(57)【要約】  侵入者検知システムは、変調信号によって変調された被変調光信号で視野を照明する照明手段と、遅延反射信号を受信する光受信器と、変調信号と受信された遅延反射信号との間で相互相関関数を計算する相互相関器と、侵入者検知を行うため使用される相互相関関数の変化を検知する手段と、を備える。本システムは、侵入者検知信号が取得されるようにする光センシングおよび相互相関計算を使用する。これは、侵入者を検知するため固体、低コストかつ高信頼性のセンサを提供することを可能にさせる。
2010509693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調信号によって変調された被変調光信号で視野を照明する照明手段と、
遅延反射信号を受信する光受信器と、
前記変調信号と前記受信された遅延反射信号との間で相互相関関数を計算する相互相関器と、
受信された前記相互相関関数を前に受信された相互相関関数の平均と比較することにより、侵入者検知を行うため使用される前記相互相関関数の変化を検知する手段と、
を備える、侵入者検知システム。
【請求項２】
前記相関関数が異なる時間シフト値に対する一連の相関計算を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記相互相関関数と前記前に受信された相互相関関数の平均との間の差信号の範囲内でのスレッショルド検知のためのスレッショルド検知手段をさらに備える、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記光受信器が光検知器のアレイを備える、請求項１から３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記相互相関関数の前記検知された変化に基づいて侵入者までの距離を計算する飛行時間測定回路をさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記光受信器からの画像を記憶する手段をさらに備える、請求項１から５のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
前記相互相関関数から侵入者への方向を導出する手段をさらに備える、請求項１から６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記光受信器が多領域光検知器アレイを備え、前記方向を導出する手段が前記検知器の領域のうち侵入者検知信号を生じる１個または複数個の領域を決定する、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
カメラと、前記導出された方向に基づいて前記カメラの向きを制御するコントローラとをさらに備える、請求項７または８に記載のシステム。
【請求項１０】
許可された侵入者のための電子タグをさらに備え、無許可の侵入者が検知されるならば警報を発し、許可された侵入者が検知されるならば警報を発しないように適合している、請求項１から９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記タグが前記被変調光信号の検知に応答して被変調符号信号を送信する符号生成器および光送信機を備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記タグが前記被変調符号信号を前記検知された被変調光信号と同期させる手段を備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記同期させる手段が前記検知された被変調光信号から同期信号を導出するタグ相互相関器およびピーク検知器を備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記遅延反射信号を受信する前記光受信器によって受信された信号から符号を抽出する手段をさらに備える、請求項１０から１３のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
前記符号を抽出する手段が前記相互相関器からの出力を受信する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
被変調信号を送出し、侵入者からの反射信号を検知する手段を備え、
許可された侵入者のための電子タグをさらに備え、
無許可の侵入者が検知されるならば警報を発し、許可された侵入者が検知されるならば警報を発しないように適合している、
侵入者検知システム。
【請求項１７】
前記タグが前記被変調信号を検知し、呼応して電子タグ識別情報を符号化する信号を供給するように適合している、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
変調信号によって変調された被変調光信号で視野を照明するステップと、
遅延反射信号を受信するステップと、
前記変調信号と前記受信された遅延反射信号との間で相互相関関数を計算するステップと、
受信された前記相互相関関数を前に受信された相互相関関数の平均と比較することにより、侵入者検知を行うため使用される前記相互相関関数の変化を検知するステップと、
を備える、侵入者を検知する方法。
【請求項１９】
相関関数を計算するステップが種々の時間シフト値に対する一連の相関計算を導出するステップを備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記相互相関関数と前記前に受信された相互相関関数の平均との間の差信号の範囲内でスレッショルド検知を実行するステップをさらに備える、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記相互相関関数の前記検知された変化に基づいて侵入者までの距離を決定するため飛行時間測定を実行するステップをさらに備える、請求項１８から２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記相互相関関数から侵入者への方向を導出するステップをさらに備える、請求項１８から２１のいずれかに記載のシステム。
【請求項２３】
遅延反射信号を受信するステップが多領域光検知器アレイを動かすステップを備え、方向を導出するステップが前記検知器の領域のうち侵入者検知を生じる１個または複数個の領域を決定するステップを備える、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記導出された方向に基づいてカメラの向きを制御するステップをさらに備える、請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
許可された侵入者に電子タグを付与するステップと、
無許可の侵入者が検知されるならば警報を発し、許可された侵入者が検知されるならば警報を発しないステップと、
をさらに備える、請求項１８から２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
前記タグにおいて、前記被変調光信号の検知に応答して被変調符号信号を送信するステップを備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記タグにおいて、前記被変調符号信号を前記検知された被変調光信号と同期させるステップを備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記同期させるステップが前記検知された被変調光信号から同期信号を導出するため相互相関およびピーク検知を行うステップを備える、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記遅延反射信号を受信するとき、符号を抽出するステップをさらに備える、請求項２５から２８のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
コンピュータで実行されるとき、請求項１８から２９のいずれかの全ステップの実行に適応したコンピュータプログラムコード手段を備えるコンピュータプログラム。
【請求項３１】
コンピュータ読み取り可能な媒体に具現化されている請求項３０に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は侵入者検知システムに関係する。
【背景技術】
【０００２】
秘密施設および秘密場所の境界の範囲内および周辺の両方で侵入者を確実に検知できる低コストシステムへの需要が高まっている。
【０００３】
侵入者を検知できる多数のアプローチが開発されているが、これらのアプローチは製造に費用がかかるか、信頼性問題、すなわち、何も存在しないときに侵入者を警告すること（誤検知）、または、存在する侵入者を警告し損ねること（検知漏れ）のいずれかに悩まされている。
【０００４】
入手可能な最も簡単なシステムは、熱放射の変化に感応する１台または複数台の始動検知器を使用する受動赤外線（ＰＩＲ）検知器を使用する。このようなセンサは、検知器の視野に入る侵入者によって引き起こされる熱放射の変化を通じて侵入者を検知する。このようなシステムは非常に低コストであるが、動作範囲が制限され（約１０ｍ）、非常にゆっくり動く侵入者は引き起こされる温度変化が非常に小さいので検知できない。
【０００５】
機械的または電子的に走査されたマイクロ波ドップラーレーダーに基づくより複雑なシステムが利用されている。この場合、侵入者は侵入者の動きにより引き起こされたドップラーシフトによって検知される。しかし、このようなシステムは高価であり、ゆっくり這って進む人のような非常にゆっくり動くターゲットまたは小さいターゲットを検知することが難しい。このようなシステムの例は、Ｐｌｅｘｔｅｋ製のＢｌｉｇｈｔｅｒ  Ｅ−ｓｃａｎレーダーである。
【０００６】
ビデオモーション検知（ＶＭＤ）に基づく解決策は、ビデオカメラによって撮影されたシーンの画像を、侵入者の存在を示すことがある画像の変化を探索するためデジタル的に処理することに基づいている。このようなシステムはレーダーシステムより著しく安価であるが、ＶＭＤ画像処理アルゴリズムは侵入者に起因した画像の変化と、たとえば、風の中の木の葉の動き、または、天候もしくは照明条件に起因した画像の変化とを区別することが難しいので、このようなシステムは高レベルの誤検知に悩まされる傾向がある。このため、高レベルの人間による監視および介入が必要とされるので、このようなシステムの有効性は著しく低下され、ランニングコストは増加される。
【０００７】
レーザーレンジファインダ（rangefinder）が関心領域全体で機械的に走査される走査型レーザーレーダーシステムもまた利用されている。レーザーレンジファインダは、スキャナから関心領域内の走査点までの距離を測定し、システムが関心領域のトポロジーを学習できるようにする。典型的に数回の走査を要求するトポロジーの学習が行われると、システムは、侵入者の存在によって引き起こされるトポロジーの変化を検知できる。しかし、侵入者の存在を確実に検知するためには、システムは、典型的に、センチメートルの領域において、高度の正確さおよび再現性でトポロジーを測定することが必要とされる。このことは、スキャナの力学において必要とされる高精度、および、トポロジーを測定するため必要とされる非常に高いタイミング精度（ナノ秒の一部）に起因してシステムコストを増加させる。このことは、走査速度を数秒に１回ずつにさらに制限する。
【０００８】
制限された走査速度は、高速で動いている侵入者が１回の走査だけでしか検知されないかもしれないので、高速で動いている侵入者を確実に検知することを難しくさせ、たとえば、検知は関心領域に飛んでくる鳥によって同様に引き起こされる可能性がある。
【０００９】
さらなる制限は、これらの従来のシステムは侵入者の存在を検知できるだけであり、侵入者が関心領域（ＲＯＩ）に居ることを許可されているか否かを判定するために侵入者を明確に識別できない。多くのセキュリティアプリケーションでは、ＲＯＩ内では許可された人／車両の流れがよくあるので、このことは重大な問題であり、課題は許可されていない侵入者がＲＯＩに居ることを判定することである。
【００１０】
顔認証または歩行認証のような生体認証法を含む遠隔識別を潜在的に実行する可能性があるいくつかのテクノロジーが存在するが、これらのテクノロジーはコストのかかる運用を成功させるために高品質の画像および高レベルの処理能力に依存している。その上、このようなシステムは、物理的な変装のような簡単な手段を使用して比較的簡単に破られる。
【００１１】
無線周波数識別装置（ＲＦＩＤ）もまた使用可能であるが、一般に、このような装置はレンジが短く、いかなる場合でも追加的な基盤設備を導入する必要がある。その上、ＣＣＴＶのような遠隔観測システムでは、特に、２人以上の侵入者が検知されるならば、検知された侵入者をＲＯＩ内の特定のＲＦＩＤと明確にかつ正確に相関させるという難しい問題が常に存在する。
【発明の概要】
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、
変調信号によって変調された被変調光信号で視野を照明する照明手段と、
遅延反射信号を受信する光受信器と、
前記変調信号と前記受信された遅延反射信号との間で相互相関関数を計算する相互相関器と、
侵入者検知を行うため使用される前記相互相関関数の変化を検知する手段と、
を備える侵入者検知システムが提供される。
【００１３】
本システムは、侵入者検知信号が取得されるようにするため光センシングおよび相互相関計算を使用する。このことは、侵入者を検知するため固体、低コストかつ高信頼性のセンサが提供されるようにする。
【００１４】
相互相関関数は、距離による反射率のマップを実質的に提供する。特に、相互相関関数は、対象物が位置している距離に対応する時にピークを有し、これらのピークの強度は対象物の反射率を表している。よって、システムは、視野を特徴付けるために離れた対象物の表面反射率および距離の両方を使用する。
【００１５】
前記相関関数は、異なる時間シフト値に対する一連の相関計算を備えることが好ましい。
【００１６】
変化を検知する手段は、受信された相互相関関数を前に受信された相互相関関数の平均と比較する手段を備えることがある。平均相互相関関数の使用は、基準点が、たとえば、照明条件の変化に伴って変わるようにする。このことはさらに雑音が平均化されるようにする。相関関数の突然の変化は検知手段によって検知される。
【００１７】
前記相互相関関数と前記前に受信された相互相関関数の平均との間の差信号の範囲内でのスレッショルド検知のためにスレッショルド検知手段を使用することができる。スレッショルド検知は、侵入者と視野内のその他の変化、たとえば、窓の外の変化とを区別するために使用される。
【００１８】
光受信器は、光検知器のアレイ、たとえば、フォトダイオードアレイを備えることがある。この光受信器は低コスト実装を提供する。
【００１９】
飛行時間測定回路もまた相互相関関数の検知された変化に基づいて侵入者までの距離を計算するため使用可能である。
【００２０】
システムは、相互相関関数から侵入者への方向を導出する手段をさらに備えている。たとえば、光受信器は、多領域光検知器アレイを備えることがあり、方向導出は、検知器の領域のうち侵入者検知信号を生じた１個または複数個の領域に基づいていることがある。
【００２１】
この方向情報はカメラの向きを制御するため使用可能である。距離情報はカメラ焦点を制御するためにも使用可能である。
【００２２】
変形例では、システムは許可された侵入者用の電子タグをさらに備え、システムは、無許可の侵入者が検知されるならば、警報を発し、許可された侵入者が検知されるならば、警報を発しないように適合している。このことは、侵入者検知のみならず、侵入者識別を提供する。
【００２３】
タグは、被変調光信号の検知に応答して被変調符号信号を送信する符号生成器および光送信器を備えることがある。タグは、好ましくは、信号が反射信号と共にシステムによって受信され得るように、被変調符号信号を検知された被変調光信号と同期させる手段を備えている。同期させる手段は、検知された被変調光信号から同期信号を導出するタグ相互相関器およびピーク検知器を備えることがある。
【００２４】
符号は、その後に、遅延反射信号を受信する光受信器によって受信された信号から取り出され得る。よって、（タグではなく）システムの主受信器は、反射信号に基づく侵入者検知と、反射信号と共に受信された被変調信号に基づく侵入者識別とを同時に実行可能である。
【００２５】
本発明の第２の態様によれば、被変調信号を送出し、侵入者からの反射信号を検知する手段を備え、許可された侵入者のための電子タグをさらに備え、無許可の侵入者が検知されるならば警報を発し、許可された侵入者が検知されるならば警報を発しないように適合している侵入者検知システムが提供される。前記タグは、前記被変調信号を検知し、呼応して電子タグ識別情報を符号化する信号を供給するように適合していることが好ましい。
【００２６】
本発明の第１の態様はまた、
変調信号によって変調された被変調光信号で視野を照明するステップと、
遅延反射信号を受信するステップと、
前記変調信号と前記受信された遅延反射信号との間で相互相関関数を計算するステップと、
侵入者検知を行うため使用される前記相互相関関数の変化を検知するステップと、
を備える侵入者を検知する方法を提供する。
【００２７】
この方法は、許可された侵入者に電子タグを供給し、無許可侵入者が検知されるならば、警報を発し、許可された侵入者が検知されるならば、警報を発しないことにより、上述したものと同様に、侵入者識別をさらに提供することが可能である。
【００２８】
本発明の実施例は次に添付図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のシステムの第１の実施例を示す図である。
【図２】図１のシステムへの付加的な特徴を示す図である。
【図３】本発明のシステムの第２の実施例で用いるタグを示す図である。
【図４】本発明のシステムが第２の実施例でどのようにして変形されるかを示す図である。
【図５】被変調符号を生成する回路の実施例を示す図である。
【図６】図５の回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
一態様では、本発明は、特に、たとえば、飛行時間（time of flight）測定のためのピークを検知するために相互相関関数を使用する光学式距離測定機器のテクノロジーに基づいている。
【００３１】
ＥＰ１３７３８３０は、映像化されるべき対象物上で光源出力を走査し、多領域光検知器において反射信号を受信するイメージングシステムを開示する。光源出力は、たとえば、最長系列を使用して変調される。光源から検知器の作動部への光信号の飛行時間は、対象物の３次元画像が構築されるように、全走査方向に対する相互相関解析によって計算される。この特許は、本発明のシステムにおいて利用可能である基本的な光学式光源および検知器テクノロジーを開示する。
【００３２】
ＥＰ１３７４００２は、飛行時間距離測定アプリケーションにおいて相互相関信号の効率的な処理を行う方法を開示する。粗い相互相関器および細かい相互相関器は、時間遅延を粗く決定し、かつ、より正確に決定するため使用可能である。
【００３３】
発明のある態様は、これらの文献に記載されているテクノロジーを使用し、これらの文献は参考資料として本明細書に組み込まれている。
【００３４】
図１は本発明のシステムの実施例を示している。
【００３５】
主発振器１はセンササンプリング周波数を決定する。制御エレクトロニクス２は、必要に応じて所望の視野を照明するためにオプティクス付きのレーザーもしくは発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザー／ＬＥＤのアレイでもよい被変調光源４に供給される変調信号３を生成する。
【００３６】
視野からの反射された受信画像は、レンズ５によって、感光検知器要素（たとえば、フォトダイオード）の多重マトリクスを備えている検知器アレイ６に焦点が合わされる。
【００３７】
相互相関器７は、元（original）の光変調信号３を遅延反射された光変調信号と共に受信し、リアルタイムで相互相関関数を計算する。
【００３８】
この相互相関関数は、検知器６、たとえば、フォトダイオードまたはフォトダイオードのサブアレイの領域毎に決定される。相互相関関数は、２個の信号間の種々の相対的な時間シフトに対する一連の相互相関値である。関数中のピークはどれでも、ピークが現れる時間シフトに関連している距離における対象物の存在を表現する。この関数は複数個のピークをもつことが可能であり、ピーク高さは種々の反射率の結果として異なる可能性がある。
【００３９】
時間平均器のアレイ９は、確定期間に亘って、１つずつの選択された検知器要素／要素のグループからの相互相関関数を平均化する。この平均化は、視野を表現する平均相互相関関数の組を与える。
【００４０】
減算器１０は、平均化された相互相関関数からリアルタイム相互相関関数（すなわち、いずれかの時点で受信された１個のリアルタイム相互相関関数）を減算し、この減算が標準の視野からの変化を表現し、したがって、視野内の侵入者を表現する相互相関関数の組を生成する。
【００４１】
相互相関関数の変化は、このようにして、侵入者検知信号を与えるために使用される。
【００４２】
回路ブロック１１は、リアルタイム相互相関関数と平均化された相互相関関数との間の差の絶対値（差は負であるかもしれないので）を計算し、結果として得られる差関数が、侵入者検知信号１４を生成するため使用されるスレッショルド検知器１２に供給される。
【００４３】
これらのコンポーネントは検知信号が生成されることを可能にする。
【００４４】
このシステムはさらに侵入者位置が決定されるようにする。
【００４５】
特定の検知器要素または要素のグループが侵入者検知を生じているならば、この侵入者検知は特定の視野に対応するであろう。コントローラ２は、このようにして、システムから侵入者への方向の指示を与えることが可能である。この方向は極座標データＸおよびＹとして表現される。その方向における侵入者までの距離は、上に概説された先行特許文献と同様に動作可能である飛行時間計算回路１３によって取得可能である。
【００４６】
動作中に、被変調光源は、光学形式で被変調信号を用いて関心領域を照明する。好ましい実施形態では、変調信号は、自己相関関数がデルタ関数である擬似ランダム雑音信号であるが、「チャープ（chirp）」のようなその他の信号が使用されてもよい。
【００４７】
レンズは被変調信号を多重アレイに集中させる。制御エレクトロニクスは、単一の光検知器または光検知器のグループ（アクティブな光検知器）のいずれかを選択し、相互相関器に接続するために感光アレイの多重化を制御する。
【００４８】
この光検知器要素の独立した作動は、信号対雑音比が改善されるようにさせ、上述の参考文献に記載されている。相互相関器は、その後に、変調信号とアクティブな光検知器によって検知された信号との相互相関関数を計算する。
【００４９】
この相互相関関数は、実質的に、アクティブな光検知器に焦点が合わされた視野に対する反射率対距離のマップである。
【００５０】
相互相関関数が時間平均器に入力されるとき、時間平均器は特定のアクティブな光検知器からの長期間に亘る連続的な相互相関関数を平均化するため作動する。１台の時間平均器が使用されるべきアクティブな光検知器の１台ずつに必要とされ、各時間平均器は適切な期間に亘って平均化された完全な相互相関関数を記憶するために十分な記憶装置を収容しなければならない。
【００５１】
時間平均器は様々に実施され得るが、一つの簡単なアプローチは捕捉された相互相関関数の一部分（１／Ｎ）を時間平均器内に記憶された信号の（１−１／Ｎ）に加算することである。時間平均器は長時間に亘る相互相関関数の変化を取り除くことが可能である。
【００５２】
信号が「リアルタイム」相互相関関数から減算されるとき、侵入者の存在に起因する差がどれでも検知される。
【００５３】
侵入者が存在するならば、センサは警報信号を発するであろう。絶対差信号に基づいて飛行時間計算を実行することにより、侵入者の奥行き（Ｚ座標）は、検知器アレイのうちアクティブな光検知器がどれであるかに基づいて侵入者のＸ、Ｙ極座標と共に決定可能である。
【００５４】
時間的に平均化された信号の減算はシステム内のどのような電気的クロストークおよび光学的クロストークも除去し、システム感度を高める。
【００５５】
システムは、結果として得られる信号（すなわち、スレッショルド検知器に供給される信号）のアップスロープおよびダウンスロープに適用される最良適合線の交点を計算することによりサブサンプル距離精度を可能にする変調信号生成へのオーバーサンプリングアプローチによる恩恵を受けることができる。このアプローチはＥＰ１２５２５３５にさらに記載されている。
【００５６】
本発明の本実施例は、距離に伴う反射率のマップを使用し、それによって、視野内の特徴の表面反射率と（焦点面内の光検知器位置と組み合わされて３次元物理的位置を与える）距離の両方を使用する。
【００５７】
対照的に、Ｌｉｄａｒに基づく解決策は、センサ視野内で表面プロファイルの物理的マップを作成し、物理的マップの変化を探索するだけである。これは、這って進む人のような小さな対象物を検知するために非常に高度の奥行き測定の精度を必要とする。
【００５８】
ビデオモーション検知による解決策は、センサ視野内の（反射率に起因する）強度のマップを作成し、付加的な奥行き情報を用いることなく、マップの変化を探索するだけである。
【００５９】
侵入者に対する上述されたシステムの感度および耐誤警報性は、（Ｘ、Ｙ分解精度を与える）検知器アレイ中の光検知器の台数および（Ｚ分解精度を与える）サンプリングクロック周波数に依存した空間解像度のレベルと、適用される時間平均化とによって決定される。
【００６０】
センサは光検知器のアレイを備えているので、センサは侵入者の画像を撮影するためにも使用可能である。
【００６１】
その上、侵入者Ｘ、Ｙ、Ｚ情報は、侵入者認識目的のための侵入者の高解像度ビデオまたは画像を撮影するために高解像度カメラを正しい位置に向けるために使用可能である。
【００６２】
図２は、特に、侵入者検知信号１４と、カメラ方向制御、および、場合によっては焦点制御のための位置情報Ｘ、Ｙ、Ｚとに基づいて、発明のシステム２２によって制御されるカメラ２０を示している。
【００６３】
上述されたシステムは検知および識別を組み合わせるために変形され得る。より一般的には、被変調信号を送出し、侵入者からの反射信号を検知する侵入者検知システムは、許可された侵入者が被変調信号を検知し、侵入者検知センサによって検知可能であるとともに、適切な処理によって、認証鍵のようなタグに記憶された情報を搬送することも可能である信号を呼応して供給する能動タグを具備するならば、検知と識別を組み合わせるため拡張可能である。
【００６４】
このアプローチは、侵入者検知センサが十分な空間解像度を有するならば、侵入者によって反射された信号と侵入者のタグによって送出された信号は空間的に同時に発生し、侵入者とタグとの間の明確な識別および相関を与えるという重大な利点がある。
【００６５】
このアプローチは、侵入者を検知する完全に固体、低コスト、かつ、高信頼性のセンサを提供する。
【００６６】
本発明のこのさらなる態様の実施への一つのアプローチは後述されているが、これらの原理を実施するその他の方法が存在することが認められるであろう。
【００６７】
図１および２と関連して上述されたシステムは視野を照明し監視するため提供される。
【００６８】
その上、光学タグが設けられ、許可された人によって装着される。
【００６９】
光学タグは、図３に示されている以下の要素、すなわち、
背景変調信号を検知するセンサ３４と、
相互相関関数３７を導出するため検知された背景信号に相互相関演算を実行し、タイミングが検知された背景被変調信号から導出され、検知された背景被変調信号に緊密にリンクされている同期信号３９を抽出するために使用される（相互相関器３５と、ピーク検知器３８と、制御およびタイミングユニット３１との機能を実行する）デジタル信号プロセッサと、
変調が同期信号３９に位相リンクされ、符号化データを含む第２の変調信号を生成する符号信号生成器４０と、
第２の被変調信号を送信するエミッタ４２と、
を備えている。
【００７０】
よって、タグは、入来する変調信号に応答し、タグの鍵符号を使用してタグ固有の同期された被変調信号を送出することがわかる。
【００７１】
侵入者検知器は図１に示されている構成と比較して変調され、この変調された検知器は図４に示されている。
【００７２】
相互相関器７の出力で動く付加的な符号抽出回路１５が設けられ、符号抽出回路は侵入者符号１６が決定されるようにする。
【００７３】
動作中に、タグを携行している侵入者が関心領域（ＲＯＩ）に入るとき、タグ内のセンサは背景照明を検知する。この信号は、基準信号３６が侵入者検知器によって送出された背景変調信号と同じ形状を有している相互相関器３５を使用して処理される。しかし、タグと検知器センサとは物理的に別個の実体であるので、侵入者検知器によって放出された（かつ、タグのセンサ３４によって捕捉された）信号と、光学タグ内で生成された基準信号との間にタイミング差が存在するので、相互相関器は、時間的な位置がこのタイミング差を表す相関ピークを生成するであろう。ピーク検知器３８は相関ピークの位置を検知するために使用される。上述され、ＥＰ１３７４００２に記載された細かい／粗い相互相関法は、計算のレベルを低下させ、さらに、このピークのタイミングにおけるサブサンプル精度を実現させるために使用され得る。同期信号３９はこのプロセスによって生成される。
【００７４】
同期信号は、この場合に背景放射と同期されているので、鍵符号を収容し、コヒーレントである、すなわち、背景変調信号に位相リンクされている第２の変調信号を生成可能である符号生成回路４０に供給される。この第２の変調信号４１はその後にタグによって送出される。
【００７５】
侵入者検知器センサは、侵入者からの反射を検知し、上述されているように侵入者の位置および距離を計算する。
【００７６】
しかし、タグからの放射は、さらに侵入者検知器の焦点面アレイに焦点が合わされ、タグからの放射は侵入者からの反射と同じ位置から送出されるので、タグからの放射はアレイ中の同じ光検知器によって検知されるであろう。
【００７７】
侵入者反射が所与のフォトダイオードから検知されるとき、関連付けられた符号抽出回路１５がイネーブル状態にされ、検知された信号中のどんな符号でも抽出するように作動する。符号が有効であるならば、侵入者は許可されているものとして分類される。そうでなければ、侵入者は無許可であるとみなされ、警報が出される。
【００７８】
符号抽出器は、タグによって送出された符号の性質に応じて、フォトダイオードから取得された信号、および／または、相互相関信号で動くことがある。
【００７９】
符号化に関して、一つの簡単な方法は、時分割多重型アプローチを使用することであろう。この場合、背景変調信号は、背景変調信号中に「不感時間」をもつように構成され、その不感時間の範囲内でタグは符号化信号を送出することがある。この場合、符号抽出器は直接的に当該フォトダイオードからの信号で動くであろう。
【００８０】
このアプローチの潜在的な不利点は、検知器によって送出可能であるエネルギーが許容された「不感時間」の割合によって削減され、侵入者が検知され得る最大距離を制限することである。この不利点を解決するため、タグ中の相互相関器によって実現される精確な同期をうまく利用するより高度なスキームが採用されることがある。
【００８１】
一つのこのようなアプローチは図５を参照して説明されている。
【００８２】
図５では、同期信号３９は、１台の位相シフタがバイナリ符号生成器５２によって決定された位相分だけ基準信号をシフトする一連の位相シフタに接続された基準信号生成器５０を同期させるため使用されている。位相シフタの出力はその後に一つに加算され、変調信号４１を作成するため使用される。
【００８３】
侵入者検知器がこの信号を処理するとき、数個のピークをもつ相互相関信号が生成されるであろう。第１のピークは侵入者の反射信号に対応し、反射信号の時間遅延は飛行時間によって、すなわち、侵入者の距離によって決定される。後に続く４個のピークは、第１の反射信号ピークに対する位相シフトがあり、検知器がタグの符号を抽出できるようにする。一連のピークは図６に示されている。
【００８４】
この原理は、タグから検知器へより複雑なデータを送信するために、付加的な位相シフタを追加すること、および、経時的に位相シフタを変化させることの両方によって拡張することができる。
【００８５】
このアプローチは、タグの相互相関器出力ピークが変調信号位相変化を追跡し、したがって、符号信号位相を自動的に再同期させるので、（ＷＯ２００６／０４８６０４に記載されているように）変調信号の位相がシステム間のクロストークを低減するためにランダムに変えられるシステムと共に光学タグを動かすことも可能にさせる。
【００８６】
発明のシステムのある種の実施例が記載され、多数の可能な代替案が存在する。光源は好ましくはＬＥＤアレイであるが、レーザー光源が使用されてもよく、出力は最長系列、または、ピークのような区別可能な自己相関関数をもつその他の信号によって変調されてもよい。
【００８７】
光源は所望の視野を照明するためにオプティクスと共に静止していてもよく、または、走査光源が使用されてもよい。
【００８８】
光検知器アレイは好ましくはフォトダイオードアレイであり、フォトダイオードアレイは低コストＩＣとして形成することが可能である。しかし、ＣＣＤのようなその他の光学センサが使用されてもよい。
【００８９】
本発明は制御ブロックの集合体として記載されている。当業者に明白であるように、データ処理のすべてがデジタル信号プロセッサを制御するコンピュータプログラムによって実施されるであろう。
【００９０】
様々なその他の変形は当業者に明白であろう。
【図１】
2010509693.tif 000003
【図２】
2010509693.tif 000004
【図３】
2010509693.tif 000005
【図４】
2010509693.tif 000006
【図５】
2010509693.tif 000007
【図６】
2010509693.tif 000008
【国際調査報告】
2010509693.tif 000009
2010509693.tif 000010
2010509693.tif 000011