(57)【要約】【課題】他の動かない物体と人とを識別して、人と装置との距離を判定すること。【解決手段】超音波人検出装置１００は、特定の符号で変調された超音波信号を送信する送信器１０５と、超音波信号を受信する受信器１１０と、受信した超音波信号と前記特定の符号との相関値を算出する相関器１１６と、前記特定の符号の１周期分に相当する前記相関値を１フレームとしたときの、所定の２フレーム間の相関値の差分を算出するフレーム差分算出器１１７と、前記２フレーム間の相関値の差分が所定の閾値よりも大きいときに、人を検出したと判定する人検出器１１８と、前記フレームより短い区間単位で、２フレーム間の相関値の差分を算出し、区間単位の前記差分に基づいて人との距離を算出する距離判定器１１９と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の符号で変調された超音波信号を送信する送信器と、
超音波信号を受信する受信器と、
受信した超音波信号と前記特定の符号との相関値を算出する相関器と、
前記特定の符号の１周期分に相当する前記相関値を１フレームとしたときの、所定の２フレーム間の相関値の差分を算出するフレーム差分算出器と、
前記２フレーム間の相関値の差分が所定の閾値よりも大きいときに、人を検出したと判定する人検出器と、
前記フレームより短い区間単位で、２フレーム間の相関値の差分を算出し、区間単位の前記差分に基づいて人との距離を算出する距離算出器と、を備える超音波人検出装置。
【請求項２】
前記距離算出器は、１フレームの前記相関値を、前記区間単位に分割する区間分割器と、前記区間単位で、フレーム間の相関値の差分を算出する複数の相関差分計算器を備える請求項１に記載の超音波人検出装置。
【請求項３】
前記距離算出器は、フレーム間の相関値の差分が最も大きい区間に対応する距離を、人との距離とする第１距離算出器を備える請求項１または２に記載の超音波人検出装置。
【請求項４】
前記超音波人検出装置は、隣接する区間の相関値の差分を減算して、隣接する区間の相関値の差分の差を得る隣接差分計算器を備え、
前記距離算出器は、隣接する区間の相関値の差分の差に基づいて、フレーム間の相関値の差分が、隣接する区間の差分より最も大きい区間に対応する距離を、人との距離とする第２距離算出器を備える、請求項１または２に記載の超音波人検出装置。
【請求項５】
前記距離算出器は、フレーム間の相関値の差分が最も大きい区間より前方の区間の中で、フレーム間の相関値の差分が、隣接する区間の差分より最も大きい区間に対応する距離を、人との距離とする第３距離算出器を備える請求項１または２に記載の超音波人検出装置。
【請求項６】
前記距離算出器は、差分について所定の数のフレーム分の平均を算出する平均値計算器を備え、算出した差分の平均に基づいて人との距離を算出する請求項３から５のいずれかに記載の超音波人検出装置。
【請求項７】
前記距離算出器は、判定結果が複数回連続して同じ区間であった場合に、当該区間に基づいて人との距離を算出する第４距離判定器を備える請求項３から６のいずれかに記載の超音波人検出装置。
【請求項８】
前記距離算出器は、相関値を、人が存在しないときの相関値または相関値の平均値で、除算または減算する補正器を備え、除算または減算した後のフレーム間の相関値の差分を算出する請求項１から７のいずれかに記載の超音波人検出装置。
【請求項９】
前記距離算出器は、区間毎に閾値を設定し、人との距離算出に選ばれた区間について差分が閾値より低い場合、人との距離判定は誤りであるとする第５距離判定器を備える請求項１から８のいずれかに記載の超音波人検出装置。
【請求項１０】
前記距離算出器は、区間毎に設定された閾値は、より短い距離に対応する区間の閾値は、より長い距離に対応する区間の閾値より大きい請求項９に記載の超音波人検出装置。
【請求項１１】
特定の符号で変調された超音波信号を送信し、
超音波信号を受信し、
受信した超音波信号と前記特定の符号との相関値を算出し、
前記特定の符号の１周期分に相当する前記相関値を１フレームとしたときの、所定の２フレーム間の相関値の差分を算出し、
前記２フレーム間の相関値の差分が所定の閾値よりも大きいときに、人を検出したと判定し、
前記フレームより短い区間単位で、フレーム間の相関値の差分を算出し、
区間単位の前記差分に基づいて人との距離を算出する、超音波人検出方法。
【請求項１２】
コンピュータに、
特定の符号で変調された超音波信号を送信するステップと、
超音波信号を受信するステップと、
受信した超音波信号と前記特定の符号との相関値を算出するステップと、
前記特定の符号の１周期分に相当する前記相関値を１フレームとしたときの、所定の２フレーム間の相関値の差分を算出するステップと、
前記２フレーム間の相関値の差分が所定の閾値よりも大きいときに、人を検出したと判定するステップと、
前記フレームより短い区間単位で、フレーム間の相関値の差分を算出するステップと、
区間単位の前記差分に基づいて人との距離を算出するステップと、実行させる超音波人検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波人検出装置、超音波人検出方法及び超音波人検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波は電波や光よりも伝播速度が遅く、このため、超音波センサは、比較的に高精度の距離測定を安価に実現でき、自動車のバックソナーや人検出センサなどの幅広い分野での利用が見込まれている。
【０００３】
一般に、超音波センサは、キャリア周波数、例えば４０ｋＨｚで変調した幅の狭い一発のパルスを送信信号（送信波）として出力し、この送信波が物体に反射して戻ってくる反射波を検出し、送信してから検出するまでの時間を測定して超音波センサから当該物体までの距離を測定する。これは、ＴｏＦ（Time of Flight）方式と呼ばれている。
【０００４】
このような超音波センサでは、反射波の強度が極めて小さくなるような状況、例えば、物体までの距離が長く、超音波の減衰が大きい場合や、物体表面での超音波の反射率が小さい場合などには、反射波がノイズに埋もれてしまい、測定が不可能になるといった問題がある。
【０００５】
この問題を解決するために、送信信号としてある特定の符号系列信号を用い、物体からの反射波（反射信号）と、送信した符号系列信号との間の相関を算出することにより、符号化利得で雑音の影響を軽減しつつ、反射信号の遅延時間（位相差）を測定することができる超音波センサがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
特に、符号系列信号としてよく知られる疑似雑音符号（ＰＮ符号、Pseudo Noise符号）を用いた場合に、大きなピークが得られるＰＮ符号の優れた自己相関特性を利用し、算出した相関値（相関信号）のピークの時間的位置から、物体までの距離を正確に知ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−０５５１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、超音波センサを用いて人を検出しようとする場合、以下の理由により検出が難しいという問題があった。
（１）衣類を着用した人の超音波反射率は一般に極めて小さく（数％以下）、かつ、衣類の種類、部屋の状態、人までの距離など状況によっても反射率が大きく変動するため、ＰＮ相関方式を用いても相関信号のピークが雑音に埋もれて測定が難しい。
（２）室内環境では、家具や壁などの様々な反射物（物体）が存在し、人からの反射波を特定することが難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態の超音波人検出装置は、特定の符号で変調された超音波信号を送信する送信器と、超音波信号を受信する受信器と、受信した超音波信号と前記特定の符号との相関値を算出する相関器と、前記特定の符号の１周期分に相当する前記相関値を１フレームとしたときの、所定の２フレーム間の相関値の差分を算出するフレーム差分算出器と、前記２フレーム間の相関値の差分が所定の閾値よりも大きいときに、人を検出したと判定する人検出器と、前記フレームより短い区間単位で、２フレーム間の相関値の差分を算出する区間差分算出器と、区間単位の前記差分に基づいて人との距離を算出する距離算出器と、を備える。
【００１０】
好ましくは、一実施形態の超音波人検出装置は、前記距離算出器は、１フレームの前記相関値を、前記区間単位に分割する区間分割器と、前記区間単位で、フレーム間の相関値の差分を算出する複数の相関差分計算器を備えるようにしてもよい。
【００１１】
好ましくは、一実施形態の超音波人検出装置は、前記距離算出器は、フレーム間の相関値の差分が最も大きい区間に対応する距離を、人との距離とする第１距離算出器を備えるようにしてもよい。
【００１２】
これらの実施形態によれば、特定の符号の１周期分に相当する相関値を１フレームとしたときの、所定の２フレームの相関差分値を算出し、フレームより短い区間単位で、２フレーム間の相関差分値を算出し、区間単位の相関差分値に基づいて人との距離を算出することにより、反射波が極めて小さい環境で、且つ、他の反射物が存在しても雑音の影響を軽減でき、他の動かない物体と人とを識別して、人と装置との距離を判定できる。
【００１３】
好ましくは、一実施形態の超音波人検出装置は、前記超音波人検出装置は、隣接する区間の相関値の差分を減算して、隣接する区間の相関値の差分の差を得る隣接差分計算器を備え、前記距離算出器は、隣接する区間の相関値の差分の差に基づいて、フレーム間の相関値の差分が、隣接する区間の差分より最も大きい区間に対応する距離を、人との距離とする第２距離算出器を備えるようにしてもよい。
【００１４】
一実施形態の超音波人検出装置によれば、フレーム間の相関差分値が、隣接する区間の差分値より最も大きい区間に対応する距離を、人との距離とすることにより、回折や多重反射によるマルチパスの影響により、装置から見て人の存在位置よりも後方（遠方）の相関差分値が最大となる相関差分値を距離判定に採用しないので、回折や多重反射によるマルチパスの影響による誤判定を低減することができる。
【００１５】
好ましくは、一実施形態の超音波人検出装置は、前記距離算出器は、フレーム間の相関値の差分が最も大きい区間より前方の区間の中で、フレーム間の相関値の差分が、隣接する区間の差分より最も大きい区間に対応する距離を、人との距離とする第３距離算出器を備えるようにしてもよい。
【００１６】
一実施形態の超音波人検出装置によれば、フレーム間の相関差分値が最も大きい区間より前方の区間の中で、フレーム間の相関差分値が、隣接する区間の差分値より最も大きい区間に対応する距離を、人との距離とすることにより、回折や多重反射によるマルチパスの影響による誤判定を低減すると共に、低い負荷で判定処理の精度を向上させることができる。
【００１７】
好ましくは、一実施形態の超音波人検出装置は、前記距離算出器は、差分について所定の数のフレーム分の平均を算出する平均値計算器を備え、算出した差分の平均に基づいて人との距離を算出するようにしてもよい。
【００１８】
一実施形態の超音波人検出装置によれば、相関差分値について所定の数のフレーム分の平均を算出し、算出した相関差分値の平均に基づいて人との距離を算出することにより、人の動作状況が瞬間的に変動する場合でも安定した判定を実現することができる。
【００１９】
好ましくは、一実施形態の超音波人検出装置は、前記距離算出器は、判定結果が複数回連続して同じ区間であった場合に、当該区間に基づいて人との距離を算出する第４距離判定器を備えるようにしてもよい。
【００２０】
一実施形態の超音波人検出装置によれば、前記距離算出器は、判定結果が複数回連続して同じ区間であった場合に、当該区間に基づいて人との距離を算出することにより、安定した位置判定を実現することができる。
【００２１】
好ましくは、一実施形態の超音波人検出装置は、前記距離算出器は、相関値を、人が存在しないときの相関値または相関値の平均値で、除算または減算する補正器を備え、除算または減算した後のフレーム間の相関値の差分を算出するようにした。
【００２２】
一実施形態の超音波人検出装置によれば、距離算出器は、相関値を、人が存在しないときの相関値または相関値の平均値で、除算または減算し、除算または減算した後のフレーム間の相関差分値を算出することにより、無人状態でも存在する人の動き以外による超音波の変動による影響を軽減することができる。
【００２３】
好ましくは、一実施形態の超音波人検出装置は、前記距離算出器は、区間毎に閾値を設定し、人との距離算出に選ばれた区間について差分が閾値より低い場合、人との距離判定は誤りであるとする第５距離判定器を備えるようにしてもよい。
【００２４】
一実施形態の超音波人検出装置によれば、距離算出器は、区間毎に閾値を設定し、人との距離算出に選ばれた区間について相関差分値が閾値より低い場合、人との距離判定は誤りであるとすることにより、距離による相関変動の違いを考慮して判定できるので、人との距離が遠いにもかかわらず、近距離における相関変動が遠距離に比べて大きい場合に、人が近距離にいると判定される誤りを低減することができる。
【００２５】
好ましくは、一実施形態の超音波人検出装置は、前記距離算出器は、区間毎に設定された閾値は、より短い距離に対応する区間の閾値は、より長い距離に対応する区間の閾値より大きいようにしてもよい。
【００２６】
一実施形態の超音波人検出装置によれば、距離算出器は、区間毎に設定された閾値は、より短い距離に対応する区間の閾値は、より長い距離に対応する区間の閾値より大きくすることにより、距離が遠くなるほど相関変動が小さくなることを考慮して判定できるので、人との距離が遠いにもかかわらず、近距離における相関変動が遠距離に比べて大きい場合に、人が近距離にいると判定される誤りを低減することができる。
【００２７】
一実施形態の超音波人検出方法は、特定の符号で変調された超音波信号を送信し、超音波信号を受信し、受信した超音波信号と前記特定の符号との相関値を算出し、前記特定の符号の１周期分に相当する前記相関値を１フレームとしたときの、所定の２フレーム間の相関値の差分を算出し、前記２フレーム間の相関値の差分が所定の閾値よりも大きいときに、人を検出したと判定し、前記フレームより短い区間単位で、フレーム間の相関値の差分を算出し、区間単位の前記差分に基づいて人との距離を算出するようにした。
【００２８】
一実施形態の超音波人検出方法によれば、特定の符号の１周期分に相当する相関値を１フレームとしたときの、所定の２フレームの相関差分値を算出し、フレームより短い区間単位で、２フレーム間の相関差分値を算出し、区間単位の相関差分値に基づいて人との距離を算出することにより、反射波が極めて小さい環境で、且つ、他の反射物が存在しても雑音の影響を軽減でき、他の動かない物体と人とを識別して、人と装置との距離を判定できる。
【００２９】
一実施形態の超音波人検出プログラムは、コンピュータに、特定の符号で変調された超音波信号を送信するステップと、超音波信号を受信するステップと、受信した超音波信号と前記特定の符号との相関値を算出するステップと、前記特定の符号の１周期分に相当する前記相関値を１フレームとしたときの、所定の２フレーム間の相関値の差分を算出するステップと、前記２フレーム間の相関値の差分が所定の閾値よりも大きいときに、人を検出したと判定するステップと、前記フレームより短い区間単位で、フレーム間の相関値の差分を算出するステップと、区間単位の前記差分に基づいて人との距離を算出するステップと、実行させるようにした。
【００３０】
一実施形態の超音波人検出プログラムによれば、特定の符号の１周期分に相当する相関値を１フレームとしたときの、所定の２フレームの相関差分値を算出し、フレームより短い区間単位で、２フレーム間の相関差分値を算出し、区間単位の相関差分値に基づいて人との距離を算出することにより、反射波が極めて小さい環境で、且つ、他の反射物が存在しても雑音の影響を軽減でき、他の動かない物体と人とを識別して、人と装置との距離を判定できる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の超音波人検出装置、超音波人検出方法及び超音波人検出プログラムによれば、他の動かない物体と人とを識別して、人と装置との距離を判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施の形態１に係る超音波人検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る超音波人検出装置の符号、送信信号、受信信号及び復調信号の波形の一例を示す図である。
【図３】本実施の形態１に係る相関値算出結果（相関信号）の例を示す図である。
【図４】本実施の形態１における２フレーム間の相関差分値の算出結果の一例を示す図である。
【図５】本実施の形態１に係る人検出判定器の判定結果の例を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る超音波人検出装置の距離判定器の構成を示すブロック図である。
【図７】相関値の区分と距離との対応関係を示す図である。
【図８】区間別に２フレーム間の相関差分値を示す分布図である。
【図９】区間別に２フレーム間の相関差分値を示す分布図である。
【図１０】区間別に２フレーム間の相関差分値を示す分布図である。
【図１１】区間別に２フレーム間の相関差分値を示す分布図である。
【図１２】区間別に２フレーム間の相関差分値を示す分布図である。
【図１３】実施の形態２に係る超音波人検出装置の距離判定器の構成を示すブロック図である。
【図１４】区間別に２フレーム間の相関差分値を示す分布図である。
【図１５】実施の形態３に係る超音波人検出装置の距離判定器の構成を示すブロック図である。
【図１６】区間別に２フレーム間の相関差分値を示す分布図である。
【図１７】実施の形態４に係る超音波人検出装置の距離判定器の構成を示すブロック図である。
【図１８】実施の形態５に係る超音波人検出装置の距離判定器の構成を示すブロック図である。
【図１９】実施の形態６に係る超音波人検出装置の距離判定器の構成を示すブロック図である。
【図２０】実施の形態７に係る超音波人検出装置の距離判定器の構成を示すブロック図である。
【図２１】閾値と距離の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態１に係る超音波人検出装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、超音波人検出装置１００は、符号生成器１０１と、キャリア信号生成器１０２と、混合器１０３と、ドライバ１０４と、超音波送信器１０５と、超音波受信器１１１と、増幅器１１２と、ＬＰＦ１１３と、ＡＤＣ１１４と、ＡＭ検波器１１５と、相関器１１６と、差分算出器１１７と、人検出判定器１１８と、距離判定器１１９とを備える。
【００３４】
符号生成器１０１は、特定の符号を生成し、そして生成した符号を混合器１０３及び相関器１１６に出力する。例えば、符号生成器１０１は、定められたパターン及び周期を有するＰＮ符号を定められた周波数で発生してもよい。すなわち、符号生成器１０１は、例えば、生成多項式Ｘ７＋Ｘ３＋１で生成される周期１２７ビットのＭ系列符号、つまり、パターンの要素「０」「１」の数が１２７であるＭ系列符号を、定められた周波数が１ｋＨｚであったならば、１ｍｓ単位で「０」または「１」の値をとるように、１周期が１２７ｍｓのＰＮ符号として発生してもよい。
【００３５】
キャリア信号生成器１０２は、超音波に相当する周波数のキャリア信号を発生し、混合器１０３に出力する。キャリア信号の周波数は、可聴域より高い周波数であれば、いずれも適用できる。例えば、キャリア信号の周波数は、２０ｋＨｚ以上であってもよい。以下、キャリア信号の周波数は、４０ｋＨｚである例について説明する。
【００３６】
混合器１０３は、符号とキャリア信号とを混合して、ＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調、すなわち、オン／オフ変調した変調信号を生成する。そして、混合器１０３は、変調信号をドライバ１０４に出力する。
【００３７】
ドライバ１０４は、変調信号を増幅する増幅回路を備える。そして、ドライバ１０４は、増幅された変調信号を超音波送信器１０５に出力する。
【００３８】
超音波送信器１０５は、電気信号である変調信号に対応する超音波の送信信号を空間に発する。具体的には、超音波送信器１０５は、電気信号を物理振動に変換することにより、超音波の送信信号を発する。例えば、超音波送信器１０５は、スピーカーであってもよい。
【００３９】
超音波送信器１０５から空間に発せられた超音波は、空間内で人または部屋の壁において反射される。そして、反射された超音波は、超音波受信器１１１において受信される。
【００４０】
超音波受信器１１１は、超音波信号である受信信号を電気信号に変換して、増幅器１１２に出力する。具体的には、超音波受信器１１１は、超音波信号の物理振動を、振動に対応する電気信号に変換する。例えば、超音波受信器１１１は、マイクであってもよい。
【００４１】
超音波送信器１０５と超音波受信器１１１の配置は、人検出及び距離判定に支障のない範囲であればいずれでもよい。超音波送信器１０５と超音波受信器１１１の配置は、隣接して、同じ向きに配置されることが好ましい。
【００４２】
なお、超音波送信器１０５及び超音波受信器１１１は、定められたキャリア周波数（ここでは４０ｋＨｚ）に合わせて設計されていてもよい。この場合、超音波送信器１０５及び超音波受信器１１１は、不要な周波数の音波を減衰させるバンドパスフィルタとしての役割も果たすことができる。
【００４３】
増幅器１１２は、超音波受信器１１１から出力された電気信号を増幅する。そして、増幅器１１２は、増幅された気信号をＬＰＦ１１３に出力する。
【００４４】
ＬＰＦ１１３は、増幅された電気信号に対して、所定の周波数以上の成分を減衰させるローパスフィルタである。そして、ＬＰＦ１１３は、減衰後の電気信号をＡＤＣ１１４に出力する。
【００４５】
ＡＤＣ１１４は、電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログデジタル変換回路である。そしてＡＤＣ１１４は、変換後の電気信号をＡＭ検波器１１５に出力する。
【００４６】
ＡＭ検波器１１５は、デジタル信号に変換された電気信号を復調して、復調信号を得る。そして、ＡＭ検波器１１５は、復調信号を相関器１１６に出力する。具体的には、ＡＭ検波器１１５は、振幅変調波である電気信号の絶対値をとってフィルタを通すことにより、信号の包絡線をとることでＡＭ復調する。
【００４７】
相関器１１６は、復調信号と、送信時に用いたＰＮ符号Ａとの相関演算を行い、相関値（相関信号）を逐次算出する。すなわち、相関器１１６は、ＡＭ検波器１１５から出力された復調信号のサンプル毎に、例えば、ＡＤＣ１１４のサンプリング周波数が１００ｋＨｚであったときには０．０１ｍｓ毎に、復調信号の過去１周期（１２７ｍｓ）分の信号と、ＰＮ符号Ａの１周期分の信号との相関値を算出する。そして、相関器１１６は、算出した相関値を、差分算出器１１７及び距離判定器１１９に出力する。
【００４８】
差分算出器１１７は、２フレーム間の相関値の差分値（以下「相関差分値」という）を算出する。そして、差分算出器１１７は、得られた差分値を人検出判定器１１８及び距離判定器１１９に出力する。例えば、差分算出器１１７は、時間的に連続する２フレーム間の相関差分値を算出するのが好適である。
【００４９】
人検出判定器１１８は、２フレーム間の相関差分値が検出閾値を越えたか否かで、人の存在の有無の判定を行い、判定結果を出力する。検出閾値は人が存在しないときの２フレーム間の相関差分値の実績値に基づいて設定する。
【００５０】
距離判定器１１９は、距離判定器１１９は、フレームより短い区間単位で、２フレーム間の相関差分値を算出し、この差分値に基づいて人との距離を判定する。距離判定の具体的な方法については後述する。
【００５１】
なお、符号生成器１０１、キャリア信号生成器１０２、混合器１０３、ＡＤＣ１１４、ＡＭ検波器１１５、相関器１１６、差分算出器１１７、人検出判定器１１８及び距離判定器１１９は、少なくとも１つのデジタル処理回路で構成してもよい。このデジタル処理回路は、ＣＰＵ（またはＭＰＵ）及びメモリで構成されてもよい。また、ドライバ１０４、超音波送信器１０５、超音波受信器１１１、増幅器１１２及びＬＰＦ１１３は、アナログ回路で構成してもよい。
【００５２】
以上の構成により、超音波人検出装置１００は、人との距離を判定する。次に超音波人検出装置１００の動作について説明する。最初に送信、受信及び人の存在の有無の判定の動作について説明し、続いて人と超音波人検出装置１００との距離の判定の動作について説明する。図２は、実施の形態１に係る超音波人検出装置の符号、送信信号、受信信号及び復調信号の波形の一例を示す図である。図２は、図面上より、符号Ａ、送信信号Ｂ、受信信号Ｃ、復調信号Ｄを示している。また、図２において、横軸は時刻を示し、縦軸は振幅値を示す。
【００５３】
符号生成器１０１は、例えば図２の最上段に示すような、特定の符号を生成する。この符号は、例えば、１ｍｓ単位で「０」または「１」の値をとる周期１２７ビットのＰＮ符号を１２７ｍｓ毎に繰り返した信号である。
【００５４】
この符号にキャリア信号を混合した超音波周波数（例えば、４０ｋＨｚ）の送信信号が得られる。図２の第２段に示すような超音波周波数の送信信号が空間（例えば部屋内）に発せられる。
【００５５】
この超音波周波数の送信信号は、人、物、部屋の壁等により反射される。そして、超音波受信器１１１は、反射された信号を受信する。図２の第３段に示す信号は、受信した信号の一例である。受信信号は、空間を移動している時間の分だけ、送信信号より遅延している。また、受信信号は、人、物、部屋の壁等に反射したことにより、波形が変わっている。
【００５６】
そして、受信信号はＡＭ検波器１１５において復調され、復調信号が得られる。図２の第４段に示す信号は、復調信号の一例である。図２に示す復調信号の波形は、物体が近距離にあって強い反射波を受信した場合の信号の波形であり、ほとんど雑音が見られないが、実際の復調信号の多くは雑音に埋もれ、そのままでは反射波として判別できないことが多い。
【００５７】
したがって、相関器１１６において、復調受信信号と符号の相関を算出することにより、判別可能な信号を得る。具体的には、相関器１１６は、サンプル番号ｉ、ＡＭ検波後の信号サンプル列ｒ（ｉ）、これと同じサンプリング周波数で発生させたＰＮ符号（送信側と同じＰＮ符号）ＰＮ（ｐ）、ＰＮ符号の周期（サンプル周期）ＮＰＮに基づいて、次の式（１）により、相関値Corr(i)を算出する。
【数１】
2019138760.tif 000003
【００５８】
また、相関値を算出するときのサンプリング周波数は、ＡＤＣ１１４のサンプリング周波数よりも小さくすることもでき、時間分解能を考慮しつつ、１〜１００ｋＨｚの範囲とすることが可能である。例えば、相関器１１６は、相関値を算出するときのサンプリング周波数を１０ｋＨｚとしたときは、０．１ｍｓ毎に、信号サンプル列ｒ（ｉ）の１２７０サンプルと、ＰＮ符号ＰＮ（ｉ）の１２７０サンプルとの積和演算を行って、相関値Corr(i)を算出する。
【００５９】
図３は、本実施の形態１に係る相関値算出結果（相関信号）の例を示す図である。横軸はＰＮ符号１周期分の時間（ＴＰＮ）におけるサンプル番号（サンプル数はＮＰＮ）を示し、縦軸は相関値Corr(i)を示す。本明細書では、このＰＮ符号の１周期分の相関結果を「フレーム」という。
【００６０】
図３に示す相関結果は、１ｋＨｚで１２７ビットの周期を有するＰＮ符号との相関結果であるので、１フレームは１２７ｍｓ分（相関値算出のサンプリング周波数を１００ｋＨｚとしたときは、０．０１ｍｓ毎の積和演算の１２７００回分）の相関結果になる。また、図３に示す相関結果では、相関信号はサンプル番号が小さいとき、すなわち、遅延時間が少ないときに相関値のピークを示し、当該サンプル番号で復調信号とＰＮ符号Ａとが良く相関していることを示している。
【００６１】
この相関値のピークの位置は、超音波信号を発してから反射した信号を検出するまでの時間に関係する。ここで、仮に超音波を反射するものが不動の物体のみである場合、超音波の反射状況はどのフレームでも変化せず、相関値算出結果は、どのフレームも同じ値（形状）を繰り返す。そして、超音波が移動する人により反射された場合、相関値算出結果は、フレーム毎に変動する。
【００６２】
そこで、超音波人検出装置１００は、時間的に連続する２フレームを比較して人の存在を検出する。具体的には、差分算出器１１７が２フレーム間の相関差分値を算出する。そして、この差分値の大きさに基づいて人が存在しているか否か判定される。
【００６３】
具体的には、差分算出器１１７は、式（２）のように、２乗誤差を用いて２フレーム間の相関差分値FrameDifference(i)を算出し、人検出判定器１１８に出力する。
【数２】
2019138760.tif 000004
【００６４】
図４は、本実施の形態１における２フレーム間の相関差分値の算出結果の一例を示す図である。横軸は観測時間（０〜１０ｓ）を示し、縦軸は２フレーム間の相関差分値FrameDifference(i)を示す。図４の例では、２フレーム間の相関差分値は、観測開始直後から上昇し約１秒後にピークとなった後、ゆるやかに低下している。
【００６５】
なお、差分算出器１１７は、２フレーム間の相関差分値FrameDifference(i)を１フレーム毎に、すなわち、１２７ｍｓ毎に算出しても良いし、それ以外のタイミング、例えば、１／２フレーム（６３．５ｍｓ）毎や、２フレーム（２５４ｍｓ）毎に算出しても良い。ただし、相関差分値は、できればフレームを単位とするデータを用いて算出することが好ましい。
【００６６】
そして、人検出判定器１１８は、上述の２フレーム間の相関差分値が検出閾値を越えたか否かで、人の有無の判定を行う。図５は、本実施の形態１に係る人検出判定器の判定結果の例を示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は２フレーム間の相関差分値を示す。
【００６７】
図５において、２フレーム間の相関差分値は時刻が６秒を過ぎた辺りから検出閾値を越えている。人検出判定器１１８は、６秒辺りまでは２フレーム間の相関差分値が検出閾値より小さいので、「人の存在無」と判定する。そして、人検出判定器１１８は、６秒以降は２フレーム間の相関差分値が検出閾値より大きいので「人の存在有」と判定する。
【００６８】
以上の動作により、人検出判定器１１８は、固定物からの反射波があっても、また、人に基づくピークを特定できないことがあっても、人を高い感度で検出することができる。
【００６９】
このように、本実施の形態１に係る超音波人検出装置１００は、物体からの（復調）反射信号Ｄと、送信符号Ａとの間の相関値Corr(i)を算出して、反射信号Ｄの遅延時間を測定するときに、送信符号Ａの１周期分に相当する相関値Corr(i)を１フレームとして、時間的に連続する２フレーム間の相関差分値FrameDifference(i)を算出し、相関差分値が所定の閾値を超えたときに、人を検出したと判定するものである。このような構成により、反射波が小さいか、または、他にも物体が存在するような環境であっても、人からの反射波を認識して、人を検出することができる。
【００７０】
次に、人と超音波人検出装置１００との距離の判定の動作について、距離判定器１１９の詳細な構成と共に説明する。図６は、実施の形態１に係る超音波人検出装置の距離判定器の構成を示すブロック図である。
【００７１】
図６において、距離判定器１１９は、区間分割器６０１と、相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍと、第１距離判定器６０３とを備える。
【００７２】
区間分割器６０１は、各フレームの相関値を、区間単位に分割する。そして、区間分割器６０１は、区間毎に分割した相関値をそれぞれ相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍに出力する。ここでｍは、分割した区間の数である。
【００７３】
相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍは、区間単位で、２つフレーム間の相関差分値を算出する。そして、相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍは、相関差分値を第１距離判定器６０３に出力する。
【００７４】
第１距離判定器６０３は、２フレーム間の相関差分値が最も大きい区間に対応する距離を、人と超音波人検出装置１００との距離と判定する。
【００７５】
以上の構成により、人と超音波人検出装置１００との距離を判定する。次に距離判定器１１９の動作について説明する。
【００７６】
区間分割器６０１において、相関器出力における相関値Corr(i)の各フレーム（サンプル周期NPN）の全体あるいは一部分が、m個の区間に分割される。
【００７７】
そして、相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍにおいて、分割した各々の区間毎に、人検出部と同様に２フレーム間の相関差分値が計算される。この区間１〜区間mの相関差分値PD1〜PDmは第１距離判定器６０３に出力される。なお、上記区間分割は、フレームの周期の全体に対してでも良いが、ある範囲の距離に相当する区間に注目して、その区間をｍ個に分割してもよい。分割数ｍは、必要な距離の分解能（例えば、１ｍ）に基づいて決定される。
【００７８】
図７は、相関値の区分と距離との対応関係を示す図である。図７において、横軸は時間を示し、縦軸は相関値を示す。図７では、８つの区間を設定して２フレーム間の相関差分値を計算している。図７の例では、ＰＮ信号周期（ＮＰＮサンプル：１２７ｍＳ）と音速（３４０ｍ／ｓ）の関係から、区間１は距離０−１ｍ、区間２は距離１−２ｍ、区間３は距離２−３ｍ、区間４は距離３−４ｍ、区間５は距離４−５ｍ、区間６は距離５−６ｍ、区間７は距離６−７ｍ、区間８は距離７−８ｍに相当する。
【００７９】
そして、第１距離判定器６０３において、各区間の相関差分値PD1〜PDmを用いて、距離が判定される。具体的には、第１距離判定器６０３は、あるフレームの相関差分値PD1〜PDmを比較し、最大となる区間に人が存在すると判定する。
【００８０】
図８〜１２は、区間別に２フレーム間の相関差分値を示す分布図である。図８〜１２において、横軸は区間（距離）を示し、縦軸は相関差分値を示す。横軸の区間（距離）は、超音波が送信され、人により反射し、受信するまでの時間に対応する。すなわち、横軸は、人と超音波人検出装置１００との距離に対応する。図８〜１２では、０．５ｍ間隔で、１４の区間に分けられている。
【００８１】
まず、図８の例では、区間１〜１４のうち、距離０．５−１．０ｍに対応する区間２で相関差分値が最も大きい。図８の例では、第１距離判定器６０３は、フレーム間の相関差分値が最も大きい区間２に対応する距離０．５−１．０ｍを、人と超音波人検出装置１００との距離として判定する。
【００８２】
次に図９の例では、区間１〜１４のうち、距離１．５−２．０ｍに対応する区間４で相関差分値が最も大きい。図９の例では、第１距離判定器６０３は、フレーム間の相関差分値が最も大きい区間４に対応する距離１．５−２．０ｍを、人と超音波人検出装置１００との距離として判定する。
【００８３】
さらに図１０の例では、区間１〜１４のうち、距離２．５−３．０ｍに対応する区間６で相関差分値が最も大きい。図１０の例では、第１距離判定器６０３は、フレーム間の相関差分値が最も大きい区間６に対応する距離２．５−３．０ｍを、人と超音波人検出装置１００との距離として判定する。
【００８４】
そして図１１の例では、区間１〜１４のうち、距離３．５−４．０ｍに対応する区間８で相関差分値が最も大きい。図１１の例では、第１距離判定器６０３は、フレーム間の相関差分値が最も大きい区間８に対応する距離３．５−４．０ｍを、人と超音波人検出装置１００との距離として判定する。
【００８５】
最後に図１２の例では、区間１〜１４のうち、距離４．５−５．０ｍに対応する区間１０で相関差分値が最も大きい。図１２の例では、第１距離判定器６０３は、フレーム間の相関差分値が最も大きい区間１０に対応する距離４．５−５．０ｍを、人と超音波人検出装置１００との距離として判定する。
【００８６】
このように実施の形態１の超音波人検出装置によれば、特定の符号の１周期分に相当する相関値を１フレームとしたときの、所定の２フレームの相関差分値を算出し、フレームより短い区間単位で、２フレーム間の相関差分値を算出し、区間単位の相関差分値に基づいて人との距離を算出することにより、反射波が極めて小さい環境で、且つ、他の反射物が存在しても雑音の影響を軽減でき、他の動かない物体と人とを識別して、人と装置との距離を判定できる。
【００８７】
また、このように実施の形態１の超音波人検出装置によれば、フレーム間の相関差分値が最も大きい区間に対応する距離を、人との距離とすることにより、判定処理が相関差分値の大小関係の比較のみで実現できるので、低い負荷で判定処理を行うことができる。
【００８８】
（実施の形態２）
人の動きによる反射波の回折や多重反射が大きな環境下では、人の存在位置の相関差分が最大になるとは限らない。回折や多重反射によるマルチパスの影響で、センサから見て人の存在位置よりも後方の相関差分値が最大となることがある。逆に、人の存在位置よりも前方の相関差分値が大きくなることはない。実施の形態２では、隣接する区間の相関差分値の差が正の方向に最大となる位置に人が存在すると判定する。すなわち、実施の形態２では、隣接する区間の相関差分値の差が最大である区間に対応する距離が、人と装置の距離であるとする距離判定を行う。
【００８９】
図１３は、実施の形態２に係る超音波人検出装置の距離判定器の構成を示すブロック図である。図１３において、距離判定器１１９は、区間分割器６０１と、相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍと、隣接差分計算器１３０１−１〜１３０１−ｍ−１と、第２距離判定器１３０２とを備える。図１３において、図６と同一の構成については、同じ符番を付し、説明を省略する。
【００９０】
相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍは、区間単位で、２フレーム間の相関差分値を算出する。そして、相関差分計算器６０２−１及び６０２−２は、差分値を隣接差分計算器１３０１−１に出力する。また、相関差分計算器６０２−２及び６０２−３は、差分値を隣接差分計算器１３０１−２に出力する。同様に相関差分計算器６０２−３〜６０２−ｍは、差分値を隣接差分計算器１３０１−３〜１３０１−ｍ−１に出力する。
【００９１】
隣接差分計算器１３０１−１は、相関差分計算器６０２−２が出力した差分値から、相関差分計算器６０２−１が出力した差分値を減算して、隣接する区間の相関差分値の差を得る。また、隣接差分計算器１３０１−２は、相関差分計算器６０２−３が出力した差分値から、相関差分計算器６０２−２が出力した差分値を減算して、隣接する区間の相関差分値の差を得る。同様に、隣接差分計算器１３０１−３〜１３０１−ｍ−１は、隣接する区間の相関差分値を減算して、隣接する区間の相関差分値の差を得る。そして、隣接差分計算器１３０１−１〜１３０１−ｍ−１は、隣接する区間の相関差分値の差を第２距離判定器１３０２に出力する。
【００９２】
第２距離判定器１３０２は、隣接する区間の相関差分値の差の中で最も大きい差を選択し、最も大きい差の区間に対応する距離を人と超音波人検出装置１００との距離として判定する。
【００９３】
次に実施の形態２の超音波人検出装置１００の判定動作について説明する。図１４は、区間別に２フレーム間の相関差分値を示す分布図である。図１４において、横軸は区間（距離）を示し、縦軸は相関差分値を示す。
【００９４】
図１４において、矢印で示す隣接する区間の相関差分値の差は、隣接差分計算器１３０１−１〜１３０１−ｍ−１により求められる。図１４において、隣接する区間の相関差分値の差の中で、区間５（距離２．０−２．５）の相関差分値と、区間６（距離２．５−３．０ｍ）の相関差分値との差が最も大きい。したがって、図１４では、区間６が隣接する区間の相関差分値の差が正の方向に最大となる位置となる。第２距離判定器１３０２は、区間６に対応する距離２．５−３．０ｍ人と超音波人検出装置１００との距離として判定する。
【００９５】
このように実施の形態２の超音波人検出装置によれば、フレーム間の相関差分値が、隣接する区間の差分値より最も大きい区間に対応する距離を、人との距離とすることにより、回折や多重反射によるマルチパスの影響により、装置から見て人の存在位置よりも後方（遠方）の相関差分値が最大となる相関差分値を距離判定に採用しないので、回折や多重反射によるマルチパスの影響による誤判定を低減することができる。
【００９６】
（実施の形態３）
実施の形態３では、隣接する区間の相関差分値の差が最大となる位置より前方の区間で、相関差分値の差が最大となる位置に人が存在すると判断する。
【００９７】
図１５は、実施の形態３に係る超音波人検出装置の距離判定器の構成を示すブロック図である。図１５において、距離判定器１１９は、区間分割器６０１と、相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍと、隣接差分計算器１３０１−１〜１３０１−ｍ−１と、第２距離判定器１３０２と、第３距離判定器１５０１とを備える。図１５において、図６、１３と同一の構成については、同じ符番を付し、説明を省略する。
【００９８】
第２距離判定器１３０２は、隣接する区間の相関差分値の差の中で最も大きい差を選択し、最も大きい差の区間の情報を第３距離判定器１５０１に出力する。
【００９９】
第３距離判定器１５０１は、最も大きい差の区間より前方（すなわち、当該区間に対応する区間より短い距離）の区間の中で、フレーム間の相関差分値が最も大きい区間に対応する距離を、人と超音波人検出装置１００との距離と判定する。
【０１００】
次に実施の形態３の超音波人検出装置１００の判定動作について説明する。図１６は、区間別に２フレーム間の相関差分値を示す分布図である。図１６において、横軸は区間（距離）を示し、縦軸は相関差分値を示す。
【０１０１】
図１６において、矢印で示す隣接する区間の相関差分値の差は、隣接差分計算器１３０１−１〜１３０１−ｍ−１により求められる。図１６において、隣接する区間の相関差分値の差の中で、区間３（距離１．０−１．５）の相関差分値と、区間４（距離１．５−２．０ｍ）の相関差分値との差が最も大きい。したがって、図１６では、区間４が隣接する区間の相関差分値の差が正の方向に最大となる位置となる。
【０１０２】
第３距離判定器１５０１は、区間４より前方の区間、すなわち区間１〜３の中で、フレーム間の相関差分値が最も大きい区間に対応する距離を、人と超音波人検出装置１００との距離と判定する。図１６の例では、区間２が最もフレーム間の相関差分値が最も大きいので、第３距離判定器１５０１は、区間２に対応する距離１．０−１．５を、人と超音波人検出装置１００との距離と判定する。
【０１０３】
このように実施の形態３の超音波人検出装置によれば、フレーム間の相関差分値が最も大きい区間より前方の区間の中で、フレーム間の相関差分値が、隣接する区間の差分値より最も大きい区間に対応する距離を、人との距離とすることにより、回折や多重反射によるマルチパスの影響による誤判定を低減すると共に、低い負荷で判定処理の精度を向上させることができる。
【０１０４】
（実施の形態４）
【０１０５】
実施の形態４では、過去所定の数のフレーム分の差分値の平均を算出し、差分値の平均値に基づいて、人と超音波人検出装置１００との距離と判定する。
【０１０６】
図１７は、実施の形態４に係る超音波人検出装置の距離判定器の構成を示すブロック図である。図１７において、距離判定器１１９は、区間分割器６０１と、相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍと、平均値計算器１７０１−１〜１７０１−ｍと、第１距離判定器６０３とを備える。図１７において、図６と同一の構成については、同じ符番を付し、説明を省略する。
【０１０７】
相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍは、区間単位で、２フレーム間の相関差分値を算出する。そして、相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍは、祖空かん差分値を平均値計算器１７０１−１〜１７０１−ｍに出力する。
【０１０８】
平均値計算器１７０１−１〜１７０１−ｍは、過去所定の数のフレーム分の相関差分値の平均を算出する。そして、平均値計算器１７０１−１〜１７０１−ｍは、相関差分値の平均値を第１距離判定器６０３に出力する。
【０１０９】
第１距離判定器６０３は、フレーム間の相関差分値の平均値が最も大きい区間に対応する距離を、人と超音波人検出装置１００との距離と判定する。
【０１１０】
このように実施の形態４の超音波人検出装置によれば、相関差分値について所定の数のフレーム分の平均を算出し、算出した相関差分値の平均に基づいて人との距離を算出することにより、人の動作状況が瞬間的に変動する場合でも安定した判定を実現することができる。
【０１１１】
なお、実施の形態４は、実施の形態２及び実施の形態３の少なくとも１つと組み合わせてもよい。
【０１１２】
（実施の形態５）
定位した人の存在位置判定を行う場合、人の位置は小刻みに変化することはないと考えられる。そこで、実施の形態５では、所定の数のフレーム連続で同じ判定値となった場合にのみ、その判定値を採用する。
【０１１３】
図１８は、実施の形態５に係る超音波人検出装置の距離判定器の構成を示すブロック図である。図１８において、距離判定器１１９は、区間分割器６０１と、相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍと、第１距離判定器６０３と、第４距離判定器１８０１とを備える。図１８において、図６と同一の構成については、同じ符番を付し、説明を省略する。
【０１１４】
第１距離判定器６０３は、フレーム間の相関差分値が最も大きい区間に対応する距離を、人と超音波人検出装置１００との距離と判定する。そして、第１距離判定器６０３は、判定した距離の情報を第４距離判定器１８０１に出力する。
【０１１５】
第４距離判定器１８０１は、第４距離判定器１８０１から出力された距離の情報が、所定の数のフレーム連続で同じ判定値であるか否か判断する。そして、所定の数のフレーム連続で同じ判定値である場合、第４距離判定器１８０１は、人と超音波人検出装置１００との距離と判定する。所定の数のフレーム連続で同じ判定値ではない場合、第４距離判定器１８０１は、人と超音波人検出装置１００との距離と判定しない。
【０１１６】
このように実施の形態５の超音波人検出装置によれば、前記距離算出器は、判定結果が複数回連続して同じ区間であった場合に、当該区間に基づいて人との距離を算出することにより、安定した位置判定を実現することができる。
【０１１７】
なお、実施の形態５は、実施の形態２、実施の形態３及び実施の形態４の少なくとも１つと組み合わせてもよい。
【０１１８】
（実施の形態６）
実施の形態６では、相関差分値について、人以外の相関変動の影響を軽減することを目的として、人不在時のある一定時間の平均値（全ての平均値、最小値、最大値、最小値と最大値の間の任意の値）で減算または除算する。そして、減算または除算後の相関差分値に基づいて距離を判定する。
【０１１９】
図１９は、実施の形態６に係る超音波人検出装置の距離判定器の構成を示すブロック図である。図１９において、距離判定器１１９は、区間分割器６０１と、相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍと、第１距離判定器６０３と、初期補正値算出器１９０１−１〜１９０１−ｍと、補正器１９０２−１〜１９０２−ｍとを備える。図１９において、図６と同一の構成については、同じ符番を付し、説明を省略する。
【０１２０】
相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍは、区間単位で、２フレーム間の相関差分値を算出する。そして、相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍは、相関差分値を初期補正値算出器１９０１−１〜１９０１−ｍ及び補正器１９０２−１〜１９０２−ｍに出力する。
【０１２１】
初期補正値算出器１９０１−１〜１９０１−ｍは、相関差分値について、人不在時のある一定時間の平均値を算出する。そして、初期補正値算出器１９０１−１〜１９０１−ｍは、得られた平均値を初期補正値として補正器１９０２−１〜１９０２−ｍに出力する。
【０１２２】
補正器１９０２−１〜１９０２−ｍは、相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍから出力された相関差分値を、初期補正値で減算または除算する。そして、補正器１９０２−１〜１９０２−ｍは、減算後または除算後の相関差分値を補正された相関差分値として、第１距離判定器６０３に第１距離判定器６０３に出力する。
【０１２３】
第１距離判定器６０３は、補正されたフレーム間の相関差分値が最も大きい区間に対応する距離を、人と超音波人検出装置１００との距離と判定する。
【０１２４】
初期補正値の決定方法には以下の手法（１）〜（４）が考えられる。
（１）取得した無人状態の相関全てから相関差分値の平均値（PD1〜PDm）_FDaveを初期補正値とする。
（２）取得した無人状態の相関のうち、FrameDiffernce(i)(フレーム間の全体差分)が最大となったフレーム間の相関差分値（PD1〜PDm）_FDmaxを初期補正値とする。
（３）取得した無人状態の相関のうち、FrameDiffernce(i)(フレーム間の全体差分)が最小となったフレーム間の相関差分値（PD1〜PDm）_FDminを初期補正値とする。
（４）（PD1〜PDm）_FDmaxと（PD1〜PDm）_FDminの間の任意の値を初期補正値とする。
【０１２５】
このように実施の形態６の超音波人検出装置によれば、距離算出器は、相関値を、人が存在しないときの相関値または相関値の平均値で、除算または減算し、除算または減算した後のフレーム間の相関差分値を算出することにより、無人状態でも存在する人の動き以外による超音波の変動による影響を軽減することができる。
【０１２６】
なお、人が不在の状態（無人状態）の判定は、実施の形態１の人検出判定器１１８の人検出判定において、人が存在しないとの判定がなされている区間の相関差分値を利用するのが好適である。
【０１２７】
（実施の形態７）
実施の形態７では、相関変動による距離の誤判定を軽減することを目的として、各距離に人が存在する場合の相関変動の最低値を推定し、この最低値を閾値として、距離判定の結果が誤判定であるか否かを判断する。
【０１２８】
図２０は、実施の形態７に係る超音波人検出装置の距離判定器の構成を示すブロック図である。図２０において、距離判定器１１９は、区間分割器６０１と、相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍと、第１距離判定器６０３と、代表値算出器２００１と、閾値算出器２００２と、閾値判定テーブル２００３と、第５距離判定器２００４とを備える。図２０において、図６と同一の構成については、同じ符番を付し、説明を省略する。
【０１２９】
相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍは、区間単位で、２フレーム間の相関差分値を算出する。そして、相関差分計算器６０２−１〜６０２−ｍは、相関差分値を第１距離判定器６０３、代表値算出器２００１、閾値算出器２００２、及び第５距離判定器２００４に出力する。
【０１３０】
代表値算出器２００１は、無人状態のフレーム全体の相関変動の代表値を算出する。例えば、代表値算出器２００１は、人が不在の状態（無人状態）において、ある一定時間、相関値を取得する。そして、代表値算出器２００１は、無人状態のフレーム全体の相関変動FD(FrameDifference)の代表値FD_iniを算出する。FD_iniとしては、実施の形態６と同様に、初期化区間中のFDの平均値、最大値、最小値あるいは最大値と最小値の間の任意の値を利用するのが好適である。そして、代表値算出器２００１は、代表値を閾値算出器２００２に出力する。
【０１３１】
閾値算出器２００２は、代表値と、区間別の相関差分値とに基づいて、区間別に閾値を算出する。例えば、閾値算出器２００２は、以下の式（３）を用いて閾値を算出する。
【数３】
2019138760.tif 000005
ここで、FD_th(D[m])は、各距離（区間）での閾値、D[m]は距離を示す。aおよびbは、ハードウェアの条件により決定されるパラメータ（aはGain_ratio、bはDegree）である。cは代表値FD_ini、dはこの人検出システムの人検知可能距離（感度）であり、あらかじめ規定されている。
【０１３２】
閾値判定テーブル２００３は、閾値算出器２００２において算出された区間（距離）別の閾値を記憶する。例えば、閾値判定テーブル２００３は、メモリで構成されることが好適である。そして、閾値判定テーブル２００３は、第５距離判定器２００４の参照に応じて、閾値を第５距離判定器２００４に出力する。
【０１３３】
第１距離判定器６０３は、フレーム間の相関差分値が最も大きい区間に対応する距離を、人と超音波人検出装置１００との距離と判定する。そして、第１距離判定器６０３は、判定した距離の情報を第５距離判定器２００４に出力する。
【０１３４】
第５距離判定器２００４は、閾値判定テーブル２００３を参照することにより、第１距離判定器６０３において判定された距離に対応する閾値を得る。そして、第１距離判定器６０３において判定された距離に対応する相関差分値と閾値とを比較する。相関差分値が閾値より大きい場合、第５距離判定器２００４は、第１距離判定器６０３が判定した距離の情報を人と超音波人検出装置１００との距離と判定する。また、相関差分値が閾値以下である場合、第５距離判定器２００４は、第１距離判定器６０３が判定した距離の情報は誤りであると判断し、距離の判定を更新しない。
【０１３５】
このように実施の形態７の超音波人検出装置によれば、区間差分算出器は、区間毎に閾値を設定し、人との距離算出に選ばれた区間について相関差分値が閾値より低い場合、人との距離判定は誤りであるとすることにより、距離による相関変動の違いを考慮して判定できるので、人との距離が遠いにもかかわらず、近距離における相関変動が遠距離に比べて大きい場合に、人が近距離にいると判定される誤りを低減することができる。
【０１３６】
なお、上述の閾値は、反射波の性質に基づいて算出されるのが望ましい。例えば、同じ人が同じような動きをする場合に、超音波人検出装置１００の近くにいる場合と離れた所にいる場合とでは、近くにいる場合の方が反射波の変化が大きくなり、相関値が変動し、２フレーム間の相関差分値が大きくなる。したがって、閾値は、距離が遠くなるほど小さくなるように設定されることが望ましい。図２１は、閾値と距離の関係を示すグラフである。図２１において、横軸は距離を示し、縦軸は代表値、閾値の大きさを示す。図２１では、閾値は、距離が遠くなるほど小さくなっている。
【０１３７】
このように実施の形態７の超音波人検出装置によれば、距離算出器は、区間毎に設定された閾値は、より短い距離に対応する区間の閾値は、より長い距離に対応する区間の閾値より大きくすることにより、距離が遠くなるほど相関変動が小さくなることを考慮して判定できるので、人との距離が遠いにもかかわらず、近距離における相関変動が遠距離に比べて大きい場合に、人が近距離にいると判定される誤りを低減することができる。
【０１３８】
例えば、実際の人との距離が５ｍであり、遠いのにもかかわらず、２ｍにおける相関変動が５ｍに比べて大きい場合に、人との距離が２ｍと誤って判定されることを回避できる。
【０１３９】
なお、人が不在の状態（無人状態）の判定は、実施の形態１の人検出判定器１１８の人検出判定において、人が存在しないとの判定がなされている区間の相関差分値を利用するのが好適である。
【０１４０】
ま、本発明は上記実施の形態１〜７に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【０１４１】
例えば、符号生成器１０１、キャリア信号生成器１０２、混合器１０３、ＡＭ検波器１１５、相関器１１６、差分算出器１１７、人検出判定器１１８、距離判定器１１９、隣接差分計算器１３０１、第２距離判定器１３０２、第３距離判定器１５０１、平均値計算器１７０１、第４距離判定器１８０１、初期補正値算出器１９０１、補正器１９０２、代表値算出器２００１、閾値算出器２００２及び第５距離判定器２００４は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアまたはソフトウェアで実施しても良い。また、処理の一部をソフトウェアで実施し、それ以外をハードウェアで実施することとしても良い。ソフトウェアで実施する際には、マイクロプロセッサ等の１つあるいは複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）を有するコンピュータシステムに機能ブロックの処理に関するプログラムを実行させればよい。これらのプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ−Ｒ（DVD Recordable）、ＤＶＤ−Ｒ  ＤＬ（DVD-R Dual Layer)、ＤＶＤ−ＲＷ（DVD ReWritable）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＲ＋Ｒ  ＤＬ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＢＤ−Ｒ（Blu-ray（登録商標） Disc Recordable）、ＢＤ−ＲＥ（Blu-ray （登録商標）Disc Rewritable）、ＢＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、または無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【０１４２】
１００  超音波人検出装置
１０１  符号生成器
１０２  キャリア信号生成器
１０３  混合器
１０４  ドライバ
１０５  超音波送信器
１１１  超音波受信器
１１２  増幅器
１１５  ＡＭ検波器
１１６  相関器
１１７  差分算出器
１１８  人検出判定器
１１９  距離判定器
６０１  区間分割器
６０２  相関差分計算器
６０３  第１距離判定器
１３０１  隣接差分計算器
１３０２  第２距離判定器
１５０１  第３距離判定器
１７０１  平均値計算器
１８０１  第４距離判定器
１９０１  初期補正値算出器
１９０２  補正器
２００１  代表値算出器
２００２  閾値算出器
２００３  閾値判定テーブル
２００４  第５距離判定器
【図１】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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