(57)【要約】【課題】複数のドップラセンサが近接配置されたドップラセンサシステムにおいて、他のドップラセンサの送信信号に起因する誤検知を低減する。【解決手段】ドップラセンサシステムは、複数のドップラセンサ１を備えている。複数のドップラセンサ１の設定周波数は互いに異なるように設定されている。各ドップラセンサ１は、設定周波数の信号を送信信号として生成する信号生成部１２と、送信信号を検知領域に向けて送信電波として送信する送信アンテナ１５ａと、対象物によって反射された送信電波を受信し、受信信号を出力する受信アンテナ１６ａと、送信信号と受信信号とからドップラ信号を生成するドップラ回路１４ａと、ドップラ信号に基づいてドップラ周波数を判定する信号処理部１７ａと、ドップラ周波数が閾値周波数以上であれば、誤検知の可能性があると判定する誤検知判定部１８ａと、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のドップラセンサを備えたドップラセンサシステムであって、
前記複数のドップラセンサの設定周波数は互いに異なるように設定され、
前記ドップラセンサは、
前記設定周波数の信号を送信信号として生成する信号生成部と、
前記送信信号を検知領域に向けて送信電波として送信する送信アンテナと、
対象物によって反射された前記送信電波を受信し、受信信号を出力する受信アンテナと、
前記送信信号と前記受信信号とからドップラ信号を生成するドップラ回路と、
前記ドップラ信号に基づいてドップラ周波数を判定する信号処理部と、を備え、
少なくとも一つの前記ドップラセンサは、前記ドップラ周波数が閾値周波数以上であれば、誤検知の可能性があると判定する誤検知判定部を備えたドップラセンサシステム。
【請求項２】
前記閾値周波数は、近接する前記ドップラ回路の前記設定周波数と、前記対象物の想定移動速度と、に基づいて定められる請求項１記載のドップラセンサシステム。
【請求項３】
前記設定周波数は、電波法において免許を要しないと規定されている電波局において用いられる周波数である請求項１または２記載のドップラセンサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のドップラセンサを近接配置したドップラセンサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
マンマシンインターフェースや侵入検知等に用いる移動体の検知手段の一つとしてドップラセンサが知られている。ドップラセンサは、所定の検知領域に所定周波数の電波を送信し、対象物が電波の送信方向に移動している場合には、対象物によって反射された電波の周波数がシフトするというドップラ効果に基づいて、対象物の移動を検知するものである。
【０００３】
上述のように、ドップラセンサはドップラ効果を利用した技術であるため、電波の送信方向に沿った移動しか検知することができない。そのため、複数の移動体を検知する場合や、複数の検知領域が存在する場合には、複数のドップラセンサを配置しなければならない（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上述のように、複数のドップラセンサを近接配置した場合には、近接するドップラセンサの送信電波を受信し、干渉を生じるおそれがある。特許文献１の装置では、送信信号と受信信号との差異を表す差分信号（ドップラ信号）の微分に基づいて干渉を検出し、干渉を検出した場合の差分信号を無効としている。これにより、他のドップラセンサから送信される電波の干渉に起因する誤検出や検出漏れを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４９６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の装置では、差分信号の微分値と閾値との比較によって干渉を判定しているため、干渉の検知精度は信号強度に依存する。したがって、干渉信号の強度によっては、誤検知を招くものの、干渉信号として検知されないおそれがある。
【０００７】
一方、複数の検知領域の移動体を検知するために、複数のドップラセンサを近接配置した場合には、第１のドップラセンサにおいて、第２のドップラセンサから送信され、第２のドップラセンサの検知領域で移動体によって反射された電波が受信される場合がある。この受信された電波の強度は、第１のドップラセンサが送信した電波の強度に比べて弱い可能性がある。このような場合には、特許文献１の装置では、干渉を検知できないおそれがある。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のドップラセンサが近接配置されたドップラセンサシステムにおいて、他のドップラセンサの送信信号に起因する誤検知を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の複数のドップラセンサを備えたドップラセンサシステムは、前記複数のドップラセンサの設定周波数は互いに異なるように設定され、前記ドップラセンサは、前記設定周波数の信号を送信信号として生成する信号生成部と、前記送信信号を検知領域に向けて送信電波として送信する送信アンテナと、対象物によって反射された前記送信電波を受信し、受信信号を出力する受信アンテナと、前記送信信号と前記受信信号とからドップラ信号を生成するドップラ回路と、前記ドップラ信号に基づいてドップラ周波数を判定する信号処理部と、を備え、少なくとも一つの前記ドップラセンサは、前記ドップラ周波数が閾値周波数以上であれば、誤検知の可能性があると判定する誤検知判定部を備えている。
【００１０】
この構成では、各々のドップラセンサは、各々の検知領域に向けて送信電波を送信し、各々の検知領域の移動体の検知を行っている。しかしながら、各々のドップラセンサは近接配置されており、電波はある程度拡散するため、あるドップラセンサが、他のドップラセンサの送信電波の反射電波を受信するおそれがある。この場合には、移動体の誤検知を生じるおそれがある。この誤検知を低減するため、上述の構成では、誤検知判定部がドップラ周波数と所定の閾値周波数とを比較し、ドップラ周波数が閾値周波数以上であれば、そのドップラ信号（または、ドップラ周波数）は誤検知の可能性があると判定している。よって、この誤検知判定部の判定結果を用いれば、誤検知の可能性を低減することができる。
【００１１】
送信電波の周波数と受信電波の周波数との偏差は、移動体の移動速度に依存している。そのため、移動体の移動速度が想定できれば、周波数の偏差の範囲を規定することができる。これに基づき、本発明のドップラセンサシステムの好適な実施形態の一つでは、前記閾値周波数は、近接する前記ドップラ回路の前記設定周波数と、前記対象物の想定移動速度と、に基づいて定められている。
【００１２】
また、本発明のドップラセンサシステムの好適な実施形態の一つでは、前記設定周波数は、電波法において免許を要しないと規定されている電波局において用いられる周波数としている。このような設定周波数を用いると、ドップラセンサを設置する際に電波法上の登録・認可の必要がない。そのため、ドップラセンサの設置の手間が増大することがない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ドップラセンサシステムのブロック図である。
【図２】ドップラセンサシステムの処理の流れを表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、図面を用いて本発明のドップラセンサシステムの実施形態を説明する。なお、対象物とは、マンマシンインターフェース等の用途であればユーザの手等であり、侵入検知等の用途であれば侵入者等を指す。また、移動体とは移動する対象物である。
【００１５】
図１は、本実施形態におけるドップラセンサシステムのブロック図である。図に示すように、本実施形態では、２つのドップラセンサ１を一つにパッケージングし、ドップラセンサシステムを構成している。なお、以下の説明では、これらを区別する必要がある場合には、それぞれ第１ドップラセンサ１ａ，第２ドップラセンサ１ｂと称する。
【００１６】
本実施形態のドップラセンサシステムは、ユーザの両手の各々の動きを検知するように構成されている。そのため、第１ドップラセンサ１ａの検知領域と第２ドップラセンサ１ｂの検知領域は、それぞれユーザの右手の移動領域と左手の移動領域に設定されている。
【００１７】
本実施形態では、各ドップラセンサ１に設定された設定周波数は、電波法において免許を要しないと規定されている電波局において用いられる周波数である。例えば、２．４ＧＨｚ帯やＳｕｂ−１ＧＨｚ帯が設定周波数として用いられる。このように、本実施形態では、電波法において免許を要しないと規定されている電波局において用いられる周波数を設定周波数として用いるため、ドップラセンサの設置に際して電波局としての登録および認可が不要となる。そのため、容易にドップラセンサを設置することができる。なお、各ドップラセンサ１と設定周波数との関係は、図示しない不揮発性記録媒体等に記録されている。
【００１８】
また、第１ドップラセンサ１ａの設定周波数と、第２ドップラセンサ１ｂの設定周波数とは互いに異なるように設定されている。以下に、設定周波数の定め方を説明する。
【００１９】
ドップラセンサ１の送信電波の周波数をＦｓ，送信電波が移動体によって反射された電波（受信電波）の周波数をＦｒ，移動体の速度（送信電波の送信方向に沿う速度）をｖ，光速をｃとすると、送信電波と受信電波との偏差ΔＦは、
ΔＦ＝Ｆｓ−Ｆｒ＝２×Ｆｓ×ｖ／ｃ    ・・・（１）
となる。すなわち、移動体の速度は、
ｖ＝（ΔＦ×ｃ）／（２×Ｆｓ）        ・・・（２）
となる。
【００２０】
本実施形態では、移動体はユーザの手を想定しており、手の速度ｖは３ｍ／ｓ程度が限界であると考えられる。したがって、式（２）より、
ｖ＝（ΔＦ×ｃ）／（２×Ｆｓ）≦３    ・・・（３）
すなわち、
ΔＦ≦６×Ｆｓ／ｃ                    ・・・（４）
となる。
【００２１】
したがって、受信した電波が、自身が送信したものであるか否かを判定可能にするためには、各々のドップラセンサ１の設定周波数の偏差が式（４）を満たさないように設定すればよい。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態のドップラセンサ１は、制御部１１，信号生成部１２，スイッチ１３，ドップラ回路１４，送信アンテナ１５，受信アンテナ１６，信号処理部１７，誤検知判定部１８，移動体判定部１９を備えている。なお、図では第１ドップラセンサ１ａの構成要素には「ａ」を付し、第２ドップラセンサ１ｂの構成要素には「ｂ」を付している。
【００２３】
なお、本実施形態では、制御部１１，信号生成部１２，スイッチ１３は第１ドップラセンサ１ａと第２ドップラセンサ１ｂとで共用する構成としている。そのため、図では、これらの構成要素には、「ａ」または「ｂ」を付していない。
【００２４】
制御部１１は、ドップラセンサ１全体の動作を制御する。本実施形態では、第１ドップラセンサ１ａからの送信電波の送信と第２ドップラセンサからの送信電波の送信は時分割で行い、また、上述したように、信号生成部１２を第１ドップラセンサ１ａと第２ドップラセンサ１ｂとで共用している。そのため、制御部１１は、信号生成部１２に対して生成すべき送信信号の周波数（設定周波数）を指示する。また、制御部１１は、スイッチ１３を制御して、信号生成部１２により生成された送信信号の供給先を切り換える。具体的には、第１ドップラセンサ１ａが送信するタイミングでは、制御部１１は、信号生成部１２に対して第１ドップラセンサ１ａの設定周波数を指示し、スイッチ１３に対して信号生成部１２により生成された送信信号を第１ドップラ回路１４ａに供給するよう指示する。逆の場合も同様である。
【００２５】
信号生成部１２は、上述したように、制御部１１から指示された周波数の信号（以下、送信信号と称する）を生成する。生成された送信信号はスイッチ１３に供給される。
【００２６】
スイッチ１３は、制御部１１からの制御信号に基づいて、信号生成部１２から供給される送信信号の供給先を切り換える。本実施形態では、２つのドップラセンサ１を用いているため、スイッチ１３は２位置スイッチにより、信号の供給先を第１ドップラセンサ１ａと第２ドップラセンサ１ｂとのいずれかに切り換えるように構成されている。
【００２７】
ドップラ回路１４は、送信アンテナ１５を介して、入力された送信信号を送信電波として、各々のドップラセンサ１に設定されている検知領域に向けて送信する。そのため、送信アンテナ１５は、その検知領域方向に指向性を有するように設置されている。
【００２８】
また、ドップラ回路１４には、受信アンテナ１６が受信した、移動体によって反射された送信電波が受信信号として入力される。ドップラ回路１４は、入力された送信信号および受信信号からドップラ信号を生成する。ここで、ドップラ信号とは、送信信号の周波数と受信信号の周波数との偏差を周波数として有する信号である。生成されたドップラ信号は信号処理部１７に入力される。ドップラ回路１３は、例えば、ミキサ等により構成することができる。
【００２９】
信号処理部１７は、ドップラ信号からドップラ周波数を判定する。判定したドップラ周波数は誤検知判定部１８に入力される。なお、本実施形態では、信号処理部１７は、判定したドップラ周波数を電圧に変換して出力する。
【００３０】
誤検知判定部１８は、ドップラ周波数に基づいて、誤検知を生じる可能性があるか否かを判定する。この誤検知とは、他のドップラセンサ１から送信された電波を受信したり、他のドップラセンサ１から送信され移動体によって反射された電波を受信したりすることに起因する誤検知である。すなわち、誤検知判定部１８は、受信した電波が、自身が送信した電波であるか否かを判定することにより、誤検知の可能性を判定している。
【００３１】
誤検知判定部１８は、入力されたドップラ周波数と所定の閾値周波数とを比較し、誤検知の可能性を判定する。この閾値周波数は、式（４）の等号が成立するΔＦと、ドップラセンサ１ａの設定周波数とドップラセンサ１ｂの設定周波数との偏差との間に設定されている。このように閾値周波数を設定することにより、受信した電波が、自身が送信したものであるか、他のドップラセンサ１が送信したものであるかを判別する、すなわち、誤検出の可能性があるか否かを判定することができる。
【００３２】
本実施形態では、誤検知判定部１８は、誤検知の可能性がないと判定した場合には、入力されたドップラ周波数をそのまま移動体判定部１９に送信する。一方、誤検知の可能性があると判定した場合には、ドップラ周波数が０Ｈｚであることを示す電圧（例えば、０Ｖ）を移動体判定部１９に送信する。
【００３３】
移動体判定部１９は、ドップラ周波数に基づいて移動体を判定する。上述したように、ドップラ周波数は、送信信号の周波数と受信信号の周波数の偏差であり、この偏差は移動体の移動速度によって規定される。したがって、ドップラ周波数を判定すれば、送信電波の送信方向に沿って移動している移動体の有無、その移動方向（近接または離間方向）、さらには、移動速度をも判定することができる。なお、移動体判定部１９の判定結果の種別は、ドップラセンサ１をどのように用いるかによって変更すればよい。例えば、本実施形態の場合には、移動体の有無を判定する。これにより、ユーザの手が動いたか否かを判定することができる。
【００３４】
図２は、ドップラセンサシステムの処理の流れを表すフローチャートである。以下の説明では、第１ドップラセンサ１ａの処理の流れのみを説明するが、第２ドップラセンサ１ｂでも異なるタイミングで同様の処理が行われる。
【００３５】
まず、制御部１１は第１ドップラセンサ１ａの送信時期に達したか否かを判定する（＃０１）。もし、送信時期に達していれば（＃０１のＹｅｓ分岐）、制御部１１は、信号生成部１２に対して、第１ドップラセンサ１ａの設定周波数を送信し、第１ドップラセンサ１ａ用の送信信号を生成するよう指示を送る。同時に、制御部１１はスイッチ１３に対して、出力を第１ドップラセンサ１ａ側に切り換えるよう指示を送る（＃０２）。
【００３６】
制御部１１からの指示を受けた送信信号生成部１２は、上述した送信周波数を有する送信信号を生成する（＃０３）。生成された送信信号は、スイッチ１３を介して、第１ドップラセンサ１ａのドップラ回路１４ａに入力される。ドップラ回路１４ａに入力された送信信号は、送信アンテナ１５ａを介して、第１ドップラセンサ１ａの検知領域に向けて送信電波として送信される（＃０４）。
【００３７】
送信された送信電波は、移動体等によって反射され、受信アンテナ１６ａを介して受信される（＃０５）。受信された電波は、受信信号としてドップラ回路１４ａに入力される。
【００３８】
ドップラ回路１４ａは、送信信号と受信信号とからドップラ信号を生成する（＃０６）。生成されたドップラ信号は、信号処理部１７ａに入力される。
【００３９】
信号処理部１７ａは、ドップラ信号からドップラ周波数を判定する（＃０７）。なお、ドップラ信号は微弱なため、ドップラ信号を増幅した後にドップラ周波数を判定することが望ましい。判定したドップラ周波数は誤検知判定部１８ａに入力される。
【００４０】
誤検知判定部１８ａは、入力されたドップラ周波数と閾値周波数とを比較し誤検知の可能性の判定を行う（＃０８）。ここで、誤検知の可能性があると判定された場合には（＃０８のＹｅｓ分岐）、誤検知判定部１８ａは、ドップラ周波数が０Ｈｚであることを示す電圧（０Ｖ）を出力する。すなわち、ドップラ信号を無効にする（＃０９）。この電圧は移動体判定部１９ａに入力されるが、この場合には移動体判定部１９ａは実質的には動作しない。一方、誤検知の可能性がないと判定された場合には、誤検知判定部１８ａは、入力されたドップラ周波数を示す電圧をそのまま出力する。誤検知判定部１８ａからの出力は、移動体判定部１９ａに入力される。
【００４１】
移動体判定部１９ａは、入力されたドップラ周波数に応じて、移動体の有無や、移動方向（近接または離間）、移動速度等を判定する（＃１０）。移動体判定部１９の判定結果は、検知したドップラセンサ１（この例では第１ドップラセンサ１ａ）の識別情報が付与されて、外部機器に送信される。そうすれば、外部機器において、動かされた手が右手であるか左手であるかを識別することができる。この結果は、例えば、外部機器がコンピュータとすれば、ドップラセンサシステムの出力を用いて、ユーザの手をポインティングデバイスとすることができる。
【００４２】
なお、この構成では、各々のドップラセンサ１から移動体の検知結果が出力されるが、各々の移動体判定部１９の出力を制御部１１等で統合し、出力するように構成しても構わない。その場合にも、出力に検知したドップラセンサを識別可能な情報を付加することが望ましい。
【００４３】
また、ドップラセンサ１に移動体判定部１９を設けない構成としても構わない。その場合には、ドップラセンサシステムからはドップラ周波数が外部機器に対して出力され、外部機器がドップラ周波数に基づいて移動体判定を行えばよい。
【００４４】
〔別実施形態〕
（１）上述の実施形態では、２つのドップラセンサ１を一つにパッケージングした構成としたが、各々がパッケージングされた複数のドップラセンサ１を近接配置する構成としても構わない。
【００４５】
（２）上述の実施形態では、第１ドップラセンサ１ａからの電波送信と、第２ドップラセンサ１ｂからの電波送信とを時分割で行ったが、同時に電波送信を行っても構わない。また、各ドップラセンサ１を離散的でなく連続的に動作させても構わない。
【００４６】
（３）上述の実施形態では、送信用のアンテナと受信用のアンテナとを有する構成としたが、一つのアンテナを送受信に用いても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、複数のドップラセンサを近接配置したドップラセンサシステムに用いることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１：ドップラセンサ
１ａ：第１ドップラセンサ（ドップラセンサ）
１ｂ：第２ドップラセンサ（ドップラセンサ）
１２：信号生成部
１４，１４ａ，１４ｂ：ドップラ回路
１５，１５ａ，１５ｂ：送信アンテナ
１６，１６ａ，１６ｂ：受信アンテナ
１７，１７ａ，１７ｂ：信号処理部
１８，１８ａ，１８ｂ：誤検知判定部
【図１】
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【図２】
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