(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、電波の受信電力の変動に対する耐性を向上することが可能な監視装置および監視システムを提供する。【解決手段】監視装置は、所定エリアに配置された送信機から送信された電波を受信し、前記電波に基づく受信信号を出力する受信部と、前記受信信号を増幅する増幅部と、前記増幅部によって増幅された前記受信信号に基づいて前記所定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、前記電波の受信電力を測定する測定部と、前記測定部の測定結果に基づいて前記増幅部の利得を調整する調整部とを備え、前記測定部の測定可能な前記受信電力の範囲は、前記調整部が前記増幅部の利得を変更しない状態において、前記監視部が認識可能な前記受信電力の範囲より大きい。【選択図】図４
2015177249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定エリアに配置された送信機から送信された電波を受信し、前記電波に基づく受信信号を出力する受信部と、
前記受信信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部によって増幅された前記受信信号に基づいて前記所定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、
前記電波の受信電力を測定する測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて前記増幅部の利得を調整する調整部とを備え、
前記測定部の測定可能な前記受信電力の範囲は、前記調整部が前記増幅部の利得を変更しない状態において、前記監視部が認識可能な前記受信電力の範囲より大きい、監視装置。
【請求項２】
前記測定部は、前記受信電力の大きさを示す信号を出力するログアンプを含む、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、
前記受信電力と前記増幅部の利得に対応する制御値との対応関係を示す情報を保持する記憶部を備え、
前記調整部は、前記情報を参照して、前記測定部により測定された前記受信電力に対応する前記制御値に従って前記増幅部の利得を制御する、請求項１または請求項２に記載の監視装置。
【請求項４】
前記調整部は、前記増幅部の利得を変更する際に変更通知信号を前記監視部へ出力し、
前記監視部は、前記調整部から前記変更通知信号を受けたタイミングに対応する前記増幅部からの前記受信信号を前記監視処理の対象から除外するか、または前記タイミングに対応する前記受信信号から得られる監視結果を無効にする、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】
前記調整部が前記増幅部の利得を第１の値から第２の値へ大きくするときの前記受信電力と比べて、前記調整部が前記利得を前記第２の値から前記第１の値へ小さくするときの前記受信電力は大きい、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】
前記調整部は、前記測定部により測定された前記受信電力が、前記監視部において１回の監視結果を得るために要する前記電波の受信期間より長く所定範囲に含まれる場合、前記増幅部の利得を調整する、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、
前記送信機から送信された電波を受信し、前記電波に基づく受信信号を出力する受信部と、
前記受信信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部によって増幅された前記受信信号に基づいて前記所定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、
前記電波の受信電力を測定する測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて前記増幅部の利得を調整する調整部とを含み、
前記測定部の測定可能な前記受信電力の範囲は、前記調整部が前記増幅部の利得を変更しない状態において、前記監視部が認識可能な前記受信電力の範囲より大きい、監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視装置および監視システムに関し、特に、電波を用いて人間の動作を監視する監視装置および監視システムに関する。
【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、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、ｐｐ．９７−１００、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】
特許文献１に記載のイベント検出装置において、送信機から送信される電波の受信機における受信電力は、たとえば１日程度の長い期間で観測した場合、フェージング等により変動することがある。また、たとえば、送信機が送信する電波の電力が温度変化等により変動する場合、受信機における受信電力が変動する。
【０００８】
受信機における受信電力の変動が許容範囲を超えて大きくなると、受信機において固有ベクトルを正しく計算することができなくなる場合がある。この場合、受信機は侵入者の検知を正しく行なうことができなくなる。
【０００９】
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、電波の受信電力の変動に対する耐性を向上することが可能な監視装置および監視システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（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た送信機から送信された電波を受信し、上記電波に基づく受信信号を出力する受信部と、上記受信信号を増幅する増幅部と、上記増幅部によって増幅された上記受信信号に基づいて上記所定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、上記電波の受信電力を測定する測定部と、上記測定部の測定結果に基づいて上記増幅部の利得を調整する調整部とを備え、上記測定部の測定可能な上記受信電力の範囲は、上記調整部が上記増幅部の利得を変更しない状態において、上記監視部が認識可能な上記受信電力の範囲より大きい。
【００１１】
（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、上記送信機から送信された電波を受信し、上記電波に基づく受信信号を出力する受信部と、上記受信信号を増幅する増幅部と、上記増幅部によって増幅された上記受信信号に基づいて上記所定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、上記電波の受信電力を測定する測定部と、上記測定部の測定結果に基づいて上記増幅部の利得を調整する調整部とを含み、上記測定部の測定可能な上記受信電力の範囲は、上記調整部が上記増幅部の利得を変更しない状態において、上記監視部が認識可能な上記受信電力の範囲より大きい。
【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監視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することができる。
【００１３】
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、かかる特徴的な処理をステップとする監視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】
【００１４】
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、電波の受信電力の変動に対する耐性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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受信機が生成するＩ信号およびＱ信号の電圧レベルの時間変化の一例を示す図である。
【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５】図５は、本発明の第１の実施の形態に係る直交復調器およびログアンプの出力電圧と受信電力との関係の一例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態に係るアレイ電波処理部における利得制御部の構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態に係る記憶部が保持するルックアップテーブル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記憶部が保持する増大時しきい値テーブル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記憶部が保持する減少時しきい値テーブルの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る利得調整部が設定する制御電圧と、しきい値電圧との関係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利得調整部が主信号アンプの利得調整を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る記憶部が保持するルックアップテーブルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１７】
（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た送信機から送信された電波を受信し、上記電波に基づく受信信号を出力する受信部と、上記受信信号を増幅する増幅部と、上記増幅部によって増幅された上記受信信号に基づいて上記所定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、上記電波の受信電力を測定する測定部と、上記測定部の測定結果に基づいて上記増幅部の利得を調整する調整部とを備え、上記測定部の測定可能な上記受信電力の範囲は、上記調整部が上記増幅部の利得を変更しない状態において、上記監視部が認識可能な上記受信電力の範囲より大きい。
【００１８】
このような構成により、送信機からの電波の受信電力が監視部において認識可能な範囲を超える場合においても、測定部により測定された受信電力に基づいて増幅部の利得を変更し、当該受信電力を監視部において認識可能とすることができる。これにより、監視部は、変更後の利得で増幅された受信信号に基づいて監視処理を正しく行うことができる。すなわち、電波の受信電力の変動に対する耐性を向上することができる。
【００１９】
（２）好ましくは、上記測定部は、上記受信電力の大きさを示す信号を出力するログアンプを含む。
【００２０】
このように、受信電力の大きさを対数変換して出力するログアンプを用いる構成により、大きな受信電力の変動を、たとえばダイナミックレンジの小さい低コストのＡ／Ｄコンバータを用いる簡易な構成で測定することができる。
【００２１】
（３）好ましくは、上記監視装置は、さらに、上記受信電力と上記増幅部の利得に対応する制御値との対応関係を示す情報を保持する記憶部を備え、上記調整部は、上記情報を参照して、上記測定部により測定された上記受信電力に対応する上記制御値に従って上記増幅部の利得を制御する。
【００２２】
このような構成により、測定した受信電力に適した利得を簡易な処理で取得することができるので、増幅部の利得の制御を効率よく行うことができる。
【００２３】
（４）好ましくは、上記調整部は、上記増幅部の利得を変更する際に変更通知信号を上記監視部へ出力し、上記監視部は、上記調整部から上記変更通知信号を受けたタイミングに対応する上記増幅部からの上記受信信号を上記監視処理の対象から除外するか、または上記タイミングに対応する上記受信信号から得られる監視結果を無効にする。
【００２４】
このように、利得の変更に起因するレベルの変動を含む受信信号を監視処理の対象から除外する構成により、誤った監視結果が報告等されることを回避することができる。
【００２５】
（５）好ましくは、上記調整部が上記増幅部の利得を第１の値から第２の値へ大きくするときの上記受信電力と比べて、上記調整部が上記利得を上記第２の値から上記第１の値へ小さくするときの上記受信電力は大きい。
【００２６】
このような構成により、受信電力の変動に伴って利得が頻繁に変更される状況を回避することができるので、利得の変更に伴う受信信号のレベル変動の発生を抑制することで監視処理を安定させることができる。
【００２７】
（６）好ましくは、上記調整部は、上記測定部により測定された上記受信電力が、上記監視部において１回の監視結果を得るために要する上記電波の受信期間より長く所定範囲に含まれる場合、上記増幅部の利得を調整する。
【００２８】
このような構成により、人間の動作等に起因する受信電力の短期間の変動に基づいて増幅部の利得を調整してしまうことを回避することができるので、増幅部の利得の調整を適切に行うことができる。
【００２９】
（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、上記送信機から送信された電波を受信し、上記電波に基づく受信信号を出力する受信部と、上記受信信号を増幅する増幅部と、上記増幅部によって増幅された上記受信信号に基づいて上記所定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、上記電波の受信電力を測定する測定部と、上記測定部の測定結果に基づいて上記増幅部の利得を調整する調整部とを含み、上記測定部の測定可能な上記受信電力の範囲は、上記調整部が上記増幅部の利得を変更しない状態において、上記監視部が認識可能な上記受信電力の範囲より大きい。
【００３０】
このような構成により、送信機からの電波の受信電力が監視部において認識可能な範囲を超える場合においても、測定部により測定された受信電力に基づいて増幅部の利得を変更し、当該受信電力を監視部において認識可能とすることができる。これにより、監視部は、変更後の利得で増幅された受信信号に基づいて監視処理を正しく行うことができる。すなわち、電波の受信電力の変動に対する耐性を向上することができる。
【００３１】
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の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００３２】
＜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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
［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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、人間の動作を検知する。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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された到来角分布を監視することにより、人間の動作を検知する。
【００４２】
［課題］
送信機１５１から送信される電波の受信機１０１における受信電力は、たとえば１日程度の長い期間で観測した場合、フェージング等により変動することがある。より詳細には、たとえば所定エリアが閉空間である場合、受信機１０１が受信する電波は、送信機１５１から直接受信機１０１へ伝搬する電波、および送信機１５１から送信された後当該閉空間を多重反射しながら受信機１０１へ伝搬する電波の合成となる。電波の合成状態は、時間の経過と共に電波同士が強めあう状態となったり電波同士が弱めあう状態となったりするので、受信電力は時間の経過と共に変動する。また、たとえば、送信機１５１が送信する電波の電力が温度変化等により変動する場合、受信機における受信電力が変動する。
【００４３】
上述したように、受信機１０１は、たとえば、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Ａ／ＤコンバータによりＡＤ変換することによりデジタル信号を生成する。Ｉ信号およびＱ信号の振幅、たとえば電圧レベルは、受信機１０１における電波の受信電力に応じた電圧となる。具体的には、たとえば、電波の受信電力が小さくなるとＩ信号およびＱ信号の電圧レベルが下がり、また、受信電力が大きくなるとＩ信号およびＱ信号の電圧レベルが上がる。
【００４４】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る受信機が生成するＩ信号およびＱ信号の電圧レベルの時間変化の一例を示す図である。
【００４５】
図３を参照して、縦軸はＩ信号およびＱ信号の振幅、具体的には電圧レベルを示し、横軸は時間を示す。たとえば、２０ｄＢのダイナミックレンジを有するＡ／Ｄコンバータは、当該Ａ／Ｄコンバータの動作電圧により定まる上限値Ｖｆｓと上限値Ｖｆｓに対して−２０ｄＢに相当する下限値Ｖｍｉｎとの間の電圧レベルを有するＩ信号およびＱ信号を正しくサンプリングすることが可能である。
【００４６】
たとえば、Ｉ信号およびＱ信号の電圧レベルは、時刻ｔｉにおいてＡ／Ｄコンバータの前段のアンプの利得を調整することにより上限値Ｖｆｓに対して−１０ｄＢに相当する値に設定される。
【００４７】
Ｉ信号およびＱ信号の電圧レベルは電波の受信電力の変動に伴い変動し、たとえば時刻ｔｇ１において上限値Ｖｆｓに対して−１０ｄＢに相当する値からＶｇ１に減少する。電圧レベルＶｇ１はたとえば下限値Ｖｍｉｎより大きいので、Ａ／Ｄコンバータは、Ｉ信号およびＱ信号の電圧レベルを正しくサンプリングすることができる。
【００４８】
なお、アレイアンテナ方式の電波センサである受信機１０１では、電波の受信電力の変動、言い換えると複数の受信アンテナ素子における各受信電力の全体的な変動が発生しても、当該複数の受信アンテナ素子の各受信電力の相対的な関係が維持される。また、受信機１０１は、当該複数の受信アンテナ素子の各受信電力に応じた電圧レベルの相対的な関係に基づいて人間の動作を検知する。したがって、受信機１０１では、電波の受信電力の変動が発生しても、人間の動作を正しく検知することが可能である。
【００４９】
より詳細には、受信機１０１は、当該複数の受信アンテナ素子がそれぞれ受信する電波からＩ信号およびＱ信号を生成し、生成したＩ信号およびＱ信号に基づいて、受信アンテナ素子ごとに受信信号を生成する。そして、受信機１０１は、生成した受信信号間の相対的な関係に基づいて空間特徴量を算出する。このため、Ｉ信号およびＱ信号の電圧レベルが全体的に変動してもＡ／ＤコンバータがＩ信号およびＱ信号の電圧レベルを正しくサンプリングしている場合、受信機１０１では、算出した空間特徴量に基づいて、所定エリアにおける人間の動作を正しく検知することが可能である。
【００５０】
一方、受信機１０１が受信電力を正しく測定できる範囲は、たとえば、アンプの利得を一定とした場合、Ａ／Ｄコンバータのダイナミックレンジにより制限される。このため、上記場合において、電波の受信電力の変動により受信電力が当該範囲に収まらなくなると、受信機１０１では、人間の動作を正しく検知することができなくなる。
【００５１】
具体的には、たとえば時刻ｔｎｇ１からｔｇ２までの間、Ｉ信号およびＱ信号の電圧レベルは、下限値Ｖｍｉｎ以下のＶｎｇ１となる。Ａ／Ｄコンバータは下限値Ｖｍｉｎ以下の電圧レベルを有するＩ信号およびＱ信号を正しくサンプリングすることができないので、受信機１０１は、時刻ｔｎｇ１からｔｇ２までの間、空間特徴量を正しく算出できなくなる。したがって、受信機１０１は、所定エリアにおける人間の動作を正しく検知することができない。
【００５２】
また、Ｉ信号およびＱ信号の電圧レベルは、たとえば、時刻ｔｇ２において上限値Ｖｆｓと下限値Ｖｍｉｎとの間の電圧レベルを有するＶｇ２に増加した後、時刻ｔｎｇ２において上限値Ｖｆｓ以上のＶｎｇ２となる。Ａ／Ｄコンバータは上限値Ｖｆｓ以上の電圧レベルを有するＩ信号およびＱ信号を正しくサンプリングすることができないので、受信機１０１は、時刻ｔｎｇ２以降、空間特徴量を正しく算出できなくなる。したがって、受信機１０１は、所定エリアにおける人間の動作を正しく検知することができない。
【００５３】
そこで、本発明の第１の実施の形態に係る受信機および侵入検知システムでは、以下のような構成および動作により、このような課題を解決する。
【００５４】
［受信機の構成］
図４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。
【００５５】
図４を参照して、受信機１０１は、アレイ電波処理部１１と、監視部１２とを備える。アレイ電波処理部１１は、アンテナ部２１と、電波処理部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。電波処理部２２は、アンテナ部２１におけるアンテナに対応して、受信部３８、主信号アンプ（増幅部）３４、直交復調器３５、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）３６および利得制御部３７の組を４つ含む。受信部３８は、ミキサ３１と、カプラー３２と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３３とを含む。電波処理部２２におけるこれらの組を、それぞれＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４と称する。監視部１２は、メモリ５１と、空間特徴量算出部５２と、検知部５３とを含む。
【００５６】
受信部３８は、所定エリアに配置された送信機１５１から送信された電波を受信し、当該電波に基づく受信信号を出力する。
【００５７】
より詳細には、アレイ電波処理部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、１本または複数本のアンテナを含む構成であればよい。
【００５８】
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、電波処理部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、電波処理部２２の４つの組ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４の直交復調器３５へ出力する。
【００５９】
電波処理部２２において、ミキサ３１は、アンテナ部２１から受けた電波と分岐回路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、当該電波をダウンコンバートして中間周波数帯のＩＦ信号を生成し、生成したＩＦ信号をカプラー３２へ出力する。
【００６０】
カプラー３２は、ミキサ３１から受けたＩＦ信号を利得制御部３７およびバンドパスフィルタ３３へ分配する。
【００６１】
バンドパスフィルタ３３は、カプラー３２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。
【００６２】
主信号アンプ３４は、受信部３８から受けた受信信号すなわちバンドパスフィルタ３３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３５へ出力する。また、主信号アンプ３４の利得は、利得制御部３７による制御に応じて変更可能である。具体的には、主信号アンプ３４の利得は、利得制御部３７から受ける制御電圧に応じた値に設定される。
【００６３】
直交復調器３５は、主信号アンプ３４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３６へ出力する。
【００６４】
Ａ／Ｄコンバータ３６は、たとえば、直交復調器３５から受けたＩ信号およびＱ信号の振幅、具体的には電圧レベルを周期的に取得する、すなわちサンプリングする。そして、Ａ／Ｄコンバータ３６は、Ｉ信号およびＱ信号のそれぞれのサンプリング結果であるデジタル信号ＶｉおよびＶｑを監視部１２へ出力する。また、Ａ／Ｄコンバータ３６が正しくサンプリングできるＩ信号およびＱ信号の電圧レベルは、Ａ／Ｄコンバータ３６のダイナミックレンジおよび動作電圧に応じて制限される。
【００６５】
具体的には、たとえば、Ａ／Ｄコンバータ３６のダイナミックレンジが２０ｄＢでありかつ動作電圧が３３００ミリボルトである場合、Ａ／Ｄコンバータ３６は、以下の上限値および下限値の間の電圧レベルを有するＩ信号およびＱ信号を正しくサンプリングできる。すなわち、動作電圧である３３００ミリボルトが上限値となり、また、上限値に対して−２０ｄＢに相当する３３０ミリボルトが下限値となる。
【００６６】
監視部１２は、主信号アンプ３４によって増幅されたＩＦ信号に基づいて、具体的にはデジタル信号ＶｉおよびＶｑに基づいて所定エリアにおける人間の動作の監視処理を行う。監視部１２におけるメモリ５１は、各アンテナ部２１に対応するデジタル信号ＶｉおよびＶｑを保持する。
【００６７】
空間特徴量算出部５２は、メモリ５１に保持されたデジタル信号ＶｉおよびＶｑに基づき、各アンテナ部２１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５２は、算出結果に基づいて、所定エリアにおける空間特徴量を算出する。すなわち、空間特徴量算出部５２は、人間の動作を検知すべき所定エリアについて、当該所定エリアの状態を示す空間特徴量を算出する。
【００６８】
より詳細には、空間特徴量算出部５２は、たとえば特許文献１に記載の構成と同様に、到来角分布を用いて空間特徴量を抽出する。すなわち、空間特徴量算出部５２は、固有ベクトルの内積を算出することにより、空間特徴量Ｐ（ｔ）を抽出する。この内積は、比較基準となる初期ベクトルからの変化量を示す。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、観測時ｔにおける固有ベクトルをｖｏｂ（ｔ）とすると、空間特徴量Ｐ（ｔ）は以下の式で表される。
Ｐ（ｔ）＝ｖｎｏ・ｖｏｂ（ｔ）
【００６９】
検知部５３は、空間特徴量算出部５２によって算出された空間特徴量Ｐ（ｔ）に基づいて、所定エリアにおける人間の動作を監視する。具体的には、空間特徴量Ｐ（ｔ）が「１」に近いほど、観測時ｔ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。このため、検知部５３は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が、所定の閾値たとえば「０．９９９」未満である場合、所定エリアに人間が侵入したと判断する。検知部５３は、所定エリア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。
【００７０】
利得制御部３７は、主信号アンプ３４へ出力する制御電圧を変更して主信号アンプ３４の利得を変更する際、変更通知信号を監視部１２へ出力する。
【００７１】
監視部１２は、利得制御部３７から変更通知信号を受けたタイミングに対応する主信号アンプ３４からの受信信号を監視処理の対象から除外するか、または当該タイミングに対応する受信信号から得られる監視結果を無効にする。
【００７２】
具体的には、監視部１２は、利得制御部３７から変更通知信号を受けた場合、メモリ５１が保持するデジタル信号ＶｉおよびＶｑを消去することにより、当該デジタル信号を今回の監視処理の対象から除外する。また、監視部１２における検知部５３は、たとえば、利得制御部３７から変更通知信号を受けた場合、所定エリアに人間が侵入したか否かの判断を行わないか、または所定エリアに人間が侵入したと判断しても警備会社に警報信号を送信しない。
【００７３】
［主信号アンプおよびログアンプの増幅特性］
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る直交復調器およびログアンプの出力電圧と受信電力との関係の一例を示す図である。
【００７４】
図５を参照して、出力特性Ｓｖ１〜Ｓｖ７は、たとえば、主信号アンプ３４の利得が制御電圧Ｖｃ１〜Ｖｃ７に応じてそれぞれ設定された場合における、直交復調器３５が出力するＩ信号およびＱ信号の電圧と受信電力との関係を示す。ここで、受信電力は、たとえば、図４に示すアンテナ部２１からの信号線と電波処理部２２との接続点Ｃｎにおける電波の電力である。また、出力特性Ｓｐは、後述するログアンプ４３が出力する電力信号と上記受信電力との関係を示す。
【００７５】
以下、利得制御部３７から制御電圧Ｖｃ１〜Ｖｃ７を受ける場合における主信号アンプ３４の利得を、それぞれＧ１〜Ｇ７とも称する。主信号アンプ３４の利得はＧ１〜Ｇ７の順に小さくなる。なお、主信号アンプ３４の増幅特性は、線形でもよいし、非線形でもよい。
【００７６】
［受信電力の測定］
図６は、本発明の第１の実施の形態に係るアレイ電波処理部における利得制御部の構成を示す図である。
【００７７】
図６を参照して、利得制御部３７は、ローノイズアンプ４１と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４２と、ログアンプ４３と、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）４４と、利得調整部４５と、記憶部４６とを含む。測定部４７は、カプラー３２と、ローノイズアンプ４１と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４２と、ログアンプ４３と、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）４４とを含む。すなわち、利得制御部３７は、測定部４７の一部を含む。
【００７８】
測定部４７は、送信機１５１から送信された電波の受信電力を測定する。より詳細には、ローノイズアンプ４１は、カプラー３２から受けたＩＦ信号を増幅し、増幅後のＩＦ信号をバンドパスフィルタ４２へ出力する。ローノイズアンプ４１の利得は、たとえばローノイズアンプ４１の利得を１にした場合において、接続点Ｃｎからログアンプ４３の入力端までに信号が減衰する電力を補う程度の値に設定される。
【００７９】
バンドパスフィルタ４２は、ローノイズアンプ４１から受けた電波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。
【００８０】
ログアンプ４３は、たとえば、ログ検波器であり、多段の増幅器を用いてｄＢｍ単位の入力電力に比例する電圧を出力する。具体的には、ログアンプ４３は、バンドパスフィルタ４２を通過したＩＦ信号を増幅し、受信電力の大きさをログスケールで示す電力信号をＡ／Ｄコンバータ４４へ出力する。言い換えると、ログアンプ４３は、受信電力の大きさを対数変換してＡ／Ｄコンバータ４４へ出力する。
【００８１】
Ａ／Ｄコンバータ４４は、たとえば、ログアンプ４３から受ける電力信号を周期的にサンプリングする。そして、Ａ／Ｄコンバータ４４は、サンプリング結果であるデジタル信号Ｖｌｏｇを利得調整部４５へ出力する。以下、デジタル信号Ｖｌｏｇの示す値をＶｌｏｇ値とも称する。
【００８２】
ここで、Ａ／Ｄコンバータ４４のサンプリング周波数は、たとえばＡ／Ｄコンバータ３６のサンプリング周波数より低い。また、Ａ／Ｄコンバータ４４のダイナミックレンジは、たとえばＡ／Ｄコンバータ３６のダイナミックレンジと同じ２０ｄＢである。
【００８３】
図７は、本発明の第１の実施の形態に係る記憶部が保持するルックアップテーブルの一例を示す図である。図８は、本発明の第１の実施の形態に係る記憶部が保持する増大時しきい値テーブルの一例を示す図である。図９は、本発明の第１の実施の形態に係る記憶部が保持する減少時しきい値テーブルの一例を示す図である。
【００８４】
図７〜図９を参照して、記憶部４６は、Ｖｌｏｇ値と受信電力との対応関係を示すルックアップテーブルＬＵＴ１を保持する。また、記憶部４６は、たとえば、受信電力と主信号アンプ３４の利得に対応する制御値との対応関係を示す情報として増大時しきい値テーブルＴｂ１および減少時しきい値テーブルＴｂ２を保持する。
【００８５】
具体的には、図８に示す増大時しきい値テーブルＴｂ１には、しきい値電圧Ｔｒ１２，Ｔｒ２３，Ｔｒ３４，Ｔｒ４５，Ｔｒ５６，Ｔｒ６７、受信電力、および設定制御電圧の対応関係が示される。また、図９に示す減少時しきい値テーブルＴｂ２には、しきい値電圧Ｔｆ２１，Ｔｆ３２，Ｔｆ４３，Ｔｆ５４，Ｔｆ６５，Ｔｆ７６、受信電力、および設定制御電圧の対応関係が示される。
【００８６】
たとえば、図５に示すように、主信号アンプ３４の出力電圧の標準値がＡ／Ｄコンバータ３６の上限値である３３００ミリボルトに対して−６ｄＢに相当する１６５０ミリボルトに設定される場合、しきい値電圧Ｔｒ１２，Ｔｒ２３，Ｔｒ３４，Ｔｒ４５，Ｔｒ５６，Ｔｒ６７は、以下のように設定される。
【００８７】
すなわち、しきい値電圧Ｔｒ１２，Ｔｒ２３，Ｔｒ３４，Ｔｒ４５，Ｔｒ５６，Ｔｒ６７は、たとえば、電力信号の電圧値が上記しきい値電圧のいずれか以上になったことで制御電圧を対応の値に変更すると、主信号アンプ３４の出力電圧が概ね１６５０ミリボルトになるような値に設定される。
【００８８】
同様に、しきい値電圧Ｔｆ２１，Ｔｆ３２，Ｔｆ４３，Ｔｆ５４，Ｔｆ６５，Ｔｆ７６は、たとえば、電力信号の電圧値が上記しきい値電圧のいずれかより小さくなったことで制御電圧を対応の値に変更すると、主信号アンプ３４の出力電圧が概ね１６５０ミリボルトになるような値に設定される。
【００８９】
利得調整部４５は、Ａ／Ｄコンバータ４４から受けるデジタル信号Ｖｌｏｇの示す値を送信機１５１から送信された電波の受信電力に変換可能である。より詳細には、利得調整部４５は、Ａ／Ｄコンバータ４４からデジタル信号Ｖｌｏｇを受けると、記憶部４６が保持するルックアップテーブルＬＵＴ１を参照して対応の受信電力を取得する。
【００９０】
具体的には、利得調整部４５は、たとえば、Ａ／Ｄコンバータ４４からＶｌｏｇ値として１５８０ミリボルトを受けると、ルックアップテーブルＬＵＴ１から受信電力として−８１．２ｄＢｍを取得する。したがって、Ｖｌｏｇ値を電波の受信電力として用いることが可能であるといえる。
【００９１】
［主信号アンプの利得の調整］
利得調整部４５は、測定部４７の測定結果に基づいて主信号アンプ３４の利得を調整する。より詳細には、利得制御部３７は、増大時しきい値テーブルＴｂ１または減少時しきい値テーブルＴｂ２を参照して、測定部４７により測定された受信電力に対応する制御値に従って主信号アンプ３４の利得を制御する。
【００９２】
図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る利得調整部が設定する制御電圧と、しきい値電圧との関係の一例を示す図である。
【００９３】
（制御電圧をＶｃ４からＶｃ５へ変更する場合）
図１０を参照して、たとえば、利得調整部４５は、前回受けたＶｌｏｇ値が１６６０ミリボルトであり、かつ今回受けたＶｌｏｇ値が１６８０ミリボルトである場合、すなわち前回−７７．５ｄＢｍの受信電力が測定結果として得られ、かつ今回−７６．５ｄＢｍの受信電力が測定結果として得られた場合、以下の処理を行う。
【００９４】
すなわち、利得調整部４５は、今回得られた受信電力が前回得られた受信電力より大きいので、参照すべきしきい値テーブルとして図８に示す増大時しきい値テーブルＴｂ１を選択する。
【００９５】
利得調整部４５は、選択した増大時しきい値テーブルＴｂ１を参照して、今回受けたＶｌｏｇ値がしきい値電圧Ｔｒ４５すなわち１６７３ミリボルト以上となったので、対応の「設定制御電圧」の欄から新たに設定すべき制御値として制御電圧Ｖｃ５を取得する。
【００９６】
利得調整部４５は、取得した制御電圧Ｖｃ５を主信号アンプ３４へ出力するとともに、変更通知信号を監視部１２へ出力する。制御電圧がＶｃ４からＶｃ５へ変更されることにより、図５に示すように主信号アンプ３４の利得はＧ４からＧ５へ減少する。
【００９７】
（制御電圧をＶｃ５からＶｃ４へ変更する場合）
また、たとえば、利得調整部４５は、前回受けたＶｌｏｇ値が１６００ミリボルトであり、かつ今回受けたＶｌｏｇ値が１５８０ミリボルトである場合、すなわち前回−８０．３ｄＢｍの受信電力が測定結果として得られ、かつ今回−８１．２ｄＢｍの受信電力が測定結果として得られた場合、以下の処理を行う。
【００９８】
すなわち、利得調整部４５は、今回得られた受信電力が前回得られた受信電力より小さいので、参照すべきしきい値テーブルとして図９に示す減少時しきい値テーブルＴｂ２を選択する。
【００９９】
利得調整部４５は、選択した減少時しきい値テーブルＴｂ２を参照して、今回受けたＶｌｏｇ値がしきい値電圧Ｔｆ５４すなわち１５９３ミリボルトより小さくなったので、対応の「設定制御電圧」の欄から新たに設定すべき制御値として制御電圧Ｖｃ４を取得する。
【０１００】
利得調整部４５は、取得した制御電圧Ｖｃ４を主信号アンプ３４へ出力するとともに、変更通知信号を監視部１２へ出力する。制御電圧がＶｃ５からＶｃ４へ変更されることにより、図５に示すように主信号アンプ３４の利得はＧ５からＧ４へ増加する。
【０１０１】
上述したように、たとえば、利得調整部４５が制御電圧をＶｃ４からＶｃ５へ変更することにより主信号アンプ３４の利得をＧ４からＧ５へ小さくするときのＶｌｏｇ値すなわち１６８０ミリボルトは、しきい値Ｔｒ４５である１６７３ミリボルトより大きい。
【０１０２】
また、利得調整部４５が制御電圧をＶｃ５からＶｃ４へ変更することにより主信号アンプ３４の利得をＧ５からＧ４へ大きくするときのＶｌｏｇ値すなわち１５８０ミリボルトは、しきい値電圧Ｔｆ５４である１５９３ミリボルトより小さい。
【０１０３】
したがって、利得調整部４５が主信号アンプ３４の利得をＧ５からＧ４へ大きくするときのＶｌｏｇ値すなわち１５８０ミリボルトと比べて、利得調整部４５が主信号アンプ３４の利得をＧ４からＧ５へ小さくするときのＶｌｏｇ値すなわち１６８０ミリボルトは大きい。
【０１０４】
図５に示す出力特性Ｓｐのように、ログアンプの出力電圧すなわちＶｌｏｇ値および受信電力は比例関係にあるので、上記を言い換えると、利得調整部４５が主信号アンプ３４の利得をＧ５からＧ４へ大きくするときの受信電力と比べて、利得調整部４５が当該利得をＧ４からＧ５へ小さくするときの受信電力は大きい。
【０１０５】
また、利得調整部４５が主信号アンプ３４の利得をＧ４からＧ５へ小さくするとき、および当該利得をＧ５からＧ４へ大きくするときに限らず、利得調整部４５が主信号アンプ３４の利得をＧｎからＧｎ−１へ大きくするときの受信電力と比べて、利得調整部４５が当該利得をＧｎ−１からＧｎへ小さくするときの受信電力は大きい。ここで、ｎはたとえば２から７までの整数である。
【０１０６】
なお、利得調整部４５は、ルックアップテーブルＬＵＴ１を参照して対応の受信電力を取得せずに、Ｖｌｏｇ値に基づいて主信号アンプ３４の利得を調整してもよい。具体的には、利得調整部４５は、たとえば、今回受けたＶｌｏｇ値が前回受けたＶｌｏｇ値より大きいとき、増大時しきい値テーブルＴｂ１を選択し、選択した増大時しきい値テーブルＴｂ１を参照して、上記２つのＶｌｏｇ値としきい値電圧との大小関係に基づいて制御電圧を変更する。同様に、利得調整部４５は、たとえば、今回受けたＶｌｏｇ値が前回受けたＶｌｏｇ値より小さいとき、減少時しきい値テーブルＴｂ２を選択し、選択した減少時しきい値テーブルＴｂ２を参照して、上記２つのＶｌｏｇ値としきい値電圧との大小関係に基づいて制御電圧を変更する。
【０１０７】
［受信電力の範囲］
再び図５を参照して、たとえば、測定部４７の測定可能な受信電力の範囲は、ログアンプ４３の増幅特性すなわち出力特性Ｓｐ、およびＡ／Ｄコンバータ４４のダイナミックレンジにより定まる。また、たとえば、利得調整部４５が主信号アンプ３４の利得を変更しない状態において、監視部１２が認識可能な受信電力の範囲は、主信号アンプ３４の増幅特性すなわち出力特性Ｓｖ１〜Ｓｖ７のうちの１つ、およびＡ／Ｄコンバータ３６のダイナミックレンジにより定まる。ここで、監視部１２が認識可能な受信電力の範囲とは、たとえば、受信電力の変化に応じて当該変化を認識可能な受信電力の範囲である。
【０１０８】
具体的には、Ａ／Ｄコンバータ３６，４４が正しくサンプリングできる電圧の範囲が、たとえば３３０ミリボルトから３３００ミリボルトまでである場合、測定部４７の測定可能な受信電力の範囲は、図５に示すように、−１１０．０ｄＢｍから−６０．０ｄＢｍまでの範囲より大きい。
【０１０９】
一方、たとえば、主信号アンプ３４の利得が制御電圧Ｖｃ４に応じた値であるＧ４に設定された状態において、Ａ／Ｄコンバータ３６がサンプリング可能な受信電力の範囲、言い換えると、監視部１２が認識可能な受信電力の範囲は−９５．０ｄＢｍから−７５．０ｄＢｍまでの範囲である。
【０１１０】
したがって、測定部４７の測定可能な受信電力の範囲は、たとえば主信号アンプ３４の利得がＧ４に設定された状態において、監視部１２が認識可能な受信電力の範囲より大きい。
【０１１１】
また、主信号アンプ３４の利得がＧ４に設定された状態に限らず、測定部４７の測定可能な受信電力の範囲は、測定部４７が主信号アンプ３４の利得を変更しない状態において、監視部１２が認識可能な受信電力の範囲より大きい。
【０１１２】
［主信号アンプの利得を調整するタイミング］
利得調整部４５は、測定部４７により測定された受信電力Ｐｐが監視部１２による１回の監視結果が得られる期間である信号処理期間より長く所定範囲に含まれる場合、主信号アンプ３４の利得を調整する。
【０１１３】
ここで、信号処理期間は、たとえば、監視部１２が空間特徴量Ｐ（ｔ）を算出するために必要なデジタル信号ＶｉおよびＶｑの蓄積を開始してから当該蓄積が完了するまでの期間である。
【０１１４】
具体的には、たとえば、監視部１２による１回の監視結果が得られる期間が１０〜１００ミリ秒であるのに対して、利得調整部４５では、主信号アンプ３４の利得調整が１時間に１回行われる。
【０１１５】
利得調整部４５は、１時間ごとに、Ａ／Ｄコンバータ４４により新たにサンプリングされたＶｌｏｇ値を受けて、受けたＶｌｏｇ値に基づいて受信電力Ｐｐを取得する。利得調整部４５は、たとえば今回取得した受信電力Ｐｐと前回受けたＶｌｏｇ値に基づく受信電力Ｐｆとの差が所定範囲に含まれる場合、今回受けたＶｌｏｇ値に基づいて主信号アンプ３４の利得を調整する。
【０１１６】
［動作］
図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る利得調整部が主信号アンプの利得調整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。
【０１１７】
図１１を参照して、たとえば、受信機１０１におけるＡ／Ｄコンバータ４４では、ログアンプ４３から出力される電力信号のサンプリングが周期的に行われる。利得調整部４５は、所定時間たとえば１時間ごとに、Ａ／Ｄコンバータ４４から受けた新たなＶｌｏｇ値に基づいて主信号アンプ３４の利得調整を行う。
【０１１８】
利得調整部４５の詳細な動作として、まず、利得調整部４５は、たとえば所定時間経過するまで待機し（ステップＳ１０２でＮＯ）、所定時間経過すると（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、Ａ／Ｄコンバータ４４から受けた新たなＶｌｏｇ値に基づいて受信電力Ｐｐを算出する（ステップＳ１０４）。
【０１１９】
次に、利得調整部４５は、受信電力Ｐｐと前回算出した受信電力Ｐｆとの差が所定範囲に含まれない場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、所定時間経過するまで待機する（ステップＳ１０２）。
【０１２０】
一方、利得調整部４５は、たとえば、受信電力Ｐｐと受信電力Ｐｆとの差が所定範囲に含まれる場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、受信電力Ｐｐと受信電力Ｐｆとの比較を行う（ステップＳ１０８）。
【０１２１】
次に、利得調整部４５は、たとえば、受信電力Ｐｐが受信電力Ｐｆより大きい場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、記憶部４６が保持する増大時しきい値テーブルＴｂ１を参照し、Ａ／Ｄコンバータ４４から今回受けたＶｌｏｇ値以下のしきい値電圧を取得する（ステップＳ１１０）。
【０１２２】
次に、利得調整部４５は、取得したしきい値電圧の中に、Ａ／Ｄコンバータ４４から前回受けたＶｌｏｇ値より大きいしきい値電圧が含まれない場合（ステップＳ１１２でＮＯ）、所定時間経過するまで待機する（ステップＳ１０２）。
【０１２３】
一方、利得調整部４５は、取得したしきい値電圧の中に、Ａ／Ｄコンバータ４４から前回受けたＶｌｏｇ値より大きいしきい値電圧Ｔｒｘが含まれる場合（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、しきい値電圧Ｔｒｘに対応する設定制御電圧を主信号アンプ３４へ出力することにより主信号アンプ３４の利得を小さくする（ステップＳ１１４）。
【０１２４】
次に、利得調整部４５は、変更通知信号を監視部１２へ出力する（ステップＳ１１６）。
【０１２５】
次に、利得調整部４５は、所定時間経過するまで待機する（ステップＳ１０２）。
【０１２６】
また、利得調整部４５は、たとえば、受信電力Ｐｐが受信電力Ｐｆ以下である場合（ステップＳ１０８でＮＯ）、記憶部４６が保持する減少時しきい値テーブルＴｂ２を参照し、Ａ／Ｄコンバータ４４から今回受けたＶｌｏｇ値より大きいしきい値電圧を取得する（ステップＳ１１８）。
【０１２７】
次に、利得調整部４５は、取得したしきい値電圧の中に、Ａ／Ｄコンバータ４４から前回受けたＶｌｏｇ値以下のしきい値電圧が含まれない場合（ステップＳ１２０でＮＯ）、所定時間経過するまで待機する（ステップＳ１０２）。
【０１２８】
一方、利得調整部４５は、取得したしきい値電圧の中に、Ａ／Ｄコンバータ４４から前回受けたＶｌｏｇ値以下のしきい値電圧Ｔｒｙが含まれる場合（ステップＳ１２０でＹＥＳ）、しきい値電圧Ｔｒｙに対応する設定制御電圧を主信号アンプ３４へ出力することにより主信号アンプ３４の利得を大きくする（ステップＳ１２２）。
【０１２９】
次に、利得調整部４５は、変更通知信号を監視部１２へ出力する（ステップＳ１１６）。
【０１３０】
［ルックアップテーブルの変形例］
図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る記憶部が保持するルックアップテーブルの一例を示す図である。
【０１３１】
本発明の第１の実施の形態に係る利得調整部４５は、記憶部４６が保持するルックアップテーブルＬＵＴ１、増大時しきい値テーブルＴｂ１および減少時しきい値テーブルＴｂ２に基づいて主信号アンプ３４の利得調整を行う構成であるとしたが、これに限定するものではない。
【０１３２】
利得調整部４５は、たとえば、上記３つのテーブルをまとめた、図１２に示す１つのルックアップテーブルＬＵＴ２に基づいて主信号アンプ３４の利得調整を行う構成であってもよい。
【０１３３】
具体的には、記憶部４６は、たとえば、電波の受信電力と主信号アンプ３４の利得に対応する制御値との対応関係を示す情報としてルックアップテーブルＬＵＴ２を保持する。
【０１３４】
（制御電圧をＶｃ４からＶｃ５へ変更する場合）
たとえば、利得調整部４５は、制御電圧Ｖｃ４を主信号アンプ３４へ出力する場合において、Ａ／Ｄコンバータ４４から今回受けたＶｌｏｇ値が１６８０ミリボルトであり、かつ前回受けたＶｌｏｇ値が１６６０ミリボルトであるとき、すなわち今回−７６．５ｄＢｍの受信電力が測定結果として得られ、かつ前回−７７．５ｄＢｍの受信電力が測定結果として得られたとき、以下の処理を行う。
【０１３５】
すなわち、利得調整部４５は、今回得られた受信電力が前回得られた受信電力より大きいので、図１２に示すルックアップテーブルＬＵＴ２における増大時制御電圧の欄を参照する。そして、利得調整部４５は、増大時制御電圧の欄から、今回受けたＶｌｏｇ値すなわち１６８０ミリボルトに対応する制御電圧Ｖｃ５を取得する。利得調整部４５は、取得した制御電圧Ｖｃ５を主信号アンプ３４へ出力するとともに、変更通知信号を監視部１２へ出力する。
【０１３６】
（制御電圧をＶｃ５からＶｃ４へ変更する場合）
また、たとえば、利得調整部４５は、たとえば、制御電圧Ｖｃ５を主信号アンプ３４へ出力する場合において、Ａ／Ｄコンバータ４４から今回受けたＶｌｏｇ値が１５８０ミリボルトであり、かつ前回受けたＶｌｏｇ値が１６００ミリボルトであるとき、すなわち今回−８１．２ｄＢｍの受信電力が測定結果として得られ、かつ前回−８０．３ｄＢｍの受信電力が測定結果として得られたとき、以下の処理を行う。
【０１３７】
すなわち、利得調整部４５は、今回得られた受信電力が前回得られた受信電力より小さいので、ルックアップテーブルＬＵＴ２における減少時制御電圧の欄を参照する。そして、利得調整部４５は、減少時制御電圧の欄から、今回受けたＶｌｏｇ値すなわち１５８０ミリボルトに対応する制御電圧Ｖｃ４を取得する。利得調整部４５は、取得した制御電圧Ｖｃ４を主信号アンプ３４へ出力するとともに、変更通知信号を監視部１２へ出力する。
【０１３８】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る侵入検知装置では、測定部４７がログアンプ４３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。電波の受信電力が監視部１２において認識可能な範囲を超える場合においても、当該受信電力を測定可能とするような増幅特性を有するアンプを測定部４７が含む構成であればよい。
【０１３９】
ところで、特許文献１に記載のイベント検出装置において、送信機から送信される電波の受信機における受信電力は、たとえば１日程度の長い期間で観測した場合、フェージング等により変動することがある。また、たとえば、送信機が送信する電波の電力が温度変化等により変動する場合、受信機における受信電力が変動する。
【０１４０】
受信機における受信電力の変動が許容範囲を超えて大きくなると、受信機において固有ベクトルを正しく計算することができなくなる場合がある。この場合、受信機は侵入者の検知を正しく行なうことができなくなる。
【０１４１】
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、受信部３８は、所定エリアに配置された送信機１５１から送信された電波を受信し、当該電波に基づく受信信号を出力する。主信号アンプ３４は、受信信号を増幅する。監視部１２は、主信号アンプ３４によって増幅された受信信号に基づいて所定エリアにおける人間の動作を監視する監視処理を行う。測定部４７は、電波の受信電力を測定する。利得調整部４５は、測定部４７の測定結果に基づいて主信号アンプ３４の利得を調整する。そして、測定部４７の測定可能な受信電力の範囲は、利得調整部４５が主信号アンプ３４の利得を変更しない状態において、監視部１２が認識可能な受信電力の範囲より大きい。
【０１４２】
このような構成により、送信機１５１からの電波の受信電力が監視部１２において認識可能な範囲を超える場合においても、測定部４７により測定された受信電力に基づいて主信号アンプ３４の利得を変更し、当該受信電力を監視部１２において認識可能とすることができる。これにより、監視部１２は、変更後の利得で増幅された受信信号に基づいて所定エリアにおける侵入者の検知を正しく行うことができる。すなわち、電波の受信電力の変動に対する耐性を向上することができる。
【０１４３】
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、測定部４７は、受信電力の大きさを示す信号を出力するログアンプ４３を含む。
【０１４４】
このように、受信電力の大きさを対数変換して出力するログアンプ４３を用いる構成により、大きな受信電力の変動を、たとえばダイナミックレンジの小さい低コストのＡ／Ｄコンバータを用いる簡易な構成で測定することができる。
【０１４５】
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、記憶部４６は、受信電力と主信号アンプ３４の利得に対応する制御値との対応関係を示す情報である増大時しきい値テーブルＴｂ１および減少時しきい値テーブルＴｂ２を保持する。利得調整部４５は、増大時しきい値テーブルＴｂ１および減少時しきい値テーブルＴｂ２を参照して、測定部４７により測定された受信電力に対応する制御値に従って主信号アンプ３４の利得を制御する。
【０１４６】
このような構成により、測定した受信電力に適した利得を簡易な処理で取得することができるので、主信号アンプ３４の利得の制御を効率よく行うことができる。
【０１４７】
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、利得調整部４５は、主信号アンプ３４の利得を変更する際に変更通知信号を監視部１２へ出力する。監視部１２は、利得調整部４５から変更通知信号を受けたタイミングに対応する主信号アンプ３４からの受信信号を監視処理の対象から除外するか、または当該タイミングに対応する受信信号から得られる監視結果を無効にする。
【０１４８】
このように、利得の変更に起因するレベルの変動を含む受信信号を監視処理の対象から除外する構成により、誤った監視結果が報告等されることを回避することができる。
【０１４９】
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、利得調整部４５が主信号アンプ３４の利得を第１の値から第２の値へ大きくするときの受信電力と比べて、利得調整部４５が当該利得を第２の値から第１の値へ小さくするときの受信電力は大きい。
【０１５０】
このような構成により、受信電力の変動に伴って利得が頻繁に変更される状況を回避することができるので、利得の変更に伴う受信信号のレベル変動の発生を抑制することで監視処理を安定させることができる。
【０１５１】
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、利得調整部４５は、測定部４７により測定された受信電力が、監視部１２において１回の監視結果を得るために要する電波の受信期間より長く所定範囲に含まれる場合、主信号アンプ３４の利得を調整する。
【０１５２】
このような構成により、人間の動作等に起因する受信電力の短期間の変動に基づいて主信号アンプ３４の利得を調整してしまうことを回避することができるので、主信号アンプ３４の利得の調整を適切に行うことができる。
【０１５３】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る受信機では、検知部５３は、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。検知部５３は、所定エリアにおける人間の動作として、所定エリア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、検知部５３は、空間特徴量Ｐ（ｔ）の変動により、所定エリア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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
＜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。
【０１５６】
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５３が、空間特徴量算出部５２によって算出された空間特徴量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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
より詳細には、受信機１０１の監視部１２における検知部５３は、空間特徴量算出部５２によって算出された空間特徴量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５３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。
【０１５９】
受信機１０１の監視部１２における空間特徴量算出部５２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、観測時ｔにおける固有ベクトルｖｏｂ（ｔ）とを用いて、観測時ｔにおける空間特徴量Ｐ（ｔ）を算出する。
【０１６０】
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。
【０１６１】
したがって、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。
【０１６２】
このため、検知部５３は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が所定のしきい値以上である状態が、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。
【０１６３】
具体的には、上記所定のしきい値が「０．９」であると仮定すると、検知部５３は、空間特徴量Ｐ（ｔ）が「０．９」より小さい場合、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５３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、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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
以上のように、本発明の第２の実施の形態に係る見守り装置では、受信部３８は、所定エリアに配置された送信機１５１から送信された電波を受信し、当該電波に基づく受信信号を出力する。主信号アンプ３４は、受信信号を増幅する。監視部１２は、主信号アンプ３４によって増幅された受信信号に基づいて所定エリアにおける人間の動作を監視する監視処理を行う。測定部４７は、電波の受信電力を測定する。利得調整部４５は、測定部４７の測定結果に基づいて主信号アンプ３４の利得を調整する。そして、測定部４７の測定可能な受信電力の範囲は、利得調整部４５が主信号アンプ３４の利得を変更しない状態において、監視部１２が認識可能な受信電力の範囲より大きい。
【０１６６】
このような構成により、送信機１５１からの電波の受信電力が監視部１２において認識可能な範囲を超える場合においても、測定部４７により測定された受信電力に基づいて主信号アンプ３４の利得を変更し、当該受信電力を監視部１２において認識可能とすることができる。これにより、監視部１２は、変更後の利得で増幅された受信信号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正しく検知することができる。すなわち、電波の受信電力の変動に対する耐性を向上することができる。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
【０１７２】
［付記１］
所定エリアに配置された送信機から送信された電波を受信し、前記電波に基づく受信信号を出力する受信部と、
前記受信信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部によって増幅された前記受信信号に基づいて前記所定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、
前記電波の受信電力を測定する測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて前記増幅部の利得を調整する調整部とを備え、
前記測定部の測定可能な前記受信電力の範囲は、前記調整部が前記増幅部の利得を変更しない状態において、前記監視部が認識可能な前記受信電力の範囲より大きく、
前記監視部は、第１のダイナミックレンジを有するＡ／Ｄコンバータが前記受信信号から生成するデジタル信号に基づいて空間特徴量を算出し、算出した前記空間特徴量に基づいて前記所定エリアにおける人間の動作を監視し、
前記測定部は、前記受信電力の大きさを示す電力信号を出力するログアンプを含み、
前記測定部は、第２のダイナミックレンジを有するＡ／Ｄコンバータが前記電力信号から生成するデジタル信号に基づいて前記受信電力を測定し、
前記測定部の測定可能な前記受信電力の範囲は、前記ログアンプの増幅特性および前記第２のダイナミックレンジに基づいて定まり、
前記監視部が認識可能な前記受信電力の範囲は、前記増幅部の増幅特性および前記第１のダイナミックレンジに基づいて定まる、監視装置。
【符号の説明】
【０１７３】
１１  アレイ電波処理部
１２  監視部
２１  アンテナ部
２２  電波処理部
２３，２５  発振器
２４，２６  分岐回路
３１  ミキサ
３２  カプラー
３３  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
３４  主信号アンプ（増幅部）
３５  直交復調器
３６  Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）
３７  利得制御部
３８  受信部
５１  メモリ
５２  空間特徴量算出部
５３  検知部
４１  ローノイズアンプ
４２  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
４３  ログアンプ
４４  Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）
４５  利得調整部
４６  記憶部
４７  測定部
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】
2015177249.tif 000003
【図２】
2015177249.tif 000004
【図３】
2015177249.tif 000005
【図４】
2015177249.tif 000006
【図５】
2015177249.tif 000007
【図６】
2015177249.tif 000008
【図７】
2015177249.tif 000009
【図８】
2015177249.tif 000010
【図９】
2015177249.tif 000011
【図１０】
2015177249.tif 000012
【図１１】
2015177249.tif 000013
【図１２】
2015177249.tif 000014