown in FIG. 8 is a radar apparatus having an angular resolution but no distance resolution, for example, a multi-antenna CW radar.
  • the transmitting antenna 210 emits a predetermined signal generated by the signal processing device 230 toward the space as a radio wave.
  • the reception antenna 220 includes a plurality of antenna elements, receives radio waves (sensor data) emitted from the transmission antenna 210, reflected by an object, and returned to convert the signals.
  • the receiving antenna 220 sends a signal converted from radio waves to the signal processing device 230.
  • the signal processing device 230 executes processing related to signal transmission / reception by the radar device 200.
  • the signal processing device 230 includes a transmission unit 232, a reception unit 234, an AD converter 235, and a processing unit 236.
  • the transmission unit 232 executes processing for a signal emitted from the transmission antenna 210. For example, if the radar apparatus 100 is a CW radar, a process of emitting a continuous wave of a predetermined frequency from the transmitting antenna 210 as a radio wave is executed.
  • the receiving unit 234 executes processing for a signal (sensor data) received by the receiving antenna 220. For example, the reception unit 234 mixes a signal transmitted from the reception antenna 220 and a signal emitted from the transmission antenna 210 (a process of generating a beat signal including a frequency component of a difference between the reception signal and the transmission signal). )I do. In addition, the reception unit 234 executes processing for acquiring a change over time in a displacement amount (response) with respect to the signal. The receiving unit 234 sends the processing result for the signal received by the receiving antenna 120 to the AD converter 235.
  • the AD converter 235 converts the processing result by the receiving unit 234 into a digital signal.
  • the AD converter 235 sends the signal converted into the digital signal to the processing unit 236.
  • the processing unit 236 performs signal processing on the digital signal converted by the AD converter 235.
  • the processing unit 236 calculates a response for each distance from the radar apparatus 200 based on the digital signal converted by the AD converter 235, and determines the state of the measurement target in the space where the radar apparatus 200 is installed. Execute the process to detect.
  • the number of objects to be measured may be one, it is assumed that there are a plurality of objects in the present embodiment.
  • the processing unit 236 detects a human heartbeat and respiration. More specifically, the processing unit 236 executes processing for detecting the states of a plurality of measurement objects in the space using a response that is close in time from the time when the radio wave is transmitted from the transmission antenna 210.
  • the processing unit 236 detects a state of the plurality of measurement targets in the space using another response that is angularly different. Execute. That is, the processing unit 236 uses a response to a radio wave that has arrived at the measurement target from the transmission antenna 210 through at least one reflection, instead of a radio wave that has directly reached the measurement target from the transmission antenna 210, so that a plurality of measurement targets in the space are used. A process for detecting the state is executed.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state in which the radio wave from the radar device 200 directly reaches the person 1 to be measured and a state in which the radio wave is reflected by the reflector 240 on the wall surface.
  • FIG. 9 shows a state where the radar apparatus 200 detects the motion of the abdomen of the human 1 and the motion of the heart.
  • the radar apparatus 200 Since the radar apparatus 200 does not have a distance resolution, the difference in distance to the measurement target cannot be distinguished. However, since the radar apparatus 200 has an angular resolution, the difference in angle can be distinguished. Therefore, if there is an angle difference in the measurement target, the radar apparatus 200 can detect the movement of the abdomen of the human 1 and the movement of the heart separately. Therefore, as shown in FIG. 9, the radar apparatus 100 observes the response of the radio wave reflected on the reflection plate 240 on the wall surface and reaches the abdomen and chest of the human 1, thereby detecting the movement of the abdomen of the human 1 and the heart. It is detected separately from movement.
  • the reflector 240 is for suppressing the scattering of radio waves emitted by the radar apparatus 200.
  • the material may be a conductor, a dielectric, a metamaterial, a magnetic material, and the like, and the reflector 240 has a planar shape. Or a sphere. Even if the reflector 240 is not provided, the reflector 240 may be omitted if there is no concern about scattering of the radio wave emitted by the radar device 200.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of sensor data response received by the radar apparatus 200 arranged as shown in FIG.
  • FIG. 9 shows a graph in which the horizontal axis represents the angle in the direction in which the radar apparatus 200 transmits radio waves, and the vertical axis represents the response to be measured.
  • the range of a predetermined angle including the direction of +30 degrees (the range of the predetermined angle including a certain angle is also referred to as “angle group”)
  • the abdomen and chest of the human 1 are viewed from the radar device 200. Since they are in the same direction, the abdominal movement of the human 1 and the movement of the heart cannot be distinguished.
  • an angle group including a direction of approximately minus 5 to 10 degrees since the abdomen of the person 1 and the chest are in different directions when passing through the reflector 240 from the radar apparatus 200, the movement of the abdomen of the person 1 It shows how heart movements can be distinguished.
  • the processing unit 236 calculates a response in a specified direction, and when a plurality of measurement objects cannot be distinguished from the response in the specified direction, the processing unit 236 looks at the responses of the radio waves radiated in different directions. It becomes possible to distinguish the objects.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an operation example of the radar apparatus 200 according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 shows an operation example of the radar apparatus 200 when distinguishing and detecting a plurality of measurement objects.
  • an operation example of the radar apparatus 200 according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
  • the radar apparatus 200 When the radar apparatus 200 receives sensor data from a measurement target for radio waves emitted from the transmission antenna 210 (step S201), the radar apparatus 200 calculates a radar response for each angle from the sensor data (step S202). The calculation of the radar response in step S202 is executed by the receiving unit 234, for example.
  • the radar apparatus 200 determines whether or not a plurality of measurement objects are found with the response in the specified direction (step S203).
  • the determination processing in step S203 is executed by the processing unit 236, for example.
  • the range for determining whether or not a plurality of measurement targets can be found varies depending on the measurement target. For example, if the measurement target is a human abdomen and chest, the plurality of measurement targets are angularly about 5 degrees. Judge whether or not is found.
  • step S203 when a plurality of measurement targets are found in the response in the prescribed direction (step S203, Yes), the radar apparatus 200 employs the response in that direction as the plurality of measurement targets (step S204). ).
  • step S204 when a plurality of measurement objects are not found in the response in the prescribed direction (No in step S203), the radar apparatus 200 is different from the prescribed direction as the plurality of measurement objects.
  • a plurality of responses in the direction are adopted (step S205).
  • the plurality of responses employed in step S205 may be a plurality of responses generated between about 5 to 10 degrees in angle if the measurement target is a human abdomen and chest, for example.
  • the processing in step S204 or step S205 is executed by the processing unit 236, for example.
  • the radar apparatus 200 detects the state of the measurement target, for example, respiration or heartbeat, using the response adopted in step S204 or step S205 (step S206).
  • the processing in step S206 is executed by the processing unit 236, for example.
  • the radar apparatus 200 can detect the states of a plurality of measurement objects by performing the series of operations described above, even though it has angular resolution but does not have distance resolution.
  • both the first configuration example and the second configuration example when a plurality of measurement objects cannot be distinguished by direct waves from the radar devices 100 and 200, a plurality of measurements are performed using reflected waves obtained by once reflecting the radio waves by the reflectors 140 and 240.
  • the present disclosure is not limited to such examples.
  • the radio waves from the radar devices 100 and 200 may be reflected twice or more to reach the measurement object.
  • FIGS. 12 and 13 are explanatory diagrams illustrating an example in which radio waves from the radar devices 100 and 200 are reflected twice to reach the measurement target.
  • FIG. 12 shows an example in which a distance difference is given by two reflections
  • FIG. 13 shows an example in which an angle difference is given by two reflections. If a sufficient distance difference or angle difference cannot be applied (more than the resolution) by a single reflection due to restrictions on the installation location, etc., the distance difference or angle difference by multiple reflections as shown in FIGS. May be attached.
  • a radar apparatus 100 capable of detecting a state is provided.
  • a reception processing unit that receives a response to a predetermined signal transmitted from the transmission antenna;
  • a determination unit that determines the plurality of measurement objects based on responses to a plurality of signals corresponding to a second direction having a predetermined range different from the first direction having a predetermined range;
  • a signal processing apparatus comprising: (2) When the determination unit cannot determine a plurality of measurement targets based on the responses to the plurality of signals corresponding to the first direction, the plurality of measurements are performed based on the responses to the plurality of signals corresponding to the second direction.
  • the signal processing device according to (1), wherein an object is determined.
  • the signal processing apparatus determines the plurality of measurement objects based on the response of the time group late in the time direction when the plurality of measurement objects cannot be determined by the response of the time group early in the time direction.
  • the signal processing apparatus as described.
  • the signal processing apparatus according to (1) or (2), wherein the transmission antenna has no distance resolution but has an angular resolution.
  • the determination unit determines the plurality of measurement objects based on the response of a second angle group different from the first angle group when the plurality of measurement objects cannot be determined by the response of the first angle group.
  • the signal processing device according to (5).
  • the first direction is a direction in which the predetermined signal directly reaches the measurement target from the transmission antenna
  • the second direction is at least the predetermined signal from the transmission antenna to the measurement target.
  • a transmitting antenna that outputs a predetermined signal;
  • a receiving antenna that receives a response to the predetermined signal transmitted from the transmitting antenna;
  • a determination unit that determines the plurality of measurement objects based on responses to a plurality of signals corresponding to a second direction having a predetermined range different from the first direction having a predetermined range;
  • a radar apparatus comprising: (9) When the determination unit cannot determine a plurality of measurement targets based on the responses to the plurality of signals corresponding to the first direction, the plurality of measurements are performed based on the responses to the plurality of signals corresponding to the second direction.
  • the radar apparatus according to (8), wherein an object is determined.
  • the radar device (10) The radar device according to (8) or (9), wherein the transmitting antenna has no angular resolution but has a distance resolution.
  • the determination unit determines the plurality of measurement objects based on the response of the time group late in the time direction when the plurality of measurement objects cannot be determined by the response of the time group early in the time direction.
  • the radar apparatus described.
  • the radar device (10) The radar device according to (8) or (9), wherein the transmission antenna has no distance resolution but has an angular resolution.
  • the determination unit determines the plurality of measurement objects based on the response of a second angle group different from the first angle group when the plurality of measurement objects cannot be determined by the response of the first angle group.
  • the radar apparatus according to (12).
  • the first direction is a direction in which the predetermined signal directly reaches the measurement target from the transmission antenna
  • the second direction is at least the predetermined signal from the transmission antenna to the measurement target.
  • radar device 110 transmitting antenna 120: receiving antenna 130: signal processing device 131: oscillating unit 132: transmitting unit 134: receiving unit 135: AD converter 136: processing unit 140: reflector 200: radar device 240: reflector

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Abstract

【課題】簡易な構成であっても複数の測定対象を区別して測定ことが可能な信号処理装置を提供する。 【解決手段】送信アンテナから送信された所定の信号に対するレスポンスを受信する受信処理部と、所定の範囲を有する第１の方向とは異なって所定の範囲を有する第２の方向に対応する複数の信号に対するレスポンスによって前記複数の測定対象を判定する判定部と、を備える、信号処理装置が提供される。

Description

信号処理装置、レーダ装置及び信号処理方法
　本開示は、信号処理装置、レーダ装置及び信号処理方法に関する。
　レーダ装置を用いて物体の状態を測定する技術が提案されており、特に、レーダ装置を用いて人体の呼吸や脈拍等を測定する技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。
特開２０１６－１５６７５１号公報
　レーダ装置において、複数の測定対象（例えば胸部と腹部）を区別するためには、レーダ装置からの距離及び角度で区別する必要がある。複数の測定対象を区別するため、アンテナを回転させてスキャンしたり、または複数のアンテナを持たせて位相を検出したりすると、レーダ装置が複雑化する。
　そこで、本開示では、簡易な構成であっても複数の測定対象を区別して測定ことが可能な、新規かつ改良された信号処理装置、レーダ装置及び信号処理方法を提案する。
　本開示によれば、送信アンテナから送信された所定の信号に対するレスポンスを受信する受信処理部と、所定の範囲を有する第１の方向とは異なって所定の範囲を有する第２の方向に対応する複数の信号に対するレスポンスによって前記複数の測定対象を判定する判定部と、を備える、信号処理装置が提供される。
　また本開示によれば、所定の信号を出力する送信アンテナと、前記送信アンテナから送信された前記所定の信号に対するレスポンスを受信する受信アンテナと、所定の範囲を有する第１の方向とは異なって所定の範囲を有する第２の方向に対応する複数の信号に対するレスポンスによって前記複数の測定対象を判定する判定部と、を備える、レーダ装置が提供される。
　また本開示によれば、送信アンテナから送信された所定の信号に対するレスポンスを受信することと、所定の範囲を有する第１の方向とは異なって所定の範囲を有する第２の方向に対応する複数の信号に対するレスポンスによって前記複数の測定対象を判定することと、を含む、信号処理方法が提供される。
　以上説明したように本開示によれば、簡易な構成であっても複数の測定対象を区別して測定ことが可能な、新規かつ改良された信号処理装置、レーダ装置及び信号処理方法を提供することが出来る。
　なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
設置位置と測定対象との位置関係によって複数の測定対象を分離できない様子を示す説明図である。 設置位置と測定対象との位置関係によって複数の測定対象を分離できない様子を示す説明図である。 本開示の実施の形態に係るレーダ装置１００の構成例を示す説明図である。 測定対象である人間１へレーダ装置１００からの電波が直接到達している様子と、壁面の反射板１４０に反射して到達している様子を示す説明図である。 レーダ装置１００から測定対象までの距離の違いを示す説明図である。 レーダ装置１００が受信したセンサデータのレスポンスの例を示す説明図である。 同実施の形態に係るレーダ装置１００の動作例を示す流れ図である。 同実施の形態に係るレーダ装置２００の構成例を示す説明図である。 測定対象である人間１へレーダ装置２００からの電波が直接到達している様子と、壁面の反射板２４０に反射して到達している様子を示す説明図である。 レーダ装置２００が受信したセンサデータのレスポンスの例を示す説明図である。 同実施の形態に係るレーダ装置２００の動作例を示す流れ図である。 電波を２回反射させて測定対象に到達させる例を示す説明図である。 電波を２回反射させて測定対象に到達させる例を示す説明図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。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。
　なお、説明は以下の順序で行うものとする。
　１．本開示の実施の形態
　　１．１．概要
　　１．２．第１構成例及び動作例
　　１．３．第２構成例及び動作例
　２．まとめ
　＜１．本開示の実施の形態＞
　［１．１．概要］
　まず、本開示の実施の形態について詳細に説明する前に、本開示の実施の形態の概要について説明する。
　上述したように、レーダ装置を用いて物体の状態を測定する技術が提案されており、特に、レーダ装置を用いて人体の呼吸や脈拍等を測定する技術が開示されている。レーダ装置において、複数の測定対象（例えば胸部と腹部）を区別するためには、レーダ装置からの距離及び角度で区別する必要がある。複数の測定対象を区別するため、アンテナを回転させてスキャンしたり、または複数のアンテナを持たせて位相を検出したりしようとすると、アンテナを回転させるためのメカニカル機構や複数のアンテナを装備しなければならずレーダ装置が複雑化する。
　一方、シングルアンテナＦＭＣＷ（Frequency　Modulated　Continuous　Wave）レーダのように、機能を単純化し、距離分解能を持つが角度分解能がないレーダでは、設置位置と測定対象との位置関係によっては、複数の測定対象（例として腹部の動きと心臓の動きとする）を分離できない。図１は、設置位置と測定対象との位置関係によって複数の測定対象（腹部の動きと心臓の動き）を分離できない様子を示す説明図である。図１の例では、角度分解能が無いために、レーダのアンテナから腹部と心臓との距離がほぼ等しいため、腹部の動きと心臓の動きとを分離できない。従ってそのような距離分解能を持つが角度分解能がないレーダは、設置位置に制約が加わる。
　また、角度分解能を持つが距離分解能がないレーダでも同様に、設置位置と測定対象との位置関係によっては、複数の測定対象を分離できない。図２は、設置位置と測定対象との位置関係によって複数の測定対象（腹部の動きと心臓の動き）を分離できない様子を示す説明図である。図２の例では、距離分解能が無いために、レーダのアンテナから腹部や心臓の方向がほぼ等しいため、腹部の動きと心臓の動きとを分離できない。従ってそのような角度分解能を持つが距離分解能がないレーダも、設置位置に制約が加わる。
　そこで、本件開示者は、上述の点に鑑み、簡易な構成を有するレーダ、例えば距離分解能を持つが角度分解能がないレーダや、角度分解能を持つが距離分解能がないレーダであっても、設置位置と測定対象との位置関係に依らずに複数の測定対象を分離することが可能な技術について鋭意検討を行った。その結果、本件開示者は、簡易な構成を有するレーダ、例えば距離分解能を持つが角度分解能がないレーダや、角度分解能を持つが距離分解能がないレーダであっても、設置位置と測定対象との位置関係に依らずに複数の測定対象を分離することが可能な技術を考案するに至った。
　以上、本開示の実施の形態の概要について説明した。続いて、本開示の実施の形態について詳細に説明する。
　［１．２．第１構成例及び動作例］
　まず、本開示の実施の形態の第１構成例について説明する。第１構成例では、距離分解能を持つが角度分解能がないレーダに着目する。
　図３は、本開示の実施の形態に係るレーダ装置１００の構成例を示す説明図である。以下、図３を用いて本開示の実施の形態に係るレーダ装置１００の構成例について説明する。
　図３に示したように、本開示の実施の形態に係るレーダ装置１００は、送信アンテナ１１０と、受信アンテナ１２０と、信号処理装置１３０と、を含んで構成される。
　図３に示したレーダ装置１００は、距離分解能を持つが角度分解能がないレーダ装置であり、例えばシングルアンテナＦＭＣＷレーダである。
　送信アンテナ１１０は、信号処理装置１３０で生成された所定の信号を電波として空間に向けて放出する。受信アンテナ１２０は、送信アンテナ１１０から放出され、物体で反射して戻ってきた電波（センサデータ）を受信して信号に変換する。受信アンテナ１２０は、電波から変換した信号を信号処理装置１３０に送る。
　信号処理装置１３０は、レーダ装置１００による信号の送受信に関する処理を実行する。信号処理装置１３０は、発振部１３１と、送信部１３２と、受信部１３４と、ＡＤコンバータ１３５と、処理部１３６と、を含んで構成される。
　発振部１３１は、周波数が時間的に変化する信号源である。送信部１３２は、送信アンテナ１１０から放出させる信号に対する処理を実行する。例えばレーダ装置１００がＦＭＣＷレーダであれば、発振部１３１によって所定の周波数で発振された連続波に対して所定の周波数変調を施す。
　受信部１３４は、受信アンテナ１２０が受信した信号（センサデータ）に対する処理を実行する。例えば、受信部１３４は、受信アンテナ１２０から送られた信号と、送信アンテナ１１０から放出される変調された信号とを混合し、混合した信号を復調する処理を行う。また受信部１３４は、復調後の信号に対して変位量（レスポンス）の時間変化を取得する処理を実行する。受信部１３４は、受信アンテナ１２０が受信した信号に対する処理の結果をＡＤコンバータ１３５に送る。
　ＡＤコンバータ１３５は、受信部１３４による処理の結果をデジタル信号に変換する。ＡＤコンバータ１３５は、デジタル信号に変換した信号を処理部１３６に送る。
　処理部１３６は、ＡＤコンバータ１３５が変換したデジタル信号に対する信号処理を実行する。本実施形態では、処理部１３６は、ＡＤコンバータ１３５が変換したデジタル信号に基づいて、レーダ装置１００からの距離毎のレスポンスを計算し、レーダ装置１００が設置された空間内の測定対象の状態を検出する処理を実行する。測定対象の数は１つでも良いが、本実施形態では複数存在するものとする。例えば空間内の測定対象が人間であれば、処理部１３６は、人間の心拍や呼吸を検出する。より具体的には、処理部１３６は、送信アンテナ１１０からの電波の送出時点から時間的に近いレスポンスを用いて、空間内の複数の測定対象の状態を検出する処理を実行する。
　ここで上述したように、距離分解能を持つが角度分解能がないレーダの場合、レーダから等距離にある物体は分離することが出来ない。従って、距離分解能を持つが角度分解能がないレーダ装置１００から、例えば人間の胸部及び腹部までの距離がほぼ等しい場合に、この胸部及び腹部の状態を検出する必要がある。
　そこで処理部１３６は、電波の送出時点から時間的に近いレスポンスで複数の測定対象が見つからなかった場合は、時間的に異なる別のレスポンスを用いて、空間内の複数の測定対象の状態を検出する処理を実行する。すなわち処理部１３６は、送信アンテナ１１０から測定対象に直接到達した電波ではなく、送信アンテナ１１０から測定対象に少なくとも一度の反射を経て到達した電波に対するレスポンスを用いて、空間内の複数の測定対象の状態を検出する処理を実行する。
　図４は、測定対象である人間１へレーダ装置１００からの電波が直接到達している様子と、壁面の反射板１４０に反射して到達している様子を示す説明図である。図４では、人間１の腹部の動きと心臓の動きとをレーダ装置１００で検出する様子が示されている。レーダ装置１００は角度分解能を持たないため、どの方向に放出した電波であるかを区別することは出来ない。しかし、レーダ装置１００は距離分解能を持つため、距離の違いは区別できる。従って、測定対象に距離差が生じていれば、レーダ装置１００は人間１の腹部の動きと心臓の動きと区別して検出することができる。そこでレーダ装置１００は、図４に示したように、壁面の反射板１４０に反射して人間１の腹部と胸部とに到達した電波のレスポンスを見ることで、人間１の腹部の動きと心臓の動きと区別して検出する。
　なお、反射板１４０は、レーダ装置１００が放出した電波の散乱を抑えるためのものであり、素材としては導体、誘電体、メタマテリアル、磁性体などが考えられ、反射板１４０の形状は平面状の板であってもよく球体であってもよい。なお、反射板１４０が無くてもレーダ装置１００が放出した電波の散乱の懸念がなければ反射板１４０は無くても良い。
　図５は、レーダ装置１００からの電波が測定対象に直接到達した場合（直接波が到達した場合）と、一度反射してから測定対象に到達した場合（反射波が到達した場合）とにおける、レーダ装置１００から測定対象までの距離の違いを示す説明図である。
　図５に示した例では、レーダ装置１００からの電波が測定対象（Ａ点及びＢ点とする）に直接到達した場合では、レーダ装置１００からＡ点及びＢ点それぞれまでの距離は等しい。しかし、レーダ装置１００からの電波が一度反射してＡ点及びＢ点に到達した場合、レーダ装置１００からＡ点及びＢ点それぞれまでの距離は異なる。従って、直接波のレスポンスでは２つの測定対象を区別することが出来ないが、反射波のレスポンスを見れば、２つの測定対象を区別することが可能となる。
　図６は、図４のように配置されたレーダ装置１００が受信したセンサデータのレスポンスの例を示す説明図である。図６には、横軸にレーダ装置１００が電波を送出してからの時間、すなわちレーダ装置１００から測定対象までの距離を表し、縦軸に測定対象の変位量（レスポンス）を表したグラフが示されている。
　図６に示したグラフでは、時刻ｔ１にピークが現れたレスポンスが、直接波に対するレスポンスであり、時刻ｔ２，ｔ３にピークが現れたレスポンスが、反射波に対するレスポンスであるとする。
　図６に示した、時刻ｔ１にピークが現れ、時刻ｔ１を含んだ前後の所定の時間の範囲（ある時刻を含んだ前後の所定の時間の範囲を「時間群」とも称する）のレスポンスは、Ａ点及びＢ点のそれぞれに対するレスポンスである。すなわち、時刻ｔ１にピークが現れたレスポンスでは、２つの測定対象を区別することが出来ない。
　一方、図６に示した、時刻ｔ２，ｔ３にピークが現れ、それぞれ時刻ｔ２、ｔ３を含んだ時間群のレスポンスは、Ａ点及びＢ点のそれぞれに対するレスポンスである。すなわち、時刻ｔ２，ｔ３にピークが現れたレスポンスでは、２つの測定対象を区別することが出来る。
　従って、処理部１３６は、距離毎のレスポンスを計算し、電波を送出してからの時間が短い方のレスポンス（すなわち図６の時刻ｔ１にピークが現れたレスポンス）では複数の測定対象を区別できない場合、時間的にそれよりも遅いレスポンス（すなわち図６の時刻ｔ２，ｔ３にピークが現れたレスポンス）を見ることで、複数の測定対象を区別することが可能となる。
　図７は、本開示の実施の形態に係るレーダ装置１００の動作例を示す流れ図である。図７に示したのは、複数の測定対象を区別して検出する際のレーダ装置１００の動作例である。以下、図７を用いて本開示の実施の形態に係るレーダ装置１００の動作例について説明する。
　レーダ装置１００は、送信アンテナ１１０から放出した電波に対する測定対象からのセンサデータを受信アンテナ１２０で受信する（ステップＳ１０１）と、そのセンサデータから、距離毎のレーダレスポンスを計算する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２のレーダレスポンスの計算は、例えば受信部１３４が実行する。
　距離毎のレーダレスポンスを計算すると、続いてレーダ装置１００は、電波を送出してからの時間が短い方でピークが現れたレスポンスである直近のレスポンスで、複数の測定対象が見つかるかどうか判断する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３の判断処理は、例えば処理部１３６が実行する。複数の測定対象が見つかるかどうかの判断の基準となる範囲は測定対象に応じて異なるが、例えば測定対象が人間の腹部及び胸部であれば、距離的に数１０センチ～１メートル程度の間に複数の測定対象が見つかるかどうかで判断する。
　ステップＳ１０３の判断処理の結果、直近のレスポンスで複数の測定対象が見つかった場合は（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）、レーダ装置１００は、複数の測定対象としてその直近のレスポンスを採用する（ステップＳ１０４）。一方、ステップＳ１０３の判断処理の結果、直近のレスポンスで複数の測定対象が見つからなかった場合は（ステップＳ１０３、Ｎｏ）、レーダ装置１００は、複数の測定対象として時間的に遅い（距離的に遠い）時点でピークが現れた複数のレスポンスを採用する（ステップＳ１０５）。このステップＳ１０５で採用される複数のレスポンスは、例えば測定対象が人間の腹部及び胸部であれば、距離的に数１０センチ～１メートル程度の間でピークが現れた複数のレスポンスであってもよい。ステップＳ１０４またはステップＳ１０５の処理は、例えば処理部１３６が実行する。
　そしてレーダ装置１００は、ステップＳ１０４またはステップＳ１０５で採用したレスポンスを用いて、測定対象の状態、例えば呼吸や心拍などを検出する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６の処理は、例えば処理部１３６が実行する。
　本開示の実施の形態に係るレーダ装置１００は、上述した一連の動作を実行することで、距離分解能を持つが角度分解能を持たなくても、複数の測定対象の状態を検出することができる。
　［１．３．第２構成例及び動作例］
　次に、本開示の実施の形態の第２構成例について説明する。第２構成例では、角度分解能を持つが距離分解能がないレーダに着目する。
　図８は、本開示の実施の形態に係るレーダ装置２００の構成例を示す説明図である。以下、図８を用いて本開示の実施の形態に係るレーダ装置２００の構成例について説明する。
　図８に示したように、本開示の実施の形態に係るレーダ装置２００は、送信アンテナ２１０と、受信アンテナ２２０と、信号処理装置２３０と、を含んで構成される。
　図８に示したレーダ装置２００は、角度分解能を持つが距離分解能がないレーダ装置であり、例えばマルチアンテナＣＷレーダである。
　送信アンテナ２１０は、信号処理装置２３０で生成された所定の信号を電波として空間に向けて放出する。受信アンテナ２２０は、複数のアンテナ素子で構成され、送信アンテナ２１０から放出され、物体で反射して戻ってきた電波（センサデータ）を受信して信号に変換する。受信アンテナ２２０は、電波から変換した信号を信号処理装置２３０に送る。
　信号処理装置２３０は、レーダ装置２００による信号の送受信に関する処理を実行する。信号処理装置２３０は、送信部２３２と、受信部２３４と、ＡＤコンバータ２３５と、処理部２３６と、を含んで構成される。
　送信部２３２は、送信アンテナ２１０から放出させる信号に対する処理を実行する。例えばレーダ装置１００がＣＷレーダであれば、所定の周波数の連続波を送信アンテナ２１０から電波として放出させる処理を実行する。
　受信部２３４は、受信アンテナ２２０が受信した信号（センサデータ）に対する処理を実行する。例えば、受信部２３４は、受信アンテナ２２０から送られた信号と、送信アンテナ２１０から放出される信号とを混合する処理（受信信号と送信信号との差の周波数成分からなるビート信号を生成する処理）を行う。また受信部２３４は、信号に対して変位量（レスポンス）の時間変化を取得する処理を実行する。受信部２３４は、受信アンテナ１２０が受信した信号に対する処理の結果をＡＤコンバータ２３５に送る。
　ＡＤコンバータ２３５は、受信部２３４による処理の結果をデジタル信号に変換する。ＡＤコンバータ２３５は、デジタル信号に変換した信号を処理部２３６に送る。
　処理部２３６は、ＡＤコンバータ２３５が変換したデジタル信号に対する信号処理を実行する。本実施形態では、処理部２３６は、ＡＤコンバータ２３５が変換したデジタル信号に基づいて、レーダ装置２００からの距離毎のレスポンスを計算し、レーダ装置２００が設置された空間内の測定対象の状態を検出する処理を実行する。測定対象の数は１つでも良いが、本実施形態では複数存在するものとする。例えば空間内の測定対象が人間であれば、処理部２３６は、人間の心拍や呼吸を検出する。より具体的には、処理部２３６は、送信アンテナ２１０からの電波の送出時点から時間的に近いレスポンスを用いて、空間内の複数の測定対象の状態を検出する処理を実行する。
　ここで上述したように、角度分解能を持つが距離分解能がないレーダの場合、レーダから等角度にある物体は分離することが出来ない。従って、角度分解能を持つが距離分解能がないレーダ装置２００から、例えば人間の胸部及び腹部までの角度がほぼ等しい場合に、この胸部及び腹部の状態を検出する必要がある。
　そこで処理部２３６は、規定の電波の送出方向に対するレスポンスで複数の測定対象が見つからなかった場合は、角度的に異なる別のレスポンスを用いて、空間内の複数の測定対象の状態を検出する処理を実行する。すなわち処理部２３６は、送信アンテナ２１０から測定対象に直接到達した電波ではなく、送信アンテナ２１０から測定対象に少なくとも一度の反射を経て到達した電波に対するレスポンスを用いて、空間内の複数の測定対象の状態を検出する処理を実行する。
　図９は、測定対象である人間１へレーダ装置２００からの電波が直接到達している様子と、壁面の反射板２４０に反射して到達している様子を示す説明図である。図９では、人間１の腹部の動きと心臓の動きとをレーダ装置２００で検出する様子が示されている。
　レーダ装置２００は距離分解能を持たないため、測定対象までの距離の違いを区別することは出来ない。しかし、レーダ装置２００は角度分解能を持つため、角度の違いは区別できる。従って、測定対象に角度差が生じていれば、レーダ装置２００は人間１の腹部の動きと心臓の動きと区別して検出することができる。そこでレーダ装置１００は、図９に示したように、壁面の反射板２４０に反射して人間１の腹部と胸部とに到達した電波のレスポンスを見ることで、人間１の腹部の動きと心臓の動きと区別して検出する。
　なお、反射板２４０は、レーダ装置２００が放出した電波の散乱を抑えるためのものであり、素材としては導体、誘電体、メタマテリアル、磁性体などが考えられ、反射板２４０の形状は平面状の板であってもよく球体であってもよい。なお、反射板２４０が無くてもレーダ装置２００が放出した電波の散乱の懸念がなければ反射板２４０は無くても良い。
　図１０は、図９のように配置されたレーダ装置２００が受信したセンサデータのレスポンスの例を示す説明図である。図９には、横軸にレーダ装置２００が電波を送出する方向の角度を表し、縦軸に測定対象のレスポンスを表したグラフが示されている。
　図１０では、＋３０度の方角を含んだ所定の角度の範囲（ある角度を含んだ所定の角度の範囲を「角度群」とも称する）ではレーダ装置２００から見て人間１の腹部と胸部とが同じ方角にあるために、人間１の腹部の動きと心臓の動きとが区別できない。一方、おおよそマイナス５～１０度の方角を含んだ角度群では、レーダ装置２００から反射板２４０を経ると、人間１の腹部と胸部とが異なる方角にあるために、人間１の腹部の動きと心臓の動きとが区別出来る様子が示されている。
　従って、処理部２３６は、規定の方向のレスポンスを計算し、規定の方向のレスポンスでは複数の測定対象を区別できない場合、異なる方角に向けて放射された電波のレスポンスを見ることで、複数の測定対象を区別することが可能となる。
　図１１は、本開示の実施の形態に係るレーダ装置２００の動作例を示す流れ図である。図１１に示したのは、複数の測定対象を区別して検出する際のレーダ装置２００の動作例である。以下、図１１を用いて本開示の実施の形態に係るレーダ装置２００の動作例について説明する。
　レーダ装置２００は、送信アンテナ２１０から放出した電波に対する測定対象からのセンサデータを受信アンテナ２２０で受信する（ステップＳ２０１）と、そのセンサデータから、角度毎のレーダレスポンスを計算する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２のレーダレスポンスの計算は、例えば受信部２３４が実行する。
　角度毎のレーダレスポンスを計算すると、続いてレーダ装置２００は、規定の方向のレスポンスで、複数の測定対象が見つかるかどうか判断する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３の判断処理は、例えば処理部２３６が実行する。複数の測定対象が見つかるかどうかの判断の基準となる範囲は測定対象に応じて異なるが、例えば測定対象が人間の腹部及び胸部であれば、角度的に５度程度の間に複数の測定対象が見つかるかどうかで判断する。
　ステップＳ２０３の判断処理の結果、規定の方向のレスポンスで複数の測定対象が見つかった場合は（ステップＳ２０３、Ｙｅｓ）、レーダ装置２００は、複数の測定対象としてその方向のレスポンスを採用する（ステップＳ２０４）。一方、ステップＳ２０３の判断処理の結果、規定の方向のレスポンスで複数の測定対象が見つからなかった場合は（ステップＳ２０３、Ｎｏ）、レーダ装置２００は、複数の測定対象として規定の方向とは別の方向における複数のレスポンスを採用する（ステップＳ２０５）。このステップＳ２０５で採用される複数のレスポンスは、例えば測定対象が人間の腹部及び胸部であれば、角度的に５～１０度程度の間で生じた複数のレスポンスであってもよい。ステップＳ２０４またはステップＳ２０５の処理は、例えば処理部２３６が実行する。
　そしてレーダ装置２００は、ステップＳ２０４またはステップＳ２０５で採用したレスポンスを用いて、測定対象の状態、例えば呼吸や心拍などを検出する（ステップＳ２０６）。ステップＳ２０６の処理は、例えば処理部２３６が実行する。
　本開示の実施の形態に係るレーダ装置２００は、上述した一連の動作を実行することで、角度分解能を持つが距離分解能を持たなくても、複数の測定対象の状態を検出することができる。
　第１構成例及び第２構成例では、いずれもレーダ装置１００、２００からの直接波では複数の測定対象を区別できない場合、電波を反射板１４０、２４０で一度反射させた反射波によって複数の測定対象を区別していたが、本開示は係る例に限定されない。直接波では複数の測定対象を区別できない場合、レーダ装置１００、２００からの電波を２回以上反射させて測定対象に到達させても良い。
　図１２、１３は、レーダ装置１００、２００からの電波を２回
反射させて測定対象に到達させる例を示す説明図である。図１２は、２回の反射によって距離差を付ける例を示しており、図１３は、２回の反射によって角度差を付ける例を示している。設置場所の制約などによって一度の反射では距離差や角度差を十分に（分解能以上に）付けられない場合には、図１２や図１３に示したように複数回の反射によって距離差や角度差を付けても良い。
　＜２．まとめ＞
　以上説明したように本開示の実施の形態によれば、角度分解能または距離分解能のいずれか一方しか持たないような簡易な構成であっても、設置場所に依らずに複数の測定対象を区別して状態を検出することが可能な、レーダ装置１００が提供される。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
　なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
　送信アンテナから送信された所定の信号に対するレスポンスを受信する受信処理部と、
　所定の範囲を有する第１の方向とは異なって所定の範囲を有する第２の方向に対応する複数の信号に対するレスポンスによって前記複数の測定対象を判定する判定部と、
を備える、信号処理装置。
（２）
　前記判定部は、前記第１の方向に対応する複数の信号に対する前記レスポンスによっては複数の測定対象を判定出来ない場合に、前記第２の方向に対応する複数の信号に対するレスポンスによって前記複数の測定対象を判定する、前記（１）に記載の信号処理装置。
（３）
　前記送信アンテナは、角度分解能が無いが距離分解能を有する、前記（１）または（２）に記載の信号処理装置。
（４）
　前記判定部は、時間方向に早い時間群の前記レスポンスでは複数の測定対象を判定出来ない場合に、時間方向に遅い時間群の前記レスポンスによって前記複数の測定対象を判定する、前記（３）に記載の信号処理装置。
（５）
　前記送信アンテナは、距離分解能が無いが角度分解能を有する、前記（１）または（２）に記載の信号処理装置。
（６）
　前記判定部は、第１の角度群の前記レスポンスでは複数の測定対象を判定出来ない場合に、第１の角度群とは異なる第２の角度群の前記レスポンスによって前記複数の測定対象を判定する、前記（５）に記載の信号処理装置。
（７）
　前記第１の方向は、前記送信アンテナから前記測定対象に向けて前記所定の信号を直接到達させる方向であり、前記第２の方向は、前記送信アンテナから前記測定対象に前記所定の信号を少なくとも一度反射させて到達させる方向である、前記（１）または（２）に記載の信号処理装置。
（８）
　所定の信号を出力する送信アンテナと、
　前記送信アンテナから送信された前記所定の信号に対するレスポンスを受信する受信アンテナと、
　所定の範囲を有する第１の方向とは異なって所定の範囲を有する第２の方向に対応する複数の信号に対するレスポンスによって前記複数の測定対象を判定する判定部と、
を備える、レーダ装置。
（９）
　前記判定部は、前記第１の方向に対応する複数の信号に対する前記レスポンスによっては複数の測定対象を判定出来ない場合に、前記第２の方向に対応する複数の信号に対するレスポンスによって前記複数の測定対象を判定する、前記（８）に記載のレーダ装置。
（１０）
　前記送信アンテナは、角度分解能が無いが距離分解能を有する、前記（８）または（９）に記載のレーダ装置。
（１１）
　前記判定部は、時間方向に早い時間群の前記レスポンスでは複数の測定対象を判定出来ない場合に、時間方向に遅い時間群の前記レスポンスによって前記複数の測定対象を判定する、前記（１０）に記載のレーダ装置。
（１２）
　前記送信アンテナは、距離分解能が無いが角度分解能を有する、前記（８）または（９）に記載のレーダ装置。
（１３）
　前記判定部は、第１の角度群の前記レスポンスでは複数の測定対象を判定出来ない場合に、第１の角度群とは異なる第２の角度群の前記レスポンスによって前記複数の測定対象を判定する、前記（１２）に記載のレーダ装置。
（１４）
　前記第１の方向は、前記送信アンテナから前記測定対象に向けて前記所定の信号を直接到達させる方向であり、前記第２の方向は、前記送信アンテナから前記測定対象に前記所定の信号を少なくとも一度反射させて到達させる方向である、前記（８）または（９）に記載のレーダ装置。
（１５）
　送信アンテナから送信された所定の信号に対するレスポンスを受信することと、
　所定の範囲を有する第１の方向とは異なって所定の範囲を有する第２の方向に対応する複数の信号に対するレスポンスによって前記複数の測定対象を判定することと、
を含む、信号処理方法。
１００　　：レーダ装置
１１０　　：送信アンテナ
１２０　　：受信アンテナ
１３０　　：信号処理装置
１３１　　：発振部
１３２　　：送信部
１３４　　：受信部
１３５　　：ＡＤコンバータ
１３６　　：処理部
１４０　　：反射板
２００　　：レーダ装置
２４０　　：反射板

Claims (15)

  1. 　送信アンテナから送信された所定の信号に対するレスポンスを受信する受信処理部と、
    　所定の範囲を有する第１の方向とは異なって所定の範囲を有する第２の方向に対応する複数の信号に対するレスポンスによって前記複数の測定対象を判定する判定部と、
    を備える、信号処理装置。
  2. 　前記判定部は、前記第１の方向に対応する複数の信号に対する前記レスポンスによっては複数の測定対象を判定出来ない場合に、前記第２の方向に対応する複数の信号に対するレスポンスによって前記複数の測定対象を判定する、請求項１に記載の信号処理装置。
  3. 　前記送信アンテナは、角度分解能が無いが距離分解能を有する、請求項１に記載の信号処理装置。
  4. 　前記判定部は、時間方向に早い時間群の前記レスポンスでは複数の測定対象を判定出来ない場合に、時間方向に遅い時間群の前記レスポンスによって前記複数の測定対象を判定する、請求項３に記載の信号処理装置。
  5. 　前記送信アンテナは、距離分解能が無いが角度分解能を有する、請求項１に記載の信号処理装置。
  6. 　前記判定部は、第１の角度群の前記レスポンスでは複数の測定対象を判定出来ない場合に、第１の角度群とは異なる第２の角度群の前記レスポンスによって前記複数の測定対象を判定する、請求項５に記載の信号処理装置。
  7. 　前記第１の方向は、前記送信アンテナから前記測定対象に向けて前記所定の信号を直接到達させる方向であり、前記第２の方向は、前記送信アンテナから前記測定対象に前記所定の信号を少なくとも一度反射させて到達させる方向である、請求項１に記載の信号処理装置。
  8. 　所定の信号を出力する送信アンテナと、
    　前記送信アンテナから送信された前記所定の信号に対するレスポンスを受信する受信アンテナと、
    　所定の範囲を有する第１の方向とは異なって所定の範囲を有する第２の方向に対応する複数の信号に対するレスポンスによって前記複数の測定対象を判定する判定部と、
    を備える、レーダ装置。
  9. 　前記判定部は、前記第１の方向に対応する複数の信号に対する前記レスポンスによっては複数の測定対象を判定出来ない場合に、前記第２の方向に対応する複数の信号に対するレスポンスによって前記複数の測定対象を判定する、請求項８に記載のレーダ装置。
  10. 　前記送信アンテナは、角度分解能が無いが距離分解能を有する、請求項８に記載のレーダ装置。
  11. 　前記判定部は、時間方向に早い時間群の前記レスポンスでは複数の測定対象を判定出来ない場合に、時間方向に遅い時間群の前記レスポンスによって前記複数の測定対象を判定する、請求項１１に記載のレーダ装置。
  12. 　前記送信アンテナは、距離分解能が無いが角度分解能を有する、請求項８に記載のレーダ装置。
  13. 　前記判定部は、第１の角度群の前記レスポンスでは複数の測定対象を判定出来ない場合に、第１の角度群とは異なる第２の角度群の前記レスポンスによって前記複数の測定対象を判定する、請求項１２に記載のレーダ装置。
  14. 　前記第１の方向は、前記送信アンテナから前記測定対象に向けて前記所定の信号を直接到達させる方向であり、前記第２の方向は、前記送信アンテナから前記測定対象に前記所定の信号を少なくとも一度反射させて到達させる方向である、請求項８に記載のレーダ装置。
  15. 　送信アンテナから送信された所定の信号に対するレスポンスを受信することと、
    　所定の範囲を有する第１の方向とは異なって所定の範囲を有する第２の方向に対応する複数の信号に対するレスポンスによって前記複数の測定対象を判定することと、
    を含む、信号処理方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6832167B2 (ja) * 2017-01-17 2021-02-24 株式会社デンソーテン レーダ装置および物標検出方法
DE102022208945A1 (de) 2022-08-29 2024-02-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein System und Verfahren zur kontaktlosen Vitalparametererfassung durch Erstellung eines Körpermodells basierend auf der Körperunterteilung entlang des Radar-Sichtfeldes

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006349456A (ja) * 2005-06-15 2006-12-28 Denso Corp 車載レーダ装置、車両制御システム
JP2013538602A (ja) * 2010-08-12 2013-10-17 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ バイタルサインを測定するための装置、システム及び方法
JP2015085065A (ja) * 2013-11-01 2015-05-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 非接触心拍呼吸計測装置
JP2016080398A (ja) * 2014-10-10 2016-05-16 株式会社日本ジー・アイ・ティー 生体情報検出レーダ装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005331466A (ja) * 2004-05-21 2005-12-02 Fujitsu Ten Ltd 方位検出装置および方位検出方法
US20080119716A1 (en) * 2006-05-17 2008-05-22 Olga Boric-Lubecke Determining presence and/or physiological motion of one or more subjects with quadrature doppler radar receiver systems
EP2517621A1 (en) * 2011-04-29 2012-10-31 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO A radar apparatus for detecting multiple life-signs of a subject, a method and a computer program product
WO2015168093A1 (en) * 2014-04-28 2015-11-05 Massachusetts Institute Of Technology Vital signs monitoring via radio reflections
JP5861178B1 (ja) * 2015-02-25 2016-02-16 株式会社Ｃｑ−Ｓネット 生体情報の検知装置及びその利用方法
US10395539B2 (en) * 2016-03-31 2019-08-27 GM Global Technology Operations LLC Non-line of sight obstacle detection and localization
US10962640B2 (en) * 2016-06-17 2021-03-30 Fujitsu Ten Limited Radar device and control method of radar device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006349456A (ja) * 2005-06-15 2006-12-28 Denso Corp 車載レーダ装置、車両制御システム
JP2013538602A (ja) * 2010-08-12 2013-10-17 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ バイタルサインを測定するための装置、システム及び方法
JP2015085065A (ja) * 2013-11-01 2015-05-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 非接触心拍呼吸計測装置
JP2016080398A (ja) * 2014-10-10 2016-05-16 株式会社日本ジー・アイ・ティー 生体情報検出レーダ装置

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