(57)【要約】【課題】固定物が移動されたときにその移動を検知する移動検知装置であって、該装置の固定物への設置を簡単に行うことができるようにする。【解決手段】３軸方向の加速度をそれぞれ検出する加速度計と、加速度計で検出される３軸方向の加速度から移動を検出する制御部と、を備える。制御部は、加速度計からの加速度検出信号を取り込み各軸の加速度計測値を求め、加速度計測値に基づき移動検知装置が静止しているかまたは運動しているかを判定し、装置が静止していると判定された場合に各軸の加速度計測値を用いて移動検知装置の姿勢角を計算する。一方、移動検知装置が運動していると判定された場合に、移動検知装置が静止していると判定された場合に先に計算した移動検知装置の姿勢角を用いて、水平加速度を計算し、水平加速度に基づき移動をしているか否かを判定する。【選択図】図３
2010054374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定物に設置される移動検知装置であって、
３軸方向の加速度をそれぞれ検出する加速度計と、
該加速度計で検出される３軸の加速度から移動を検出する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記加速度計からの加速度検出信号を取り込み３軸の加速度計測値を求める加速度計測手段と、
加速度計測値に基づき移動検知装置が静止しているかまたは運動しているかを判定する運動判定手段と、
前記運動判定手段で装置が静止していると判定された場合に、前記３軸の加速度計測値を用いて移動検知装置の姿勢角を計算する姿勢角計算手段と、
前記運動判定手段で移動検知装置が運動していると判定された場合に、移動検知装置が静止していると判定された場合に前記姿勢角計算手段で計算した移動検知装置の姿勢角を用いて、水平加速度を計算する水平加速度計算手段と、
を備え、水平加速度計算手段で計算した水平加速度に基づき移動をしているか否かを判定することを特徴とする移動検知装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記水平加速度計算手段で計算された水平加速度が所定の加速度閾値を超えるかを判定する加速度閾値判定手段と、
前記加速度閾値判定手段で所定の加速度閾値を超えたと判定された場合に、前記加速度計測値から速度を計算する速度計算手段と、
前記速度計算手段で計算した速度が所定の速度閾値を超えるかを判定する速度閾値判定手段と、
前記速度閾値判定手段で所定の速度閾値が超えたと判定された場合に移動信号を出力する出力手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の移動検知装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記加速度計測手段で求めた加速度計測値の移動分散を計算する移動分散計算手段を備え、
前記運動判定手段は、移動分散が所定閾値を超えた場合に移動検知装置が運動していると判定することを特徴とする請求項１または２記載の移動検知装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記運動判定手段で移動検知装置が静止していると判定した場合に、前記各手段による一連の処理を間欠的に行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の移動検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定物が移動されたときにその移動を検知する移動検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大型工作機械、ＡＴＭといった固定状態で使用される固定物の盗難等が問題となっている。
【０００３】
かかる盗難を検知するものとして特許文献１に記載されるものが知られている。特許文献１に記載される盗難探知機能付耐ダンパセキュアモジュール装置では、水平方向に沿って配置されたＸ軸加速度センサとＹ軸加速度センサからの加速度データから、水平方向の加速度、速度及び変位量を求め、さらに、水平方向の変位を高速フーリエ変換して、フーリエ振幅パワースペクトラムを求め、ログデータとして記憶しており、加速度が所定値より大きくなったときに、速度持続時間、変位時間、変位量及びフーリエ振動パワースペクトラムに従って、装置の移動が盗難によるものか、盗難以外の地震などによるものかを識別する。
【特許文献１】特開２００６−２７７４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の構成では、加速度センサを水平方向に沿って正しく設置しなければならず、ユーザ自身が加速度センサを固定物に設置する場合に、その設置が困難であるという問題がある。
【０００５】
また、特許文献１では、装置の移動が盗難か地震によるものかを識別するために、加速度、速度のみならず装置の変位及び変位のパワースペクトラムを求めており、その演算処理が複雑になるという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、その目的は、装置の設置を簡単に行うことができる移動検知装置を提供することである。また、本発明のさらなる目的は、簡単な演算処理で移動とそれ以外とを識別することができる移動検知装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明は、固定物に設置される移動検知装置であって、３軸方向の加速度をそれぞれ検出する加速度計と、該加速度計で検出される３軸の加速度から移動を検出する制御部と、を備え、前記制御部は、前記加速度計からの加速度検出信号を取り込み３軸の加速度計測値を求める加速度計測手段と、加速度計測値に基づき移動検知装置が静止しているかまたは運動しているかを判定する運動判定手段と、前記運動判定手段で装置が静止していると判定された場合に、前記３軸の加速度計測値を用いて移動検知装置の姿勢角を計算する姿勢角計算手段と、前記運動判定手段で移動検知装置が運動していると判定された場合に、移動検知装置が静止していると判定された場合に前記姿勢角計算手段で計算した移動検知装置の姿勢角を用いて、水平加速度を計算する水平加速度計算手段と、を備え、水平加速度計算手段で計算した水平加速度に基づき移動をしているか否かを判定することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の前記制御部が、前記水平加速度計算手段で計算された水平加速度が所定の加速度閾値を超えるかを判定する加速度閾値判定手段と、前記加速度閾値判定手段で所定の加速度閾値を超えたと判定された場合に、前記加速度計測値から速度を計算する速度計算手段と、前記速度計算手段で計算した速度が所定の速度閾値を超えるかを判定する速度閾値判定手段と、前記速度閾値判定手段で所定の速度閾値が超えたと判定された場合に移動信号を出力する出力手段と、をさらに備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の前記制御部が、前記加速度計測手段で求めた加速度計測値の移動分散を計算する移動分散計算手段を備え、前記運動判定手段は、移動分散が所定閾値を超えた場合に移動検知装置が運動していると判定することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の前記制御部が、前記運動判定手段で移動検知装置が静止していると判定した場合に、前記各手段による一連の処理を間欠的に行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、移動検知装置が運動していると判定された場合に、移動検知装置が静止していると判定された場合に各軸の加速度計測値を用いて計算した姿勢角を用いて、水平加速度を求めるようにしており、該水平加速度に基づいて移動を判定しているために、移動検知装置がどのような姿勢で固定物に設置されていても、水平加速度を求めることができる。よって、移動検知装置を固定物に設置するときに、その姿勢を考慮する必要がなく、移動検知装置の設置を簡単に行うことできる。
【００１２】
また、センサとして３軸方向の加速度をそれぞれ検出する加速度計だけで移動したか否かを判定することができるので、低コストで構成することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、水平加速度が所定の加速度閾値を超え、且つ速度が所定の速度閾値を超えた場合に、移動信号を出力するようにしたので、地震、加速度計誤差、振動、姿勢変化、低速移動等と、移動とを識別することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、運動判定手段の判定条件として、加速度計から得られる各加速度成分の移動分散が所定閾値を超えるかを条件とすることで、重力加速度の影響を受けずに、運動が発生しているか否かを正しく判断することができる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、運動が発生していないと判定される場合には、制御部の動作を間欠動作とすることで、消費電力を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明による移動検知装置の構成を示す概略ブロック図である。図において、移動検知装置１０は、直交する３軸の加速度をそれぞれ検出する加速度計１２Ｘ、１２Ｙ、１２Ｚと、制御部１４と、正常か移動かを表すデータを記憶する不揮発性メモリ１６と、バッテリー１８と、外部から供給される電力から制御部１４駆動のための電力を生成すると共にバッテリー１８に充電を行わせる電源２０と、を備える。
【００１７】
この移動検知装置１０は、移動を監視する固定物の任意の部分に設置され、その設置姿勢は任意であり、装置の座標系の３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と固定物の固有の３軸とが一致している必要はなく、且つその固定物が設置されているローカル座標系に一致している必要もない。ここで、ローカル座標系の３軸は、水平面にＸＹ軸を含み、Ｚ軸を鉛直下向きとする右手座標系とする。
【００１８】
制御部１４は、加速度計１２Ｘ、１２Ｙ、１２Ｚの加速度検出信号を取り込み、移動を検出した場合に、その移動信号を出力するものであり、加速度計１２Ｘ、１２Ｙ、１２Ｚの検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路３０と、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３４、ＲＡＭ３６、Ｉ／Ｏドライバ３８及びコネクタ４０を備える。
【００１９】
ＣＰＵ３２で実行される機能として、図２に示すように、加速度検出信号を取り込み各軸の加速度の計測値を求める加速度計測手段１４２と、加速度計測値の移動分散を計算する移動分散計算手段１４４と、移動分散計算手段１４４での計算に基づき装置１０及び固定物が静止しているかまたは運動しているかを判定する運動判定手段１４６と、前記運動判定手段１４６で装置及び固定物が静止していると判定された場合に装置１０の姿勢角を計算する姿勢角計算手段１４８と、前記運動判定手段１４６で装置１０及び固定物が運動していると判定された場合に水平加速度を計算する水平加速度計算手段１５０と、水平加速度計算手段１５０で計算された加速度が加速度閾値以上かを判定する加速度閾値判定手段１５２と、加速度閾値判定手段１５２で判定結果がｙｅｓである場合に、速度を計算する速度計算手段１５４と、速度計算手段１５４で計算した速度が速度閾値以上かを判定する速度閾値判定手段１５６と、正常信号または移動信号を出力する出力手段１５８を備える。
【００２０】
以下、この制御部１４の作用を図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００２１】
制御部１４がタスク起動すると、加速度計測手段１４２が、各加速度から得られる加速度検出信号を取り込み、加速度を演算する（ステップＳ０１）。加速度計１２Ｘ、１２Ｙ、１２Ｚが計測する加速度は、万有引力の法則に従い入力される重力加速度と装置の運動に従い入力される運動加速度との合成となる。完全に装置１０及び固定物が静止している正常状態では、重力加速度のみ入力するが、装置１０及び固定物が運動すると、運動加速度が加わることになる。
【００２２】
移動分散計算手段１４４は、前記加速度計測手段１４２で計算される各軸の加速度の時系列値から、移動平均と移動分散を求める（ステップＳ０２）。
【００２３】
運動判定手段１４６は、移動分散計算手段１４４で計算された各軸の加速度の移動分散が所定の分散閾値範囲内かどうかを判定する。全軸で所定の分散閾値範囲内であれば、装置が静止していると判定し、少なくとも１つの軸で所定閾値範囲外であれば、装置が運動していると判定する（ステップＳ０３）。
【００２４】
運動判定手段１４６で、装置が静止していると判定された場合には、姿勢角計算手段１４８によって、３軸の加速度計測値から姿勢角が計算される（ステップＳ０４）。姿勢角は、ローカル座標系に対する装置の座標系のピッチ角とロール角で表される。今、装置の座標系が、ローカル座標系に対して、Ｙ軸まわりにピッチ角θ回転し、さらにＸ軸まわりにロール角ψ回転したものであるとすると、加速度計１２Ｘ、加速度計１２Ｙ及び加速度計１２Ｚで検出される加速度ａx、ａy、ａzは、ピッチ角θ、ロール角ψによって、
ａx＝ｇ・sinθ
ａy＝-ｇ・cosθ・sinψ
ａz＝-ｇ・cosθ・cosψ
となる。ここで、ｇは、装置に設置された場所における重力加速度である。これらからθ、ψ、ｇを求め、これらを制御部１４内に記憶する。
【００２５】
そして、出力手段１５８は、正常、即ち移動はしていないと判定して、正常信号をＩ／Ｏドライバ３８、コネクタ４０を介して外部に出力する（ステップＳ０５）。同時に、「正常データ」を不揮発性メモリ１６に格納する。
【００２６】
他方、運動判定手段１４６で、装置１０が運動していると判定された場合には、水平加速度計算手段１５０で、水平加速度を計算する（ステップＳ０６）。
【００２７】
水平加速度ａh及び重力加速度を含めた垂直加速度ａvが印加されると、各加速度計で検出される加速度は、
ａx＝−ａv・sinθ＋ａh・cosθ・cosξ
ａy＝ａv・cosθ・sinψ＋ａh・（sinθ・sinψ・cosξ＋cosψ・sinξ）
ａz＝ａv・cosθ・cosψ＋ａh・（sinθ・cosψ・cosξ−sinψ・sinξ）
となる。ここで、ξは、水平加速度の入力方向とローカル座標系のＸ軸とのなす角とする。
【００２８】
上式を解くことにより、水平加速度ａhを求めることができる。ここで、ピッチ角θとロール角ψは、姿勢角計算手段１４８で計算された最新の値を使用する。
【００２９】
次いで、加速度閾値判定手段１５２は、水平加速度計算手段１５０で計算された水平加速度ａhが加速度閾値を超えるかまたは加速度閾値に等しいか否かを判定する（ステップＳ０７）。
【００３０】
この加速度閾値は、例えば加速度計誤差、装置１０が取付けられた固定物またはその周囲の物が正常作動することによる振動、固定物が設置される建築物の固有振動といった正常レベルでの加速度を除去することができるような値に設定する。これによって、移動と、移動ではない運動とを識別することができる。
【００３１】
加速度閾値判定手段１５２による判定結果がＮｏである場合には、移動ではないとして、ステップＳ０５へと移行する。
【００３２】
他方、加速度閾値判定手段１５２による判定結果がＹｅｓである場合には、速度計算手段１５４により、水平加速度を時間積分することにより、速度に対応する速さ相当量を求める（ステップＳ０８）。但し、速さ相当量は、重力加速度を除去した運動加速度の時間積分としてもよい。
【００３３】
次いで、速度閾値判定手段１５６は、速度計算手段１５４で計算された速さ相当量が速度閾値を超えるかまたは速度閾値に等しいか否かを判定する（ステップＳ０９）。
【００３４】
この速度閾値は、例えば、所定震度以下（例えば、震度６以下）の地震、大きな振動、レイアウト変更などによる固定物の低速移動を、移動と識別するために設定され、例えば、盗難時に移動させるのには不適当な遅い速さに対応する値に設定する。これによって、移動と、移動ではない運動とを識別することができる。
【００３５】
速度閾値判定手段１５６による判定結果がＮｏである場合には、移動ではないとして、ステップＳ０５へと移行する。
【００３６】
他方、速度閾値判定手段１５６による判定結果がＹｅｓである場合には、移動と判定し、出力手段１５８が移動信号を外部からの要求に応じまたは要求にかかわらずＩ／Ｏドライバ３８、コネクタ４０を介して外部に出力する（ステップＳ１０）。同時に「移動データ」を不揮発性メモリ１６に格納する。以降、制御部１４のタスク起動は停止する。
【００３７】
この移動信号は、例えば、固定物を制御する制御回路に入力されて、固定物の作動を不能とする、または固定物に格納された電子データを消去する、といった任意の防犯動作のトリガ信号として使用することができる。
【００３８】
以上のように、この実施形態では、装置１０が静止していると判定された場合に各軸の加速度計測値を用いて姿勢角を計算して記憶しており、この姿勢角を用いて、装置が運動していると判定された場合に、水平加速度を求めるようにしており、該水平加速度に基づいて移動を判定しているために、装置１０がどのような姿勢で固定物に設置されていても、水平加速度を求めることができる。よって、装置１０を固定物に設置するときに、その姿勢を考慮する必要がないために、装置の設置を簡単に行うことができる。
【００３９】
また、加速度閾値と速度閾値とを設定しており、加速度閾値は水平加速度に対する不感帯となり、速度閾値は速度に対する不感帯となる。この不感帯を設けることで、前述のように、地震、誤差、振動、姿勢変化、低速移動等の運動と、移動とを識別することができる。
【００４０】
また、運動判定手段１４６の判定条件として、各加速度計から得られる各加速度成分の移動分散が所定の分散閾値範囲内であるかを条件としており、分散を基準にして判定することで、重力加速度の影響を受けずに、運動が発生しているか否かを正しく判断することができる。但し、これに限らず任意の判定条件を採用することも可能である。例えば、判定条件として、加速度の大きさ（各加速度の２乗和の平方根）の変化が所定閾値よりも大きいか否かで判定することもできる。
【００４１】
装置１０及び固定物が移動されそうな状況下では、外部からの電力の供給がなくなることが予想できる。このように電源２０に外部からの電力供給がなくなると、バッテリー１８からの電力が制御部１４に供給される。
【００４２】
このときに、バッテリー１８の消費電力を節約するためのスリープモードを採用することができ、制御部１４はそのためのウェイクアップタイマ手段１６０を備えることができる。そして、スリープモードに移行するかどうかの判定として、運動判定手段１４６の判定結果を使用することができる。運動判定手段１４６で装置が静止していると判定された場合、出力手段１５８から正常信号が出力されると、ウェイクアップタイマ手段１６０が所定時間の計時を開始し、タスク起動は停止される。所定時間経過後にタスク起動がなされるため、制御部１４の各手段による一連の処理は間欠動作となる。
【００４３】
一方、運動判定手段１４６で装置が運動していると判定された場合には、前記所定時間よりも短い、外部電力供給があるときと同じ基本周期でタスク起動が繰り返されて、運動判定手段１４６で静止していると判定されるまで、スリープモードへの移行は行わない。
【００４４】
こうして、装置１０の運動が発生していないと判定される場合には、制御部１４の動作を間欠動作とすることで、消費電力を節約することができる。また、この間欠動作は、通常の外部電力供給があるときにも採用することが可能である。
【００４５】
制御部１４が一旦移動を検出すると、固定物が静止し、再び外部電力供給があっても、制御部１４は不揮発性メモリ１６に格納されている「移動データ」を読み取り、出力手段１５８は外部に移動信号を出力するために、固定物の防犯動作を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による移動検知装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明による移動検知装置の制御部の機能を表す機能ブロック図である。
【図３】本発明による制御部の処理を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１０  移動検知装置
１２Ｘ、１２Ｙ、１２Ｚ  加速度計
１４  制御部
１４２  加速度計測手段
１４４  移動分散計算手段
１４６  運動判定手段
１４８  姿勢角計算手段
１５０  水平加速度計算手段
１５２  加速度閾値判定手段
１５４  速度計算手段
１５６  速度閾値判定手段
１５８  出力手段
【図１】
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【図２】
2010054374.tif 000004
【図３】
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