(57)【要約】【課題】製造費用の上昇を抑えつつ検出精度の向上を図る。【解決手段】ドップラー信号の信号レベルがしきい値を超える時間の累積値は、移動体が人の場合と雨滴の場合とで明確な差異が存在する。したがって、判定部７は、基準時間内において、比較部６から検知信号が出力されている時間の累積値が上限値未満のときは、移動体が人であると判定する。一方、基準時間内における前記累積値が上限値以上のときは、移動体が雨滴である可能性が極めて高いので、判定部７は移動体が人で無いと判定する。つまり、高速フーリエ変換などの高度な信号処理を行わずに誤検知を抑制することができるので、判定部７を高性能のハードウェアで構成する必要が無いから、製造費用の上昇を抑えつつ検出精度の向上を図ることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域にエネルギー波を送波する送波手段と、前記監視領域に存在する物体に反射して戻る前記エネルギー反射波を受波して電気信号に変換する受波手段と、前記受波手段で変換された前記電気信号に所定の信号処理を施す信号処理手段と、前記信号処理手段から出力される出力信号の信号レベルを所定のしきい値と比較し、且つ前記信号レベルが前記しきい値を超えたときに検知信号を出力する比較手段と、前記検知信号に基づいて前記監視領域における移動体の存否を判定する判定手段とを備え、
前記判定手段は、所定の基準時間内において、前記検知信号が出力されている時間の累積値が所定の上限値未満のときは前記移動体が存在すると判定し、前記累積値が前記上限値以上のときは前記移動体が存在しないと判定することを特徴とする移動体検出装置。
【請求項２】
前記監視領域を挟んで前記送波手段に対向する位置から前記監視領域にエネルギー波を送波する第２送波手段と、前記第２送波手段から送波された前記エネルギー波が前記物体に反射して戻るエネルギー反射波を受波して電気信号に変換する第２受波手段とを備え、
前記信号処理手段は、前記第２受波手段で変換された前記電気信号に前記信号処理を施した第２出力信号を前記比較手段に出力するように構成され、
前記比較手段は、前記第２出力信号の信号レベルを前記しきい値と比較し、且つ前記信号レベルが前記閾値を超えたときに第２検知信号を出力するように構成され、
前記判定手段は、前記検知信号の時間的な変化と、前記第２検知信号の時間的な変化とが矛盾する場合、前記移動体が存在しないと判定することを特徴とする請求項１記載の移動体検出装置。
【請求項３】
所定周波数の発振信号を前記送波手段に出力する発振手段を備え、前記送波手段は、前記発振信号を前記エネルギー波に変換して送波するように構成され、前記信号処理手段は、前記発振信号と前記電気信号を周波数ミキシングすることで前記電気信号に含まれるドップラー成分を抽出して前記ドップラー成分を前記出力信号とするように構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の移動体検出装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記検知信号が入力されない期間が所定期間を超えたときに判定結果を初期化するように構成されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の移動体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体検出装置の主な用途として、監視領域における人の存在検出がある。例えば、特許文献１には、移動体検出装置に相当するドップラーセンサを搭載し、ドップラーセンサが移動体(人)を検出したときに照明負荷を点灯し、ドップラーセンサが移動体(人)を検出しないときに照明負荷を消灯(又は調光点灯)する照明器具が開示されている。
【０００３】
ところで、特許文献１記載の従来例では、人以外の移動体、例えば、降雨(雨滴)を移動体として誤検出することを防止するため、ディジタル変換したドップラー信号を高速フーリエ変換して周波数強度分布(スペクトル)を求めている。そして、特許文献１記載の従来例は、ドップラー信号のスペクトルを用いて、移動体が人であるか、人以外の例えば、雨滴などであるかを判別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６８０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の従来例は、高速フーリエ変換のような高度な信号処理が必要であるから、検出に要する時間を短くするために高性能のハードウェア(例えば、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やＤＳＰ(Digital Signal Processor)など)が必要である。そのため、検出精度を向上するための製造費用が高く付くという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、製造費用の上昇を抑えつつ検出精度の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の移動体検出装置は、監視領域にエネルギー波を送波する送波手段と、前記監視領域に存在する物体に反射して戻る前記エネルギー反射波を受波して電気信号に変換する受波手段と、前記受波手段で変換された前記電気信号に所定の信号処理を施す信号処理手段と、前記信号処理手段から出力される出力信号の信号レベルを所定のしきい値と比較し、且つ前記信号レベルが前記しきい値を超えたときに検知信号を出力する比較手段と、前記検知信号に基づいて前記監視領域における移動体の存否を判定する判定手段とを備え、前記判定手段は、所定の基準時間内において、前記検知信号が出力されている時間の累積値が所定の上限値未満のときは前記移動体が存在すると判定し、前記累積値が前記上限値以上のときは前記移動体が存在しないと判定することを特徴とする。
【０００８】
この移動体検出装置において、前記監視領域を挟んで前記送波手段に対向する位置から前記監視領域にエネルギー波を送波する第２送波手段と、前記第２送波手段から送波された前記エネルギー波が前記物体に反射して戻るエネルギー反射波を受波して電気信号に変換する第２受波手段とを備え、前記信号処理手段は、前記第２受波手段で変換された前記電気信号に前記信号処理を施した第２出力信号を前記比較手段に出力するように構成され、前記比較手段は、前記第２出力信号の信号レベルを前記しきい値と比較し、且つ前記信号レベルが前記閾値を超えたときに第２検知信号を出力するように構成され、前記判定手段は、前記検知信号の時間的な変化と、前記第２検知信号の時間的な変化とが矛盾する場合、前記移動体が存在しないと判定することが好ましい。
【０００９】
この移動体検出装置において、所定周波数の発振信号を前記送波手段に出力する発振手段を備え、前記送波手段は、前記発振信号を前記エネルギー波に変換して送波するように構成され、前記信号処理手段は、前記発振信号と前記電気信号を周波数ミキシングすることで前記電気信号に含まれるドップラー成分を抽出して前記ドップラー成分を前記出力信号とするように構成されることが好ましい。
【００１０】
この移動体検出装置において、前記判定手段は、前記検知信号が入力されない期間が所定期間を超えたときに判定結果を初期化するように構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の移動体検出装置は、出力信号の信号レベルがしきい値を超える時間の累積値から、判定手段が移動体(人と雨滴)を区別して判定するので、高速フーリエ変換などの高度な信号処理を行わずに誤検知を抑制することができ、その結果、判定手段を高性能のハードウェアで構成する必要が無いから、製造費用の上昇を抑えつつ検出精度の向上を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る移動体検出装置の実施形態１を示すブロック図である。
【図２】(ａ)は同上における人を検出した場合のドップラー信号の波形図、(ｂ)は同上における雨滴を検出した場合のドップラー信号の波形図である。
【図３】本発明に係る移動体検出装置の実施形態２を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る移動体検出装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
本実施形態の移動体検出装置は、図１に示すように発振回路１、送波アンテナ２、受波アンテナ３、周波数ミキサ４、ローパスフィルタ(ＬＰＦ)５、比較器６、判定部７などで構成される。
【００１５】
発振回路１は、所定周波数(例えば、数十〜数百ギガヘルツ)の発振信号を送波アンテナ２に出力する。送波アンテナ２は、発振信号を電磁波(エネルギー波)として空中(監視領域)に放射(送波)する。受波アンテナ３は送波アンテナ２と同一構造を有し、監視領域に存在する物体に反射して戻る電磁波(エネルギー反射波)を受波して電気信号に変換する。
【００１６】
周波数ミキサ４は、受波アンテナ３から出力される電気信号と、発振信号とを周波数ミキシングすることにより、両信号をそれぞれの周波数の和と差の成分に変換する。ここで、監視領域に存在する物体が静止物のみであれば、受信アンテナ３が受波する電磁波の周波数と、送信アンテナ２が送波する電磁波の周波数とが一致する。故に、周波数ミキサ４からは周波数の和の成分(発振信号の周波数の２倍の成分)のみが出力される。
【００１７】
一方、監視領域に移動する物体(移動体)が存在している場合、ドップラー効果によって当該移動体に反射した電磁波の周波数が変化(シフト)し、受信アンテナ３が受波する電磁波の周波数と、送信アンテナ２が送波する電磁波の周波数とが一致しなくなる。故に、周波数ミキサ４からは、上述した周波数の和の成分と差の成分とが出力される。
【００１８】
ローパスフィルタ５は、発振信号の周波数よりも高い周波数の信号を遮断し、前記周波数よりも低い周波数の信号のみを通過させる。故に、周波数ミキサ４から出力される和の成分がローパスフィルタ５で遮断され、差の成分のみがローパスフィルタ５を通過して比較部６に出力される。なお、本実施形態では、周波数ミキサ４とローパスフィルタ５が信号処理手段に相当する。
【００１９】
比較部６は、ローパスフィルタ５から出力される出力信号(周波数の差の成分：ドップラー信号)の信号レベルを所定のしきい値と比較し、且つ信号レベルがしきい値を超えたときに検知信号を出力する。ただし、後述するようにドップラー信号が基準電位に対して正負の振幅を有する信号となるので、正のしきい値と負のしきい値とを有するウインドコンパレータで比較器６を構成することが好ましい。
【００２０】
判定部７は、所定の基準時間内において、比較部６から検知信号が出力されている時間の累積値が所定の上限値未満のときは、監視領域に移動体(人)が存在すると判定し、累積値が上限値以上のときは移動体が存在しないと判定する。なお、判定部７は、ＣＰＵやＤＳＰで構成されてもよいし、検知信号の立ち上がりをカウントするカウンタで構成されてもよい。
【００２１】
ここで、人(成人)が歩く速度は、通常、４〜５km/h(≒１．１〜１．４m/sec)程度と言われている。また、雨滴が落下する速度は、通常、０．６〜０．９m/sec程度と言われている。そして、移動(歩行)する人を検出する場合、送波アンテナ２は鉛直方向に対して傾いた姿勢で電磁波を送波するように設置される。したがって、人の歩行速度と雨滴の落下速度の電磁波の送波方向の成分がかなり近い値になると考えられるため、雨滴に反射する電磁波によって、人が存在すると誤判定される可能性が有る。
【００２２】
図２(ａ)は、監視領域内を人が歩いているときのドップラー信号の波形を示しており、縦軸が信号レベル、横軸が時間である。また、「距離」とは、受波アンテナ３から人までの距離を示し、「角度」は、受波アンテナ３の軸と人の進行方向とが為す角の角度を示す。図２(ａ)から判るように、ドップラー信号は、人が受波アンテナ３に近付くにつれて振幅が徐々に増大し、受波アンテナ３との距離がある程度近くなると振幅が徐々に減少する。
【００２３】
一方、図２(ｂ)は、監視領域内で降雨があったときのドップラー信号の波形を示しており、縦軸が信号レベル、横軸が時間である。また、Ｘ１の符号で示した範囲は、雨量が１時間当たり０．５mm程度の場合のドップラー信号の波形を示している。同様に、Ｘ２の符号で示した範囲は１時間当たり１mm程度の雨量、Ｘ３の符号で示した範囲は１時間当たり１〜３mm程度の雨量、Ｘ４の符号で示した範囲は１時間当たり３mm以上の雨量の場合をそれぞれ示している。
【００２４】
ここで、人が移動する場合(図２(ａ)参照)と、降雨の場合(図２(ｂ)参照)とで、ドップラー信号の信号レベル(振幅)がしきい値を超える時間の累積値を比較すれば、１mm/時以上の雨量の場合は前記累積値が圧倒的に大きくなることは明白である。ただし、監視領域の大きさ(面積)が増えるにつれて、同時に監視領域内に存在し得る人の数も増加するが、上記雨量における雨滴の数に比べれば、十分に少ないと考えられる。なお、０．５mm/時程度の雨量の場合は、１mm/時以上の雨量の場合と比較して、人が移動する場合との前記累積値の差が小さくなってしまうので、人の移動と明確に区別することは困難である。
【００２５】
上述のように、ドップラー信号の信号レベルがしきい値を超える時間の累積値は、移動体が人の場合と雨滴の場合とで明確な差異が存在する。したがって、本実施形態における判定部７は、基準時間内において、比較部６から検知信号が出力されている時間の累積値が上限値未満のときは、移動体が人であると判定する。一方、基準時間内における前記累積値が上限値以上のときは、移動体が雨滴である可能性が極めて高いので、判定部７は移動体が人で無いと判定する。
【００２６】
このように本実施形態は、ドップラー信号の信号レベルがしきい値を超える時間の累積値から、判定部７が人と雨滴を区別して判定するので、高速フーリエ変換などの高度な信号処理を行わずに誤検知を抑制することができる。故に、判定部７を高性能のハードウェアで構成する必要が無いから、製造費用の上昇を抑えつつ検出精度の向上を図ることができる。
【００２７】
なお、前記上限値は、監視領域の状況に合わせて適当な値に設定されることが好ましい。あるいは、監視領域における人の行動パターンに合わせて、前記上限値を設定しても構わない。
【００２８】
(実施形態２)
本発明に係る移動体検出装置の実施形態２は、図３に示すように発振回路１Ａ，１Ｂ、送波アンテナ２Ａ，２Ｂ、受波アンテナ３Ａ，３Ｂ、周波数ミキサ４Ａ，４Ｂ、ＬＰＦ５Ａ，５Ｂをそれぞれ２つずつ備える点に特徴がある。ただし、送波アンテナ２Ｂと受波アンテナ３Ｂは、送波アンテナ２Ａと受波アンテナ３Ａに対して、監視領域を挟んで対向する位置に配置される。
【００２９】
すなわち、監視領域内を人が移動する場合、通常、一方の送波アンテナ２Ａと受波アンテナ３Ａに対して当該人が接近しているとき、他方の送波アンテナ２Ｂと受波アンテナ３Ｂに対しては当該人が遠離ると考えられる。
【００３０】
これに対して、監視領域内に雨が降る場合、風の影響を無視すれば、送波アンテナ２Ａと受波アンテナ３Ａ、並びに送波アンテナ２Ｂと受波アンテナ３Ｂの何れにおいても雨滴との距離はほぼ一定になると考えられる。
【００３１】
つまり、本実施形態における判定部７は、比較部６Ａから出力される検知信号(第１検知信号)の時間的な変化と、比較部６Ｂから出力される検知信号(第２検知信号)の時間的な変化とが矛盾する場合、人が存在しない(移動体が雨滴である)と判定する。具体的には、第１検知信号の時間的な変化と第２検知信号の時間的な変化とが同一とみなせるとき、判定部７は、人が存在しないと判定する。逆に言うと、第１検知信号の時間的な変化と第２検知信号の時間的な変化とが同一とみなせないとき、判定部７は、人が存在すると判定する。
【００３２】
本実施形態によれば、実施形態１では判別が困難であった小雨(０．５mm/時程度の雨量の雨)を人と区別して判定することが可能になる。なお、発振回路１、送波アンテナ２、受波アンテナ３、周波数ミキサ４、ＬＰＦ５をそれぞれ３つ以上ずつ備えても構わない。また、周波数ミキサ４とＬＰＦ５(信号処理手段)を１つずつ備え、複数の受波アンテナ３に対して共用しても構わない。
【００３３】
ところで、実施形態１及び実施形態２において、判定部７は、検知信号が入力されない期間が所定期間を超えたときに判定結果を初期化することが好ましい。つまり、人が監視領域内で一時的に静止していれば、前記所定期間内に再度移動して検知信号が入力されるが、人が監視領域の外へ出た場合、前記所定期間を過ぎても検知信号が入力されない。よって、検知信号が入力されない期間が所定期間を超えたとき、判定部７が判定結果を初期化することにより、所定期間経過後の誤検出を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  発振回路(送波手段)
２  送波アンテナ(送波手段)
３  受波アンテナ(受波手段)
４  周波数ミキサ(信号処理手段)
５  ローパスフィルタ(信号処理手段)
６  比較部(比較手段)
７  判定部(判定手段)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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