(57)【要約】【課題】電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことが可能な監視システム、監視装置、監視方法および監視プログラムを提供する。【解決手段】監視システム２０１は、所定エリアに配置され、無線信号を送信するための送信機１０１と、所定エリアに配置され、送信機１０１から送信された無線信号を受信し、受信した無線信号に基づいて所定エリアにおける空間特徴量を算出し、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ための受信機１０２とを備える。送信機１０１は、無線信号の指向性パターンを選択可能であり、複数の指向性パターンの中から、受信機１０２が受信する無線信号のレベルが最も小さくなる指向性パターンを選択する。【選択図】図１
2014135004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定エリアに配置され、無線信号を送信するための送信機と、
前記所定エリアに配置され、前記送信機から送信された無線信号を受信し、受信した前記無線信号に基づ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ための受信機とを備える監視システムであって、
前記送信機は、前記無線信号の指向性パターンを選択可能であり、複数の前記指向性パターンの中から、前記受信機が受信する前記無線信号のレベルが最も小さくなる指向性パターンを選択する、監視システム。
【請求項２】
前記送信機は、前記複数の指向性パターンの中から、前記受信機が受信する前記無線信号のレベルが所定範囲内で最も小さくなる指向性パターンを選択する、請求項１に記載の監視システム。
【請求項３】
所定エリアに配置された送信機および受信機を備え、前記所定エリアに配置された送信機が他の装置へ無線信号を送信して前記他の装置と通信を行なう通信モードと、前記送信機が前記受信機へ無線信号を送信して前記受信機が前記所定エリアにおける人間の動作を監視する監視モードとを有する監視システムであって、
前記受信機は、前記送信機から送信された前記無線信号を受信し、受信した前記無線信号に基づ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し、
前記送信機は、前記無線信号の指向性パターンを選択可能であり、前記通信モードおよび前記監視モードにおいて異なる指向性パターンを選択する、監視システム。
【請求項４】
前記送信機は、無指向性を含む複数の指向性パターンを選択可能である、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。
【請求項５】
前記送信機は、無指向性および複数の異なる指向性を含む複数の指向性パターンを選択可能である、請求項４に記載の監視システム。
【請求項６】
前記受信機は、前記送信機から送信された前記無線信号の受信レベルを測定し、測定値の大小関係を反対にして作成した受信レベル情報を前記送信機へ送信し、
前記送信機は、前記受信機から受信した前記受信レベル情報の示す前記受信レベルが小さいと判断した場合には、選択中の前記指向性パターンを他の前記指向性パターンに変更し、前記受信レベルが小さくないと判断した場合には、選択中の前記指向性パターンを維持する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の監視システム。
【請求項７】
前記監視システムは、前記送信機が他の装置へ無線信号を送信して前記他の装置と通信を行なう通信モードと、前記送信機が前記受信機へ無線信号を送信して前記受信機が前記所定エリアにおける人間の動作を監視する監視モードとを有し、
前記他の装置は、前記送信機から送信された前記無線信号の受信レベルを測定し、前記受信レベルが小さい場合には前記指向性パターンの切り替え命令を前記送信機へ送信し、
前記受信機は、前記送信機から送信された前記無線信号の受信レベルを測定し、前記受信レベルが大きい場合には前記指向性パターンの切り替え命令を前記送信機へ送信し、
前記送信機は、前記切り替え命令を受信して、選択中の前記指向性パターンを他の前記指向性パターンに変更する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の監視システム。
【請求項８】
所定エリアに配置され、無線信号を送信するための送信機と、
前記所定エリアに配置され、前記送信機から送信された無線信号を受信し、受信した前記無線信号に基づ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ための受信機とを備える監視システムであって、
前記送信機から送信される前記無線信号の指向性が、前記受信機の方向の指向性を含まないように設定されている、監視システム。
【請求項９】
所定エリアに配置され、無線信号を送信するための送信機と、
前記所定エリアに配置され、前記送信機から送信された無線信号を受信し、受信した前記無線信号に基づ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ための受信機とを備える監視システムであって、
前記受信機が受信する前記無線信号のレベルが目標値以下となるように、前記送信機から送信される前記無線信号の指向性が設定されている、監視システム。
【請求項１０】
前記送信機は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従う無線信号を送信する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の監視システム。
【請求項１１】
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１から請求項１０のいずれか１項に記載の監視システム。
【請求項１２】
所定エリアにおける人間の動作を監視するための監視装置であって、
前記所定エリアに配置された送信機から送信された無線信号を受信するための受信部と、
前記受信部によって受信された前記無線信号に基づ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ための演算部と、
前記無線信号の受信レベルを測定するための測定部と、
前記測定部によって測定された前記受信レベルに基づいて、複数の指向性パターンの中から、前記受信部が受信する前記無線信号のレベルが最も小さくなる指向性パターンを前記送信機に選択させるための指向性選択命令を前記送信機へ送信するための指向性制御部とを備える、監視装置。
【請求項１３】
所定エリアに配置され、無線信号を送信するための送信機と、
前記所定エリアに配置され、前記所定エリアにおける人間の動作を監視するための受信機とを備える監視システムにおける監視方法であって、
前記送信機が、前記無線信号の複数の指向性パターンの中から、前記受信機が受信する前記無線信号のレベルが最も小さくなる指向性パターンを選択するステップと、
前記受信機が、前記送信機によって選択された前記指向性パターンの無線信号を受信し、受信した前記無線信号に基づ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ステップとを含む、監視方法。
【請求項１４】
所定エリアに配置された送信機および受信機を備え、前記所定エリアに配置された送信機が他の装置へ無線信号を送信して前記他の装置と通信を行なう通信モードと、前記送信機が前記受信機へ無線信号を送信して前記受信機が前記所定エリアにおける人間の動作を監視する監視モードとを有する監視システムにおける監視方法であって、
前記監視モードにおいて、前記送信機が、前記通信モードと異なる無線信号の指向性パターンを選択し、選択した前記指向性パターンの無線信号を送信するステップと、
前記受信機が、前記無線信号を前記送信機から受信し、受信した前記無線信号に基づ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ステップとを含む、監視方法。
【請求項１５】
所定エリアに配置され、無線信号を送信するための送信機と、
前記所定エリアに配置され、前記所定エリアにおける人間の動作を監視するための受信機とを備える監視システムにおける監視方法であって、
前記送信機から送信される前記無線信号の指向性を、前記受信機の方向の指向性を含まないように設定するステップと、
前記受信機が、設定された前記指向性の無線信号を前記送信機から受信するステップと、
受信した前記無線信号に基づ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ステップとを含む、監視方法。
【請求項１６】
所定エリアに配置され、無線信号を送信するための送信機と、
前記所定エリアに配置され、前記所定エリアにおける人間の動作を監視するための受信機とを備える監視システムにおける監視方法であって、
前記受信機が受信する前記無線信号のレベルが目標値以下となるように、前記送信機から送信される前記無線信号の指向性を設定するステップと、
前記受信機が、設定された前記指向性の無線信号を前記送信機から受信するステップと、
受信した前記無線信号に基づ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ステップとを含む、監視方法。
【請求項１７】
所定エリアにおける人間の動作を監視するための監視装置における監視方法であって、
前記所定エリアに配置された送信機から送信された無線信号の受信レベルを測定するステップと、
測定した前記受信レベルに基づいて、複数の指向性パターンの中から、前記受信レベルが最も小さくなる指向性パターンを前記送信機に選択させるための指向性選択命令を前記送信機へ送信するステップと、
前記指向性選択命令に基づいて選択された指向性パターンの無線信号を前記送信機から受信するステップと、
受信した前記無線信号に基づ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ステップとを含む、監視方法。
【請求項１８】
所定エリアに配置され、無線信号を送信するための送信機と、
前記所定エリアに配置され、前記所定エリアにおける人間の動作を監視するための受信機とを備える監視システムにおいて用いられる監視プログラムであって、コンピュータに、
前記無線信号の複数の指向性パターンの中から、前記受信機が受信する前記無線信号のレベルが最も小さくなる指向性パターンを選択するステップと、
選択した前記指向性パターンの無線信号を前記送信機から受信し、受信した前記無線信号に基づ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ステップとを実行させるための、監視プログラム。
【請求項１９】
所定エリアに配置された送信機および受信機を備え、前記所定エリアに配置された送信機が他の装置へ無線信号を送信して前記他の装置と通信を行なう通信モードと、前記送信機が前記受信機へ無線信号を送信して前記受信機が前記所定エリアにおける人間の動作を監視する監視モードとを有する監視システムにおいて用いられる監視プログラムであって、コンピュータに、
前記監視モードにおいて、前記通信モードと異なる無線信号の指向性パターンを選択し、選択した前記指向性パターンの無線信号を前記送信機から送信するステップと、
前記無線信号を前記送信機から受信し、受信した前記無線信号に基づ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ステップとを実行させるための、監視プログラム。
【請求項２０】
所定エリアにおける人間の動作を監視するための監視装置において用いられる監視プログラムであって、コンピュータに、
前記所定エリアに配置された送信機から送信された無線信号の受信レベルを測定するステップと、
測定した前記受信レベルに基づいて、複数の指向性パターンの中から、前記受信レベルが最も小さくなる指向性パターンを前記送信機に選択させるための指向性選択命令を前記送信機へ送信するステップと、
前記指向性選択命令に基づいて選択された指向性パターンの無線信号を前記送信機から受信するステップと、
受信した前記無線信号に基づ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ステップとを実行させるための、監視プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視システム、監視装置、監視方法および監視プログラムに関し、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、監視装置、監視方法および監視プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
室内等の所定エリアにおいて、人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】
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。このイベント検出装置が設置される場所によっては、受信機に到来する送信機からの直接波のレベルが反射波と比べて非常に大きくなってしまう場合がある。この場合、反射波の伝搬経路における変化を検出することが困難になり、検知可能エリアが狭くなってしまう。このような問題は、室内等の比較的狭いエリアに設置される場合に生じる可能性が高い。
【０００８】
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、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことが可能な監視システム、監視装置、監視方法および監視プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（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は、所定エリアに配置され、無線信号を送信するための送信機と、上記所定エリアに配置され、上記送信機から送信された無線信号を受信し、受信した上記無線信号に基づ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ための受信機とを備える監視システムであって、上記送信機は、上記無線信号の指向性パターンを選択可能であり、複数の上記指向性パターンの中から、上記受信機が受信する上記無線信号のレベルが最も小さくなる指向性パターンを選択する。
【００１０】
このような構成により、受信機にとって都合の良い無線信号を送信機から送信することができるため、この無線信号を用いて空間特徴量を正確に算出し、検知精度を向上させることができる。したがって、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことができる。
【００１１】
（２）好ましくは、上記送信機は、上記複数の指向性パターンの中から、上記受信機が受信する上記無線信号のレベルが所定範囲内で最も小さくなる指向性パターンを選択する。
【００１２】
このような構成により、たとえば選択したアンテナの指向性のヌル点が受信機の方向に形成される等、受信機における無線信号の受信レベルが低くなりすぎる指向性パターンを除外することができるため、受信機において適切なレベルの無線信号を受信することができる。
【００１３】
（３）またこの発明の別の局面に係わる監視システムは、所定エリアに配置された送信機および受信機を備え、上記所定エリアに配置された送信機が他の装置へ無線信号を送信して上記他の装置と通信を行なう通信モードと、上記送信機が上記受信機へ無線信号を送信して上記受信機が上記所定エリアにおける人間の動作を監視する監視モードとを有する監視システムであって、上記受信機は、上記送信機から送信された上記無線信号を受信し、受信した上記無線信号に基づ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し、上記送信機は、上記無線信号の指向性パターンを選択可能であり、上記通信モードおよび上記監視モードにおいて異なる指向性パターンを選択する。
【００１４】
このような構成により、受信機にとって都合の良い無線信号を送信機から送信することができるため、この無線信号を用いて空間特徴量を正確に算出し、検知精度を向上させることができる。したがって、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことができる。
【００１５】
（４）好ましくは、上記送信機は、無指向性を含む複数の指向性パターンを選択可能である。
【００１６】
このように、送信機において無指向性を選択可能とする構成により、たとえば無線ＬＡＮアクセスポイントを送信機として使用することができるため、通常の無線ＬＡＮシステムにおいて監視システムを構築することができる。
【００１７】
（５）より好ましくは、上記送信機は、無指向性および複数の異なる指向性を含む複数の指向性パターンを選択可能である。
【００１８】
このように、有指向性のパターンを複数選択可能とする構成により、受信機に到来する直接波の強度をより確実に低下させることができる。
【００１９】
（６）好ましくは、上記受信機は、上記送信機から送信された上記無線信号の受信レベルを測定し、測定値の大小関係を反対にして作成した受信レベル情報を上記送信機へ送信し、上記送信機は、上記受信機から受信した上記受信レベル情報の示す上記受信レベルが小さいと判断した場合には、選択中の上記指向性パターンを他の上記指向性パターンに変更し、上記受信レベルが小さくないと判断した場合には、選択中の上記指向性パターンを維持する。
【００２０】
このような構成により、送信機は、指向性パターンの選択機能を有していれば、通常の通信時および監視時で同じ動作を行なえばよくなり、監視用に送信機を別途設けることなく、無線ＬＡＮ方式等の通常の送信機を流用することができる。
【００２１】
（７）好ましくは、上記監視システムは、上記送信機が他の装置へ無線信号を送信して上記他の装置と通信を行なう通信モードと、上記送信機が上記受信機へ無線信号を送信して上記受信機が上記所定エリアにおける人間の動作を監視する監視モードとを有し、上記他の装置は、上記送信機から送信された上記無線信号の受信レベルを測定し、上記受信レベルが小さい場合には上記指向性パターンの切り替え命令を上記送信機へ送信し、上記受信機は、上記送信機から送信された上記無線信号の受信レベルを測定し、上記受信レベルが大きい場合には上記指向性パターンの切り替え命令を上記送信機へ送信し、上記送信機は、上記切り替え命令を受信して、選択中の上記指向性パターンを他の上記指向性パターンに変更する。
【００２２】
このような構成により、送信機は、指向性パターンの選択機能を有していれば、通常の通信時および監視時で同じ動作を行なえばよくなり、監視用に送信機を別途設けることなく、無線ＬＡＮ方式等の通常の送信機を流用することができる。
【００２３】
（８）またこの発明の別の局面に係わる監視システムは、所定エリアに配置され、無線信号を送信するための送信機と、上記所定エリアに配置され、上記送信機から送信された無線信号を受信し、受信した上記無線信号に基づ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ための受信機とを備える監視システムであって、上記送信機から送信される上記無線信号の指向性が、上記受信機の方向の指向性を含まないように設定されている。
【００２４】
このような構成により、受信機にとって都合の良い無線信号を送信機から送信することができるため、この無線信号を用いて空間特徴量を正確に算出し、検知精度を向上させることができる。したがって、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことができる。
【００２５】
（９）またこの発明の別の局面に係わる監視システムは、所定エリアに配置され、無線信号を送信するための送信機と、上記所定エリアに配置され、上記送信機から送信された無線信号を受信し、受信した上記無線信号に基づ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ための受信機とを備える監視システムであって、上記受信機が受信する上記無線信号のレベルが目標値以下となるように、上記送信機から送信される上記無線信号の指向性が設定されている。
【００２６】
このような構成により、受信機にとって都合の良い無線信号を送信機から送信することができるため、この無線信号を用いて空間特徴量を正確に算出し、検知精度を向上させることができる。したがって、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことができる。
【００２７】
（１０）好ましくは、上記送信機は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従う無線信号を送信する。
【００２８】
このような構成により、一般に広く使用されている無線ＬＡＮの環境下で、監視装置である受信機を動作させ、人間の動作の有無を検知することができる。
【００２９】
（１１）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。
【００３０】
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。
【００３１】
（１２）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装置は、所定エリアにおける人間の動作を監視するための監視装置であって、上記所定エリアに配置された送信機から送信された無線信号を受信するための受信部と、上記受信部によって受信された上記無線信号に基づ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ための演算部と、上記無線信号の受信レベルを測定するための測定部と、上記測定部によって測定された上記受信レベルに基づいて、複数の指向性パターンの中から、上記受信部が受信する上記無線信号のレベルが最も小さくなる指向性パターンを上記送信機に選択させるための指向性選択命令を上記送信機へ送信するための指向性制御部とを備える。
【００３２】
このような構成により、電波センサである受信機にとって都合の良い無線信号を送信機から送信することができるため、この無線信号を用いて空間特徴量を正確に算出し、検知精度を向上させることができる。したがって、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことができる。
【００３３】
（１３）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方法は、所定エリアに配置され、無線信号を送信するための送信機と、上記所定エリアに配置され、上記所定エリアにおける人間の動作を監視するための受信機とを備える監視システムにおける監視方法であって、上記送信機が、上記無線信号の複数の指向性パターンの中から、上記受信機が受信する上記無線信号のレベルが最も小さくなる指向性パターンを選択するステップと、上記受信機が、上記送信機によって選択された上記指向性パターンの無線信号を受信し、受信した上記無線信号に基づ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ステップとを含む。
【００３４】
このような構成により、受信機にとって都合の良い無線信号を送信機から送信することができるため、この無線信号を用いて空間特徴量を正確に算出し、検知精度を向上させることができる。したがって、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことができる。
【００３５】
（１４）またこの発明の別の局面に係わる監視方法は、所定エリアに配置された送信機および受信機を備え、上記所定エリアに配置された送信機が他の装置へ無線信号を送信して上記他の装置と通信を行なう通信モードと、上記送信機が上記受信機へ無線信号を送信して上記受信機が上記所定エリアにおける人間の動作を監視する監視モードとを有する監視システムにおける監視方法であって、上記監視モードにおいて、上記送信機が、上記通信モードと異なる無線信号の指向性パターンを選択し、選択した上記指向性パターンの無線信号を送信するステップと、上記受信機が、上記無線信号を上記送信機から受信し、受信した上記無線信号に基づ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ステップとを含む。
【００３６】
このような構成により、受信機にとって都合の良い無線信号を送信機から送信することができるため、この無線信号を用いて空間特徴量を正確に算出し、検知精度を向上させることができる。したがって、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことができる。
【００３７】
（１５）またこの発明の別の局面に係わる監視方法は、所定エリアに配置され、無線信号を送信するための送信機と、上記所定エリアに配置され、上記所定エリアにおける人間の動作を監視するための受信機とを備える監視システムにおける監視方法であって、上記送信機から送信される上記無線信号の指向性を、上記受信機の方向の指向性を含まないように設定するステップと、上記受信機が、設定された上記指向性の無線信号を上記送信機から受信するステップと、受信した上記無線信号に基づ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ステップとを含む。
【００３８】
このような構成により、受信機にとって都合の良い無線信号を送信機から送信することができるため、この無線信号を用いて空間特徴量を正確に算出し、検知精度を向上させることができる。したがって、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことができる。
【００３９】
（１６）またこの発明の別の局面に係わる監視方法は、所定エリアに配置され、無線信号を送信するための送信機と、上記所定エリアに配置され、上記所定エリアにおける人間の動作を監視するための受信機とを備える監視システムにおける監視方法であって、上記受信機が受信する上記無線信号のレベルが目標値以下となるように、上記送信機から送信される上記無線信号の指向性を設定するステップと、上記受信機が、設定された上記指向性の無線信号を上記送信機から受信するステップと、受信した上記無線信号に基づ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ステップとを含む。
【００４０】
このような構成により、受信機にとって都合の良い無線信号を送信機から送信することができるため、この無線信号を用いて空間特徴量を正確に算出し、検知精度を向上させることができる。したがって、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことができる。
【００４１】
（１７）またこの発明の別の局面に係わる監視方法は、所定エリアにおける人間の動作を監視するための監視装置における監視方法であって、上記所定エリアに配置された送信機から送信された無線信号の受信レベルを測定するステップと、測定した上記受信レベルに基づいて、複数の指向性パターンの中から、上記受信レベルが最も小さくなる指向性パターンを上記送信機に選択させるための指向性選択命令を上記送信機へ送信するステップと、上記指向性選択命令に基づいて選択された指向性パターンの無線信号を上記送信機から受信するステップと、受信した上記無線信号に基づ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ステップとを含む。
【００４２】
このような構成により、電波センサである受信機にとって都合の良い無線信号を送信機から送信することができるため、この無線信号を用いて空間特徴量を正確に算出し、検知精度を向上させることができる。したがって、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことができる。
【００４３】
（１８）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プログラムは、所定エリアに配置され、無線信号を送信するための送信機と、上記所定エリアに配置され、上記所定エリアにおける人間の動作を監視するための受信機とを備える監視システムにおいて用いられる監視プログラムであって、コンピュータに、上記無線信号の複数の指向性パターンの中から、上記受信機が受信する上記無線信号のレベルが最も小さくなる指向性パターンを選択するステップと、選択した上記指向性パターンの無線信号を上記送信機から受信し、受信した上記無線信号に基づ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ステップとを実行させるためのプログラムである。
【００４４】
このような構成により、受信機にとって都合の良い無線信号を送信機から送信することができるため、この無線信号を用いて空間特徴量を正確に算出し、検知精度を向上させることができる。したがって、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことができる。
【００４５】
（１９）またこの発明の別の局面に係わる監視プログラムは、所定エリアに配置された送信機および受信機を備え、上記所定エリアに配置された送信機が他の装置へ無線信号を送信して上記他の装置と通信を行なう通信モードと、上記送信機が上記受信機へ無線信号を送信して上記受信機が上記所定エリアにおける人間の動作を監視する監視モードとを有する監視システムにおいて用いられる監視プログラムであって、コンピュータに、上記監視モードにおいて、上記通信モードと異なる無線信号の指向性パターンを選択し、選択した上記指向性パターンの無線信号を上記送信機から送信するステップと、上記無線信号を上記送信機から受信し、受信した上記無線信号に基づ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ステップとを実行させるためのプログラムである。
【００４６】
このような構成により、受信機にとって都合の良い無線信号を送信機から送信することができるため、この無線信号を用いて空間特徴量を正確に算出し、検知精度を向上させることができる。したがって、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことができる。
【００４７】
（２０）またこの発明の別の局面に係わる監視プログラムは、所定エリアにおける人間の動作を監視するための監視装置において用いられる監視プログラムであって、コンピュータに、上記所定エリアに配置された送信機から送信された無線信号の受信レベルを測定するステップと、測定した上記受信レベルに基づいて、複数の指向性パターンの中から、上記受信レベルが最も小さくなる指向性パターンを上記送信機に選択させるための指向性選択命令を上記送信機へ送信するステップと、上記指向性選択命令に基づいて選択された指向性パターンの無線信号を上記送信機から受信するステップと、受信した上記無線信号に基づ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ステップとを実行させるためのプログラムである。
【００４８】
このような構成により、電波センサである受信機にとって都合の良い無線信号を送信機から送信することができるため、この無線信号を用いて空間特徴量を正確に算出し、検知精度を向上させることができる。したがって、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００４９】
本発明によれば、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施の形態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】本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムの構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおける受信機の構成を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおける制御部の構成を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおける送信機の構成を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおける送信機のアンテナの指向性を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおける送信機のアンテナ切り替え基準を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態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シーケンス図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態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の他の例を定めたシーケンス図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおいて、指向性パターンの切り替えによる効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
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。
【００５２】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態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。
【００５３】
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システム（監視システム）２０１は、動体検知センサとして機能する。侵入検知システムとして最低一組の送信機１０１および受信機１０２が、警戒エリアとしたい閉空間、たとえば家の中に設置される。そして、侵入検知システムは、送信機１０１から一定間隔以内または連続的に送信される電波を受信機１０２で受信し、受信した電波に基づいて信号処理を行なうことにより、室内に侵入した人間およびドアの開閉等を検知する。
【００５４】
たとえば、侵入検知システム２０１における受信機（監視装置）１０２は、アレイ式電波センサであり、複数の受信アンテナ素子を備え、閉空間における電波伝搬の変化を利用して動体の検知機能を実現する。侵入検知システム２０１が使用する電波は、原理上は周波数および帯域幅等に制約はない。
【００５５】
［構成および基本動作］
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムの構成を示す図である。
【００５６】
図２を参照して、室内等の所定エリア３０１において、送信機１０１および受信機１０２が設けられている。
【００５７】
送信機１０１は、たとえば無線ＬＡＮアクセスポイントであり、所定の無線通信方式たとえばＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮ方式に従って無線ＬＡＮ端末１６１との間で無線信号を送受信する。この無線信号は、たとえば２．４ＧＨｚ帯の無線信号である。
【００５８】
受信機１０２は、無線ＬＡＮアクセスポイントおよび無線ＬＡＮ端末等の複数の通信装置が無線信号を送受信することにより通信を行なう所定エリア３０１において、人間の動作を検知する。受信機１０２は、２．４ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ方式に従う通信信号の電波を利用して検知動作を行なう。
【００５９】
より詳細には、受信機１０２は、所定エリア３０１の状態を示す空間特徴量に基づいて、当該エリアにおける人間の動作を監視する。すなわち、受信機１０２は、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３０１内の状態を監視する。具体的には、受信機１０２は、複数のアンテナの受信信号に基づいて計算された到来角分布を監視することにより、人間の動作を検知する。
【００６０】
また、侵入検知システム２０１が使用する無線信号は、連続的な信号またはバースト信号であり、受信機１０２は、送信機１０１による無線信号の送信タイミングを認識できない場合には、連続的に受信動作を行なう必要がある。
【００６１】
所定エリア３０１において、送信機１０１からＰａｔｈ１を伝搬して受信機１０２に到来する電波である直接波が強すぎると、送信機１０１からＰａｔｈ２〜Ｐａｔｈ５を伝搬して受信機１０２に到来する電波である反射波の影響が、受信機１０２において見えなくなってしまう。具体的には、受信機１０２において、たとえば、無線信号または当該無線信号をダウンコンバートした信号をサンプリングするためのＡ／Ｄコンバータのダイナミックレンジを超えるレベルの信号が当該Ａ／Ｄコンバータへ入力されてしまい、無線信号を正確に示すデジタル信号が生成されなくなってしまう。また、ダイナミックレンジ内に受信信号が収まっても、直接波のレベルが他の信号に比べて大きすぎる場合には、微少なレベルの信号が変動しても当該変動は直接波に隠れてしまう。これにより、Ｐａｔｈ２〜Ｐａｔｈ５における電波伝搬の変化を検出することが困難になり、検知可能エリアが狭くなってしまう。
【００６２】
ここで、直接波が伝搬するＰａｔｈ１は、他のＰａｔｈが交差している確率が高い。すなわち、受信機１０２において直接波が見えなくても、たとえばＰａｔｈ１と交差するＰａｔｈ２における電波伝搬の変化を監視することにより、Ｐａｔｈ１における電波伝搬の変化を監視することが可能である。
【００６３】
これに基づき、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムでは、以下のような構成および動作により、検知エリアが狭くなるという問題点を解決する。
【００６４】
侵入検知システム２０１は、所定エリアに配置された送信機１０１が無線ＬＡＮ端末１６１へ無線信号を送信して無線ＬＡＮ端末１６１と通信を行なう通信モードと、送信機１０１が受信機１０２へ無線信号を送信して受信機１０２が所定エリアにおける人間の動作を監視する監視モードとを有する。そして、送信機１０１は、無線信号の指向性パターンを選択可能であり、通信モードおよび監視モードにおいて異なる指向性パターンを選択する。
【００６５】
送信機１０１は、無線信号の指向性パターンを選択可能であり、複数の指向性パターンの中から、受信機１０２が受信する無線信号のレベルが最も小さくなる指向性パターンを選択する。
【００６６】
たとえば、送信機１０１は、複数の指向性パターンの中から、受信機１０２が受信する無線信号のレベルが所定範囲内となる指向性パターンを選択し、選択した指向性パターンの中から、受信機１０２が受信する無線信号のレベルが最も小さくなる指向性パターンを選択する。
【００６７】
また、たとえば、送信機１０１は、無指向性を含む複数の指向性パターンを選択可能である。より詳細には、送信機１０１は、無指向性および複数の異なる指向性を含む複数の指向性パターンを選択可能である。
【００６８】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおける受信機の構成を示す図である。
【００６９】
図３を参照して、受信機１０２は、フラッシュメモリ４７と、Ｗｉ−Ｆｉ通信部５１と、アレイ受信部５２と、制御部５３とを備える。Ｗｉ−Ｆｉ通信部５１は、アンテナ４１と、ＢＢ／ＭＡＣ処理部４２と、トランシーバ４３と、インタフェース部４４と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４５と、ＲＯＭ（Read Only Memory）４６とを含む。アレイ受信部５２は、アレイアンテナ部２１と、受信部２２と、分岐回路３７と、発振器３８とを含む。アレイアンテナ部２１は、たとえば４本のアンテナを含む。受信部２２は、アレイアンテナ部２１におけるアンテナに対応して、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３１、ローノイズアンプ３２、方向性結合器（ＤＣ）３３、直交復調器３４、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）３５、および測定部の一例である検波器３６の組を４つ含む。制御部５３は、侵入検知演算部７１と、送信アンテナ切り替え部（指向性制御部）７２とを含む。
【００７０】
Ｗｉ−Ｆｉ通信部５１は、制御部５３からＨｏｓｔインタフェース経由で受けた通信データを２．４ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ方式に従う無線信号に変換し、送信機１０１へ送信する。また、Ｗｉ−Ｆｉ通信部５１は、送信機１０１から受信した無線信号を２．４ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ方式に従ってデジタル信号に変換し、Ｈｏｓｔインタフェース経由で制御部５３へ出力する。
【００７１】
Ｗｉ−Ｆｉ通信部５１において、ＲＡＭ４５、ＲＯＭ４６およびフラッシュメモリ４７は、各種情報を記憶する。
【００７２】
ＢＢ／ＭＡＣ処理部４２およびトランシーバ４３は、たとえば、アンテナ４１において受信された２．４ＧＨｚ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、および制御部５３から受けた通信データであるベースバンド帯のデジタル信号から２．４ＧＨｚ帯の無線信号への変換を行なう。トランシーバ４３によって変換された無線信号は、アンテナ４１へ出力される。
【００７３】
インタフェース部４４は、制御部５３との間においてホストインタフェース経由でデジタル信号を入出力し、また、フラッシュメモリ４７との間においてフラッシュインタフェース経由でデジタル信号を入出力する。
【００７４】
アレイ受信部５２は、所定エリアに配置された送信機１０１から送信された無線信号を受信する。
【００７５】
侵入検知演算部７１は、アレイ受信部５２によって受信された無線信号に基づいて所定エリアにおける空間特徴量を算出し、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検知する。
【００７６】
アレイ受信部５２の受信部２２において、バンドパスフィルタ３１は、アレイアンテナ部２１における対応のアンテナ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。
【００７７】
ローノイズアンプ３２は、バンドパスフィルタ３１を通過した無線信号を増幅して出力する。
【００７８】
方向性結合器３３は、ローノイズアンプ３２から受けた無線信号を分岐して直交復調器３４および検波器３６へ出力する。
【００７９】
直交復調器３４は、方向性結合器３３から受けた無線信号と分岐回路３７を介して発振器３８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３２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３５へ出力する。
【００８０】
Ａ／Ｄコンバータ３５は、直交復調器３４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、制御部５３における侵入検知演算部７１へ出力する。
【００８１】
検波器３６は、方向性結合器３３から受けた無線信号を検波することにより、無線信号の受信レベルすなわち電力または振幅を示すＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication）信号を制御部５３における送信アンテナ切り替え部７２へ出力する。なお、ＲＳＳＩの代わりに、ΔＲＳＳＩすなわち各ＰａｔｈのＲＳＳＩの最大値および最小値の差を用いる構成であってもよい。また、検波器３６からのＲＳＳＩ信号の代わりに、たとえばＡ／Ｄコンバータ３５のデジタル信号が最大値になる場合にＡ／Ｄコンバータ３５から出力されるオーバーフロー情報を送信アンテナ切り替え部７２に与える構成であってもよい。
【００８２】
送信アンテナ切り替え部７２は、検波器３６によって測定された受信レベルに基づいて、複数の指向性パターンの中から、受信機１０２が受信する無線信号のレベルが最も小さくなる指向性パターンを送信機１０１に選択させるための指向性選択命令を送信機１０１へ送信する。
【００８３】
より詳細には、送信アンテナ切り替え部７２は、各受信部２２から受けたＲＳＳＩ信号に基づいて、送信アンテナ切り替え命令をＷｉ−Ｆｉ通信部５１経由で送信機１０１へ送信する。たとえば、送信アンテナ切り替え部７２は、各受信部２２から受けたＲＳＳＩ信号がすべて所定値以上の場合には、送信機１０１からの直接波の受信レベルが大きいと判断し、送信アンテナ切り替え命令を送信する。あるいは、送信アンテナ切り替え部７２は、各受信部２２から受けたＲＳＳＩ信号の少なくとも１つが所定値以上の場合に送信アンテナ切り替え命令を送信する。
【００８４】
また、たとえば、送信アンテナ切り替え部７２は、各受信部２２から受けたＲＳＳＩ信号の平均値が所定値Ａ以上の場合に送信アンテナ切り替え命令を送信する。一方、送信アンテナ切り替え部７２は、各受信部２２から受けたＲＳＳＩ信号の平均値が所定値Ａより小さい所定値Ｂ未満の場合には、送信機１０１からの無線信号の受信レベルが小さすぎると判断し、送信アンテナ切り替え命令を送信する。そして、送信アンテナ切り替え部７２は、各受信部２２から受けたＲＳＳＩ信号の平均値が所定値Ａ未満かつ所定値Ｂ以上である場合には、当該平均値の比較等を行なうことにより、当該平均値が最も小さくなるアンテナを選択するための送信アンテナ切り替え命令を送信する。
【００８５】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおける制御部の構成を示す図である。
【００８６】
図４を参照して、制御部５３は、さらに、Ｗｉ−Ｆｉ通信データ処理部８４を含む。侵入検知演算部７１は、空間特徴量算出部８１と、検知部８２と、サンプリングタイミング指示部８３とを含む。
【００８７】
空間特徴量算出部８１は、アレイアンテナ部２１における各アンテナに対応するデジタル信号をアレイ受信部５２から受けて、これらのデジタル信号に基づいて、アレイアンテナ部２１によって受信された無線信号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８１は、算出結果に基づいて、所定エリアにおける空間特徴量を算出する。すなわち、空間特徴量算出部８１は、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。
【００８８】
より詳細には、空間特徴量算出部８１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。すなわち、空間特徴量算出部８１は、固有ベクトルの内積を算出することにより、空間特徴量Ｐ（ｔ）を抽出する。この内積は、比較基準となる初期ベクトルからの変化量を示す。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ｖｎｏとし、観測時ｔにおける固有ベクトルをｖｏｂ（ｔ）とすると、空間特徴量Ｐ（ｔ）は以下の式で表される。
Ｐ（ｔ）＝ｖｎｏ・ｖｏｂ（ｔ）
【００８９】
検知部８２は、空間特徴量算出部８１によって算出された空間特徴量Ｐ（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、空間特徴量Ｐ（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８２は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が、所定の閾値たとえば「０．９」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。
【００９０】
Ｗｉ−Ｆｉ通信データ処理部８４は、送信機１０１へ送信すべき通信データを生成し、Ｗｉ−Ｆｉ通信部５１へ出力する。また、Ｗｉ−Ｆｉ通信データ処理部８４は、Ｗｉ−Ｆｉ通信部５１から受けたデジタル信号に対して種々の信号処理を行い、各種制御を行なう。
【００９１】
ここで、Ｗｉ−Ｆｉ通信データ処理部８４は、送信機１０１から対象無線信号すなわちＡＣＫが送信されるタイミングを制御する。
【００９２】
より詳細には、Ｗｉ−Ｆｉ通信データ処理部８４は、送信機１０１が受信機１０２へ応答情報としてＡＣＫを送信するトリガとなる送信要求情報を、送信機１０１へ送信することにより、送信機１０１からＡＣＫが送信されるタイミングを制御する。
【００９３】
アレイ受信部５２は、Ｗｉ−Ｆｉ通信データ処理部８４によって制御されたタイミングに従って、所定エリアにおける各装置から送信される無線信号の中からＡＣＫを選択的に受信する。
【００９４】
より詳細には、Ｗｉ−Ｆｉ通信データ処理部８４は、サンプリングタイミング指示部８３を制御することにより、Ａ／Ｄコンバータ３５のサンプリングタイミングを示すタイミング信号をアレイ受信部５２へ出力する。
【００９５】
Ａ／Ｄコンバータ３５は、サンプリングタイミング指示部８３を介してＷｉ−Ｆｉ通信データ処理部８４から受けたタイミング信号に従い、直交復調器３４から受けた信号をサンプリングし、デジタル信号に変換する。
【００９６】
これにより、空間特徴量算出部８１は、アレイ受信部５２によって受信されたＡＣＫに基づいて所定エリアにおける空間特徴量を算出することが可能となる。
【００９７】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおける送信機の構成を示す図である。
【００９８】
図５を参照して、送信機１０１は、たとえば無線ＬＡＮアクセスポイントであり、Ｗｉ−Ｆｉ通信部９１と、アンテナ６１，６２と、アンテナ制御部６８と、アンテナ選択回路６９とを含む。Ｗｉ−Ｆｉ通信部９１は、インタフェース部６３と、ＲＡＭ６４と、ＲＯＭ６５と、ＢＢ／ＭＡＣ処理部６６と、トランシーバ６７とを含む。
【００９９】
Ｗｉ−Ｆｉ通信部９１は、生成した通信データを２．４ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ方式に従う無線信号に変換し、受信機１０２および無線ＬＡＮ端末１６１へ送信する。また、Ｗｉ−Ｆｉ通信部９１は、受信機１０２および無線ＬＡＮ端末１６１から受信した無線信号を２．４ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ方式に従ってデジタル信号に変換する。
【０１００】
Ｗｉ−Ｆｉ通信部９１において、ＲＡＭ６４およびＲＯＭ６５は、各種情報を記憶する。
【０１０１】
ＢＢ／ＭＡＣ処理部６６およびトランシーバ６７は、たとえば、アンテナ６１および６２において受信された２．４ＧＨｚ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、および生成した通信データであるベースバンド帯のデジタル信号から２．４ＧＨｚ帯の無線信号への変換を行なう。トランシーバ６７によって変換された無線信号は、アンテナ６１および６２へ出力される。
【０１０２】
インタフェース部６３は、アンテナ制御部６８との間でデジタル信号を入出力する。
【０１０３】
アンテナ選択回路６９は、アンテナ制御部６８による制御に基づいて、使用アンテナ、すなわちトランシーバ６７と接続されるアンテナを選択する。アンテナ選択回路６９は、アンテナ６１および６２の少なくとも一方を選択する。
【０１０４】
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおける送信機のアンテナの指向性を示す図である。
【０１０５】
図６を参照して、アンテナ６１の指向性パターンＰ１とアンテナ６２の指向性パターンＰ２とは、互いに異なる。たとえば、指向性パターンＰ１および指向性パターンＰ２は、指向性の方向が略９０度異なる。なお、送信機１０１における各アンテナの指向性は、半値幅および前後比等の特性が異なるものであればよい。
【０１０６】
図７は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおける送信機のアンテナ切り替え基準を示す図である。
【０１０７】
図７を参照して、侵入検知システム２０１では、通信モードにおいて、無線ＬＡＮ端末１６１との通信状況を判断基準として送信機１０１の使用アンテナが選択される。通常、送信機１０１では、アンテナ６１および６２の両方が選択され、送信機１０１から送信される無線信号の指向性が無指向性となる。そして、無線ＬＡＮ端末１６１との通信品質が劣化した場合には、アンテナ６１またはアンテナ６２が選択され、送信機１０１から送信される無線信号が指向性を持ち、無線ＬＡＮ端末１６１における無線信号の受信レベルが上昇する。すなわち、無線ＬＡＮ端末１６１は、送信機１０１から送信された無線信号の受信レベルを測定し、受信レベルが小さい場合にはアンテナ切り替え命令を送信機１０１へ送信する。
【０１０８】
一方、監視モードにおいては、受信機１０２におけるＲＳＳＩ値を判断基準として送信機１０１の使用アンテナが選択される。送信機１０１では、ＲＳＳＩ値に基づいて、アンテナ６１および６２の両方が選択されるか、アンテナ６１が選択されるか、またはアンテナ６２が選択される。
【０１０９】
監視モードにおいては、アンテナ６１およびアンテナ６２の一方を選択した場合において、たとえば、選択したアンテナの指向性のメインローブが受信機１０２を向かないように、また、選択したアンテナの指向性のヌル点が受信機１０２の方向に形成されないように、アンテナ６１およびアンテナ６２の向きおよび特性が設定される。
【０１１０】
［動作］
次に、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムが侵入検知を行なう際の動作について説明する。
【０１１１】
図８は、本発明の第１の実施の形態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シーケンス図である。侵入検知システム２０１における送信機１０１および受信機１０２は、シーケンス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。
【０１１２】
図８を参照して、監視モードにおいて、まず、送信機１０１は、選択中の指向性パターンの無線信号を受信機１０２へ送信する（ステップＳ１１）。
【０１１３】
次に、受信機１０２は、送信機１０１から無線信号を受信して、当該無線信号の受信レベルすなわちＲＳＳＩを測定する（ステップＳ１２）。
【０１１４】
次に、受信機１０２は、ＲＳＳＩの測定結果に基づいて、送信機１０１のアンテナを切り替えるべきか否かを判断する。より詳細には、受信機１０２は、送信機１０１から送信された無線信号の受信レベルを測定し、受信レベルが大きい場合には送信機１０１のアンテナを切り替えるべきであると判断する（ステップＳ１３）。
【０１１５】
次に、受信機１０２は、送信機１０１のアンテナを切り替えるべきであると判断すると、アンテナ切り替え命令すなわち指向性パターンの切り替え命令を送信機１０１へ送信する。なお、アンテナ切り替え命令は、無線で送信機１０１へ送信してもよいし、有線で送信機１０１へ送信してもよい（ステップＳ１４）。
【０１１６】
次に、送信機１０１は、受信機１０２からアンテナ切り替え命令を受信して、送信アンテナの切り替えを行なう。すなわち、送信機１０１は、アンテナ切り替え命令を受信して、選択中の指向性パターンを他の指向性パターンに変更する（ステップＳ１５）。
【０１１７】
次に、送信機１０１は、選択した指向性パターンの無線信号を受信機１０２へ送信する（ステップＳ１６）。
【０１１８】
次に、受信機１０２は、送信機１０１から無線信号を受信して、当該無線信号に基づいて空間特徴量を算出し（ステップＳ１７）、侵入検知を行なう（ステップＳ１８）。
【０１１９】
図９は、本発明の第１の実施の形態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の他の例を定めたシーケンス図である。侵入検知システム２０１は、シーケンス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。
【０１２０】
図９を参照して、監視モードにおいて、まず、送信機１０１は、選択中の指向性パターンの無線信号を受信機１０２へ送信する（ステップＳ１）。
【０１２１】
次に、受信機１０２は、送信機１０１から無線信号を受信して、当該無線信号の受信レベルすなわちＲＳＳＩを測定する（ステップＳ２）。
【０１２２】
次に、受信機１０２は、ＲＳＳＩの測定結果に基づいて、受信レベル情報を作成する。より詳細には、受信機１０２は、送信機１０１から送信された無線信号の受信レベルを測定し、測定値の大小関係を反対にした受信レベル情報を作成する。具体的には、たとえば、ＲＳＳＩの取り得る範囲における中間値をゼロ［ｄＢ］に設定し、正負の符号を反転させるような処理を行なう（ステップＳ３）。
【０１２３】
次に、受信機１０２は、作成した受信レベル情報を送信機１０１へ送信する。なお、受信レベル情報は、無線で送信機１０１へ送信してもよいし、有線で送信機１０１へ送信してもよい（ステップＳ４）。
【０１２４】
次に、送信機１０１は、受信機１０２から受信レベル情報を受信して、受信レベル情報に基づいて指向性パターンを選択する。より詳細には、送信機１０１は、受信機１０２から受信した受信レベル情報の示す受信レベルが小さいと判断した場合には、選択中の指向性パターンを他の指向性パターンに変更する。また、送信機１０１は、受信レベルが小さくないと判断した場合には、選択中の指向性パターンを維持する（ステップＳ５）。
【０１２５】
次に、送信機１０１は、選択した指向性パターンの無線信号を受信機１０２へ送信する（ステップＳ６）。
【０１２６】
次に、受信機１０２は、送信機１０１から無線信号を受信して、当該無線信号に基づいて空間特徴量を算出し（ステップＳ７）、侵入検知を行なう（ステップＳ８）。
【０１２７】
図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムにおいて、指向性パターンの切り替えによる効果を示す図である。
【０１２８】
図１０を参照して、侵入検知システム２０１では、直接波の電界強度が通常、一番強いことに基づき、送信機１０１の指向性パターンを選択する。たとえば、直接波の伝搬するＰａｔｈ１方向の指向性を有する送信機１０１のアンテナを非選択とし、逆に他のアンテナを選択する。これにより、受信機１０２に到来する各電波の強度の差を縮めることができる。すなわち、各ＰａｔｈのＲＳＳＩの差ΔＲＳＳＩを小さくすることができる。また、各ＰａｔｈのＲＳＳＩの最大値をＳｍａｘ１からＳｍａｘ２へ下げることができる。
【０１２９】
ここで、侵入検知を行なう状況としては、家庭および職場等においてそれぞれ居住者および作業者が存在せず、無線ＬＡＮによる通信の頻度が低い状況が想定される。このような状況では、無線ＬＡＮ端末から送信される無線信号はゼロまたは僅かである。本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムでは、このような状況でも無線信号を送信する頻度の高い無線ＬＡＮアクセスポイントからの無線信号を用いて侵入検知を行なう構成により、侵入検知を行なう状況に適した無線信号を対象とし、侵入検知を良好に行なうことができる。
【０１３０】
また、送信機１０１の使用アンテナを切り替えることにより無線信号の指向性パターンを選択する構成により、無線ＬＡＮアクセスポイントが具備するアンテナ切り替え機能を流用することができるため、システム構成の簡易化を図ることができる。
【０１３１】
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。このイベント検出装置が設置される場所によっては、受信機に到来する送信機からの直接波のレベルが反射波と比べて非常に大きくなってしまう場合がある。この場合、反射波の伝搬経路における変化を検出することが困難になり、検知可能エリアが狭くなってしまう。
【０１３２】
これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムは、所定エリアに配置された送信機１０１が無線ＬＡＮ端末１６１へ無線信号を送信して無線ＬＡＮ端末１６１と通信を行なう通信モードと、送信機１０１が受信機１０２へ無線信号を送信して受信機１０２が所定エリアにおける人間の動作を監視する監視モードとを有する。そして、送信機１０１は、無線信号の指向性パターンを選択可能であり、通信モードおよび監視モードにおいて異なる指向性パターンを選択する。
【０１３３】
より詳細には、送信機１０１は、複数の指向性パターンの中から、受信機１０２が受信する無線信号のレベルが最も小さくなる指向性パターンを選択する。
【０１３４】
このような構成により、電波センサである受信機１０２にとって都合の良い無線信号を送信機１０１から送信することができるため、この無線信号を用いて空間特徴量を正確に算出し、検知精度を向上させることができる。したがって、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムでは、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことができる。
【０１３５】
また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムでは、送信機１０１は、複数の指向性パターンの中から、受信機１０２が受信する無線信号のレベルが所定範囲内で最も小さくなる指向性パターンを選択する。
【０１３６】
このような構成により、たとえば選択したアンテナの指向性のヌル点が受信機１０２の方向に形成される等、受信機１０２における無線信号の受信レベルが低くなりすぎる指向性パターンを除外することができるため、受信機１０２において適切なレベルの無線信号を受信することができる。
【０１３７】
また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムでは、送信機１０１は、無指向性を含む複数の指向性パターンを選択可能である。
【０１３８】
このように、送信機１０１において無指向性を選択可能とする構成により、たとえば無線ＬＡＮアクセスポイントを送信機１０１として使用することができるため、通常の無線ＬＡＮシステムにおいて侵入検知システムを構築することができる。
【０１３９】
また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムでは、送信機１０１は、無指向性および複数の異なる指向性を含む複数の指向性パターンを選択可能である。
【０１４０】
このように、有指向性のパターンを複数選択可能とする構成により、受信機１０２に到来する直接波の強度をより確実に低下させることができる。
【０１４１】
また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムでは、受信機１０２は、送信機１０１から送信された無線信号の受信レベルを測定し、測定値の大小関係を反対にして作成した受信レベル情報を送信機１０１へ送信する。そして、送信機１０１は、受信機１０２から受信した受信レベル情報の示す受信レベルが小さいと判断した場合には、選択中の指向性パターンを他の指向性パターンに変更する。また、送信機１０１は、受信レベルが小さくないと判断した場合には、選択中の指向性パターンを維持する。
【０１４２】
このような構成により、送信機１０１は、指向性パターンの選択機能を有していれば、通常の通信時および監視時で同じ動作を行なえばよくなり、監視用に送信機を別途設けることなく、無線ＬＡＮ方式等の通常の送信機を流用することができる。
【０１４３】
また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムでは、無線ＬＡＮ端末１６１は、送信機１０１から送信された無線信号の受信レベルを測定し、受信レベルが小さい場合には指向性パターンの切り替え命令を送信機１０１へ送信する。受信機１０２は、送信機１０１から送信された検知用無線信号の受信レベルを測定し、受信レベルが大きい場合には指向性パターンの切り替え命令を送信機１０１へ送信する。そして、送信機１０１は、切り替え命令を受信して、選択中の指向性パターンを他の指向性パターンに変更する。
【０１４４】
このような構成により、送信機１０１は、指向性パターンの選択機能を有していれば、通常の通信時および監視時で同じ動作を行なえばよくなり、監視用に送信機を別途設けることなく、無線ＬＡＮ方式等の通常の送信機を流用することができる。
【０１４５】
また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムでは、送信機１０１は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従う無線信号を送信する。
【０１４６】
このような構成により、一般に広く使用されている無線ＬＡＮの環境下で、侵入検知装置を動作させ、人間の動作の有無を検知することができる。
【０１４７】
また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置では、アレイ受信部５２は、所定エリアに配置された送信機１０１から送信された無線信号を受信する。侵入検知演算部７１は、アレイ受信部５２によって受信された無線信号に基づいて所定エリアにおける空間特徴量を算出し、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検知する。検波器３６は、無線信号の受信レベルを測定する。そして、送信アンテナ切り替え部７２は、検波器３６によって測定された受信レベルに基づいて、複数の指向性パターンの中から、受信機１０２が受信する無線信号のレベルが最も小さくなる指向性パターンを送信機１０１に選択させるための指向性選択命令を送信機１０１へ送信する。
【０１４８】
このような構成により、電波センサである受信機１０２にとって都合の良い無線信号を送信機１０１から送信することができるため、この無線信号を用いて空間特徴量を正確に算出し、検知精度を向上させることができる。したがって、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置では、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことができる。
【０１４９】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置では、検知部８２は、所定エリアにおける人間の動作として、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。検知部８２は、所定エリアにおける人間の動作として、所定エリアに存在する人間の不審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８２は、空間特徴量Ｐ（ｔ）の変動により、所定エリアに存在する人間の不審行動開始を検知することができる。
【０１５０】
また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムでは、侵入者の有無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い。侵入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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る監視装置と比べて使用目的を変更した監視装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る侵入検知システムと同様である。
【０１５３】
本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置すなわち受信機（監視装置）１０２では、検知部８２が、空間特徴量算出部８１によって算出された空間特徴量Ｐ（ｔ）に基づいて、所定エリアにおける人間の動作として、所定エリアへの人間の侵入または不審行動開始を検知する。
【０１５４】
これに対して、本発明の第２の実施の形態に係る見守りシステム（監視システム）２０２における見守り装置すなわち受信機（監視装置）１０２では、所定エリアにおける人間の動作として、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。
【０１５５】
より詳細には、受信機１０２の制御部５３における検知部８２は、空間特徴量算出部８１によって算出された空間特徴量Ｐ（ｔ）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、たとえば、検知部８２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。この所定エリアは、たとえば、通常時には１または複数の人間が歩行等の動作を行っている領域である。
【０１５６】
受信機１０２の制御部５３における空間特徴量算出部８１は、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置と同様に、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。
【０１５７】
ここで、受信機１０２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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
このため、検知部８２は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が所定の閾値以上である状態が、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。
【０１６０】
具体的には、上記所定の閾値が「０．９」であると仮定すると、検知部８２は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が「０．９」より小さい場合、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８２は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が「０．９」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。
【０１６１】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る侵入検知システムと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１６２】
たとえば、本発明の第２の実施の形態に係る見守りシステムは、所定エリアに配置された送信機１０１が無線ＬＡＮ端末１６１へ無線信号を送信して無線ＬＡＮ端末１６１と通信を行なう通信モードと、送信機１０１が受信機１０２へ無線信号を送信して受信機１０２が所定エリアにおける人間の動作を監視する監視モードとを有する。そして、送信機１０１は、無線信号の指向性パターンを選択可能であり、通信モードおよび監視モードにおいて異なる指向性パターンを選択する。
【０１６３】
より詳細には、送信機１０１は、複数の指向性パターンの中から、受信機１０２が受信する無線信号のレベルが最も小さくなる指向性パターンを選択する。
【０１６４】
このような構成により、電波センサである受信機１０２にとって都合の良い無線信号を送信機１０１から送信することができるため、この無線信号を用いて空間特徴量を正確に算出し、検知精度を向上させることができる。したがって、本発明の第２の実施の形態に係る見守りシステムでは、電波を用いて所定エリアにおける人間の無動作または少動作を監視する構成において、監視可能エリアが狭くなることを防ぐことができる。
【０１６５】
なお、本発明の第２の実施の形態に係る見守りシステムでは、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い。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。
【０１６６】
また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムおよび本発明の第２の実施の形態に係る見守りシステムでは、送信機１０１において指向性パターンを選択する構成であるとしたが、これに限定するものではない。送信機１０１において指向性が選択可能である構成に限らず、送信機１０１から送信される無線信号の指向性が固定的に設定される構成であってもよい。すなわち、送信機１０１から送信される無線信号の指向性が、受信機１０２の方向の指向性を含まないように設定されている構成であってもよい。
【０１６７】
具体的には、送信機１０１からの無線信号の指向性が受信機１０２に向かないように、たとえば、送信機１０１および受信機１０２の位置に定めがあり、この定められた位置において、送信機１０１からの無線信号の指向性が受信機１０２に向かないようにアンテナの配置がなされる。
【０１６８】
あるいは、受信機１０２が受信する無線信号のレベルが目標値以下となるように、送信機１０１から送信される無線信号の指向性が設定されている構成であってもよい。
【０１６９】
また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムおよび本発明の第２の実施の形態に係る見守りシステムでは、送信機１０１は、複数のアンテナを備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。送信機１０１が１つのアンテナを備える構成であっても、送信機１０１から送信される無線信号の指向性が選択可能であればよい。
【０１７０】
また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムおよび本発明の第２の実施の形態に係る見守りシステムでは、空間特徴量として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。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。
【０１７１】
また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムおよび本発明の第２の実施の形態に係る見守りシステムでは、空間特徴量として１次元の特徴量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。空間特徴量として多次元の特徴量を用いる構成であってもよい。たとえば、固有ベクトルそのものを特徴量ベクトルとして用いることも可能であるし、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を用いることも可能である。
【０１７２】
また、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知システムおよび本発明の第２の実施の形態に係る見守りシステムでは、アレイ式電波センサを用いる構成であるとしたが、他の種類の電波センサであってもよい。
【０１７３】
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】
【０１７４】
２１  アレイアンテナ部
２２  受信部
３７  分岐回路
３８  発振器
３１  バンドパスフィルタ
３２  ローノイズアンプ
３３  方向性結合器
３４  直交復調器
３５  Ａ／Ｄコンバータ
３６  検波器
４１  アンテナ
４２  ＢＢ／ＭＡＣ処理部
４３  トランシーバ
４４  インタフェース部
４５  ＲＡＭ
４６  ＲＯＭ
４７  フラッシュメモリ
５１  Ｗｉ−Ｆｉ通信部
５２  アレイ受信部
５３  制御部
６１，６２  アンテナ
６３  インタフェース部
６４  ＲＡＭ
６５  ＲＯＭ
６６  ＢＢ／ＭＡＣ処理部
６７  トランシーバ
６８  アンテナ制御部
６９  アンテナ選択回路
７１  侵入検知演算部
７２  送信アンテナ切り替え部（指向性制御部）
８１  空間特徴量算出部
８２  検知部
８３  サンプリングタイミング指示部
８４  Ｗｉ−Ｆｉ通信データ処理部
１０１  送信機
１０２  受信機（監視装置）
２０１  侵入検知システム（監視システム）
２０２  見守りシステム（監視システム）
３０１  所定エリア
【図１】
2014135004.tif 000003
【図２】
2014135004.tif 000004
【図３】
2014135004.tif 000005
【図４】
2014135004.tif 000006
【図５】
2014135004.tif 000007
【図６】
2014135004.tif 000008
【図７】
2014135004.tif 000009
【図８】
2014135004.tif 000010
【図９】
2014135004.tif 000011
【図１０】
2014135004.tif 000012