【手続補正書】
【提出日】平成16年3月31日(2004.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】探知システム及び認識用タグ
【特許請求の範囲】
【請求項１】送信アンテナを所定周期で交互に切り換えて電波を放射し、送信アンテナからの送信電波に対する反射波を受信して受信信号の位相又は振幅変化より物体の時間的変位信号を検出するマイクロ波センサと、マイクロ波センサの信号を取り込んでデータ処理する処理装置を備えたシステムであって、
電波放射領域に出入りする認可者の任意箇所に取り付けられ、前記マイクロ波センサより放射される電波を検出して認可者認識用信号を送信する認識用機器を備え、
前記マイクロ波センサで認識用機器からの信号を検出するようにしたことを特徴とする探知システム。
【請求項２】前記認識用機器は、送信アンテナから放射される電波を受信して切り換え周期信号を検出し、検出した周期信号をトリガー信号として起動することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】所定周波数の電波を楕円状スポットとして放射し、反射波を受信して受信信号の位相又は振幅変化よりスポット内での物体の時間的変位信号を検出するマイクロ波センサと、マイクロ波センサの信号を取り込んでデータ処理する処理装置を備えたシステムであって、
電波放射領域に出入りする認可者の任意箇所に取り付けられ、前記マイクロ波センサより放射される電波を検出して認可者認識用信号を送信する認識用機器を備え、
前記マイクロ波センサで認識用機器からの信号を検出するようにしたことを特徴とする探知システム。
【請求項４】所定周波数の電波を特定スポットに放射し、反射波を受信して受信信号の位相又は振幅変化よりスポット内での物体の時間的変位信号を検出する複数のマイクロ波センサと、各マイクロ波センサの信号を取り込んでデータ処理する処理装置を備えたシステムであって、
電波放射領域に出入りする認可者の任意箇所に取り付けられ、前記マイクロ波センサより放射される電波を検出して認可者認識用信号を送信する認識用機器を備え、
前記データ処理装置は、隣り合う複数のセンサを１組とし、前記１組のセンサのうちの何れかのセンサが認識用機器からの信号を受信したか又は受信しないかで認可者と不審者の弁別を行うことを特徴とする探知システム。
【請求項５】複数のセンサからの信号を追跡して不審者又は認可者の移動情報を取得することを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載のシステム。
【請求項６】電波を検出して変調し、認識用信号を送信する認識用タグであって、電池内蔵の平坦状タグ本体と、タグ本体に磁気力で吸着する永久磁石とを備え、タグ本体部分と永久磁石とで着衣の一部を挟持して身体に取り付けるようにしたことを特徴とする認識用タグ。
【請求項７】所定周波数の電波を特定スポットに送信アンテナから放射し、反射波を受信して受信信号の位相又は振幅変化よりスポット内での物体の時間的変位信号を検出するマイクロ波センサと、マイクロ波センサの信号を取り込んでデータ処理する処理装置を備えたシステムであって、
電波放射領域に出入りする認可者の任意箇所に取り付けられ、前記マイクロ波センサより放射される電波を受信アンテナにて受信検出して認可者認識用信号を送信する認識用機器を備え、
前記マイクロ波センサから放射する電波が円偏波であることを特徴とする不審者探知システム。
【請求項８】認識用機器に配置したアンテナがマイクロストリップアンテナ又はパッチアンテナであることを特徴とする請求項７記載の不審者探知システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は認可された人物と不審者とを弁別し、不審者が警戒領域内に侵入したことを探知し、必要に応じて警報を発するシステム及び認識用タグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、不審な行動をする、或いは不審な行動をした人物をチェックするために監視カメラを設置することが行われている。しかし、多数の人が出入りする場所において、監視カメラにより直ちに、かつ的確に不審者か否かを弁別するのは不可能に近い。そのため、多数の人が出入りする場所へ不審者が侵入するのをより確実に防止するために、出入りを許可した人に予めＩＤを付与しておき、ゲートに設置した読み取り装置でＩＤを無線式等で読み取り、正しいＩＤを持っているか否かをチェックするシステムが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＩＤをチェックするシステムにおいては、人の出入りする場所を限定する必要があるが、このような限定が困難な場合も多く、単にゲートでチェックするだけではセキュリティ上十分ではない。また、必ずゲートを通ってチェックを受ける必要があるため、荷捌き場等のように業務内容によってはその遂行に支障をきたす可能性もある。毒物混入事件や縫い針の混入事件が後を絶たない昨今、不審者の侵入防止が困難であった荷捌き場等におけるこのような事件の発生を防止するセキュリティシステムの構築が求められている。
本発明は上記課題を解決するためのもので、チェックゲート等を設ける必要がなく、警戒領域内に不審者が侵入するとこれを直ちに探知し、また、認可者や不審者の移動情報を取得して利用できるようにすることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の送信アンテナを所定周期で交互に切り換えて電波を放射し、各送信アンテナからの送信電波に対する反射波をそれぞれ受信して受信信号の位相又は振幅変化より物体の時間的変位信号を検出するマイクロ波センサを複数配置し、各マイクロ波センサの信号を取り込んでデータ処理する処理装置を備えたシステムであって、電波放射領域に出入りする認可者の任意箇所に取り付けられ、前記マイクロ波センサより放射される電波を検出して認可者認識用信号を送信する認識用機器を備え、前記マイクロ波センサで認識用機器からの信号を検出するようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、前記認識用機器は、複数の送信アンテナから放射される電波を受信して切り換え周期信号を検出し、検出した周期信号をトリガー信号として起動することを特徴とする。
また、本発明は、所定周波数の電波を楕円状スポットとして放射し、反射波を受信して受信信号の位相又は振幅変化よりスポット内での物体の時間的変位信号を検出するマイクロ波センサを複数配置し、各マイクロ波センサの信号を取り込んでデータ処理する処理装置を備えたシステムであって、電波放射領域に出入りする認可者の任意箇所に取り付けられ、前記マイクロ波センサより放射される電波を検出して認可者認識用信号を送信する認識用機器を備え、前記マイクロ波センサで認識用機器からの信号を検出するようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、所定周波数の電波を特定スポットに放射し、反射波を受信して受信信号の位相又は振幅変化よりスポット内での物体の時間的変位信号を検出するマイクロ波センサを複数配置し、各マイクロ波センサの信号を取り込んでデータ処理する処理装置を備えたシステムであって、電波放射領域に出入りする認可者の任意箇所に取り付けられ、前記マイクロ波センサより放射される電波を検出して認可者認識用信号を送信する認識用機器を備え、前記データ処理装置は、隣り合う複数のセンサを１組とし、前記１組のセンサのうちの何れかのセンサが認識用機器からの信号を受信したか又は受信しないかで認可者と不審者の弁別を行うことを特徴とする。
また、本発明は、複数のセンサからの信号を追跡して不審者又は認可者の移動情報を取得することを特徴とする。
また、本発明は、電波を検出して変調し、認識用信号を送信する認識用タグであって、電池内蔵の平坦状タグ本体と、タグ本体に磁気力で吸着する永久磁石とを備え、タグ本体部分と永久磁石とで着衣の一部を挟持して身体に取り付けるようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、所定周波数の電波を特定スポットに送信アンテナから放射し、反射波を受信して受信信号の位相又は振幅変化よりスポット内での物体の時間的変位信号を検出するマイクロ波センサを配置し、各マイクロ波センサの信号を取り込んでデータ処理する処理装置を備えたシステムであって、電波放射領域に出入りする認可者の任意箇所に取り付けられ、前記マイクロ波センサより放射される電波を受信アンテナにて受信検出して認可者認識用信号を送信する認識用機器を備え、前記マイクロ波センサから放射する電波が円偏波であることを特徴とする。
また、本発明は、認識用機器に配置したアンテナがマイクロストリップアンテナ又はパッチアンテナであることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明における警戒スポットを説明する図で、図１（ａ）は３次元的に見た図、図１（ｂ）、図１（ｃ）は警戒スポットの平面図である。
図１（ａ）において、センサ１ー１〜１ーｎはマイクロ波センサ（詳細は後述）であり、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示す警戒スポット２ー１〜２ーｎをカバーするようにそれぞれアンテナから電波を放射し、その反射波を受信して、反射波の位相の変位から警戒スポット内における人や小動物の動き（変位）を検出するとともに、認識用の信号が検出されたか否かにより認可者か非認可者かの弁別を行う。センサとしては、可視光や赤外線センサはその性格上どうしても受光部や発光部が露出していなければならず、意図的侵入者に見破られるおそれがある。これに対して電波を用いるマイクロ波センサは、表面を誘電体で覆うことが可能であり、センサがどこにあるかを秘匿することができる。マイクロ波センサは、例えば天井、壁等適宜の位置に設置し、警戒スポットは多少相互に離れるようにしても、一部領域が重なるようにしてもよく、センサ数は警戒必要範囲に応じて任意に設定でき、警戒の必要のない部分にはセンサを配置しなければ設備費の節約をすることができる。マイクロ波センサで使用する電波は、電波法で許される範囲（例えば３０ＭＨｚ以上）を使用し、携帯電話より遙に小さい出力で可能であり、電磁波ノイズ、健康への影響はない。
【０００６】
図１（ｂ）は図の平面内で指向性のないアンテナを用いて検知エリアを円形にした場合であり、円形スポットを相互に重なる領域を少なくしてレイアウトしたとき、カバーできない領域が多くできるとともに、妨害波が想定される方向への電波の送受信も行われてしまうという問題がある。そこで、図１（ｃ）に示すように、例えば楕円状に細長いライン型の検知エリアとすれば、各スポット間でカバーできない領域を少なくするとともに、妨害波が想定される方向への電波の送受信を阻害することが可能である。このような例について図２〜図５により説明する。
指向性のないアンテナを用いて検知エリアを円形にした場合のエリアの設定は、反射波電力の閾値を調整することによって行う。検知エリアを、例えば、半径３ｍの円とするときには、３ｍ付近での反射波の電力を閾値として設定し、それより遠方の反射波の電力は閾値より小さくなるので、不検出とすればよい。しかし、いろいろ実験した結果、遠方の大きな平面を持つ反射体、例えば大型トラックなどからの反射波によって検知エリア外に存在する物に対しても反応する可能性があることが分かった。この点について説明すると、レーダにおいてアンテナのゲイン一定、送信出力一定とすると、送信点で受信される反射波の電力は距離の４乗に反比例し、レーダ断面積に比例し、
2002196073.tif 000001
Ｐｒ：受信電力、Ｐｔ：送信出力、Ｇｔ：アンテナゲイン、λ：波長
ｄ：反射体までの距離、σ：レーダ断面積
の式で表される。レーダ断面積は完全反射体の面積と等価的にみなしたものである。
例えば、５ｍの位置に立つ人物と、もっと遠方の大型トラックからの反射波を比較してみると、人のレーダ断面積を０．５×０．５＝０．２５ｍ2 、大型トラックのレーダ断面積を２×２＝４ｍ2 と仮定し、他の条件は同一とした場合、    ０．２５ｍ2 ／５4 ＝４／ｄ4 
からｄ＝１０ｍの位置にある大型トラックと５ｍの位置の人物の反射波が同じになる。しかも、トラックは金属の平面をもっており、特定の方向に強い反射波をもたらすことがあり、人体は平面ではなく散乱しやすいことを考慮すると、この距離はもっと広がることになる。従って、大型トラックのような反射体が付近に接近する可能性のある場合には、
・アンテナを指向性アンテナとし、上記反射波のような妨害波の想定される方向に放射される電力を減少させる。指向性は、スポット型、ライン型等が考えられ、サイドローブを減少させるために反射板を併用してもよい。
・金属製の反射板によりその方向への電波の送受信を阻害する。
・電波吸収体によりその方向への電波の送受信を阻害する。
【０００７】
図２はマイクロストリップアンテナをアレイ化して並べた方向に指向性を増し、かつ反射板によってサイドローブを抑圧した例を示す図、図３は検知エリアを示す図である。
図２に示すように、送信アンテナ、受信アンテナを並べて指向性を増し、アンテナ背面の反射板１５を折り曲げてサイドローブを抑圧するようにしている。アンテナが平面内で無指向性の場合の検知エリアは図３（ａ）に示すように円形となるのに対し、図２のようにアンテナに指向性を持たせ、反射板を併用してサイドローブを抑圧することにより、図３（ｂ）に示すように楕円状、ないしはライン状の検知エリアとすることができ、妨害波の想定される方向に放射される電力を減少させ、その方向からの反射波を減少させることが可能である。また、楕円状スポットを隣り合わせていくことによりカバーできない領域を少なくすることができる。このように、検知エリアの形状を制御することにより、帯状の検知エリアを設定することが可能となり、必要センサ数を減らすことができ、コストの低減に寄与することができる。
【０００８】
図４は電波吸収体を用いて特定方向への電波の送受信を阻害する例を示す図で、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は平面図、図５は検知エリアを説明する図である。
図４に示すように、センサ下面７０に取り付けられたアンテナ７１（送信アンテナ７１ａ、受信アンテナ７１ｂ）の周囲に電波吸収体７２、７３を配置し、特定の方向への電波の送受信を阻害する。その結果、図５に示すように、電波吸収体がないときの検知エリア７５が円形であるとすると、電波吸収体があるときは特定方向の送信電力を少なくして検知エリア７６を楕円状とすることができ、妨害波の想定される方向に放射される電力を減少させ、また、楕円状スポットを隣り合わせていくことによりカバーできない領域を少なくすることができる。
【０００９】
次に、不審者か否かを弁別するための認識用機器を図６により説明する。
図６（ａ）は、電波を検出して変調し、この変調信号を認識用信号として送信する認可者用機器を認可者用帽子３とした例であり、認可者用帽子３には認識用機器４が取り付けられ、センサから送信される検出用電波５を検出し、例えば、認可者に割り当てられたＩＤの情報、例えばＭ系列符号で変調して（或いは周波数割り当ての変調、振幅変調も可能）、認識用電波６として送信する。変調信号は認可者を弁別できるものであれば任意のものでよい。認識用機器４は検出した電波を増幅して反射波として送信し直すリフレクタであり、キャリアとして検出用電波を使用するためキャリア発振器は不要であるが、変調と増幅のための電源、例えば小型のリチウム電池を内蔵し、また、電波の送受信のためのアンテナはどのようなものも可能であるが、例えば平面アンテナを使用する。
図６（ｂ）は認可者用機器を平板なタグとしたものであり、タグ７内には受信した電波を変調・増幅し、反射波として送信するための電源（ボタン型の電池）が電池ケース８に内蔵されている。このタグ７に対して永久磁石９を配置し、例えば、肩や腕などの着衣を永久磁石９とタグ７間に作用する磁力で挟持することにより身につける。図６（ａ）のように帽子として頭につけるのは理想的であるが、認可者用帽子という特製のものが必要となるのに対して、図６（ｂ）のタグであれば、簡単な構成で、かつどこでも何気なく取り付けられるというメリットがある。
なお、認識用機器に配置するアンテナとしては、マイクロストリップアンテナやパッチアンテナとして認識用機器の上面側につけるのが望ましく、また、マイクロ波センサから放射する電波を円偏波とすることにより、感度が認識用機器のアンテナの水平方向の向きに依存しないようにすることができる。
【００１０】
図７は本発明の不審者探知システムの概念図である。
センサ１ー１〜１ーｎで検出した信号は、信号処理装置（ＣＰＵ）１０に取り込まれ、ここで人や小動物の動きの情報と、認識用電波のＩＤ情報とから不審者か否かを判別し、結果を表示器１１、警報器１２へ出力し、またホストコンピュータ１３へ転送する。例えば、荷捌き場等では多数の人が動いており、警戒スポット内にいる人や小動物の動きが各センサで検出され、同時に認識用電波のＩＤ情報が取り込まれる。信号処理装置１０には、例えば、動きの検出フラグＦ１（動きが検出されたとき「１」、それ以外は「０」）と、ＩＤ情報検出フラグＦ２（正しいＩＤ情報が検出されたとき「１」、それ以外は「０」）が設定されており、フラグＦ１及びフラグＦ２ともに「１」のときは認可者、フラグＦ１が「１」、フラグＦ２が「０」のときは不審者（あるいは小動物）、フラグＦ１が「０」、フラグＦ２が「１」のときは認可者用帽子が放置されていると判別する。信号処理装置１０は事務室等に置かれた制御盤等であり、ホストコンピュータ１３で集中管理する。勿論、信号処理装置１０自体をホストコンピュータコンピュータとして集中管理を行うようにしてもよい。
なお、各センサによるスポットを重ならないようにしたとき、フェージングや許可者の姿勢等によっては検知ミスが発生する可能性がある。そこで、すくなくとも隣り合うセンサの警戒スポットが重なるようにし、信号処理装置１０では隣り合う２つ以上のセンサ信号を比較して、認可者か不審者かの最終判断をするようにすれば、検知ミスの発生を低減することが可能である。また、複数のセンサからの信号を時間的に追跡することにより、不審者がどのような行動をしたかを知ることが可能である。すなわち、図８に示すように、各センサで検出した信号を警戒スポットに対してトレースしていくと、不審者の行動軌跡が得られる。
また、同様にして個人にＩＤを割り当てた場合、あるＩＤの者の行動軌跡も得られ、この情報を認可者の行動管理に活用することもできる。
【００１１】
次に、マイクロ波センサについて説明する。
図９はセンサを構成するヘテロダイン方式の送信器と受信器の回路構造の一例を示すブロック図である。
送信器２０において、高周波（中間周波数）発生器２１の出力は、分配／合成器２２、増幅器２３を経てミクサ２４において局部発振器３８の出力と混合されて周波数変換され、増幅器２５、分配／合成器２６、増幅器２７を経て、送信用同軸ケーブル２８に供給されてアンテナ（図示せず）から検出用電波５として放射され、警戒スポットを形成する。警戒スポットからの反射波と認識用電波６は受信器３０で受信される。受信用同軸ケーブル３７上の受信信号は、増幅器３１、減算器３２、増幅器３３を経てミクサ３４で局部発振器３８の出力と混合されて中間周波数に変換され、増幅器３５を経て検波器３６に供給され、位相が９０°異なる１対の検波出力Ｅ1 及びＥ2 に変換される。送信器内の分配／合成器２６の分岐出力ｅp は、不要反射波相殺信号発生器３９に供給され、この発生器３９の出力ｅq は受信器内の減算器３２に供給される。送信器内の分配／合成器２２の分岐出力ｅc は、検波器３６に供給される。
【００１２】
図１０は検波器の内部構成を示す図である。
受信器３０の増幅器３５からの信号ｅr は２分されて、一方は乗算器３６１に被乗数信号として供給され、他方は乗算器３６２に被乗数信号として供給される。また、送信器内の分配／合成器２２の分岐出力ｅc も２分されて、一方はそのまま乗算器３６１に乗数信号ｅc として供給され、他方は９０°移相器３６３を経て乗算器３６２に乗数信号ｅs として供給される。乗算器３６１、３６２で同期検波された出力は、それぞれ低域フィルタ３６４、３６５を通って、直交成分検波出力Ｅ1 及びＥ2 となる。
【００１３】
図１１は不要反射波相殺信号発生器の内部構成を示す図である。
送信器内の分配／合成器２６の分岐出力ｅp は、可変移相器３９１と可変減衰器３９２により、それぞれ位相と振幅が調節されて、不要反射波相殺信号ｅq となる。
ここで、図９〜図１１に示された回路、特に受信器の動作を説明する。
一般に、送信信号ｅT と受信信号ｅR は、
ｅT ＝ａT ｃｏｓω0 ｔ                                        （１）
ｅR ＝ａR ｃｏｓω0 （ｔ−τ）                                （２）
ａT 、ａR ：定数
ω0 ：角周波数＝２πｆ0 
ｆ0 は例えば１２００ＭＨｚ
ｔ：時間
τ＝２Ｒ／Ｖ
Ｒ：反射体までの距離
Ｖ：電波の速度
の式で表わすことができる。
説明を簡明にするため、減算器３２は無いと仮定すると、中間周波数に変換されて検波器３６に入力される受信信号ｅr は、変換後の遅延時間をあらたにτと起き直して
ｅr ＝ａr ｃｏｓω（ｔ−τ）                                  （３）
ω：周波数変換後の中間角周波数＝２πｆ
ｆは例えぱ１０ＭＨｚ
の式で表わすことができる。
他方、分配／合成器２２により分岐された送信信号の一部ｅc は、
ｅc ＝ａc ｃｏｓωｔ                                          （４）
と表わすことができる。乗算器３６１によりｅc とｅr を乗算すると、
2002196073.tif 000002
また、ｅc を９０°移相した信号ｅs とｅr とを乗算器３６２により乗算すると、
ｅs ×ｅr ＝(1/2) ａm ｛ｓｉｎω（２ｔ−τ）＋ｓｉｎωτ｝    （６）
（５）式及び（６）式において、右辺を展開したときの第１項は、放射電波の２倍の周波数を持つが、第２項におけるωτは、反射体が静止物体の場合は一定であり、運動体の場合でも、その変化の周波数は第１項に比して極めて低い。したがって、これら乗算器の出力をそれぞれ低域フィルタ３６４及び３６５を通すと、（５）式及び（６）式の右辺第１項に対応する成分が除去されて、検波出力Ｅ1 及びＥ2 は、
Ｅ1 ＝（１／２）ａm ｃｏｓωτ                                （７）
Ｅ2 ＝（１／２）ａm ｓｉｎωτ                                （８）
となる。
【００１４】
以上の説明は任意の一つの反射波についてのものであり、従って、探知対象である運動体、例えば生体からの反射波の位相（電波が往復に要する遅延時間）をτ0 とし、それ以外の障害物、すなわち静止物からの反射波の遅延時間をτn で代表すれば、検波出力Ｅ1 及びＥ2 は、
Ｅ1 ＝（１／２）ａm ｃｏｓωτ0 ＋（１／２）ａm ′ｃｏｓωτn （９）
Ｅ2 ＝（１／２）ａm ｓｉｎωτ0 ＋（１／２）ａm ′ｓｉｎωτn （10）
となるはずである。
上記２式の右辺第２項は、探知対象とは無関係な不要信号である。ところが、通常、ａm ′はａm よりも著しく大きいため、このままでは、第１項、すなわち探知対象に対応する信号がノイズの中に埋もれてしまい、十分な感度が得られない。そこで、減算器３２及び不要反射波相殺信号発生器３９（図９）が設けられる。分配／合成器２６の分岐出力ｅp の位相と振幅を、可変移相器３９１と可変減衰器３９２（図１１）により、増幅器３１からの受信信号の主要成分のそれらとほほ等しくなるように調整し、それを減算器３２に供給して、増幅器３１からの受信信号から差し引く。実際には、減算器３２の出力をレベルメータなどで監視しながら、それが最小となるように、可変移相器３９１と可変減衰器３９２を調節すればよい。これにより（９）式と（１０）式の右辺第２項の振幅を第１項に対する後述の検知処理に支障がない程度に小さくすることができる。
ところで、探知対象である運動体とアンテナの間の距離は、運動体の動き、例えば、生体の呼吸、心拍、身体各部の動きなどに応じて、僅かであるが変動し、それに起因して、対象物からの反射波の位相τ0 が変動する。したがって、（９）式及び／又は（１０）式の変化分を調べれば、探知対象である運動体を検知することができる。探知対象までの距離の平均値をＲ0 で表わし、変動分をｒで表わせば、
2002196073.tif 000003
ここで、２ω／ＶとＲ0 は一定であるから、（２ω／Ｖ）Ｒ0 ＝Ａ、２ω／Ｖ＝Ｂと置けば、（９）式と（１０）式は次のように書き替えられる。ただし、前述のようにして低減された不要反射波信号の残りを△Ｅ1 と△Ｅ2 で表わすと、  Ｅ1 ＝（１／２）ａm ｃｏｓ（Ａ＋Ｂｒ）＋△Ｅ1 
Ｅ2 ＝（１／２）ａm ｓｉｎ（Ａ＋Ｂｒ）＋△Ｅ2 
となる。
しかるに、Ｒ0 は数ｍ程度であるのに対して、ｒはせいぜい数ｃｍ程度であるから、｜Ａ｜≫｜Ｂｒ｜であり、したがって、次の近似式
Ｅ1 ≒（１／２）ａm ｛ｃｏｓＡ−ＢｒｓｉｎＡ｝＋△Ｅ1         （11）
Ｅ2 ＝（１／２）ａm ｛ｓｉｎＡ＋ＢｒｃｏｓＡ｝＋△Ｅ2         （12）
が成り立つ。
これら２式の右辺を展開したときの第１項と第３項は一定、すなわち直流成分であるから、高域フィルタによって除去することができ、それにより、第２項が示す反射波信号の変化分、すなわち探知対象である運動体の動きを検知することができる。ここで、９０度位相が異なる検波出力Ｅ1 及びＥ2 を発生させる理由について説明すると、変化量ｒの係数であるｓｉｎＡとｃｏｓＡにおいて、Ａすなわち（２ω／Ｖ）Ｒ0 がπの整数倍に近い時には、ｓｉｎＡ≒０となるので、Ｅ1 による検知は不可能になるが、｜ｃｏｓＡ｜≒１となるので、Ｅ2 による検知の感度は最大となり、また、Ａがπ／２の整数倍に近いときには、ｃｏｓＡ≒０となるので、Ｅ2 による検知は不可能となるが、｜ｓｉｎＡ｜≒１となるので、Ｅ1 による検知の感度は最大となる。したがって、Ａの値の如何にかかわらず、検出不能という事態を避けることができるのである。
【００１５】
図１２は検波出力Ｅ1 及びＥ2 から運動体を検知するための回路の一例を示す図である。
高域フィルタ４０及び４１は検波出力Ｅ1 及びＥ2 からそれぞれ直流成分を除去し、その結果、（１１）式及び（１２）式の右辺第２項に対応する信号のみが増幅器４２及び４３で増幅される。増幅された出力は、それぞれＡ／Ｄ変換器４４及び４５でティジタル信号に変換されてから、算術演算回路４６に供給されて、式（１１）及び（１２）の右辺第２項（変化分）の２乗の和が算出され、その結果を高速フーリェ変換器４７がスペクトル解析して、得られたパワースペクトルから変位ｒに対応した信号が得られる。
次に、認可者の弁別について説明する。
図１３は認可者用帽子やタグに設けられた認識用機器の回路構成を示す図である。受信アンテナ５２で受信された検出用電波は増幅器５３で増幅され、ミクサ５１でＲＯＭ５０に記憶されたＩＤ信号と乗算され、増幅器５４を経てアンテナ５５から認識用電波として放射される。いま、増幅器５３、５４のゲインをＧ1 、Ｇ2 、ＩＤ信号をｍ（ｔ）で表し、マイクロ波センサから放射される電波が（１）式に示されるように、角周波数ω0 であるとき、認識用機器から反射されてマイクロ波センサで受信される認識用電波ｅは、システムでの遅延を無視し、
ｅ＝ｋG1G2ｍ（ｔ−τ／２）ｃｏｓω0 （ｔ−τ）                （13)
で表される。そして、センサ内で中間周波数ωに変換されるとすると、（３）式の導出と同様に新たにτとおき直して、検波器３６（図９、図１０）の出力の
ｃｏｓ成分のみに着目すると、
ｅc ×ｅ    ＝ｋ′G1G2ｍ（ｔ−τ／２）ｃｏｓωｔｃｏｓω（ｔ−τ）      （14)
となり、低域フィルタ３６４または３６５の出力Ｅ3 は、
Ｅ3 ＝（ｋ′Ｇ1 Ｇ2 ／２）ｍ（ｔ−τ／２）ｃｏｓωτ          （15)
となる。（ｋ′Ｇ1 Ｇ2 ／２）、ｃｏｓωτの変化は無視でき、ＩＤ信号ｍ（ｔ−τ／２）と区別できるのでＩＤ信号に応じた信号が得られる。一方、ＩＤを持たない人の信号の場合の出力Ｅ4 は（１５）式において  ｍ（ｔ−τ／２）＝１に相当し、  Ｅ4 ＝（ｋ′Ｇ1 Ｇ2 ／２）ｃｏｓωτ                （16)
と表され、（１１）、（１２）式の場合と同様、低域フィルタを通すことにより変位信号成分ｃｏｓωτが得られるだけである。こうして、認可者か否かを弁別することができる。
【００１６】
図１４は認識用機器における他の変調方式を説明する図である。
この例は、ＲＯＭ５０に記憶されているＩＤのデータにより、増幅器５６のゲインを変えて検出用電波を変調するものである。認可者の弁別は図１３の場合と同様である。
図１５はホモダイン検波を用いて変位検出、認可者の弁別を行う回路構成を示す図である。図９においてはマイクロ波センサにヘテロダイン方式を用いたが、本発明はホモダイン方式を用いてもよい。なお、便宜上、周波数変換部分は省略して説明する。
高周波発振器６１の出力を増幅器６２で増幅して、アンテナ６４から電波を放射し、アンテナ６５で反射波を受信する。増幅器６６で増幅した信号と、方向性結合器６３からの信号を、互いに導波路上λ／８ずれた位置、すなわち９０°位相のずれた位置でそれぞれダイオードＤにより混合・検波し、それぞれＣＲからなる低域フィルタよりＥ1 、Ｅ2 を出力する。この出力は、図９における出力に該当し、この回路を用いても同様に変位信号、認可者弁別信号を得ることが可能である。
【００１７】
図１６はセンサに２つの送信アンテナを設け、これらを交互に切り換えて電波を送信するようにした例を示す図である。
マルチパスフェージングの影響を除去するためには、通常はＡＧＣ回路を挿入してゲインを変化させて通信を確保しているが、本発明の不審者等の移動体の検知においては、信号の振幅そのものが重要な情報であるため、ゲインを可変としてはスレッショルドが決められない。そこで、図示するように、２つ以上の送信アンテナ８０、８１を概略半波長程度の間隔をおいて設け、高周波スイッチ８２で切り換えて送信端子を通して送信する。高周波スイッチ８２はコントロール入力により、例えば、１０Ｈｚ程度のスイッチング周期で切り換えられる。このような交互送信により、一つのアンテナによる通信が確保できない場合、他のアンテナによる通信を確保できる可能性があり、リフレクターの受信安定化を図ることができる。
【００１８】
図１７は図１６のようにセンサ側から複数のアンテナによる交互送信が行われた場合のリフレクタ側の起動回路構成を説明する図である。
リフレクタアンテナ９０での受信信号は検波回路９１で検波され、バンドパスフィルタ９３を通過した後、微分回路９２で微分波形信号が生成される。これによってスイッチング周期信号（１０Ｈｚ）が検出され、増幅器９４で増幅されて、ウェーク・アップ用スイッチ回路９５のトリガー信号となる。このように、特別のウェーク・アップ用信号を必要とせずにリフレクタの起動を行うことが可能となる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、簡便な機器によって認可された人物と不審者を弁別し、不審者が警戒スポットに侵入したことを直ちに探知することが可能である。
請求項１の発明によれば、複数の送信アンテナで交互送信するようにしたので、安定した通信を確保することが可能となる。
請求項２の発明によれば、複数の送信アンテナから放射される電波を受信して切り換え周期信号を検出し、周期信号により起動するようにしたので、特別の信号を必要とすることなく起動させることが可能となる。
請求項３の発明によれば、検知エリアを細長い楕円状としたので、妨害波の想定される方向に放射される電力を減少させ、その方向からの反射波を減少させることが可能であり、また、帯状の検知エリアを設定することが可能となり、必要センサ数を減らすことができ、コストの低減に寄与することができる。
請求項４の発明によれば、隣り合う複数のセンサを１組とし、１組のセンサのうちの何れかのセンサが認識用機器からの信号を受信したか又は受信しないかで認可者と不審者の弁別を行うようにしたので、検知ミスを低減することが可能となる。
請求項５の発明によれば、検出対象の移動情報を取得することが可能となる。
請求項６の発明によれば、認識用タグのタグ本体部分と永久磁石とで着衣の一部を挟持して身体に取り付けるようにしたので、簡単な構成で認識用信号を得ることが可能となる。
請求項７の発明によれば、マイクロ波センサから放射する電波を円偏波としたので、認識用機器のアンテナの感度が水平方向の向きに依存しないようにすることができる。
請求項８の発明によれば、認識用機器へのアンテナの取り付けが容易となり、機器の上面側に取り付けることにより受信感度を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における警戒スポットを説明する図である。
【図２】マイクロストリップアンテナをアレイ化して並べた方向の指向性を増し、反射板によってサイドローブを抑圧した例を示す図である。
【図３】検知エリアを示す図である。
【図４】電波吸収体を用いて特定方向への電波の送受信を阻害する例を示す図である。
【図５】検知エリアを説明する図である。
【図６】不審者か否かを弁別するための認識用機器を説明する図である。
【図７】本発明の不審者探知システムの概念図である。
【図８】不審者の行動軌跡を説明する図である。
【図９】ヘテロダイン方式の送信器と受信器の回路構造の一例を示すブロック図である。
【図１０】検波器の内部構成を示す図である。
【図１１】不要反射波相殺信号発生器の内部構成を示す図である。
【図１２】検波出力から運動体を検知する回路の一例を示す図である。
【図１３】認識用機器の回路構成を示す図である。
【図１４】認識用機器における他の変調方式を説明する図である。
【図１５】ホモダイン検波方式を用いた回路構成を示す図である。
【図１６】センサに２つの送信アンテナを設け、これらを交互に切り換えて電波を送信するようにした例を示す図である。
【図１７】交互送信が行われた場合のリフレクタ側の起動回路構成を説明する図である。
【符号の説明】
１ー１〜１ーｎ…マイクロ波センサ、２ー１〜２ーｎ…警戒スポット、１０…信号処理装置、１１…表示器、１２…警報器、１３…ホストコンピュータ、２０…送信器、２１…高周波発生器、２２，２６…分配／合成器、２４，３４…ミクサ、２３，２５，２７，３１，３３，３５…増幅器、２８…送信用同軸ケーブル、３０…受信器、３２…減算器３２、３６…検波器、３７…受信用同軸ケーブル、３８…局部発振器、３９…不要反射波相殺信号発生器３９、３６１，３６２…乗算器、３６４、３６５…低域フィルタ、３９１…可変移相器、３９２…可変減衰器３９２、４０，４１…高域フィルタ、４２，４３…増幅器、４４，４５…Ａ／Ｄ変換器、４６…算術演算回路、４７…高速フーリェ変換器、５０…ＲＯＭ、５１…ミクサ、５２…受信アンテナ、５３，５４，５６…増幅器、５５…アンテナ、６１…高周波発振器、６２，６６…増幅器、６３…方向性結合器、６４，６５…アンテナ。