(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を電波として放射する送信漏洩同軸ケーブルと、
前記送信漏洩同軸ケーブルと略平行に設置され、表面波モードで放射された前記電波及び表面波モードが崩れて放射された前記電波の少なくとも一つを受信して受信信号として出力する受信漏洩同軸ケーブルと、
前記電波が前記表面波モードで動作する周波数帯域内の発振信号から前記送信信号を生成して前記送信漏洩同軸ケーブルの一端に出力する送信手段と、
前記受信信号と前記発振信号とを用いて前記電波の伝搬時間毎の伝搬特性を表す判定信号を生成する判定信号生成手段と、
前記判定信号から得られる前記電波の伝搬時間毎の受信信号強度が第２の閾値を超え、かつ前記受信信号強度の時間変化量が第３の閾値を超えた場合に物体が前記送信漏洩同軸ケーブル及び前記受信漏洩同軸ケーブルの少なくとも一つに接触したことを検知するとともに、前記受信信号強度及び前記時間変化量を識別信号として出力する識別信号出力手段と、
予め作成した前記物体のサイズと前記識別信号との関係を記録した物体識別用データベースと、
前記識別信号と前記物体識別用データベースとを比較照合することで前記物体のサイズを識別し、識別したサイズが予め設定したサイズを超えた場合には前記物体の侵入があったものと検知する物体識別手段と
を備えたことを特徴とする侵入検知装置。
【請求項２】
前記送信漏洩同軸ケーブル及び前記受信漏洩同軸ケーブルは、周期的に開けられたスロットを有することを特徴とする請求項１に記載の侵入検知装置。
【請求項３】
前記送信手段は、前記発振信号を前記送信信号として出力し、
前記判定信号生成手段は、
前記発振信号を基準信号として前記受信信号を検波して前記受信信号の振幅及び位相を求め、前記発振信号の周波数とともに解析信号として保持する受信手段と、
前記解析信号に対して周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する演算を実行して判定信号を求める手段と
を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の侵入検知装置。
【請求項４】
前記発振信号は、周波数が時分割で変化することを特徴とする請求項３に記載の侵入検知装置。
【請求項５】
前記送信手段は、周波数掃引させた発振信号を前記送信信号として出力し、
前記判定信号生成手段は、
前記発振信号と前記受信信号とを乗算して得られた信号を解析信号として保持する受信手段と、
前記解析信号から前記電波の周波数毎の伝搬特性を求めるとともに、前記電波の周波数から前記電波の伝搬時間を求めることにより前記判定信号を求める手段と
を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の侵入検知装置。
【請求項６】
前記送信手段は、前記発振信号をパルス変調して前記送信信号として出力し、
前記判定信号生成手段は、
前記発振信号を基準信号として前記受信信号を検波して得られた信号と前記送信信号を送信した時刻を基準とする時間とを判定信号として保持する受信手段
を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の侵入検知装置。
【請求項７】
前記送信手段は、前記発振信号を符号信号で符号変調して前記送信信号として出力し、
前記判定信号生成手段は、
前記発振信号を基準信号として前記受信信号を検波してベースバンド信号を生成する手段と、
前記符号信号を所定の時間だけ遅延させる手段と、
前記ベースバンド信号と前記遅延させた符号信号との相関値の振幅及び位相を演算し判定信号として保持する手段と
を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の侵入検知装置。
【請求項８】
前記送信手段は、異なる周波数を有する複数の前記発振信号を周波数多重化して前記送信信号として出力し、
前記判定信号生成手段は、
前記複数の発振信号の各々を基準信号として前記受信信号を検波して前記受信信号の振幅及び位相を求め、前記複数の発振信号の各々の周波数とともに解析信号として保持する受信手段と、
前記解析信号に対して周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する演算を実行して判定信号を求める手段と
を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の侵入検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、監視領域内の侵入者や侵入物などの侵入物体を検知する侵入検知装置に関し、特に、漏洩同軸ケーブルを用いて監視領域内の侵入物体を検知する侵入検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の侵入検知装置は、２本の漏洩同軸ケーブルを監視したい敷地周辺に沿って略並行に設置し、送信機は一方の漏洩同軸ケーブルへ送信信号を出力し、漏洩同軸ケーブルは送信信号を電波として空間へ放射する。漏洩同軸ケーブル周辺に侵入物体が存在した時、電波は侵入物体で反射する。他方の漏洩同軸ケーブルは、一方の漏洩同軸ケーブルから放射された直接波と物体で反射した反射波を受信して受信信号として受信機へ出力する。受信機は、受信信号の振幅や位相を解析し、振幅や位相の時間変化量を所定の閾値で判定し、侵入物体を検知する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７０３６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。従来の侵入検知装置は、侵入物体の漏洩同軸ケーブル方向の距離と漏洩同軸ケーブル鉛直方向距離の合計距離を測定する。そのため、遠くの大きな物体で反射レベルが大きい反射波を受信した場合と、近くの小さな物体で反射レベルが小さい反射波を受信した場合とで受信した信号の振幅や位相の時間変化量がほぼ同等となる。これらを同一の閾値で判定する為に、検知対象でない遠くの物体を誤って検知してしまうという問題点があった。
【０００５】
また、検知した物体のサイズを識別することができないので、検知対象ではない雨粒等の環境変動や小動物を誤って検知してしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、漏洩同軸ケーブル近傍の侵入物体を検知し、侵入物体が漏洩同軸ケーブルに接触した際に侵入物体の大きさを識別し正確に検知対象の物体を検知することができる侵入検知装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る侵入検知装置は、送信信号を電波として放射する送信漏洩同軸ケーブルと、前記送信漏洩同軸ケーブルと略平行に設置され、表面波モードで放射された前記電波及び表面波モードが崩れて放射された前記電波の少なくとも一つを受信して受信信号として出力する受信漏洩同軸ケーブルと、前記電波が前記表面波モードで動作する周波数帯域内の発振信号から前記送信信号を生成して前記送信漏洩同軸ケーブルの一端に出力する送信手段と、前記受信信号と前記発振信号とを用いて前記電波の伝搬時間毎の伝搬特性を表す判定信号を生成する判定信号生成手段と、前記判定信号から得られる前記電波の伝搬時間毎の受信信号強度が第２の閾値を超え、かつ前記受信信号強度の時間変化量が第３の閾値を超えた場合に物体が前記送信漏洩同軸ケーブル及び前記受信漏洩同軸ケーブルの少なくとも一つに接触したことを検知するとともに、前記受信信号強度及び前記時間変化量を識別信号として出力する識別信号出力手段と、予め作成した前記物体のサイズと前記識別信号との関係を記録した物体識別用データベースと、前記識別信号と前記物体識別用データベースとを比較照合することで前記物体のサイズを識別し、識別したサイズが予め設定したサイズを超えた場合には前記物体の侵入があったものと検知する物体識別手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る侵入検知装置によれば、漏洩同軸ケーブルを表面波モードで動作させて電波を放射し、表面波モードの崩れによって変動する受信信号の振幅と位相とその時間変化量から侵入物体が漏洩同軸ケーブルに接触したことを検知するので、遠方の物体を誤検知することなく正確に物体を検知することができる。また、受信信号の振幅と位相とその時間変化量から接触した物体のサイズを識別するので、雨粒や小動物など検知対象外の物体を誤検知することなく正確に物体を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る侵入検知装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る侵入検知装置の解析信号の波形を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る侵入検知装置の判定器３０２による接近検知と接触検知を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る侵入検知装置の判定器３０３における接触検知を説明する図である。
【図５】サイズの異なる物体における漏洩同軸ケーブルの鉛直方向距離の物体位置と受信信号強度の関係を説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る侵入検知装置の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る侵入検知装置の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係る侵入検知装置の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態４に係る侵入検知装置の遅延回路群と相関器群の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態５に係る侵入検知装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係る侵入検知装置の発振器群と検波器群の詳細な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の侵入検知装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１１】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る侵入検知装置について図１から図５までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る侵入検知装置の構成を示すブロック図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１２】
図１において、この発明の実施の形態１に係る侵入検知装置は、無線機１と、送信漏洩同軸ケーブル２と、送信漏洩同軸ケーブル２に略平行に敷設された受信漏洩同軸ケーブル３と、終端器４と、終端器５とが設けられている。
【００１３】
無線機１は、送信漏洩同軸ケーブル２の一端に接続された送信手段１００と、受信漏洩同軸ケーブル３の一端に接続された受信手段２００と、接触検知手段３００と、識別手段４００とが設けられている。
【００１４】
送信手段１００は、周波数設定器１０１と、発振器１０２と、増幅器１０３とが設けられている。
【００１５】
受信手段２００は、増幅器２０１と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０２と、検波器２０３と、メモリ２０４とが設けられている。
【００１６】
接触検知手段３００は、ＦＦＴ演算器３０１と、判定器３０２と、判定器３０３と、閾値設定器３０４と、閾値設定器３０５と、警報器３０６とが設けられている。
【００１７】
識別手段４００は、物体識別器４０１と、物体識別用データベース（ＤＢ）４０２と、警報器４０３とが設けられている。
【００１８】
終端器４は、送信漏洩同軸ケーブル２の送信手段１００と接続されていない他端に接続されている。また、終端器５は、受信漏洩同軸ケーブル３の受信手段２００と接続されていない他端に接続されている。
【００１９】
つぎに、この実施の形態１に係る侵入検知装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１において、送信手段１００は、送信漏洩同軸ケーブル２から放射する電波が表面波モードで動作する周波数帯域内で周波数を時分割で変化させた発振信号を送信信号として送信漏洩同軸ケーブル２へ出力する。
【００２１】
送信漏洩同軸ケーブル２は、送信信号を電波として空間に放射する。送信漏洩同軸ケーブル２は、周期的に儲けられたスロットからの放射が均一であるときに電波が表面波モードで動作する。表面波モードでは、電波は送信漏洩同軸ケーブル２の鉛直方向の伝搬距離が増加すると指数関数で急激に電界エネルギーが減衰するので、送信漏洩同軸ケーブル２に沿った方向（長手方向）に伝搬する。物体が送信漏洩同軸ケーブル２に接近もしくは接触すると、送信漏洩同軸ケーブル２に周期的に空けられたスロットからの放射が均一でなくなり表面波モードが崩れ、表面波モードが崩れた箇所では電波は鉛直方向の伝搬距離が増加しても電界エネルギーの減衰は小さくなる。
【００２２】
受信漏洩同軸ケーブル３は、表面波モードで放射された電波または表面波モードが崩れて放射された電波もしくはその両方を受信し受信信号として受信手段２００へ出力する。表面波モードが崩れると電界エネルギーの減衰が小さくなるので、表面波モードが崩れた時の受信信号レベルと表面波モードで動作した受信信号レベルを比較すると、表面波モードが崩れた時の受信信号レベルは大きくなる。
【００２３】
受信手段２００は、送信手段１００の発振信号を基準として受信信号を検波して得られた受信信号の振幅と位相を解析信号として記憶する。また、同時に検波に用いた際の発振信号の周波数も解析信号として記憶する。
【００２４】
接触検知手段３００は、送信手段１００から送信された信号が送信漏洩同軸ケーブル２と空間と受信漏洩同軸ケーブル３を通って受信手段２００まで到達する周波数領域での伝搬特性を得る。記憶された解析信号をＩＦＦＴ演算（逆ＦＦＴ演算）して時間領域での伝搬特性を算出する。算出された伝搬特性の振幅と位相とそれらの時間変化量等と予め設定した所定の閾値を比較し物体の送信漏洩同軸ケーブル２への接近と送信漏洩同軸ケーブル２への接触を判定する。物体の送信漏洩同軸ケーブル２への接触を検知した際、第１の警報を鳴らす。
【００２５】
識別手段４００は、侵入物体の送信漏洩同軸ケーブル２への接触を検知した際、振幅と位相とそれらの時間変化量を予め作成した物体識別用データベース４０２と照合して物体識別を行う。物体識別の結果、所定の閾値よりも大きな物体を検知したと判定した時に、物体識別結果を表示し第２の警報を鳴らす。
【００２６】
送信手段１００内の周波数設定器１０１は、送信漏洩同軸ケーブル２で電波が表面波モードで動作する周波数帯域内で、開始周波数と終了周波数と周波数刻みと周波数切替時間の値を予め設定し、設定に従って周波数を指示する設定信号を発振器１０２と受信手段２００内のメモリ２０４へ出力する。また、周波数設定器１０１は、開始周波数もしくは終了周波数を指示したタイミング等のトリガ信号を接触検知手段３００内のＦＦＴ演算器３０１へ出力する。
【００２７】
発振器１０２は、設定信号の指示に従った周波数の信号を発振信号として増幅器１０３と受信手段２００内の検波器２０３へ出力する。増幅器１０３は、発振信号を所定のレベルに増幅し送信信号として送信漏洩同軸ケーブル２へ出力する。
【００２８】
送信漏洩同軸ケーブル２は、送信信号を電波として空間へ放射する。放射した電波は、表面波モードで動作する。表面波モードは、送信漏洩同軸ケーブル２に送信される信号の周波数と、送信漏洩同軸ケーブル２の表面の長手方向に周期的（等間隔）に開けられたスロットの周期間隔で決定する。周期間隔Ｐでスロットが開けられた送信漏洩同軸ケーブル２の場合、表面波モードで動作する最大周波数ｆｍａｘは、次の式（１）で表される。
【００２９】
ｆｍａｘ＝ｃ／（Ｐ（√（εｒ）＋１））                              （１）
【００３０】
ここで、ｃは電波の速度、εｒは送信漏洩同軸ケーブル２内の誘電体の比誘電率である。最大周波数ｆｍａｘよりも低い周波数であれば、表面波モードで動作する。例えば、周期間隔Ｐ＝１ｍで、比誘電率εｒ＝１．２３である送信漏洩同軸ケーブル２の場合、最大周波数ｆｍａｘは約１４２ＭＨｚとなる。
【００３１】
受信漏洩同軸ケーブル３においても、同様にスロットの周期間隔Ｐと受信漏洩同軸ケーブル３内の比誘電率εｒから表面波モードで動作する最大周波数が得られる。送信漏洩同軸ケーブル２と受信漏洩同軸ケーブル３で同一の周期間隔と比誘電率のケーブルを用いた場合、表面波モードで動作する最大周波数は同一となる。表面波モードで動作した際、送信漏洩同軸ケーブル２の各スロットから均一に放射された電波はケーブル鉛直方向で位相干渉し、ケーブル長手方向に伝搬する。そのため、電界エネルギーは鉛直方向距離の増大に伴って指数的に急激に減衰する。
【００３２】
物体が送信漏洩同軸ケーブル２もしくは受信漏洩同軸ケーブル３に接近もしくは接触すると、接近箇所もしくは接触箇所で表面波モードが崩れて、電波の鉛直方向の伝搬距離が増加しても電界エネルギーの減衰は小さくなる。また、物体が送信漏洩同軸ケーブル２もしくは受信漏洩同軸ケーブル３に近いほど、電界エネルギーがより高い位置で表面波モードの崩れが発生するので、電波の鉛直方向の伝搬距離が増加しても電界エネルギーの減衰はより小さくなる。
【００３３】
受信漏洩同軸ケーブル３は、空間へ放射された電波を受信し受信信号として受信手段２００へ出力する。受信手段２００内の増幅器２０１は受信信号を所定のレベルにまで増幅しバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０２に出力する。バンドパスフィルタ２０２の通過周波数帯域は送信手段１００内の周波数設定器１０１で設定した開始周波数と終了周波数である。バンドパスフィルタ２０２は不要周波数帯域の信号を取り除いた受信信号を検波器２０３へ出力する。検波器２０３は、発振器１０２からの発振信号を基準信号として、受信信号を直交検波（ＩＱ検波）し、ＩＱ信号をメモリ２０４へ出力する。メモリ２０４は、各周波数におけるＩＱ信号を解析信号として記憶する。
【００３４】
直交検波とは、基準信号の０度成分と９０度成分で乗算し低域のベースバンド信号を得るものであり、ここでのＩＱ信号は０度成分で得られたＩ信号と９０度成分で得られたＱ信号をまとめて呼んだものである。Ｉ信号とＱ信号の二乗和は受信信号の強度に相当し、Ｉ信号とＱ信号の二乗和の平方根は受信信号の振幅に相当し、Ｉ信号とＱ信号の逆正接は位相に相当する。
【００３５】
図２は、メモリ２０４に記憶されたＩＱ信号（解析信号）を説明する図である。メモリ２０４に記憶された設定信号とＩＱ信号から周波数領域での伝搬特性が求まる。図２のように、横軸を周波数、縦軸を受信信号強度とした時には、表面波モードの周波数帯域に高い受信強度を持ったパワースペクトルの波形５００となる。
【００３６】
接触検知手段３００内のＦＦＴ演算器３０１は、送信手段１００内の周波数設定器１０１からのトリガ信号を受け取ると、メモリ２０４から読み込んだ解析信号を用いてＩＦＦＴ（逆ＦＦＴ）演算を実行して解析信号を周波数領域の信号から時間領域の信号に変換し、演算結果を判定信号として判定器３０２と判定器３０３へ出力する。メモリ２０４に記憶された解析信号は周波数領域の受信信号の特性を記憶し周波数と受信信号の関係であるのに対して、判定信号は時間領域の受信信号の特性で時間と受信信号の関係となる。つまり、送信信号を出力して電波として放射し、放射した電波を受信して受信信号として入力されるのに要する電波の伝搬時間毎の受信強度等の伝搬特性が導出される。伝搬時間に光速を乗算して得られた長さは、送信信号が入力された送信漏洩同軸ケーブル２の一端を基準として、送信漏洩同軸ケーブル２内の伝搬距離と空間の伝搬距離と受信漏洩同軸ケーブル３内の伝搬距離の和に相当する。
【００３７】
接触検知手段３００内の判定器３０２は、判定信号と閾値設定器３０４で予め設定した第１の閾値を比較して受信信号の振幅や位相が第１の閾値を超えた場合に侵入物体がケーブルに接近したことを検知する。また、判定信号と閾値設定器３０４で予め設定した第２の閾値（＞第１の閾値）を比較して受信信号の振幅や位相が第２の閾値を超えた場合に侵入物体がケーブルに接触したことを検知する。
【００３８】
図３は、この発明の実施の形態１に係る侵入検知装置の判定器３０２による接近検知と接触検知を説明する図である。
【００３９】
図３中の送信漏洩同軸ケーブル２の周囲の矢印は表面波モードで動作した時の電波の伝搬の様子を表している。侵入物体６００が送信漏洩同軸ケーブル２に接近すると、接近箇所で侵入物体６００による電波の反射、吸収、透過がおきて表面波モードが崩れる。表面波モードが崩れると電波は、送信漏洩同軸ケーブル２の鉛直距離の増加に対する電界エネルギーの減衰が小さくなる。受信漏洩同軸ケーブル３における表面波モードが崩れた電波の受信信号強度は増加しピーク波形６０１を得る。ピーク波形６０１の受信信号強度と第１の閾値と比較して、第１の閾値を超えると侵入物体６００が送信漏洩同軸ケーブル２に接近したとする。
【００４０】
次に、侵入物体６０２が送信漏洩同軸ケーブル２に接触すると、最も電界エネルギーの高い電波が伝搬している箇所で電波の反射、吸収、透過がおきて表面波モードが崩れる。最も電界エネルギーが高い箇所で表面波モードが崩れるので、受信漏洩同軸ケーブル３の表面波モードが崩れた電波の受信信号強度の変動は接近時の受信信号強度と比較して大きくなる。ピーク波形６０３の受信信号強度を第２の閾値と比較して、第２の閾値を超えると侵入物体６０２が送信漏洩同軸ケーブル２に接触したとする。
【００４１】
判定器３０２は、侵入物体の接触を検知すると接触検知信号を判定器３０３へ出力し、侵入物体の接触を検知した時の受信信号強度の最大値を識別信号として識別手段４００内の物体識別器４０１へ出力する。
【００４２】
判定器３０３は、各ケーブル位置における受信信号強度の時間変化量を所定の時間分解能で算出し、接触検知信号が入力されると過去数点の時間変化量と閾値設定器３０５で予め設定した第３の閾値と比較し、第３の閾値を超えた場合に接触と検知する。
【００４３】
図４は、この発明の実施の形態１に係る侵入検知装置の判定器３０３における接触検知を説明する図である。
【００４４】
この図４は、侵入物体が漏洩同軸ケーブルに接触した箇所の接触前後における時間と受信信号強度の変動量の関係を示している。漏洩同軸ケーブルに接触した際に表面波モードの崩れが最も大きくなり、受信信号強度も最も大きく変動し波形７００を得る。判定器３０２から接触検知信号が入力されている時、侵入物体の接触を検知すると、判定器３０３は、発報信号を警報器３０６へ出力する。また、判定器３０３は、侵入物体接触時の受信信号強度の変動量を識別信号として識別手段４００内の物体識別器４０１へ出力する。警報器３０６は、発報信号が入力されると、監視領域内で侵入物体を検知した旨の警報を鳴らす。
【００４５】
識別手段４００内の物体識別器４０１は、識別信号と、予め計測等で作成した物体サイズと識別信号の関係を記録した物体識別用データベース（ＤＢ）４０２内のデータとを比較および照合することで物体サイズを識別する。
【００４６】
図５は、サイズの異なる物体における漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸ）の鉛直方向距離の物体位置と受信信号強度の関係を説明する図である。異なるサイズの物体では、ケーブルに接触した時の受信信号強度の最大値とその受信信号強度の変動量が異なる。具体的には、人がケーブルに接触した際の受信信号強度とその時間変化幅は、小動物のそれらと比較して大きくなる（人の受信レベル変動幅８００、小動物の受信レベル変動幅８０１）。このように、受信信号強度とその時間変化幅により物体サイズの識別ができる。物体識別器４０１は、識別した物体サイズが予め設定したサイズを越えた場合に、発報信号を警報器４０３に出力する。警報器４０３は、発報信号が入力されると、監視領域内で検知対象の侵入物体を検知した旨の警報を鳴らす。
【００４７】
上記において、接触検知手段３００内の判定器３０２は、受信信号強度を閾値で判定し物体の接近と接触を検知したが、他の具体的な方法として、Ｉ信号を横軸、Ｑ信号を縦軸にプロットした２次元平面上で、物体検知領域を設けて領域の内外判定を行ってもよい。同様に、識別手段４００内の物体識別器４０１とＤＢ４０２も、Ｉ信号を横軸、Ｑ信号を縦軸にプロットした２次元平面上で、物体サイズ毎の識別領域を設けて物体サイズを識別してもよい。
【００４８】
以上のように、この実施の形態１に係る侵入検知装置は、漏洩同軸ケーブルを表面波モードで動作させて電波を放射し、表面波モードの崩れによって変動する受信信号の振幅と位相とその時間変化量から侵入物体が漏洩同軸ケーブルに接触したことを検知するので、遠方の物体を誤検知することなく正確に物体を検知することができる。
【００４９】
また、受信信号の振幅と位相とその時間変化量から接触した物体のサイズを識別するので、雨粒や小動物など検知対象外の物体を誤検知することなく正確に物体を検知することができる。
【００５０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る侵入検知装置について図６を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態２に係る侵入検知装置の構成を示すブロック図である。
【００５１】
図６において、この発明の実施の形態２に係る侵入検知装置は、無線機１と、送信漏洩同軸ケーブル２と、送信漏洩同軸ケーブル２に略平行に敷設された受信漏洩同軸ケーブル３と、終端器４と、終端器５とが設けられている。
【００５２】
無線機１は、送信漏洩同軸ケーブル２の一端に接続された送信手段１００と、受信漏洩同軸ケーブル３の一端に接続された受信手段２００と、接触検知手段３００と、識別手段４００とが設けられている。
【００５３】
送信手段１００は、周波数掃引器１０４と、発振器１０２と、増幅器１０３とが設けられている。
【００５４】
受信手段２００は、増幅器２０１と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０２と、乗算器２０５と、メモリ２０４とが設けられている。
【００５５】
接触検知手段３００は、ＦＦＴ演算器３０１と、判定器３０２と、判定器３０３と、閾値設定器３０４と、閾値設定器３０５と、警報器３０６とが設けられている。
【００５６】
識別手段４００は、物体識別器４０１と、物体識別用データベース（ＤＢ）４０２と、警報器４０３とが設けられている。
【００５７】
終端器４は、送信漏洩同軸ケーブル２の送信手段１００と接続されていない他端に接続されている。また、終端器５は、受信漏洩同軸ケーブル３の受信手段２００と接続されていない他端に接続されている。
【００５８】
つぎに、この実施の形態２に係る侵入検知装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００５９】
図６において、送信手段１００は、送信漏洩同軸ケーブル２から放射する電波が表面波モードで動作する周波数帯域内で周波数掃引（周波数をチャープ）させた発振信号を送信信号として送信漏洩同軸ケーブル２へ出力する。
【００６０】
送信漏洩同軸ケーブル２は、送信信号を電波として空間に放射する。送信漏洩同軸ケーブル２は、周期的に儲けられたスロットからの放射が均一であるときに表面波モードで動作する。
【００６１】
受信漏洩同軸ケーブル３は、表面波モードで放射された電波または表面波モードが崩れて放射された電波もしくはその両方を受信し受信信号として受信手段２００へ出力する。
【００６２】
受信手段２００は、送信手段１００の発振信号と受信信号を乗算して得られた信号を解析信号として記憶する。
【００６３】
接触検知手段３００は、メモリ２０４に記憶された解析信号をＦＦＴ演算して周波数毎の振幅と位相を算出する。送信手段１００から送信された信号が送信漏洩同軸ケーブル２と空間と受信漏洩同軸ケーブル３を通って受信手段２００まで到達する周波数領域での伝搬特性を得る。この時、チャープする信号の帯域幅とチャープする周期から、ＦＦＴ演算結果の周波数を距離に変換する。得られた距離は、信号が送信手段１００と送信漏洩同軸ケーブル２と空間と受信漏洩同軸ケーブル３と受信手段２００を伝搬した距離と一致する。算出された伝搬特性の振幅と位相と予め設定した所定の閾値を比較し物体のケーブルへの接近を判定し、算出された伝搬特性の振幅と位相とそれらの時間変化量と予め設定した所定の閾値を比較し物体のケーブルへの接触を判定する。物体のケーブルへの接触を検知した際、振幅と位相とそれらの時間変化量と物体識別用データベース４０２のデータとを照合して物体識別を行う。物体識別の結果、所定の閾値よりも大きな物体を検知したと判定した時に、物体識別結果を表示して警報を鳴らす。
【００６４】
送信手段１００内の周波数掃引器１０４は、送信漏洩同軸ケーブル２で電波が表面波モードで動作する周波数帯域内で、中心周波数ｆと周波数帯域幅Ｂとチャープ周期Ｔの値を予め設定し、設定に従って周波数を指示する設定信号を発振器１０２と受信手段２００内のメモリ２０４へ出力する。また、周波数掃引器１０４は、チャープ周期と同期したタイミング信号等のトリガ信号を接触検知手段３００内のＦＦＴ演算器３０１へ出力する。
【００６５】
発振器１０２は、設定信号の指示に従った周波数の信号を発振信号として増幅器１０３と受信手段２００内の乗算器２０５へ出力する。増幅器１０３は、発振信号を所定のレベルに増幅し送信信号として送信漏洩同軸ケーブル２へ出力する。
【００６６】
送信漏洩同軸ケーブル２は、送信信号を電波として空間へ放射する。放射した電波は、表面波モードで動作する。物体が送信漏洩同軸ケーブル２もしくは受信漏洩同軸ケーブル３に接近もしくは接触すると、接近箇所もしくは接触箇所で表面波モードが崩れて、電波の鉛直方向の伝搬距離が増加しても電界エネルギーの減衰は小さくなる。また、物体が送信漏洩同軸ケーブル２もしくは受信漏洩同軸ケーブル３に近いほど、電界エネルギーがより高いので表面波モードの崩れは大きくなる。
【００６７】
受信漏洩同軸ケーブル３は、空間へ放射された電波を受信し受信信号として受信手段２００へ出力する。受信手段２００内の増幅器２０１は受信信号を所定のレベルにまで増幅しバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０２に入力する。バンドパスフィルタ２０２の通過周波数帯域は送信手段１００内の周波数掃引器１０４で設定した中心周波数ｆと周波数帯域幅Ｂである。バンドパスフィルタ２０２は不要周波数帯域の信号を取り除いた受信信号を乗算器２０５へ出力する。乗算器２０５は、発振器１０２からの発振信号と受信信号を乗算して得られた信号を解析信号としてメモリ２０４に出力する。メモリ２０４は、解析信号と設定信号を記憶する。
【００６８】
接触検知手段３００内のＦＦＴ演算器３０１は、送信手段１００内の周波数掃引器１０４からのトリガ信号を受け取ると、メモリ２０４から読み込んだ解析信号を用いてＦＦＴ演算を実行して演算結果を判定信号として判定器３０２と判定器３０３へ出力する。判定信号は、パワースペクトルが得られる。周波数帯域幅Ｂとチャープ周期ＴとＦＦＴ演算結果の横軸の各周波数ｆｎより、次の式（２）から時間ｔを得る。
【００６９】
ｔ＝（ｆｎ／Ｂ）Ｔ                                                    （２）
【００７０】
時間ｔは、送信信号を出力して電波として放射し、放射した電波を受信して受信信号として入力されるのに要する電波の伝搬時間である。伝搬時間に光速を乗算して得られた長さは、送信信号が入力された送信漏洩同軸ケーブル２の一端を基準として、送信漏洩同軸ケーブル２内の伝搬距離と空間の伝搬距離と受信漏洩同軸ケーブル３内の伝搬距離の和に相当する。
【００７１】
接触検知手段３００内の判定器３０２は、判定信号と閾値設定器３０４で予め設定した第１の閾値を比較して受信信号強度が第１の閾値を超えた場合に物体がケーブルに接近したことを検知する。また、判定信号と閾値設定器３０４で予め設定した第２の閾値を比較して受信信号強度が第２の閾値を超えた場合に物体がケーブルに接触したことを検知する。この判定器３０２は、物体の接触を検知すると接触検知信号を判定器３０３へ出力し、物体の接触を検知した時の受信信号強度の最大値を識別信号として識別手段４００内の物体識別器４０１へ出力する。
【００７２】
接触検知手段３００内の判定器３０３は、各ケーブル位置における受信信号強度の時間変化量を所定の時間分解能で算出し、接触検知信号が入力されると過去数点の時間変化量と閾値設定器３０５で予め設定した第３の閾値と比較し、第３の閾値を超えた場合に接触と検知する。この判定器３０３は、物体の接触を検知すると、発報信号を警報器３０６へ出力する。また、判定器３０３は、物体接触時の受信信号強度の変動量を識別信号として識別手段４００内の物体識別器４０１へ出力する。警報器３０６は、発報信号が入力されると警報を鳴らす。
【００７３】
識別手段４００内の物体識別器４０１は、識別信号と、予め計測等で作成した物体サイズと識別信号の関係を記録したＤＢ４０２内のデータと比較および照合することで物体サイズを識別する。識別した物体サイズが予め設定したサイズを越えた場合に、発報信号を警報器４０３に出力する。警報器４０３は、発報信号が入力されると警報を鳴らす。
【００７４】
以上のように、この実施の形態２に係る侵入検知装置は、漏洩同軸ケーブルを表面波モードで動作させて電波を放射し、表面波モードの崩れによって変動する受信信号の振幅と位相とその時間変化量から侵入物体が漏洩同軸ケーブルに接触したことを検知するので、遠方の物体を誤検知することなく正確に物体を検知することができる。
【００７５】
また、受信信号の振幅と位相とその時間変化量から接触した物体のサイズを識別するので、雨粒や小動物など検知対象外の物体を誤検知することなく正確に物体を検知することができる。
【００７６】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る侵入検知装置について図７を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態３に係る侵入検知装置の構成を示すブロック図である。
【００７７】
図７において、この発明の実施の形態３に係る侵入検知装置は、無線機１と、送信漏洩同軸ケーブル２と、送信漏洩同軸ケーブル２に略平行に敷設された受信漏洩同軸ケーブル３と、終端器４と、終端器５とが設けられている。
【００７８】
無線機１は、送信漏洩同軸ケーブル２の一端に接続された送信手段１００と、受信漏洩同軸ケーブル３の一端に接続された受信手段２００と、接触検知手段３００と、識別手段４００とが設けられている。
【００７９】
送信手段１００は、発振器１０２と、パルス生成器１０５と、タイマー１０６とが設けられている。
【００８０】
受信手段２００は、増幅器２０１と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０２と、検波器２０３と、メモリ２０４とが設けられている。
【００８１】
接触検知手段３００は、判定器３０２と、判定器３０３と、閾値設定器３０４と、閾値設定器３０５と、警報器３０６とが設けられている。
【００８２】
識別手段４００は、物体識別器４０１と、物体識別用データベース（ＤＢ）４０２と、警報器４０３とが設けられている。
【００８３】
終端器４は、送信漏洩同軸ケーブル２の送信手段１００と接続されていない他端に接続されている。また、終端器５は、受信漏洩同軸ケーブル３の受信手段２００と接続されていない他端に接続されている。
【００８４】
つぎに、この実施の形態３に係る侵入検知装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００８５】
図７において、送信手段１００は、送信漏洩同軸ケーブル２から放射する電波が表面波モードで動作する周波数帯域内の搬送波をパルス状にして送信信号として送信漏洩同軸ケーブル２へ出力する。
【００８６】
送信漏洩同軸ケーブル２は、送信信号を電波として空間に放射する。送信漏洩同軸ケーブル２は、周期的に儲けられたスロットからの放射が均一であるときに表面波モードで動作する。
【００８７】
受信漏洩同軸ケーブル３は、表面波モードで放射された電波または表面波モードが崩れて放射された電波もしくはその両方を受信し受信信号として受信手段２００へ出力する。
【００８８】
受信手段２００は、送信手段１００の発振信号を基準信号として受信信号を検波して得られた信号と送信信号を送信した時刻を基準とする時間とともに判定信号として記憶する。送信手段１００から送信された信号が送信漏洩同軸ケーブル２と空間と受信漏洩同軸ケーブル３を通って受信手段２００まで到達する時間領域での伝搬特性を得る。この時、時間と光速を乗算した距離は、信号が送信手段１００と送信漏洩同軸ケーブル２と空間と受信漏洩同軸ケーブル３と受信手段２００を伝搬した距離と一致する。算出された伝搬特性の受信信号強度と予め設定した所定の閾値を比較し物体のケーブルへの接近を判定し、算出された伝搬特性の受信信号強度の時間変化量と予め設定した所定の閾値を比較し物体のケーブルへの接触を判定する。物体のケーブルへの接触を検知した際、受信信号強度と受信信号強度の時間変化量と予め物体と受信信号強度の関係を記憶したデータベースとを照合して物体識別を行う。物体識別の結果、所定の閾値よりも大きな物体を検知したと判定した時に、物体識別結果を表示して警報を鳴らす。
【００８９】
送信手段１００内の発振器１０２は、送信漏洩同軸ケーブル２で電波が表面波モードで動作する周波数帯域内の発振周波数を持った発振信号をパルス生成器１０５と受信手段２００内の検波器２０３に出力する。パルス生成器１０５は、予め設定した所定のパルス幅と周期に従って発振信号をパスル状にして送信信号として送信漏洩同軸ケーブル２に出力する。また、パルス生成器１０５は、パルスを発生するタイミングをスタート信号としてタイマー１０６へ出力する。タイマー１０６は、スタート信号が入力されると、スタート信号が入力されてからの時間をメモリ２０４へタイマー信号として出力する。
【００９０】
送信漏洩同軸ケーブル２は、送信信号を電波として空間へ放射する。放射した電波は、表面波モードで動作する。物体が送信漏洩同軸ケーブル２もしくは受信漏洩同軸ケーブル３に接近もしくは接触すると、接近箇所もしくは接触箇所で表面波モードが崩れて、電波の鉛直方向の伝搬距離が増加しても電界エネルギーの減衰は小さくなる。また、物体が送信漏洩同軸ケーブルもしくは受信漏洩同軸ケーブルに近いほど、電界エネルギーがより高いので表面波モードの崩れは大きくなる。
【００９１】
受信漏洩同軸ケーブル３は、空間へ放射された電波を受信し受信信号として受信手段２００へ出力する。受信手段２００内の増幅器２０１は、受信信号を所定のレベルにまで増幅しバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０２に入力する。バンドパスフィルタ２０２の通過周波数帯域は表面波モードで動作する周波数帯域である。バンドパスフィルタ２０２は、不要周波数帯域の信号を取り除いた受信信号を検波器２０３へ出力する。検波器２０３は、発振器１０２からの発振信号を基準信号として受信信号を検波して得られたＩＱ信号を判定信号としてメモリ２０４に出力する。メモリ２０４は、タイマー信号とＩＱ信号を同時に判定信号として記憶する。時間は、送信信号を出力して電波として放射し、放射した電波を受信して受信信号として入力されるのに要する電波の伝搬時間である。伝搬時間に光速を乗算して得られた長さは、送信信号が入力された送信漏洩同軸ケーブル２の一端を基準として、送信漏洩同軸ケーブル２内の伝搬距離と空間の伝搬距離と受信漏洩同軸ケーブル３内の伝搬距離の和に相当する。
【００９２】
接触検知手段３００内の判定器３０２は、判定信号と閾値設定器３０４で予め設定した第１の閾値を比較して受信信号強度が第１の閾値を超えた場合に物体がケーブルに接近したことを検知する。また、判定信号と閾値設定器３０５で予め設定した第２の閾値を比較して受信信号強度が第２の閾値を超えた場合に物体がケーブルに接触したことを検知する。この判定器３０２は、物体の接触を検知すると接触検知信号を判定器３０３へ出力し、物体の接触を検知した時の受信信号強度の最大値を識別信号として識別手段４００内の物体識別器４０１へ出力する。
【００９３】
接触検知手段３００内の判定器３０３は、各ケーブル位置における受信信号強度の時間変化量を所定の時間分解能で算出し、接触検知信号が入力されると過去数点の時間変化量と閾値設定器３０５で予め設定した第３の閾値と比較し、第３の閾値を超えた場合に接触と検知する。この判定器３０３は、物体の接触を検知すると、発報信号を警報器３０６へ出力し、物体接触時の受信信号強度の変動量を識別信号として識別手段４００内の物体識別器４０１へ出力する。警報器３０６は、発報信号が入力されると警報を鳴らす。
【００９４】
識別手段４００内の物体識別器４０１は、識別信号と、予め計測等で作成した物体サイズと識別信号の関係を記録したＤＢ４０２内のデータとを比較および照合することで物体サイズを識別する。識別した物体サイズが予め設定したサイズを越えた場合に、発報信号を警報器４０３に出力する。警報器４０３は、発報信号が入力されると警報を鳴らす。
【００９５】
以上のように、この実施の形態３に係る侵入検知装置は、漏洩同軸ケーブルを表面波モードで動作させて電波を放射し、表面波モードの崩れによって変動する受信信号の振幅と位相とその時間変化量から侵入物体が漏洩同軸ケーブルに接触したことを検知するので、遠方の物体を誤検知することなく正確に物体を検知することができる。
【００９６】
また、受信信号の振幅と位相とその時間変化量から接触した物体のサイズを識別するので、雨粒や小動物など検知対象外の物体を誤検知することなく正確に物体を検知することができる。
【００９７】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る侵入検知装置について図８及び図９を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態４に係る侵入検知装置の構成を示すブロック図である。
【００９８】
図８において、この発明の実施の形態４に係る侵入検知装置は、無線機１と、送信漏洩同軸ケーブル２と、送信漏洩同軸ケーブル２に略平行に敷設された受信漏洩同軸ケーブル３と、終端器４と、終端器５とが設けられている。
【００９９】
無線機１は、送信漏洩同軸ケーブル２の一端に接続された送信手段１００と、受信漏洩同軸ケーブル３の一端に接続された受信手段２００と、接触検知手段３００と、識別手段４００とが設けられている。
【０１００】
送信手段１００は、符号生成器１０７と、発振器１０２と、変調器１０８と、増幅器１０３とが設けられている。
【０１０１】
受信手段２００は、増幅器２０１と、復調器２０６と、遅延回路群２０７と、相関器群２０８と、メモリ２０４とが設けられている。
【０１０２】
接触検知手段３００は、判定器３０２と、判定器３０３と、閾値設定器３０４と、閾値設定器３０５と、警報器３０６とが設けられている。
【０１０３】
識別手段４００は、物体識別器４０１と、物体識別用データベース（ＤＢ）４０２と、警報器４０３とが設けられている。
【０１０４】
終端器４は、送信漏洩同軸ケーブル２の送信手段１００と接続されていない他端に接続されている。また、終端器５は、受信漏洩同軸ケーブル３の受信手段２００と接続されていない他端に接続されている。
【０１０５】
つぎに、この実施の形態４に係る侵入検知装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０１０６】
図８において、送信手段１００は、送信漏洩同軸ケーブル２から放射する電波が表面波モードで動作する周波数帯域内で予め設定された周波数の発振信号を所定の符号信号で変調して送信信号として送信漏洩同軸ケーブル２へ出力する。
【０１０７】
送信漏洩同軸ケーブル２は、送信信号を電波として空間に放射する。送信漏洩同軸ケーブル２は、周期的に儲けられたスロットからの放射が均一であるときに表面波モードで動作する。
【０１０８】
受信漏洩同軸ケーブル３は、表面波モードで放射された電波または表面波モードが崩れて放射された電波もしくはその両方を受信し受信信号として受信手段２００へ出力する。
【０１０９】
受信手段２００は、送信手段１００の発振信号を基準信号として受信信号を検波して得られたベースバンド信号と送信手段１００からの符号信号との相関値の振幅および位相を演算し判定信号として記憶する。この時、符号信号は所定の遅延時間で遅延された後に、ベースバンド信号と相関演算を行う。遅延時間は送信手段１００から送信された信号が送信漏洩同軸ケーブル２と空間と受信漏洩同軸ケーブル３を通って受信手段２００まで到達する伝搬時間の最短から最長の範囲内である。算出された相関値の振幅と位相を予め設定した所定の閾値を比較し物体のケーブルへの接近を判定し、相関値の振幅と位相の時間変化量と予め設定した所定の閾値を比較し物体のケーブルへの接触を判定する。物体がケーブルへの接触を検知した際、相関値の振幅と位相およびその時間変化量と予め物体と受信信号レベルの関係を記憶したデータベースとを照合して物体識別を行う。物体識別の結果、所定の閾値よりも大きな物体を検知したと判定した時に、物体識別結果を表示して警報を鳴らす。
【０１１０】
送信手段１００内の符号生成器１０７は、予め設定した符号を符号信号として出力する。この予め設定した符号は、Ｍ系列やＧＯＬＤ系列などで構成する。符号生成器１０７が出力する符号信号は、変調器１０８と受信手段２００内の遅延回路群２０７に出力される。
【０１１１】
送信手段１００内の発振器１０２は、送信漏洩同軸ケーブル２で電波が表面波モードで動作する周波数帯域内で予め設定された周波数を持った信号を発振信号として変調器１０８と受信手段２００内の復調器２０６へ出力される。変調器１０８は、発振信号を搬送波として、符号信号でＢＰＳＫ変調して増幅器１０３に変調信号を出力する。増幅器１０３は、変調信号を所定のレベルまで増幅し送信信号として送信漏洩同軸ケーブル２に出力する。
【０１１２】
送信漏洩同軸ケーブル２は、送信信号を電波として空間へ放射する。放射した電波は、表面波モードで動作する。物体が送信漏洩同軸ケーブル２もしくは受信漏洩同軸ケーブル３に接近もしくは接触すると、接近箇所もしくは接触箇所で表面波モードが崩れて、電波の鉛直方向の伝搬距離が増加しても電界エネルギーの減衰は小さくなる。また、物体が送信漏洩同軸ケーブル２もしくは受信漏洩同軸ケーブル３に近いほど、電界エネルギーがより高いので表面波モードの崩れは大きくなる。
【０１１３】
受信漏洩同軸ケーブル３は、空間へ放射された電波を受信し受信信号として受信手段２００へ出力する。受信手段２００内の増幅器２０１は、受信信号を所定のレベルにまで増幅し復調器２０６へ出力する。復調器２０６は、送信手段１００内の発振器１０２の発振信号を基準信号として、受信信号をベースバンド信号にＩＱ検波しＩＱ信号を相関器群２０８へ出力する。
【０１１４】
受信手段２００内の遅延回路群２０７は、符号生成器１０７により生成された符号信号が送信手段１００から送信されて受信手段２００で受信されるまでの最短時間から最長時間の範囲を所定の時間分解能で得られた各伝搬遅延分の遅延を行う回路で、符号生成器１０７が生成した符号信号を上記伝搬遅延分だけ遅延させて相関器群２０８へ遅延符号信号として出力する。相関器群２０８は、遅延符号信号とＩＱ信号との相関演算を行う。相関演算は遅延符号信号の１周期分の相関を演算し、Ｉ成分に対応する相関値ＩとＱ成分に対応する相関値Ｑを計算する。相関値Ｉと相関値Ｑの二乗和の平方根は受信信号の振幅に相当し、相関値Ｉと相関値Ｑの逆正接は受信信号の位相に相当する。相関器群２０８は、演算した相関値Ｉと相関値Ｑを判定信号としてメモリ２０４へ出力する。
【０１１５】
図９は、遅延回路群２０７と相関器群２０８の詳細な構成を示すブロック図である。
【０１１６】
遅延回路群２０７は、ｎ個の遅延回路２０７ａ、２０７ｂ、・・・２０７ｎで構成されている。また、相関器群２０８は、ｎ個の相関器２０８ａ、２０８ｂ、・・・２０８ｎで構成されている。符号生成器１０７から出力された符号信号は、遅延回路群２０７内のｎ個の遅延回路２０７ａ、遅延回路２０７ｂ、・・・遅延回路２０７ｎに入力され、各遅延回路でそれぞれ異なる遅延時間だけ遅延された遅延符号信号が相関器群２０８へ出力される。遅延時間は、送信信号を出力して電波として放射し、放射した電波を受信して受信信号として入力されるのに要する電波の伝搬時間で、所定の時間刻みで遅延回路群２０７の各遅延回路の遅延時間は設定されている。相関器群２０８の相関器２０８ａ、相関器２０８ｂ、・・・相関器２０８ｎは、遅延符号信号とＩＱ信号の相関演算を行い相関値Ｉと相関値Ｑを判定信号としてメモリ２０４へ出力する。伝搬時間に光速を乗算して得られた長さは、送信信号が入力された送信漏洩同軸ケーブル２の一端を基準として、送信漏洩同軸ケーブル２内の伝搬距離と空間の伝搬距離と受信漏洩同軸ケーブル３内の伝搬距離の和に相当する。
【０１１７】
接触検知手段３００内の判定器３０２は、判定信号と閾値設定器３０４で予め設定した第１の閾値を比較して受信信号強度が第１の閾値を超えた場合に物体がケーブルに接近したことを検知する。また、判定信号と閾値設定器３０４で予め設定した第２の閾値を比較して受信信号強度が第２の閾値を超えた場合に物体がケーブルに接触したことを検知する。この判定器３０２は、物体の接触を検知すると接触検知信号を判定器３０３へ出力し、物体の接触を検知した時の受信信号強度の最大値を識別信号として識別手段４００内の物体識別器４０１へ出力する。
【０１１８】
接触検知手段３００内の判定器３０３は、各ケーブル位置における受信信号強度の時間変化量を所定の時間分解能で算出し、接触検知信号が入力されると過去数点の時間変化量と閾値設定器３０５で予め設定した第３の閾値と比較し、第３の閾値を超えた場合に接触と検知する。この判定器３０３は、物体の接触を検知すると、発報信号を警報器３０６へ出力し、物体接触時の受信信号強度の変動量を識別信号として識別手段４００内の物体識別器４０１へ出力する。警報器３０６は、発報信号が入力されると警報を鳴らす。
【０１１９】
識別手段４００内の物体識別器４０１は、識別信号と、予め計測等で作成した物体サイズと識別信号の関係を記録したＤＢ４０２内のデータとを比較および照合することで物体サイズを識別する。識別した物体サイズが予め設定したサイズを越えた場合に、発報信号を警報器４０３に出力する。警報器４０３は、発報信号が入力されると警報を鳴らす。
【０１２０】
以上のように、この実施の形態４に係る侵入検知装置は、漏洩同軸ケーブルを表面波モードで動作させて電波を放射し、表面波モードの崩れによって変動する受信信号の振幅と位相とその時間変化量から侵入物体が漏洩同軸ケーブルに接触したことを検知するので、遠方の物体を誤検知することなく正確に物体を検知することができる。
【０１２１】
また、受信信号の振幅と位相とその時間変化量から接触した物体のサイズを識別するので、雨粒や小動物など検知対象外の物体を誤検知することなく正確に物体を検知することができる。
【０１２２】
さらに、符号変調を行った信号の送受信を行っているので、妨害波による影響を除去できる。
【０１２３】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る侵入検知装置について図１０及び図１１を参照しながら説明する。図１０は、この発明の実施の形態５に係る侵入検知装置の構成を示すブロック図である。
【０１２４】
図１０において、この発明の実施の形態５に係る侵入検知装置は、無線機１と、送信漏洩同軸ケーブル２と、送信漏洩同軸ケーブル２に略平行に敷設された受信漏洩同軸ケーブル３と、終端器４と、終端器５とが設けられている。
【０１２５】
無線機１は、送信漏洩同軸ケーブル２の一端に接続された送信手段１００と、受信漏洩同軸ケーブル３の一端に接続された受信手段２００と、接触検知手段３００と、識別手段４００とが設けられている。
【０１２６】
送信手段１００は、発振器群１０９と、増幅器１０３とが設けられている。
【０１２７】
受信手段２００は、増幅器２０１と、ＢＰＦ２０２と、検波器群２０９と、メモリ２０４とが設けられている。
【０１２８】
接触検知手段３００は、ＦＦＴ演算器３０１と、判定器３０２と、判定器３０３と、閾値設定器３０４と、閾値設定器３０５と、警報器３０６とが設けられている。
【０１２９】
識別手段４００は、物体識別器４０１と、物体識別用データベース（ＤＢ）４０２と、警報器４０３とが設けられている。
【０１３０】
終端器４は、送信漏洩同軸ケーブル２の送信手段１００と接続されていない他端に接続されている。また、終端器５は、受信漏洩同軸ケーブル３の受信手段２００と接続されていない他端に接続されている。
【０１３１】
つぎに、この実施の形態５に係る侵入検知装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０１３２】
図１０において、送信手段１００は、送信漏洩同軸ケーブル２から放射する電波が表面波モードで動作する周波数帯域内で周波数を多重化した発振信号を送信信号として送信漏洩同軸ケーブル２へ出力する。送信漏洩同軸ケーブル２は、送信信号を電波として空間に放射する。送信漏洩同軸ケーブル２は、周期的に儲けられたスロットからの放射が均一であるときに表面波モードで動作する。表面波モードでは、電波は送信漏洩同軸ケーブル２の鉛直方向の伝搬距離が増加すると指数関数で急激に電界エネルギーが減衰するので、送信漏洩同軸ケーブル２に沿った長手方向に伝搬する。物体が送信漏洩同軸ケーブル２に接近もしくは接触すると、送信漏洩同軸ケーブル２に周期的に空けられたスロットからの放射が均一でなくなり表面波モードが崩れ、表面波モードが崩れた箇所では電波は鉛直方向の伝搬距離が増加しても電界エネルギーの減衰は小さくなる。
【０１３３】
受信漏洩同軸ケーブル３は、表面波モードで放射された電波または表面波モードが崩れて放射された電波もしくはその両方を受信し受信信号として受信手段２００へ出力する。表面波モードが崩れると電界エネルギーの減衰が小さくなるので、表面波モードが崩れて時の受信信号レベルと表面波モードで動作した受信信号レベルと比較すると、表面波モードが崩れて時の受信信号レベルは大きくなる。
【０１３４】
受信手段２００は、送信手段１００の発振信号を基準として受信信号を検波して得られた受信信号の振幅と位相を解析信号として記憶する。また、同時に検波に用いた際の発振器群１０９の周波数も解析信号として記憶する。
【０１３５】
接触検知手段３００は、送信手段１００から送信された信号が送信漏洩同軸ケーブル２と空間と受信漏洩同軸ケーブル３を通って受信手段２００まで到達する周波数領域での伝搬特性を得る。記憶された解析信号をＩＦＦＴ演算（逆ＦＦＴ演算）して時間領域での伝搬特性を算出する。算出された伝搬特性の振幅と位相とそれらの時間変化量等と予め設定した所定の閾値を比較し物体のケーブルへの接近とケーブルへの接触を判定する。物体のケーブルへの接触を検知した際、警報を鳴らす。
【０１３６】
識別手段４００は、物体がケーブルへの接触を検知した際、振幅と位相とそれらの時間変化量を予め作成した物体識別用データベース４０２のデータと照合して物体識別を行う。物体識別の結果、所定の閾値よりも大きな物体を検知したと判定した時に、物体識別結果を表示し警報を鳴らす。
【０１３７】
送信手段１００内の発振器群１０９は、送信漏洩同軸ケーブル２で電波が表面波モードで動作する周波数帯域内で、異なる発振周波数の信号を多重化した信号を発振信号として増幅器１０３と受信手段２００内の検波器群２０９へ出力する。増幅器１０３は、発振信号を所定のレベルに増幅し送信信号として送信漏洩同軸ケーブル２へ出力する。
【０１３８】
物体が送信漏洩同軸ケーブル２もしくは受信漏洩同軸ケーブル３に接近もしくは接触すると、接近箇所もしくは接触箇所で表面波モードが崩れて、電波の鉛直方向の伝搬距離が増加しても電界エネルギーの減衰は小さくなる。また、物体が送信漏洩同軸ケーブル２もしくは受信漏洩同軸ケーブル３に近いほど、電界エネルギーがより高い位置で表面波モードの崩れが発生するので、電波の鉛直方向の伝搬距離が増加しても電界エネルギーの減衰はより小さくなる。
【０１３９】
受信漏洩同軸ケーブル３は、空間へ放射された電波を受信し受信信号として受信手段２００へ出力する。受信手段２００内の増幅器２０１は受信信号を所定のレベルにまで増幅しバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０２に入力する。バンドパスフィルタ２０２の通過周波数帯域は漏洩同軸ケーブルが表面波モードで動作する周波数帯域である。バンドパスフィルタ２０２は、不要周波数帯域の信号を取り除いた受信信号を検波器群２０９へ出力する。検波器群２０９は、発振器群１０９からの発振信号を基準信号として、受信信号を直交検波（ＩＱ検波）し、ＩＱ信号をメモリ２０４へ出力する。メモリ２０４は、各周波数におけるＩＱ信号を解析信号として記憶する。
【０１４０】
図１１は、発振器群１０９と検波器群２０９の詳細な構成を示すブロック図である。
【０１４１】
発振器群１０９は、複数の発振器１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃと合成器１０９ｄとで構成され、検波器群２０９は、複数の検波器２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃと分配器２０９ｄとで構成されている。この図１１は、３つの発振器と３つの検波器で構成した際の具体例である。
【０１４２】
発振器群１０９内の発振器１０９ａと発振器１０９ｂと発振器１０９ｃは、それぞれ異なる周波数の信号を第１の発振信号と第２の発振信号と第３の発振信号としてそれぞれ合成器１０９ｄへ出力する。合成器１０９ｄは、上記発振信号を合成した合成信号を増幅器１０３へ出力する。
【０１４３】
検波器群２０９内の分配器２０９ｄは、受信信号を検波器２０９ａと検波器２０９ｂと検波器２０９ｃへ分配して分配信号として出力する。
【０１４４】
検波器２０９ａは、分配された受信信号と発振器１０９ａの第１の発振信号を基準としてＩＱ検波を行い得られた結果を第１のＩＱ信号としてメモリ２０４へ出力する。
【０１４５】
同様に、検波器２０９ｂは、分配された受信信号と発振器１０９ｂの第２の発振信号を基準としてＩＱ検波を行い得られた結果を第２のＩＱ信号としてメモリ２０４へ出力する。
【０１４６】
同様に、検波器２０９ｃは、分配された受信信号と発振器１０９ｃの第３の発振信号を基準としてＩＱ検波を行い得られた結果を第３のＩＱ信号としてメモリ２０４へ出力する。
【０１４７】
検波器群２０９を用いたが、受信信号をＦＦＴ演算し、得られた各周波数の振幅と位相からＩＱ信号を算出してもよい。
【０１４８】
接触検知手段３００内のＦＦＴ演算器３０１は、メモリ２０４から読み込んだ解析信号を用いてＩＦＦＴ（逆ＦＦＴ）演算を実行して解析信号を周波数領域の信号から時間領域の信号に変換し、演算結果を判定信号として判定器３０２と判定器３０３へ出力する。メモリ２０４に記憶された解析信号は周波数領域の受信信号の特性を記憶し周波数と受信信号の関係であるのに対して、判定信号は時間領域の受信信号の特性で時間と受信信号の関係となる。つまり、送信信号を出力して電波として放射し、放射した電波を受信して受信信号として入力されるのに要する電波の伝搬時間毎の受信強度等の伝搬特性が導出される。伝搬時間に光速を乗算して得られた長さは、送信信号が入力された送信漏洩同軸ケーブル２の一端を基準として、送信漏洩同軸ケーブル２内の伝搬距離と空間の伝搬距離と受信漏洩同軸ケーブル３内の伝搬距離の和に相当する。
【０１４９】
接触検知手段３００内の判定器３０２は、判定信号と閾値設定器３０４で予め設定した第１の閾値を比較して受信信号強度が第１の閾値を超えた場合に物体がケーブルに接近したことを検知する。また、判定信号と閾値設定器３０４で予め設定した第２の閾値を比較して受信信号強度が第２の閾値を超えた場合に物体がケーブルに接触したことを検知する。この判定器３０２は、物体の接触を検知すると接触検知信号を判定器３０３へ出力し、物体の接触を検知した時の受信信号強度の最大値を識別信号として識別手段４００内の物体識別器４０１へ出力する。
【０１５０】
接触検知手段３００内の判定器３０３は、各ケーブル位置における受信信号強度の時間変化量を所定の時間分解能で算出し、接触検知信号が入力されると過去数点の時間変化量と閾値設定器３０５で予め設定した第３の閾値と比較し、第３の閾値を超えた場合に接触と検知する。この判定器３０３は、物体の接触を検知すると、発報信号を警報器３０６へ出力し、物体接触時の受信信号強度の変動量を識別信号として識別手段４００内の物体識別器４０１へ出力する。警報器３０６は、発報信号が入力されると警報を鳴らす。
【０１５１】
識別手段４００内の物体識別器４０１は、識別信号と、予め計測等で作成した物体サイズと識別信号の関係を記録したＤＢ４０２内のデータとを比較および照合することで物体サイズを識別する。識別した物体サイズが予め設定したサイズを越えた場合に、発報信号を警報器４０３に出力する。警報器４０３は、発報信号が入力されると警報を鳴らす。
【０１５２】
以上のように、この実施の形態５に係る侵入検知装置は、漏洩同軸ケーブルを表面波モードで動作させて電波を放射し、表面波モードの崩れによって変動する受信信号の振幅と位相とその時間変化量から侵入物体が漏洩同軸ケーブルに接触したことを検知するので、遠方の物体を誤検知することなく正確に物体を検知することができる。
【０１５３】
また、受信信号の振幅と位相とその時間変化量から接触した物体のサイズを識別するので、雨粒や小動物など検知対象外の物体を誤検知することなく正確に物体を検知することができる。
【符号の説明】
【０１５４】
１  無線機、２  送信漏洩同軸ケーブル、３  受信漏洩同軸ケーブル、４  終端器、５  終端器、１００  送信手段、１０１  周波数設定器、１０２  発振器、１０３  増幅器、１０４  周波数掃引器、１０５  パルス生成器、１０６  タイマー、１０７  符号生成器、１０８  変調器、１０９  発振器群、２００  受信手段、２０１  増幅器、２０２  バンドパスフィルタ、２０３  検波器、２０４  メモリ、２０５  乗算器、２０６  復調器、２０７  遅延回路群、２０８  相関器群、２０９  検波器群、３００  接触検知手段、３０１  ＦＦＴ演算器、３０２  判定器、３０３  判定器、３０４  閾値設定器、３０５  閾値設定器、３０６  警報器、４００  識別手段、４０１  物体識別器、４０２  物体識別用データベース、４０３  警報器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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