(57)【要約】【課題】複数のブロックに区切られた所定エリアのうち監視すべきブロックにおける人間の動作を正確に監視することができる監視システムの配置方法および監視システムを提供する。【解決手段】電波を送信する送信機１０と、送信機１０から送信された電波を受信し、受信した電波を用いて算出した空間特徴量に基づいて所定エリアにおける人間の動作を監視する受信機１１とを備える監視システム１００の配置方法であって、所定エリアは複数のブロックに区切られ、複数のブロックには、送信機１０および受信機１１を異なるブロックに配置した場合に送信機１０から送信される電波の直接波が受信機１１に到達しないブロックが含まれ、送信機１０および受信機１１の少なくとも一方を、複数のブロックのうち監視すべきブロックである監視ブロックに配置するステップを含む。【選択図】図１
2014164639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定エリアに配置され、電波を送信する送信機と、
前記所定エリアに配置され、前記送信機から送信された前記電波を受信し、受信した前記電波を用いて前記所定エリアにおける空間特徴量を算出し、算出した前記空間特徴量に基づいて前記所定エリアにおける人間の動作を監視する受信機とを備える監視システムの配置方法であって、
前記所定エリアは、複数のブロックに区切られ、
前記複数のブロックには、前記送信機および前記受信機を異なるブロックに配置した場合に、前記送信機から送信される前記電波の直接波が前記受信機に到達しないブロックが含まれ、
前記送信機および前記受信機の少なくとも一方を、前記複数のブロックのうち監視すべきブロックである監視ブロックに配置するステップを含む、監視システムの配置方法。
【請求項２】
前記送信機および前記受信機の少なくとも一方を前記監視ブロックに配置するステップにおいて、前記送信機および前記受信機の双方を前記監視ブロックに配置する、請求項１に記載の監視システムの配置方法。
【請求項３】
前記送信機および前記受信機の少なくとも一方を前記監視ブロックに配置するステップにおいて、前記受信機を前記監視ブロックに配置し、前記送信機を前記監視ブロック以外のブロックに配置する、請求項１に記載の監視システムの配置方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の監視システムの配置方法により配置される前記送信機および前記受信機を備える、監視システム。
【請求項５】
前記受信機は、前記空間特徴量に基づいて、人間が前記監視ブロックに存在するか、または、前記監視ブロック以外のブロックに存在するか、を判断する、請求項４に記載の監視システム。
【請求項６】
前記受信機は、前記空間特徴量が閾値未満である場合に、前記監視ブロックに人間が存在すると判断する、請求項５に記載の監視システム。
【請求項７】
前記受信機は、前記空間特徴量が前記閾値未満である状態が所定時間以上継続しているか否かを判断し、前記空間特徴量が前記閾値未満である状態が前記所定時間以上継続していると判断した場合、前記監視ブロックにおいて異常が発生したことを通知する、請求項６に記載の監視システム。
【請求項８】
前記受信機は、前記所定エリアにおける人間の動作の発生を検知する、請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の監視システム。
【請求項９】
前記受信機は、前記所定エリアにおける人間の動作が無いかまたは少ないことを検知する、請求項４に記載の監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視システムの配置方法および監視システムに関し、特に、空間特徴量を用いて人間の動作を監視する監視システムの配置方法および当該監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
室内等の所定エリアにおいて、人間の動作を検知する侵入検知装置が開発されている。侵入検知方法の一例として、たとえば、「ＵＷＢ−ＩＲによる屋内侵入者検知に関する検討」寺阪圭司  他、電子情報通信学会論文誌B、第J90-B巻、第1号、pp.97-100、2007年1月1日（非特許文献１）には、ＵＷＢ−ＩＲ（Ultra WideBand-Impulse Radio）による伝搬遅延プロファイルすなわち電力遅延プロファイルを用いる方法が開示されている。
【０００３】
しかしながら、非特許文献１に記載の方法では、広帯域の信号を用いることから他の無線サービスとの干渉が問題となり、また、受信信号の電力を用いることから屋内におけるマルチパスフェージングの影響を受け、検出精度が劣化する場合がある。
【０００４】
このような問題点を解決するための技術として、たとえば、特開２００８−２１６１５２号公報（特許文献１）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、イベント検出装置は、各アレイアンテナの受信信号に基づいて固有ベクトルすなわち到来角分布を計算し、当該固有ベクトルと、比較基準となる平時の固有ベクトルとの内積値を計算する。そして、イベント検出装置は、この内積値と所定の閾値との比較結果に基づいて、イベントの発生すなわち侵入者の検知を行なう。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「ＵＷＢ−ＩＲによる屋内侵入者検知に関する検討」寺阪圭司  他、電子情報通信学会論文誌B、第J90-B巻、第1号、pp.97-100、2007年1月1日
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２１６１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載のイベント検出装置では、送信機および受信機間で電波を送受信することから、たとえば赤外線を用いる構成と比べて送信機および受信機の配置には自由度がある。しかしながら、このイベント検出装置は、到来角情報だけを用いて侵入者の検知を行なうことから、送信機および受信機を適切な場所に配置することが困難な場合がある。
【０００８】
すなわち、不適切な配置場所を選択してしまうと、監視すべきエリアであるにもかかわらず、当該エリアに侵入した侵入者を正確に検知することができないという事態を招く虞がある。また、比較的熟練した作業者がその都度配置を決めることも可能であるが、運用コスト面から考えて実用的な方法とは言えない。
【０００９】
特に、所定エリアが例えば家の中であり、壁等により複数のブロックに区切られている場合、侵入者を正確に検知することができないエリアが発生する確率が高くなるため、送信機および受信機を適切な場所に配置することが一層求められる。
【００１０】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、複数のブロックに区切られた所定エリアにおける人間の動作を監視する監視システムにおいて、監視すべきブロックにおける人間の動作を正確に監視することができる監視システムの配置方法および監視システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる監視システムの配置方法は、所定エリアに配置され、電波を送信する送信機と、上記所定エリアに配置され、上記送信機から送信された上記電波を受信し、受信した上記電波を用いて上記所定エリアにおける空間特徴量を算出し、算出した上記空間特徴量に基づいて上記所定エリアにおける人間の動作を監視する受信機とを備える監視システムの配置方法であって、上記所定エリアは、複数のブロックに区切られ、上記複数のブロックには、上記送信機および上記受信機を異なるブロックに配置した場合に、上記送信機から送信される上記電波の直接波が上記受信機に到達しないブロックが含まれ、上記送信機および上記受信機の少なくとも一方を、上記複数のブロックのうち監視すべきブロックである監視ブロックに配置するステップを含む。
【００１２】
ここで、監視ブロックとは、所定エリアに含まれる複数のブロックのうちの１つまたは２つのブロックなど、一部のブロックである。このようにして監視システムを配置することにより、送信機からの電波をより確実に監視ブロック経由で受信機に到達させることができるため、所定エリアに含まれる複数のブロックのうち特に監視すべきブロックにおける人間の動作を正確に監視することができる。
【００１３】
（２）好ましくは、上記送信機および上記受信機の少なくとも一方を上記監視ブロックに配置するステップにおいて、上記送信機および上記受信機の双方を上記監視ブロックに配置する。
【００１４】
このようにして監視システムを配置することにより、送信機から送信された電波が受信機により受信される確率を高めることができ、監視ブロックにおける人間の動作の監視をより正確に行うことができる。
【００１５】
（３）好ましくは、上記送信機および上記受信機の少なくとも一方を上記監視ブロックに配置するステップにおいて、上記受信機を上記監視ブロックに配置し、上記送信機を前記監視ブロック以外のブロックに配置する。
【００１６】
このようにして監視システムを配置することにより、送信機から送信された電波が受信機に受信されるまでに当該電波が経由する領域を広く確保することができるため、監視ブロックに限らず他のブロックにおいても人間の動作を監視することができる。
【００１７】
（４）好ましくは、（１）から（３）のいずれか１つに記載の監視システムの配置方法により配置される上記送信機および上記受信機を備える。
【００１８】
このような構成により、送信機からの電波をより確実に監視ブロック経由で受信機に到達させることができるため、所定エリアに含まれる複数のブロックのうち特に監視すべきブロックにおける人間の動作を正確に監視することができる。
【００１９】
（５）好ましくは、上記受信機は、上記空間特徴量に基づいて、人間が上記監視ブロックに存在するか、または、上記監視ブロック以外のブロックに存在するか、を判断する。
【００２０】
このような構成により、監視ブロックにおける状況を的確に把握して、当該状況に応じた適切な対応をとることができる。
【００２１】
（６）好ましくは、上記受信機は、上記空間特徴量が閾値未満である場合に、上記監視ブロックに人間が存在すると判断する。
【００２２】
このような構成により、複雑な演算処理を用いることなく、監視ブロックに人間が存在するか否かの判断を容易に行うことができる。
【００２３】
（７）好ましくは、上記受信機は、上記空間特徴量が上記閾値未満である状態が所定時間以上継続しているか否かを判断し、上記空間特徴量が上記閾値未満である状態が上記所定時間以上継続していると判断した場合、上記監視ブロックにおいて異常が発生したことを通知する。
【００２４】
このような構成により、監視ブロックに人間が長時間存在しているか否かを判断することができるため、たとえばお風呂場またはトイレの中で人間が倒れているなど、監視ブロックにおいて発生した異常を検知して通知することができる。
【００２５】
（８）好ましくは、上記受信機は、上記所定エリアにおける人間の動作の発生を検知する。
【００２６】
このような構成により、たとえば所定エリアへ侵入した人間の検知を良好に行い、効果的な防犯対策を講じることができる。また、受信機が、人間が監視ブロックに存在するか、または、監視ブロック以外のブロックに存在するか、を判断する構成である場合、所定エリア内に侵入した侵入者が玄関などの監視ブロックに存在するか否かを把握して当該侵入者との鉢合わせを避けることができるなど、一層効果的な防犯対策を講じることができる。
【００２７】
（９）好ましくは、上記受信機は、上記所定エリアにおける人間の動作が無いかまたは少ないことを検知する。
【００２８】
このような構成により、所定エリアにおける人間の見守りを良好に行なうことができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、複数のブロックに区切られた所定エリアにおける人間の動作を監視する監視システムにおいて、監視すべきブロックにおける人間の動作を正確に監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る侵入検知システムの使用イメージを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る侵入検知システムの送信機および受信機の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る侵入検知システムにおける受信機の空間特徴量算出部の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る侵入検知システムが侵入検知動作を行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１の変形例１に係る侵入検知システムの使用イメージを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１の変形例２に係る侵入検知システムの使用イメージを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る侵入検知システムにおける受信機の侵入検知演算部が学習動作を行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態２に係る侵入検知システムによる学習動作において算出される空間特徴量の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る侵入検知システムにおける受信機の侵入検知演算部による侵入検知動作を行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。
【図１０】実験者の移動経路および各ブロックにおける滞在時間を指定するシナリオの一例を示す図である。
【図１１】図９に示す侵入検知動作における判断の精度を検証するための実験結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００３２】
（実施の形態１）
［構成および基本動作］
（ａ）侵入検知システムの構成
図１は、本発明の実施の形態１に係る侵入検知システムの使用イメージを示す図である。
【００３３】
図１を参照して、本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム（監視システム）１００は、動体検知センサとして機能する。侵入検知システム１００として、電波を送信する送信機１０と、送信機１０から送信された電波を受信する受信機１１とが、警戒エリアとしたい所定エリア、たとえば家の中などに配置される。
【００３４】
図１には、ブロック１からブロック８までの８つのブロックに区切られた所定エリアが示されており、各ブロックは壁またはドアなどにより隔たれている。この所定エリアは、送信機１０および受信機１１を異なるブロックに配置した場合に、送信機１０から送信される電波の直接波が受信機１１に到達しないブロックが含まれるＮＬＯＳ（Non Line Of Sight）環境である。
【００３５】
送信機１０は、たとえばブロック３に配置されている。送信機１０は、例えば無指向性アンテナを有する無線ＬＡＮアクセスポイントであり、ＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮ方式に従って受信機１１へ電波を送信する。この電波は、例えば２．４５７ＧＨｚ帯の無線信号である。
【００３６】
受信機１１は、所定エリアの複数のブロックのうち監視すべきブロックである監視ブロックに配置されている。ここで、監視ブロックとは、所定エリアに含まれる複数のブロックのうちの１つまたは２つのブロックなど、一部のブロックであり、たとえば玄関など侵入者が存在する可能性の高いブロックを監視ブロックとしてユーザが任意に設定することができる。本発明の実施の形態１では、ブロック１が監視ブロックである。
【００３７】
受信機１１は、アレイ式電波センサであり、複数のアンテナ素子を備え、電波伝搬の変化を利用して動体の検知機能を実現する。受信機１１は、２．４５７ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ方式に従う電波を送信機１０から受信して、受信した当該電波についての反射および回折等の波動伝搬の性質に基づいて、所定エリア内の状態を監視する。
【００３８】
具体的には、ブロック３に配置された送信機１０から送信された電波は、壁またはドアなどによって反射、透過もしくは回折を繰り返し、ブロック１に配置された受信機１１に受信される。なお、送信機１０から送信された電波は、反射などを行うことなく直接受信機１１に受信されても良い。
【００３９】
そして、受信機１１は、複数のアンテナ素子において受信された電波に基づいて、所定エリアの状態を示す空間特徴量を算出し、算出した当該空間特徴量に基づいて、当該所定エリアにおける人間の動作を監視する。
【００４０】
図２は、本発明の実施の形態１に係る侵入検知システムの送信機および受信機の構成を示す図である。
【００４１】
（ｂ）送信機の構成
図２を参照して、送信機１０は、Ｗｉ−Ｆｉ通信部２１と、アンテナ２２とを含む。Ｗｉ−Ｆｉ通信部２１は、インタフェース部３１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３３と、ＢＢ／ＭＡＣ処理部３４と、トランシーバ３５と、コネクタ３６とを有する。
【００４２】
インタフェース部３１は、送信機１０が他の機器と接続される際の接続部である。ＲＡＭ３２およびＲＯＭ３３は、各種情報を記憶する。
【００４３】
ＢＢ／ＭＡＣ処理部３４およびトランシーバ３５は、例えば、アンテナ２２において受信された２．４５７ＧＨｚ帯の無線信号からベースバンド帯のデジタル信号への変換を行なう。トランシーバ３５によって変換された無線信号は、コネクタ３６を介してアンテナ２２へ出力される。
【００４４】
（ｃ）受信機の構成
受信機１１は、アレイ受信部４１と、侵入検知演算部４２とを含む。アレイ受信部４１は、送信機１０から送信された電波を受信する。アレイ受信部４１は、アレイアンテナ部５１と、受信部５２と、分岐回路５３と、発振器５４とを有する。
【００４５】
アレイアンテナ部５１は、たとえば４本のアンテナ素子を有する。受信部５２は、アレイアンテナ部５１における各アンテナ素子に対応して、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）６１、ローノイズアンプ６２、直交復調器６３およびＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）６４の組を４つ有する。
【００４６】
アレイ受信部４１の受信部５２において、バンドパスフィルタ６１は、アレイアンテナ部５１における対応のアンテナ素子において受信された無線信号の周波数成分のうち、所定の周波数帯域外の成分を減衰させる。
【００４７】
ローノイズアンプ６２は、バンドパスフィルタ６１を通過した無線信号を増幅して出力する。
【００４８】
発振器５４はローカル信号を生成し、分岐回路５３へ出力する。分岐回路５３は、発振器５４から受けたローカル信号である無線信号を、受信部５２の直交復調器６３へ出力する。
【００４９】
直交復調器６３は、ローノイズアンプ６２から受けた無線信号と分岐回路５３を介して発振器５４から受けたローカル信号とを乗算することにより、ローノイズアンプ６２から受けた信号をたとえば直交復調してベースバンド帯のＩ信号およびＱ信号に変換し、Ａ／Ｄコンバータ６４へ出力する。
【００５０】
Ａ／Ｄコンバータ６４は、直交復調器６３から受けたＩ信号およびＱ信号をそれぞれｎビット（ｎは２以上の自然数）のデジタル信号に変換し、侵入検知演算部４２へ出力する。
【００５１】
侵入検知演算部４２は、空間特徴量算出部６５と、検知部６６と、警報部６７とを含む。
【００５２】
空間特徴量算出部６５は、受信部５２のＡ／Ｄコンバータ６４からデジタル信号を受けて、当該デジタル信号に対応する電波のレベルおよび到着タイミングを算出する。そして、空間特徴量算出部６５は、算出結果に基づいて、人間の動作を検知すべき所定エリアについて、当該所定エリアの状態を示す空間特徴量を算出する。
【００５３】
具体的には、空間特徴量算出部６５は、たとえば特許文献１に記載の構成と同様に、到来角分布を用いて空間特徴量を抽出する。より詳細には、空間特徴量算出部６５は、アレイアンテナ部５１における受信信号ベクトルから固有ベクトルを算出し、固有ベクトルに基づく空間特徴量Ｐ（ｔ）を算出する。
【００５４】
また、空間特徴量算出部６５は、固有ベクトルに基づく空間特徴量Ｐ（ｔ）だけでなく、固有値に基づく空間特徴量Ｑ（ｔ）を算出することも可能である。すなわち、空間特徴量算出部６５は、アレイアンテナ部５１における受信信号ベクトルから固有値および固有ベクトルを算出し、固有値に基づく空間特徴量Ｑ（ｔ）と、固有ベクトルに基づく空間特徴量Ｐ（ｔ）との双方を算出することができる。
【００５５】
空間特徴量Ｑ（ｔ）は、受信信号の強度の変化を示す。また、空間特徴量Ｐ（ｔ）は、比較基準となる初期ベクトルからの電波伝搬環境の変化を示す。
【００５６】
検知部６６は、空間特徴量算出部６５によって算出された空間特徴量Ｐ（ｔ），Ｑ（ｔ）に基づいて、所定エリアにおける人間の動作を監視する。具体的には、検知部６６は、空間特徴量Ｐ（ｔ），Ｑ（ｔ）に基づいて、所定エリアにおける人間の動作の発生を検知する。
【００５７】
より詳細には、空間特徴量Ｐ（ｔ），Ｑ（ｔ）が「１」に近いほど、観測時ｔにおける所定エリアの状態は、所定エリアに侵入者が存在していない通常時の状態に近い。このため、検知部６６は、空間特徴量Ｐ（ｔ），Ｑ（ｔ）が、所定の閾値Ｔｈ１たとえば「０．９９」未満である場合、所定エリアに人間が侵入したと判断する。
【００５８】
なお、検知部６６は、人間の動作の監視において、必ずしも空間特徴量Ｐ（ｔ）と空間特徴量Ｑ（ｔ）との双方を用いる必要はなく、空間特徴量Ｐ（ｔ）および空間特徴量Ｑ（ｔ）のうち一方を用いて人間の動作の監視を行っても良い。
【００５９】
警報部６７は、所定エリアに人間が侵入したことを知らせるため、たとえば警備会社に警報信号を送信する。
【００６０】
（ｄ）空間特徴量算出部の詳細
ここで、空間特徴量算出部６５による空間特徴量Ｐ（ｔ），Ｑ（ｔ）が算出されるまでの過程について説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る侵入検知システムにおける受信機の空間特徴量算出部の構成を示す図である。
【００６１】
図３を参照して、空間特徴量算出部６５は、相関行列演算部７１と、固有値・固有ベクトル演算部７２と、分散演算部７３とを有する。
【００６２】
まず、相関行列演算部７１は、受信部５２のＡ／Ｄコンバータ６４からアレイアンテナ部５１により受信された受信信号のデジタル信号を受ける。このアレイアンテナ部５１により時刻ｔに受信された受信信号は、受信信号ベクトルＸ（ｔ）で表される。この受信信号ベクトルＸ（ｔ）は、以下の式（Ａ１）のように表される。
【数１】
2014164639.tif 000003
【００６３】
そして、相関行列演算部７１は、受信信号ベクトルＸ（ｔ）に基づいて相関行列ＲＸＸを算出する。この相関行列ＲＸＸは、以下の式（Ａ２）のように表される。
【数２】
2014164639.tif 000004
【００６４】
そして、固有値・固有ベクトル演算部７２は、相関行列演算部７１により算出された相関行列ＲＸＸに基づいて固有値および固有ベクトルを算出する。ここで、式（Ａ２）に表す相関行列ＲＸＸにおいて熱雑音が存在しない場合を考えると、以下のような式（Ａ３）が得られる。
【数３】
2014164639.tif 000005
【００６５】
また、アレイアンテナ部５１の各アンテナ素子により受信された信号の位相は異なるため、方向を表す行列Ａの各ベクトルは一次独立である。このため、Ｌ個の波が時刻ｔに到来する場合、以下の式（Ａ４）が得られる。
【数４】
2014164639.tif 000006
【００６６】
また、到来波が互いに無相関であれば、以下の式（Ａ５）が得られる。
【数５】
2014164639.tif 000007
【００６７】
そして、式（Ａ４）および式（Ａ５）より、以下の式（Ａ６）が得られる。
【数６】
2014164639.tif 000008
【００６８】
なお、以下の式（Ａ７）が成り立つ。
【数７】
2014164639.tif 000009
【００６９】
このため、ＡＳＡＨがエルミート行列であることが明らかである。ここで、エルミート行列は、固有値が全て実数であり、異なる固有値に対応する固有ベクトルが全て直交する、という性質を持つ。
【００７０】
また、零でない任意のベクトルＸを用いてＡＳＡＨをエルミート形式で表すと、以下の式（Ａ８）が成り立つ。
【数８】
2014164639.tif 000010
【００７１】
式（Ａ８）より、ＡＳＡＨ≧０の関係を満たすため、ＡＳＡＨは、固有値が全て零以上となる準正定値行列であり、固有値は全て正の値であることが分かる。従って、アンテナ素子数をＭとし、熱雑音が存在しない場合の固有値をμｉ（ｉ＝１，…，Ｍ）とすると、上述のようにエルミート行列は固有値が全て実数であるという性質、および、式（Ａ８）に基づいて以下の式（Ａ９）とおくことができる。
【数９】
2014164639.tif 000011
【００７２】
そして、これらの固有値に対応する固有ベクトルをｖｉ（ｉ＝１，…，Ｍ）で表すと、熱雑音が存在する場合における相関行列は、以下の式（Ａ１０）のように変形することができる。
【数１０】
2014164639.tif 000012
【００７３】
式（Ａ９）より、相関行列は、熱雑音が存在しない場合の相関行列の固有値に熱雑音電力が加えられたものに等しいことが分かる。そこで、熱雑音が存在する場合における固有値をλｉ（ｉ＝１，…，Ｍ）で表すと、熱雑音が存在する場合における相関行列の固有値は、式（Ａ９）および式（Ａ１０）に基づいて以下の式（Ａ１１）のように表すことができる。
【数１１】
2014164639.tif 000013
【００７４】
式（Ａ１１）より、相関行列の固有値を求め、熱雑音電力σ2より大きい固有値の数から到来波数Ｌを推定することが可能である。また、熱雑音電力σ2に等しい固有値に対応する固有ベクトルに着目すると、以下のような式（Ａ１２）が得られる。
【数１２】
2014164639.tif 000014
【００７５】
ここで、式（Ａ４）、式（Ａ５）および式（Ａ６）のとおり、Ａ、ＳおよびＡＳＡＨのランクがそれぞれＬであることから、以下の式（Ａ１３）が得られる。
【数１３】
2014164639.tif 000015
【００７６】
ここで、ＡＨは方向行列Ａの複素共役転置行列であり、その成分は到来波数Ｌだけ存在する。すなわち、式（Ａ１３）は、到来波の方向を表すベクトルと、熱雑音電力に等しい固有値に対応する固有ベクトルとが直交していることを意味する。
【００７７】
また、上述の通り、相関行列Ｒｘｘの固有ベクトルは全て直交するという性質に基づくと、以下の式（Ａ１４）が成り立つ。
【数１４】
2014164639.tif 000016
【００７８】
そして、式（Ａ１３）および式（Ａ１４）より、以下の式（Ａ１５）を得ることができる。
【数１５】
2014164639.tif 000017
【００７９】
以上より、信号部分空間を張る固有ベクトルは、到来方向を表しているといえ、電波伝搬環境によって一意に決まる。
【００８０】
そして、分散演算部７３は、固有値・固有ベクトル演算部７２により算出された固有値λおよび固有ベクトルＶのそれぞれに基づいて、空間特徴量Ｐ（ｔ）および空間特徴量Ｑ（ｔ）を算出する。
【００８１】
空間特徴量Ｐ（ｔ）は、初期ベクトルすなわち侵入者無しのときの固有ベクトルをｖｏとし、観測時ｔにおける固有ベクトルをｖ（ｔ）とすると、以下の式（Ａ１６）で表される。
【数１６】
2014164639.tif 000018
【００８２】
また、空間特徴量Ｑ（ｔ）は、侵入者無しのときの固有値をλｏとし、観測時ｔにおける固有値をλ（ｔ）とすると、以下の式（Ａ１７）で表される。
【数１７】
2014164639.tif 000019
【００８３】
［動作］
次に、本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム１００が侵入検知を行なう際の動作について説明する。
【００８４】
図４は、本発明の実施の形態１に係る侵入検知システムが侵入検知動作を行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。
【００８５】
侵入検知システム１００における送信機１０および受信機１１は、フローチャートの各ステップを含むプログラムを図示しないメモリから読み出して実行する。このプログラムは、外部からインストールすることができる。このインストールされるプログラムは、たとえば記録媒体に格納された状態で流通する。
【００８６】
図４を参照して、まず、送信機１０および受信機１１が準備される（ステップＳ１１）。そして、送信機１０が、ブロック３に配置される（ステップＳ１２）。そして、受信機１１が、ブロック１に配置される（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ１２とステップＳ１３との順番は逆であってもよい。また、これらステップＳ１２およびステップＳ１３に示す動作は、本発明の実施の形態１に係る監視システム１００の配置方法の手順に相当する。
【００８７】
次に、送信機１０が、所定エリア内において電波の送信を行う（ステップＳ１４）。そして、受信機１１が、アレイアンテナ部５１により、送信機１０から送信された電波を受信する（ステップＳ１５）。
【００８８】
次に、アレイアンテナ部５１は、受信した電波を受信部５２へ出力する。そして、受信部５２のＢＰＦ６１へ出力された電波は、受信部５２において、ローノイズアンプ６２および直交復調器６３を介してＡ／Ｄコンバータ６４へ出力される。そして、Ａ／Ｄコンバータ６４は、直交復調器６３から受けたアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号を侵入検知演算部４２へ出力する（ステップＳ１６）。
【００８９】
次に、侵入検知演算部４２の空間特徴量算出部６５が、Ａ／Ｄコンバータ６４から出力されたデジタル信号に基づいて固有値および固有ベクトルを算出する。そして、空間特徴量算出部６５が、算出した固有値および固有ベクトルに基づいて空間特徴量を算出し、算出した空間特徴量を検知部６６へ出力する（ステップＳ１７）。
【００９０】
次に、検知部６６が、空間特徴量算出部６５から出力された空間特徴量に基づいて、侵入者が存在するか否かの判断を行う。たとえば、検知部６６は、空間特徴量算出部６５から出力された空間特徴量Ｐ（ｔ）および空間特徴量Ｑ（ｔ）の平均値が閾値Ｔｈ１未満である場合、所定エリアに侵入者が存在すると判断する（ステップＳ１８）。
【００９１】
そして、検知部６６が、所定エリアに侵入者が存在すると判断した場合（ステップＳ１８において「Ｙｅｓ」）、侵入検知の検知結果を警報部６７へ出力する。そして、警報部６７が、侵入者の存在を知らせる信号を警備会社等へ送信する（ステップＳ１９）。
【００９２】
一方、検知部６６が、所定エリアに侵入者が存在しないと判断した場合（ステップＳ１８において「Ｎｏ」）、侵入検知の動作を終了する。なお、侵入検知システム１００が侵入検知をすべき期間、侵入検知システム１００の送信機１０および受信機１１は、上述したステップＳ１４からステップＳ１９までの動作を再度繰り返す。
【００９３】
なお、本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム１００では、受信機１１の検知部６６は、所定エリアにおける人間の動作の発生として、所定エリアへの人間の侵入を検知する構成であるとしたが、これに限定するものではない。たとえば、検知部６６は、所定エリアにおける人間の動作の発生として、所定エリアに存在する人間の行動開始を検知する構成であってもよい。この場合も、検知部６６は、空間特徴量Ｐ（ｔ），Ｑ（ｔ）の変動により、所定エリアに存在する人間の行動開始を検知することができる。
【００９４】
ところで、特許文献１に記載のイベント検出装置では、送信機および受信機間で電波を送受信することから、たとえば赤外線を用いる構成と比べて送信機および受信機の配置には自由度がある。しかしながら、このイベント検出装置は、到来角情報だけを用いて侵入者の検知を行なうことから、送信機および受信機を適切な場所に配置することが困難な場合がある。
【００９５】
すなわち、不適切な配置場所を選択してしまうと、監視すべきエリアであるにもかかわらず、当該エリアに侵入した侵入者を正確に検知することができないという事態を招く虞がある。また、比較的熟練した作業者がその都度配置を決めることも可能であるが、運用コスト面から考えて実用的な方法とは言えない。
【００９６】
特に、所定エリアが例えば家の中であり、壁等により複数のブロックに区切られている場合、侵入者を正確に検知することができないエリアが発生する確率が高くなるため、送信機および受信機を適切な場所に配置することが一層求められる。
【００９７】
これに対して、本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム１００では、送信機１０および受信機１１の少なくとも一方が、所定エリアに含まれる複数のブロックのうち監視すべきブロックである監視ブロックに配置される。
【００９８】
このような構成により、送信機１０からの電波をより確実に監視ブロック経由で受信機１１に到達させることができるため、所定エリアに含まれる複数のブロックのうち特に監視すべきブロックにおける人間の動作を正確に監視することができる。
【００９９】
また、本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム１００では、受信機１１が監視ブロックに配置され、送信機１０が監視ブロック以外のブロックに配置される。
【０１００】
このような構成により、送信機１０から送信された電波が受信機１１に受信されるまでに当該電波が経由する領域を広く確保することができるため、監視ブロックに限らず他のブロックにおいても人間の動作を監視することができる。
【０１０１】
また、本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム１００では、受信機１１は、所定エリアにおける人間の動作の発生を検知する。
【０１０２】
このような構成により、たとえば所定エリアへ侵入した人間の検知を良好に行い、効果的な防犯対策を講じることができる。また、受信機１１が、人間が監視ブロックに存在するか、または、監視ブロック以外のブロックに存在するか、を判断する構成である場合、所定エリア内に侵入した侵入者が玄関などの監視ブロックに存在するか否かを把握して当該侵入者との鉢合わせを避けることができるなど、一層効果的な防犯対策を講じることができる。
【０１０３】
（実施の形態１の変形例１）
なお、上述した本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム１００では、送信機１０がブロック３に配置され、受信機１１がブロック１に配置されている。しかしながら、このような形態に限定されない。
【０１０４】
図５は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る侵入検知システムの使用イメージを示す図である。
【０１０５】
図５に示すように、たとえば、本発明の実施の形態１の変形例１に係る侵入検知システム１００では、送信機１０および受信機１１が、いずれも監視ブロックであるブロック１に配置される。
【０１０６】
上記のように、本発明の実施の形態１の変形例１に係る侵入検知システムでは、送信機１０および受信機１１の双方が、所定エリアに含まれる複数のブロックのうち監視すべきブロックである監視ブロックに配置される。
【０１０７】
このような構成により、送信機１０から送信された電波が受信機１１により受信される確率を高めることができ、監視ブロックにおける人間の動作の監視をより正確に行うことができる。
【０１０８】
（実施の形態１の変形例２）
また、送信機１０および受信機１１は、少なくとも一方が監視ブロックに配置されていればよく、上述した本発明の実施の形態１、または、本発明の実施の形態１の変形例１で示した配置の他に、以下のような配置が行われてもよい。
【０１０９】
図６は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る侵入検知システムの使用イメージを示す図である。
【０１１０】
図６に示すように、たとえば、本発明の実施の形態１の変形例２に係る侵入検知システム１００では、送信機１０が監視ブロックであるブロック１に配置され、受信機１１がブロック３に配置される。
【０１１１】
上記のように、本発明の実施の形態１の変形例２に係る侵入検知システム１００では、送信機１０が監視ブロックに配置され、受信機１１が監視ブロック以外のブロックに配置されることにより、本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム１００と同様に、送信機１０からの電波をより確実に監視ブロック経由で受信機１１に到達させることができるため、所定エリアに含まれる複数のブロックのうち特に監視すべきブロックにおける人間の動作を正確に監視することができる。
【０１１２】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１１３】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る侵入検知システム（監視システム）１００では、監視ブロックに配置された受信機１１が、所定エリアに侵入した人間を検知するだけでなく、所定エリアに侵入した人間が監視ブロックに存在するか否かを判断する。
【０１１４】
［構成］
本発明の実施の形態２に係る侵入検知システム１００では、たとえば、図１に示す本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム１００と同様に、送信機１０は、ブロック３に配置され、受信機１１は、監視ブロックであるブロック１に配置されている。
【０１１５】
送信機１０は、図２に示す本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム１００の送信機１０と同様の構成である。また、受信機１１は、侵入検知演算部４２の動作を除いては、図２および図３に示す本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム１００の受信機１１と同様の構成である。
【０１１６】
以下、侵入検知演算部４２の動作について、［学習動作］と、［侵入検知動作］とに分けて説明する。
【０１１７】
［学習動作］
侵入検知システム１００は、侵入検知動作の事前処理として、学習動作を行う。この学習動作では、たとえば実験者がブロック１からブロック８まで順番に移動し、受信機１１の侵入検知演算部４２は、ブロック１からブロック８までの各ブロックに人間が存在する場合における空間特徴量を予め取得することにより学習を行う。
【０１１８】
図７は、本発明の実施の形態２に係る侵入検知システムにおける受信機の侵入検知演算部が学習動作を行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。
【０１１９】
図７を参照して、まず、侵入検知演算部４２における空間特徴量算出部６５の相関行列演算部７１は、受信部５２のＡ／Ｄコンバータ６４からアレイアンテナ部５１により受信された受信信号のデジタル信号を受ける（ステップＳ２１）。
【０１２０】
次に、相関行列演算部７１は、Ａ／Ｄコンバータ６４から受けたデジタル信号に基づいて、相関行列ＲＸＸを算出する（ステップＳ２２）。
【０１２１】
また、相関行列演算部７１は、Ａ／Ｄコンバータ６４から受けた受信信号ベクトルＸ（ｔ）に基づいて、たとえば空間平均法を用いた相関行列を算出する（ステップ２３）。
【０１２２】
具体的には、まず、相関行列演算部７１は、Ｍ素子リニアアレイからＫ素子サブアレイを、１つずつ素子をずらしながらＮ（＝Ｍ−Ｋ＋１）個取り出す。Ｍ素子リニアアレイの入力ベクトルは、以下の式（Ｂ１）で表わされる。
【数１８】
2014164639.tif 000020
【０１２３】
また、第ｎサブアレイ（Ｋ素子）の入力ベクトルは、以下の式（Ｂ２）で表わされる。
【数１９】
2014164639.tif 000021
【０１２４】
したがって、第ｎサブアレイの相関行列、すなわち第ｎ部分相関行列は、以下の式（Ｂ３）で表わされる。
【数２０】
2014164639.tif 000022
【０１２５】
そして、ｎ個の各部分相関行列の平均を求めることにより、相関行列演算部７１は、以下の式（Ｂ４）で表わされる相関行列を得ることができる。
【数２１】
2014164639.tif 000023
【０１２６】
そして、固有値・固有ベクトル演算部７２は、ステップＳ２２において相関行列演算部７１により算出された相関行列に基づいて固有値および固有ベクトルを算出する（ステップ２４）。
【０１２７】
また、固有値・固有ベクトル演算部７２は、ステップＳ２３において相関行列演算部７１により算出された相関行列に基づいて固有値および固有ベクトルを算出する（ステップ２５）。
【０１２８】
なお、本発明の実施の形態２に係る侵入検知システム１００では、
Ｋ＝３
Ｍ＝４
Ｎ＝Ｍ−Ｋ＋１＝２
としている。このとき、式（Ｂ４）で表わされる相関行列のランクはＫとなり、フルランクまで回復する。このため、固有値・固有ベクトル演算部７２は、式（Ｂ４）で表される相関行列から固有値および固有ベクトルを算出することにより、到来波が無関係である場合と同様に、空間特徴量を算出することができる。
【０１２９】
なお、ステップＳ２４およびステップＳ２５において固有値・固有ベクトル演算部７２により算出された固有値λおよび固有ベクトルＶは、以下の式（Ｂ５）に示すとおりである。
【数２２】
2014164639.tif 000024
【０１３０】
次に、分散演算部７３は、ステップＳ２４において固有値・固有ベクトル演算部７２により算出された固有値および固有ベクトルに基づいて、空間特徴量を算出する（ステップＳ２６）。
【０１３１】
また、分散演算部７３は、ステップＳ２５において固有値・固有ベクトル演算部７２により算出された固有値および固有ベクトルに基づいて、空間特徴量を算出する（ステップＳ２７）。なお、上述のとおり、実験者はブロック１からブロック８まで順番に移動するため、分散演算部７３は、ブロック１からブロック８までの各ブロックに人間が存在する場合における空間特徴量を算出する。
【０１３２】
ここで、分散演算部７３により算出される空間特徴量の具体例について説明する。図８は、本発明の実施の形態２に係る侵入検知システムによる学習動作において算出される空間特徴量の一例を示す図である。
【０１３３】
本発明の実施の形態２における学習動作では、実験者は、ブロック１に所定時間滞在後、ブロック２に移動して所定時間滞在し、さらにブロック３へ移動して所定時間滞在する、という動きをブロック８まで行った。なお、このときのサンプリング周波数は２００ｋＨｚであり、スナップショット数は２０００である。
【０１３４】
図８を参照して、ブロック１に実験者が存在している期間では、算出された空間特徴量はおよそ「０．７５」であった。また、ブロック２に実験者が存在している期間では、空間特徴量はおよそ「０．９８」であった。また、送信機１０が配置されているブロック３に実験者が存在している期間では、空間特徴量はおよそ「０．９５」であった。
【０１３５】
また、ブロック４、ブロック５、ブロック６またはブロック７に実験者が存在している期間では、空間特徴量はおよそ「０．９９」であった。また、ブロック８に実験者が存在している期間では、空間特徴量はおよそ「０．９８」であった。
【０１３６】
再び図７を参照して、次に、検知部６６は、ステップＳ２６およびステップＳ２７において算出された空間特徴量を分散演算部７３から受ける。そして、検知部６６は、分散演算部７３から受けた空間特徴量に基づいて、ブロック２からブロック８のいずれかに人間が存在する場合の空間特徴量、および、ブロック１に人間が存在する場合の空間特徴量を抽出する。
【０１３７】
そして、検知部６６は、抽出した空間特徴量に基づいて、所定エリアに侵入者が存在するか否かを判断するための閾値Ｔｈ１、および、所定エリアのうちブロック１に侵入者が存在するか否かを判断するための閾値Ｔｈ２を設定する。なお、閾値Ｔｈ１は、閾値Ｔｈ２よりも大きい（Ｔｈ１＞閾値Ｔｈ２）。
【０１３８】
本発明の実施の形態２における学習動作では、上述のとおり、ブロック１に実験者が存在する場合の空間特徴量はおよそ「０．７５」であった。また、ブロック２からブロック８のいずれかに実験者が存在する場合の空間特徴量はおよそ「０．９９」以下であった。
【０１３９】
このため、検知部６６は、たとえば、所定エリア内に侵入者が存在するか否かを判断するための閾値Ｔｈ１を「０．９９」と設定し、所定エリアのうちブロック１に侵入者が存在するか否かを判断するための閾値Ｔｈ２を「０．８０」と設定する（ステップＳ２８）。
【０１４０】
［侵入検知動作］
図９は、本発明の実施の形態２に係る侵入検知システムにおける受信機の侵入検知演算部による侵入検知動作を行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。
【０１４１】
図９に示すステップＳ３１からステップＳ３７は、図４に示すステップＳ１１からステップＳ１７と同様であるため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。
【０１４２】
次に、検知部６６が、空間特徴量算出部６５から出力された空間特徴量に基づいて、所定エリアに侵入者が存在するか否かの判断を行う（ステップＳ３８）。
【０１４３】
上述のとおり、検知部６６は、学習動作において所定エリア内に侵入者が存在するか否かを判断するための閾値Ｔｈ１を設定している。このため、検知部６６は、ステップＳ３７において空間特徴量算出部６５により算出された空間特徴量が閾値Ｔｈ１未満であるか否かを判断することにより、所定エリア内に侵入者が存在するか否かを判断することができる。
【０１４４】
そして、検知部６６は、ステップＳ３７において算出された空間特徴量が、たとえば「０．９９」未満である場合には、所定エリア内に侵入者が存在すると判断して（ステップＳ３８において「Ｙｅｓ」）、侵入者が監視ブロックであるブロック１に存在するか否かの判断を行う。
【０１４５】
上述のとおり、検知部６６は、学習動作においてブロック１に侵入者が存在するか否かを判断するための閾値Ｔｈ２を設定している。このため、検知部６６は、ステップＳ３７において空間特徴量算出部６５により算出された空間特徴量が閾値Ｔｈ２未満であるか否かを判断することにより、ブロック１に侵入者が存在するか否かを判断することができる。
【０１４６】
そして、検知部６６は、ステップＳ３７において算出された空間特徴量が、たとえば「０．８０」未満である場合にはブロック１に侵入者が存在すると判断し、空間特徴量が「０．８０」以上である場合にはブロック１以外のブロックに侵入者が存在すると判断する（ステップＳ３９）。
【０１４７】
そして、検知部６６は、侵入検知の検知結果、すなわちブロック１に侵入者が存在することを示す信号、または、ブロック１以外のブロックに侵入者が存在することを示す信号を警報部６７へ出力する。そして、警報部６７は、侵入者の存在を知らせる信号、および、侵入者がブロック１に存在するか否かを知らせる信号を警備会社等へ送信する（ステップＳ４０）。
【０１４８】
一方、検知部６６は、ステップＳ３７において算出された空間特徴量が、たとえば「０．９９」以上である場合には、所定エリア内に侵入者が存在しないと判断して（ステップＳ３８において「Ｎｏ」）、侵入検知の動作を終了する。なお、侵入検知システム１００が侵入検知をすべき期間、侵入検知システム１００の送信機１０および受信機１１は、上述したステップＳ３４からステップＳ４０までの動作を再度繰り返す。
【０１４９】
なお、検知部６６は、たとえばサポートベクタマシン（Support Vector Machine）を学習手法として用いることができる。すなわち、検知部６６は、学習動作において空間特徴量算出部６５により算出された複数の空間特徴量を受けて、ブロック１に侵入者が存在する場合の空間特徴量と、ブロック１以外のブロックに侵入者が存在する場合の空間特徴量と、所定エリア内に侵入者が存在しない場合の空間特徴量とを識別する閾値をサポートベクタマシンの手法により算出しておくことができる。
【０１５０】
そして、検知部６６は、侵入検知動作において空間特徴量算出部６５から受けた空間特徴量について、学習動作において算出した閾値を用いて識別することにより、侵入者の検知および侵入者がブロック１に存在するか否かの判断を行うことができる。
【０１５１】
なお、本発明の実施の形態２に係る侵入検知システム１００では、受信機１１の検知部６６は、所定エリアにおける人間の動作の発生として、所定エリアへの人間の侵入を検知する構成であるとしたが、これに限定するものではない。本発明の実施の形態２に係る侵入検知システム１００における受信機１５の検知部６６は、上述した本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム１００の受信機１１の検知部６６と同様に、所定エリアにおける人間の動作の発生として、所定エリアに存在する人間の行動開始を検知する構成であってもよい。
【０１５２】
また、本発明の実施の形態２に係る侵入検知システム１００では、送信機１０および受信機１１は、少なくとも一方が監視ブロックに配置されていればよい。すなわち、送信機１０および受信機１１の双方が監視ブロックに配置されていてもよい。また、送信機１０が監視ブロックに配置され、受信機１１が監視ブロック以外のブロックに配置されていてもよい。
【０１５３】
［侵入検知動作における判断の精度を検証するための実験］
ここで、上述した侵入検知動作における判断の精度について検証する。この検証のための実験では、実験者は、各ブロックの移動経路および各ブロックにおける滞在時間を予め指定した複数のシナリオに従って所定エリア内を移動した。
【０１５４】
図１０は、実験者の移動経路および各ブロックにおける滞在時間を指定するシナリオの一例を示す図である。
【０１５５】
図１０を参照して、実験者は、たとえばシナリオ１に従って行動することにより、時刻０ｓｅｃから時刻２０ｓｅｃの期間はブロック１に滞在し、時刻２０ｓｅｃから時刻２４ｓｅｃの期間は廊下に滞在し、時刻２４ｓｅｃから時刻４４ｓｅｃの期間はブロック８に滞在し、時刻４４ｓｅｃから時刻４８ｓｅｃの期間は廊下に滞在し、時刻４８ｓｅｃから時刻６８ｓｅｃの期間はブロック１に滞在した。また、実験者は、シナリオ１だけでなく、シナリオ２からシナリオ６に従って行動した。
【０１５６】
実験期間中、送信機１０は電波の送信を行い、受信機１１は送信機１０から送信された電波の受信を行った。そして、受信機１１は、上述した侵入検知動作を例えば毎秒繰り返し行い、ブロック１に実験者が存在するか否かの判断を行った。
【０１５７】
そして、実験者は、この侵入検知動作における判断の精度についての検証として、実験者がブロック１に存在する期間に行われた侵入検知動作における判断の回数のうち、ブロック１に実験者が存在すると判断された回数の割合ｐ１を求めた。
【０１５８】
また、実験者は、実験者がブロック１に存在しない期間に行われた侵入検知動作における判断の回数のうち、ブロック１に実験者が存在しないと判断された回数の割合ｐ２を求めた。なお、ここでは、ブロック１に実験者が存在しないと判断された回数とは、ブロック１以外のブロックに実験者が存在すると判断された回数、および、いずれのブロックにも実験者が存在しないと判断された回数の双方を含む。
【０１５９】
図１１は、図９に示す侵入検知動作における判断の精度を検証するための実験結果の一例を示す図である。
【０１６０】
図１１を参照して、実験者がブロック１に存在する期間に行われた侵入検知動作の回数のうち、ブロック１に実験者が存在すると判断された回数の割合ｐ１は「７４．５％」であり、ブロック１に実験者が存在しないと判断された回数の割合（＝１００−ｐ１）は「２５．５％」であった。
【０１６１】
また、実験者がブロック１に存在しない期間に行われた判断の回数のうち、ブロック１に実験者が存在しないと判断された回数の割合ｐ２は「８３．１％」であり、ブロック１に実験者が存在すると判断された回数の割合（＝１００−ｐ２）は「１６．９％」であった。
【０１６２】
すなわち、実験者がブロック１に存在する場合、侵入検知動作における判断の正解率は「７４．５％」であり、実験者がブロック１に存在しない場合、侵入検知動作における判断の正解率は「８３．１％」であり、いずれも高い正解率であった。
【０１６３】
上記のように、本発明の実施の形態２に係る侵入検知システム１００では、受信機１１は、空間特徴量に基づいて、人間が監視ブロックに存在するか、または、監視ブロック以外のブロックに存在するか、を判断する。
【０１６４】
このような構成により、監視ブロックにおける状況を的確に把握して、当該状況に応じた適切な対応をとることができる。
【０１６５】
また、本発明の実施の形態２に係る侵入検知システム１００では、受信機１１は、空間特徴量が閾値未満である場合に、監視ブロックに人間が存在すると判断する。
【０１６６】
このような構成により、複雑な演算処理を用いることなく、監視ブロックに人間が存在するか否かの判断を容易に行うことができる。
【０１６７】
（実施の形態３）
本実施の形態は、上述した実施の形態１および実施の形態２に係る監視システムと比べて使用目的を変更した監視システムに関する。
【０１６８】
本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム１００および本発明の実施の形態２に係る侵入検知システム１００では、受信機１１の検知部６６が、空間特徴量算出部６５によって算出された空間特徴量に基づいて、所定エリアにおける人間の動作の監視として、所定エリアにおける人間の動作の発生、たとえば所定エリアへの人間の侵入または所定エリアに存在する人間の行動開始、を検知する。
【０１６９】
これに対して、本発明の実施の形態３に係る見守りシステム（監視システム）１００では、所定エリアにおける人間の動作を監視する監視処理として、所定エリアにおける人間、具体的には見守り対象者の無動作または少動作を検知する見守り処理を行う。
【０１７０】
より詳細には、見守りシステム１００の送信機１０は、図１に示す本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム１００と同様に、所定エリアに含まれる複数のブロックのうちのいずれかのブロック、たとえばブロック３に配置される。また、見守りシステム１００の受信機１１は、図１に示す本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム１００と同様に、監視ブロックであるブロック１に配置される。
【０１７１】
なお、この所定エリアは、通常時には１または複数の人間が動作を行っている領域である。また、所定エリアが家の中などである場合、たとえばお風呂場など、見守り対象者を見守るべき場所を監視ブロックとしてユーザが任意に設定することができる。
【０１７２】
受信機１１の検知部６６は、空間特徴量算出部６５によって算出された空間特徴量に基づいて、所定エリアにおける人間の動作が無いかまたは少ないことを検知する。具体的には、検知部６６は、所定エリアにおいて、心臓発作などの異常が発生したことにより所定時間以上動いていない人間がいるか否かを監視する。
【０１７３】
見守りシステム１００における受信機１１の空間特徴量算出部６５は、本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム１００における空間特徴量算出部６５と同様に、たとえば初期ベクトルｖｎｏと、観測時ｔにおける固有ベクトルｖｏｂ（ｔ）とを用いて、観測時ｔにおける空間特徴量Ｐ（ｔ）を算出する。
【０１７４】
ここで、見守りシステム１００において比較基準として用いられる初期ベクトルｖｎｏは、たとえば所定エリアに人間が存在していないときの固有ベクトルである。
【０１７５】
したがって、空間特徴量Ｐ（ｔ）が「１」より小さい値であるほど、観測時ｔにおける所定エリアの状態は、１または複数の人間が動いている通常時の状態に近い。
【０１７６】
このため、検知部６６は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が、たとえば閾値Ｔｈ１以上である状態が、所定時間以上継続する場合、所定エリアにおいて人間の動作が無いかまたは少ないと判断する。
【０１７７】
具体的には、閾値Ｔｈ１が「０．９９」であると仮定すると、検知部６６は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が「０．９９」未満である場合、所定エリアにおいて人間の動作の有る通常状態であると判断する。一方、検知部６６は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が「０．９９」以上である状態が所定時間以上継続する場合、所定エリアにおいて人間の動作が無いかまたは少ない異常状態であると判断する。
【０１７８】
また、検知部６６は、監視ブロックに人間が長時間存在しているか否かを判断することができる。
【０１７９】
すなわち、図８に示すように、受信機１１が監視ブロックであるブロック１に配置されている場合、このブロック１に人間が存在している場合の空間特徴量はおよそ「０．７５」である。このため、閾値Ｔｈ２をたとえば「０．８０」と設定すると、検知部６６は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が閾値Ｔｈ２未満である状態が所定時間以上継続するか否かを判断することにより、監視ブロックに人間が所定時間以上存在しているか否かを判断することができる。
【０１８０】
ここで、監視ブロックが、たとえばお風呂場またはトイレであり、この監視ブロックに長時間人間が存在している場合、当該人間がお風呂場またはトイレの中で倒れているなどの異常が発生している可能性がある。
【０１８１】
このため、検知部６６は、空間特徴量が閾値Ｔｈ２未満である状態が所定時間以上継続していると判断した場合、監視ブロックにおいて異常が発生したことを示す信号を警報部６７へ出力し、警報部６７は、当該信号を警備会社等へ送信することにより、異常の発生を通知することができる。
【０１８２】
その他の構成および動作は上述した本発明の実施の形態１に係る侵入検知システム１００または本発明の実施の形態２に係る侵入検知システム１００と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１８３】
以上のように、本発明の実施の形態３に係る見守りシステム１００では、受信機１１は、所定エリアにおける人間の動作が無いかまたは少ないことを検知する。
【０１８４】
このような構成により、監視ブロックを経由した電波を用いて人間の動作の監視を行うことができるため、複数のブロックに区切られた所定エリアにおける人間の動作を監視する見守りシステム１００において、監視すべきブロックにおける人間の見守りを良好に行なうことができる。
【０１８５】
また、本発明の実施の形態３に係る見守りシステム１００では、受信機１１は、空間特徴量が閾値Ｔｈ２未満である状態が所定時間以上継続しているか否かを判断し、空間特徴量が閾値Ｔｈ２未満である状態が所定時間以上継続していると判断した場合、監視ブロックにおいて異常が発生したことを通知する。
【０１８６】
このような構成により、監視ブロックに人間が長時間存在しているか否かを判断することができるため、たとえばお風呂場またはトイレの中で人間が倒れているなど、監視ブロックにおいて発生した異常を検知して通知することができる。
【０１８７】
また、本発明の実施の形態３に係る見守りシステム１００では、人間の動作の有無または多少という二値的な判定を行なう構成であるとしたが、これに限定するものではなく、たとえば、人間の無動作または少動作の可能性のレベルを示す指標を出力する構成であってもよい。
【０１８８】
また、本発明の実施の形態１、本発明の実施の形態２に係る侵入検知システム、および、本発明の実施の形態３に係る見守りシステムでは、空間特徴量として固有値および固有ベクトルを用いる構成であるとしたが、これに限定するものではない。本発明の実施の形態１、本発明の実施の形態２に係る侵入検知システム、および、本発明の実施の形態３に係る見守りシステムでは、固有値または固有ベクトルに限らず、非特許文献１に記載されているような遅延プロファイル等、他の空間特徴量を用いる構成であってもよい。
【０１８９】
また、本発明の実施の形態１、本発明の実施の形態２に係る侵入検知システム、および、本発明の実施の形態３に係る見守りシステムでは、受信機は、アレイ式電波センサであるとしたが、他の種類の電波センサであってもよい。
【０１９０】
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１９１】
１０  送信機
１１  受信機
２１  Ｗｉ−Ｆｉ通信部
２２  アンテナ
３１  インタフェース部
３２  ＲＡＭ
３３  ＲＯＭ
３４  ＢＢ／ＭＡＣ処理部
３５  トランシーバ
３６  コネクタ
４１  アレイ受信部
４２  侵入検知演算部
５１  アレイアンテナ部
５２  受信部
５３  分岐回路
５４  発振器
６１  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
６２  ローノイズアンプ
６３  直交復調器
６４  Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）
６５  空間特徴量算出部
６６  検知部
６７  警報部
７１  相関行列演算部
７２  固有値・固有ベクトル演算部
７３  分散演算部
１００  侵入検知システム、見守りシステム（監視システム）
【図１】
2014164639.tif 000025
【図２】
2014164639.tif 000026
【図３】
2014164639.tif 000027
【図４】
2014164639.tif 000028
【図５】
2014164639.tif 000029
【図６】
2014164639.tif 000030
【図７】
2014164639.tif 000031
【図８】
2014164639.tif 000032
【図９】
2014164639.tif 000033
【図１０】
2014164639.tif 000034
【図１１】
2014164639.tif 000035