(57)【要約】【課題】屋内に簡易に設置できるとともに、屋内の移動体を精度よく検出することが可能な監視装置を提供する。【解決手段】屋内を監視するための監視装置は、マイクロ波を照射する照射部と、照射部により照射されたマイクロ波の反射波を受信する受信部と、所定の時間間隔で、反射波の信号の振幅と第１閾値とに基づいて、移動体が屋内に存在するか否かを判定する存在判定部と、存在判定部により移動体が屋内に存在すると判定された場合に、警告情報を出力する出力制御部とを備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋内を監視するための監視装置であって、
マイクロ波を照射する照射部と、
前記照射部により照射されたマイクロ波の反射波を受信する受信部と、
所定の時間間隔で、前記反射波の信号の振幅と第１閾値とに基づいて、移動体が前記屋内に存在するか否かを判定する存在判定部と、
前記存在判定部により前記移動体が前記屋内に存在すると判定された場合に、警告情報を出力する出力制御部とを備える、監視装置。
【請求項２】
前記存在判定部は、前記反射波の信号の振幅の大きさが前記第１閾値以上である状態が複数回連続した場合に、前記移動体が前記屋内に存在すると判定する、請求項１に記載の監視装置。
【請求項３】
前記反射波の信号から、互いに直交するＩチャネル信号およびＱチャネル信号を生成する信号生成部をさらに備え、
前記存在判定部は、前記Ｉチャネル信号の位相と前記Ｑチャネル信号の位相とに基づいて、前記移動体が前記監視装置に対して接近動作中であるか否かを判定する、請求項１または２に記載の監視装置。
【請求項４】
前記反射波に基づいて、所定時間内の前記移動体の呼吸数を演算する呼吸演算部と、
前記存在判定部の判定結果と、前記呼吸数とに基づいて、前記移動体が生体であるか否かを判定する生体判定部とをさらに備え、
前記生体判定部は、前記存在判定部によって前記移動体が前記屋内に存在すると判定された場合であって、かつ前記呼吸数が第２閾値以上である場合、前記移動体が生体であると判定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の監視装置。
【請求項５】
前記照射部は、前記屋内の天井に向けてマイクロ波を照射する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の監視装置。
【請求項６】
前記照射部は、マイクロ波を発振するための位相同期発振器を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の監視装置。
【請求項７】
前記出力制御部は、前記移動体が前記屋内に存在することを示す情報を、前記警告情報として前記監視装置と通信可能に構成された外部装置に送信する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の監視装置。
【請求項８】
前記出力制御部は、前記移動体が前記屋内に存在すると判定された場合、前記警告情報を音声出力する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、監視装置に関し、特に、屋内を監視するための監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物内等を監視エリアとし、監視エリアへの不審者の侵入や障害物の存在をセンサ、あるいはカメラを用いて監視する技術が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開２００５−２７７６９８号公報）は、監視カメラを開示している。当該監視カメラは、３６０度の全周囲を同時に撮影可能なカメラモジュールと、カメラモジュールによって撮影できない撮影不能画角の範囲内に配置される少なくとも人間を感知する人感センサとを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７７６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に係る技術では、監視カメラおよび人感センサを用いて、人物および動物を監視している。しかし、監視カメラは、カメラレンズを布等で覆ってしまうと人物等を監視することはできない。さらに、監視カメラは、プライバシーの観点から、一般家庭には導入しにくいという問題もある。また、人感センサは、例えば、動きが遅い物体は検出しにくい、部屋の温度が高温になると正常動作しにくい等の問題が生じる場合がある。
【０００６】
本開示は、ある局面では、屋内に簡易に設置できるとともに、屋内の移動体を精度よく検出することが可能な監視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】
【０００７】
ある実施の形態に従うと、屋内を監視するための監視装置が提供される。監視装置は、マイクロ波を照射する照射部と、照射部により照射されたマイクロ波の反射波を受信する受信部と、所定の時間間隔で、反射波の信号の振幅と第１閾値とに基づいて、移動体が屋内に存在するか否かを判定する存在判定部と、存在判定部により移動体が屋内に存在すると判定された場合に、警告情報を出力する出力制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によると、屋内に簡易に設置できるとともに、屋内の移動体を精度よく検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に従う監視システムの全体構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に従う監視装置における平面アンテナの構成を示す平面図である。
【図３】実施の形態１に従う平面アンテナの指向性特性を示す図である。
【図４】実施の形態１に従う監視装置の設置方式を説明するための図である。
【図５】実施の形態１に従う監視装置の設置方式を説明するための図である。
【図６】実施の形態１に従う制御回路の詳細な構成を説明するためのブロック図である。
【図７】実施の形態１に従うマイクロ波ドップラセンサで検出される反射信号の波形を示す図である。
【図８】図４および図５に示すように監視装置を設置した場合の実施例を示す図である。
【図９】実施の形態２に従う監視装置の設置方式を説明するための図である。
【図１０】実施の形態３に従う監視装置の設置方式を説明するための図である。
【図１１】実施の形態３に従う監視装置の設置方式を説明するための図である。
【図１２】監視装置の処理手順の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１１】
［実施の形態１］
＜システムの全体構成＞
図１は、実施の形態１に従う監視システム１０００の全体構成を示す図である。図１を参照して、監視システム１０００は、移動体を監視するための監視装置１００と、端末装置２００とを含む。移動体は、例えば、人、動物等の生体、ロボット等の非生命体等である。監視装置１００は、例えば、ビル、住宅などの屋内に設置され、当該屋内を監視するために用いられる。
【００１２】
端末装置２００は、例えば、監視装置１００が設置される住宅の所有者の端末である。本実施の形態では、端末装置２００は、スマートフォンであるとして説明する。ただし、端末装置２００は、折り畳み式携帯電話、タブレット端末装置、ＰＣ（personal computer）等のような他の機器であってもよい。
【００１３】
監視装置１００と、端末装置２００とを互いに接続するためのネットワーク５５は、インターネット、移動体端末通信網などの各種ネットワークを含む。ネットワーク５５は、これに限られず、有線通信方式を採用してもよいし、無線ＬＡＮ（local area network）等のその他の無線通信方式を採用してもよい。
【００１４】
監視装置１００は、主な構成要素として、制御回路１５２と、メモリ１５４と、スピーカ１５６と、通信インターフェイス１５８と、マイクロ波ドップラセンサ１６０とを含む。なお、監視装置１００は、各種情報を表示するためのディスプレイと、ユーザからの各種入力を受け付けるボタン等の入力装置とを含んでいてもよい。
【００１５】
制御回路１５２は、典型的には、ＣＰＵ等を含むマイクロプロセッサと、マイクロ波ドップラセンサ１６０からのアナログ信号を処理するアナログ信号処理回路と、ＡＤコンバータとを含む。制御回路１５２の詳細な構成については後述する。マイクロプロセッサは、メモリ１５４に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、監視装置１００の各部の動作を制御する制御部として機能する。例えば、マイクロプロセッサは、当該プログラムを実行することによって、後述する制御回路１５２の処理を実現する。
【００１６】
メモリ１５４は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read-Only  Memory）などによって実現される。メモリ１５４は、マイクロプロセッサによって実行されるプログラム、またはマイクロプロセッサによって用いられるデータなどを記憶する。
【００１７】
スピーカ１５６は、マイクロプロセッサから与えられる音声信号を音声に変換して監視装置１００の外部へ出力する。通信インターフェイス１５８は、マイクロプロセッサからの通信データを符号化し通信信号に変換し、通信信号を端末装置２００へ送信する。また、端末装置２００から受信信号を復号化して通信データに変換しマイクロプロセッサに出力する。通信方式は、無線ＬＡＮなどによる無線通信方式であってもよいし、ＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）などを利用した有線通信方式であってもよい。
【００１８】
マイクロ波ドップラセンサ１６０は、マイクロ波を放射し、反射してきたマイクロ波から、移動体の動き等を反映する信号を制御回路１５２に出力する。また、マイクロ波ドップラセンサ１６０は、入力された反射信号から、互いに直交するＩチャネル信号およびＱチャネル信号を生成する。
【００１９】
具体的には、マイクロ波ドップラセンサ１６０は、発振器２１と、増幅器２２Ａ，２２Ｂと、送信アンテナ２５と、受信アンテナ３０と、ミキサ３２Ｉ，３２Ｑと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３３Ｉ，３３Ｑと、９０度移相器３８とを含む。
【００２０】
発振器２１から出力されたマイクロ波正弦波信号は、増幅器２２Ａによって増幅され、送信アンテナ２５から照射（放射）される。空間に照射されたマイクロ波Ｍｔは、移動体の一例である生体に当たり反射される。この場合、照射されたマイクロ波の反射波Ｍｒには、生体の動き（体動）と、生体の呼吸動作とに対応したドップラシフトが生じている。そのため、受信アンテナ３０に入力される反射波Ｍｒの信号（反射信号）は、生体の体動および呼吸動作に対応した信号となる。
【００２１】
本実施の形態に係る発振器２１は、マイクロ波を発振するための位相同期発振器である。この位相同期発振器は、水晶発振器を含んでいるため、数Ｈｚ〜１００Ｈｚ付近の位相雑音が小さく、低雑音かつダイナミックレンジの広い高感度なマイクロ波ドップラセンサを構成することができる。
【００２２】
受信アンテナ３０により受信された反射信号は、増幅器２２Ｂによって増幅される。当該増幅後の信号Ｄｒは、Ｉチャネル側のミキサ３２ＩおよびＱチャネル側のミキサ３２Ｑに入力される。ここでは、Ｉチャネル側に入力される信号Ｄｒを便宜上「Ｄｒｉ」と称し、Ｑチャネル側に入力される信号Ｄｒを便宜上「Ｄｒｑ」と称する。
【００２３】
増幅器２２Ａによって増幅された信号Ｄｔは、Ｉチャネル側のミキサ３２Ｉと、９０度移相器３８を介してミキサ３２Ｑとに入力される。ここでは、Ｉチャネル側に入力される信号Ｄｔを便宜上「Ｄｔｉ」と称し、Ｑチャネル側に入力される信号Ｄｔを便宜上「Ｄｔｑ」と称する。なお、本実施の形態では、９０度移相器３８を用いることにより、信号Ｄｔｉに対する信号Ｄｔｑの位相を９０度ずらす構成について説明するが、当該構成に限られない。例えば、９０度移相器３８を用いることにより、信号Ｄｒｉに対する信号Ｄｒｑの位相を９０度ずらす構成であってもよい。
【００２４】
ミキサ３２Ｉにより周波数変換（ダウンコンバージョン）された信号は、ＬＰＦ３３Ｉに入力される。ＬＰＦ３３Ｉは、当該信号から比較的高い周波数成分を除去した信号を、Ｉチャネル側のベースバンド信号Ｄｂｉとして制御回路１５２に出力する。また、ミキサ３２Ｑにより周波数変換された信号は、ＬＰＦ３３Ｑに入力される。ＬＰＦ３３Ｑは、当該信号から比較的高い周波数成分を除去した信号を、Ｑチャネル側のベースバンド信号Ｄｂｑとして制御回路１５２に出力する。当該ベースバンド信号Ｄｂｉ，Ｄｂｑは、それぞれ、移動体の体動によって、ドップラシフトを受けたマイクロ波ドップラシフト信号として出力される。
【００２５】
受信アンテナ３０に入力される反射信号の速度および振幅は、時間とともに変化する。そのため、Ｉチャネル側の信号およびＱチャネル側の信号は、瞬時的には９０度位相が異なっているものの、信号の速度および方向に応じて、ベースバンド信号Ｄｂｉに対するベースバンド信号Ｄｂｑの位相の進み方は、一定でなく常に時間変動することになる。
【００２６】
図２は、実施の形態１に従う監視装置１００における平面アンテナの構成を示す平面図である。図３は、実施の形態１に従う平面アンテナの指向性特性を示す図である。具体的には、図３中のグラフ３１０は、方位角（水平）方向の指向性特性（パターン）を示しており、図３中のグラフ３２０は、仰角（垂直）方向の指向性パターンを示している。
【００２７】
図２を参照して、監視装置１００における平面アンテナは、送信アンテナ２５および受信アンテナ３０を含む。送信アンテナ２５および受信アンテナ３０の各々は、例えば、少なくとも１つのアンテナ素子と、給電線路とを有する。
【００２８】
図３を参照して、平面アンテナの指向性パターンは、方位角方向および仰角方向の各々について、メインローブを有する。周波数１０．５ＧＨｚにおいて、方位角方向および仰角方向の各々におけるメインローブの３ｄＢビーム幅（半値幅）は、±４０度である。また、方位角方向におけるメインローブの１０ｄＢビーム幅は±６５度であり、仰角方向におけるメインローブの１０ｄＢビーム幅は±７９度である。そのため、平面アンテナの指向性パターンは、仰角方向の１０ｄＢビーム幅が、方位角方向の１０ｄＢビーム幅よりも広いという非対称特性を有している。
【００２９】
＜監視装置の設置方式＞
屋内を監視するための監視装置１００の設置方式について説明する。
【００３０】
図４および図５は、実施の形態１に従う監視装置１００の設置方式を説明するための図である。監視装置１００は、屋内における所定の部屋の床上または床下周辺等に設置される。図４および図５の例では、監視装置１００は、部屋の角隅部の電源コンセント１０１に接続されている。図４は部屋の側面図であり、図５は部屋の天井から見た平面図である。ここでは、移動体は人間であるとする。なお、部屋の広さは、７ｍ×１５ｍ×２．７ｍ（高さ）である。
【００３１】
図４および図５を参照して、監視装置１００の平面アンテナ（送信アンテナ２５）から、天井１０２の天井中央部１０２ｂに向けてマイクロ波が照射される。具体的には、平面アンテナのメインローブのピーク方向線（仮想的な線）が、天井中央部１０２ｂに向くようにマイクロ波が照射される。ピーク方向線上の経路１１１に沿って伝搬したマイクロ波は、天井中央部１０２ｂで反射され、経路１１２に沿って伝搬して移動体に当たる。
【００３２】
移動体に当たって反射されたマイクロ波（反射波）は、経路１２１に沿って伝搬して天井中央部１０２ｂで反射され、経路１２２に沿って伝搬して監視装置１００の受信アンテナ３０により受信される。経路１２１は、反射波の信号のピーク方向線上の経路である。このように、移動体で反射された反射波のピーク方向成分の信号は、送信アンテナ２５から送信されたピーク方向成分の信号と同じ経路に沿って伝搬して、受信アンテナ３０により受信される。
【００３３】
ここで、部屋内に移動体が存在する場合には、反射信号には、移動体の体動に対応したドップラシフトが生じている。具体的には、移動体により反射されて受信アンテナ３０に入力される反射信号の振幅は、移動体が存在しない場合と比較して著しく大きくなる。そのため、監視装置１００は、反射信号の振幅と予め定められた閾値とを比較することにより、部屋内の移動体の存在の有無を判定できる。なお、監視装置１００による移動体の判定方式の詳細については後述する。
【００３４】
なお、図４を参照して、領域線８１は、平面アンテナのメインローブの仰角方向の半値幅の広がりを示している。具体的には、ピーク方向線に対する領域線８１の角度Ｒａは４０度である。図５を参照して、領域線８２は、平面アンテナのメインローブの方位角方向の半値幅の広がりを示している。具体的には、ピーク方向線に対する領域線８２の角度Ｒｂは４０度である。実施の形態１では、方位角方向と仰角方向とが入れ替わるように平面アンテナを配置する構成であってもよい。
【００３５】
図４中の領域線８１および図５中の領域線８２を鑑みると、メインローブのみで部屋の空間領域を概ねカバーできている。また、平面アンテナから、天井中央部１０２ｂに向けてマイクロ波が照射されるため、天井で反射されたマイクロ波が部屋中に伝搬する。したがって、監視領域が広がり、効率的な監視が可能となる。また、実際には、監視装置１００から照射されたマイクロ波は、天井１０２だけではなく壁および床面でも反射されるため、部屋全体に伝搬される。そのため、監視装置１００は、部屋全体を監視領域とすることができ、部屋に存在する移動体を精度よく検出できる。
【００３６】
図４および図５に示すように監視装置１００を設置することにより、１つの監視装置１００で、部屋全体をカバーできる。また、監視装置１００は、監視カメラ等のように天井１０２等の高所部に設置する必要がなく、屋内の電源コンセント周辺や、テーブルに載置されているＰＣ等の電子機器からＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブル等を介して電源供給を受けることができる。そのため、監視装置１００は、監視カメラのような取り付け工事等が不要であり誰でも簡単に設置できる。
【００３７】
また、監視装置１００は、マイクロ波により移動体を検出する構成である。そのため、壁材あるいは不透明部材を用いて監視装置１００を覆っても、センシング機能に影響はなく、移動体を検出できる。これにより、屋内への侵入者が監視装置１００を容易に発見するのを防止しつつ、当該侵入者を適切に検出できる。
【００３８】
さらに、監視装置１００の送信アンテナ２５および受信アンテナ３０は、同一の基板で形成された平面アンテナで構成されている。そのため、監視装置１００を凹凸が少ない平面型の装置として構成でき、装置の小型化を図ることができる。これにより、監視装置１００を目立ち難く、扱い易い構成とすることができる。
【００３９】
＜制御回路の構成＞
図６は、実施の形態１に従う制御回路の詳細な構成を説明するためのブロック図である。図６を参照して、制御回路１５２は、アナログ信号処理回路４１と、ＡＤコンバータ４３と、マイクロプロセッサ４５とを含む。典型的には、マイクロプロセッサ４５は、ディジタル信号処理に特化したディジタルシグナルプロセッサ（digital signal processor：ＤＳＰ）である。
【００４０】
アナログ信号処理回路４１は、マイクロ波ドップラセンサ１６０から入力された信号のうちの不要な周波数帯域の成分を除去して、ＡＤコンバータ４３に出力する。具体的には、アナログ信号処理回路４１は、体動成分の帯域（０．１Ｈｚ〜２０Ｈｚ）のＩチャネルのアナログ信号ＳｔｉおよびＱチャネルのアナログ信号Ｓｔｑを出力する。なお、体動成分の帯域には、呼吸成分の帯域（０Ｈｚ〜０．７５Ｈｚ）も含まれる。
【００４１】
ＡＤコンバータ４３は、入力された信号を１６ビット（または１２ビット）ＡＤ変換する。具体的には、ＡＤコンバータ４３は、アナログ信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑの入力を受け付け、所定のサンプリングレート（例えば、１０ｍｓｅｃ）にて、アナログ信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑをディジタル信号に変換してマイクロプロセッサ４５に出力する。なお、各ディジタル信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑは、電圧振幅に応じた±の信号として、適宜オフセット調整される。
【００４２】
マイクロプロセッサ４５は、各ディジタル信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑを用いて各種の処理を実行する。具体的には、マイクロプロセッサ４５は、主な機能構成として、存在判定部５０と、生体判定部５２と、出力制御部５４と、呼吸演算部７０とを含む。
【００４３】
呼吸演算部７０は、各ディジタル信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑの入力を受け付けて、各種処理を実行する。具体的には、呼吸演算部７０は、Ｉチャネル側のＬＰＦ７１Ｉと、Ｑチャネル側のＬＰＦ７１Ｑと、Ｉチャネル側の基本波検出部７２Ｉと、Ｑチャネル側の基本波検出部７２Ｑと、呼吸平均処理部７３とを含む。
【００４４】
ＬＰＦ７１Ｉ，７１Ｑは、それぞれディジタル信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑの高周波成分を除去することにより、ディジタル信号Ｂａｉ，Ｂａｑを生成する。ＬＰＦ７１Ｉは、ディジタル信号Ｂａｉを基本波検出部７２Ｉに出力し、ＬＰＦ７１Ｑは、ディジタル信号Ｂａｑを基本波検出部７２Ｑに出力する。典型的には、ＬＰＦ７１Ｉ，７１Ｑは、０．７５Ｈｚ以上（すなわち、４５ｂｐｍに相当）の周波数成分を除去する。
【００４５】
基本波検出部７２Ｉ，７２Ｑは、それぞれディジタル信号Ｂａｉ，Ｂａｑを用いて呼吸数を演算する。具体的には、基本波検出部７２Ｉは、所定時間（例えば、３０秒）蓄積されたディジタル信号Ｂａｉを高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）し、個々の信号成分に分解した後、各成分を周波数スペクトラム上に表す処理を行ない、周波数分布データを作成する。基本波検出部７２Ｉは、周波数分布データのうち、呼吸に係る所定の範囲の周波数分布（例えば、０Ｈｚ〜０．７５Ｈｚ）の中から最も強度（ピーク）の高い周波数成分を基本波データとして検出する。なお、基本波検出部７２Ｉ，７２Ｑは、自己相関関数を用いて基本波データを検出してもよい。
【００４６】
基本波検出部７２Ｉは、基本波データを６０倍することで、単位時間（すなわち、１分間）当りの呼吸の数である呼吸数Ｂｉを算出する。同様に、基本波検出部７２Ｑは、ディジタル信号Ｂａｑを用いて呼吸数Ｂｑを算出する。
【００４７】
呼吸平均処理部７３は、呼吸数Ｂｉおよび呼吸数Ｂｑを平均化して呼吸数Ｂｎを算出する。なお、呼吸平均処理部７３は、ディジタル信号Ｂａｉ，Ｂａｑを統合して、適宜閾値を設けることにより、ノイズレベルの強度の小さい信号や周期性の乏しい信号を除去してもよい。
【００４８】
典型的には、監視装置１００の所定範囲内（例えば、３ｍ以内）に生体（例えば、人間）が存在している場合に、呼吸演算部７０は、適切な呼吸数Ｂｎを検出可能である。
【００４９】
存在判定部５０は、所定の閾値Ｔｈと、反射信号（具体的には、各ディジタル信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑ）の振幅とに基づいて、監視装置１００が設置された屋内に移動体が存在するか否かを判定する。閾値Ｔｈは、アナログ信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑの振幅値（電圧０Ｖ〜３．３Ｖ）をＡＤ変換した場合のディジタル値である。
【００５０】
具体的には、存在判定部５０は、ディジタル信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑの各々について、当該信号の振幅の大きさ（絶対値）を一定時間（例えば、０．１秒）ごとに算出する。例えば、サンプリング周波数が１００Ｈｚの場合には、存在判定部５０は、ディジタル信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑの各々について、当該ディジタル信号を１０ミリ秒毎にサンプリングし、１０個分のサンプリングデータの絶対値の平均値（平均絶対値）を算出する。存在判定部５０は、算出された平均絶対値を一定時間ごとに算出し、算出結果を時間と関連付けて順次記憶する。
【００５１】
存在判定部５０は、ディジタル信号Ｓｔｉについての平均絶対値と、ディジタル信号Ｓｔｑについての平均絶対値との両方が閾値Ｔｈ以上になった場合に、屋内に移動体が存在すると判定する。また、存在判定部５０は、ディジタル信号ＳｔｉおよびＳｔｑのうちの少なくとも一方についての平均絶対値が閾値Ｔｈ以上になった場合に、屋内に移動体が存在すると判定してもよい。あるいは、存在判定部５０は、ディジタル信号ＳｔｉおよびＳｔｑの合成信号を算出し、当該合成成分についての平均絶対値が閾値Ｔｈ以上になった場合に、屋内に移動体が存在すると判定してもよい。
【００５２】
また、存在判定部５０は、ノイズ成分による誤判定を回避するため、平均絶対値が閾値Ｔｈ以上である状態が複数回（例えば、２回または３回）連続した場合に、屋内に移動体が存在すると判定してもよい。
【００５３】
変形例として、存在判定部５０は、反射信号の振幅の大きさだけではなく、反射信号のＩチャネル信号およびＱチャネル信号の位相関係も鑑みて、監視装置１００に対して接近しているのか、離反しているのかを判定してもよい。
【００５４】
図７は、実施の形態１に従うマイクロ波ドップラセンサで検出される反射信号の波形を示す図である。ここでは、移動体がマイクロ波ドップラセンサ１６０（すなわち、監視装置１００）に接近動作を行なった後、停止動作を行ない、さらにマイクロ波ドップラセンサ１６０から離反動作を行なう場合を想定する。
【００５５】
図７を参照すると、接近動作中においては、Ｑチャネル信号波形の位相Ｐｑに対してＩチャネル信号波形の位相Ｐｉは進んでおり、移動体がマイクロ波ドップラセンサ１６０に接近するにつれて各信号の振幅は大きくなる。接近動作から離反動作に移る停止動作中においては、Ｉチャネル信号波形およびＱチャネル信号波形の各々は、振幅が小さく周期が長くなり比較的緩やかに変化する。そして、離反動作中においては、位相Ｐｉおよび位相Ｐｑの位相関係が反転し（すなわち、位相Ｐｑに対して位相Ｐｉは遅れる）、離反するにつれて振幅は小さくなる。
【００５６】
これにより、監視装置１００に移動体が接近しているのか、離反しているのかを判定できる。そのため、このような特性を利用して、存在判定部５０は、反射信号の振幅の大きさに関する条件を満たした場合であって、かつＩチャネル信号の位相に対してＱチャネルの信号の位相が進んでいる場合に、屋内に存在する移動体が監視装置１００に接近動作中であると判定してもよい。また、存在判定部５０は、反射信号の振幅の大きさに関する条件を満たした場合であって、かつＩチャネル信号の位相に対してＱチャネルの信号の位相が遅れている場合に、屋内に存在する移動体が監視装置１００から離反動作中であると判定してもよい。これにより、監視装置１００は、屋内における移動体の存在の有無および動きを精度よく把握することができる。
【００５７】
なお、上述したような存在判定部５０の各種の判定方式は、ユーザにより任意に設定可能に構成されていてもよい。
【００５８】
再び、図６を参照して、生体判定部５２は、呼吸数Ｂｎと、存在判定部５０の判定結果とに基づいて、移動体が生体であるか否かを判定する。具体的には、生体判定部５２は、存在判定部５０によって移動体が屋内に存在すると判定された場合であって、かつ呼吸数Ｂｎが閾値Ｎ１以上である場合、移動体が生体であると判定する。
【００５９】
出力制御部５４は、存在判定部５０および生体判定部５２の判定結果に基づいて、警告情報を出力する。具体的には、出力制御部５４は、移動体が屋内に存在するとの判定結果を受けた場合に、警告情報を出力する。出力制御部５４は、スピーカ１５６を介して、警告情報（例えば、アラーム等）を音声出力してもよいし、ディスプレイに警告情報を表示してもよい。
【００６０】
また、出力制御部５４は、通信インターフェイス１５８を介して、端末装置２００に警告情報を送信してもよい。例えば、出力制御部５４は、移動体が存在する場合、警告情報として、移動体が屋内に存在することを示す情報を端末装置２００に送信する。また、出力制御部５４は、移動体が生体であるとの判定結果を受けた場合には、警告情報として、屋内に存在する移動体が生体であることを示す情報を端末装置２００（あるいは、他の通信装置）に送信してもよい。
【００６１】
＜実施例＞
図８は、図４および図５に示すように監視装置１００を設置した場合の実施例を示す図である。図８の横軸は、時間（分）であり、縦軸は反射信号（具体的には、ディジタル信号Ｓｔｉ，Ｓｔｑ）の振幅（体動振幅）の大きさを示している。振幅の大きさの単位は任意単位（ａ．ｕ）であり、移動体からの反射信号の強度振幅（電圧成分に相当）を示しているが、ドップラー信号であるため、移動体に動きがないときはゼロの値となる。なお、監視装置１００のサンプリング周波数は１００Ｈｚであり、一定時間（０．１秒）毎に、体動振幅の絶対値をプロットしている。当該プロットされる値は、１０個分のサンプリングデータの絶対値の平均値（平均絶対値）である。
【００６２】
図８には、移動体が存在する場合、および移動体が存在しない場合の体動振幅の時間変化が示されている。具体的には、期間Ｔ１は移動体が部屋に存在しない期間であり、期間Ｔ２は移動体が部屋に存在している期間である。
【００６３】
図８を参照すると、移動体が部屋に存在しない期間Ｔ１よりも、移動体が部屋に存在する期間Ｔ２の方が体動振幅が大きいことがわかる。そのため、所定の閾値Ｔｈを設定することにより、部屋における移動体の存在の有無を判定できる。閾値Ｔｈは、例えば、移動体が存在しない期間（すなわち、期間Ｔ１）における１分間の体動振幅の平均値よりも、少し大きな値（例えば、約１０％大きい値）に設定される。仮に、当該平均値が３００である場合には、閾値Ｔｈは３３０に設定される。
【００６４】
監視装置１００は、体動振幅が閾値Ｔｈ以上である場合には移動体が部屋に存在し、体動振幅が閾値Ｔｈ未満である場合には移動体が部屋に存在しないと判定できる。なお、突発的なノイズの影響を小さくするために、監視装置１００は、プロット値が２回以上連続して閾値Ｔｈ以上となった場合に、移動体が部屋に存在すると判定してもよい。これにより、ノイズ成分による誤判定を回避することができる。
【００６５】
なお、監視装置１００は、移動体が部屋に存在すると判定した場合には、当該判定結果とともに判定時刻を記録し、アラームを音声出力する。また、監視装置１００は、移動体が部屋に存在することを示す情報を端末装置２００に送信する。これにより、端末装置２００のユーザ（例えば、部屋の住人）がいち早く当該部屋に駆けつけることができる。
【００６６】
上記例では、移動体が存在しない期間Ｔ１における体動振幅の平均値に所定値（例えば、平均値の１０％）を加えることにより閾値Ｔｈを設定したが、当該構成に限られない。例えば、体動振幅の平均値と各体動振幅値とに基づいて、体動振幅の標準偏差σを算出し、３σを閾値Ｔｈとして設定する構成であってもよい。
【００６７】
なお、監視装置１００は、発振器２１として位相同期発振器を採用しており、雑音レベルおよび雑音の変化度が小さいため、安定した閾値Ｔｈを設定できる。
【００６８】
＜利点＞
実施の形態１によると、監視装置１００から放射されるマイクロ波は、天井、壁および床面等で反射されるため、部屋全体に伝搬される。そのため、監視装置１００は、部屋全体を監視領域とすることができ、部屋に存在する移動体を精度よく検出できる。
【００６９】
［実施の形態２］
実施の形態１では、図４に示すように、監視装置１００が床周辺の電源コンセントに接続される（設置される）構成について説明した。実施の形態２では、監視装置１００が、テーブル等の上に設置される構成について説明する。
【００７０】
図９は、実施の形態２に従う監視装置１００の設置方式を説明するための図である。図９に示す設置方式と、図４および図５で説明した設置方式とは、監視装置１００の設置箇所が異なり、それ以外の構成は同様である。具体的には、図９の例では、監視装置１００は、屋内のテーブル１０５（例えば、ラック、物置台等であってもよい）の上に配置される。
【００７１】
実施の形態１と同様に、監視装置１００の平面アンテナ（送信アンテナ２５）から、天井１０２の天井中央部１０２ｂに向けてマイクロ波が照射される。ピーク方向線上の経路１１１に沿って伝搬したマイクロ波は、天井中央部１０２ｂで反射され、経路１１２に沿って伝搬して移動体に当たる。移動体に当たり反射されたマイクロ波は、経路１２１に沿って伝搬して天井中央部１０２ｂで反射され、経路１２２に沿って伝搬して監視装置１００の受信アンテナ３０により受信される。
【００７２】
このように、監視装置１００が設置される高さ（具体的には、床面からの高さ）が変化したとしても、天井中央部１０２ｂに向けて放射されたマイクロ波が、天井で反射されて部屋中に伝搬する。そのため、監視装置１００は、部屋全体を監視領域とすることができ、部屋に存在する移動体を精度よく検出できる。
【００７３】
また、監視装置１００は、テーブル１０５上のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０３にＵＳＢケーブル１２４を介して接続されている。これにより、監視装置１００は、ＰＣ１０３から電力供給を受けることができるとともに、ＰＣ１０３と通信可能に接続される。なお、監視装置１００とＰＣ１０３とは、無線ＬＡＮ等により無線接続されていてもよい。
【００７４】
ＰＣ１０３は、一般的なＰＣであればよく、そのハードウェア構成については公知のものを採用することができる。例えば、ＰＣ１０３は、各種処理を実行するためのプロセッサと、プログラムやデータなどを格納するためのメモリと、監視装置１００と各種データを送受信するための通信インターフェイスと、ユーザからの指示を受け付けるための入力インターフェイスと、カメラと、マイクと、スピーカとを含む。
【００７５】
ＰＣ１０３は、監視装置１００からの情報を受信して、当該情報に基づいて所定の処理を実行する。例えば、ＰＣ１０３のプロセッサは、監視装置１００から警告情報を受信した場合、アラームをスピーカから出力したり、マイクを介して音声録音を開始したり、カメラを介して撮影を開始したりする。監視装置１００とＰＣ１０３とを連携させることにより、監視能力の高い監視システムを構築できる。
【００７６】
なお、ＰＣ１０３は、監視システム専用のＰＣではなく、家庭用の通常のＰＣであればよい。例えば、部屋の住人は、自分が部屋にいる場合には監視装置１００およびＰＣ１０３の監視機能を無効化して、ＰＣ１０３を通常利用する。また、住人は、自分が部屋に不在の場合には、これらの装置の監視機能を有効にしておけばよい。
【００７７】
また、ＰＣ１０３は、監視装置１００から警告情報を受信したときのみ（すなわち、所有者が不在時に、移動体が部屋に存在するとの判定されたときのみ）、カメラ、スピーカ、マイクを動作させるように構成されている。そのため、ＰＣ１０３は、カメラによる撮像画像を常時取り込む必要はなく、メモリ容量を無駄に占有することもない。また、プライバシーの問題となることも少なく、一般家庭でも容易かつ低コストで当該監視システムを導入できる。
【００７８】
［実施の形態３］
実施の形態１では、図４および図５に示すように、監視装置１００が部屋の角隅部の電源コンセントに設置される構成について説明した。実施の形態３では、監視装置１００が、部屋の壁側中央部の電源コンセントに設置される構成について説明する。
【００７９】
図１０および図１１は、実施の形態３に従う監視装置１００の設置方式を説明するための図である。図１０は部屋の側面図であり、図１１は部屋の天井から見た平面図である。図１０および図１１に示す設置方式は、図４および図５で説明した設置方式と比較して、監視装置１００が部屋の壁側中央部の電源コンセント１０１に設置される点で異なる。
【００８０】
図１０および図１１を参照して、実施の形態１と同様に、監視装置１００の平面アンテナ（送信アンテナ２５）から、天井１０２の天井中央部１０２ｂに向けてマイクロ波が照射される。ピーク方向線上の経路１１１に沿って伝搬したマイクロ波は、天井中央部１０２ｂで反射され、経路１１２に沿って伝搬して移動体に当たる。移動体に当たり反射されたマイクロ波は、経路１２１に沿って伝搬して天井中央部１０２ｂで反射され、経路１２２に沿って伝搬して監視装置１００の受信アンテナ３０により受信される。
【００８１】
ただし、実施の形態１とは異なり、実施の形態３における領域線は、平面アンテナのメインローブの１０ｄＢビーム幅の広がりを示している。具体的には、図１０を参照して、領域線８３は、方位角方向の１０ｄＢビーム幅の広がりを示しており、ピーク方向線に対する領域線８３の角度Ｒｃは６５度である。図１１を参照して、領域線８４は、平面アンテナのメインローブの仰角方向の１０ｄＢビーム幅の広がりを示しており、ピーク方向線に対する領域線８４の角度Ｒｄは７９度である。
【００８２】
ここで、実施の形態１では、監視装置１００は部屋角隅部に設置されている。一方、実施の形態３では、監視装置１００は部屋の壁側中央部に設置されている。そのため、実施の形態１の場合と比較して、実施の形態３では、監視装置１００および移動体間のマイクロ波の伝送距離は、概ね半分程度になる。監視装置１００は、送信アンテナおよび受信アンテナが一体化されたレーダー装置構成のため、伝送距離が半分になると強度が１２ｄＢ大きくなる。そのため、実施の形態１では３ｄＢ幅を用いたが、実施の形態３では１０ｄＢビーム幅を監視領域として利用しても、部屋に存在する移動体を精度よく検出することができる。なお、平面アンテナにおける送信アンテナ２５および受信アンテナ３０は、図１０中のＡＢ矢印線に沿って配置されるのが好ましい。
【００８３】
［処理手順］
実施の形態１〜３に係る監視装置１００による処理手順について説明する。図１２は、監視装置１００の処理手順の一例を示す図である。以下の監視装置１００の各ステップは、主に、制御回路１５２のマイクロプロセッサ４５がメモリ１５４に格納されたプログラムを実行することによって実現される。
【００８４】
図１２を参照して、監視装置１００は、マイクロ波ドップラセンサ１６０を介して、マイクロ波を照射する（ステップＳ１０）。監視装置１００は、マイクロ波ドップラセンサ１６０を介して、マイクロ波の反射波を受信して（ステップＳ１２）、反射波の信号からＩチャネル信号およびＱチャネル信号を生成する（ステップＳ１４）。
【００８５】
監視装置１００は、Ｉチャネル信号およびＱチャネル信号を用いて、部屋内における移動体の存在有無を判定する（ステップＳ１６）。具体的には、存在判定部５０により、上述した判定処理が実行される。さらに、監視装置１００は、Ｉチャネル信号およびＱチャネル信号を用いて、呼吸数Ｂｎを検出（演算）する（ステップＳ１８）。具体的には、呼吸演算部７０により上述した呼吸数演算処理が実行される。
【００８６】
次に、監視装置１００は、移動体の存在有無の判定結果および呼吸数に基づいて、移動体が生体か否かを判定する（ステップＳ２０）。具体的には、生体判定部５２により上述した判定処理が実行される。そして、監視装置１００は、所定の条件に基づいて、警告情報を出力する（ステップＳ２２）。具体的には、出力制御部５４により上述した警告情報の出力処理が実行される。例えば、移動体が部屋に存在すると判定された場合、警告情報が出力される。
【００８７】
［その他の実施の形態］
（１）上述した実施の形態では、送信アンテナ２５および受信アンテナ３０は、平面アンテナで構成されている例について説明したが、これに限られない。具体的には、送信アンテナ２５および受信アンテナ３０は、導波管アンテナ、あるいは、誘電体アンテナで構成されていてもよい。例えば、送信アンテナ２５に誘電体棒を装荷し、細く絞った送信側のビームを天井に向けて照射してもよい。
【００８８】
（２）上述した実施の形態では、マイクロ波をより拡散させるため、天井中央部１０２ｂに向けて照射する構成としたが、当該構成に限られず、部屋全体を監視領域とすることができれば天井のどの部分であってもよい。例えば、上記部屋の広さ（７ｍ×１５ｍ×２．７ｍ）よりも狭い部屋（例えば、７ｍ×７ｍ×２．７ｍ程度の部屋）の場合には、天井１０２であればどこに向けて照射してもよい。
【００８９】
また、上記部屋の広さ（７ｍ×１５ｍ×２．７ｍ）よりも広い部屋に監視装置１００が設置される場合には、天井に設置されたシーリングライト等にマイクロ波を当てる構成であってもよい。シーリングライトは光の反射板を含んでいるため、マイクロ波を効率良く反射するため、より広いエリアをカバーできる。
【００９０】
（３）上述した実施の形態では、１０．５ＧＨｚ帯のマイクロ波を用いたが、２４ＧＨｚ帯のマイクロ波であってもよい。高い周波数の場合には、より微細な動き、一例として生体の心拍数等の情報の検出が容易となる。
【００９１】
（４）上述した実施の形態では、ＩチャネルおよびＱチャネルの２チャネルを用いて移動体を検出する構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、９０度移相器３８を使用せずに、Ｉチャンネル構成のみ（１チャンネル構成）であってもよい。
【００９２】
（５）上述した実施の形態では、監視装置１００は、生体の呼吸数を演算する構成について説明したが、さらに生体の心拍数を演算してもよい。この場合、以下のように心拍数が演算される。
【００９３】
具体的には、アナログ信号処理回路４１は、心拍成分の帯域（０．７Ｈｚ〜２０Ｈｚ）のＩチャネルのアナログ信号ＳｈｉおよびＱチャネルのアナログ信号ＳｈｑをＡＤコンバータ４３に出力する。ＡＤコンバータ４３は、アナログ信号Ｓｈｉ，Ｓｈｑの入力を受け付け、所定のサンプリングレートにて、アナログ信号Ｓｈｉ，Ｓｈｑをディジタル信号に変換してマイクロプロセッサ４５に出力する。マイクロプロセッサ４５は、主な機能構成として、心拍演算部をさらに含む。
【００９４】
マイクロプロセッサ４５（心拍演算部）は、各ディジタル信号Ｓｈｉ，Ｓｈｑの入力を受け付けて、各種処理を実行する。具体的には、心拍演算部は、Ｉチャネル側のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）ｉと、Ｑチャネル側のＨＰＦｑと、Ｉチャネル側のＬＰＦｉと、Ｑチャネル側のＬＰＦｑと、Ｉチャネル側の基本波検出部Ｄｉと、Ｑチャネル側の基本波検出部Ｄｑと、心拍平均処理部とを含む。
【００９５】
ＨＰＦｉおよびＨＰＦｑは、それぞれディジタル信号Ｓｈｉ，Ｓｈｑの低周波成分（特に、呼吸成分の帯域）を除去することにより、ディジタル信号Ｈａｉ，Ｈａｑを生成する。ＨＰＦｉは、ディジタル信号ＨａｉをＬＰＦｉに出力し、ＨＰＦｑは、ディジタル信号ＨａｑをＬＰＦｑに出力する。典型的には、ＨＰＦｉ，ＨＰＦｑは、０．７Ｈｚ（すなわち、４２ｂｐｍに相当）以下の周波数成分を除去する。
【００９６】
ＬＰＦｉ，ＬＰＦｑは、それぞれディジタル信号Ｈａｉ，Ｈａｑの高周波成分を除去することにより、ディジタル信号Ｈｂｉ，Ｈｂｑを生成する。ＬＰＦｉは、ディジタル信号Ｈｂｉを基本波検出部Ｄｉに出力し、ＬＰＦｑは、ディジタル信号Ｈｂｑを基本波検出部Ｄｑに出力する。典型的には、ＬＰＦｉおよびＬＰＦｑは、１０Ｈｚ以上の周波数成分を除去する。なお、ＬＰＦｉおよびＬＰＦｑは、４Ｈｚ（すなわち、２４０ｂｐｍに相当）以上の周波数成分を除去するように構成されていてもよい。
【００９７】
基本波検出部Ｄｉおよび基本波検出部Ｄｑは、それぞれディジタル信号Ｈｂｉ，Ｈｂｑを用いて心拍数を演算する。基本波検出部Ｄｉは、基本波検出部７２Ｉによる演算方式と同様の演算方式により心拍数を算出する。具体的には、基本波検出部Ｄｉは、所定時間蓄積されたディジタル信号Ｈｂｉを高速フーリエ変換することにより、周波数分布データを作成する。基本波検出部Ｄｉは、周波数分布データのうち、心拍に係る所定の範囲の周波数分布（例えば、０．７Ｈｚ〜４Ｈｚ）を選択し、その中から最も強度の高い周波数成分を基本波データとして検出する。
【００９８】
基本波検出部Ｄｉは、基本波データを６０倍することで、単位時間（すなわち、１分間）当りの心拍の数である心拍数Ｈｉを算出する。同様に、基本波検出部Ｄｑは、ディジタル信号Ｈｂｑを用いて心拍数Ｈｑを算出する。
【００９９】
心拍平均処理部は、心拍数Ｈｉおよび心拍数Ｈｑを平均化して心拍数Ｈｎを算出する。なお、心拍平均処理部は、ディジタル信号Ｈｂｉ，Ｈｂｑを統合して、適宜閾値を設けることにより、ノイズレベルの強度の小さい信号や周期性の乏しい信号を除去してもよい。
【０１００】
この場合、生体判定部５２は、上記のように演算された心拍数Ｈｎと、存在判定部５０の判定結果とに基づいて、移動体が生体であるか否かを判定してもよい。具体的には、生体判定部５２は、存在判定部５０によって移動体が屋内に存在すると判定された場合であって、かつ心拍数Ｈｎが閾値Ｎ２以上である場合、移動体が生体であると判定する。
【０１０１】
（６）コンピュータを機能させて、上述の実施の形態で説明したような制御を実行させるプログラムを提供することもできる。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact  Disk  Read  Only  Memory）、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびメモリカードなどの一時的でないコンピュータ読取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。
【０１０２】
プログラムは、コンピュータのオペレーティングシステム（ＯＳ）の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずＯＳと協働して処理が実行される。このようなモジュールを含まないプログラムも、本実施の形態にかかるプログラムに含まれ得る。
【０１０３】
また、本実施の形態にかかるプログラムは他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には上記他のプログラムに含まれるモジュールが含まれず、他のプログラムと協働して処理が実行される。このような他のプログラムに組込まれたプログラムも、本実施の形態にかかるプログラムに含まれ得る。
【０１０４】
（７）上述の実施の形態として例示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。
【０１０５】
また、上述した実施の形態において、他の実施の形態で説明した処理や構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。
【０１０６】
今回開示された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、上記した説明ではなく、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】
【０１０７】
２１  発振器、２２Ａ，２２Ｂ  増幅器、２５  送信アンテナ、３０  受信アンテナ、３２Ｉ，３２Ｑ  ミキサ、３８  ９０度移相器、４１  アナログ信号処理回路、４３  ＡＤコンバータ、４５  マイクロプロセッサ、５０  存在判定部、５２  生体判定部、５４  出力制御部、５５  ネットワーク、７０  呼吸演算部、７２Ｉ，７２Ｑ  基本波検出部、７３  呼吸平均処理部、８１，８２，８３，８４  領域線、１００  監視装置、１０１  電源コンセント、１０２  天井、１０２ｂ  天井中央部、１０５  テーブル、１１１，１１２，１２１，１２２  経路、１２４  ＵＳＢケーブル、１５２  制御回路、１５４  メモリ、１５６  スピーカ、１５８  通信インターフェイス、１６０  マイクロ波ドップラセンサ、２００  端末装置、１０００  監視システム。 
【図１】
2018132983.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2018132983.tif 000010
【図９】
2018132983.tif 000011
【図１０】
2018132983.tif 000012
【図１１】
2018132983.tif 000013
【図１２】
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