(57)【要約】【課題】電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視の誤りを抑制し、監視の精度を向上させることができる監視装置を提供する。【解決手段】監視装置は、監視対象エリアに配置された送信機から送信された電波を受信する３つ以上のアンテナと、各前記アンテナによって受信された前記電波に基づいて、前記監視対象エリアにおける人間の動作を監視する監視処理を行う監視部と、前記各アンテナによって受信される前記電波のうち、前記監視対象エリア以外の方向からの前記電波の強度が弱まるように、前記各アンテナのうちの少なくともいずれか２つの前記アンテナである対象アンテナによって受信された前記電波を合成する合成部とを備え、前記監視部は、前記合成部によって合成された電波に少なくとも基づいて前記監視処理を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視対象エリアに配置された送信機から送信された電波を受信する３つ以上のアンテナと、
各前記アンテナによって受信された前記電波に基づいて、前記監視対象エリアにおける人間の動作を監視する監視処理を行う監視部と、
前記各アンテナによって受信される前記電波のうち、前記監視対象エリア以外の方向からの前記電波の強度が弱まるように、前記各アンテナのうちの少なくともいずれか２つの前記アンテナである対象アンテナによって受信された前記電波を合成する合成部とを備え、
前記監視部は、前記合成部によって合成された電波に少なくとも基づいて前記監視処理を行う、監視装置。
【請求項２】
各前記対象アンテナの配置間隔は、前記送信機から送信される電波の波長の略１／２である、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、
前記対象アンテナによって受信された前記電波の位相をシフトさせて前記合成部へ出力する移相器を備え、
前記合成部によって合成される各前記電波は、位相差が略１８０°となる前記電波の組を含む、請求項１に記載の監視装置。
【請求項４】
前記監視装置は、さらに、
前記対象アンテナと前記合成部との間に接続され、前記対象アンテナによって受信された電波の位相のシフト量を変更可能な可変移相器を備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の監視装置。
【請求項５】
前記監視装置は、さらに、
前記監視部において用いられる前記電波を、前記合成部によって合成される電波とするか、または前記合成部を経由しない前記電波とするかを切り替える切替部を備える、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視装置に関し、特に、電波に基づいて人間の動作を監視する監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定エリアにおいて、人間の動作を監視する監視装置が開発されている。監視方法の一例として、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、オペアンプＯＰ．９７−１００、２００７年１月１日（非特許文献１）には、ＵＷＢ−ＩＲ（Ｕｌｔｒａ  ＷｉｄｅＢａｎｄ−Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒａｄｉｏ）による伝搬遅延プロファイルすなわち電力遅延プロファイルを用いる方法が開示されている。
【０００３】
しかしながら、非特許文献１に記載の方法では、広帯域の信号を用いることから他の無線サービスとの干渉が問題となり、また、受信信号の電力を用いることから屋内におけるマルチパスフェージングの影響を受け、検出精度が劣化する場合がある。
【０００４】
このような問題点を解決するための技術として、たとえば、特開２００８−２１６１５２号公報（特許文献１）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、イベント検出装置は、各アレイアンテナの受信信号に基づいて固有ベクトルすなわち到来角分布を計算し、当該固有ベクトルと、比較基準となる平時の固有ベクトルとの内積値を計算する。そして、イベント検出装置は、この内積値と所定の閾値との比較結果に基づいて、イベントの発生すなわち侵入者の検知を行なう。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「ＵＷＢ−ＩＲによる屋内侵入者検知に関する検討」寺阪圭司  他、電子情報通信学会論文誌Ｂ、第Ｊ９０−Ｂ巻、第１号、オペアンプＯＰ．９７ｐｐ．９７−１００００、２００７年１月１日
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２１６１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載のイベント検出装置および所定の送信機がたとえば会議室において設置される場合、イベント検出装置は、当該会議室における検知処理に用いるべき電波として、送信機からイベント検出装置へ直進する電波および送信機から送信されて当該会議室の壁面等において反射した電波等を受信する。
【０００８】
しかしながら、上記イベント検出装置は、検知処理に用いるべき上記電波の他に、たとえば、送信機から送信されて上記会議室の壁を透過し、隣接する廊下等において壁、物または人間に当たって反射し、再び元の会議室へ戻ってきた電波も受信する場合がある。
【０００９】
このような場合、たとえば上記廊下において人間が歩行等の動作をすると、上記イベント検出装置は、受信した電波の変化に基づいて、自己の設置された会議室に人間が侵入したと誤検知してしまう可能性がある。
【００１０】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視の誤りを抑制し、監視の精度を向上させることができる監視装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る監視装置は、監視対象エリアに配置された送信機から送信された電波を受信する３つ以上のアンテナと、各前記アンテナによって受信された前記電波に基づいて、前記監視対象エリアにおける人間の動作を監視する監視処理を行う監視部と、前記各アンテナによって受信される前記電波のうち、前記監視対象エリア以外の方向からの前記電波の強度が弱まるように、前記各アンテナのうちの少なくともいずれか２つの前記アンテナである対象アンテナによって受信された前記電波を合成する合成部とを備え、前記監視部は、前記合成部によって合成された電波に少なくとも基づいて前記監視処理を行う。
【００１２】
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、かかる特徴的な処理をステップとする方法として実現したり、かかるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現したりすることができる。また、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したり、監視装置を含むシステムとして実現したりすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視の誤りを抑制し、監視の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る監視システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る監視装置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監視装置におけるアンテナ間の距離と各アンテナによって受信される電波の位相差との関係について説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る監視装置における各アンテナの配置と周辺エリアとの関係を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態に係る監視装置の構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施の形態に係る監視装置の構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第４の実施の形態に係る監視装置の構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第５の実施の形態に係る監視装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
最初に、本発明の実施の形態の内容を列記して説明する。
【００１６】
（１）本発明の実施の形態に係る監視装置は、監視対象エリアに配置された送信機から送信された電波を受信する３つ以上のアンテナと、各前記アンテナによって受信された前記電波に基づいて、前記監視対象エリアにおける人間の動作を監視する監視処理を行う監視部と、前記各アンテナによって受信される前記電波のうち、前記監視対象エリア以外の方向からの前記電波の強度が弱まるように、前記各アンテナのうちの少なくともいずれか２つの前記アンテナである対象アンテナによって受信された前記電波を合成する合成部とを備え、前記監視部は、前記合成部によって合成された電波に少なくとも基づいて前記監視処理を行う。
【００１７】
このような構成により、監視対象エリア以外の方向から到来した送信機からの電波の監視処理への影響を抑えることができるため、たとえば、監視対象エリア以外のエリアにおける人間の動作を誤って検知することを防ぐことができる。したがって、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視の誤りを抑制し、監視の精度を向上させることができる。
【００１８】
（２）好ましくは、各前記対象アンテナの配置間隔は、前記送信機から送信される電波の波長の略１／２である。
【００１９】
このような構成により、たとえば対象アンテナの配列方向に沿って各対象アンテナへ到来する電波の位相差を略１８０°とすることができるため、対象アンテナの配列方向に沿って各対象アンテナへ到来した電波の合成後のレベルを低下させることができる。
【００２０】
（３）好ましくは、前記監視装置は、さらに、前記対象アンテナによって受信された前記電波の位相をシフトさせて前記合成部へ出力する移相器を備え、前記合成部によって合成される各前記電波は、位相差が略１８０°となる前記電波の組を含む。
【００２１】
このような構成により、各対象アンテナによって受信された電波の位相差を、たとえば対象アンテナの配置間隔によらずに略１８０°とすることができるため、監視対象エリア以外の方向から各対象アンテナへ到来した電波の合成後のレベルを低下させることができる。
【００２２】
（４）好ましくは、前記監視装置は、さらに、前記対象アンテナと前記合成部との間に接続され、前記対象アンテナによって受信された電波の位相のシフト量を変更可能な可変移相器を備える。
【００２３】
このような構成により、監視対象エリア以外の方向から各対象アンテナへ到来する電波の合成後のレベルが最も低下するように、合成部の合成対象となる電波の位相のシフト量を微調整することができる。
【００２４】
（５）好ましくは、前記監視装置は、さらに、前記監視部において用いられる前記電波を、前記合成部によって合成される電波とするか、または前記合成部を経由しない前記電波とするかを切り替える切替部を備える。
【００２５】
このような構成により、たとえば、正しい監視結果を得られない場合に、合成された電波を監視処理に用いるか、または合成されていない電波を監視処理に用いるかを切り替えることができる。
【００２６】
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。
【００２７】
＜第１の実施の形態＞
［構成および基本動作］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る監視システムの構成を示す図である。
【００２８】
図１を参照して、監視システム１００は、送信機１０と、監視装置１１とを備える。送信機１０および監視装置１１は、監視対象エリア、たとえば会議室であるエリア５に設置される。エリア５は、たとえば壁７を介して廊下６と隣接する。
【００２９】
送信機１０は、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４として規格化されたＺｉｇＢｅｅ方式に従って、フレームを含む電波を監視装置１１へ送信する。この電波は、例えば２．４ＧＨｚ帯の無線信号である。
【００３０】
監視装置１１は、アレイ式電波センサであり、複数のアンテナ５１を備え、送信機１０から送信された電波の伝搬状態の変化を利用して、エリア５における人間の動作の監視機能を実現する。
【００３１】
送信機１０から送信された電波は、送信機１０が設置された会議室の壁、または当該会議室における障害物もしくは監視対象である人間によって反射、透過もしくは回折し、監視装置１１に到達する。送信機１０から送信された電波は、反射などを行うことなく直接監視装置１１に到達してもよい。
【００３２】
監視装置１１は、自己の備える各アンテナにおいて受信した各電波に基づいて、エリア５の状態を示す空間特徴量を算出し、算出した空間特徴量に基づいて、エリア５における人間の動作を監視する。
【００３３】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る監視装置の構成を示す図である。
【００３４】
図２を参照して、監視装置１１は、発振器２４と、分岐回路２５と、アンテナ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄと、受信部５２と、合成部５３Ｆと、合成部５３Ｇと、監視部５６と、可変利得アンプ６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ，６７Ｄとを備える。以下、アンテナ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄの各々をアンテナ５１とも称する。また、可変利得アンプ６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ，６７Ｄの各々を可変利得アンプ６７とも称する。また、合成部５３Ｆおよび合成部５３Ｇの各々を合成部５３とも称する。
【００３５】
受信部５２は、各合成部５３に対応して、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）６１、ローノイズアンプ６２、直交復調器６３およびＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）６４の組を２つ含む。
【００３６】
各アンテナ５１は、送信機１０からの電波を受信し、電気信号に変換して対応の可変利得アンプ６７へ出力する。アンテナ５１は、たとえば、無指向性のアンテナであり、延伸方向が上方となるように配置された線状アンテナである。各可変利得アンプ６７は、対応のアンテナ５１から受けた信号を増幅させて対応の合成部５３へ出力する。
【００３７】
合成部５３Ｆは、可変利得アンプ６７Ａ経由で受けたアンテナ５１Ａからの信号と、可変利得アンプ６７Ｃ経由で受けたアンテナ５１Ｃからの信号とを合成し、合成後の信号を受信部５２の対応の組におけるバンドパスフィルタ６１へ出力する。合成部５３Ｇは、可変利得アンプ６７Ｂ経由で受けたアンテナ５１Ｂからの信号と、可変利得アンプ６７Ｄ経由で受けたアンテナ５１Ｄからの信号とを合成し、合成後の信号を受信部５２の対応の組におけるバンドパスフィルタ６１へ出力する。
【００３８】
受信部５２において、各組のバンドパスフィルタ６１は、対応の合成部５３の出力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。ローノイズアンプ６２は、バンドパスフィルタ６１を通過した信号を増幅して出力する。
【００３９】
発振器２４は、ローカル信号を生成し、分岐回路２５へ出力する。分岐回路２５は、発振器２４から受けたローカル信号を各組の直交復調器６３へ出力する。
【００４０】
直交復調器６３は、ローノイズアンプ６２の出力信号と、分岐回路２５を介して発振器２４から受けたローカル信号とを乗算することにより、ローノイズアンプ６２から受けた信号をたとえば直交復調してベースバンド帯のＩ信号およびＱ信号に変換し、Ａ／Ｄコンバータ６４へ出力する。
【００４１】
Ａ／Ｄコンバータ６４は、直交復調器６３から受けたアナログ信号であるＩ信号およびＱ信号をデジタル信号に変換して監視部５６へ出力する。
【００４２】
監視部５６は、Ａ／Ｄコンバータ６４から受けたデジタル信号、すなわち合成部５３によって合成された電波に基づいて、エリア５における人間の動作を監視する監視処理を行う。
【００４３】
具体的には、監視部５６は、Ａ／Ｄコンバータ６４から受けたデジタル信号に基づいて、たとえば特許文献１に記載の「固有ベクトル」を算出し、算出結果に基づいて空間特徴量を算出する。
【００４４】
たとえば監視開始時における固有ベクトルを固有ベクトルｖｎｏとし、観測時ｔにおける固有ベクトルを固有ベクトルｖｏｂ（ｔ）とすると、空間特徴量Ｐ（ｔ）は、以下の式（１）で表される。すなわち、空間特徴量Ｐ（ｔ）は、固有ベクトルｖｎｏおよび固有ベクトルｖｏｂ（ｔ）の内積によって求められる。
Ｐ（ｔ）＝ｖｎｏ・ｖｏｂ（ｔ）      ・・・（１）
【００４５】
たとえば、観測時ｔにおけるエリア５の状況が監視開始時と同じである場合、固有ベクトルｖｎｏおよび固有ベクトルｖｏｂ（ｔ）が同じであるため、空間特徴量Ｐ（ｔ）は１となる。一方、たとえばエリア５において観測時ｔに人間が動作している場合、固有ベクトルｖｏｂ（ｔ）が固有ベクトルｖｎｏに対して変化するため、空間特徴量Ｐ（ｔ）は１より低下して、たとえば０．９となる。
【００４６】
このことから、監視装置１１は、たとえば、エリア５における侵入検知装置またはエリア５における人間の見守り装置として使用することができる。
【００４７】
具体的には、監視装置１１を侵入検知装置として使用する場合、監視装置１１の監視部５６は、たとえば、算出した空間特徴量Ｐ（ｔ）に基づいて、所定エリアにおける人間の動作の発生を検知する。
【００４８】
具体的には、空間特徴量Ｐ（ｔ）が「１」に近いほどエリア５に人間が存在していない通常時の状態に近い。このため、監視部５６は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が、所定の閾値たとえば「０．９」未満である場合、エリア５に人間が侵入したと判断する。
【００４９】
一方、監視装置１１を見守り装置として使用する場合、監視装置１１の監視部５６は、たとえば、算出した空間特徴量Ｐ（ｔ）に基づいて、エリア５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。
【００５０】
具体的には、たとえば、監視部５６は、エリア５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。この場合、エリア５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。
【００５１】
空間特徴量Ｐ（ｔ）が「１」より小さい値であるほど、観測時ｔにおけるエリア５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。
【００５２】
このため、監視部５６は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が所定の閾値以上である状態が、所定時間以上継続する場合、エリア５において人間の動作が無いかまたは少ないと判断する。
【００５３】
具体的には、上記所定の閾値が「０．９」であると仮定すると、監視部５６は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が「０．９」より小さい場合、エリア５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、監視部５６は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が「０．９」以上である状態が所定時間以上継続する場合、エリア５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。
【００５４】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る監視装置におけるアンテナ間の距離と各アンテナによって受信される電波の位相差との関係について説明するための図である。
【００５５】
図３を参照して、アンテナ１およびアンテナ２の各々は、図２に示す各アンテナ５１のいずれかに対応している。図３は、たとえば線状アンテナであるアンテナ５１を上方から見た状態を示している。アンテナ１およびアンテナ２は、アンテナ間隔ｄで軸方向が互いに平行になるように並べて配置されており、延伸方向が紙面に対して垂直となっている。
【００５６】
以下、アンテナ１およびアンテナ２のように並べて配列された２つ以上のアンテナの延伸方向および配列方向に沿った平面をアレイ受信面とも称する。アレイ受信面は、紙面に対して垂直な面であって、アンテナ１およびアンテナ２の断面円の中心を通る面である。
【００５７】
電波ｗは、たとえば送信機１０から送信された電波であり、アレイ受信面の法線方向に対して角度θで到来している。電波ｗの波面は、アンテナ１へは到達しているが、アンテナ２へは到達前である。具体的には、電波ｗの波面およびアンテナ２間の距離は、距離Ｌである。
【００５８】
この状態において、距離Ｌは、以下の式（２）で表される。
Ｌ＝ｄ×ｓｉｎθ      ・・・（２）
【００５９】
電波ｗがアンテナ１およびアンテナ２の両方において受信された場合、アンテナ１において受信された電波ｗおよびアンテナ２において受信された電波ｗの位相差、すなわち、アンテナ１およびアンテナ２の各出力信号の位相差Δφは、電波ｗの波長をλとすると、式（２）より、以下の式（３）で表される。
Δφ＝２×π×Ｌ／λ＝２×π×ｄ×ｓｉｎθ／λ      ・・・（３）
【００６０】
ここで、アンテナ１およびアンテナ２の各出力信号の位相差が略１８０°である場合、これらの信号を合成すると、合成後の信号のレベルは、合成前の各信号のレベルに比べて低下する。
【００６１】
たとえば、式（３）において、Δφ＝１８０°すなわちΔφ＝πとすると、合成後の信号のレベルが最低となる場合におけるアンテナ間隔ｄと角度θとの関係を求めることができる。当該関係は、以下の式（４）で表される。
λ／（２×ｄ）＝ｓｉｎθ      ・・・（４）
【００６２】
式（４）より、たとえばアンテナ１およびアンテナ２の配列方向に沿って電波が到来する場合、すなわちθ＝９０°の場合において、合成後の信号のレベルが最低となるのは、ｄ＝λ／２のときである。
【００６３】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る監視装置における各アンテナの配置と周辺エリアとの関係を示す図である。
【００６４】
図４は、各アンテナ５１およびエリア５を上方から見た状態を示している。図４を参照して、アンテナ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄは、同一平面に沿い、軸方向が互いに平行になるように並べて配置され、延伸方向が紙面に対して垂直となっている。
【００６５】
各アンテナ５１の配列方向は、エリア５への方向以外の方向、たとえば、図１に示すように監視装置１１が壁７付近に配置された状態において、廊下６への方向である。
【００６６】
上述のように、アンテナ５１Ａ，５１Ｃは、それぞれ可変利得アンプ６７Ａ，６７Ｃを介して合成部５３Ｆへ信号を出力する。また、アンテナ５１Ｂ，５１Ｄは、それぞれ可変利得アンプ６７Ｂ，６７Ｄを介して合成部５３Ｇへ信号を出力する。
【００６７】
以下、合成部５３へ信号を出力する各アンテナ５１を当該合成部５３の対象アンテナとも称する。具体的には、アンテナ５１Ａおよびアンテナ５１Ｃは、合成部５３Ｆの対象アンテナである。また、アンテナ５１Ｂおよびアンテナ５１Ｄは、合成部５３Ｇの対象アンテナである。
【００６８】
隣接するアンテナ５１同士は、送信機１０が送信する電波の波長λの略１／４、すなわち略λ／４の間隔で配置されている。また、各合成部５３の対象アンテナ同士は、略λ／２の間隔で配置されている。なお、略λ／２とは、３×λ／８以上であって、かつ５×λ／８以下であることが好ましく、７×λ／１６以上であって、かつ９×λ／１６以下であることがより好ましい。
【００６９】
合成部５３は、自己の各対象アンテナによって受信される電波のうち、エリア５以外の方向、たとえば図１に示す廊下６の方向から到来した電波の強度が弱まるように、自己の対象アンテナによって受信された電波を合成する。
【００７０】
具体的には、たとえば各アンテナ５１の出力信号にはエリア５以外の方向から到来した電波に基づく成分（以下、不要方向成分とも称する。）が含まれている場合がある。合成部５３の対象アンテナ同士は略λ／２の間隔で配置されているため、合成部５３は、各対象アンテナの出力信号を合成することによって、エリア５以外の方向から到来する電波に基づく成分を減衰させることができる。より具体的には、合成部５３は、各対象アンテナの出力信号を合成することによって、対象アンテナの配列方向に沿って到来する電波に基づく成分を減衰させる。
【００７１】
なお、図２および図４に示すように、合成部５３の対象アンテナを互いに隣接しないアンテナ５１とすることによって、監視装置１１における両端のアンテナ間、すなわちアンテナ５１Ａおよびアンテナ５１Ｄ間の距離を短くすることができる。
【００７２】
たとえば、仮に、図４において、各アンテナ５１を紙面左側からアンテナ５１Ａ，５１Ｃ，５１Ｂ，５１Ｄの順番に並べ替えた場合、合成部５３の対象アンテナは互いに隣接した状態となる。この場合において、合成部５３の対象アンテナ同士の間隔を上述のように略λ／２とすると、アンテナ５１Ａおよびアンテナ５１Ｄ間の距離は、図４に示す場合よりも長くなってしまう。
【００７３】
対象アンテナ同士の間隔が略λ／２であれば、互いに隣接するアンテナ５１の間隔が略λ／２である必要はない。たとえば、図４に示すように各アンテナ５１を配置することによって、対象アンテナ同士の間隔を略λ／２としつつ、互いに隣接するアンテナ５１の間隔を略λ／４とすることができる。つまり、互いに隣接しないアンテナ５１を合成部５３の対象アンテナとすることによって、隣接するアンテナ５１の間隔を略λ／２よりも小さくすることができるため、監視装置１１を小型化することができる。
【００７４】
また、監視装置１１は、４つのアンテナ５１を備える構成に限らず、３つ以上のアンテナ５１を備える構成であればよい。たとえば、監視装置１１が３つのアンテナ５１を備える場合、アンテナ５１の出力信号は、分岐して両方の合成部５３へ出力されてもよい。
【００７５】
また、合成部５３は、２つのアンテナ５１を対象アンテナとする構成に限らず、３つ以上のアンテナ５１を対象アンテナとする構成であってもよい。たとえば、合成部５３が３つ以上のアンテナ５１を対象アンテナとする場合、これらのアンテナ５１のうち少なくとも一組のアンテナ５１の間隔が略λ／２であればよい。
【００７６】
また、監視装置１１は、複数の合成部５３を備える構成に限らず、１つの合成部５３を備える構成であってもよい。
【００７７】
ところで、特許文献１に記載のイベント検出装置および所定の送信機がたとえばエリア５において設置される場合、イベント検出装置は、エリア５における検知処理に用いるべき電波として、送信機からイベント検出装置へ直進する電波および送信機から送信されてエリア５の壁面等において反射した電波等を受信する。
【００７８】
しかしながら、上記イベント検出装置は、検知処理に用いるべき上記電波の他に、たとえば、送信機から送信されてエリア５の壁を透過し、隣接する廊下６において壁、物または人間に当たって反射し、再びエリア５へ戻ってきた電波も受信する場合がある。
【００７９】
このような場合、たとえば廊下６において人間が歩行等の動作をすると、上記イベント検出装置は、受信した電波の変化に基づいて、エリア５に人間が侵入したと誤検知してしまう可能性がある。
【００８０】
これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る監視装置では、アンテナ５１は、監視対象エリアであるエリア５に配置された送信機１０から送信された電波を受信する。監視部５６は、各アンテナ５１によって受信された上記電波に基づいて、エリア５における人間の動作を監視する監視処理を行う。合成部５３は、各アンテナ５１によって受信される上記電波のうち、エリア５以外の方向からの上記電波の強度が弱まるように、各アンテナ５１のうちの少なくともいずれか２つのアンテナである対象アンテナによって受信された上記電波を合成する。また、監視部５６は、合成部５３によって合成された電波に少なくとも基づいて前記監視処理を行う。
【００８１】
このような構成により、エリア５以外の方向から到来した送信機１０からの電波の監視処理への影響を抑えることができるため、たとえば、エリア５以外のエリアにおける人間の動作を誤って検知することを防ぐことができる。したがって、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視の誤りを抑制し、監視の精度を向上させることができる。
【００８２】
したがって、本発明の第１の実施の形態に係る監視装置では、電波を用いて所定エリアにおける人間の動作を監視する構成において、監視の誤りを抑制し、監視の精度を向上させることができる。
【００８３】
また、本発明の第１の実施の形態に係る監視装置では、各対象アンテナの配置間隔は、送信機１０から送信される上記電波の波長の略１／２である。
【００８４】
このような構成により、たとえば対象アンテナの配列方向に沿って各対象アンテナへ到来する電波の位相差を略１８０°とすることができるため、対象アンテナの配列方向に沿って各対象アンテナへ到来した電波の合成後のレベルを低下させることができる。
【００８５】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００８６】
＜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、各アンテナの出力信号の位相をシフトさせる監視装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る監視システムと同一である。
【００８７】
［構成および基本動作］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る監視装置の構成を示す図である。
【００８８】
図５を参照して、監視装置１１は、発振器２４と、分岐回路２５と、移相器５０Ｂ，５０Ｄと、アンテナ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄと、受信部５２と、合成部５３Ｆと、合成部５３Ｇと、微調整用移相器（可変移相器）５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄと、監視部５６と、可変利得アンプ６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ，６７Ｄとを備える。以下、移相器５０Ｂ，５０Ｄの各々を移相器５０とも称する。また、微調整用移相器５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄの各々を微調整用移相器５４とも称する。
【００８９】
アンテナ５１Ａおよびアンテナ５１Ｂは、合成部５３Ｆの対象アンテナである。アンテナ５１Ａは、可変利得アンプ６７Ａおよび微調整用移相器５４Ａ経由で合成部５３Ｆへ信号を出力する。アンテナ５１Ｂは、可変利得アンプ６７Ｂ、移相器５０Ｂおよび微調整用移相器５４Ｂ経由で合成部５３Ｆへ信号を出力する。
【００９０】
また、アンテナ５１Ｃおよびアンテナ５１Ｄは、合成部５３Ｇの対象アンテナである。アンテナ５１Ｃは、可変利得アンプ６７Ｃおよび微調整用移相器５４Ｃ経由で合成部５３Ｇへ信号を出力する。アンテナ５１Ｄは、可変利得アンプ６７Ｄ、移相器５０Ｄおよび微調整用移相器５４Ｄ経由で合成部５３Ｇへ信号を出力する。
【００９１】
各合成部５３の対象アンテナ同士の間隔は、図４に示す対象アンテナ同士の間隔と異なっていてもよい。ここでは、対象アンテナ同士の間隔は、λ／４とする。
【００９２】
各移相器５０は、対応の対象アンテナによって受信された電波の位相をシフトさせて合成部５３へ出力する。具体的には、たとえば、アンテナ５１Ａおよびアンテナ５１Ｂの出力信号には不要方向成分が含まれている場合がある。移相器５０Ｂは、合成部５３Ｆの出力信号における不要方向成分が減衰するように、可変利得アンプ６７Ｂ経由で受けたアンテナ５１Ｂからの信号の位相をシフトさせて出力する。
【００９３】
また、移相器５０Ｄも同様に、合成部５３Ｇの出力信号における不要方向成分が減衰するように、可変利得アンプ６７Ｄ経由で受けたアンテナ５１Ｄからの信号の位相をシフトさせて出力する。
【００９４】
アンテナ５１Ａおよびアンテナ５１Ｂの各出力信号における不要方向成分は、エリア５以外の方向から到来した電波、たとえばアンテナ５１Ａおよびアンテナ５１Ｂの配列方向に沿って到来した電波に基づく信号成分である。
【００９５】
この場合、アンテナ５１Ａおよびアンテナ５１Ｂの各出力信号における不要方向成分の位相差Δφは、式（３）においてθ＝９０°とし、ｄ＝λ／４とすると、以下の式（５）で表される。
Δφ＝π／２＝９０°      ・・・（５）
【００９６】
移相器５０Ｂは、アンテナ５１Ｂの出力信号の移相をシフトさせることにより、アンテナ５１Ａの出力信号に含まれる不要方向成分と自己の出力信号に含まれる不要方向成分との位相差を略１８０°にする。
【００９７】
たとえば、アンテナ５１Ａの出力信号の位相角ｋａを０°とすると、移相器５０Ｂにおいてシフトされるべき位相角ｋｂは、以下の式（６）で表される。
ｋｂ＝１８０°−Δφ＝９０°      ・・・（６）
【００９８】
すなわち、たとえばアンテナ５１の間隔ｄがλ／４の場合、シフトされる位相角つまり位相のシフト量が９０°の移相器５０を用いることにより、各アンテナ５１の配列方向に沿って各アンテナ５１へ到来する電波に基づく信号を減衰させることができる。
【００９９】
移相器５０が信号の位相をシフトさせることにより、合成部５３によって合成される各電波に含まれる不要方向成分の位相差は、略１８０°になる。具体的には、合成部５３は、不要方向成分の位相差が略１８０°となっている信号を合成することによって、合成後の信号における不要方向成分のレベルを減衰させる。
【０１００】
なお、略１８０°とは、１３５°以上であって、かつ２２５°以下であることが好ましく、１５７．５°以上であって、かつ２０２．５°以下であることがより好ましい。
【０１０１】
微調整用移相器５４は、合成部５３と当該合成部５３の各対象アンテナとの間に接続され、対応のアンテナ５１によって受信された電波に基づく信号の位相をシフトさせる。微調整用移相器５４における位相のシフト量は、たとえばユーザーの操作に基づいて変更可能である。
【０１０２】
微調整用移相器５４は、たとえば、対応の合成部５３の出力信号における不要方向成分のレベルが最も低くなるように、対応の合成部５３へ出力する信号の位相を微調整する。具体的には、たとえば、微調整用移相器５４は、合成部５３の各対象アンテナから当該合成部５３までの線路長の差異に起因して生じる、信号の位相差をキャンセルすることができる。
【０１０３】
微調整用移相器５４におけるシフト量は、ユーザーが監視装置１１を設置する場合、または監視装置１１の設置後において監視装置１１の動作に異常がある場合等に調整される。
【０１０４】
なお、合成部５３は、２つのアンテナ５１を対象アンテナとする構成に限らず、３つ以上のアンテナ５１を対象アンテナとする構成であってもよい。この場合、合成部５３によって合成される各電波は、位相差が略１８０°となる電波の組を含む。具体的には、合成部５３に出力される信号が３つ以上ある場合、これらの信号のうち、少なくとも１組の信号の位相差は略１８０°となる。
【０１０５】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る監視装置１１は、本実施の形態に係る監視装置１１のような微調整用移相器５４を備える構成であってもよい。
【０１０６】
以上のように、本発明の第２の実施の形態に係る監視装置では、移相器５０は、対象アンテナによって受信された送信機１０からの電波の位相をシフトさせて合成部５３へ出力する。合成部５３によって合成される電波は、位相差が略１８０°となる上記電波の組を含む。
【０１０７】
このような構成により、各対象アンテナによって受信された送信機１０からの電波の位相差を、たとえば対象アンテナの配置間隔によらずに略１８０°とすることができるため、エリア５以外の方向から各対象アンテナへ到来した電波の合成後のレベルを低下させることができる。
【０１０８】
また、本発明の第２の実施の形態に係る監視装置では、微調整用移相器５４は、対象アンテナと合成部５３との間に接続され、対象アンテナによって受信された電波の位相のシフト量を変更可能である。
【０１０９】
このような構成により、エリア５以外の方向から各対象アンテナへ到来する電波の合成後のレベルが最も低下するように、合成部５３の合成対象となる電波の位相のシフト量を微調整することができる。
【０１１０】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る監視装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１１１】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１１２】
＜第３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、監視処理に用いる信号を切り替えることが可能な監視装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る監視システムと同一である。
【０１１３】
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る監視装置の構成を示す図である。
【０１１４】
図６を参照して、監視装置１１は、発振器２４と、分岐回路２５と、アンテナ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄと、受信部５２と、合成部５３Ｆと、合成部５３Ｇと、監視部５６と、可変利得アンプ６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ，６７Ｄと、分配器（ＤＩＶ）６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃ，６８Ｄと、切替部６９とを備える。切替部６９は、受信部５２と監視部５６との間に接続される。以下、分配器６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃ，６８Ｄの各々を分配器６８とも称する。
【０１１５】
分配器６８は、対応の可変利得アンプ６７の出力端に接続され、可変利得アンプ６７経由で受けたアンテナ５１の出力信号を分岐させて受信部５２の対応の組におけるバンドパスフィルタ６１および対応の合成部５３へ出力する。
【０１１６】
受信部５２は、バンドパスフィルタ６１、ローノイズアンプ６２、直交復調器６３およびＡ／Ｄコンバータ６４の組を６つ含む。受信部５２におけるこれらの組を、それぞれ組ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４，ＲＸ５，ＲＸ６とする。
【０１１７】
合成部５３Ｆは、可変利得アンプ６７Ａおよび分配器６８Ａ経由で受けたアンテナ５１Ａからの信号と、可変利得アンプ６７Ｃおよび分配器６８Ｃ経由で受けたアンテナ５１Ｃからの信号とを合成して組ＲＸ１へ出力する。合成部５３Ｇは、可変利得アンプ６７Ｂおよび分配器６８Ｂ経由で受けたアンテナ５１Ｂからの信号と、可変利得アンプ６７Ｄおよび分配器６８Ｄ経由で受けたアンテナ５１Ｄからの信号とを合成して組ＲＸ２へ出力する。
【０１１８】
組ＲＸ１は、合成部５３Ｆの出力信号を受けて、当該出力信号に基づいてデジタル信号を生成し、切替部６９へ出力する。組ＲＸ２は、合成部５３Ｇの出力信号を受けて、当該出力信号に基づいてデジタル信号を生成し、切替部６９へ出力する。
【０１１９】
組ＲＸ３は、可変利得アンプ６７Ａおよび分配器６８Ａ経由で受けたアンテナ５１Ａからの信号に基づいてデジタル信号を生成し、切替部６９へ出力する。組ＲＸ４は、可変利得アンプ６７Ｃおよび分配器６８Ｃ経由で受けたアンテナ５１Ｃからの信号に基づいてデジタル信号を生成し、切替部６９へ出力する。組ＲＸ５は、可変利得アンプ６７Ｂおよび分配器６８Ｂ経由で受けたアンテナ５１Ｂからの信号に基づいてデジタル信号を生成し、切替部６９へ出力する。組ＲＸ６は、可変利得アンプ６７Ｄおよび分配器６８Ｄ経由で受けたアンテナ５１Ｄからの信号に基づいてデジタル信号を生成し、切替部６９へ出力する。
【０１２０】
切替部６９は、監視部５６において用いられる電波を、合成部５３によって合成された電波とするか、または合成部５３を経由しない電波とするかを切り替える。具体的には、たとえば、切替部６９は、組ＲＸ１〜ＲＸ６から受けた各信号を、監視部５６へ出力するか否かを個別に切り替えることができる。より具体的には、たとえば、切替部６９は、合成部５３によって合成された信号に基づく組ＲＸ１，ＲＸ２の各出力信号を監視部５６へ出力するか、合成部５３を経由していない信号に基づく組ＲＸ３〜ＲＸ６の各出力信号を監視部５６へ出力するかを切り替える。
【０１２１】
監視部５６は、切替部６９の出力信号に基づいて、エリア５における人間の動作を監視する監視処理を行う。
【０１２２】
以上のように、本発明の第３の実施の形態に係る監視装置では、切替部６９は、監視部５６において用いられる電波を、合成部５３によって合成される電波とするか、または合成部５３を経由しない電波とするかを切り替える。
【０１２３】
このような構成により、たとえば、正しい監視結果を得られない場合に、合成された電波を監視処理に用いるか、または合成されていない電波を監視処理に用いるかを切り替えることができる。
【０１２４】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る監視装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１２５】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１２６】
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態は、第３の実施の形態に係る監視装置と比べて、切替部の配置箇所が異なる監視装置に関する。以下で説明する内容以外は第３の実施の形態に係る監視システムと同一である。
【０１２７】
図７は、本発明の第４の実施の形態に係る監視装置の構成を示す図である。
【０１２８】
図７を参照して、監視装置１１は、発振器２４と、分岐回路２５と、アンテナ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄと、受信部５２と、合成部５３Ｆと、合成部５３Ｇと、監視部５６と、切替部６５と、可変利得アンプ６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ，６７Ｄとを備える。切替部６５は、可変利得アンプ６７と合成部５３との間に接続される。
【０１２９】
切替部６５は、監視部５６において用いられる電波を、合成部５３によって合成された電波とするか、または合成部５３を経由しない電波とするかを切り替える。具体的には、切替部６５は、各可変利得アンプ６７に対応して４つのスイッチを含み、各スイッチを切り替えることにより、各可変利得アンプ６７の出力信号の出力先を、対応の合成部５３とするか、受信部５２における対応の組とするかを切り替える。
【０１３０】
より具体的には、切替部６５は、可変利得アンプ６７Ａ経由で受けたアンテナ５１Ａからの信号を、合成部５３Ｆへ出力するか、または組ＲＸ３へ出力するかを切り替える。また、切替部６５は、可変利得アンプ６７Ｃ経由で受けたアンテナ５１Ｃからの信号を、合成部５３Ｆへ出力するか、または組ＲＸ４へ出力するかを切り替える。また、切替部６５は、可変利得アンプ６７Ｂ経由で受けたアンテナ５１Ｂからの信号を、合成部５３Ｇへ出力するか、または組ＲＸ５へ出力するかを切り替える。また、切替部６５は、可変利得アンプ６７Ｄ経由で受けたアンテナ５１Ｄからの信号を、合成部５３Ｇへ出力するか、または組ＲＸ６へ出力するかを切り替える。
【０１３１】
監視部５６は、組ＲＸ１〜ＲＸ６の各出力信号の一部または全部に基づいて、エリア５における人間の動作を監視する監視処理を行う。
【０１３２】
その他の構成および動作は第３の実施の形態に係る監視装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１３３】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１３４】
＜第５の実施の形態＞
本実施の形態は、第３の実施の形態に係る監視装置と比べて、切替部の接続箇所が異なる監視装置に関する。以下で説明する内容以外は第３の実施の形態に係る監視システムと同一である。
【０１３５】
図８は、本発明の第５の実施の形態に係る監視装置の構成を示す図である。
【０１３６】
図８を参照して、監視装置１１は、発振器２４と、分岐回路２５と、アンテナ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄと、受信部５２と、合成部５３Ｆと、合成部５３Ｇと、監視部５６と、可変利得アンプ６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ，６７Ｄと、分配器６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃ，６８Ｄと、切替部６６とを備える。切替部６６は、合成部５３と受信部５２との間に接続される。
【０１３７】
受信部５２は、バンドパスフィルタ６１、ローノイズアンプ６２、直交復調器６３およびＡ／Ｄコンバータ６４の組を４つ含む。受信部５２におけるこれらの組を、それぞれ組ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４とする。
【０１３８】
分配器６８Ａは、可変利得アンプ６７Ａ経由で受けたアンテナ５１Ａからの信号を分岐させて合成部５３Ｆおよび切替部６６へ出力する。分配器６８Ｃは、可変利得アンプ６７Ｃ経由で受けたアンテナ５１Ｃからの信号を分岐させて合成部５３Ｆおよび切替部６６へ出力する。
【０１３９】
分配器６８Ｂは、可変利得アンプ６７Ｂ経由で受けたアンテナ５１Ｂからの信号を分岐させて合成部５３Ｇおよび受信部５２の組ＲＸ３へ出力する。分配器６８Ｄは、可変利得アンプ６７Ｄ経由で受けたアンテナ５１Ｄからの信号を分岐させて合成部５３Ｇおよび受信部５２の組ＲＸ４へ出力する。
【０１４０】
合成部５３Ｆは、分配器６８Ａから受けた信号と分配器６８Ｃから受けた信号とを合成して切替部６６へ出力する。合成部５３Ｇは、分配器６８Ｂから受けた信号と分配器６８Ｄから受けた信号とを合成して切替部６６へ出力する。
【０１４１】
切替部６６は、監視部５６において用いられる電波を、合成部５３によって合成された電波とするか、または合成部５３を経由しない電波とするかを切り替える。具体的には、切替部６６は、２つのスイッチを含み、これらのスイッチを用いて、組ＲＸ１，ＲＸ２へ出力する各信号の種類を切り替える。より具体的には、切替部６６は、合成部５３Ｆから受けた信号を組ＲＸ１へ出力するか、分配器６８Ａから直接受けた信号を組ＲＸ１へ出力するかを切り替える。また、切替部６６は、合成部５３Ｇから受けた信号を組ＲＸ２へ出力するか、分配器６８Ｃから直接受けた信号を組ＲＸ２へ出力するかを切り替える。
【０１４２】
監視部５６は、組ＲＸ１〜ＲＸ４の各出力信号の一部または全部に基づいて、エリア５における人間の動作を監視する監視処理を行う。
【０１４３】
その他の構成および動作は第３の実施の形態に係る監視装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１４４】
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。
【０１４５】
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
【０１４６】
［付記１］
監視対象エリアに配置された送信機から送信された電波を受信する３つ以上のアンテナと、
各前記アンテナによって受信された前記電波に基づいて、前記監視対象エリアにおける空間特徴量を算出し、算出した空間特徴量に基づいて前記監視対象エリアにおける人間の動作を監視する監視処理を行う監視部と、
前記各アンテナによって受信される前記電波のうち、前記監視対象エリア以外の方向からの前記電波の強度が弱まるように、前記各アンテナのうちの少なくともいずれか２つの前記アンテナである対象アンテナによって受信された前記電波を合成する合成部とを備え、
前記監視部は、前記合成部によって合成された電波に少なくとも基づいて前記監視処理を行い、
前記アンテナは、無指向性のアンテナである、監視装置。
【符号の説明】
【０１４７】
１，２，５１  アンテナ
５  エリア
６  廊下
７  壁
１０  送信機
１１  監視装置
２４  発振器
２５  分岐回路
５０  移相器
５２  受信部
５３  合成部
５４  微調整用移相器
５６  監視部
６１  バンドパスフィルタ
６２  ローノイズアンプ
６３  直交復調器
６４  Ａ／Ｄコンバータ
６５，６６，６９  切替部
６７  可変利得アンプ
６８  分配器
１００  監視システム
【図１】
2015201783.tif 000003
【図２】
2015201783.tif 000004
【図３】
2015201783.tif 000005
【図４】
2015201783.tif 000006
【図５】
2015201783.tif 000007
【図６】
2015201783.tif 000008
【図７】
2015201783.tif 000009
【図８】
2015201783.tif 000010