(57)【要約】【課題】より広範囲の監視領域において、より高い精度で侵入者を検知する侵入者検知システムを提供する。【解決手段】侵入者検知システム１であって、複数の受信アンテナ１０１ａ、１０１ｂと、  受信した電磁波を検波して電圧レベルに変換する検波手段１０２ａ、１０２ｂと、電磁波の電圧レベルを測定する電圧測定手段１０３ａ、１０３ｂと、電磁波の位相を測定する位相測定手段１０４ａ、１０４ｂと、受信アンテナ各々の電圧レベルおよび位相から電磁波の到来方向を推定して記憶手段１０６に記憶する推定処理手段１０５と、記憶手段から所定の時間帯の到来方向を読み出し、到来方向の時間変化の特徴量を演算する演算処理手段１０７と、到来方向の特徴量が閾値を超えるか否かを判別し、閾値を超える場合に侵入者を検知したと判定する判定手段１０９と、を有する。【選択図】図１
2008139077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
侵入者検知システムであって、
複数の受信アンテナと、
前記受信アンテナ各々が受信した電磁波を所定の時間間隔で検波し、電圧レベルに変換する検波手段と、
前記検波手段が検波した電磁波の電圧レベルを測定する電圧測定手段と、
前記検波手段が検波した電磁波の位相を測定する位相測定手段と、
前記受信アンテナ各々の電圧レベルおよび位相から前記電磁波の到来方向を推定して第１の記憶手段に記憶する推定処理手段と、
前記第１の記憶手段から所定の時間帯の到来方向を読み出し、到来方向の時間変化の特徴量を演算する第１の演算処理手段と、
前記到来方向の特徴量が第１の閾値を超えるか否かを判別し、第１の閾値を超える場合に侵入者を検知したと判定する判定手段と、を有すること
を特徴とする侵入者検知システム。
【請求項２】
請求項１記載の侵入者検知システムであって、
前記推定処理手段は、前記受信アンテナ各々の電圧レベルおよび位相から前記電磁波の到来方向を推定して第１の記憶手段に記憶するとともに、前記受信アンテナ各々の電圧レベルの合成値を算出して第２の記憶手段に記憶し、
前記第２の記憶手段から所定の時間帯の電圧レベルの合成値を読み出し、当該合成値の時間変化の特徴量を演算する第２の演算処理手段を、さらに有し、
前記判定手段は、前記到来方向の特徴量が第１の閾値を超えるか否か、および、前記合成値の特徴量が第２の閾値を超えるか否かを判別し、第１の閾値および第２の閾値を超える場合に侵入者を検知したと判定すること
を特徴とする侵入者検知システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の侵入者検知システムであって、
前記受信アンテナが受信する電磁波は、当該侵入者検知システムが設置された場所に既に存在する電磁波であること
を特徴とする侵入者検知システム。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の侵入者検知システムであって、
所定の周波数の電磁波を送信する送信装置を、さらに有し、
前記受信アンテナは、前記送信装置が送信した電磁波を受信すること
を特徴とする侵入者検知システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の侵入者検知システムであって、
前記判定手段が侵入者を検知したと判定した場合に、ネットワークを介してユーザに異常を通知、または、家電機器に操作信号を出力する出力手段を、さらに有すること
を特徴とする侵入者検知システム。
【請求項６】
侵入者検知方法であって、
電磁波を複数の受信アンテナで受信する受信ステップと、
前記受信アンテナ各々が受信した電磁波を所定の時間間隔で検波し、電圧レベルに変換する検波ステップと、
前記検波ステップで検波した電磁波の電圧レベルを測定する電圧測定ステップと、
前記検波ステップで検波した電磁波の位相を測定する位相測定ステップと、
前記受信アンテナ各々の電圧レベルおよび位相から前記電磁波の到来方向を推定して第１の記憶部に記憶する推定処理ステップと、
前記第１の記憶部から所定の時間帯の到来方向を読み出し、到来方向の時間変化の特徴量を演算する第１の演算処理ステップと、
前記到来方向の特徴量が第１の閾値を超えるか否かを判別し、前記第１の閾値を超える場合に侵入者を検知したと判定する判定ステップと、を行うこと
を特徴とする侵入者検知方法。
【請求項７】
請求項６記載の侵入者検知方法であって、
前記受信アンテナ各々の電圧レベルの合成値を算出して第２の記憶部に記憶する合成値算出ステップと、
前記第２の記憶部から所定の時間帯の電圧レベルの合成値を読み出し、当該合成値の時間変化の特徴量を演算する第２の演算処理ステップとを、さらに行い、
前記判定ステップは、前記到来方向の特徴量が第１の閾値を超えるか否か、および、前記合成値の特徴量が第２の閾値を超えるか否かを判別し、第１の閾値および第２の閾値を超える場合に侵入者を検知したと判定すること
を特徴とする侵入者検知方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７記載の侵入者検知方法であって、
前記受信ステップで受信する電磁波は、既存の電磁波であること
を特徴とする侵入者検知方法。
【請求項９】
請求項６または請求項７記載の侵入者検知方法であって、
所定の周波数の電磁波を送信する送信ステップを、さらに行い、
前記受信ステップは、前記送信ステップで送信した電磁波を受信すること
を特徴とする侵入者検知方法。
【請求項１０】
請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の侵入者検知方法であって、
前記判定ステップで侵入者を検知したと判定した場合に、ネットワークを介してユーザに異常を通知、または、家電機器に操作信号を出力する出力ステップを、さらに行うこと
を特徴とする侵入者検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波を用いて侵入者を検知する侵入者検知システムおよび侵入者検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、住宅やオフィス等の屋内への侵入犯罪が増加している。これに伴って、セキュリティ関連商品・サービスへの注目が高まり、市場が拡大している。なかでも、異常が発生したことを最初に検知するセンサ分野は、セキュリティ関連商品の中で、重要な位置を占めている。
【０００３】
現在、セキュリティ用途の侵入者検知機器としては、赤外線センサ、画像センサなどがある。赤外線センサには主に２種類あり、１つは送信機と受信機間で赤外線を送受信し、物体によって赤外線が遮られ送受信ができない場合に異常（侵入者）を検知するものである。もう１つの赤外線センサは、人や動物が発する熱（赤外線）を感知し、異常を検知するものである。
【０００４】
画像センサは、カメラが撮像した画像（現画像と前画像）の差分を解析し、その差分値に変化があった場合に異常を検知する。画像センサは、近年の画像処理や画像認識技術の向上により、侵入者を精度良く検出する手段として注目を集めている。
【０００５】
また、最近では、電磁波を利用した侵入者検知方法が研究されている。電磁波センサは、センサ自体が発信器を有するアクティブ電磁波センサと、発信器を持たずに既存の電磁波を利用するパッシブ電磁波センサとがある。
【０００６】
アクティブ電磁波センサは、発信した電磁波と物体から反射したドップラー効果による周波数差分または振幅差分から侵入者を検出する（例えば、特許文献１参照）。パッシブ電磁波センサは、無線システムまたは無線サービスで利用されている既存の電磁波が壁などに反射して形成されるマルチパスのアンテナ受信電圧の変動から侵入者を検出する（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３３７１９００号公報
【非特許文献１】“ＴＶ受信波を用いたヒト検知システム”、[online]、［平成１８年１１月２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ： http://euler.ami.cs.hiroshima-cu.ac.jp/naiyo/TVzyushin.pdf＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
赤外線センサは、検知感度が高く多用されているが、直進性が強いという特性を有するため、屋内の障害物（壁、柱、など）によって死角が生じる場合がある。このため、複数の赤外線センサを設置しなければならず、コストが高くなってしまう。また、侵入者が発する赤外線（熱）を感知する赤外線センサでは、ペットなどの体温を人の侵入と誤検知してしまう場合がある。
【０００８】
また、画像センサは、屋内を撮像することから、一般住居などのプライバシーに関わる場所では適用しにくい。また、画像センサは、赤外線センサと同様に、壁などに遮られた死角については画像を撮像できない。このため、複数の画像センサを設置しなければならず、コストが高くなってしまう。
【０００９】
アクティブ電磁波センサは、電磁波を自ら発信するため、機器の消費電力を増大し、周囲の電磁環境に影響を及ぼす可能性がある。また、パッシブ電磁波センサは、侵入者がいない場合であっても、電磁波の発信側（テレビ放送局など）の出力の変化、あるいは屋外の環境の変化（車の通過など）によってアンテナ受信電圧が変動し、侵入者がいると誤検知してしまう場合がある。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、より広範囲な監視領域での検知が可能で、より信頼性の高い侵入者検知システムおよび侵入者検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、侵入者検知システムであって、複数の受信アンテナと、前記受信アンテナ各々が受信した電磁波を所定の時間間隔で検波し、電圧レベルに変換する検波手段と、前記検波手段が検波した電磁波の電圧レベルを測定する電圧測定手段と、前記検波手段が検波した電磁波の位相を測定する位相測定手段と、前記受信アンテナ各々の電圧レベルおよび位相から前記電磁波の到来方向を推定して第１の記憶手段に記憶する推定処理手段と、前記第１の記憶手段から所定の時間帯の到来方向を読み出し、到来方向の時間変化の特徴量を演算する第１の演算処理手段と、前記到来方向の特徴量が第１の閾値を超えるか否かを判別し、第１の閾値を超える場合に侵入者を検知したと判定する判定手段と、を有する。
【００１２】
また、本発明は、侵入者検知方法であって、電磁波を複数の受信アンテナで受信する受信ステップと、前記受信アンテナ各々が受信した電磁波を所定の時間間隔で検波し、電圧レベルに変換する検波ステップと、前記検波ステップで検波した電磁波の電圧レベルを測定する電圧測定ステップと、前記検波ステップで検波した電磁波の位相を測定する位相測定ステップと、前記受信アンテナ各々の電圧レベルおよび位相から前記電磁波の到来方向を推定して第１の記憶部に記憶する推定処理ステップと、前記第１の記憶部から所定の時間帯の到来方向を読み出し、到来方向の時間変化の特徴量を演算する第１の演算処理ステップと、前記到来方向の特徴量が第１の閾値を超えるか否かを判別し、前記第１の閾値を超える場合に侵入者を検知したと判定する判定ステップと、を行う。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電磁波を用いることにより、より広範囲な監視領域での検知が可能で、より信頼性の高い侵入者検知システムおよび侵入者検知方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態が適用された侵入者検知システム１の概略構成図である。本実施形態の侵入者検知システム１は、監視対象となる屋内（室内）の所定の場所に設置され、屋内に侵入した侵入者を電磁波によって検知する。図示する侵入者検知システム１は、複数の受信アンテナ１０１ａ、１０１ｂと、検波部１０２ａ、１０２ｂと、電圧測定部１０３ａ、１０３ｂと、位相測定部１０４ａ、１０４ｂと、推定処理部１０５と、記憶部１０６（第１の記憶手段）と、演算処理部１０７（第１の演算処理手段）と、閾値設定部１０８と、判定部１０９と、出力部１１０と、を有する。
【００１６】
なお、本実施形態の侵入者検知システム１では、２本の受信アンテナ１０１ａ、１０１ｂを有し、受信アンテナ１０１ａ、１０１ｂ毎に、検波部１０２ａ、１０ｂ、電圧測定部１０３ａ、１０３ｂおよび位相測定部１０４ａ、１０４ｂをそれぞれ２つずつ有するものとする。
【００１７】
各受信アンテナ１０１ａ、１０１ｂは、テレビやラジオなどの放送波、携帯電話基地局の電波、無線ＬＡＮ（Local Area Network）など、屋内に既に存在する電磁波を受信する。
【００１８】
検波部１０２ａ、１０２ｂは、対応する受信アンテナ１０１ａ、１０１ｂが受信した電磁波を、ダイオードなどの整流作用によって電圧レベル（電圧値）に変換する。電圧測定部１０３ａ、１０３ｂは、対応する検波部１０２ａ、１０２ｂが検波した電圧レベルを測定する。位相測定部１０４ａ、１０４ｂは、対応する検波部１０２ａ、１０２ｂが検波した電圧レベル（信号）の位相を測定する。
【００１９】
推定処理部１０５は、電圧測定部１０３ａ、１０３ｂが測定した電圧レベルと、位相測定部１０４ａ、１０４ｂが測定した位相値とから相関行列を生成し、電磁波の到来方向（角度）を特定する。そして、推定処理部１０５は、特定した電磁波の到来方向を、記憶部１０６に記憶する。なお、記憶部１０６には、侵入者検知システム１が有するメモリまたは外部記憶装置などが用いられる。
【００２０】
演算処理部１０７は、記憶部１０６に記憶された到来方向の時間変化の特徴量を演算する。閾値設定部１０８は、後述する閾値設定処理により、周囲の電磁波環境に最適な閾値（第１の閾値）を設定し、メモリまたは外部記憶装置などに記憶する。
【００２１】
判定部１０９は、演算処理部１０７が演算した特徴量と、閾値設定部１０８が設定した閾値とを比較し、特徴量が閾値を超える場合は侵入者を検知したと判定する。出力部１１０は、侵入者を検知したと判定された場合、警告音を出力するなどの所定の警報処理を行う。
【００２２】
なお、侵入者検知システム１は、少なくともＣＰＵとメモリとを備えた汎用的なコンピュータシステムを用いることができる。このコンピュータシステムにおいて、ＣＰＵがメモリ上にロードされた所定のプログラムを実行することにより、侵入者検知システム１の各機能が実現される。
【００２３】
次に、侵入者検知システム１の動作について説明する。
【００２４】
図２は、侵入者検知システム１の動作を示すフローチャートである。なお、侵入者検知システム１は、所定のタイミング（時間間隔）で、図示する処理を繰り返し行うものとする。また、図２に示すＳ１１からＳ１３の処理は、受信アンテナ１０１ａ、１０１ｂ毎に、対応する検波部１０２ａ、１０２ｂ、電圧測定部１０３ａ、１０３ｂ、および位相測定部１０４ａ、１０４ｂが、それぞれ行うものとする。ここでは、受信アンテナ１０１ａ、検波部１０２ａ、電圧測定部１０３ａおよび位相測定部１０４ａの処理を例として、Ｓ１１からＳ１３を説明する。
【００２５】
まず、検波部１０２ａは、受信アンテナ１０１ａが受信した電磁波を検波し、ダイオードなどの整流作用によって電圧レベル（電圧値）に変換する（Ｓ１１）。そして、電圧測定部１０３ａは、検波部１０２ａが検波した電磁波の電圧レベルを測定する（Ｓ１２）。また、位相測定部１０４ａは、検波部１０２ａが検波した電磁波の位相を測定する（Ｓ１３）。
【００２６】
そして、推定処理部１０５は、各受信アンテナ１０１ａ、１０１ｂで受信された電磁波の電圧レベルおよび位相から各受信アンテナ間の相関行列を生成し、電磁波の到来方向（角度）を推定する（Ｓ１４）。ここで、到来方向推定の方法の一例として、線形予測法（ＬＰ法）を用いた場合について説明する。
【００２７】
まず、各受信アンテナにおける受信信号の相関行列Ｒxxを、以下の（１）式より生成する。
【００２８】
【数１】
2008139077.tif 000003
ここで、Ｘ(ｔ)は、電磁波の電圧レベルおよび位相から算出される入力複素ベクトルである。Ｅ［・］はアンサンブル平均を求める操作、添字Ｈは複素共役転置を示す。
【００２９】
次に、（１）式により算出した相関行列Ｒxxを、（２）式に代入し、（３）式および（４）式より、線形予測法の推定到来方向を算出する。
【数２】
2008139077.tif 000004
【数３】
2008139077.tif 000005
Ｔは、Ｋ次元（Ｋは受信アンテナ素子数）の定数ベクトルである。
【数４】
2008139077.tif 000006
ａ（θ）は、モードベクトルである。
【００３０】
電磁波の到来方向推定を行うアルゴリズムとしては、線形予測法の他に、ＭＵＳＩＣ法（Multiple Signal Classification）、ＥＳＰＲＩＴ法（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique）など数々な手法がある。侵入者検知システム１に要求される検知性能（感度）に応じて、推定処理部１０５は、所定のアルゴリズムを適用して電磁波の到来方向を推定するものとする。
【００３１】
そして、推定処理部１０５は、Ｓ１４で推定した到来方向（角度）を、検波部１０２ａがＳ１１で検波した時刻ｔにおける到来方向として記憶部１０６に記憶する（Ｓ１５）。
【００３２】
そして、演算処理部１０７は、記憶部１０６に記憶された推定到来方向に基づいて、推定到来方向の時間変化の特徴量を算出する（Ｓ１６）。例えば、演算処理部１０７は、時間変化の特徴量として、推定到来方向の時間変化率の絶対値を算出することが考えられる。具体的には、検波部がＳ１１で検波した時刻をｔとし、検波部は所定の時間ｐ毎に検波するものとすると、前回検波した時刻はｔ−ｐとなる。そして、検波した時点の時刻ｔにおける推定到来方向（角度）がｄ［ｔ］で、前回の時刻ｔ−ｐにおける推定到来方向（角度）がｄ［ｔ−ｐ］であるものとする。この場合、演算処理部１０７は、時刻ｔにおける時間変化率［ｔ］を、以下の式により算出する。
【００３３】
時間変化率［ｔ］＝｜（ｄ［ｔ］−ｄ［ｔ-ｐ］）／（ｔ−（ｔ−ｐ））｜
なお、演算処理部１０７は、時間変化の特徴量として、上記の時間変化率の加算値を用いることとしてもよい。すなわち、演算処理部１０７は、所定の時間帯（時刻ｔから所定の時間過去に遡った時刻までの間）における各時刻の時間変化率をそれぞれ算出し、算出した各時間変化率の絶対値を加算して時間変化率の加算値を算出する。
【００３４】
そして、判定部１０９は、Ｓ１６で算出した特徴量と、閾値設定部１０８が事前に設定した閾値とを比較し、特徴量が閾値を超えるか否かを判別する（Ｓ１７）。特徴量が閾値を超えない場合（Ｓ１７：ＮＯ）、Ｓ１９に進む。特徴量が閾値を超える場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、判定部１０９は、侵入者を検知したものとみなし、異常を検知したことを示す検知信号を出力部１１０に出力する。
【００３５】
出力部１１０は、判定部１０９から検知信号を受け付けると、侵入者を検出したことこと周囲に知らせる警告音（アラーム）を出力するなど、所定の警報処理を行う（Ｓ１８）。警報処理としては、例えば、出力部１１０が家電機器（照明器具、テレビ、情報家電など）と接続可能なポート（端子）を備えている場合、出力部１１０は、家電製品に対してＯＮまたはＯＦＦの操作信号を送信する。これにより、例えば照明器具が点灯され、またはテレビの映像や音声が出力され、侵入者を威嚇することができる。
【００３６】
また、出力部１１０がインターネットなどのネットワークに接続可能な通信装置を備えている場合、出力部１１０は、検知信号を受け付けると、ネットワークを介して接続された集中管理センタなどのシステム（不図示）に、異常が発生したことを通知することとしてもよい。また、出力部１１０は、検知信号を受け付けると、インターネットを介してユーザの携帯電話（または会社の電話、パソコン）に発信し、または異常を通知するメールを送信することとしてもよい。この場合、出力部１１０には、あらかじめ通知先の電話番号やメールアドレスなどが設定されているものとする。
【００３７】
そして、所定の時間が経過した後（Ｓ１９：ＹＥＳ）、Ｓ１１に戻り、各検波部１０２ａ、１０２ｂは、各受信アンテナ１０１ａ、１０１ｂが受信した電磁波を検波し、電圧レベルに変換する。
【００３８】
図３は、Ｓ１５で記憶部１０６に記憶された推定到来方向の時間的な変化の一例を示す図である。図３の縦軸は受信アンテナ１０１ａ、１０１ｂのブロードサイド側からの推定到来方向（角度）であって、横軸は時間軸である。人が動き回ることにより、放送波などの既存の電磁波は乱れる。そのため、推定到来方向は、電磁波の乱れに応じて変動する。図３の符号１３１の時間帯は、人が動き回ることによる推定到来方向の変動例を示している。
【００３９】
図４は、Ｓ１６で算出された各時刻における推定到来方向の時間変化の特徴量の一例を示す図である。図４の縦軸は特徴量であって、横軸は時間軸である。図４では、図３に示す推定到来方向の時間変化率の絶対値を特徴量としたものである。そして、人が動き回っている間（図３の符号１３１に相当する部分）の大部分の特徴量４２が、閾値４１を超えていることを示している。すなわち、侵入者検知システム１の判定部１０９は、特徴量に基づいて、侵入者を容易に検知することができる。
【００４０】
次に、閾値設定部１０８の処理について説明する。なお、ユーザは、侵入者検知システム１の使用を開始する前に、事前に以下の処理を行って閾値の設定をしておくものとする。
【００４１】
まず、侵入者検知システム１のユーザは、監視対象の室内（屋内）の任意の場所に、侵入者検知システム１を設置する。そして、ユーザは、侵入者検知システム１の操作ボタンなどの入力装置（不図示）に閾値設定指示（閾値設定モード）を入力する。閾値設定部１０８は、ユーザの閾値設定指示を受け付けると、ユーザに対して一定時間の静止および一定時間の移動を繰り返し行うよう指示する。
【００４２】
例えば、閾値設定部１０８は、スピーカなどの出力装置（不図示）から、断続的に音を出力することにより、ユーザに指示することが考えられる。すなわち、ユーザは、音が鳴っている間は室内を動き回り、音が鳴り止んだら静止する。また、閾値設定部１０８は、ライトなどの出力装置（不図示）から、断続的に発光することにより、ユーザに指示することが考えられる。すなわち、ユーザは、点灯時には室内を動き回り、消灯時には静止する。なお、ユーザは、閾値設定部１０８から音や光により移動指示が出された場合は、監視対象の室内をくまなく動き回るようにする。
【００４３】
また、受信アンテナ１０１ａ、１０１ｂ、検波部１０２ａ、１０２ｂ、電圧測定部１０３ａ、１０３ｂ、位相測定部１０４ａ、１０４ｂ、推定処理部１０５、および、演算処理部１０７は、ユーザの閾値設定指示を受け付けると、図２に示すＳ１１からＳ１６までの処理を所定の時間間隔で繰り返し行い、ユーザが移動した際の電磁波の乱れ（電圧レベル、位相、到来方向、特徴量）を実測する。
【００４４】
そして、閾値設定部１０８は、この実測結果に基づいて閾値を設定する。例えば、移動と静止の実測を行った結果の特徴量が図４に示す場合（移動中の時間帯は符号４２、静止中の時間帯は符号４３）、閾値設定部１０８は、移動時における特徴量の最大値４４を特定する。そして、閾値設定部１０８は、特定した最大値４４より低い値を閾値４１に設定する。例えば、閾値設定部１０８は、最大値４４のｎ％（例えば、７０％）を閾値とする。なお、この割合は、侵入者の検知感度を調整するために、ユーザが任意の割合を設定できるものとする。閾値設定部１０８は、侵入者検知システム１が有するメモリまたは外部記憶装置に、設定した閾値を記憶する。
【００４５】
以上説明した本実施形態の侵入者検知システム１は、既存の電磁波を用いて屋内への侵入者を検知する。これにより、赤外線センサや振動センサと比較して、本実施形態では、電磁波の反射特性、透過特性、伝搬特性などから、死角のない比較的広範囲の検知が可能となる。
【００４６】
また、本実施形態の侵入者検知システム１は、電磁波の推定到来方向（角度）を用いて侵入者を検知する。電磁波が存在する空間内を侵入者が移動した場合、侵入者の動きによって複数の受信アンテナが受信する電磁波の電圧値および位相がそれぞれ変化し、これにより推定到来方向も変化する。このため、既存の電磁波の発信側での出力変動による影響を低減し、既存の電磁波自身の出力変動による誤検知を防止することができる。すなわち、侵入検知に対する信頼性および精度をより向上することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、侵入者検知システム１自身が電磁波を発信することなく、放送波や無線ＬＡＮなどの既存の電磁波を用いて侵入者を検知する。これにより、電磁波を発信する場合と比較して、本実施形態では、消費電力の低減、装置の小型化を実現することができる。また、本実施形態では、侵入者を検知するための電磁波を発信しないため、ユーザは不要な電磁波を浴びることがなく、周囲の電磁波環境への影響も小さい。
【００４８】
また、本実施形態では、事前にユーザが監視対象の室内を動き回ることによる推定到来方向の変動を実測し、閾値設定部１０８が適切な閾値を設定する。これにより、侵入者検知システム１の設置場所の環境に適合した閾値を設定することができる。また、適切な閾値を設定することにより、侵入者の検知精度をより向上することができる。
【００４９】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。
【００５０】
図５は、本発明の第２の実施形態が適用された侵入者検知システム２の概略構成図である。本実施形態は、電磁波の推定到来方向（角度）の変動だけでなく、受信電圧の変動も用いて侵入者の検知を行う。
【００５１】
図示する侵入者検知システム２は、以下の点において、第１の実施形態の侵入者検知システム１と異なり、その他は第１の実施形態の侵入者検知システム１と同様である。すなわち、本実施形態の推定処理部１０５Ａは、到来方向を推定するだけでなく、電圧測定部１０３ａ、１０３ｂが測定した電圧レベル（電圧値）の合成値を算出する。
【００５２】
また、本実施形態の侵入者検知システム２は、電圧レベルの合成値を記憶する記憶部１０６Ａ（第２の記憶手段）と、電圧レベルの合成値の変動の特徴量を演算する演算処理部１０７Ａ（第２の演算処理手段）と、電圧レベルに対する閾値を設定する閾値設定部１０８Ａと、をさらに有する。また、本実施形態の判定部１０９Ａは、推定到来方向の変動の特徴量だけでなく、電圧レベルの変動の特徴量も用いて、侵入者の有無を判別する。
【００５３】
次に、本実施形態の侵入者検知システム２の動作について説明する。
【００５４】
図６は、侵入者検知システム２の動作を示すフローチャートである。本実施形態の侵入者検知システム２は、第１の実施形態と同様に、所定のタイミング（時間間隔）で、以下に説明する処理を繰り返し行うものとする。
【００５５】
まず、侵入者検知システム２は、第１の実施形態と同様に（図２：Ｓ１１〜Ｓ１６）、受信アンテナが受信した電磁波に基づいて電圧レベルおよび位相を測定し、推定到来方向の時間変動の特徴量を算出する（Ｓ２１〜Ｓ２６）。
【００５６】
また、侵入者検知システム２は、Ｓ２４からＳ２６の処理と並行して、Ｓ３４からＳ３６の処理を行う。すなわち、推定処理部１０５Ａは、Ｓ２２で各電圧測定部１０３ａ、１０３ｂが測定した電圧レベル（電圧値）を加算して合成値を算出する（Ｓ３４）。そして、推定処理部１０５Ａは、電圧レベルの合成値（以下、「受信電圧」）を記憶部１０６Ａに時刻ｔとともに記憶する（Ｓ３５）。
【００５７】
そして、演算処理部１０７Ａは、記憶部１０６Ａに記憶された受信電圧を参照し、受信電圧の時間変化の特徴量を算出する（Ｓ３６）。例えば、演算処理部１０７Ａは、時間変化の特徴量として、受信電圧の時間変化率の絶対値を算出することが考えられる。具体的には、Ｓ２１で検波した時刻をｔとし、所定の時間ｐ毎に検波するものとすると、前回検波した時刻はｔ−ｐとなる。そして、検波した時点の時刻ｔにおける受信電圧がｖ［ｔ］で、前回の時刻ｔ−ｐにおける受信電圧がｖ［ｔ−ｐ］であるものとする。この場合、演算処理部１０７Ａは、時刻ｔにおける受信電圧の時間変化率［ｔ］を、以下の式により算出する。
【００５８】
時間変化率［ｔ］＝｜（ｖ［ｔ］−ｖ［ｔ-ｐ］）／（ｔ−（ｔ−ｐ））｜
図７は、Ｓ３５で記憶部１０６Ａに記憶された受信電圧の時間的な変化の一例を示す図である。図７の縦軸は受信電圧であって、横軸は時間軸である。図７の符号６１の時間帯は、人が動き回ることによる受信電圧の変動例を示している。
【００５９】
図８は、Ｓ３６で算出された各時刻における受信電圧の時間変化の特徴量の一例を示す図である。図８の縦軸は特徴量であって、横軸は時間軸である。図８では、図７に示す受信電圧の時間変化率の絶対値を特徴量としたものである。
【００６０】
なお、演算処理部１０７Ａは、受信電圧の時間変化の特徴量として、上記の時間変化率の加算値を用いることとしてもよい。すなわち、演算処理部１０７Ａは、所定の時間帯（時刻ｔから所定の時間過去に遡った時刻までの間）における各時刻の時間変化率をそれぞれ算出し、算出した各時間変化率の絶対値を加算して時間変化の特徴量を算出する。
【００６１】
そして、判定部１０９Ａは、Ｓ２６で算出した推定到来方向の特徴量と、閾値設定部１０８が設定した閾値（第１の閾値）とを比較し、特徴量が閾値を超えるか否かを判別する。また、判定部１０９Ａは、Ｓ３６で算出した受信電圧の特徴量と、閾値設定部１０８Ａが設定した閾値（第２の閾値）とを比較し、特徴量が閾値を超えるか否かを判別する（Ｓ２７）。
【００６２】
なお、閾値設定部１０８Ａは、第１の実施形態で説明したように、事前にユーザが監視対象の部屋を動き回ることにより実測した受信電圧の変動の特徴量に基づいて、所定の閾値を設定し、メモリなどに記憶しているものとする。例えば、実測を行った結果の特徴量が図８に示す場合、閾値設定部１０８Ａは、移動時における大部分の時間変化率より低い値を閾値７１に設定する。
【００６３】
推定到来方向の特徴量および受信電圧の特徴量がそれぞれの閾値を超える場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、判定部１０９Ａは、侵入者を検知したものとみなし、異常を検知したことを示す検知信号を出力部１１０に出力する。一方、いずれかの特徴量が閾値を超えない場合、または２つの特徴量がともに閾値を越えない場合（Ｓ２７：ＮＯ）、Ｓ２９に進む。
【００６４】
出力部１１０は、判定部１０９Ａから検知信号を受け付けると、第１の実施形態と同様に、侵入者を検出したことこと周囲に知らせる警告音（アラーム）の出力、家電製品へのＯＮ／ＯＦＦ信号への出力、ユーザの携帯電話への通知など所定の警報処理を行う（Ｓ２８）。そして、所定の時間が経過した後（Ｓ２９：ＹＥＳ）、Ｓ２１に戻り、各検波部１０２ａ、１０２ｂは、各受信アンテナ１０１ａ、１０１ｂが受信した電磁波を検波し、電圧レベルに変換する。
【００６５】
本実施形態の侵入者検知システム２は、推定到来方向（角度）の時間変化と、受信電圧の時間変化とを用いて、侵入者の検知を行う。これにより、外部環境の変化による誤検知を低減し、侵入者検知の信頼性をより高めることができる。
【００６６】
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。本実施形態は、既存の電磁波（放送波、携帯電話基地局電波、無線ＬＡＮ電波など）の強度が弱く、侵入者の検知に十分な受信電圧レベルを得られない場合を考慮したものである。
【００６７】
図９は、本発明の第３の実施形態が適用された侵入者検知システム３の概略構成図である。図示する侵入者検知システム３は、アクティブに特定周波数の電磁波を発信する送信装置３１を有する点において、第１の実施形態の侵入者検知システム１と異なる。なお、本実施形態の受信装置３２は、第１の実施形態の侵入者検知システム１と同様である。送信装置３１は、送信アンテナ３１１と、発振器３１２とを備え、特定周波数の電磁波を常時送信する。本実施形態の侵入者検知システム３は、送信装置３１が送信した電磁波を用いて監視対象の領域に侵入した侵入者を検知する。
【００６８】
なお、侵入者検知システム３の送信装置３１は、受信装置３２の設置場所と同一の屋内（室内）に設置される。そして、送信装置３１と受信装置３２とは、所定の距離が離れた場所（例えば、同一屋内の対角など）に設置されるものとする。
【００６９】
次に、本実施形態の侵入者検知システム３の動作について説明する。
【００７０】
送信装置３１の発振器３１２は特定の周波数の電磁波を生成し、生成した電磁波を送信アンテナ３１１から常時送信する。なお、発振器３１２が生成する電磁波の周波数は、電波法で許可された周波数帯および送信出力等を利用することが考えられる。
【００７１】
侵入者検知システム３の受信装置３２は、第１の実施形態と同様に、所定のタイミング（時間間隔）で、以下に説明する処理を繰り返し行うものとする。
【００７２】
すなわち、受信装置３２の各受信アンテナ１０１ａ、１０１ｂは、送信装置３１が送信した特定周波数の電磁波を受信する。そして、受信装置３２は、第１の実施形態と同様の処理（図２参照）を行う。
【００７３】
第３の実施形態の侵入者検知システム３は、送信装置３１が送信した電磁波を受信装置３２が受信し、当該送信装置３１の電磁波を用いて侵入者を検知する。すなわち、本実施形態では、送信装置３１からの安定した強度の電磁波を受信できる。これにより、監視場所（すなわち、侵入者検知システムを設置する場所）が放送局や携帯電話基地局から遠く離れた場所であって、既存の電磁波の電界強度が低い環境であっても、侵入者の検知精度を確保し、信頼性をより向上することができる。
【００７４】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。例えば、上記実施形態の侵入者検知システムでは、２本の受信アンテナ１０１ａ、１０１ｂを備えるが、３本以上の受信アンテナを備えることとしてもよい。
【００７５】
また、上記実施形態では、侵入者検知システムが設置された屋内に１つの電磁波が存在する場合を例に説明した。しかしながら、一般的に屋内は壁や家具などにより乱反射されたマルチパス環境にあるため、複数の電磁波が存在するものとして、各電磁波について上記実施形態の処理をそれぞれ行うこととしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る侵入者検知システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】侵入者検知システムの動作を示すフローチャートである。
【図３】推定到来方向の変動の一例を示す図である。
【図４】推定到来方向の時間変動の特徴量の一例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る侵入者検知システムの概略構成を示すブロック図である。
【図６】侵入者検知システムの動作を示すフローチャートである。
【図７】受信電圧の変動の一例を示す図である。
【図８】受信電圧の時間変動の特徴量の一例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る侵入者検知システムの概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７７】
１，２，３  侵入者検知システム
１０１ａ，１０１ｂ  受信アンテナ
１０２ａ，１０２ｂ  検波部
１０３ａ，１０３ｂ  電圧測定部
１０４ａ，１０４ｂ  位相測定部
１０５，１０５Ａ  推定処理部
１０６，１０６Ａ  記憶部
１０７，１０７Ａ  演算処理部
１０８，１０８Ａ  閾値設定部
１０９，１０９Ａ  判定部
１１０  出力部
３１  送信装置
３２  受信装置
３１１  送信アンテナ
３１２  発振器
【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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