(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数の送波信号を発振する発振回路と、前記送波信号により超音波を車両の内部に送波する送波器と、前記超音波が前記車両の内部に存在する移動体に反射して生じる反射波、又は前記車両の窓ガラスに衝撃が加えられた際に生じる超音波を受波して受波信号を出力する受波器と、前記送波信号と同じ周波数の基準信号と前記受波信号との周波数差に基づいてドップラー信号を出力する位相検波回路と、前記ドップラー信号から演算して得られるベクトル回転角に基づいて前記移動体の有無を判定する移動体判定部と、前記ドップラー信号の振幅成分を演算し、当該振幅成分と予め設定された判定値とを比較し、当該振幅成分が前記判定値を上回ると衝撃が有ると判定する衝撃判定部とを備え、前記位相検波回路は複数設けられ、前記各位相検波回路に入力される前記基準信号は、互いに位相が異なることを特徴とする移動体検出装置。
【請求項２】
前記位相検波回路は２つであって、前記各位相検波回路に入力される基準信号は互いに位相が９０度ずれていることを特徴とする請求項１記載の移動体検出装置。
【請求項３】
前記衝撃判定部は、前記各位相検波回路から出力される各ドップラー信号をそれぞれ２乗し、２乗した各信号を加算した和信号の振幅成分と判定値とを比較し、当該振幅成分が当該判定値を上回ると衝撃が有ると判定することを特徴とする請求項２記載の移動体検出装置。
【請求項４】
前記判定値は、互いに大きさの異なる２つの判定値であって、前記衝撃判定部は、前記２つの判定値のうちの小さい方の判定値を前記ドップラー信号の振幅成分が上回ると、前記窓ガラスが割られない程度の小さい衝撃が有ると判定し、前記２つの判定値のうちの大きい方の判定値を前記ドップラー信号の振幅成分が上回ると、前記窓ガラスが割れる程大きい衝撃が有ると判定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の移動体検出装置。
【請求項５】
前記衝撃判定部は、前記移動体判定部において前記移動体が存在すると判定されていないときに衝撃の有無を判定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の移動体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視空間内を移動する物体の存否を検出する移動体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車の車内の備品を守る自動車用盗難防止装置として、衝撃検出器を用いた方式と、超音波移動物体検出器を用いた方式とが知られている。前者の衝撃検出器を用いた方式は、自動車の窓ガラス等に衝撃センサを取り付けておき、自動車内への侵入を意図して窓ガラスが割られたとき、その衝撃を衝撃センサで検出し、警報等を発するものである。後者の超音波移動物体検出器を用いた方式は、自動車の車室天井裏等に超音波センサを取り付けておき、窓ガラスを割って車内へ侵入するものがあるとこれを検出し、警報等を発するものである。
【０００３】
そして、従来、衝撃検出器と、衝撃検出器によって衝撃が検出されたとき超音波の送信を開始して自動車内の移動物体の有無を検出する超音波移動物体検出器と、警報器とを具備した自動車用盗難防止装置が知られており、特許文献１に開示されている。
【０００４】
また、従来から、ガラス割れセンサを侵入センサに機能的に一体化してなる車両用セキュリティセンサが知られており、特許文献２に開示されている。この特許文献２に記載の従来例は、セキュリティセンサを有し、車両の車室内に超音波を所定期間の間ずつ間欠的に送信し、当該超音波が車室内で反射されたときこの反射超音波を受信し、この受信反射超音波に基づき人の車室内への侵入の有無を検出する。また、セキュリティセンサは、超音波の非送信中毎に、ウインドウガラスの割れにより生ずる超音波を受信して、この受信超音波に基づきウインドウガラスの割れを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−１３５８４５号公報
【特許文献２】特開２００１−２５３３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の従来例では、窓ガラスに加わる衝撃を検出しないと移動物体の有無の検出を開始しない。このため、例えば窓ガラスを割らずにドアをこじ開けた場合には窓ガラスを割ることなく自動車内に侵入できるが、特許文献１に記載の従来例ではこの場合に移動物体を検出することができないという問題があった。また、特許文献１に記載の従来例では、超音波物体移動検出器とは別に衝撃検出器を備える必要があるため、部品点数が増大するという問題があった。
【０００７】
一方、特許文献２に記載の従来例では、特許文献１に記載の従来例とは異なり、超音波を用いることで窓ガラスの割れの検出と移動体の有無の検出との両方を実行することができ、また、衝撃検出器を設ける必要がない。しかしながら、特許文献２に記載の従来例においても、窓ガラスが割られたことを検出するために、包絡線検波回路や比較回路といった移動物体を検出するための構成とは別の構成を備える必要があるため、部品点数が増大するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、部品点数を増大させることなく窓ガラスに加わる衝撃の有無の検出と移動体の有無の検出との両方を実行することのできる移動体検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の移動体検出装置は、所定の周波数の送波信号を発振する発振回路と、前記送波信号により超音波を車両の内部に送波する送波器と、前記超音波が前記車両の内部に存在する移動体に反射して生じる反射波、又は前記車両の窓ガラスに衝撃が加えられた際に生じる超音波を受波して受波信号を出力する受波器と、前記送波信号と同じ周波数の基準信号と前記受波信号との周波数差に基づいてドップラー信号を出力する位相検波回路と、前記ドップラー信号から演算して得られるベクトル回転角に基づいて前記移動体の有無を判定する移動体判定部と、前記ドップラー信号の振幅成分を演算し、当該振幅成分と予め設定された判定値とを比較し、当該振幅成分が前記判定値を上回ると衝撃が有ると判定する衝撃判定部とを備え、前記位相検波回路は複数設けられ、前記各位相検波回路に入力される前記基準信号は、互いに位相が異なることを特徴とする。
【００１０】
この移動体検出装置において、前記位相検波回路は２つであって、前記各位相検波回路に入力される基準信号は互いに位相が９０度ずれていることが好ましい。
【００１１】
この移動体検出装置において、前記衝撃判定部は、前記各位相検波回路から出力される各ドップラー信号をそれぞれ２乗し、２乗した各信号を加算した和信号の振幅成分と判定値とを比較し、当該振幅成分が当該判定値を上回ると衝撃が有ると判定することが好ましい。
【００１２】
この移動体検出装置において、前記判定値は、互いに大きさの異なる２つの判定値であって、前記衝撃判定部は、前記２つの判定値のうちの小さい方の判定値を前記ドップラー信号の振幅成分が上回ると、前記窓ガラスが割られない程度の小さい衝撃が有ると判定し、前記２つの判定値のうちの大きい方の判定値を前記ドップラー信号の振幅成分が上回ると、前記窓ガラスが割れる程大きい衝撃が有ると判定することが好ましい。
【００１３】
この移動体検出装置において、前記衝撃判定部は、前記移動体判定部において前記移動体が存在すると判定されていないときに衝撃の有無を判定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、部品点数を増大させることなく窓ガラスに加わる衝撃の有無の検出と移動体の有無の検出との両方を実行することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る移動体検出装置の実施形態を示す概略図である。
【図２】同上の移動体検出装置が設置される車両の概略図である。
【図３】同上の移動体検出装置において、窓ガラスに加わる衝撃による超音波に基づく受波信号の一例を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る移動体検出装置の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１に示すように、検出部１と、移動体判定部２と、衝撃判定部３とを備える。なお、本実施形態は、総合判定部４と、本警報部５と、予備警報部６とを備えた車載警報装置と併せて用いられるため、以下では車載警報装置も含めて本実施形態として説明する。
【００１７】
検出部１は、所謂超音波式のドップラーセンサであって、送波器１０と、受波器１１と、発振回路１２と、移相回路１３と、第１の位相検波回路１４と、第２の位相検波回路１５と、第１の増幅回路１６と、第２の増幅回路１７とを備える。発振回路１２は、所定周波数の送波信号を発振する。送波器１０は、発振回路１２からの送波信号を受けて発振回路１２の発振周波数と同じ周波数の超音波を監視空間に送波する。本実施形態は、例えば図２の黒点で示すように、車両Ｂ１内における前部座席上方の天井に設置され、車両Ｂ１の内部を監視空間とする。なお、本実施形態のうち車載警報器については、移動体検出装置とは別の場所に設置してもよい。受波器１１は、図１に示すように、監視空間に存在する移動体Ａ１に反射して生じる反射波、若しくは監視空間を構成するもの（本実施形態では、車両Ｂ１の窓ガラス）に加わる衝撃による超音波を受波して受波信号Ｅ０を出力する。
【００１８】
第１の位相検波回路１４は、受波信号Ｅ０と第１の基準信号Ｅ１とを混合（ミキシング）することで、受波信号Ｅ０と第１の基準信号Ｅ１との周波数差に基づくドップラー信号Ｅ３を出力する。また、第２の位相検波回路１５は、受波信号Ｅ０と第２の基準信号Ｅ２とを混合することで、受波信号Ｅ０と第２の基準信号Ｅ２との周波数差に基づくドップラー信号Ｅ４を出力する。
【００１９】
なお、本来、ドップラー信号Ｅ３，Ｅ４は移動体Ａ１に反射して生じる反射波に基づく受波信号Ｅ０と、基準信号Ｅ１，Ｅ２との周波数差に基づいて生じるものである。一方、窓ガラスに加わる衝撃による超音波は、移動体Ａ１からの反射波ではないので、通常、ドップラー効果に依らずとも基準信号Ｅ１，Ｅ２との間で周波数に差が生じる。したがって、本実施形態では、衝撃による超音波に基づく受波信号Ｅ０を各位相検波回路１４，１５で基準信号Ｅ１，Ｅ２と混合することで、ドップラー信号Ｅ３，Ｅ４として検出することができる。
【００２０】
ここで、第１の基準信号Ｅ１及び第２の基準信号Ｅ２は、何れも発振回路１２から出力される信号であるために発振回路１２の発振周波数と同じ周波数である。しかしながら、第２の基準信号Ｅ２は、移相回路１３を介して第２の位相検波回路１５に入力されるため、第１の基準信号Ｅ１と第２の基準信号Ｅ２とは互いに位相が異なっている（本実施形態では、位相が９０°異なっている）。したがって、各位相検波回路１４，１５から出力されるドップラー信号Ｅ３，Ｅ４も位相が互いに異なったものとなる。そして、各ドップラー信号Ｅ３，Ｅ４は、それぞれ第１の増幅回路１６、第２の増幅回路１７で増幅された後に後述する移動体判定部２に入力される。
【００２１】
移動体判定部２は、サンプリング回路２０と、メモリ２１と、ベクトル回転角演算回路２２と、回転角積算回路２３と、閾値回路２４とを備える。サンプリング回路２０は、入力される１対のドップラー信号Ｅ３，Ｅ４を所定のサンプリング周期でサンプリングし、且つ量子化することでアナログ値からディジタル値に変換する。この変換したディジタル値は、不揮発性のメモリ２１に順次格納される。
【００２２】
ここで、一方のドップラー信号Ｅ３を変換したディジタル値をＸｎ、他方のドップラー信号Ｅ４を変換したディジタル値をＹｎ（ｎは正の整数）とし、二次元直交座標系の原点を始点し且つ（Ｘｎ，Ｙｎ）を終点とするベクトルＲｎを定義する。なお、ベクトルＲｎの大きさは、各ドップラー信号Ｅ３，Ｅ４の振幅に対応している。
【００２３】
ベクトル回転角演算回路２２は、前回のサンプリングで得られてメモリ２１に格納されているベクトルＲｎ−１と、今回のサンプリングで得られたベクトルＲｎとが成す角度（ベクトル回転角）φｎを演算する。なお、ベクトル回転角演算回路２２は、下記に示す式でベクトル回転角φｎを演算している。
【００２４】
φｎ＝arctan{(Ｘｎ−１Ｙｎ−Ｙｎ−１Ｘｎ)／(Ｘｎ−１Ｘｎ＋Ｙｎ−１Ｙｎ)}
したがって、移動体Ａ１が近付く場合は、ベクトルＲｎが反時計回りに回転するため、ベクトル回転角φｎの極性は正となり、移動体Ａ１が遠ざかる場合は、ベクトルＲｎが時計回りに回転するため、ベクトル回転角φｎの極性は負となる。
【００２５】
回転角積算回路２３は、ベクトル回転角演算回路２２で求めたベクトル回転角φｎを積算する。この積算値（＝φ１＋φ２＋・・・φｎ＋・・・）が移動体Ａ１の移動距離に比例することになる。閾値回路２４は、回転角積算回路２３で求めた積算値と所定の閾値とを比較し、積算値が当該閾値を上回ると検出信号を出力する。この検出信号は、後述する総合判定部４に入力される。
【００２６】
衝撃判定部３は、１対のドップラー信号Ｅ３，Ｅ４の振幅成分をそれぞれ演算し、当該ドップラー信号Ｅ３，Ｅ４のうち何れか大きい方の振幅成分と予め設定された判定値との比較結果に基づいて窓ガラスに加わる衝撃の有無を判定する。すなわち、衝撃判定部３は、ドップラー信号Ｅ３，Ｅ４の振幅成分が判定値を上回ると衝撃があったと判定し、判定信号を出力する。本実施形態では、衝撃判定部３は互いに異なる２つの判定値を有し、小さい方の判定値を振幅成分が上回ると第１の判定信号を出力し、大きい方の判定値を振幅成分が上回ると第２の判定信号を出力する。このように２つの判定値を用いることで、衝撃判定部３において、窓ガラスに加わる衝撃を２段階で判定することができる。
【００２７】
なお、小さい方の判定値は、窓ガラスに意図的に加えられ且つ窓ガラスが割られない程度の小さい衝撃を判定できるように、車両Ｂ１が揺れる等して生じる超音波による振幅成分よりも大きく設定するのが望ましい。また、大きい方の判定値は、窓ガラスが割れる程大きい衝撃を判定できるように設定するのが望ましい。
【００２８】
ところで、窓ガラスに加わる衝撃による超音波に基づく受波信号Ｅ０は、図３において実線及び破線で示すように、発生する毎に位相にずれが生じる。また、衝撃による超音波が発生するタイミングは未知であるため、位相検波回路において当該超音波に基づく受波信号Ｅ０と基準信号とを混合する際に、基準信号との位相差も混合する度に異なる。更に、衝撃による超音波は衝撃の瞬間でのみ発生し、位相検波回路は、入力される信号のうち限られた周波数帯域の信号のみを通過させることで誤動作を防止する構成となっている。このため、基準信号と受波信号Ｅ０との位相差によって、得られるドップラー信号の振幅成分は大きく変動する。したがって、たとえ衝撃による超音波が発生していたとしても、得られるドップラー信号の振幅成分が小さい場合には、衝撃判定部３においてドップラー信号の振幅成分が判定値を上回らず、衝撃を検出し損ねる虞がある。
【００２９】
そこで、位相検波回路を複数設け、各位相検波回路に入力される基準信号を周波数が同一で且つ互いに位相が異なるものとするのが望ましい。このように構成すれば、仮に何れか１つの位相検波回路で得られるドップラー信号の振幅成分が最小であったとしても、他の位相検波回路で得られるドップラー信号の振幅成分は少なくとも最小とはならない。したがって、衝撃による超音波が発生した際に、衝撃判定部３において、得られるドップラー信号の振幅成分が判定値を上回る確率を上げることができ、衝撃を検出し損ねる確率を下げることができる。
【００３０】
特に、本実施形態では、位相検波回路を２つ設け、各位相検波回路１４，１５に互いに位相が９０°ずれている基準信号Ｅ１，Ｅ２をそれぞれ入力している。この場合、仮に第１の位相検波回路１４で得られるドップラー信号Ｅ３の振幅成分が最小であったとしても、第２の位相検波回路１５で得られるドップラー信号Ｅ４の振幅成分が最大となる。すなわち、２つの位相検波回路１４，１５のみで衝撃を検出し損ねる確率を効果的に下げることができる。
【００３１】
総合判定部４は、移動体判定部２から出力される検出信号と、衝撃判定部３から出力される第１の判定信号又は第２の判定信号とに基づいて、予備警報と本警報との何れを発報するかを判定する。ここで、「予備警報」とは、窓ガラスを割ろうとする不審者を威嚇するための警報を示し、「本警報」とは、不審者を威嚇するとともに周囲に異常の発生を知らせるための警報を示す。総合判定部４は、検出信号が入力されず、且つ第１の判定信号が入力された場合には、予備警報を発報すべきと判定し、予備警報部６に警報を発報する旨の指令信号を出力する。また、総合判定部４は、検出信号又は第２の判定信号が入力された場合には、本警報を発報すべきと判定し、本警報部５に警報を発報する旨の指令信号を出力する。
【００３２】
本警報部５は、総合判定部４からの警報を発報する旨の指令信号が入力されると、例えば車両Ｂ１のホーンや、別途備え付けてあるサイレンを鳴動させることで本警報を発報する。また、予備警報部６は、総合判定部４からの警報を発報する旨の指令信号が入力されると、例えば車両Ｂ１のハザードランプを数回点滅させることで予備警報を発報する。
【００３３】
ここで、予備警報としては、不審者のみを威嚇させれば足り、また周囲の人に極力迷惑をかけてはならないという性質上、ホーン等を鳴動させるのは好ましくない。勿論、上記のように予備警報としてハザードランプを点滅させた場合にも周囲の人に迷惑をかける虞があるが、ホーン等を鳴動させる場合と比較して迷惑ではなく、また周囲の人を車両Ｂ１に注目させるという二次的な効果も奏するため、望ましい。
【００３４】
以下、本実施形態の動作について説明する。先ず、不審者が車両Ｂ１の窓ガラスを割ろうとする等して衝撃による超音波が発生すると、当該超音波に基づく受波信号Ｅ０が各位相検波回路１４，１５で基準信号Ｅ１，Ｅ２と混合されることで、１対のドップラー信号Ｅ３，Ｅ４が生じる。衝撃判定部３では、各ドップラー信号Ｅ３，Ｅ４のうち大きい方の振幅成分と判定値とを比較し、小さい方の判定値を振幅成分が上回った場合には第１の判定信号を出力し、大きい方の判定値を振幅成分が上回った場合には第２の判定信号を出力する。なお、不審者が窓ガラスを割ろうとする段階では、不審者は車両Ｂ１内に侵入していないため、移動体判定部２では不審者を移動体Ａ１として判定せず、したがって閾値回路２４からは検出信号は出力されない。
【００３５】
総合判定部４は、第１の判定信号が入力された場合には、予備警報部６に警報を発報させるべく指令信号を出力する。そして、予備警報部６が予備警報を発報することで、不審者を威嚇する。この段階では、窓ガラスが割れる程の衝撃が生じていないため、予備警報によって不審者を威嚇することに成功すれば、窓ガラスを割られることなく車上盗難を未然に防止することができる。
【００３６】
一方、第２の判定信号が入力された場合には、総合判定部４は本警報部５に本警報を発報させるべく指令信号を出力する。そして、本警報部５が本警報を発報することで、不審者を威嚇するとともに周囲に異常の発生を知らせる。この段階では、窓ガラスが割られる可能性も高いが、本警報によって不審者を威嚇することに成功すれば、車上盗難を未然に防止することができる。
【００３７】
次に、不審者が車両Ｂ１の窓ガラスを割って車内に侵入すると、不審者は移動体Ａ１として移動体判定部２で判定され、閾値回路２４から検出信号が出力される。総合判定部４では、検出信号が入力されると本警報部５に警報を発報させるべく指令信号を出力する。そして、本警報部５が本警報を発報することで、不審者を威嚇するとともに周囲に異常の発生を知らせる。これにより、車両Ｂ１内に侵入した不審者を威嚇することに成功すれば、車上盗難を未然に防止することができる。
【００３８】
ここで、総合判定部４を、検出信号が入力されると衝撃判定部３の判定処理を停止させるように構成してもよい。この場合、衝撃判定部３は、移動体判定部２が移動体Ａ１を判定していないときだけ衝撃の有無を判定する。これにより、移動体判定部２が移動体Ａ１を判定している間は衝撃判定部３の判定処理が邪魔することがないので、移動体判定部２の誤動作を防止することができる。また、衝撃判定部３に不要な処理をさせないことで消費電力を低減することができる。
【００３９】
また、総合判定部４を上記のように構成する場合には、衝撃判定部３を、大きい方の判定値を用いずに小さい方の判定値のみで判定処理を行うように構成してもよい。この場合、衝撃があったと判定した際には予備警報のみが発報されるが、車上盗難を防止する効果は十分に期待することができる。
【００４０】
上述のように、本実施形態では、移動体判定部２の他に衝撃判定部３を設けているので、窓ガラスに加わる衝撃の有無の検出と移動体の有無の検出との両方を実行することができる。したがって、例えば窓ガラスに加わる衝撃を検出した時点で警報の発報等により威嚇することで、窓ガラスを割られることなく車上盗難を未然に防止することができる。また、万一衝撃を検出し損ねた場合にも、移動体の検出も行うことができるので、窓ガラスを割られた後にも警報の発報等により威嚇することで、車上盗難を未然に防止することができる。
【００４１】
更に、本実施形態の衝撃判定部３は、１対のドップラー信号Ｅ３，Ｅ４の振幅成分を演算し、振幅成分を判定値と比較する処理を行えばよいので、例えば移動体判定部２と併せてマイコンを用いてソフトウェア的に構成することが可能である。したがって、従来例と比較して部品点数を増やすことなく窓ガラスに加わる衝撃の有無の検出を実行することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、上述のように衝撃判定部３において１対のドップラー信号Ｅ３，Ｅ４のうち大きい方の振幅成分と判定値とを比較している。しかしながら、当該振幅成分は、衝撃による超音波の大きさが同じであったとしても衝撃のタイミングによって変動するため、衝撃による超音波の大きさと当該振幅成分とが１対１に対応しない。そこで、衝撃判定部３において、各ドップラー信号Ｅ３，Ｅ４をそれぞれ２乗変換部（図示せず）で２乗し、２乗した各信号を加算した和信号を求め、当該和信号の振幅成分と判定値とを比較することで衝撃の有無を判定してもよい。この場合、衝撃による超音波の大きさと和信号の振幅成分とが、衝撃のタイミングに依らず１対１に対応するため、衝撃の有無を安定して判定することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  送波器
１１  受波器
１２  発振回路
１４  第１の位相検波回路
１５  第２の位相検波回路
２  移動体判定部
３  衝撃判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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