(57)【要約】センサの感度低下が少なく、消費電力を低減することができる通信センサ装置を提供するために、送信信信号を放射し、通信相手からの通信信号と検出対象からの反射波である反射波受信信号を受信するアンテナ１と、アンテナ１に接続され通信を行うため、変調回路２ａを有する送信回路２と、復調回路３ａを有する受信回路３と、を備えた送受信部１０と、送受信部１０に接続され、送受信部１０を制御する制御回路７と、送信回路３からアンテナ１を介して送信信号を送信中に、送信信号の一部と反射波受信信号との合成信号を検波する検波回路４と、検波回路４に接続され、カットオフ周波数が変調回路２ａで変調を行う変調周波数より低く設定されたＬＰＦ５と、ＬＰＦ５から出力される信号を処理する信号処理回路６と、を有し、一定の周期で送信動作と非送信動作を交互に繰り返し、送信動作は、検知用送信動作と、通信用送信動作とを交互に繰り返すようにした。
2014061239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を放射し、通信相手からの通信信号と検出対象からの反射波である反射波受信信号を受信するアンテナと、  前記アンテナに接続され通信を行うため、変調回路を有する送信回路と、復調回路を有する受信回路と、を備えた送受信部と、  前記送受信部に接続され、前記送受信部を制御する制御回路と、  前記送信回路から前記アンテナを介して前記送信信号を送信中に、前記送信信号の一部と前記アンテナで受信された前記反射波受信信号との合成信号を検波する検波回路と、  前記検波回路に接続され、カットオフ周波数が前記変調回路で変調を行う変調周波数より低く設定されたローパスフィルタと、  前記ローパスフィルタから出力される信号を処理する信号処理回路と、を有し、検出対象の動きを検知可能な通信センサ装置であって、  前記制御回路は前記送受信部を制御し、一定の周期で送信動作と非送信動作を交互に繰り返すとともに、前記送信動作は、１回以上の前記反射波受信信号を得るための検知用送信動作と、データの送信を行うｎ回（ｎは自然数）の通信用送信動作とを交互に繰り返すことを特徴とする通信センサ装置。
【請求項２】
前記送信動作は、１回以上の前記検知用送信動作と、１回の前記通信用送信動作とを交互に繰り返すことを特徴とする請求項１記載の通信センサ装置。
【請求項３】
前記検知用送信動作は、前記通信用送信動作より短い時間であることを特徴とする請求項１または２に記載の通信センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、通信センサ装置に関し、特に、消費電力を低減することができる通信センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来から、電波を用いて検出対象までの距離を測定するセンサや、検出対象の動きを検出し検出対象の有無や接近を検出するセンサなどが提案されている。【０００３】  近年、このような電波を用いたセンサが非接触で検出対象の動きを検出できることから様々な分野での応用が検討されており、特にセキュリティやヘルスケアの用途で人の検知や体の動きを検出する方法が提案されている。【０００４】  特許文献１に記載の通信センサ装置９００では、図５に示すように、変調回路９０１によりデジタル変調された高周波信号を送信する送信回路と、高周波信号を放射する送信アンテナ９０２と、通信相手からの信号と対象物からの反射波を受信する受信アンテナ９０２と、受信アンテナ９０２から出力される受信信号を復調回路９０３により復調して通信相手からの信号を受信データとして取り込む受信回路と、送信回路から高周波信号送信中に、受信アンテナ９０２へ給電した高周波信号の一部と受信アンテナ９０２で受信された対象物からの反射波である反射波受信信号とを干渉させた合成信号を位相検波する位相検波回路９０４と、位相検波回路９０４から出力される検波信号を信号処理して対象物の位置変化検出を行う信号処理回路９０５と、を備えている。【０００５】送信回路から高周波信号送信中に、受信アンテナ９０２へ給電した高周波信号の一部と受信アンテナ９０２で受信された反射波受信信号とを干渉させた合成信号を位相検波することで、データ通信に使用している信号を用いてデータ通信とセンシングとを同時に同一周波数で実現できる通信センサ装置の技術が開示されている。【０００６】  特許文献１に記載の通信センサ装置９００では、通信に使用している送信信号をセンシング用の電波としても使用することでデータ通信とセンシングとを同時に同一周波数で実現しているので、通信速度を維持したままで対象物の動きを検知するセンシング動作を行うことができる。【０００７】  このような通信センサ装置を用いることで、センシング機能で検出した対象物の動作に関するデータを通信機能で通信相手に送ることも簡単に実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＷＯ２０１１／１４２２１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  しかしながら、センシング機能で検出した人などの検出対象の動きに関するデータなどの情報は、人などの検出対象の動きに関するデータが、例えばヒトの心拍や呼吸に伴う体動であれば約１Ｈｚ程度であり、歩行や運動に伴う体動でも数１０Ｈｚ程度以下と少ない。【００１０】  そのようなデータを扱う通信センサ装置の場合、従来技術の通信センサ装置では、通信に使用している送信信号をそのままセンシング用の電波としても使用しているので、センシング機能で得られる検出データ量が、通信機能で送受信できるデータ量と比較して非常に少なくなり、送信データにセンシング機能で得られる検出データが含まれない空送信データを送る必要が生じ、通信センサ装置としての消費電力が無駄に増大してしまう、と言う課題があった。【００１１】  また、センシング機能で得られる検出データ量に合わせて送信動作の頻度を下げてしまうと平均送信電力が下がってしまうので、センシング機能の感度が下がってしまう、と言う課題があった。【００１２】  本発明は、上述した課題を解決するもので、センサの感度低下が少なく、消費電力を低減することができる通信センサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  この課題を解決するために、請求項１に記載の通信センサ装置は、送信信号を放射し、通信相手からの通信信号と検出対象からの反射波である反射波受信信号を受信するアンテナと、前記アンテナに接続され通信を行うため、変調回路を有する送信回路と、復調回路を有する受信回路と、を備えた送受信部と、前記送受信部に接続され、前記送受信部を制御する制御回路と、前記送信回路から前記アンテナを介して前記送信信号を送信中に、前記送信信号の一部と前記アンテナで受信された前記反射波受信信号との合成信号を検波する検波回路と、前記検波回路に接続され、カットオフ周波数が前記変調回路で変調を行う変調周波数より低く設定されたローパスフィルタと、前記ローパスフィルタから出力される信号を処理する信号処理回路と、を有し、検出対象の動きを検知可能な通信センサ装置であって、前記制御回路は前記送受信部を制御し、一定の周期で送信動作と非送信動作を交互に繰り返すとともに、前記送信動作は、１回以上の前記反射波受信信号を得るための検知用送信動作と、データの送信を行うｎ回（ｎは自然数）の通信用送信動作とを交互に繰り返すことを特徴とする。【００１４】  また、請求項２に記載の通信センサ装置は、前記送信動作は、１回以上の前記検知用送信動作と、１回の前記通信用送信動作とを交互に繰り返すことを特徴とする。【００１５】  また、請求項３に記載の通信センサ装置は、前記検知用送信動作は、前記通信用送信動作より短い時間であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】  請求項１の発明によれば、制御回路は前記送受信部を制御し、一定の周期で送信動作と非送信動作を交互に繰り返すとともに、送信動作は、１回以上の反射波受信信号を得るための検知用送信動作と、データの送信を行うｎ回（ｎは自然数）の通信用送信動作とを交互に繰り返すように制御するので、通信用送信動作の頻度を低くすることができる。このため変調回路や復調回路を動作させる頻度を低くすることができるので、通信センサ装置の消費電力を低減させることができる。【００１７】  請求項２の発明によれば、送信動作は、１回以上の検知用送信動作と、１回の通信用送信動作とを交互に繰り返すので、通信センサ装置の消費電力をさらに低減させることができる。【００１８】  請求項３の発明によれば、検知用送信動作は、通信用送信動作より短い時間としたので、一層通信センサ装置の消費電力を低減させることができる。【００１９】  以上により、本発明によれば、センサの感度低下が少なく、消費電力を低減することができる通信センサ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態にかかる通信センサ装置の動作概要を示す図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる通信センサ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる通信センサ装置の動作説明図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる通信センサ装置のセンシング動作説明図である。
【図５】従来技術の通信センサの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】
【００２１】  ［実施形態］  以下に本発明の実施形態における通信センサ装置１００について説明する。
【００２２】  まず始めに本実施形態における通信センサ装置１００の動作概要について図１を用いて説明する。
【００２３】  通信センサ装置１００は図１に示すように、送信信号を放射し、通信相手２００からの通信信号を受信することで通信相手２００と通信を行うとともに、検出対象からの反射波を検出し検出対象の検知を行う。
【００２４】  次に通信センサ装置１００の構成について図２を用いて説明する。図２は通信センサ装置１００の構成を示すブロック図である。
【００２５】  通信センサ装置１００は図２に示すように、送受信部１０と、検知部２０と、制御回路７と、を備えている。
【００２６】  また通信センサ装置１００にはその他に電源回路８を有しており、通信センサ装置１００の各部に動作用の電源を供給する。
【００２７】  アンテナ１は、送受信部１０から出力される送信信号を放射し、通信相手２００から放射された通信信号と、送信信号が検出対象で反射された反射波を受信する。
【００２８】  送受信部１０は、アンテナ１に接続され、通信相手２００に送るべき情報を送信信号に変換する変調回路２ａを有する送信回路２と、通信相手２００から送られた通信信号から受信情報を取り出す復調回路３ａを有する受信回路３を備えている。
【００２９】  送受信部１０にはその他に、送信回路２の一部として送信信号を必要な大きさの出力とするためのパワーアンプ（以下ＰＡと表す）や、受信回路３の一部として受信信号を増幅するためのローノイズアンプ（以下ＬＮＡと表す）や、送受信の周波数を可変して設定するためのＰＬＬ回路や、周波数変換回路などを有している。
【００３０】  検知部２０は、アンテナ１に接続され、検波回路４と、ローパスフィルタ５（以下ＬＰＦと表す）と、信号処理回路６と、を備えている。
【００３１】  検波回路４は、送信回路２からアンテナ１を介して送信信号を送信中に、送信信号の一部と、送信信号が検出対象で反射された反射波がアンテナ１で受信された反射波受信信号との合成信号を検波して出力する。
【００３２】  ＬＰＦ５は、検波回路４に接続され、検波回路４の出力信号に含まれる検出対象の動きに関連した信号成分を出力し、検波回路４の出力信号に含まれる送信信号の変調成分を取り除くために、カットオフ周波数が変調回路２ａで変調を行う変調周波数より低く設定されている。
【００３３】  信号処理回路６は、ＬＰＦ５から出力される信号を、増幅、サンプリング、ＡＤ変換、等の信号処理を行い、その結果を出力する。
【００３４】  制御回路７は送受信部１０に接続され、送受信部１０の送信回路２および受信回路３の動作状態を制御し、また通信相手２００に送るべき情報を送信回路２に備えられた変調回路２ａに出力し、受信回路３に備えられた復調回路３ａから受信情報を受け取る。
【００３５】  制御回路７はさらに検知部２０に接続され、検知部２０に備えられた信号処理回路６からの出力信号を受け取り検出対象の有無や、動作等の検出判断を行う。
【００３６】  以下に通信センサ装置１００の動作について図３を用いて説明を行う。図３は通信センサ装置１００の動作タイミングを示す図である。
【００３７】  図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、制御回路７が送信回路２および受信回路３を制御するタイミングを示している。
【００３８】  制御回路７は図３（ａ）および（ｂ）に示すように、時刻Ｔ１で変調回路２ａを含めた送信回路２をＯＮに制御し時間ｔ１の間、通信用送信動作として、通信相手２００に送るべき情報を含んだ送信信号が送信回路２からアンテナ１を介して外部に送信されるように制御を行い、ｔ1経過後に変調回路２ａを含めた送信回路２をＯＦＦに制御する。
【００３９】  次に制御回路７は、時刻Ｔ１から時間ｔ１の間に送信した送信信号に対して、通信相手２００から送られる通信信号を受信するため、送信終了から時間ｔ２後に受信回路３をＯＮに制御し時間ｔ３の間、通信相手２００から送られる通信信号を受信した後、受信回路３をＯＦＦに制御する。
【００４０】  その後、制御回路７は時刻Ｔ１から時間ｔ４経過後に検知用送信動作として、変調回路２ａを除く送信回路２を通信用送信動作の時間ｔ１よりも短い時間ｔ５の間ＯＮに制御し、通信相手２００に送るべき情報を含まない送信信号が送信回路２からアンテナ１を介して外部に送信されるように制御を行い、ｔ５経過後に送信回路２をＯＦＦに制御する。
【００４１】  検知用送信動作は、反射波受信信号を得るために行われるものであり、検知用送信動作には通信相手２００に送るべき情報が含まれていない。そのため、送信動作後に通信相手２００から通信信号が送られることは無く、検知用送信動作終了後には受信回路３を動作させる必要がないので受信回路３の制御は行わない。
【００４２】  検知用送信動作を開始した時刻Ｔ２から更に時間ｔ４経過ごとに、検知用送信動作を繰り返した後、時間ｔ４の複数回分の時間ｔ６経過後、時刻Ｔ１から行った通信用送信動作から始まる制御を繰り返すように制御される。図３では第２の送信動作が４回繰り返されている例を示している。
【００４３】  以上のように、制御回路７は、一定の周期で送信動作と非送信動作を交互に繰り返すように制御しており、時間ｔ６ごとに通信用送信動作として、通信相手２００に送るべき情報を含んだ送信信号が送信回路２からアンテナ１を介して外部に送信され、通信相手２００から送られる通信信号を受信するために、送信終了から時間ｔ２後に受信回路３をＯＮに制御し時間ｔ３の間、通信相手２００から送られる通信信号を受信するよう制御するので、通信相手２００と無線による通信動作を行うことができる。
【００４４】  また制御回路７は、送信動作が１回以上の検知用送信動作（図３では４回の場合を例示）と、データの送信を行うｎ回（図３では１回の場合を例示）の通信用送信動作とを交互に繰り返すように制御するので、通信用送信動作の頻度を低くすることができる。このため変調回路２ａや復調回路３ａを動作させる頻度を低くすることができ、通信センサ装置の消費電力を低減させることができる。
【００４５】  図３（ｄ）（ｅ）は検知部２０の動作を示す図である。
【００４６】  図３（ｄ）は、検波回路４で送信信号の一部と、送信信号が検出対象で反射された反射波がアンテナ１で受信された反射波受信信号との合成信号が検波された出力を示す図で、送信回路２が送信中に、送信信号の一部と反射波受信信号の合成信号が検波された信号が出力される。
【００４７】  検波回路４の出力信号には、送信信号の変調成分と検出対象の動きに関連した信号成分が含まれている。
【００４８】  図３（ｅ）は、検波回路４の出力がＬＰＦ５に入力された際のＬＰＦ５の出力を示す図である。
【００４９】  ＬＰＦ５は、検波回路４の出力信号に含まれる検出対象の動きに関連した信号成分を出力し、検波回路４の出力信号に含まれる送信信号の変調成分を取り除くために、カットオフ周波数が変調回路２ａで変調を行う変調周波数より低く設定されているので、変調成分などのカットオフ周波数より高い信号は出力に表れない。
【００５０】  検波回路４の出力信号に含まれている、ＬＰＦ５のカットオフ周波数より周波数の低い検出対象の動きに関連する信号成分よってＬＰＦ５を構成しているキャパシタが充電され、送信動作の時間経過後はＬＰＦ５の回路によって構成される放電経路や、ＬＰＦ５を構成している部品などの絶縁抵抗を経路とした漏れ電流などによって徐々に放電し出力が低下してゆく。
【００５１】  制御回路７が送受信部１０を制御し、一定の時間ｔ４の周期で送信動作と非送信動作を交互に繰り返すので、送信動作の頻度が一定に保たれ、平均送信電力の低下を抑制されている。そのため、一定の時間ｔ４の周期で、ＬＰＦ５を構成しているキャパシタが充電され、ＬＰＦ５の放電による出力の低下を防ぐことができるので、センシング機能の感度低下を抑制することができる。
【００５２】  図４は、検出対象の動きが検出される動作を説明する図である。図４（ａ）は検出対象の動きを表している。図４（ｂ）は通信センサ装置１００から送信される送信出力を表す図である。図４（ｃ）は通信センサ装置１００の送信出力と、送信信号が検出対象で反射された反射波受信信号の合成信号を検波回路４で検波した出力の信号を示す図である。図４（ｄ）は、図４（ｃ）の検波出力がＬＰＦ５に入力された際のＬＰＦ出力を示す図である。
【００５３】  図４（ａ）のような動きをする検出対象に、通信センサ装置１００から送信された通信用送信信号および送信信号が図４（ｂ）に示すタイミングで送信され、送信中に検出対象で反射され、アンテナ１で受信された反射波受信信号と、送信波の一部が検波回路４に入力される。
【００５４】  送信波の位相に対する反射波受信信号の位相は、検出対象までの距離が変わることで変化するので、送信波の一部と反射波受信信号の合成信号はこの２つの信号の位相差によってその振幅が変化する。
【００５５】  送信波と反射波受信信号が同相（位相差が０度）のとき、合成信号の振幅が最大となり、逆相（位相差が１８０度）のき合成信号の振幅が最小となる。
【００５６】  検波回路４では図４（ｃ）に示すように、入力された送信波の一部と反射波受信信号の合成信号を検波し、その振幅に対応した検波信号を出力する。
【００５７】  検波回路４から出力された検波信号がＬＰＦ５に入力されると、図４(ｄ)に示すように検波信号の包絡線に沿った信号が得ることができる。
【００５８】  信号処理回路６で、ＬＰＦ５の出力信号を、増幅、サンプリング、ＡＤ変換、等の信号処理を行い、この信号を信号処理回路６あるいは制御回路７で、分析や特徴抽出などを行うことで、検出対象の動きを検知することができる。
【００５９】  以上のように、制御回路７は送受信部１０を制御し、一定の周期で送信動作と非送信動作を交互に繰り返すので、送信動作の頻度を一定に保つことができ、平均送信電力の低下を抑制することができる。また制御回路７は、送信動作が、１回以上の反射波受信信号を得るための検知用送信動作と、データの送信を行うｎ回（ｎは自然数）の通信用送信動作とを交互に繰り返すように制御するので、通信用送信動作の頻度を低くすることができる。このため変調回路２ａや復調回路３ａを動作させる頻度を低くすることができるので、通信センサ装置１００の消費電力を低減させることができる。
【００６０】  制御回路７は、送信動作が１回以上の検知用送信動作と、１回の通信用送信動作とを交互に繰り返すように制御を行うことで、通信センサ装置の消費電力をさらに低減させることができる。
【００６１】  検知用送信動作は、通信用送信動作より短い時間としたので、一層通信センサ装置の消費電力を低減させることができる。
【００６２】  以上により、本発明の実施形態にかかる通信センサ装置１００によれば、センサの感度低下が少なく、消費電力を低減することができる通信センサ装置を提供することができる。
【００６３】  以上のように、本発明の実施形態に係る通信センサ装置１００を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
【００６４】  （１）本実施形態において、通信センサ装置は検出対象から離れている図を示して説明を行ったが、検出対象の体動などを検出するために携行あるいは装着されていても良い。
【００６５】  （２）本実施形態において、通信用送信動作が検知用送信動作４回毎に１回行われる例を示して説明したが、検知用送信動作は１回以上であれば良く、使用される用途や目的によって頻度を適宜変更して実施しても良い。
【００６６】  （３）本実施形態において、通信用送信動作が検知用送信動作４回毎に１回行われる例を示して説明したが、通信用送信動作は１回より多くても良く、使用される用途や目的によって頻度を適宜変更して実施しても良い。
【００６７】  （４）本実施形態において、通信用送信動作のすぐ後に受信動作を行う動作例を示して説明を行ったが、受信動作を行うタイミングは検知用送信動作の間に行われるようにしても良い。
【符号の説明】
【００６８】  １      アンテナ  ２      送信回路  ２ａ    変調回路  ３      受信回路  ３ａ    復調回路  ４      検波回路  ５      ローパスフィルタ（ＬＰＦ）  ６      信号処理回路  ７      制御回路  ８      電源回路  １０    送受信部  ２０    検知部  １００  通信センサ装置  ２００  通信相手
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014061239.tif 000005
【図４】
2014061239.tif 000006
【図５】
2014061239.tif 000007
【国際調査報告】
2014061239.tif 000008
2014061239.tif 000009
2014061239.tif 000010
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