(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある領域において動いている昆虫を検知する電磁アンテナ構造体であって、該電磁アンテナ構造体を、
少なくとも１つの周波数で該領域におけるアレイのフィールドに送信される信号を受信する受信素子のアレイと、
前記受信した信号を基準信号と結合することによって受信した信号から同相（Ｉ）および直角位相（Ｑ）のＩＦ信号を抜き出し、ＩおよびＱ信号を結合させて複素信号ベクトルを形成する混合手段と、
ビーム面が２つ以上の極大値及び極小値を有するように故意に歪ませたビーム面を作り出すためにリアルタイムで前記複素信号ベクトルの各々の位相および大きさの値を調整する調整手段と、
前記の調整された複素信号ベクトルを合計する合計手段と、
前記領域において動いている前記昆虫の少なくとも１つの通路に対応するフィールドの時間の経過順の変化を検知するために前記合計された複素ベクトル信号を空間的かつ時間的に濾波する処理手段とから構成したことを特徴とする電磁アンテナ構造体。
【請求項２】
受信素子のアレイが電磁界の対象物から反射されたマイクロ波信号を受信するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電磁アンテナ構造体。
【請求項３】
処理手段が受信アンテナの近距離場で動いている昆虫を検知するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電磁アンテナ構造体。
【請求項４】
調整手段が受信された信号の欠陥を補償することを特徴とする請求項１に記載の電磁アンテナ構造体。
【請求項５】
調整手段が所望のアンテナ電磁界パターンを発生するように大きさおよび位相の値を調整することを特徴とする請求項４に記載の電磁アンテナ構造体。
【請求項６】
処理手段がフィールド内で動いている昆虫の画像を発生することを特徴とする請求項１に記載の電磁アンテナ構造体。
【請求項７】
マイクロ波信号が２４ＧＨｚの周波数であることを特徴とする請求項２に記載の電磁アンテナ構造体。
【請求項８】
マイクロ波信号が６１ＧＨｚの周波数であることを特徴とする請求項２に記載の電磁アンテナ構造体。
【請求項９】
第１マイクロ波信号が２４ＧＨｚの周波数でありかつ第２マイクロ波信号が６１ＧＨｚの周波数であることを特徴とする請求項２に記載の電磁アンテナ構造体。
【請求項１０】
処理手段が合計された信号をろ過するためのフィルタを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の電磁アンテナ構造体。
【請求項１１】
処理手段が合計された複合信号を増幅するための増幅手段を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の電磁アンテナ構造体。
【請求項１２】
ある領域において動いている昆虫を検知するためにマイクロ波アンテナアレイの素子によって受信された信号から固有の空間的情報を抜き出すための固有の空間的情報抜き出し方法において、
アンテナアレイからの信号を局部発振器信号と混合して同相（Ｉ）および直角位相（Ｑ）のＩＦ信号を抜き出し、
前記のＩおよびＱ信号を結合することによって複素信号ベクトルを形成し、
ビーム面が２つ以上の極大値及び極小値を有するように故意に歪ませたビーム面を作り出すためにリアルタイムで前記複素信号ベクトルの位相および大きさの値を調整し、
前記の調整した複素信号ベクトルを合計し、
前記の合計のベクトル信号をスペクトル分析アルゴリズムを用いて処理することによって前記領域において動いている前記昆虫の少なくとも１つの通路に対応するフィールドの時間の経過順の変化を検知するための固有の空間的情報を抜き出すことを特徴とする空間的情報抜き出し方法。
【請求項１３】
スペクトル分析アルゴリズムがフーリエ変換アルゴリズムであることを特徴とする請求項１２に記載の空間的情報抜き出し方法。
【請求項１４】
位相および大きさの値が適宜計算されることを特徴とする請求項１２に記載の空間的情報抜き出し方法。
【請求項１５】
位相および大きさの値が固定ルックアップテーブルから検索されることを特徴とする請求項１２に記載の空間的情報抜き出し方法。
【請求項１６】
検査される建築物内またはその近傍の戦略的な位置または接近し得る位置に置かれる１つまたは複数の協働の対象物上に受信機アンテナを焦点合わせすることによって得られる較正に基づいて位相および大きさの値を計算することを特徴とする請求項１２に記載の空間的情報抜き出し方法。
【請求項１７】
等しい位相および等しい振幅輪郭の制御されたジオメトリを有するようにアンテナアレイの電磁界信号パターンを調整する大きさおよび位相の値を計算することを特徴とする請求項１２に記載の空間的情報抜き出し方法。
【請求項１８】
昆虫の動きが前記輪郭を横切る方法で等しい位相および等しい振幅輪郭が配置されることを特徴とする請求項１７に記載の空間的情報抜き出し方法。
【請求項１９】
等しい位相および等しい振幅輪郭の交差によって誘起されるＩおよびＱ信号の一時的な変動の結果から生じる受信された信号の位相または振幅変調を検知することを特徴とする請求項１２に記載の空間的情報抜き出し方法。
【請求項２０】
ＩおよびＱのチャンネル変動をポーラーフォーマットに変換しかつ受信された信号の大きさおよび位相の変動を計算することを特徴とする請求項１２に記載の空間的情報抜き出し方法。
【請求項２１】
ある領域において動いている昆虫を検知するために電磁アンテナアレイから近距離場または遠距離場信号を抜き出すための信号プロセッサであって、該信号プロセッサを、
前記領域におけるアンテナアレイの受信素子によって受信された信号から同相（Ｉ）および直角位相（Ｑ）信号を抜き出すようにした混合手段と、
前記ＩおよびＱ信号を結合することによって複素信号ベクトルを形成し、ビーム面が２つ以上の極大値及び極小値を有するように故意に歪ませたビーム面を作り出すためにリアルタイムで該複素信号ベクトルの位相および振幅を調整し、かつ該複素信号ベクトルを合計することにより合計ベクトルを形成するようにした変換手段と、
前記領域において動いている前記昆虫の少なくとも１つの通路に対応するフィールドの時間の経過順の変化を検知するための固有の空間的情報を抜き出すために前記合計ベクトルを処理するようにしたプロセッサ手段とから構成したことを特徴とする信号プロセッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアレイアンテナ用の信号処理に関するもので、特にその電磁界パターンが物質中に侵入する昆虫の性質についての情報を得るために電子的に制御され得るアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常の画像レーダは送信および／または受信された波面の制御（ビーム成形）を必要とする。とくに、軍事的および商業的用途に使用されるような対象物検知装置は対象物を検知しかつ識別するために送信された信号の正確なビーム指向を必要としている。
【０００３】
類似の用途において、建築物中のシロアリのごとき昆虫の存在の検知は正確な信号送信および処理を必要とする。本出願人に譲渡されたオーストラリア特許ＡＵ６９３０３９号明細書は壁内にマイクロ波信号を送信することによって建築物中の昆虫の存在を検知するための装置を記載している。受信された信号のどのような変動も昆虫の存在または不存在を指示するために検知されかつ処理される。
【０００４】
しかしながら、上記の装置は、昆虫の数、種類および行動を判断することができない。アンテナの電磁界パターンの制御および処理は、昆虫の存在、位置および行動の型を正確に判断するのに必要とされる。
【０００５】
最も一般的に行なわれる用途において、遠距離場のビームの指向が行なわれている。送信アンテナの送信された近距離場のパターンを制御することもできる。しかしながら、これは各送信機アレイ素子に対するキャリア信号の大きさおよび位相を制御する必要があるので、高価でかつ実施するのが困難である。一般的には、ＰＩＮダイオード移相器および減衰器が使用されている。位相制御および大きさ制御はかねて達成が困難である３ビットの位相制御でも不十分である。一般に送信された近距離場のパターンの照明制御は家の壁のごとき均質でない構造物に送信するとき効果的でない。
【発明の開示】
【発明の目的】
【０００６】
本発明の目的は受信機アレイ信号のデジタルビーム成形によって制御された電磁界パターンを有する受信アンテナを提供することにある。
【０００７】
本発明のさらに他の目的はマイクロ波信号検知装置において建築物中の昆虫の存在、数および行動を検知するのに使用するアンテナを提供することにある。
【発明の概要】
【０００８】
１つの形態において、本発明のアンテナ構造体は少なくとも１つの周波数でアレイのフィールドに送信される信号を受信する受信素子のアレイと、
前記受信した信号を基準信号と結合して受信した信号から同相（Ｉ）および直角位相（Ｑ）のＩＦ信号を抽出し、該Ｉ信号およびＱ信号を結合させて複素信号ベクトルを形成する混合手段と、
該複素信号ベクトルの各々の位相および大きさの値を調整する調整手段と、
調整された複素信号ベクトルを合計する合計手段と、
動いている対象物によるフィールドの変化を検知するために前記合計された複素ベクトル信号を空間的にかつ時間的に濾波する処理手段とから構成されている。
【０００９】
好ましくは、受信信号はフィールド中の対象物から反射されたマイクロ波信号である。
【００１０】
マイクロ波信号は好ましくは２４ＧＨｚの公称周波数である。マイクロ波信号は６１ＧＨｚの第２公称周波数であってもよい。
【００１１】
ビーム指向、焦点合わせおよび走査を達成するために複素信号ベクトルを調整するための位相および大きさの値は固定ルックアップ表から適宜計算され得るかまたは検索され得る。
【００１２】
処理手段は前記合計された信号を濾波するためのフィルタ手段を含むことができる。
【００１３】
処理手段は前記フィルタ手段によって濾波することができる合計された複合信号を増幅するための増幅手段を含むことができる。
【００１４】
本発明の他の形態において、建築物中の昆虫、昆虫の数およびそれらの行動を検知するための装置を提供することにあり、該装置は、
少なくとも１つの周波数でマイクロ波信号を建築物の部分に送信するため送信機手段に作動的に結合されている信号発生手段と、
前記少なくとも１つの周波数で受信素子のアレイのフィールド内において前記マイクロ波信号を受信するための受信素子のアレイと、
昆虫の存在、行動および数を指示する出力信号を供給するために受信されたフィールド信号を処理および制御するための処理手段とを含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
好適な形態において、本発明はマイクロ波信号を使用して建築物中の昆虫、すなわちシロアリの存在を検知するための装置に使用され得るようなスマートアンテナに関連して説明する。しかしながら、本発明はスマートアンテナを要求している他の用途においても使用され得る。さらにそのうえ、説明は近距離場のアンテナパターンに対する適用を強調しているが、本発明はこの特定の状況に限定するものではない。
【００１６】
本出願人のオーストラリア特許ＡＵ６９９３０３９号明細書はマイクロ波信号を使用して建築物中の昆虫の存在を検知するための装置を記載しており、その記載内容は参考として本明細書に組み込んでいる。本発明はその装置に関連して説明する。
【００１７】
図１に関し、オーストラリア特許第ＡＵ６９９３０３９号明細書に記載されたようなシロアリのごとき、昆虫を検知するための装置１のブロック図が示されている。その装置１は２４．１２５ＧＨｚの周波数で連続する波（脈動される）マイクロ波信号を送信するマイクロ波構造体２を含んでいる。信号は変調器３によって変調することができる。
【００１８】
信号４はシロアリまたの昆虫の存在または不存在を検知するように領域５に送信される。反射された信号６は信号処理のために通路７を介してプロセッサ８に通される。コマンドおよびプログラム信号は任意のキーパッド９からまたは種々の任意の診断装置１０からプロセッサ８に入力され得る。プロセッサ８からの出力はディスプレイ１１上に表示される。
【００１９】
図２に関し、マイクロ波構造体２の素子をより詳細に説明する。その構造体２は１次出力ＰＯにおいて２４．１２５ＧＨｚでの信号を発生するための信号発生器１３を含んでいる。１次出力ＰＯはアンテナ１５に結合されている受信機および送信機ユニット１４に接続されている。使用において、アンテナ１５は建築物の壁または他の部分である領域５と密接してまたはそれと当接させて配置される。
【００２０】
信号発生器１３の第２出力ＳＯは混合器１６の１つの入力に対して、基準または局部発信器（ＬＯ）信号Ｒｅｆを供給する。混合器１６の他の入力は受信機／送信機ユニット１４の受信機回路に接続され、該受信機回路から受信された信号Ｒｓが供給される。
【００２１】
混合器１６は基準信号Ｒｅｆと受信された信号Ｒｓを結合し、混合器１６の出力にビート周波数成分を含んでいる結合された信号Ｃｓを供給する。
【００２２】
信号は次いでプロセッサ８において濾波され、増幅され、デジタル化され、かつ処理されそして昆虫の存在を示すためにディスプレイ１１上に表示される。
【００２３】
図３に関し、本発明によるスマートアンテナのデータ取得回路１７のブロック図が示されている。この実施例において、データ取得回路１７は図２の昆虫存在検知装置１およびマイクロ波構体２に関連して説明する。本実施例において、送信アンテナ（図示せず）は受信機／送信機ユニット１４および信号発生器１３に結合されている。
【００２４】
受信機アンテナ２２は図４に略示されるような平らな形状において１６個の素子（この数は図示の目的のみに選ばれる）のアレイにすることができる。他の送信機形状も可能である。ラインは３２個の混合器ダイオードに対するＬＯ（局部発振器）の分配を示している。同じアンテナ素子に連係する各対のダイオードの１つは１／４波長遅延で供給される。これは出力Ｑチャンネルを供給することにある。他のダイオードはＩチャンネルを出力する。アンテナ素子はストリップ伝送線路上の矩形パッチにすることができる。しかしながら、アンテナ素子は他の形状のものも使用することができる。壁内の昆虫を検知するための用途において、平らなアンテナ構造体は食器棚のごとき、障害物の後ろで操作することが容易であり、かつ単一素子よりも大きな区域をカバーする。
【００２５】
受信機アンテナ２２は受信機／送信機ユニット１４においてアレイ中の素子の各々の信号を受信する。受信された信号Ｒｓは第１組の分割器１８によって分割されかつ分配される。その分割器は従来の広帯域ウィルキンソン電力分割器であるが、他の型の信号分配器もまた使用され得る。
【００２６】
第２組の分割器１９は局部発振器の信号を混合器１６ａおよび１６ｂに分配する。Ｑ混合器１６ｂに対する局部発振器駆動はＩ混合器１６ａに関連して遅延ユニット２１において１／４波長だけ遅延される。直角位相ハイブリッドのごとき９０度の差動位相変調を発生する他の方法が使用され得る。
【００２７】
受信された信号Ｒｓは混合器１６ａおよび１６ｂに（同相で）分配される。混合器１６ａおよび１６ｂは信号発生器１３内の局部発振器２０からの基準信号Ｒｅｆを、受信された信号Ｒｓと結合させ、受信された信号からＩおよびＱＩＦ成分（代表的には０．１〜１０Ｈｚ）をそれぞれ抜き出す。
【００２８】
この構成において、２４．１２５および６１ＧＨｚにおいて受信されたマイクロ波周波数はＩおよびＱ成分を抜き出すように処理される。電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）電圧制御発振器（ＶＣＯ）は１２．０６２５ＧＨｚと１２．２ＧＨｚの間の出力周波数に同調する。コム発生器（高調波発生器）は基本周波数の整数倍を発生する。その場合、
１２．０６２５ＧＨｚ（２４．１２５ＧＨｚ）の第２高調波および１２．２ＧＨｚ（６１ＧＨｚ）の第５高調波は２つのＩＳＭバンドの中心に位置付けされる。適正な高調波の選択は帯域フィルタによって行なわれる。
【００２９】
これらの周波数はそれらがＩＳＭ（工業、科学、医療）バンド内にありかつそれ自体が許諾されていない送信を許容することを基礎にして純粋に選ばれている。上述した受信機ビーム成形の原理はどのような特定の動作周波数にも制限されない。その原理はすべてのアンテナおよび伴われるアンテナアレイの近距離場、中間距離場および遠距離場に適用される。
【００３０】
合計１６個のベクトル信号が抜き出され、それらは受信機アンテナアレイの１６個の素子から受信された信号のＩおよびＱ成分を示している。
本発明のアンテナデータ取得回路１７は壁のごとき宿主材料と昆虫のごとき内部の潜在対象物からの反射についての時間的情報を含んでいる複素ベクトル信号を供給する。各複素ベクトル信号は信号が検知される近距離場のパターン内に１６個の空間的ポイントがあるので、さらに、同相および直角位相情報（固有のデータ）および空間的データを含んでいる。
【００３１】
上記の情報を含んでいる複素ベクトル信号は本発明にしたがって受信アンテナにおいて電磁界パターンを制御するように処理される。図１の害虫存在検知装置の用途において、受信機アンテナの近距離場のパターンは壁のごとき建築物内の昆虫の存在、行動、数および型を検知するように制御されかつ処理される。
【００３２】
次に、図５に関して、本発明にしたがって電磁界パターンを制御かつ処理するために取得された複素ベクトル信号を処理するための処理回路２３のブロック図が示されている。
【００３３】
複素ベクトル信号のＩおよびＱは複素ベクトル信号の実数成分および虚数成分を示している。ＩおよびＱ信号はそれぞれ帯域増幅器２４および２５によって予め濾波されかつ増幅される。フィルタは代表的には０．１Ｈｚの下方カットオフ周波数および１００Ｈｚまでの上方カットオフ周波数を有するアナログ帯域フィルタである。これらのフィルタの目的はデジタル処理におけるエイリアシングおよびオフセットを減じることにある。あらゆる制御された濾波は標準のＩＩＲ，ＦＩＲまたはＤＦＴ／ＤＣＴアルゴリズムを使用するマイクロコントローラによって行うことができる。
【００３４】
濾波されかつ増幅された信号はアナログ／デジタル変換器２６によってデジタル化される。マイクロコントローラ２７のごときプロセッサ手段はデジタル化された信号を受信しかつ信号処理を行う。
【００３５】
マイクロコントローラ２７は受信機アンテナ２２の近距離場のパターンを制御するようにデジタル化された複素ベクトル信号を処理するためのアルゴリズムによりプログラムされる。１つの形態において、マイクロコントローラは近距離電磁界パターンの球状ビーム成形を供給するために信号を処理する。マイクロコントローラは以下の工程を行う。すなわち、
１．各混合器からの信号はポーラ形式（極形式）に変換される。ルックアップテーブル（ＬＵＴ）は試験対象物を用いて行なわれる較正に基づいて作られ、したがってそれはＱ成分中の１／４波長遅延の不正確と他の静的な差別エラーを含んでいる混合器の不均衡とを補正するものでもある。ＬＵＴはポーラ変換に対するカルテシアンを行うと共に不正確に対する補正を行うのに使用される。
２．各信号の位相は適当な対象物の容積、例えば、深さ１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅１００ｍｍの範囲内の起源（焦点）のグリッドから発する球状の波面に応じて変調される。グリッドは長さおよび幅を５ｍｍそして深さを２ｍｍにすることができ、２０００ポイントまで形成することができる。正確なグリッド位置および間隔は用途によって決定され、その結果エイリアシングは位相領域において回避される。かかるエイリアシングは曖昧さおよび誤った対象物の検知を結果として生じる。
３．１６個の複素信号は各焦点に関して集合して（複素数またはベクトル）合計される。
【００３６】
合計された信号の大きさおよび位相分布はグリッド内の対象物を空間的に位置決めするようにフーリエ変換のごときスペクトル分析を使用して分析される。
【００３７】
アンテナアレイによって受信される未処理の複素ベクトル信号ＩおよびＱはアンテナジオメトリの欠陥、アレイ素子間の差異、素子間の電磁結合、混合器の応答特性の差異、ＬＯ（基準信号）の不均一な振幅および位相分布、および他の要因によるエラーを含んでいる。これらの欠陥は「ポイント」送信アンテナ上の目盛り付けによって補正することができる。補正された受信信号は次いで特定の対象物上にアレイを操縦および／または焦点合わせするかまたは画像を発生するように大きな対象物容積を介して走査するように調整することができる。ほとんどの検知が木材、石膏板、コンクリート等のごとき均質でない異方性材料の存在を伴うので、電磁界パターンは材料によって歪められる。かかる場合に、壁の後側または壁の空洞のごとき接近し得る位置に１つまたは複数の協働の対象物を配置することによってさらに較正することができる。対象物を容易に認知し識別できるように、該協働の対象物を、変調された散乱を起こさせるものにしてもよい。更に、かかる協働の対象物は検知されている昆虫の断面と同形の効果的な散乱断面を提供するように構成してもよい。昆虫はマイクロ波信号の電磁界に関してそれらの身体部分の運動のため変動する散乱断面を与える。
【００３８】
補正例を図６に関して以下に説明する。立体空間内のポイントＸ（２０００個ほどのグリッドポイントの１つ）上に球状波面（ウェーブフロント）を焦点合わせするものとする。アレイ素子Ｂ（例えば）は正しい半径ＸＢ上にある。アレイ素子Ａを考慮する。Ｘからのその距離はＸＢより小さいＸＡである。Ａにおける混合器の出力はＡＣと等しい量だけ遅延させることを必要とする。後者（ＡＣ）は（ＡＣ／λ）×３６０度の移相に転換させることができる。Ａで測定されたポーラ信号は大きさＭＡ および位相θＡ （度）を有すると仮定する。次いで、補正された位相はθＡ ＋（ＡＣ／λ）×３６０である。同様な補正はすべてのアレイ素子について行なわれる。マイクロプロセッサはこの複素数の回転を行う。僅かな大きさ補正はポイント対象物から散乱された信号が球状波面に伝播するので、範囲による１／ｒ２ 信号減少を補償するために実施することもできる。
【００３９】
すべてのアレイ素子からのすべての信号はこれらの位相エラーが補正された後、信号はカルテシアンフォーマットに変換される。Ｉ信号は合計されかつＱ信号は（コヒーレントに）合計され、そして合計のベクトルが計算されるが、その大きさはＭでありかつ位相はθである。Ｍの値は２０００個ほどのグリッドポイントの各々に関して計算されかつヒストグラムにされる。かかるヒストグラムにおけるすべての大きなピークはそれぞれのグリッドポイントでのポイント散乱のためであると考えられる。
【００４０】
この方法の主要な利点は対象物ポイント上に焦点合わせされるとき、すべての受信機アンテナからの信号が同相で（コヒーレントに）合計されることにある。他のすべての対象物からの信号は任意の位相を有しかつしたがって平均についてはゼロになる。一般に、単一の大きい開口アンテナはすべての対象物の寄せ集められた合計（フレネル積分）および誤った反射を発生する。これはＲＦエネルギが単一の混合器に到達するように異なる通路を取りかつしたがって各対象物が相互のかつそれ自体の干渉をこうむるので、望ましい対象物に適用される。信号処理アルゴリズムの目的は対象物およびそれらの空間的分布について最大量の固有の空間的情報を得ることにある。
【００４１】
昆虫存在検知装置に適用されるような１つの実施例において、対象物からの波面は、主として材料境界での屈折のため実際に球状ではない。埋設ボルトおよびレンガを含む壁はこれらの屈折を発生させる。木材、コンクリート、石膏板等のごとき材料は不均等かつ異方性になっていてそして知り得ないかつ予測できない方法において波面を歪める。
【００４２】
いったん対象物位置の評価が得られると、位相面はニューラルネットを使用して実行される最大のエントロピーまたはファジー論理技術を使用することによって正確な対象物位置を得るように精密に調整させることができる。屈折作用があれば位相面を意図的に歪めることによって補う。当業者は、ファジー論理の種々の技術をすでにそれに利用している。
【００４３】
１つの例において、Ｘ点がグリッドポイントとして球の中心に位置し、その球状のビーム面について１つの局所極大が見い出されると仮定する。そのビーム面の球形状は故意に歪めることが出来、コヒーレントに合計された新たな信号の大きさはその前の（歪められていなかった時の）値と比較される。歪めたことによってより大きな信号が生じた場合には、それは基準にあったものとされ、さらなる調整がなされる。そうでない場合は、それは拒絶され、他の（異なった）歪めるための手段を選択する。歪めるための手段の選択についての規則はニューラルネットからファジー論理により或いはそれと同様な技術、例えば最大エントロピー濾波によって得ることができる。
【００４４】
局所極大の数は散乱の数、つまり昆虫の数を示す。各ピークの大きさは各昆虫の大きさを示している。これらの推定値は時間領域における信号処理（トラッキング）を適用することによってその正確さを増すことができる。これにより、動かないものが誤まって対象物として計数される状況を減少させ、また対象物が見逃されて計数されない状況も減少させる。
【００４５】
変形例において、信号処理の動的な変換またはリアルタイムに近い変換は各混合器１６ａ，１６ｂからの時間シリーズを個別の（重なり合っているまたは連続の）セグメント（フレーム）に分割しかつ各フレームについて同様なビーム成形分析を実施することによって実現させることができる。これにはヒデン・マルコフチェーン処理を使用する対象物トラッキング（対象物追跡）を追随させることができる。ヒデン・マルコフトラッキングは信号時間シリーズの重なり合っているＦＦＴを取得しかつ隣接するＦＦＴにおいて周波数ビン間の偶発的な関係に蓋然性を割り当てることによって達成される。結局、決定的な信号はこの処理を切り抜けるすべての信号でありかつかかる事象をトラッキングする蓋然性は１に至る。
【００４６】
他の変形例はカルマンフィルタのごとき、対象物トラッキングについて使用することができる。カルマン濾波の原理および動作は、ＹＢＳパブリッシング、（アルテック・ハウス社によって１９９３年）によって刊行された、バー・シャロム・ヤーコフ；リーシャオ・ロンによる「トラッキングの評価：原理、技術およびソフトウエア」を包含している多数の刊行物に見出すことができる。
【００４７】
測定期間中の局部発振器の周波数掃引を実施することは動的な処理を高めることができる。かかる掃引はデジタル（階段状の）またはアナログ（チャープ）にすることができる。いずれも受信された近距離電磁界パターンの範囲解像度およびアンビギティー（曖昧さ）解像度を支援するのに使用され得る。結果として生じる信号はガボールまたは小波処理（周波数−時間ＦＴ分析）によって分析させることができる。ガボール処理の動作および実行のさらに他の詳細はカリフォルニア州、デイビスのユニバーシティ・オブ・カリフォルニアのデパートメント・オブ・エレクトリカル・アンド・コンピュータ・エンジニアリング、フリードランダー・ビーによる「ガボール表示および信号検知、ガボール分析およびアルゴリズム：理論および用途」：カリフォルニア州、パロ・アルト、ゼイラ、エー、信号処理技術、１９９７年、ページ３５３ないし３８０に見出すことができる。
【００４８】
本発明の他の形態において、２４ＧＨｚおよび６１ＧＨｚにおけるマイクロ波信号は検知される対象物の型を判定するのに受信されかつ分析される。２つの近距離電磁界パターンの比較は昆虫の種類、型および大きさを判定するのに使用することができる。空間的フーリエ変換のごときスペクトル分析は昆虫の種類を判定するのに実施され得る。
【００４９】
上述した説明において議論された「画像」アルゴリズムは対象物が１つの点であると仮定している。現実的な状況においては、対象物は無と見なすことができない空間的寸法および空間的構造を有している。このことは、散乱された波面の大きさおよび位相の変化を生じさせる。大きさの効果は、対象物の異なる部分から反射された信号が異なる位相を有しそして建設的／破壊的な干渉（回折パターン）を生じるため発生する。受信機アレイからの信号の空間的（別個の）フーリエ変換はこの回折パターンの主要な特徴及び対象物の空間的な評価を現すことができる（理想的な状態により、この技術をその限界、すなわち、逆の方法による対象物ジオメトリの完全な再構成に導くことができる）。
【００５０】
対象物サイズおよびジオメトリについてのさらなる情報は異なるマイクロ波周波数で「画像（イメージング）」処理を繰り返すことによって得ることができる。２つの要因がこれに寄与する。すなわち、
１．受信機アレイは異なるマイクロ波周波数において異なる角度的解像度およびアンビギティーパターンを有する。異なる周波数での測定の組み合わせは全体的なアンビギティー（曖昧さ）を減少しかつ解像度を改善する。
２．対象物散乱断面は対象物サイズ対波長λの比の関数である。ｄ／λ＜＜１に関して、断面はλ− ４ （レーリー）として変化する。ｄ／λ＞＞１に関して、断面は一定でかつほぼ対象物の物理的サイズ（光学的領域）である。ｄ／＝１に関して、断面は劇的に発振する（ミーまたは共振領域）。伴われる波長は１２ｍｍ＠２４ＧＨｚおよび５ｍｍ＠６１ＧＨｚ（２つのＩＳＭ周波数）である。２つの周波数において受信された信号の比の測定は約２０ｍｍより大きいおよび約２．５ｍｍより小さい昆虫の識別を提供する。
【００５１】
本発明は画像用途に限定するものではない。本方法は任意の受信機の近距離電磁界のパターンの発生および制御を可能にする。例えば、昆虫または動いている物体によるフィールド通過の検知および計数を目的として電磁界パターンを発生させる。かかる技術はセキュリティ業界において良く知られている。例えば、標準のＰＩＲ（受動赤外線）セキュリティセンサは固定電磁界パターンを発生するために特殊なフレネルレンズを通常含んでいる。
【００５２】
本発明は受信機アンテナアレイの電磁界パターンの制御および処理を提供する。本発明はアンテナの近距離場における空間的領域内の対象物の型の正確な検知および判定を提供する。
【００５３】
本発明の受信機アンテナの素子のアレイは単一の素子よりも顕著な利点を提供する。すなわち、
１．凝集処理による少なくとも３ｄＢＳＮＲの改善
２．フレネル領域間の破壊的干渉の抑制
３．誤った静的反射の抑制
４．オペレータの手ぶれによる誤ったマイクロフォニック効果の抑制
５．昆虫運動の追跡
６．特定の空間的位置におけるノードおよび／またはアンチノードの意図的な配置；および
７．昆虫の動きの方向の表示。これは昆虫の通路を識別するのに有用でかつ巣へ戻る昆虫を追跡するのに有用である。
【００５４】
本発明の変形例において、アレイの受信機電磁界パターンについて複数の零位（および複数の極大値）を意図的に配置する操作とその制御が行なわれる。例えば、それらの零位によって１０ｍｍの間隔で同心円を形成するようにしてもよい。これらの複数の極大部および極小部を横切る昆虫の運動は結果として受信信号の変動をもたらす。これらの変動についての時間の経過順の分析によって昆虫の行動を明らかにすることができる。このように実行することでより簡単な処理により情報を供給することになる。しかしながら、昆虫の速度から昆虫の数についての情報を分離することは難しい。それゆえ、この方法は「番犬の機能」として使用することができる。しきい値を超える昆虫の行動があると機器が完全画像モードに入るような構成にすることができる。他の変形例において、複数の極大値および複数の零位の配置は、昆虫の動きの方向を直接計算するために指向性にすることができる。
【００５５】
この動作モードは、対象物である昆虫を行動に駆り立てるような機構を加えることによって高めることができる。その行動に駆り立てるものは１郡の機械的な混乱、音響的な混乱または電磁的な混乱のいずれの態様でもよい。或る音響的および電磁的周波数が昆虫を混乱させることは知られており、昆虫は大きな運動を行い、そしてそれゆえ電磁界のより強くかつより頻繁な混乱を導く。電磁放射を使用する昆虫制御の方法についての完全な説明は、また、従来技術に関するフィリップ・カラハンの米国特許第５，５２８，０４９号明細書（１９９６年）に示されている。
【００５６】
本発明は添付図面に示した実例に関連して説明したが、しかし本発明の精神および範囲内において他の実施例も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】昆虫を検知するための装置のブロック図である。
【図２】図１のマイクロ波構造体のブロック図である。
【図３】本発明によるスマートアンテナのデータ取得回路のブロック図である。
【図４】本発明によるスマートアンテナのブロック図である。
【図５】本発明によるスマートアンテナの処理回路のブロック図である。
【図６】スマートアンテナアレイの受信パターングリッド中に空間的に位置する対象物の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１３    信号発生器
１４    送信機／受信機ユニット
１５    アンテナ
１６    混合器
１７    データ取得回路
１８    分割器
１９    分割器
２０    局部発振器
２２    受信機アンテナ
２３    処理装置
２４    帯域増幅器
２５    帯域増幅器
２６    アナログ／デジタル変換器
２７    マイクロコントローラ
【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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