(57)【要約】【課題】センサ部の消費電力を抑制できる無線センサシステムを提供する。【解決手段】センサ部１０と演算制御部２０と、を備えた無線センサシステム１であって、センサ部１０は、検知信号を生成する第１信号発生部１１と、検知信号を無線送信する第１送信部１２と、反射信号と制御信号とを無線受信する第１受信部１３と、検知データを生成する第１検波部１４と、制御情報を検出する第２検波部１５と、検知信号に変調を加えると共にセンサ部の制御を実行する第１制御部１６と、を有し、演算制御部２０は、制御信号を生成する第２信号発生部２１と、制御信号を無線送信する第２送信部２２と、検知信号を無線受信する第２受信部２３と、検知データを検出する第３検波部２４と、対象物の動きを演算する演算部２５と、制御情報を生成すると共に制御信号に変調を加える第２制御部２６と、を有している。【選択図】図２
2015072433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知用の高周波信号である検知信号と対象物からの前記検知信号の反射信号とを用いて前記対象物の動きを検知するセンサ部と、
前記対象物の動きを演算すると共に前記センサ部を制御する演算制御部と、
を備えた無線センサシステムであって、
前記センサ部は、
前記検知信号を生成する第１信号発生部と、
前記検知信号を無線送信する第１送信部と、
前記反射信号と制御用の高周波信号である制御信号とを無線受信する第１受信部と、
前記検知信号と前記反射信号との混合信号に基づいて検知データを生成する第１検波部と、
前記制御信号から前記センサ部の制御に関する制御情報を検出する第２検波部と、
前記検知データに基づいて前記検知信号に変調を加えると共に、前記制御情報に基づいて前記センサ部の制御を実行する第１制御部と、
を有し、
前記演算制御部は、
前記制御信号を生成する第２信号発生部と、
前記制御信号を無線送信する第２送信部と、
前記検知信号を無線受信する第２受信部と、
前記検知信号から前記検知データを検出する第３検波部と、
前記検知データに基づいて前記対象物の動きを演算する演算部と、
前記演算部の演算結果に基づいて前記制御情報を生成すると共に、前記制御情報に基づいて前記制御信号に変調を加える第２制御部と、
を有し、
前記センサ部と前記演算制御部との間の無線通信を利用して、前記検知データと前記制御情報との伝達を行うことを特徴とする無線センサシステム。
【請求項２】
前記センサ部と前記演算制御部とは、
前記第１送信部が前記検知信号を無線送信する第１時間帯と、
前記第２送信部が前記制御信号を無線送信する第２時間帯と、
に時間を分割して動作することを特徴とする、
請求項１に記載の無線センサシステム。
【請求項３】
前記センサ部は、
前記検知信号の周波数を変化させる周波数可変手段と、
前記検知信号の信号強度を変化させる信号強度可変手段と、
のうちの少なくとも１つを有していることを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の無線センサシステム。
【請求項４】
前記センサ部は、
前記検知信号の位相を変化させる第１位相可変手段と、
前記反射信号の位相を変化させる第２位相可変手段と、
のうちの少なくとも１つを有していることを特徴とする、
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の無線センサシステム。
【請求項５】
複数の前記センサ部を備え、
前記演算制御部は、
複数の前記センサ部ごとに前記制御情報の伝達を行うことを特徴とする、
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の無線センサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線センサシステムに関し、特に、高周波の無線信号を用いて対象物の動きを検知する無線センサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ−Ｗｉｄｅｂａｎｄ）等の帯域の高周波の無線信号とその反射信号とを用いて対象物の動きを検知する無線センサシステムが実用化されている。このようなシステムは、睡眠中の人の呼吸や心拍数や睡眠中の動作等を監視するためのシステム等に利用されている。【０００３】
このような無線センサシステムとしては、特許文献１に係る無線周波数センサ（センサ装置）を備えたシステム等が提案されている。図９は、特許文献１に係る無線周波数センサ３１０の構成を示す説明図である。【０００４】
図９に示すように、無線周波数センサ３１０は、局部発振器３１１とＲＦ送信機３１２とＲＦ受信機３１３と増幅器３１４とミキサ３１５とローパスフィルタ３１６とを備えている。無線周波数センサ３１０は、更に、図示しない演算制御回路も備えている。【０００５】
局部発振器３１１は、高周波信号を生成している。ＲＦ送信機３１２は、局部発振器３１１が生成した電気信号を人間などの被験者（対象物）に向けて無線送信している。ＲＦ受信機３１３は、ＲＦ送信機３１２の送信信号が被験者から反射した反射信号を無線受信している。増幅器３１４は、ＲＦ受信機３１３が無線受信した反射信号を増幅している。ミキサ３１５は、増幅された反射信号を送信信号の一部と混合している。ローパスフィルタ３１６は、ミキサ３１５の出力信号のノイズ成分を除去している。ローパスフィルタ３１６の出力信号は、被験者の動作、呼吸、及び心活動に関する情報を含む未処理センサ信号となる。【０００６】
演算制御回路は、局部発振器３１１とＲＦ送信機３１２とＲＦ受信機３１３と増幅器３１４とミキサ３１５とローパスフィルタ３１６等の各種回路を制御している。また、演算制御回路は、ローパスフィルタ３１６から未処理センサ信号を入手し、入手した未処理センサ信号に基づいて、被験者の動作、呼吸、及び心活動に関する動作情報を演算している。無線周波数センサ３１０は、このようにして、被験者の動きを検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００９−５３８７２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような無線センサシステムにおいて、近年、電池交換の頻度を少なくする等の目的で、センサ装置の消費電力を抑制することが求められてきている。しかしながら、従来の無線周波数センサ３１０では、動作情報の演算や無線周波数センサ３１０の各種回路の制御のために、演算制御回路が複雑な信号処理を行っており、それに伴って無線周波数センサ３１０が大きな電力を消費していた。その結果、無線周波数センサ３１０の消費電力の抑制を阻害していた。【０００９】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、センサ装置の消費電力を抑制できる無線センサシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を解決するために、請求項１に記載の無線センサシステムは、検知用の高周波信号である検知信号と対象物からの前記検知信号の反射信号とを用いて前記対象物の動きを検知するセンサ部と、前記対象物の動きを演算すると共に前記センサ部を制御する演算制御部と、を備えた無線センサシステムであって、前記センサ部は、前記検知信号を生成する第１信号発生部と、前記検知信号を無線送信する第１送信部と、前記反射信号と制御用の高周波信号である制御信号とを無線受信する第１受信部と、前記検知信号と前記反射信号との混合信号に基づいて検知データを生成する第１検波部と、前記制御信号から前記センサ部の制御に関する制御情報を検出する第２検波部と、前記検知データに基づいて前記検知信号に変調を加えると共に、前記制御情報に基づいて前記センサ部の制御を実行する第１制御部と、を有し、前記演算制御部は、前記制御信号を生成する第２信号発生部と、前記制御信号を無線送信する第２送信部と、前記検知信号を無線受信する第２受信部と、前記検知信号から前記検知データを検出する第３検波部と、前記検知データに基づいて前記対象物の動きを演算する演算部と、前記演算部の演算結果に基づいて前記制御情報を生成すると共に、前記制御情報に基づいて前記制御信号に変調を加える第２制御部と、を有し、前記センサ部と前記演算制御部との間の無線通信を利用して、前記検知データと前記制御情報との伝達を行うことを特徴とする。【００１１】
この構成の無線センサシステムでは、センサ部（センサ装置）は、検知信号を無線送信する第１送信部と、反射信号と制御信号とを無線受信する第１受信部と、を有している。また、演算制御部は、制御信号を無線送信する第２送信部と、検知信号を無線受信する第２受信部と、を有している。そのため、センサ部と演算制御部との間で無線通信が可能であり、センサ部と演算制御部との間の無線通信を利用して、検知データと制御信号との伝達を行うことができる。【００１２】
そして、演算制御部の第２制御部が制御情報を生成し、センサ部の第１制御部が制御情報に基づいてセンサ部の制御を実行することによって、センサ部の制御を行うための複雑な信号処理を演算制御部側で行うことができる。また、演算制御部の演算部がセンサ部から伝達された検知データを用いて対象物の動きを演算することによって、対象物の動きを演算するための複雑な信号処理を演算制御部側で行うことができる。その結果、センサ部では、対象物の動きを演算したりセンサ部自身の制御を行ったりするための複雑な信号処理を行わなくても良くなる。そして、それによってセンサ部の消費電力を抑制することができる。しかも、検知信号の変調成分として検知データの伝達を行うので、第１送信部の回路構成を簡単にできる。【００１３】
請求項２に記載の無線センサシステムでは、前記センサ部と前記演算制御部とは、前記第１送信部が前記検知信号を無線送信する第１時間帯と、前記第２送信部が前記制御信号を無線送信する第２時間帯と、に時間を分割して動作することを特徴とする。【００１４】
この構成の無線センサシステムでは、センサ部と演算制御部とが、第１送信部が検知信号を無線送信する第１時間帯と、第２送信部が制御信号を無線送信する第２時間帯と、に時間を分割して動作することによって、検知信号と制御信号との干渉を抑制することができる。その結果、センサ部と演算制御部との間の無線通信を安定させることができる。【００１５】
請求項３に記載の無線センサシステムでは、前記センサ部は、前記検知信号の周波数を変化させる周波数可変手段と、前記検知信号の信号強度を変化させる信号強度可変手段と、のうちの少なくとも１つを有していることを特徴とする。【００１６】
この構成の無線センサシステムでは、検知信号と同じかそれに近い周波数の他の無線信号が使用されるような場合に、周波数可変手段が検知信号の周波数を変化させることによって、他の無線信号による干渉を抑制することができる。また、信号強度可変手段が検知信号の信号強度を変化させることによっても、他の無線信号による干渉を抑制することができる。その結果、センサ部の検知感度を安定させることができる。【００１７】
請求項４に記載の無線センサシステムでは、前記センサ部は、前記検知信号の位相を変化させる第１位相可変手段と、前記反射信号の位相を変化させる第２位相可変手段と、のうちの少なくとも１つを有していることを特徴とする。【００１８】
この構成の無線センサシステムでは、センサ部と対象物との距離が変化するような場合に、第１位相調整手段が検知信号の位相を変化させることによって、検知感度を最適化することができる。また、第２位相調整手段が反射信号の位相を変化させることによっても、検知感度を最適化することができる。その結果、センサ部の検知感度を安定させることができる。【００１９】
請求項５に記載の無線センサシステムは、複数の前記センサ部を備え、前記演算制御部は、複数の前記センサ部ごとに前記制御情報の伝達を行うことを特徴とする。【００２０】
この構成の無線センサシステムでは、演算制御部が複数のセンサ部が検出した検知データに基づいて対象物の動きを演算することによって、対象物の動きをより確実に検出することができる。また、演算制御部が複数のセンサ部ごとに制御情報を伝達することによって、センサ部ごとの制御が可能となり、センサ部の検知感度を安定させたり、センサ部と演算制御部との間の無線通信を安定させたりすることが容易となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、センサ装置（センサ部）の消費電力を抑制できる無線センサシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る無線センサシステム１の構成を示す説明図である。
【図２】図１に示すセンサ部１０と演算制御部２０との構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示すセンサ部１０の回路構成を示すより詳細なブロック図である。
【図４】図１に示す演算制御部２０の回路構成を示すより詳細なブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る検知信号と制御信号との送信タイミングを示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る検知の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係るセンサ部１１０の回路構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る無線センサシステム２０１の構成を示す説明図である。
【図９】特許文献１に係る無線周波数センサ３１０の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施形態］
以下、本考案の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
まず、本実施形態に係る無線センサシステム１の構成について、図１ないし図４を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る無線センサシステム１の構成を示す説明図である。図２は、図１に示すセンサ部１０と演算制御部２０との構成を示すブロック図である。図２（ａ）は、センサ部１０の構成を示すブロック図であり、図２（ｂ）は、演算制御部２０の構成を示すブロック図である。図３は、図１に示すセンサ部１０の回路構成を示すより詳細なブロック図である。図４は、図１に示す演算制御部２０の回路構成を示すより詳細なブロック図である。
【００２５】
無線センサシステム１は、高周波の無線信号とその反射信号とを用いて対象物の動きを検知するシステムであり、睡眠中の人の呼吸や心拍数や睡眠中の動作等を監視するためのシステム等に利用される。無線センサシステム１用の無線信号としては、所定の周波数帯域の高周波信号が使用される。
【００２６】
無線センサシステム１は、図１に示すように、センサ部１０と演算制御部２０とを備えている。センサ部１０と演算制御部２０とは、互いに分離して配置される。
【００２７】
センサ部１０は、検知用の高周波信号である検知信号を対象物３０に無線送信すると共に、対象物からの検知信号の反射信号を無線受信している。そして、センサ部１０は、検知信号とその反射信号との混合信号に基づいて対象物３０の動きを検知し、対象物３０の動きに関する検知データを生成している。センサ部１０と演算制御部２０とは無線通信が可能であり、生成した検知データは検知信号に変換され、センサ部１０と演算制御部２０との無線通信を利用してセンサ部１０から演算制御部２０に伝達される。
【００２８】
演算制御部２０は、センサ部１０から伝達された検知データに基づいて対象物３０の動きを演算している。また、演算制御部２０は、演算結果に基づいてセンサ部１０の制御の要否を判断し、制御が必要と判断した場合には、センサ部１０の制御に関する制御情報を生成している。生成した制御情報は、センサ部１０と演算制御部２０との無線通信を利用して演算制御部２０からセンサ部１０に伝達される。そして、演算制御部２０は、センサ部１０に伝達される制御情報を用いてセンサ部１０を制御している。
【００２９】
次に、センサ部１０の構成について説明する。図２（ａ）に示すように、センサ部１０は、第１信号発生部１１と第１送信部１２と第１受信部１３と第１検波部１４と第２検波部１５と第１制御部１６とを有している。
【００３０】
第１信号発生部１１は、図３に示すように、局部発振器１１ａとミキサ１１ｂとバンドパスフィルタ１１ｃとを有している。そして、第１信号発生部１１は、検知信号を生成している。局部発振器１１ａは、検知信号となる高周波信号を発生させている。ミキサ１１ｂは、局部発振器１１ａの出力信号と第１制御部１６が生成した電気信号とを混合している。バンドパスフィルタ１１ｃは、ミキサ１１ｂの出力信号のノイズ成分を除去している。バンドパスフィルタ１１ｃの出力信号が検知信号となる。第１信号発生部１１が生成した検知信号は、第１送信部１２に伝送される。検知信号の一部は、第１検波部１４にも伝送される。
【００３１】
局部発振器１１ａの発振周波数は変化させることができ、検知信号の周波数を変化させる周波数可変手段となっている。局部発振器１１ａの発振周波数は、第１制御部１６が制御している。また、局部発振器１１ａの出力信号と第１制御部１６が生成した電気信号とを混合することによって、検知信号に変調を加えることが可能である。検知信号への変調は、第１制御部１６が行っている。
【００３２】
第１送信部１２は、図３に示すように、送信アンテナ１２ａとバンドパスフィルタ１２ｂと送信アンプ１２ｃと移相器１２ｄとを有している。そして、第１送信部１２は、送信アンテナ１２ａを通して検知信号を無線送信している。バンドパスフィルタ１２ｂは、検知信号のノイズ成分を除去している。送信アンプ１２ｃは、検知信号の信号強度が所定の値となるように検知信号を増幅している。移相器１２ｄは、検知信号の位相をシフトさせている。
【００３３】
移相器１２ｄの位相シフト量は変化させることができ、検知信号の位相を変化させる第１位相可変手段となっている。移相器１２ｄの位相シフト量は、第１制御部１６が制御している。また、送信アンプ１２ｃの利得は変化させることができ、検知信号の信号強度を変化させる信号強度可変手段となっている。送信アンプ１２ｃの利得は、第１制御部１６が制御している。
【００３４】
第１受信部１３は、図３に示すように、受信アンテナ１３ａとバンドパスフィルタ１３ｂと受信アンプ１３ｃと移相器１３ｄと切替えスイッチ１３ｅとを有している。そして、第１受信部１３は、対象物３０からの検知信号の反射信号と制御用の高周波信号である制御信号とを受信アンテナ１３ａを通して無線受信している。制御信号は、センサ部１０の制御に関する制御情報を変調成分として含んでいる。バンドパスフィルタ１３ｂは、無線受信した反射信号と制御信号とのノイズ成分を除去している。受信アンプ１３ｃは、無線受信した反射信号と制御信号とを、所定の受信感度が得られるように増幅している。移相器１３ｄは、反射信号の位相をシフトさせている。切替えスイッチ１３ｅは、無線受信した反射信号と制御信号との伝送方向を切替えている。
【００３５】
移相器１３ｄの位相シフト量は変化させることができ、反射信号の位相を変化させる第２位相可変手段となっている。移相器１３ｄの位相シフト量は、第１制御部１６が制御している。切替えスイッチ１３ｅの伝送方向の切替えは、反射信号が第１検波部１４に伝送され、制御信号が第２検波部１５に伝送されるように、第１制御部１６が制御している。
【００３６】
第１検波部１４は、図３に示すように、ミキサ１４ａとローパスフィルタ１４ｂとを有している。そして、第１検波部１４は、第１信号発生部１１が生成した検知信号と、第１受信部１３が無線受信した反射信号との混合信号に基づいて検知データを生成している。ミキサ１４ａは、検知信号と反射信号とを混合している。ローパスフィルタ１４ｂは、ミキサ１４ａの出力信号のノイズ成分を除去している。ローパスフィルタ１４ｂの出力信号は、図示しないＡ／Ｄ変換回路等を介して検知データに変換される。第１検波部１４が検出した検知データは、第１制御部１６に伝達される。
【００３７】
第２検波部１５は、図３に示すように、局部発振器１５ａとミキサ１５ｂとローパスフィルタ１５ｃとを有している。そして、第２検波部１５は、第１受信部１３が無線受信した制御信号から制御情報を検出している。局部発振器１５ａは、検波用の高周波信号を発生させている。ミキサ１５ｂは、制御信号を局部発振器１５ａの出力信号と混合している。ローパスフィルタ１５ｃは、ミキサ１５ｂの出力信号のノイズ成分を除去している。ローパスフィルタ１５ｃの出力信号は、図示しないＡ／Ｄ変換回路等を介して制御情報に変換される。第２検波部１５が検出した制御情報は、第１制御部１６に伝達される。
【００３８】
第１制御部１６としては、制御用のＬＳＩ等が使用される。第１制御部１６は、第１検波部１４が生成した検知データに基づいて変調用の電気信号を生成し、生成した電気信号を用いて検知信号に変調を加えている。その結果、検知信号は、検知データを変調成分として含む信号となる。
【００３９】
また、第１制御部１６は、第２検波部１５が検出した制御情報に基づいてセンサ部１０の制御を実行している。第１制御部１６が制御するセンサ部１０の機能は、局部発振器１１ａの発振周波数や、送信アンプ１２ｃの利得や、移相器１２ｄの位相シフト量や、移相器１３ｄの位相シフト量等である。
【００４０】
次に、演算制御部２０の構成について説明する。図２に示すように、演算制御部２０は、第２信号発生部２１と第２送信部２２と第２受信部２３と第３検波部２４と演算部２５と第２制御部２６とを有している。
【００４１】
第２信号発生部２１は、図４に示すように、局部発振器２１ａとミキサ２１ｂとバンドパスフィルタ２１ｃとを有している。そして、第２信号発生部２１は、制御信号を生成している。局部発振器２１ａは、制御信号となる高周波信号を発生させている。ミキサ２１ｂは、局部発振器２１ａの出力信号と第２制御部２６が生成した電気信号とを混合している。バンドパスフィルタ２１ｃは、ミキサ１５ｂの出力信号のノイズ成分を除去している。バンドパスフィルタ２１ｃの出力信号が制御信号となる。第２信号発生部２１が生成した制御信号は、第２送信部２２に伝送される。
【００４２】
第２制御部２６は、局部発振器２１ａの出力信号と第２制御部２６が生成した電気信号とを混合することによって、制御信号に変調を加えること可能である。制御信号への変調は、第２制御部２６が行っている。
【００４３】
第２送信部２２は、図４に示すように、送信アンテナ２２ａとバンドパスフィルタ２２ｂと送信アンプ２２ｃとを有している。そして、第２送信部２２は、第２信号発生部２１が生成した制御信号を、送信アンテナ２２ａを通して無線送信している。バンドパスフィルタ２２ｂは、制御信号のノイズ成分を除去している。送信アンプ２２ｃは、制御信号の信号強度が所定の値となるように制御信号を増幅している。
【００４４】
第２受信部２３は、図４に示すように、受信アンテナ２３ａとバンドパスフィルタ２３ｂと受信アンプ２３ｃとを有している。そして、第２受信部２３は、センサ部１０からの検知信号を、受信アンテナ２３ａを通して無線受信している。バンドパスフィルタ２３ｂは、無線受信した検知信号のノイズ成分を除去している。受信アンプ２３ｃは、所定の受信感度が得られるように検知信号を増幅している。第２受信部２３が無線受信した検知信号は、第３検波部２４に伝送される。
【００４５】
第３検波部２４は、図４に示すように、局部発振器２４ａとミキサ２４ｂとローパスフィルタ２４ｃとを有している。そして、第３検波部２４は、第２受信部２３が無線受信した検知信号の変調成分から検知データを検出している。局部発振器２４ａは、検波用の高周波信号を発生させている。ミキサ２４ｂは、第２受信部２３が無線受信した検知信号を局部発振器２４ａの出力信号と混合している。ローパスフィルタ２４ｃは、ミキサ２４ｂの出力信号のノイズ成分を除去している。ローパスフィルタ２４ｃの出力信号は、図示しないＡ／Ｄ変換回路等を介して検知データに変換される。第３検波部２４が検出した検知データは、演算部２５に伝達される。
【００４６】
演算部２５としては、演算用のＬＳＩ等が使用される。演算部２５は、第３検波部２４が検出した検知データに基づいて対象物３０の動きを演算している。演算部２５が演算した対象物３０の動きに関する情報は、第２制御部２６に伝達される。
【００４７】
第２制御部２６としては、制御用のＬＳＩ等が使用される。第２制御部２６は、演算部２５の演算結果に基づいて、センサ部１０の制御の要否を判断している。そして、第２制御部２６は、センサ部１０の制御が必要と判断した場合に、センサ部１０を制御するための制御情報を生成している。そして、第２制御部２６は、制御情報に基づいて変調用の電気信号を生成し、生成した電気信号を用いて制御信号に変調を加えている。その結果、制御信号は、制御情報を変調成分として含む信号となる。
【００４８】
次に、検知信号と制御信号との送信タイミングについて、図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施形態に係る検知信号と制御信号との送信タイミングを示す説明図である。図５（ａ）は、センサ部１０が無線送信する検知信号の送信タイミングを示す説明図であり、図５（ｂ）は、演算制御部２０が無線送信する制御信号の送信タイミングを示す説明図である。図５において、横軸は時間である。
【００４９】
図５に示すように、無線センサシステム１では、センサ部１０と演算制御部２０とは、第１時間帯ｔ１と第２時間帯ｔ２とに時間を分割して動作している。
【００５０】
第１時間帯ｔ１では、センサ部１０の第１送信部１２が検知信号を無線送信している。検知信号の無線送信は、対象物３０の動きを検知する（検知の実施）ために行われる。それと同時に、検知信号の無線送信は、検知で得られた検知データを演算制御部２０に伝達する（検知データの伝達）ためにも行われる。検知信号の無線送信に対応して、演算制御部２０では、第２受信部２３が検知信号を無線受信し、第３検波部２４が、無線受信した検知信号から検知データを検出している。そして、演算部２５が、検出した検知データに基づいて対象物３０の動きを演算し、第２制御部２６が、演算部２５の演算結果に基づいて、制御情報を生成している。
【００５１】
第２時間帯ｔ２では、演算制御部２０の第２送信部２２が制御信号を無線送信している。制御信号の無線送信は、センサ部１０の制御に関する制御情報をセンサ部１０に伝達する（制御情報の伝達）ために行われる。制御信号の無線送信に対応して、センサ部１０では、第１受信部１３が制御信号を無線受信し、第２検波部１５が、無線受信した制御信号から制御情報を検出している。そして、第１制御部１６が、検出した制御情報に基づいてセンサ部１０の制御を実行している。
【００５２】
このように、本実施形態では、第１時間帯ｔ１において、センサ部１０での検知の実施と、センサ部１０から演算制御部２０への検知データの伝達と、が同時に行われる。そして、演算制御部２０では、検知データの伝達に対応して制御情報が生成される。その後、第２時間帯ｔ２において、演算制御部２０からセンサ部１０への制御情報の伝達が行われ、伝達された制御情報に基づいてセンサ部１０の制御が実行される。尚、このような第１時間帯ｔ１でのセンサ部１０と演算制御部２０との動作と、第２時間帯ｔ２でのセンサ部１０と演算制御部２０との動作と、は繰り返して行われる。
【００５３】
次に、本発明の実施形態に係る検知の手順について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施形態に係る検知の手順を示すフローチャートである。図６において、ステップＳａ１からステップＳａ７はセンサ部１０の動作手順を示すステップである。ステップＳｂ１からステップＳｂ７は演算制御部２０の動作手順を示すステップである。
【００５４】
図６に示すように、センサ部１０では、まず、検知データが初期化される（ステップＳａ１）。次に、第１送信部１２が検知信号を無線送信し、第１受信部１３がその反射信号を無線受信し、そして、第１検波部１４が検知信号とその反射信号とに基づいて検知データを生成する（ステップＳａ２）。ステップＳ２において無線送信された検知信号には、検知データが変調成分として含まれている。
【００５５】
演算制御部２０では、まず、第２受信部２３がセンサ部１０からの検知データを待受ける（ステップＳｂ１）。そして、ステップＳａ２に対応して、第２受信部２３が検知信号を無線受信する（ステップＳｂ２）。次に、第３検波部２４が検知信号から検知データを検出する（ステップＳｂ３）。次に、演算部２５が検知データを用いて対象物３０の動きを演算する（ステップＳｂ４）。次に、第２制御部２６が演算部２５の演算結果に基づいてセンサ部１０の制御が必要か否か（要否）を判断する（ステップＳｂ５）。
【００５６】
ステップＳｂ５において、センサ部１０の制御が不要と判断した場合、ステップＳｂ１に戻り、ステップＳｂ１からステップＳｂ５までの手順を繰り返す。ステップＳｂ５において、センサ部１０の制御が必要と判断した場合、第２制御部２６が所定の制御情報を生成する（ステップＳｂ６）。そして、第２送信部２２が生成した制御情報を含む制御信号をセンサ部１０に無線送信する（ステップＳｂ７）。
【００５７】
ステップＳｂ７に対応して、センサ部１０では、第１受信部１３が演算制御部２０からの制御情報を待受ける（ステップＳａ３）。そして、第１制御部１６が演算制御部２０からの制御信号の無線受信の有無に基づく判断を行う（ステップＳａ４）。ステップＳａ４において、制御信号の無線受信が無かった場合、ステップＳａ１に戻り、ステップＳａ１からステップＳａ４までの手順を繰り返す。ステップＳａ４において、制御信号の無線受信が有った場合、制御信号が自分宛の信号か否かに基づく判断を第１制御部１６が行う（ステップＳａ５）。
【００５８】
ステップＳａ５において、制御信号が自分宛の信号ではなかった場合、ステップＳａ１に戻り、ステップＳａ１からステップＳａ５までの手順を繰り返す。ステップＳａ５において、制御信号が自分宛の信号であった場合、第２検波部１５が制御信号から制御情報を検出する（ステップＳａ６）。そして、検出した制御情報に基づいて第１制御部１６がセンサ部１０の制御を実行する（ステップＳａ７）。その後、ステップＳａ１に戻り、ステップＳａ１からステップＳａ７までの手順を繰り返す。
【００５９】
無線センサシステム１では、このようにして、センサ部１０と演算制御部２０との間の無線通信を利用して、検知データと制御情報との伝達を行っている。そして、センサ部１０から演算制御部２０に伝達された検知データを用いて、演算制御部２０が対象物３０の動きを演算している。また、演算制御部２０からセンサ部１０に伝達された制御情報を用いて、演算制御部２０がセンサ部１０を制御している。制御情報を用いて第２制御部２６が制御するセンサ部１０の機能は、局部発振器１１ａの発振周波数や、送信アンプ１２ｃの利得や、移相器１２ｄの位相シフト量や、移相器１３ｄの位相シフト量等である。
【００６０】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態の無線センサシステム１では、センサ部１０（センサ装置）は、検知信号を無線送信する第１送信部１２と、反射信号と制御信号とを無線受信する第１受信部１３と、を有している。また、演算制御部２０は、制御信号を無線送信する第２送信部２２と、検知信号を無線受信する第２受信部２３と、を有している。そのため、センサ部１０と演算制御部２０との間で無線通信が可能であり、センサ部１０と演算制御部２０との間の無線通信を利用して、検知データと制御信号との伝達を行うことができる。
【００６１】
そして、演算制御部２０の第２制御部２６が制御情報を生成し、センサ部１０の第１制御部１６が制御情報に基づいてセンサ部１０の制御を実行することによって、センサ部１０の制御を行うための複雑な信号処理を演算制御部２０側で行うことができる。また、演算制御部２０の演算部２５がセンサ部１０から伝達された検知データを用いて対象物３０の動きを演算することによって、対象物３０の動きを演算するための複雑な信号処理を演算制御部２０側で行うことができる。その結果、センサ部１０では、対象物３０の動きを演算したりセンサ部１０自身の制御を行ったりするための複雑な信号処理を行わなくても良くなる。そして、それによってセンサ部１０の消費電力を抑制することができる。しかも、検知信号の変調成分として検知データの伝達を行うので、第１送信部１２の回路構成を簡単にできる。
【００６２】
また、本実施形態の無線センサシステム１では、センサ部１０と演算制御部２０とが、第１送信部１２が検知信号を無線送信する第１時間帯ｔ１と、第２送信部２２が制御信号を無線送信する第２時間帯ｔ２と、に時間を分割して動作することによって、検知信号と制御信号との干渉を抑制することができる。その結果、センサ部１０と演算制御部２０との間の無線通信を安定させることができる。
【００６３】
また、本実施形態の無線センサシステム１において、検知信号と同じかそれに近い周波数の他の無線信号が使用されるような環境では、他の無線信号が検知信号に干渉してセンサ部１０の検知感度を低下させる可能性が有った。しかしながら、本実施形態の無線センサシステム１では、センサ部１０は、検知信号の周波数を変化させる周波数可変手段（第１信号発生部１１）と、検知信号の信号強度を変化させる信号強度可変手段（送信アンプ１２ｃ）と、を有している。そのため、検知信号と同じかそれに近い周波数の他の無線信号が使用されている場合に、周波数可変手段が検知信号の周波数を変化させることによって、他の無線信号による干渉を抑制することができる。また、信号強度可変手段が検知信号の信号強度を増大（変化）させることによっても、他の無線信号による干渉を抑制することができる。その結果、センサ部の検知感度を安定させることができる。尚、周波数可変手段と信号強度可変手段とのうち、少なくとも一方を有していれば、このような効果を得ることができる。
【００６４】
また、本実施形態の無線センサシステム１において、センサ部１０と対象物３０との距離が変化するような環境で使用する場合、第１検波部１４に入力される検知信号の位相と反射信号の位相とのずれによって、センサ部１０の検知感度が低下する可能性が有った。しかしながら、この構成の無線センサシステム１では、センサ部１０は、検知信号の位相を変化させる第１位相可変手段（移相器１２ｄ）と、反射信号の位相を変化させる第２位相可変手段（移相器１３ｄ）と、を有している。そのため、センサ部と対象物との距離が変化した場合でも、第１位相可変手段が検知信号の位相を変化させることによって、検知感度を最適化することができる。また、第２位相可変手段が反射信号の位相を変化させることによっても、検知感度を最適化することができる。その結果、センサ部の検知感度を安定させることができる。尚、第１位相可変手段と第２位相可変手段とのうち、少なくとも一方を有していれば、このような効果を得ることができる。
【００６５】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態において、前述した第１実施形態と同一の構成である場合、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６６】
まず、本発明の第２実施形態に係る無線センサシステム１０１の構成について図７を用いて説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係るセンサ部１１０の回路構成を示すブロック図である。
【００６７】
本実施形態は、第１実施形態に係る無線センサシステム１のセンサ部１０がセンサ部１１０に置き換わったものである。センサ部１１０は、図７に示すように、第１信号発生部１１と送受信部１１２と第１検波部１４と第２検波部１５と第１制御部１６とを有している。
【００６８】
送受信部１１２は、送受信アンテナ１１２ａとバンドパスフィルタ１１２ｂと切替えスイッチ１１２ｃと移相器１１２ｄとを有している。センサ部１１０が無線送信する検知信号は、送受信アンテナ１１２ａを通して無線送信される。また、センサ部１１０が無線受信する反射信号と制御信号とは、送受信アンテナ１１２ａを通して無線受信される。バンドパスフィルタ１１２ｂは、センサ部１１０が送受信する信号のノイズ成分を除去している。切替えスイッチ１１２ｃは、反射信号が第１検波部１４に伝送され、制御信号が第２検波部１５に伝送されるように、送受信部１１２が無線受信した信号の伝送方向を切替えている。移相器１１２ｄは、検知信号と反射信号との位相とをシフトさせている。
【００６９】
このように、本実施形態の送受信部１１２が、第１実施形態のセンサ部１０の第１送信部１２の機能と第１受信部１３の機能とを併せ持った回路となっている。そして、送受信部１１２は、第１信号発生部１１が生成した検知信号を無線送信している。また、送受信部１１２は、検知信号の対象物３０からの反射信号と、演算制御部２０から無線送信された制御信号と、を無線受信している。センサ部１１０は、例えばこのような回路構成であっても構わない。そして、センサ部１１０のように送信回路と受信回路とを一体で構成することによって、センサ部１１０の回路構成を更に簡単にできる。
【００７０】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態において、前述した第１実施形態と同一の構成である場合、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７１】
まず、本発明の第３実施形態に係る無線センサシステム２０１の構成について図８を用いて説明する。図８は、本発明の第３実施形態に係る無線センサシステム２０１の構成を示す説明図である。
【００７２】
図８に示すように、無線センサシステム２０１は、２つの（複数の）センサ部１０と１つの演算制御部２０とを備えている。そして、演算制御部２０は、２つのセンサ部１０ごとに制御信号を無線送信し、それによって、２つのセンサ部１０ごとに制御情報を伝達している。センサ部１０の構成と演算制御部２０の構成とは、第１実施形態に係るセンサ部１０の構成と演算制御部２０の構成と同じである。
【００７３】
２つのセンサ部１０ごとに制御信号を伝達する方法としては、各種の方法が考えられるが、例えば、演算制御部２０が、どちらのセンサ部１０宛ての信号であるかを示す宛先情報を含む制御信号を無線送信することによって、２つのセンサ部１０ごとに制御信号を伝達することが可能となる。
【００７４】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態の無線センサシステム２０１では、演算制御部２０が２つのセンサ部１０が検出した検知データに基づいて対象物３０の動きを演算することによって、対象物３０の動きをより確実に検出することができる。また、演算制御部２０が２つのセンサ部１０ごとに制御情報を伝達することによって、センサ部１０ごとの制御が可能となり、センサ部１０の検知感度を安定させたり、センサ部１０と演算制御部２０との間の無線通信を安定させたりすることが容易となる。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することができる。
【００７６】
例えば、本発明の第１実施形態において、センサ部１０の回路構成は、図３に示す以外の回路構成であっても構わない。また、演算制御部２０の回路構成は、図４に示す以外の回路構成であっても構わない。また、本発明の第２実施形態において、センサ部１１０の回路構成は、図７に示す以外の回路構成であっても構わない。
【００７７】
また、本発明の第１実施形態において、センサ部１０は、検知の実施と検知データの伝達とを同時に行うのではなく、図５に示す第１時間帯ｔ１の期間内の異なるタイミングで、検知の実施と検知データの伝達とを別々に行っても構わない。
【００７８】
また、本発明の第３実施形態において、無線センサシステム２０１は、更に多くのセンサ部１０を備えていても構わない。そして、演算制御部２０は、それらのセンサ部１０ごとに制御情報を伝達しても構わない。
【符号の説明】
【００７９】
１  無線センサシステム
１０  センサ部
１１  第１信号発生部
１１ａ  局部発振器
１１ｂ  ミキサ
１１ｃ  バンドパスフィルタ
１２  第１送信部
１２ａ  送信アンテナ
１２ｂ  バンドパスフィルタ
１２ｃ  送信アンプ
１２ｄ  移相器
１３  第１受信部
１３ａ  受信アンテナ
１３ｂ  バンドパスフィルタ
１３ｃ  受信アンプ
１３ｄ  移相器
１３ｅ  切替えスイッチ
１４  第１検波部
１４ａ  ミキサ
１４ｂ  ローパスフィルタ
１５  第２検波部
１５ａ  局部発振器
１５ｂ  ミキサ
１５ｃ  ローパスフィルタ
１６  第１制御部
２０  演算制御部
２１  第２信号発生部
２１ａ  局部発振器
２１ｂ  ミキサ
２１ｃ  バンドパスフィルタ
２２  第２送信部
２２ａ  送信アンテナ
２２ｂ  バンドパスフィルタ
２２ｃ  送信アンプ
２３  第２受信部
２３ａ  受信アンテナ
２３ｂ  バンドパスフィルタ
２３ｃ  受信アンプ
２４  第３検波部
２４ａ  局部発振器
２４ｂ  ミキサ
２４ｃ  ローパスフィルタ
２５  演算部
２６  第２制御部  ３０  対象物
１０１  無線センサシステム
１１０  センサ部
１１２  送受信部
１１２ａ  送受信アンテナ
１１２ｂ  バンドパスフィルタ
１１２ｃ  切替えスイッチ
１１２ｄ  移相器
２０１  無線センサシステム
【図１】
2015072433.tif 000003
【図２】
2015072433.tif 000004
【図３】
2015072433.tif 000005
【図４】
2015072433.tif 000006
【図５】
2015072433.tif 000007
【図６】
2015072433.tif 000008
【図７】
2015072433.tif 000009
【図８】
2015072433.tif 000010
【図９】
2015072433.tif 000011
【国際調査報告】
2015072433.tif 000012
2015072433.tif 000013
2015072433.tif 000014