(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、検知精度を向上させることが可能な監視装置、監視システム、監視方法および監視プログラムを提供する。【解決手段】監視装置は、所定エリアに配置され、前記所定エリアに配置された送信機からの電波を受信する受信部と、前記受信部によって受信された電波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、算出結果に基づいて前記所定エリアにおける人間の動作に関する所定事象の発生を検知する監視部と、分割された各方向の前記電波の変化を観測し、前記各方向のうち前記変化が所定条件を満たす前記電波の方向を判定する方向判定部とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定エリアに配置される監視装置であって、
前記所定エリアに配置された送信機からの電波を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された電波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、算出結果に基づいて前記所定エリアにおける人間の動作に関する所定事象の発生を検知する監視部と、
分割された各方向の前記電波の変化を観測し、前記各方向のうち前記変化が所定条件を満たす前記電波の方向を判定する方向判定部とを備える、監視装置。
【請求項２】
前記監視装置は、さらに、
前記監視部の検知結果および前記方向判定部の判定結果に基づいて、前記所定事象の発生した方向を判断する判断部を備える、請求項１に記載の監視装置。
【請求項３】
前記監視装置は、さらに、
前記監視部の検知結果および前記方向判定部の判定結果に基づいて、前記所定事象の発生したエリアが前記所定エリアのうちのいずれのエリアであるかを判断する判断部を備える、請求項１または請求項２に記載の監視装置。
【請求項４】
前記判断部は、前記方向判定部によって前記所定条件を満たす前記電波の方向として特定の方向が判定された場合、前記特定の方向に対応するエリアにおいて前記所定事象が発生したとする判断を無効にする、請求項３に記載の監視装置。
【請求項５】
前記方向判定部は、前記受信部によって受信された電波の到来角分布をビームフォーミング法に従って取得し、前記到来角分布を用いて前記各方向の前記電波の変化を測定する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の監視装置。
【請求項６】
前記監視装置は、さらに、
前記所定エリアにおける人間の動作に関する所定事象の発生を検知すべき方向を示す表示部を備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の監視装置。
【請求項７】
所定エリアに配置され、電波を送信する送信機と、
前記所定エリアに配置される受信機とを備え、
前記受信機は、
前記送信機からの電波を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された電波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、算出結果に基づいて前記所定エリアにおける人間の動作に関する所定事象の発生を検知する監視部と、
分割された各方向の前記電波の変化を観測し、前記各方向のうち前記変化が所定条件を満たす前記電波の方向を判定する方向判定部とを含む、監視システム。
【請求項８】
所定エリアに配置される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の電波を受信するステップと、
受信した電波に基づいて前記所定エリアにおける空間特徴量を算出するステップと、
算出結果に基づいて前記所定エリアにおける人間の動作に関する所定事象の発生を検知するステップと、
分割された各方向の前記電波の変化を観測し、前記各方向のうち前記変化が所定条件を満たす前記電波の方向を判定するステップとを含む、監視方法。
【請求項９】
所定エリアに配置される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受信した電波に基づいて前記所定エリアにおける空間特徴量を算出するステップと、
算出結果に基づいて前記所定エリアにおける人間の動作に関する所定事象の発生を検知するステップと、
分割された各方向の前記電波の変化を観測し、前記各方向のうち前記変化が所定条件を満たす前記電波の方向を判定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、監視装置、監視システム、監視方法および監視プログラムに関し、特に、電波を用いて人間の動作を監視する監視装置、監視システム、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、９９．９７−１００、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、アレイアンテナにおける各アンテナ素子からの受信信号に基づいて固有ベクトルすなわち受信電波の到来方向に関するパラメータを計算し、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しきい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、９９．９７−１００、２００７年１月１日
【非特許文献２】菊間信良、” アレーアンテナの基礎”、［online］、平成２１年１１月２６日、マイクロウェーブ展２００９、［平成２６年３月１０日検索］、インターネット〈URL：http://apmc-mwe.org/MicrowaveExhibition2010/program/tutorial2009/index.html〉
【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は、たとえば、所定エリア内、具体的には室内等の閉空間内に設置された状態において、当該室内の電波反射物により多重反射された電波を用いて侵入者の検知を行う。より詳細には、イベント検出装置として送信機および受信機が室内に設置された状態において、受信機は、送信機から直接自己へ到達する電波と、送信機から送信された後、室内における壁、人間および物等により反射された電波とを受信する。
【０００８】
上述したように、固有ベクトルは受信電波の到来方向に関するパラメータであるので、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は、閉空間における電波伝搬の平時に対する変化を間接的に示すものである。
【０００９】
しかしながら、受信機では、上記内積値に基づいて、閉空間において電波伝搬の変化が発生したことを検知することができるが、受信機に対していずれの方向において電波伝搬の変化が発生したかを認識することができない。
【００１０】
具体的には、たとえば、イベント検出装置を所定エリアにおける人間の動作の監視に用いる場合、受信機に対していずれの方向で人間の動作が発生したかを認識することができない。
【００１１】
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、検知精度を向上させることが可能な監視装置、監視システム、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】
【００１２】
（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装置は、所定エリアに配置される監視装置であって、上記所定エリアに配置された送信機からの電波を受信する受信部と、上記受信部によって受信された電波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、算出結果に基づいて上記所定エリアにおける人間の動作に関する所定事象の発生を検知する監視部と、分割された各方向の上記電波の変化を観測し、上記各方向のうち上記変化が所定条件を満たす上記電波の方向を判定する方向判定部とを備える。
【００１３】
（７）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、電波を送信する送信機と、上記所定エリアに配置される受信機とを備え、上記受信機は、上記送信機からの電波を受信する受信部と、上記受信部によって受信された電波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、算出結果に基づいて上記所定エリアにおける人間の動作に関する所定事象の発生を検知する監視部と、分割された各方向の上記電波の変化を観測し、上記各方向のうち上記変化が所定条件を満たす上記電波の方向を判定する方向判定部とを含む。
【００１４】
（８）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る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の電波を受信するステップと、受信した電波に基づいて上記所定エリアにおける空間特徴量を算出するステップと、算出結果に基づいて上記所定エリアにおける人間の動作に関する所定事象の発生を検知するステップと、分割された各方向の上記電波の変化を観測し、上記各方向のうち上記変化が所定条件を満たす上記電波の方向を判定するステップとを含む。
【００１５】
（９）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る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受信した電波に基づいて上記所定エリアにおける空間特徴量を算出するステップと、算出結果に基づいて上記所定エリアにおける人間の動作に関する所定事象の発生を検知するステップと、分割された各方向の上記電波の変化を観測し、上記各方向のうち上記変化が所定条件を満たす上記電波の方向を判定するステップとを実行させるためのプログラムである。
【００１６】
本発明は、このような特徴的な処理部を備える監視装置として実現することができるだけでなく、監視装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現することができる。
【００１７】
また、本発明は、このような特徴的な処理部を備える監視システムとして実現することができるだけでなく、監視システムの一部または全部を実現する半導体集積回路として実現したり、監視システムを構成する送信機として実現したりすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
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、検知精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る受信機における受信信号処理部の構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態に係る受信機および送信機を上方から見た状態を示す図である。
【図６】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電波の伝搬状態の一例を示す図である。
【図７】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が設置される所定エリアの一例を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態に係る受信機における表示部の一例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施の形態に係る方向判定部における到来角分布作成部の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る到来角分布作成部がビームフォーミング法に従って作成する到来角分布の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る到来角分布作成部がＣａｐｏｎ法に従って作成する到来角分布の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る受信信号処理部における変化量算出部の構成を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の第１の実施の形態に係る到来角分布作成部が作成する到来角分布の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の第１の実施の形態に係る監視部が算出する評価値のレベル、ならびに方向判定部が算出する左側変化および右側変化のレベルの時間変化の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の第１の実施の形態に係る監視部が算出する評価値のレベル、ならびに方向判定部が算出する左側変化および右側変化のレベルの時間変化の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の第１の実施の形態に係る受信信号処理部が侵入者の検知および侵入者が存在するエリアの判定を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。
【図１７】図１７は、本発明の第１の実施の形態に係る受信信号処理部が侵入者の検知および侵入者が存在するエリアの判定を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００２１】
（１）本発明の実施の形態に係る監視装置は、所定エリアに配置される監視装置であって、上記所定エリアに配置された送信機からの電波を受信する受信部と、上記受信部によって受信された電波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、算出結果に基づいて上記所定エリアにおける人間の動作に関する所定事象の発生を検知する監視部と、分割された各方向の上記電波の変化を観測し、上記各方向のうち上記変化が所定条件を満たす上記電波の方向を判定する方向判定部とを備える。
【００２２】
このような構成により、上記所定エリアにおける所定事象の発生を検知するだけでなく、監視装置に対するいずれの方向で当該所定事象が発生したかを認識することができるので、検知精度を向上させることができる。
【００２３】
（２）好ましくは、上記監視装置は、さらに、上記監視部の検知結果および上記方向判定部の判定結果に基づいて、上記所定事象の発生した方向を判断する判断部を備える。
【００２４】
このような構成により、上記所定事象の発生した方向をより正確に推定することができる。
【００２５】
（３）好ましくは、上記監視装置は、さらに、上記監視部の検知結果および上記方向判定部の判定結果に基づいて、上記所定事象の発生したエリアが上記所定エリアのうちのいずれのエリアであるかを判断する判断部を備える。
【００２６】
このような構成により、上記所定事象の発生したエリアをより正確に推定することができる。
【００２７】
（４）より好ましくは、上記判断部は、上記方向判定部によって上記所定条件を満たす上記電波の方向として特定の方向が判定された場合、上記特定の方向に対応するエリアにおいて上記所定事象が発生したとする判断を無効にする。
【００２８】
このように、検知対象とすべきでないエリアにおいて上記所定事象が発生したとする判断を無効にする構成により、検知対象とするエリアにおける検知精度をより向上させることができる。
【００２９】
（５）好ましくは、上記方向判定部は、上記受信部によって受信された電波の到来角分布をビームフォーミング法に従って取得し、上記到来角分布を用いて上記各方向の上記電波の変化を測定する。
【００３０】
このように、計算処理の軽いビームフォーミング法に従って電波の到来角分布を取得する構成により、簡易な処理で上記各方向の電波の変化を測定することができる。
【００３１】
（６）好ましくは、上記監視装置は、さらに、上記所定エリアにおける人間の動作に関する所定事象の発生を検知すべき方向を示す表示部を備える。
【００３２】
このような構成により、送信機および監視装置を設置するユーザは、表示部の示す方向に従って、送信機および監視装置を正確な向きに容易に設置することができる。
【００３３】
（７）本発明の実施の形態に係る監視システムは、所定エリアに配置され、電波を送信する送信機と、上記所定エリアに配置される受信機とを備え、上記受信機は、上記送信機からの電波を受信する受信部と、上記受信部によって受信された電波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、算出結果に基づいて上記所定エリアにおける人間の動作に関する所定事象の発生を検知する監視部と、分割された各方向の上記電波の変化を観測し、上記各方向のうち上記変化が所定条件を満たす上記電波の方向を判定する方向判定部とを含む。
【００３４】
このような構成により、上記所定エリアにおける所定事象の発生を検知するだけでなく、監視装置に対するいずれの方向で当該所定事象が発生したかを認識することができるので、検知精度を向上させることができる。
【００３５】
（８）本発明の実施の形態に係る監視方法は、所定エリアに配置される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の電波を受信するステップと、受信した電波に基づいて上記所定エリアにおける空間特徴量を算出するステップと、算出結果に基づいて上記所定エリアにおける人間の動作に関する所定事象の発生を検知するステップと、分割された各方向の上記電波の変化を観測し、上記各方向のうち上記変化が所定条件を満たす上記電波の方向を判定するステップとを含む。
【００３６】
このような構成により、上記所定エリアにおける所定事象の発生を検知するだけでなく、監視装置に対するいずれの方向で当該所定事象が発生したかを認識することができるので、検知精度を向上させることができる。
【００３７】
（９）本発明の実施の形態に係る監視プログラムは、所定エリアに配置される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受信した電波に基づいて上記所定エリアにおける空間特徴量を算出するステップと、算出結果に基づいて上記所定エリアにおける人間の動作に関する所定事象の発生を検知するステップと、分割された各方向の上記電波の変化を観測し、上記各方向のうち上記変化が所定条件を満たす上記電波の方向を判定するステップとを実行させるためのプログラムである。
【００３８】
このような構成により、上記所定エリアにおける所定事象の発生を検知するだけでなく、監視装置に対するいずれの方向で当該所定事象が発生したかを認識することができるので、検知精度を向上させることができる。
【００３９】
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。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００４０】
＜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。
【００４１】
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１５１および受信機（監視装置）１０１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１５１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１０１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、所定エリア内の状態を監視する監視処理を行う。
【００４２】
たとえば、侵入検知システム２０１における受信機１０１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。受信機１０１は、送信機１５１からの電波を受信して、受信した電波についての反射および回折等の波動伝搬の性質に基づいて、室内に侵入した人間およびドアの開閉等を検知する。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。
【００４３】
［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。
【００４４】
図２を参照して、侵入検知システム２０１は、受信機１０１と、送信機１５１とを備える。室内等の所定エリアにおいて、受信機１０１と、送信機１５１とが設けられている。
【００４５】
送信機１５１は、電波を送信する。具体的には、送信機１５１は、たとえば、所定の無線通信方式に従って受信機１０１へ１００ミリ秒の送信出力周期で電波を送信する。この電波は、たとえば２．４ＧＨｚ帯の電波である。なお、送信機１５１は、たとえば連続的に電波を送信してもよい。
【００４６】
侵入検知システム２０１では、受信機１０１は、たとえば、侵入検知装置として、送信機１５１が電波を送信するエリアにおいて、人間の動作の発生を検知する。
【００４７】
具体的には、受信機１０１は、たとえば上記所定の無線通信方式に従う２．４ＧＨｚ帯の電波を利用して検知動作を行なう。
【００４８】
より詳細には、受信機１０１は、受信した電波に基づく信号をアンプにより増幅し、増幅後の信号を直交復調することによりベースバンド帯のアナログ信号であるＩ信号およびＱ信号を生成する。そして、受信機１０１は、生成したＩ信号およびＱ信号をＡＤ（アナログデジタル）変換したデジタル信号を用いて所定エリアの状態を示す空間特徴量を算出する。
【００４９】
そして、受信機１０１は、算出した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検知する。すなわち、受信機１０１は、反射および回折等の波動伝搬の性質に基づいて、所定エリア内の状態を監視する。具体的には、受信機１０１は、複数のアンテナの受信信号に基づいて計算した到来角分布を監視することにより、所定エリア内の状態を監視する監視処理、たとえば人間の動作に関する所定事象の発生を検知する。
【００５０】
［受信機の構成］
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。
【００５１】
図３を参照して、受信機１０１は、アレイ受信部１１と、受信信号処理部１２と、通報部１３と、表示部１６とを備える。アレイ受信部１１は、アンテナ部２１と、受信回路２２と、発振器２３，２５と、分岐回路２４，２６とを含む。アンテナ部２１は、たとえば４本のアンテナを含む。受信回路２２は、アンテナ部２１におけるアンテナに対応して、ミキサ３１、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３２、ローノイズアンプ３３、直交復調器３４およびＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）３５の組を４つ含む。受信回路２２におけるこれらの組を、それぞれＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４と称する。表示部１６については後述する。
【００５２】
アレイ受信部１１は、所定エリアに配置された送信機１５１からの電波を受信する。より詳細には、アレイ受信部１１におけるアンテナ部２１は、送信機１５１から送信された電波を受信し、受信した電波すなわち受信信号をミキサ３１へ出力する。なお、アンテナ部２１は、４本のアンテナを含む構成に限らず、複数本のアンテナを含む構成であればよい。
【００５３】
発振器２３，２５は、ローカル信号を生成し、生成したローカル信号を分岐回路２４，２６へそれぞれ出力する。分岐回路２４は、発振器２３から受けたローカル信号を、受信回路２２の４つの組ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４のミキサ３１へ出力する。分岐回路２６は、発振器２５から受けたローカル信号を、受信回路２２の４つの組ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４の直交復調器３４へ出力する。
【００５４】
受信回路２２において、ミキサ３１は、アンテナ部２１から受けた受信信号と分岐回路２４を介して発振器２３から受けたローカル信号とを乗算することにより、当該受信信号をダウンコンバートして中間周波数帯のＩＦ信号に変換し、バンドパスフィルタ３２へ出力する。
【００５５】
バンドパスフィルタ３２は、ミキサ３１から受けたＩＦ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。
【００５６】
ローノイズアンプ３３は、バンドパスフィルタ３２を通過したＩＦ信号を増幅し、増幅したＩＦ信号を直交復調器３４へ出力する。
【００５７】
直交復調器３４は、ローノイズアンプ３３から受けたＩＦ信号と分岐回路２６を介して発振器２５から受けたローカル信号とを乗算することにより、たとえば当該ＩＦ信号を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。
【００５８】
Ａ／Ｄコンバータ３５は、たとえば、周期的に動作し、直交復調器３４から受けるＩ信号およびＱ信号の振幅、具体的には電圧レベルを取得する、すなわちサンプリングする。
【００５９】
より詳細には、たとえば、ＲＸ１〜ＲＸ４の組におけるＡ／Ｄコンバータ３５は、Ｉ信号のサンプリング結果であるデジタル信号Ｖ１ｉ［ｎ］〜Ｖ４ｉ［ｎ］をそれぞれ生成し、生成したデジタル信号Ｖ１ｉ［ｎ］〜Ｖ４ｉ［ｎ］を受信信号処理部１２へ出力する。ここで、＊［ｎ］におけるインデックスｎは、デジタル信号のサンプリング間隔すなわちクロック周期Ｔｓに従って生成されるデジタル信号の順序を表す。具体的には、たとえば０番目に生成されたデジタル信号は、＊［０］で表し、５番目に生成されたデジタル信号は、＊［５］で表す。
【００６０】
同様に、ＲＸ１〜ＲＸ４の組におけるＡ／Ｄコンバータ３５は、たとえば、Ｑ信号のサンプリング結果であるデジタル信号Ｖ１ｑ［ｎ］〜Ｖ４ｑ［ｎ］をそれぞれ生成し、生成したデジタル信号Ｖ１ｑ［ｎ］〜Ｖ４ｑ［ｎ］を受信信号処理部１２へ出力する。
【００６１】
［監視処理］
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る受信機における受信信号処理部の構成を示す図である。
【００６２】
図４を参照して、受信信号処理部１２は、監視部１４と、方向判定部（判断部）１５とを含む。監視部１４は、メモリ４１と、空間特徴量算出部４２と、検知部４３とを含む。方向判定部１５は、メモリ５１と、到来角分布作成部５２と、変化量算出部５３Ｒ，５３Ｌと、しきい値判定部５４Ｒ，５４Ｌと、結果統合部５５とを含む。結果統合部５５は、図示しない記憶部を含む。結果統合部５５における記憶部は、非検知対象エリアを保持する。非検知対象エリアについては、後述する。以下、変化量算出部５３Ｒ，５３Ｌの各々を変化量算出部５３とも称する。また、しきい値判定部５４Ｒ，５４Ｌの各々をしきい値判定部５４とも称する。
【００６３】
受信信号処理部１２における監視部１４は、アレイ受信部１１によって受信された電波に基づいて所定エリアにおける空間特徴量を算出し、算出結果に基づいて所定エリアにおける人間の動作に関する所定事象、具体的には人間の動作の発生を検知する。
【００６４】
より詳細には、監視部１４は、アレイ受信部１１から受けた、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Ｖ１ｉ［ｎ］〜Ｖ４ｉ［ｎ］およびＶ１ｑ［ｎ］〜Ｖ４ｑ［ｎ］に基づいて所定エリアにおける人間の動作の発生を検知する。
【００６５】
具体的には、監視部１４におけるメモリ４１は、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Ｖ１ｉ［ｎ］〜Ｖ４ｉ［ｎ］およびＶ１ｑ［ｎ］〜Ｖ４ｑ［ｎ］が示す値を保持する。
【００６６】
空間特徴量算出部４２は、たとえば、特許文献１に示す計算手順に従って、メモリ５１に保持されたデジタル信号Ｖ１ｉ［ｎ］〜Ｖ４ｉ［ｎ］およびＶ１ｑ［ｎ］〜Ｖ４ｑ［ｎ］に基づき、アンテナ部２１における各アンテナによって受信された電波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４２は、算出結果に基づいて固有ベクトルを算出する。
【００６７】
より詳細には、空間特徴量算出部４２は、上記算出結果を成分とするベクトルから相関行列を生成し、生成した相関行列を固有値展開することにより固有ベクトルを計算する。
【００６８】
そして、空間特徴量算出部４２は、固有ベクトルの内積Ｓｐｍ［ｎ］を所定エリアにおける空間特徴量として算出することにより、空間特徴量の評価値Ｐｔ［ｎ］を算出する。内積Ｓｐｍ［ｎ］は、比較基準となる初期ベクトルからの変化量を示す。具体的には、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、デジタル信号Ｖ１ｉ［ｎ］〜Ｖ４ｉ［ｎ］およびＶ１ｑ［ｎ］〜Ｖ４ｑ［ｎ］が示す値に基づいて算出された固有ベクトルをｖｏｂ［ｎ］とすると、内積Ｓｐｍ［ｎ］は以下の式で表される。
Ｓｐｍ［ｎ］＝ｖｎｏ・ｖｏｂ［ｎ］
【００６９】
空間特徴量算出部４２は、たとえば、人間の動作を検知すべき所定エリアについて、観測時における当該所定エリアの状態を示す空間特徴量の評価値Ｐｔ［ｎ］として（１−Ｓｐｍ［ｎ］）×１００を算出する。空間特徴量算出部４２は、算出した評価値Ｐｔ［ｎ］を検知部４３へ出力する。
【００７０】
検知部４３は、空間特徴量算出部４２によって算出された評価値Ｐｔ［ｎ］に基づいて、所定エリアにおける人間の動作の発生を検知する。具体的には、評価値Ｐｔ［ｎ］が「０」に近いほど、観測時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。
【００７１】
このため、検知部４３は、たとえば、評価値Ｐｔ［ｎ］が所定のしきい値Ｔｈｐ以上である場合、所定エリアに人間が侵入したことを示すハイレベルの検知信号Ｓｄを方向判定部１５へ出力する。また、検知部４３は、たとえば、評価値Ｐｔ［ｎ］がしきい値Ｔｈｐより小さい場合、所定エリアに人間が侵入していないことを示すローレベルの検知信号Ｓｄを方向判定部１５へ出力する。
【００７２】
［方向判定の概要と測定原理］
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る受信機および送信機を上方から見た状態を示す図である。図５を参照して、受信機１０１におけるアンテナ部２１は、たとえば４本の線状のアンテナを含む。４本の線状のアンテナの配置は、送信機１５１から送信される電波の波長λの１／４に相当するアンテナ間隔ｄを有する線形アレイ構成である。言い換えると、４本の線状のアンテナは、たとえば同一平面内において、λ／４のアンテナ間隔ｄで軸方向が平行になるように並べて配置される。
【００７３】
以下、４本の線状のアンテナの延伸方向に沿った平面をアレイ受信面とも称する。また、４本の線状のアンテナの延伸方向をアレイ軸方向とも称する。
【００７４】
具体的には、図５では、アンテナ部２１における４本のアンテナは、延伸方向が紙面に対して垂直になるように配置される。したがって、紙面に対して垂直な面であって、アンテナ部２１における４本の線状のアンテナを含む面がアレイ受信面に相当する。また、紙面に対して垂直な方向がアレイ軸方向に相当する。
【００７５】
また、アンテナ部２１における４本のアンテナは、たとえば、紙面右側のアンテナから順にＲＸ１〜ＲＸ４の組におけるミキサ３１に電気的に接続されているものとする。
【００７６】
たとえば、４本のアンテナの延伸方向と平行な軸であって、外側の２本のアンテナからの距離が３×ｄ／２となる位置を通る軸Ｒｚ周りの角度を到来角θと定義する。また、たとえば、アレイ受信面に対して垂直方向であって、送信機１５１が位置する側の方向を到来角θが９０°の方向と定義する。到来角θは、受信機１０１の上方から見て反時計回りに増加するように定義する。
【００７７】
以下、到来角θが９０°の方向を正面方向とも称する。また到来角θが２７０°の方向を背面方向とも称する。また、到来角θが０°≦θ≦９０°または２７０°≦θ＜３６０°を満たす方向からの電波を右側電波とも称する。また、到来角θが９０°＜θ＜２７０°を満たす方向からの電波を左側電波とも称する。
【００７８】
また、正面方向および背面方向に沿う線により所定エリアＡ１を２分したときの、右側の領域を右側領域と定義し、また、左側の領域を左側領域と定義する。
【００７９】
たとえば、図５に示すように、受信機１０１が閉空間である所定エリアＡ１内に配置された場合、送信機１５１から送信された電波の一部は直接アンテナ部２１へ到達し、また、当該電波の他の一部は所定エリアＡ１における壁、人間および物等に反射された後、アンテナ部２１へ到達する。
【００８０】
したがって、アンテナ部２１には、到来角θの異なる複数の電波が到達する。これら複数の電波のアンテナ部２１における受信電力はパスすなわち電波の伝搬経路に応じて異なる。たとえば、受信電力分布Ｉｄは、到来角θに対する当該受信電力の分布を示す。
【００８１】
ここで、アンテナ部２１における４本のアンテナの配置は線形アレイ構成であるので、到来角θ＝αからの電波が当該４本のアンテナにおいて発生させる電流同士の位相差と、到来角θ＝３６０°−αからの電波が当該４本のアンテナにおいて発生させる電流同士の位相差とが同じになる。このため、受信機１０１では、到来角θ＝αからの電波と到来角θ＝３６０°−αの方向からの電波とを区別することが困難となる。
【００８２】
したがって、受信電力分布Ｉｄでは、到来角θの定義域が０°≦θ≦１８０°に設定され、また、到来角θ＝αの電力が、到来角θ＝αの方向からの電波と到来角θ＝３６０°−αの方向からの電波とを重ね合わせた電波の受信電力となるように示される。
【００８３】
より詳細には、たとえば、軸Ｒｚから到来角θ＝α方向への直線、および受信電力分布Ｉｄの交点Ｎ１と、軸Ｒｚとの距離が、到来角θ＝αの方向からの電波と到来角θ＝３６０°−αの方向からの電波とを重ね合わせた電波の受信電力を示す。
【００８４】
なお、アンテナ部２１は、アレイ受信面およびアレイ軸方向の少なくとも一方が異なるアレイアンテナをさらに含む構成であってもよい。具体的には、アンテナ部２１は、たとえば、上述した４本のアンテナに加えて、到来角θ＝０°の方向を法線とするアレイ受信面に含まれ、かつ延伸方向が紙面に対して垂直方向の複数のアンテナを含む構成であってもよい。この場合、受信機１０１では、到来角θ＝αからの電波と到来角θ＝３６０°−αの方向からの電波とを区別することが可能となる。
【００８５】
また、アンテナ部２１は、たとえば、上述した４本のアンテナに加えて、紙面に対して垂直方向を法線とするアレイ受信面に沿う複数のアンテナを含む構成であってもよい。この場合、受信機１０１では、到来角θだけでなく、上下方向のチルト角が異なる電波を区別することが可能となる。
【００８６】
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電波の伝搬状態の一例を示す図である。
【００８７】
図６を参照して、たとえば、受信機１０１におけるアンテナ部２１が、送信機１５１からパスＰ１を経由して自己へ直接到達する電波である直接波、および送信機１５１から壁等を多重反射して到達する電波である反射波を受信する状況を想定する。直接波は、右側電波に相当する。また、反射波の一部は、右側電波に相当し、また、反射波の他の一部は左側電波に相当する。
【００８８】
たとえば、人間Ｍ１がパスＰ１を横切る場合、パスＰ１以外の経路を経由する反射波が受ける影響は、パスＰ１を経由する直接波が受ける影響と比べて小さい。したがって、たとえば、人間Ｍ１がパスＰ１を横切る場合、受信機１０１における右側電波の受信状況の変化は、左側電波の受信状況の変化と比べて大きい。
【００８９】
また、たとえば、受信機１０１の左側において人間Ｍ２が移動する状況を想定する。たとえば、人間Ｍ２が移動することにより送信機１５１からパスＰ２を経由した電波が人間Ｍ２に反射した後、パスＰ３を経由してアンテナ部２１へ到達する場合、左側電波の受信状況が大きく変化する一方で、右側電波の受信状況はあまり変化しない。
【００９０】
したがって、右側電波の受信状況の変化および左側電波の受信状況の変化を測定することにより、人間の動作が発生した位置が、右側領域および左側領域のいずれに含まれるかを判定することができる。
【００９１】
［送信機および受信機の配置例］
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が設置される所定エリアの一例を示す図である。
【００９２】
図７を参照して、送信機１５１および受信機１０１が設置される所定エリアＡ１は、たとえば、コーナー位置Ｃ１，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ６で囲まれるエリアである。また、所定エリアＡ１は、たとえば、コーナー位置Ｃ１，Ｃ２，Ｃ５，Ｃ６で囲まれるエリアＡ、およびコーナー位置Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５で囲まれるエリアＢを含む。
【００９３】
具体的には、エリアＡは、たとえば会議室である。また、エリアＢは、たとえば廊下である。エリアＡおよびエリアＢは、たとえば壁Ｗ１を介して隣接する。壁Ｗ１におけるコーナー位置Ｃ５の近傍には、たとえば扉Ｄｒ１が設置される。
【００９４】
エリアＡにおいて、たとえば、机Ｄｋ１〜Ｄｋ９がエリアＡの概ね中央部に並べて設置され、また、机Ｄｋ１０が、扉Ｄｒ１の近傍に設置される。エリアＡにおけるコーナー位置Ｃ１の近傍には、たとえば送信機１５１が設置される。机Ｄｋ１０の上には、受信機１０１が、たとえば正面方向と背面方向に沿う線と壁Ｗ１とが平行になるように設置される。したがって、送信機１５１および受信機１０１は、エリアＡの対角線に概ね沿って配置される。
【００９５】
図８は、本発明の第１の実施の形態に係る受信機における表示部の一例を示す図である。
【００９６】
図８を参照して、表示部１６は、所定エリアＡ１における人間の動作に関する所定事象の発生を検知すべき方向を示す。具体的には、表示部１６は、たとえば、受信機１０１の筐体の上面に配置される矢印であって、正面方向を指す矢印である。したがって、当該矢印の指す方向が、所定エリアＡ１における人間の動作の発生を検知すべき方向に相当する。なお、表示部１６は、たとえば受信機１０１の筐体の側面および底面等の上面以外に配置されてもよい。また、表示部１６は、矢印以外の方向を示すものであってもよい。
【００９７】
［方向判定処理］
再び図４を参照して、受信信号処理部１２における方向判定部１５は、たとえば、受信機１０１への到来方向で分割された各方向の電波の変化を観測し、当該各方向のうち変化が所定条件を満たす電波の方向を判定する。
【００９８】
以下、具体的に説明すると、方向判定部１５におけるメモリ５１は、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Ｖ１ｉ［ｎ］〜Ｖ４ｉ［ｎ］およびＶ１ｑ［ｎ］〜Ｖ４ｑ［ｎ］が示す値を保持する。
【００９９】
図９は、本発明の第１の実施の形態に係る方向判定部における到来角分布作成部の構成を示す図である。
【０１００】
図９を参照して、到来角分布作成部５２は、複素信号生成部７１と、移相部７２と、重ね合わせ部７３と、電力計算部７４と、配列作成部７５と、エリアベクトル作成部７６と、計算角度設定部７７とを含む。
【０１０１】
到来角分布作成部５２は、アレイ受信部１１によって受信された電波の到来角分布をビームフォーミング法に従って取得する。具体的には、到来角分布作成部５２は、たとえば、菊間信良、” アレーアンテナの基礎”、［online］、平成２１年１１月２６日、マイクロウェーブ展２００９、［平成２６年３月１０日検索］、インターネット〈URL：http://apmc-mwe.org/MicrowaveExhibition2010/program/tutorial2009/index.html〉（非特許文献２）に記載されたビームフォーマ法すなわちビームフォーミング法に従って、デジタル信号Ｖ１ｉ［ｎ］〜Ｖ４ｉ［ｎ］およびＶ１ｑ［ｎ］〜Ｖ４ｑ［ｎ］に基づいて到来角分布を作成する。
【０１０２】
より詳細には、到来角分布作成部５２における複素信号生成部７１は、たとえば、メモリ５１に保持されたデジタル信号Ｖ１ｉ［ｎ］〜Ｖ４ｉ［ｎ］およびＶ１ｑ［ｎ］〜Ｖ４ｑ［ｎ］をクロック周期Ｔｓごとにメモリ５１から取得する。
【０１０３】
複素信号生成部７１は、デジタル信号Ｖ１ｉ［ｎ］，Ｖ１ｑ［ｎ］から複素信号Ｓ１［ｎ］を生成する。ここで、複素信号Ｓ１［ｎ］が示す値は複素数ｒ＋ｊｑである。また、ｒ、ｊおよびｑは、それぞれデジタル信号Ｖ１ｉ［ｎ］が示す値、虚数単位およびデジタル信号Ｖ１ｑ［ｎ］が示す値である。
【０１０４】
同様に、複素信号生成部７１は、たとえばデジタル信号Ｖ２ｉ［ｎ］，Ｖ２ｑ［ｎ］、Ｖ３ｉ［ｎ］，Ｖ３ｑ［ｎ］およびＶ４ｉ［ｎ］，Ｖ４ｑ［ｎ］から複素信号Ｓ２［ｎ］、Ｓ３［ｎ］およびＳ４［ｎ］をそれぞれ生成する。以下、複素信号Ｓ１［ｎ］，Ｓ２［ｎ］，Ｓ３［ｎ］，Ｓ４［ｎ］が示す値をそれぞれＳ１［ｎ］値，Ｓ２［ｎ］値，Ｓ３［ｎ］値，Ｓ４［ｎ］値とも称する。
【０１０５】
複素信号生成部７１は、生成した複素信号Ｓ１［ｎ］〜Ｓ４［ｎ］を移相部７２へ出力する。
【０１０６】
計算角度設定部７７は、たとえば、受信電力を計算すべき到来角θである計算角度θｃを０°から１８０°まで刻み角度ｄθごとに設定し、設定した計算角度θｃを移相部７２および配列作成部７５へ出力する。
【０１０７】
移相部７２は、複素信号生成部７１から複素信号Ｓ１［ｎ］〜Ｓ４［ｎ］を受けると、以下の処理を行う。すなわち、移相部７２は、Ｓ１［ｎ］値〜Ｓ４［ｎ］値に含まれる位相を、計算角度設定部７７から受けた計算角度θｃに応じてシフトさせる。
【０１０８】
より詳細には、移相部７２は、たとえば、Ｓ１［ｎ］値の位相をシフトせずにＳ１［ｎ］値を示す複素信号Ｓ１ｐ［ｎ］を重ね合わせ部７３へ出力する。
【０１０９】
また、移相部７２は、たとえば、Ｓ２［ｎ］値に対してｅｘｐ（ｊ×φ）を乗ずることによりＳ２［ｎ］値の位相を角度φシフトし、シフト後のＳ２［ｎ］値を示す複素信号Ｓ２ｐ［ｎ］を重ね合わせ部７３へ出力する。ここで、角度φ＝（２π／λ）×ｄ×ｃｏｓ（θｃ）である。
【０１１０】
また、移相部７２は、たとえば、Ｓ３［ｎ］値に対してｅｘｐ（ｊ×２×φ）を乗ずることによりＳ３［ｎ］値の位相を角度（２×φ）シフトし、シフト後のＳ３［ｎ］値を示す複素信号Ｓ３ｐ［ｎ］を重ね合わせ部７３へ出力する。
【０１１１】
また、移相部７２は、たとえば、Ｓ４［ｎ］値に対してｅｘｐ（ｊ×３×φ）を乗ずることによりＳ４［ｎ］値の位相を角度（３×φ）シフトし、シフト後のＳ４［ｎ］値を示す複素信号Ｓ４ｐ［ｎ］を重ね合わせ部７３へ出力する。
【０１１２】
重ね合わせ部７３は、移相部７２から複素信号Ｓ１ｐ［ｎ］〜Ｓ４ｐ［ｎ］を受けると、受けた複素信号Ｓ１ｐ［ｎ］〜Ｓ４ｐ［ｎ］が示す値を加算し、加算後の複素数を示す複素信号Ｓｓ［ｎ］を電力計算部７４へ出力する。
【０１１３】
電力計算部７４は、重ね合わせ部７３から複素信号Ｓｓ［ｎ］を受けると、受けた複素信号Ｓｓ［ｎ］の示す値の絶対値の２乗を求め、求めた値に基づいて受信電力すなわち計算角度θｃ方向からの到来波の受信電力Ｐｗ［ｎ］を算出する。電力計算部７４は、算出した受信電力Ｐｗ［ｎ］を配列作成部７５へ出力する。
【０１１４】
配列作成部７５は、電力計算部７４から受けた受信電力Ｐｗ［ｎ］、および計算角度設定部７７から受けた計算角度θｃを対応付けた分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ］を作成し、作成した分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ］をエリアベクトル作成部７６へ出力する。
【０１１５】
ここで、ｋは、たとえば、ゼロから１８０を刻み角度ｄθで除した値までの整数である。具体的には、たとえば刻み角度ｄθが２０°である場合、ｋは、ゼロから９までの整数である。また、たとえば刻み角度ｄθが１°である場合、ｋは、ゼロから１８０までの整数である。
【０１１６】
また、分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ］の成分は、計算角度θｃが（ｋ×ｄθ）の場合における受信電力Ｐｗ［ｎ］である。したがって、分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ］は、到来角分布を示す。到来角分布の詳細については後述する。
【０１１７】
エリアベクトル作成部７６は、配列作成部７５から受けた分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ］を所定の手順で分割することによりエリアベクトルを作成し、作成したエリアベクトルを変化量算出部５３へ出力する。
【０１１８】
より詳細には、エリアベクトル作成部７６は、たとえば、分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ］に含まれる成分のうち、０°≦θｃ≦９０すなわち０°≦（ｋ×ｄθ）≦９０°を満たすインデックスｋを有する成分を抽出し、抽出した成分を含むエリアベクトルＡｒ［ｎ］を作成する。エリアベクトルＡｒ［ｎ］の成分は、主に右側電波に基づく受信電力である。
【０１１９】
また、エリアベクトル作成部７６は、たとえば、分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ］に含まれる成分のうち、９０°＜（ｋ×ｄθ）≦１８０°を満たすインデックスｋを有する成分を抽出し、抽出した成分を含むエリアベクトルＡｌ［ｎ］を作成する。エリアベクトルＡｌ［ｎ］の成分は、主に左側電波に基づく受信電力である。
【０１２０】
具体的には、エリアベクトル作成部７６は、たとえば、刻み角度ｄθが１°である場合、分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ＝０〜１８０］のうち、分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ＝０〜９０］を抽出し、抽出した分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ＝０〜９０］を９１個の成分を有するベクトルＡｒ［ｎ］として作成する。この際、エリアベクトル作成部７６は、ベクトルＡｒ［ｎ］を規格化する。
【０１２１】
また、エリアベクトル作成部７６は、たとえば、分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ＝０〜１８０］のうち、分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ＝９１〜１８０］を抽出し、抽出した分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ＝９１〜１８０］を９０個の成分を有するベクトルＡｌ［ｎ］として作成する。この際、エリアベクトル作成部７６は、ベクトルＡｌ［ｎ］を規格化する。
【０１２２】
エリアベクトル作成部７６は、作成したエリアベクトルＡｒ［ｎ］およびＡｌ［ｎ］を変化量算出部５３Ｒおよび５３Ｌへそれぞれ出力する。以下、エリアベクトルＡｒ［ｎ］およびＡｌ［ｎ］の各々をエリアベクトルＡ［ｎ］とも称する。
【０１２３】
したがって、分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ］を分割する際のインデックスｋの範囲に対応して、分割された到来角θの方向が定まる。
【０１２４】
なお、エリアベクトル作成部７６は、分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ］を２つに分割してエリアベクトルＡｒ［ｎ］およびＡｌ［ｎ］を作成したが、これに限定するものではない。エリアベクトル作成部７６は、たとえば、分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ］を３つ以上に分割して３つ以上のエリアベクトルを作成してもよい。エリアベクトル作成部７６が分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ］を分割する際のインデックスｋの範囲すなわち計算角度θｃの範囲は任意である。
【０１２５】
（到来角分布）
図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る到来角分布作成部がビームフォーミング法に従って作成する到来角分布の一例を示す図である。
【０１２６】
図１０を参照して、縦軸は、受信電力を示し、横軸は、到来角θを示す。図１０には、たとえば、送信機１５１および受信機１０１が図７に示すように所定エリアＡ１に配置され、かつ所定エリアＡ１が無人の場合における到来角分布ＢＦ１が示される。
【０１２７】
より詳細には、到来角分布ＢＦ１は、ビームフォーミング法に従って、刻み角度ｄθが１°であるときの分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ＝０〜１８０］に基づいて作成される。
【０１２８】
到来角分布ＢＦ１におけるピークＰｋ４は、たとえば、図７において送信機１５１からパスＰ４を経由して受信機１０１へ直接到達する電波の受信電力に主に基づくピークである。また、ピークＰｋ５は、たとえば、図７において送信機１５１からパスＰ５を経由して壁Ｗ１に反射した後、受信機１０１へ到達する電波の受信電力に主に基づくピークである。
【０１２９】
到来角分布ＢＦ１における角度方向の分解能については、アンテナ部２１におけるアンテナの本数が４本であるため制限される。一方、当該分解能は、エリアＡおよびエリアＢのいずれにおいて人間の動作があったか否かを検出するのに十分である。
【０１３０】
なお、アンテナ部２１におけるアンテナの本数をたとえば５本以上にすることにより、分解能をさらに高めることが可能である。また、アンテナ部２１におけるアンテナの本数をたとえば２本または３本にしても、エリアＡおよびエリアＢのいずれにおいて人間の動作があったか否かを検出するのに十分な分解能を得ることが可能である。
【０１３１】
また、到来角分布作成部５２は、ビームフォーミング法以外の方法に従って、到来角分布Ｃｐ１を作成してもよい。
【０１３２】
図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る到来角分布作成部がＣａｐｏｎ法に従って作成する到来角分布の一例を示す図である。
【０１３３】
図１１を参照して、縦軸は、受信電力を示し、横軸は、到来角θを示す。図１１には、たとえば、送信機１５１および受信機１０１が図７に示すように所定エリアＡ１に配置され、かつ所定エリアＡ１が無人の場合における到来角分布Ｃｐ１が示される。
【０１３４】
より詳細には、到来角分布作成部５２は、たとえば、非特許文献２に記載されたＣａｐｏｎ法に従って、Ｓ１［ｎ］値〜Ｓ４［ｎ］値の位相および振幅を所定の計算手順に従って変化させる。
【０１３５】
そして、到来角分布作成部５２は、変化後のＳ１［ｎ］値〜Ｓ４［ｎ］値を加算した値に基づいて分布配列Ｄｃｐ［ｎ］［ｋ］を作成する。
【０１３６】
たとえば、到来角分布Ｃｐ１は、刻み角度ｄθが１°であるときの分布配列Ｄｃｐ［ｎ］［ｋ＝０〜１８０］に基づいて作成される。
【０１３７】
到来角分布Ｃｐ１におけるピークＰｋ６は、図１０に示すピークＰｋ４と同様に、図７において送信機１５１からパスＰ４を経由して受信機１０１へ直接到達する電波の受信電力に主に基づくピークである。また、ピークＰｋ７は、図１０に示すピークＰｋ５と同様に、図７において送信機１５１からパスＰ５を経由して壁Ｗ１に反射した後、受信機１０１へ到達する電波の受信電力に基づくピークである。
【０１３８】
Ｃａｐｏｎ法は、ビームフォーミング法と比べて計算処理が複雑になるが、角度方向の分解能を向上させることができる。到来角分布Ｃｐ１における角度方向の分解能は、到来角分布ＢＦ１の分解能より高く、かつエリアＡおよびエリアＢのいずれにおいて人間の動作があったか否かを検出するのに十分である。
【０１３９】
Ｃａｐｏｎ法およびビームフォーミング法のいずれを用いても、エリアＡおよびエリアＢのいずれにおいて人間の動作があったか否かを検出するのに十分である場合、計算処理が簡素なビームフォーミング法を用いる構成が好ましい。
【０１４０】
図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る受信信号処理部における変化量算出部の構成を示す図である。
【０１４１】
図１２を参照して、変化量算出部５３は、遅延部６１と、内積演算部６２と、積分部６３とを含む。
【０１４２】
変化量算出部５３は、到来角分布作成部５２によって作成された到来角分布ＢＦ１を用いて、分割された各方向の電波の変化を測定する、すなわち算出する。具体的には、変化量算出部５３は、たとえば、到来角分布作成部５２によって作成されたエリアベクトルＡｒ［ｎ］およびＡｌ［ｎ］を用いて、上記各方向の電波の変化を算出する。
【０１４３】
図１３は、本発明の第１の実施の形態に係る到来角分布作成部が作成する到来角分布の一例を示す図である。
【０１４４】
図１３を参照して、以下、エリアベクトルＡｒ［ｎ］およびＡｌ［ｎ］を用いて上記各方向の電波の変化を算出する方法について簡単に説明する。縦軸は、受信電力を示し、横軸は、到来角θを示す。
【０１４５】
図１３には、たとえば、刻み角度ｄθが２０°である場合における、インデックスｎに対応する破線の丸で示す到来角分布とインデックス（ｎ＋１）に対応する実線の丸で示す到来角分布とが示される。すなわち、破線の丸で示す到来角分布は、実線の丸で示す到来角分布よりクロック周期Ｔｓだけ過去の到来角分布に相当する。
【０１４６】
より詳細には、たとえば、受信機１０１の右側において人間の動作が発生し、右側電波の受信状況が変化する場合、到来角θが２０°および６０°における受信電力が大きくなるとともに、到来角θが４０°における受信電力が小さくなる。これは、エリアベクトルＡｒ［ｎ］およびＡｒ［ｎ＋１］の成分の一部が変化することを意味する。すなわち、エリアベクトルＡｒ［ｎ］の向きとエリアベクトルＡｒ［ｎ＋１］の向きとが異なることを意味する。
【０１４７】
一方、到来角θが１００°〜１８０°における受信電力には大きな変化がない。これは、エリアベクトルＡｌ［ｎ］およびＡｌ［ｎ＋１］の成分がほぼ同じであることを意味する。すなわち、エリアベクトルＡｌ［ｎ］の向きとエリアベクトルＡｌ［ｎ＋１］の向きとがほぼ平行であることを意味する。
【０１４８】
したがって、エリアベクトルＡｒ［ｎ］およびＡｒ［ｎ＋１］の内積値は１を大きく下回るのに対して、エリアベクトルＡｌ［ｎ］およびＡｌ［ｎ＋１］の内積値は１に近い値となる。
【０１４９】
変化量算出部５３は、時間的に連続するエリアベクトルＡ［ｎ］同士の内積値に基づいて電波の受信状況の変化を算出する。
【０１５０】
具体的には、変化量算出部５３Ｒは、エリアベクトルＡｒ［ｎ］を用いて右側電波の受信状況の変化を算出する。また、変化量算出部５３Ｌは、エリアベクトルＡｌ［ｎ］を用いて左側電波の受信状況の変化を算出する。
【０１５１】
以下、変化量算出部５３Ｒおよびしきい値判定部５４Ｒにおいて行われるエリアベクトルＡｒ［ｎ］についての処理を詳細に説明する。
【０１５２】
再び図４および図１２を参照して、変化量算出部５３Ｒにおける遅延部６１は、到来角分布作成部５２から受けたエリアベクトルＡｒ［ｎ］を、クロック周期Ｔｓ分遅延させた後、内積演算部６２へ出力する。
【０１５３】
より詳細には、遅延部６１は、たとえば、到来角分布作成部５２からエリアベクトルＡｒ［ｎ］を受けると、受けたエリアベクトルＡｒ［ｎ］を保持する。そして、遅延部６１は、たとえば、クロック周期Ｔｓ経過した後、到来角分布作成部５２から次のエリアベクトルＡｒ［ｎ＋１］を受けると、保持しているエリアベクトルＡｒ［ｎ］を内積演算部６２へ出力する。
【０１５４】
内積演算部６２は、到来角分布作成部５２から受けたエリアベクトルＡｒ［ｎ＋１］、および遅延部６１から受けたエリアベクトルＡｒ［ｎ］の内積値Ｓｐｒ［ｎ］を算出する。そして、内積演算部６２は、たとえば、（１−Ｓｐｒ［ｎ］）×１００を算出し、算出結果を右側変化Ｃｒ［ｎ］として積分部６３へ出力する。
【０１５５】
積分部６３は、内積演算部６２から受けた右側変化Ｃｒ［ｎ］のうち、所定周波数以上の周波数成分を減衰させてしきい値判定部５４Ｒへ出力する。
【０１５６】
しきい値判定部５４Ｒは、たとえば、変化量算出部５３Ｒにおける積分部６３から受けた右側変化Ｃｒ［ｎ］の示す値が所定のしきい値Ｔｈｒ以上である場合、ハイレベルの右側判定信号Ｓｒを結果統合部５５へ出力する。また、しきい値判定部５４Ｒは、たとえば、右側変化Ｃｒ［ｎ］の示す値がしきい値Ｔｈｒより小さい場合、ローレベルの右側判定信号Ｓｒを結果統合部５５へ出力する。
【０１５７】
以下、変化量算出部５３Ｌおよびしきい値判定部５４Ｌにおいて行われるエリアベクトルＡｌ［ｎ］についての処理を簡潔に説明する。すなわち、変化量算出部５３Ｌにおける遅延部６１は、到来角分布作成部５２から受けたエリアベクトルＡｌ［ｎ］を、クロック周期Ｔｓ分遅延させた後、内積演算部６２へ出力する。
【０１５８】
内積演算部６２は、到来角分布作成部５２から受けたエリアベクトルＡｌ［ｎ＋１］、および遅延部６１から受けたエリアベクトルＡｌ［ｎ］の内積値Ｓｐｌ［ｎ］から左側変化Ｃｌ［ｎ］＝（１−Ｓｐｌ［ｎ］）×１００を算出し、算出結果を積分部６３へ出力する。
【０１５９】
積分部６３は、内積演算部６２から受けた左側変化Ｃｌ［ｎ］のうち、所定周波数以上の周波数成分を減衰させてしきい値判定部５４Ｌへ出力する。
【０１６０】
しきい値判定部５４Ｌは、たとえば、変化量算出部５３Ｌにおける積分部６３から受けた左側変化Ｃｌ［ｎ］の示す値が所定のしきい値Ｔｈｌ以上である場合、ハイレベルの左側判定信号Ｓｌを結果統合部５５へ出力する。また、しきい値判定部５４Ｌは、たとえば、左側変化Ｃｌ［ｎ］の示す値がしきい値Ｔｈｌより小さい場合、ローレベルの左側判定信号Ｓｌを結果統合部５５へ出力する。なお、しきい値ＴｈｒおよびＴｈｌは、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【０１６１】
（侵入者が存在する方向の判定）
方向判定部１５は、たとえば、監視部１４の検知結果、および変化が上記所定条件を満たす電波の方向の判定結果に基づいて、所定事象の発生した方向すなわち侵入者が存在している方向を判断し、判断結果を通報部１３へ出力する。
具体的には、方向判定部１５は、たとえば、監視部１４によって所定エリアＡ１における所定事象の発生が検知された場合に、変化が上記所定条件を満たす電波の方向を侵入者が存在している方向として判断し、判断結果として上記判定結果を通報部１３へ出力する。
【０１６２】
より詳細には、方向判定部１５における結果統合部５５は、監視部１４から受けた検知信号Ｓｄ、しきい値判定部５４Ｒから受けた右側判定信号Ｓｒ、およびしきい値判定部５４Ｌから受けた左側判定信号Ｓｌの各レベルに基づいて、侵入者が存在している方向の判定結果を通報部１３へ出力する。
【０１６３】
図１４は、本発明の第１の実施の形態に係る監視部が算出する評価値のレベル、ならびに方向判定部が算出する左側変化および右側変化のレベルの時間変化の一例を示す図である。
【０１６４】
図１４には、たとえば、人間が図７に示す通路Ｔｒ３を歩いた場合における、空間特徴量算出部４２が算出する評価値Ｐｔ［ｎ］、変化量算出部５３Ｌが算出する左側変化Ｃｌ［ｎ］、および変化量算出部５３Ｒが算出する右側変化Ｃｒ［ｎ］の時間変化が示される。なお、人間が図７に示す通路Ｔｒ１、Ｔｒ２およびＴｒ４を歩いた場合、評価値Ｐｔ［ｎ］、左側変化Ｃｌ［ｎ］および右側変化Ｃｒ［ｎ］は、たとえば図１４と同様の変化を示す。
【０１６５】
たとえば、人間が通路Ｔｒ３を歩く場合、図１４に示すように評価値Ｐｔ［ｎ］は頻繁にしきい値Ｔｈｐ以上となる。また、受信機１０１に対する左側において人間の動作が発生するので、左側変化Ｃｌ［ｎ］が頻繁にしきい値Ｔｈｌ以上となる一方で、右側変化Ｃｒ［ｎ］はしきい値Ｔｈｒより小さい。
【０１６６】
結果統合部５５は、たとえば、図１４に示すように評価値Ｐｔ［ｎ］がしきい値Ｔｈｐ以上となるとき、すなわち監視部１４からハイレベルの検知信号Ｓｄを受けたとき、以下の処理を行う。
【０１６７】
すなわち、結果統合部５５は、たとえば、左側判定信号Ｓｌのレベルがハイレベルで、かつ右側判定信号Ｓｒのレベルがローレベルとなるとき、変化があった電波の到来角θが９０°＜θ＜２７０°を満たす到来角θであると判定し、判定結果を示す左側電波変化情報を通報部１３へ出力する。
【０１６８】
図１５は、本発明の第１の実施の形態に係る監視部が算出する評価値のレベル、ならびに方向判定部が算出する左側変化および右側変化のレベルの時間変化の一例を示す図である。
【０１６９】
図１５には、たとえば、人間が図７に示す通路Ｔｒｐを歩いた場合における、評価値Ｐｔ［ｎ］、左側変化Ｃｌ［ｎ］および右側変化Ｃｒ［ｎ］の時間変化が示される。
【０１７０】
たとえば、人間が通路Ｔｒｐを歩く場合、図１５に示すように評価値Ｐｔ［ｎ］はしばしばしきい値Ｔｈｐ以上となる。また、受信機１０１に対する右側において人間の動作が発生するので、右側変化Ｃｒ［ｎ］がしばしばしきい値Ｔｈｒ以上となる一方で、左側変化Ｃｌ［ｎ］はしきい値Ｔｈｌより小さい。
【０１７１】
結果統合部５５は、たとえば、図１５に示すように評価値Ｐｔ［ｎ］がしきい値Ｔｈｐ以上となるとき、すなわち監視部１４からハイレベルの検知信号Ｓｄを受けたとき、以下の処理を行う。
【０１７２】
すなわち、結果統合部５５は、たとえば、左側判定信号Ｓｌのレベルがローレベルで、かつ右側判定信号Ｓｒのレベルがハイレベルとなるとき、変化があった電波の到来角θが０°≦θ≦９０°または２７０°≦θ＜３６０°を満たす到来角θであると判定し、判定結果を示す右側電波変化情報を通報部１３へ出力する。
【０１７３】
また、結果統合部５５は、たとえば、評価値Ｐｔ［ｎ］がしきい値Ｔｈｐ以上となる場合において、左側判定信号Ｓｌのレベルがローレベルとなり、かつ右側判定信号Ｓｒのレベルがローレベルとなるとき、変化があった電波の到来角θを判定できなかった旨を示す到来角不明情報を通報部１３へ出力する。また、結果統合部５５は、たとえば、評価値Ｐｔ［ｎ］がしきい値Ｔｈｐ以上となる場合において、左側判定信号Ｓｌのレベルがハイレベルとなり、かつ右側判定信号Ｓｒのレベルがハイレベルとなるとき、判定結果を示す左側電波変化情報および右側電波変化情報を通報部１３へ出力する。
【０１７４】
通報部１３は、結果統合部５５から左側電波変化情報、右側電波変化情報および到来角不明情報の少なくともいずれか１つを受けると、以下の処理を行う。すなわち、通報部１３は、所定エリアＡ１に人間が侵入したことを知らせるため、たとえば警備会社に警報信号を送信する。この際、通報部１３は、たとえば、受信機１０１に対していずれの方向において侵入者が検知されたかを示す情報を合わせて警備会社へ送信する。
【０１７５】
（侵入者が存在するエリアの判定）
また、結果統合部５５は、たとえば、監視部１４の検知結果、および判定結果に基づいて、所定事象の発生したエリアが所定エリアＡ１のうちのいずれのエリアであるかを判断し、判断結果を通報部１３へ出力する。
【０１７６】
そして、結果統合部５５は、たとえば、所定条件を満たす電波の方向として特定の方向を判定した場合、当該特定の方向に対応するエリアにおいて所定事象が発生したとする判断を無効にする。
【０１７７】
具体的には、受信機１０１は、たとえば、侵入者を検知しても無視すべき非検知対象エリアとして、右側領域および左側領域のいずれかを選択可能である。
【０１７８】
たとえば、図７に示すように送信機１５１および受信機１０１を設置する場合において、廊下であるエリアＢを歩く人間を検知してもその検知結果を無視したいとき、受信機１０１では、右側領域が非検知対象エリアとして選択される。したがって、上記特定の方向に対応するエリアは、右側領域となる。この場合、結果統合部５５における記憶部には、非検知対象エリアとして右側領域が保持される。
【０１７９】
結果統合部５５は、監視部１４から受けた検知信号Ｓｄ、しきい値判定部５４Ｒから受けた右側判定信号Ｓｒ、およびしきい値判定部５４Ｌから受けた左側判定信号Ｓｌの各レベルに基づいて、侵入者が存在しているエリアがエリアＡおよびエリアＢのいずれのエリアであるかを判断し、判断結果を通報部１３へ出力する。
【０１８０】
具体的には、結果統合部５５は、たとえば、図１４に示すように評価値Ｐｔ［ｎ］がしきい値Ｔｈｐ以上であり、左側判定信号Ｓｌのレベルがハイレベルであり、かつ右側判定信号Ｓｒのレベルがローレベルとなるとき、左側領域、具体的にはエリアＡにおいて人間の動作が発生したと判断する。そして、結果統合部５５は、判断結果を示す左側領域検知情報を通報部１３へ出力する。
【０１８１】
また、結果統合部５５は、たとえば、図１５に示すように評価値Ｐｔ［ｎ］がしきい値Ｔｈｐ以上であり、左側判定信号Ｓｌのレベルがローレベルであり、かつ右側判定信号Ｓｒのレベルがハイレベルとなるとき、右側領域、具体的にはエリアＢにおいて人間の動作が発生したと判断する。結果統合部５５は、たとえば、非検知対象エリアとして右側領域を記憶部に保持しているので、判断結果を通報部１３へ出力しない。なお、結果統合部５５は、たとえば、非検知対象エリアとして右側領域を記憶部に保持していない場合、判断結果を示す右側領域検知情報を通報部１３へ出力する。
【０１８２】
また、結果統合部５５は、たとえば、評価値Ｐｔ［ｎ］がしきい値Ｔｈｐ以上であり、左側判定信号Ｓｌのレベルがローレベルとなり、かつ右側判定信号Ｓｒのレベルがローレベルとなるとき、人間の動作が発生したエリアを判断できなかった旨を示すエリア不明情報を通報部１３へ出力する。また、結果統合部５５は、たとえば、評価値Ｐｔ［ｎ］がしきい値Ｔｈｐ以上であり、左側判定信号Ｓｌのレベルがハイレベルとなり、かつ右側判定信号Ｓｒのレベルがハイレベルとなるとき、判断結果を示す左側領域検知情報および右側領域検知情報を通報部１３へ出力する。
【０１８３】
通報部１３は、結果統合部５５から左側領域検知情報、右側領域検知情報およびエリア不明情報の少なくともいずれか１つを受けると、以下の処理を行う。すなわち、通報部１３は、所定エリアＡ１に人間が侵入したことを知らせるため、警備会社に警報信号を送信する。この際、通報部１３は、たとえば、所定エリアＡ１におけるいずれのエリアにおいて侵入者が検知されたかを示す情報を合わせて警備会社へ送信する。
【０１８４】
なお、受信信号処理部１２では、２つの変化量算出部５３および２つのしきい値判定部５４を含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。受信信号処理部１２は、たとえば、分布配列Ｄｂｆ［ｎ］［ｋ］を分割する数に応じて、３つ以上の変化量算出部５３およびしきい値判定部５４を含む構成であってもよい。
【０１８５】
［動作］
図１６は、本発明の第１の実施の形態に係る受信信号処理部が侵入者の検知および侵入者が存在するエリアの判定を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。侵入検知システム２０１における送信機１５１および受信機１０１は、コンピュータを備え、当該コンピュータにおけるＣＰＵ等の演算処理部は、以下のフローチャートの各ステップの一部または全部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。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、外部からインストールすることができる。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、記録媒体に格納された状態で流通する。
【０１８６】
図１６を参照して、たとえば、受信機１０１におけるＡ／Ｄコンバータ３５では、送信機１５１から受信した電波に基づいて生成されたＩ信号およびＱ信号のサンプリングが周期的に行われる。受信信号処理部１２は、たとえば、Ａ／Ｄコンバータ３５によるサンプリング結果であるデジタル信号Ｖ１ｉ［ｎ］〜Ｖ４ｉ［ｎ］およびＶ１ｑ［ｎ］〜Ｖ４ｑ［ｎ］を周期的に受ける。
【０１８７】
まず、受信信号処理部１２は、Ａ／Ｄコンバータ３５からデジタル信号Ｖ１ｉ［ｎ］〜Ｖ４ｉ［ｎ］およびＶ１ｑ［ｎ］〜Ｖ４ｑ［ｎ］を受けるまで待機する（ステップＳ１０２でＮＯ）。
【０１８８】
次に、受信信号処理部１２は、Ａ／Ｄコンバータ３５からデジタル信号Ｖ１ｉ［ｎ］〜Ｖ４ｉ［ｎ］およびＶ１ｑ［ｎ］〜Ｖ４ｑ［ｎ］を受けると（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、受けたデジタル信号Ｖ１ｉ［ｎ］〜Ｖ４ｉ［ｎ］およびＶ１ｑ［ｎ］〜Ｖ４ｑ［ｎ］に基づいて空間特徴量の評価値Ｐｔ［ｎ］を算出する（ステップＳ１０４）。
【０１８９】
次に、受信信号処理部１２は、デジタル信号Ｖ１ｉ［ｎ］〜Ｖ４ｉ［ｎ］およびＶ１ｑ［ｎ］〜Ｖ４ｑ［ｎ］に基づいて右側変化Ｃｒ［ｎ］および左側変化Ｃｌ［ｎ］を算出する（ステップＳ１０６）。
【０１９０】
次に、受信信号処理部１２は、算出した評価値Ｐｔ［ｎ］がしきい値Ｔｈｐより小さい場合（ステップＳ１０８でＮＯ）、Ａ／Ｄコンバータ３５から次のデジタル信号Ｖ１ｉ［ｎ＋１］〜Ｖ４ｉ［ｎ＋１］およびＶ１ｑ［ｎ＋１］〜Ｖ４ｑ［ｎ＋１］を受けるまで待機する（ステップＳ１０２）。
【０１９１】
一方、受信信号処理部１２は、算出した評価値Ｐｔ［ｎ］がしきい値Ｔｈｐ以上である場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、以下の処理を行う。
【０１９２】
すなわち、受信信号処理部１２は、右側変化Ｃｒ［ｎ］がしきい値Ｔｈｒ以上であり、かつ左側変化Ｃｌ［ｎ］がしきい値Ｔｈｌ以上である場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、左側領域検知情報および右側領域検知情報を通報部１３へ出力する（ステップＳ１１８）。
【０１９３】
一方、受信信号処理部１２は、右側変化Ｃｒ［ｎ］がしきい値Ｔｈｒより小さいか、または左側変化Ｃｌ［ｎ］がしきい値Ｔｈｌより小さい場合（ステップＳ１１０でＮＯ）、以下の処理を行う。
【０１９４】
すなわち、受信信号処理部１２は、右側変化Ｃｒ［ｎ］がしきい値Ｔｈｒより小さく、かつ左側変化Ｃｌ［ｎ］がしきい値Ｔｈｌ以上である場合（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、左側領域検知情報を通報部１３へ出力する（ステップＳ１２０）。
【０１９５】
一方、受信信号処理部１２は、右側変化Ｃｒ［ｎ］がしきい値Ｔｈｒ以上であり、かつ左側変化Ｃｌ［ｎ］がしきい値Ｔｈｌより小さい場合（ステップＳ１１２でＮＯおよびステップＳ１１４でＹＥＳ）、右側領域検知情報を通報部１３へ出力する（ステップＳ１２２）。
【０１９６】
一方、受信信号処理部１２は、右側変化Ｃｒ［ｎ］がしきい値Ｔｈｒより小さく、かつ左側変化Ｃｌ［ｎ］がしきい値Ｔｈｌより小さい場合（ステップＳ１１２でＮＯおよびステップＳ１１４でＮＯ）、エリア不明情報を通報部１３へ出力する（ステップＳ１１６）。
【０１９７】
次に、受信信号処理部１２は、左側領域検知情報および右側領域検知情報、左側領域検知情報、右側領域検知情報、またはエリア不明情報を通報部１３へ出力した後、Ａ／Ｄコンバータ３５から次のデジタル信号Ｖ１ｉ［ｎ＋１］〜Ｖ４ｉ［ｎ＋１］およびＶ１ｑ［ｎ＋１］〜Ｖ４ｑ［ｎ＋１］を受けるまで待機する（ステップＳ１０２）。
【０１９８】
なお、受信信号処理部１２は、空間特徴量の評価値Ｐｔ［ｎ］を算出する処理（ステップＳ１０４）、および右側変化Ｃｒ［ｎ］および左側変化Ｃｌ［ｎ］を算出する処理（ステップＳ１０６）を並行に行ってもよいし、順番を入れ替えて行ってもよい。
【０１９９】
また、受信信号処理部１２は、侵入者が存在しているエリアがいずれのエリアであるかについての判断結果を示す左側領域検知情報、右側領域検知情報およびエリア不明情報の代わりに、侵入者が存在している方向の判定結果を示す左側電波変化情報、右側電波変化情報および到来角不明情報をそれぞれ通報部１３へ出力してもよい。
【０２００】
また、方向判定部１５は、左側電波変化情報、右側電波変化情報および到来角不明情報と、左側領域検知情報、右側領域検知情報およびエリア不明情報との両方を通報部１３へ出力可能な構成であってもよい。
【０２０１】
また、受信信号処理部１２は、たとえば、非検知対象エリアとして左側領域を保持している場合、上記ステップＳ１１８およびステップＳ１２０において、左側領域検知情報を通報部１３へ出力しない。
【０２０２】
また、受信信号処理部１２は、たとえば、非検知対象エリアとして右側領域を保持している場合、上記ステップＳ１１８およびステップＳ１２２において、右側領域検知情報を通報部１３へ出力しない。
【０２０３】
また、受信信号処理部１２は、たとえば、右側変化Ｃｒ［ｎ］としきい値Ｔｈｒとの大小関係、および左側変化Ｃｌ［ｎ］としきい値Ｔｈｌとの大小関係に基づいて、侵入者が存在しているエリアを独立に判定したが、これに限定するものではない。受信信号処理部１２は、たとえば、以下に示すように、侵入者が存在しているエリアがエリアＡおよびエリアＢのいずれであるかの２値の判定を行ってもよい。
【０２０４】
図１７は、本発明の第１の実施の形態に係る受信信号処理部が侵入者の検知および侵入者が存在するエリアの判定を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。
【０２０５】
図１７を参照して、ステップＳ２０２〜Ｓ２０８の動作は、図１６に示すフローチャートにおけるステップＳ１０２〜Ｓ１０８の動作と同様であるため、ここでは詳細な説明は繰り返さない。
【０２０６】
次に、受信信号処理部１２は、右側変化Ｃｒ［ｎ］が左側変化Ｃｌ［ｎ］より大きい場合（ステップＳ２１０でＹＥＳ）、右側領域検知情報を通報部１３へ出力する（ステップＳ２１２）。
【０２０７】
一方、受信信号処理部１２は、右側変化Ｃｒ［ｎ］が左側変化Ｃｌ［ｎ］以下となる場合（ステップＳ２１０でＮＯ）、左側領域検知情報を通報部１３へ出力する（ステップＳ２１４）。
【０２０８】
次に、受信信号処理部１２は、右側領域検知情報または左側領域検知情報を通報部１３へ出力した後、Ａ／Ｄコンバータ３５から次のデジタル信号Ｖ１ｉ［ｎ＋１］〜Ｖ４ｉ［ｎ＋１］およびＶ１ｑ［ｎ＋１］〜Ｖ４ｑ［ｎ＋１］を受けるまで待機する（ステップＳ２０２）。
【０２０９】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る方向判定部１５では、監視部１４が所定エリアＡ１における人間の動作の発生を検知した場合に、侵入者が存在している方向の判定結果および侵入者が存在しているエリアがいずれのエリアであるかについての判断結果の少なくともいずれか一方を通報部１３への出力する構成であるとしたが、これに限定するものではない。方向判定部１５は、監視部１４における検知結果にかかわらず、上記判定結果および上記判断結果の少なくともいずれか一方を通報部１３への出力する構成であってもよい。
【０２１０】
また、本発明の第１の実施の形態に係る方向判定部１５は、変化が上記所定条件を満たす電波の方向すなわち条件適合方向を侵入者が存在している方向として判断する構成であるとしたが、これに限定するものではない。方向判定部１５は、たとえば、当該条件適合方向と異なる方向を侵入者が存在している方向として判断する構成であってもよい。
【０２１１】
ところで、特許文献１に記載のイベント検出装置は、たとえば、所定エリア内、具体的には室内等の閉空間内に設置された状態において、当該室内の電波反射物により多重反射された電波を用いて侵入者の検知を行う。より詳細には、イベント検出装置として送信機および受信機が室内に設置された状態において、受信機は、送信機から直接自己へ到達する電波と、送信機から送信された後、室内における壁、人間および物等により反射された電波とを受信する。
【０２１２】
上述したように、固有ベクトルは受信電波の到来方向に関するパラメータであるので、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は、閉空間における電波伝搬の平時に対する変化を間接的に示すものである。
【０２１３】
しかしながら、受信機では、上記内積値に基づいて、閉空間において電波伝搬の変化が発生したことを検知することができるが、受信機に対していずれの方向において電波伝搬の変化が発生したかを認識することができない。
【０２１４】
具体的には、たとえば、イベント検出装置を所定エリアにおける人間の動作の監視に用いる場合、受信機に対していずれの方向で人間の動作が発生したかを認識することができない。
【０２１５】
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装置では、アレイ受信部１１は、所定エリアＡ１に配置された送信機１５１からの電波を受信する。監視部１４は、アレイ受信部１１によって受信された電波に基づいて所定エリアＡ１における空間特徴量を算出し、算出結果に基づいて所定エリアＡ１における人間の動作に関する所定事象、たとえば人間の動作の発生を検知する。そして、方向判定部１５は、分割された各方向の電波の変化を観測し、当該各方向のうち変化が所定条件を満たす電波の方向を判定する。
【０２１６】
このような構成により、上記所定エリアにおける所定事象の発生を検知するだけでなく、受信機１０１に対するいずれの方向で当該所定事象が発生したかを認識することができるので、検知精度を向上させることができる。
【０２１７】
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、方向判定部１５は、監視部１４によって所定エリアＡ１における上記所定事象の発生が検知された場合に、変化が所定条件を満たす電波の方向の判定結果を出力する。
【０２１８】
このように、電波の方向の判定結果が必要となるタイミングに限定して当該判定結果を出力する構成により、当該判定結果の出力先の装置において不必要な情報を受けることを回避することができるので、当該装置における処理を簡素化することができる。
【０２１９】
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、方向判定部１５は、監視部１４の検知結果、および上記判定結果に基づいて、上記所定事象の発生した方向を判断する。
【０２２０】
このような構成により、上記所定事象の発生した方向をより正確に推定することができる。
【０２２１】
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、方向判定部１５は、監視部１４の検知結果、および上記判定結果に基づいて、上記所定事象の発生したエリアが所定エリアＡ１のうちのいずれのエリアであるかを判断する。
【０２２２】
このような構成により、上記所定事象の発生したエリアをより正確に推定することができる。
【０２２３】
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、方向判定部１５は、所定条件を満たす電波の方向として特定の方向を判定した場合、当該特定の方向に対応するエリアにおいて上記所定事象が発生したとする判断を無効にする。
【０２２４】
このように、検知対象とすべきでないエリアにおいて上記所定事象が発生したとする判断を無効にする構成により、検知対象とするエリアにおける検知精度をより向上させることができる。
【０２２５】
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、方向判定部１５は、アレイ受信部１１によって受信された電波の到来角分布ＢＦ１をビームフォーミング法に従って取得し、到来角分布ＢＦ１を用いて上記各方向の電波の変化を測定する。
【０２２６】
このように、計算処理の軽いビームフォーミング法に従って電波の到来角分布ＢＦ１を取得する構成により、簡易な処理で上記各方向の電波の変化を測定することができる。
【０２２７】
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、表示部１６は、所定エリアＡ１における人間の動作に関する上記所定事象の発生を検知すべき方向を示す。
【０２２８】
このような構成により、送信機１５１および受信機１０１を設置するユーザは、表示部１６の示す方向に従って、送信機１５１および受信機１０１を正確な向きに容易に設置することができる。
【０２２９】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る受信機では、監視部１４は、所定エリアＡ１における人間の動作として、所定エリアＡ１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。監視部１４は、所定エリアＡ１における人間の動作として、所定エリアＡ１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、監視部１４は、空間特徴量の評価値Ｐ［ｎ］の変動により、所定エリアＡ１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。
【０２３０】
また、本発明の第１の実施の形態に係る受信機では、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。
【０２３１】
＜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。
【０２３２】
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）１０１では、検知部４３が、空間特徴量算出部４２によって算出された空間特徴量の評価値Ｐ［ｎ］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。
【０２３３】
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２０２（監視システム）における見守り装置すなわち受信機（監視装置）１０１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。
【０２３４】
より詳細には、受信機１０１の受信信号処理部１２における検知部４３は、空間特徴量算出部４２によって算出された空間特徴量の評価値Ｐ［ｎ］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４３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。
【０２３５】
受信信号処理部１２における空間特徴量算出部４２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、デジタル信号Ｖ１ｉ［ｎ］〜Ｖ４ｉ［ｎ］およびＶ１ｑ［ｎ］〜Ｖ４ｑ［ｎ］が示す値に基づいて算出された固有ベクトルｖｏｂ［ｎ］との内積Ｓｐｍ［ｎ］を空間特徴量として算出する。そして、空間特徴量算出部４２は、観測時における空間特徴量の評価値Ｐｔ［ｎ］として（１−Ｓｐｍ［ｎ］）×１００を算出する。
【０２３６】
ここで、受信機１０１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。
【０２３７】
したがって、評価値Ｐ［ｎ］が大きい値であるほど、観測時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。
【０２３８】
このため、検知部４３は、評価値Ｐ［ｎ］が所定のしきい値より小さい状態が、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。
【０２３９】
具体的には、上記所定のしきい値が「１０」であると仮定すると、検知部４３は、空間特徴量の評価値Ｐ［ｎ］が「１０」以上である場合、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４３は、空間特徴量の評価値Ｐ［ｎ］が「１０」より小さい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。
【０２４０】
また、方向判定部１５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、たとえば、受信機１０１への到来方向で分割された各方向の電波の変化を観測し、当該各方向のうち変化が所定条件を満たす電波の方向を判定する。
【０２４１】
方向判定部１５は、たとえば、検知部４３における判断結果、および自己の判定結果を組み合わせることにより以下の情報を通報部１３へ出力する。
【０２４２】
具体的には、たとえば、受信機１０１の左側領域にリビングルームが含まれ、かつ右側領域に寝室が含まれるように受信機１０１が配置される場合において、リビングルームにおいて人間の動作が発生しているとき、方向判定部１５は、以下のように判定する。
【０２４３】
すなわち、方向判定部１５は、空間特徴量の評価値Ｐ［ｎ］が「１０」以上であり、左側変化Ｃｌ［ｎ］がしきい値Ｔｈｌ以上であり、かつ右側変化Ｃｒ［ｎ］がしきい値Ｔｈｒより小さいので、リビングルームにおいて人間の動作が発生したと判断する。リビングルームにおいて人間が活動することは正常であるので、方向判定部１５は、正常である旨を示す情報を通報部１３へ出力する。
【０２４４】
また、たとえば、寝室において人間の動作が発生するとき、方向判定部１５は、評価値Ｐ［ｎ］が「１０」以上となり、左側変化Ｃｌ［ｎ］がしきい値Ｔｈｌより小さく、かつ右側変化Ｃｒ［ｎ］がしきい値Ｔｈｒ以上となるので、寝室において人間の動作が発生したと判断する。
【０２４５】
その後、たとえば、見守り対象者が寝室で就寝することにより人間の動作の発生が無くなり、評価値Ｐ［ｎ］が「１０」より小さい状態が所定時間Ｔｔｏ以上継続したとき、方向判定部１５は、最後に人間の動作の発生を検知したエリアが寝室であるので、寝室において人間の動作の発生が無くなったと判断する。寝室において人間が就寝することは正常であるので、方向判定部１５は、正常である旨を示す情報を通報部１３へ出力する。
【０２４６】
また、たとえば、見守り対象者が寝室で寝返り等の動作を行わないとき、方向判定部１５は、評価値Ｐ［ｎ］が「１０」より小さい状態が上記所定時間Ｔｔｏより長い時間継続するので、寝室において人間の動作の発生が完全に無くなったと判断する。寝室において就寝している人間の動作が完全になくなることは異常であるので、方向判定部１５は、異常である旨を示す情報を通報部１３へ出力する。
【０２４７】
また、たとえば、寝室において見守り対象者が長時間にわたってもがいているとき、方向判定部１５は、空間特徴量の評価値Ｐ［ｎ］が「１０」以上、左側変化Ｃｌ［ｎ］がしきい値Ｔｈｌより小さく、かつ右側変化Ｃｒ［ｎ］がしきい値Ｔｈｒ以上となる状態が長時間にわたって継続するので、寝室における人間に異常が生じたと判断する。寝室において人間の動作が長時間にわたって発生することは異常であるので、方向判定部１５は、異常である旨を示す情報を通報部１３へ出力する。
【０２４８】
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。
【０２４９】
以上のように、本発明の第２の実施の形態に係る侵入検知装置では、アレイ受信部１１は、所定エリアＡ１に配置された送信機１５１からの電波を受信する。監視部１４は、アレイ受信部１１によって受信された電波に基づいて所定エリアＡ１における空間特徴量を算出し、算出結果に基づいて所定エリアＡ１における人間の動作に関する所定事象、たとえば人間の動作が無いかまたは少ないことを検知する。そして、方向判定部１５は、分割された各方向の電波の変化を観測し、当該各方向のうち変化が所定条件を満たす電波の方向を判定する。
【０２５０】
このような構成により、上記所定エリアにおける所定事象の発生を検知するだけでなく、受信機１０１に対していずれの方向で当該所定事象が発生したかを認識することができるので、検知精度を向上させることができる。
【０２５１】
なお、本発明の第２の実施の形態に係る受信機では、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。
【０２５２】
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における受信機および第２の実施の形態に係る見守りシステムにおける受信機では、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。
【０２５３】
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における受信機および第２の実施の形態に係る見守りシステムにおける受信機はアレイ式電波センサであるとしたが、他の種類の電波センサであってもよい。
【０２５４】
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。
【０２５５】
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
【０２５６】
［付記１］
所定エリアに配置される監視装置であって、
前記所定エリアに配置された送信機からの電波を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された電波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、算出結果に基づいて前記所定エリアにおける人間の動作に関する所定事象の発生を検知する監視部と、
分割された各方向の前記電波の変化を観測し、前記各方向のうち前記変化が所定条件を満たす前記電波の方向を判定する方向判定部とを備え、
前記監視部は、前記空間特徴量として固有ベクトル同士の内積値を算出し、算出した前記内積値を用いて前記所定エリアにおける人間の動作の発生、または人間の動作が無いかもしくは少ないことを検知し、
前記方向判定部は、第１電波の受信強度の到来角分布および第２電波の受信強度の到来角分布を用いて第１エリアベクトルおよび第２エリアベクトルをそれぞれ生成し、生成した前記第１エリアベクトルおよび前記第２エリアベクトルのそれぞれについて時間的に連続するベクトル同士の内積値を前記第１電波および前記第２電波の変化として観測し、
前記方向判定部は、前記各方向のうち前記内積値が所定条件を満たす前記電波の方向を判定する、監視装置。
【符号の説明】
【０２５７】
１１  アレイ受信部
１２  受信信号処理部
１３  通報部
１４  監視部
１５  方向判定部（判断部）
１６  表示部
２１  アンテナ部
２２  受信回路
２３，２５  発振器
２４，２６  分岐回路
３１  ミキサ
３２  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
３３  ローノイズアンプ
３４  直交復調器
３５  Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）
４１  メモリ
４２  空間特徴量算出部
４３  検知部
５１  メモリ
５２  到来角分布作成部
５３Ｒ，５３Ｌ  変化量算出部
５４Ｒ，５４Ｌ  しきい値判定部
５５  結果統合部
６１  遅延部
６２  内積演算部
６３  積分部
７１  複素信号生成部
７２  移相部
７３  重ね合わせ部
７４  電力計算部
７５  配列作成部
７６  エリアベクトル作成部
７７  計算角度設定部
１０１  受信機（監視装置）
１５１  送信機
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）
【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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