(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信回路において所定の周波数帯域に変調され、散乱して空間に放射された電波信号をマルチパスを介して受信し、当該受信信号に応じて上記電波信号のマルチパス上に生じたフェーディングの変化を検出する受信回路であって、
上記マルチパスを介して伝搬された電波信号を受信し、受信信号に対して周波数変換を行う受信手段と、
上記受信手段によって得られた受信信号を所定の変調方式に対応する復調方式によって復調する復調手段と、
上記受信手段が連続して複数回受信して上記復調手段で復調した信号を平滑化手段で平滑化し、当該平滑化した信号を測定する測定手段と、
所定期間連続して複数回受信した受信信号に対して上記平滑化手段で平滑化して雑音の影響を除去した信号を上記測定手段で測定し、測定して求められた信号が上記測定手段から出力される出力信号と、上記受信回路が検出動作の前に行う初期化のとき、上記平滑化手段で一定期間連続して受信した複数の受信信号について平均化処理して雑音を除去して得られた所定の基準信号を比較し、当該比較結果に応じて上記電波信号の上記マルチパス上に変化が生じたか否かを判断する検出手段と、
を有する受信回路。
【請求項２】
上記測定手段は、上記平滑化した信号の受信電力を測定する受信電力測定手段を有し、
上記検出手段は、上記受信電力と所定の基準電力とを比較する電力比較手段と、上記電力比較手段の比較結果に応じて上記マルチパス上に変化が生じたか否かを判断する判断手段と
を有する請求項１記載の受信回路。
【請求項３】
上記基準電力は、第１の基準電力及び当該第１の基準電力より値が大きい第２の基準電力とを有し、
上記比較手段は、上記受信電力と第１及び第２の基準電力とをそれぞれ比較し、上記判断手段は、上記受信電力が上記第１と第２の基準電力の間にあるとき、上記マルチパス上に変化がないと判断し、上記受信電力が上記第１の基準電力より小さく、または上記第２の基準電力より大きいとき、上記マルチパス上に変化が生じたと判断する
請求項２記載の受信回路。
【請求項４】
上記測定手段は、上記平滑化した信号のベクトルを測定するベクトル測定手段を有し、
上記検出手段は、上記測定したベクトルと所定の基準ベクトルとを比較するベクトル比較手段と、
上記ベクトル比較手段の比較結果に応じて上記マルチパス上に変化が生じたか否かを判断する判断手段と
を有する請求項１記載の受信回路。
【請求項５】
上記比較手段は、上記測定したベクトルと上記基準ベクトルとの差の絶対値を計算するベクトル演算手段と、
上記ベクトル演算手段によって算出した上記ベクトル差の絶対値と所定の許容誤差とを比較する比較回路と
を有する請求項４記載の受信回路。
【請求項６】
所定の周波数帯域に変調した信号を散乱させて空間に放射する送信回路と、
上記送信回路によって送信された信号をマルチパスを介して受信し、受信信号に応じて上記送信回路からの電波信号のマルチパス上に侵入者が存在するか否かを検出する受信回路とを有し、
上記受信回路は、受信信号を上記送信回路に行われた変調方式に対応する復調方式で復調する復調手段と、
上記受信回路が連続して複数回受信して上記復調手段で復調した信号を平滑化手段で平滑化し、当該平滑化した信号を測定する測定手段と、
所定期間連続して複数回受信した受信信号に対して上記平滑化手段で平滑化して雑音の影響を除去した信号を上記測定手段で測定し、測定して求められた信号が上記測定手段から出力される出力信号と、上記受信回路が検出動作の前に行う初期化のとき、上記平滑化手段で一定期間連続して受信した複数の受信信号について平均化処理して雑音を除去して得られた所定の基準信号を比較し、当該比較結果に応じて上記送信回路と受信回路との間の上記マルチパス上に侵入者が存在するか否かを判断する検出手段と
を有するセキュリティシステム。
【請求項７】
上記受信回路の測定手段は、上記復調手段によって復調した信号の受信電力を測定する受信電力測定手段を有し、
上記検出手段は、上記受信電力と所定の基準電力とを比較する電力比較手段と、
上記電力比較手段の比較結果に応じて上記送信回路と受信回路との間の上記マルチパス上に侵入者が存在するか否かを判断する判断手段と
を有する請求項６記載のセキュリティシステム。
【請求項８】
上記基準電力は、第１の基準電力及び当該第１の基準電力より値が大きい第２の基準電力とを有し、
上記比較手段は、上記受信電力と第１及び第２の基準電力とをそれぞれ比較し、上記判断手段は、上記受信電力が上記第１と第２の基準電力の間にあるとき、上記送信回路と受信回路との間の上記マルチパス上に侵入者が存在しないと判断し、上記受信電力が上記第１の基準電力より小さく、または上記第２の基準電力より大きいとき、上記送信回路と受信回路との間の上記マルチパス上に侵入者が存在すると判断する
請求項７記載のセキュリティシステム。
【請求項９】
上記受信回路の測定手段は、上記復調手段によって復調した信号のベクトルを測定するベクトル測定手段を有し、
上記検出手段は、上記測定したベクトルと所定の基準ベクトルとを比較するベクトル比較手段と、
上記ベクトル比較手段の比較結果に応じて上記送信回路と受信回路との間の上記マルチパス上に侵入者が存在するか否かを判断する判断手段と
を有する請求項７記載のセキュリティシステム。
【請求項１０】
上記比較手段は、上記測定したベクトルと上記基準ベクトルとの差の絶対値を計算するベクトル演算手段と、
上記ベクトル演算手段によって算出した上記ベクトル差の絶対値と所定の許容誤差とを比較する比較回路と
を有する請求項９記載のセキュリティシステム。
【請求項１１】
上記送信回路は、上記送信信号を所定の疑似雑音符号（ＰＮ符号）を用いてスペクトル拡散を行うスペクトル拡散回路
を有する請求項８記載のセキュリティシステム。
【請求項１２】
上記受信回路は、上記送信回路と同じ疑似雑音符号を用いてスペクトル逆拡散を行う逆拡散回路
を有する請求項１１記載のセキュリティシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波を送受信装置の間にマルチパスを形成し、受信装置によって受信された信号に基づき、マルチパスに侵入者の有無を検出可能な電波受信装置及びそれを含むセキュリティシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまでに、屋内などの所定の区域内において侵入者の有無を自動的に検知するセキュリティシステムとしては、赤外線レーザを用いた検知システムが実用化されている。
図８は、このシステムの一構成例を示している。図示のように、このようなシステムにおいては、監視区域内に複数の赤外線レーザの送信器（Ｔｘ）と受信器（Ｒｘ）がそれぞれ対をなして設置されている。侵入者が対をなす送信機と受信機との間を通ると、レーザ光線が遮断され、その間受信器にはレーザ光線の入射がなくなる。受信機は、このレーザ光線の遮断が検出されると、この情報はセキュリティシステムのコントロールセンターに通報され、コントロールセンターによって然るべき処置が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のセキュリティシステムにおいては、送信機から送信されるレーザ光線が見通して受信できるように送信機と受信機の配置を行わなければならず、設置場所が一定の制限を受けるという不利益が生じる。また、基本的に、受信機と送信機との対によって監視できる区域が送信機と受信機の間の空間のみであり、広範囲の空間を監視する場合に多数の送受信機を設置しないと侵入者の検知を確実に行うことができない。
さらに、送信機と受信機は対にをなして設置しなければならないため、多くの装置を設置する必要があって、システムの構築が煩雑であり、コストがかかるという不利益がある。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、数少ない送受信機によって所定の区域を監視可能であり、装置の設置数を大幅に削減しつつ、従来よりも広い範囲の監視を容易に実現でき、最低１対の送受信機のみを用いて構築できるセキュリティシステムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の受信回路は、送信回路において所定の周波数帯域に変調され、散乱して空間に放射された電波信号をマルチパスを介して受信し、当該受信信号に応じて上記電波信号のマルチパス上に生じたフェーディングの変化を検出する受信回路であって、上記マルチパスを介して伝搬された電波信号を受信し、受信信号に対して周波数変換を行う受信手段と、上記受信手段によって得られた受信信号を所定の変調方式に対応する復調方式によって復調する復調手段と、上記受信手段が連続して複数回受信して上記復調手段で復調した信号を平滑化手段で平滑化し、当該平滑化した信号を測定する測定手段と、所定期間連続して複数回受信した受信信号に対して上記平滑化手段で平滑化して雑音の影響を除去した信号を上記測定手段で測定し、測定して求められた信号が上記測定手段から出力される出力信号と、上記受信回路が検出動作の前に行う初期化のとき、上記平滑化手段で一定期間連続して受信した複数の受信信号について平均化処理して雑音を除去して得られた所定の基準信号を比較し、当該比較結果に応じて上記電波信号の上記マルチパス上に変化が生じたか否かを判断する検出手段と、を有する。
【０００６】
また、本発明のセキュリティシステムは、所定の周波数帯域に変調した信号を散乱させて空間に放射する送信回路と、上記送信回路によって送信された信号をマルチパスを介して受信し、受信信号に応じて上記送信回路からの電波信号のマルチパス上に侵入者が存在するか否かを検出する受信回路とを有し、上記受信回路は、受信信号を上記送信回路に行われた変調方式に対応する復調方式で復調する復調手段と、上記受信回路が連続して複数回受信して上記復調手段で復調した信号を平滑化手段で平滑化し、当該平滑化した信号を測定する測定手段と、所定期間連続して複数回受信した受信信号に対して上記平滑化手段で平滑化して雑音の影響を除去した信号を上記測定手段で測定し、測定して求められた信号が上記測定手段から出力される出力信号と、上記受信回路が検出動作の前に行う初期化のとき、上記平滑化手段で一定期間連続して受信した複数の受信信号について平均化処理して雑音を除去して得られた所定の基準信号を比較し、当該比較結果に応じて上記送信回路と受信回路との間の上記マルチパス上に侵入者が存在するか否かを判断する検出手段とを有する。
【０００８】
また、本発明では、好適には、上記基準電力は、第１の基準及び当該第１の基準電力より値が大きい第２の基準電力とを有し、上記比較手段は、上記受信電力と第１及び第２の基準電力とをそれぞれ比較し、上記判断手段は、上記受信電力が上記第１と第２の基準電力の間にあるとき、上記送信回路と受信回路との間の信号伝搬経路上に侵入者が存在しないと判断し、上記受信電力が上記第１の基準電力より小さく、または上記第２の基準電力より大きいとき、上記送信回路と受信回路との間の信号伝搬経路上に侵入者が存在すると判断する。
【００１１】
また、本発明では、好適には、上記比較手段は、上記測定したベクトルと上記基準ベクトルとの差の絶対値を計算するベクトル演算手段と、上記ベクトル演算手段によって算出した上記ベクトル差の絶対値と所定の許容誤差とを比較する比較回路とを有する。
【００１２】
また、本発明では、好適には、上記送信回路は、上記送信信号を所定の疑似雑音符号（ＰＮ符号）を用いてスペクトル拡散を行うスペクトル拡散回路を有する。
【００１３】
さらに、本発明では、好適には、上記受信回路は、上記送信回路と同じ疑似雑音符号を用いてスペクトル逆拡散を行う逆拡散回路を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
第１実施形態
図１は本発明に係るセキュリティシステムの一実施形態を示す回路図である。図示のように、本実施形態のセキュリティシステムは、送信機（Ｔｘ）１０、受信機（Ｒｘ）２０−１，２０−２，…，２０−ｎ、モニター３０及びセキュリティコントロールセンターによって構成されている。
以下、本実施形態のセキュリティシステムの各部分の構成及び動作について説明する。
【００１５】
送信機１０は、所定の高周波帯域に変調された信号を複数の方向に散乱させて送信する。送信された高周波信号が監視区域内において不特定の方向に伝送されるため、送信機１０と受信機２０−１，２０−２，…，２０−ｎ（ｎは自然数、かつｎ≧２）の間にマルチパスが形成され、マルチパスを介して伝送された信号がそれぞれの受信機によって受信される。
【００１６】
受信機２０−１，２０−２，…，２０−ｎは、マルチパスを介して伝送されてきた信号を受信し、受信信号と予め設定されたリファレンス信号とを比較し、当該比較結果に応じて、監視区域内に侵入者がいるか否かを判断し、侵入者の存在を検出した場合、モニター３０に検知信号を送信する。
モニター３０は、受信機２０−１，２０−２，…，２０−ｎのうち、何れかの受信機から送信された検知信号を受信したとき、監視区域内に侵入者がいると判断し、セキュリティコントロールセンター４０に通報する。セキュリティコントロールセンター４０がモニター３０からの通報を受けたとき、他の情報に基づき、監視区域に侵入者の有無を確認し、然るべき処置をとる。
【００１７】
なお、図１に示すセキュリティシステムにおいて、送信機１０に対して、複数の受信機が設けられているが、本発明は、この構成に限定されることなく、例えば、１台の送信機に対して、１台の受信機のみを用いてセキュリティシステムを構成することもできる。
【００１８】
以下、本実施形態のセキュリティシステムの原理について説明する。
上述したセキュリティシステムにおいて、送信機１０によって高周波に変調された送信信号が、例えば、無指向性アンテナによって送信される結果、送信電波があらゆる方向に散乱される。このため、各受信機において、様々な方向から電波が到来し、これにより各受信機においてはマルチパスフェーディング（Fading）状態となる。この場合、送受信機の場所が変化したり、送受信機間の電波の伝搬経路に変動が生じたとき、受信機において受信された信号電力ＲＳＳＩが変動する。
送受信機の設置場所が一定である場合、マルチパスが形成されている監視区域内に侵入者がいなく、かつ外部からの電波干渉もない安定した条件において、各受信機における受信電力ＲＳＳＩはほぼ一定になる。
【００１９】
監視区域内に侵入者が入った場合、送信機１０と何れか１つまたは複数の受信機間の電波伝搬経路に変化が生じる。この変化によって、１つまたは複数の受信機の受信電力ＲＳＳＩが変動する。受信機は、予め安定した条件において得られた受信電力を基準値として設定し、それ以降各時刻に受信した信号の電力と設定した基準値とを比較し、受信電力と当該基準値との差分が所定のしきい値を越えたとき、監視区域内に侵入者が存在すると判断し、モニター３０に検知信号を送信する。
【００２０】
以下、受信機の２つの実施例を示し、本実施形態のセキュリティシステムを形成する受信機の構成及び動作について説明する。
受信機の第１の実施例
図２は、受信機の一構成例を示す回路図である。図示のように、受信機２０ａは、アンテナ２１、高周波受信部（ＲＦ受信部）２２、受信電力測定部２３、検出部２４、電源供給部２５及びタイマー２６によって構成されている。
【００２１】
高周波受信部２１は、アンテナ２１によって受信した高周波信号を増幅し、さらに必要に応じて、周波数変換によって受信信号を所定の中間周波数またはベースバンド帯域に変換し、変換した中間周波信号またはベースバンド信号を受信電力測定部２３に供給する。
【００２２】
受信電力測定部２３は、高周波受信部２２から入力された信号の電力を測定する。ここで、信号電力の測定は、振幅を測定し、測定した振幅に応じて信号電力をはかるなどの方法によって行われる。
なお、受信電力を測定する前に、必要に応じて、信号を復調する復調処理を行うこともある。例えば、送信機１０において、所定の信号に変調が行われた場合、受信機において、送信機によって行われた変調方式に応じて受信信号を復調し、復調した信号に対して受信電力を測定する。この復調処理は、高周波受信部２１の出力信号に対して行われるので、受信電力測定部２３に復調回路を設けるか、あるいは、受信電力測定部２３の前に復調回路を別に設けることができる。
【００２３】
検出部２４は、受信電力測定部２３によって測定した受信電力と予め設定した基準値とを比較し、当該比較結果に基づいて侵入者の有無を検知し、侵入者を検知した場合、検知信号ＳD を発生し、モニター３０に送信する。
検出部２４は、外部から入力された基準値、または予め内部のメモリに記憶されている基準値を用いて、受信電力測定部２３によって測定した受信電力とを比較し、侵入者の検知を行う。送受信機の設置場所、監視区域の環境などの条件によって、受信機において受信された信号の電力が変化する。このため、検出部２４において用いられる基準値を測定条件に応じて適宜設定することが好適である。例えば、受信機において電源が投入される初期状態、あるいはタイマー２６によって予め設定された時間において、受信電力を採集し、当該受信電力を基準値をしてメモリに格納する。また、好ましくは一定の時間帯において連続して採集した複数の受信電力に対して平均化処理などの方法によって雑音を除去し、得られた受信電力を基準値としてメモリに格納する。
【００２４】
電源部２５は、高周波受信部２２、受信電力測定部２３、検出部２４及びタイマー２６に電源電圧を供給する。
【００２５】
タイマー２６は、受信機２０ａの全体の動作タイミングを制御する基準タイミング信号を発生し、受信機を構成する各部分回路に供給する。また、タイマー２６によって、電源部２５に電源供給をオン／オフさせる電源制御信号ＳE を送信する。電源部２５は、この電源供給制御信号ＳE に応じて、各部分回路への電源の供給をオン／オフする。例えば、タイマー２６に予め監視動作が不要な時間帯を入力しておくと、この休止時間帯が開始したとき、タイマー２６は、電源部２５に電源供給を停止させる信号を送信し、受信機２０ａの各部分回路への電源の供給を停止させ、待機状態における消費電力の低減をはかる。休止時間帯が終わったとき、タイマー２６は電源供給部２５に電源供給をイネーブルさせる信号を送信し、受信機２０ａの各部分回路への電源の供給を開始させる。
【００２６】
図３は、本実施形態の受信回路２０ａの動作を示すフローチャートである。以下、図２及び図３を参照しつつ、受信回路２０ａの動作を説明する。
セキュリティシステムがイネーブルされたあと、まず、受信機２０ａは、予め定められた時間ＴS の間を待ち時間とする。タイマー２６は、この待ち時間ＴS を計測し、待ち時間ＴS が経過したとき、電源供給部２５に電源供給をイネーブルさせる信号を送信し、受信機２０ａの各部分回路への電源の供給を開始させ、受信機２０ａを起動させる（ステップＳ１）。
【００２７】
受信機２０ａが起動したあと、タイマー２６によって設定された時刻に、受信動作を行い、受信電力を採集し、それに基づき検出部２４に基準値を設定する（ステップＳ２）。なお、基準値の設定は上述したように、例えば、ある時間帯において連続して採集した複数の受信電力値に基づき、平均化処理などによって雑音成分を除去した値を基準値として、また、採集した受信電力値に応じて、検出部２４において検出を行う場合の最大値ＴＨH と最小値ＴＨL を設定し、メモリに格納する（ステップＳ３）。
【００２８】
上述した処理が終了したあと、受信機２０ａはタイマー２６によって設定した時間において受信電力を連続して測定し、測定結果に応じて侵入者の有無を検知する。
まず、ステップＳ４において、高周波受信部２２によって受信した信号に応じて、受信電力測定部２３によって信号受信電力を測定する。
【００２９】
次に、検出部２４において、受信電力測定部２３によって測定した受信電力とメモリに格納されている最大値ＴＨH 、最小値ＴＨL とをそれぞれ比較し、比較の結果に応じて、侵入者の有無を判定する。
ステップＳ５において、測定された受信電力ＲE と基準値の最大値ＴＨH とが比較され、測定値が最大値ＴＨH より大きい場合（ＲE ＞ＴＨH ）、侵入者が存在すると判断し、ステップＳ８において検知信号をモニターに送信する。
ステップＳ６において、測定された受信電力ＲE と基準値の最小値ＴＨL とが比較され、測定値が最小値ＴＨL より小さい場合（ＲE ＜ＴＨL ）、侵入者が存在すると判断し、ステップＳ８において検知信号をモニターに送信する。
【００３０】
即ち、侵入者がいない場合、マルチパスを介して受信機２０ａに入力される電波の受信電力がほとんど変化しないので、信号の受信電力ＲE は、最大値ＴＨH と最小値ＴＨL との間にある（ＴＨL ＜ＲE ＜ＴＨH ）。一方、侵入者が存在する場合に、マルチパスを介して受信機２０ａに入力された電波の受信電力が変化し、測定された受信電力ＲE は、最大値ＴＨH と最小値ＴＨL によって規定された範囲を越える（ＲE ＞ＴＨH あるいはＲE ＜ＴＨL ）。
【００３１】
このように、検出部２４によって測定された受信電力ＲE と予め設定された最大値ＴＨH 、最小値ＴＨL とを比較することによって、監視区域内に侵入者が存在するか否かを検出できる。
【００３２】
一回の検出処理が終了したとき、処理を続行するか否かが判断される。即ち、受信電力の測定が終了するか否かを判断し、終了しない場合にステップＳ４に戻り、上述したステップＳ４〜Ｓ６の処理が繰り返して行われる。
検出処理が終了した場合、例えば、電源供給部２５に電源供給を停止させる信号が送信される。この信号を受けて、電源供給部２５が電源を供給を停止、受信機２０ａが待機状態に保持される。
【００３３】
なお、上述した検出処理は、受信電力測定部２３によって測定した受信電力を用いて、検出部２４において当該受信電力と基準値の最大値ＴＨH 及び最小値ＴＨL との比較結果に応じて侵入者の有無を判断するが、電波干渉などの雑音の影響によって瞬間的に受信電力に大きなが変化が生じることがある。この場合、受信電力の測定値が最大値ＴＨH 及び最小値ＴＨL で設定した範囲を越えて、検出部２４によって侵入者が存在したと誤って判断し、誤警報を発することがある。これを防止するために、所定の期間において連続して複数回受信した信号に対して平滑化フィルタなどによって雑音の影響を除去した値を用いて、侵入者の有無を判断する方法が有効である。なお、この受信信号の平滑化処理は、受信機の初期化のときに基準値を設定するために行われている受信電力の平均化処理と共通の処理回路を用いて実行できるので、回路規模の増加を必要最小限に抑制できる。
【００３４】
以上説明したように、本実施例の受信機２０ａによれば、高周波受信部２２によって受信され、さらに周波数変換された受信信号が受信電力測定部２４に供給され、受信電力ＲE が測定される。検出部２４において、受信電力ＲE と予め設定された基準値の最大値ＴＨH 及び最小値ＴＨL とが比較され、受信電力ＲE が最大値ＴＨH と最小値ＴＨL によって設定した範囲内にあるとき、監視区域内に侵入者が存在しないと判断し、一方、受信電力ＲE が最大値ＴＨH と最小値ＴＨL によって設定した範囲外にあるとき、監視区域内に侵入者が存在すると判断され、モニター３０に検知信号が送信される。送受信機の間に形成されたマルチパスによるフェーディングによる信号の受信レベルの変化に基づき、マルチパスの形成区域における侵入者の存在を検出することが可能であり、簡単なシステムの構成で広範囲の区域を監視でき、システムの簡素化、低コスト化が図れる。
【００３５】
受信機の第２の実施例
図４は、受信機の他の構成例を示す回路図である。図示のように、受信機２０ｂは、アンテナ２１、高周波受信部（ＲＦ受信部）２２、受信ベクトル測定部２３ａ、検出部２４ｂ、電源供給部２５及びタイマー２６によって構成されている。
【００３６】
本実施例の受信機２０ｂは、前述した第１の実施例の受信機２０ａに比べて、受信電力を測定し、それに応じて侵入者を検知する代わりに、受信信号のベクトルを測定し、当該受信ベクトルの変化に応じて侵入者を検知する。
以下、本実施例における受信ベクトル測定部２３ａと検出部２４ａの構成及び動作を中心し、本実施例の受信機２０ｂの構成及び動作について説明する。
【００３７】
高周波受信部２２によって受信され、さらに周波数変換された信号が受信ベクトル測定部２３ａに入力される。即ち、受信ベクトル測定部２３ａに入力された信号は、中間周波信号あるいはベースバンドの信号である。
受信ベクトル測定部２３ａは、入力信号のベクトルを測定する。ここで、送信機１０によって、ある変調方式に従って変調された信号が送信されると仮定する。受信ベクトル測定部２３ａにおいて、入力した信号を復調し、復調した信号の実数部と虚数部を求めて、受信ベクトルを求める。
なお、送信機１０に用いられる変調方式は、例えば、ＰＳＫ変調、ＱＰＳＫ変調などである。
【００３８】
検出部２４ａは、受信ベクトル測定部２３ａによって得られた受信ベクトルと予め設定された基準ベクトルとを比較し、当該比較の結果に応じて、監視区域内に侵入者が存在するか否かを判断する。
【００３９】
以下、本実施例の受信機２０ｂの原理について説明する。
上述したように、送信機１０において無指向性アンテナによって、あらゆる方向に散乱した電波が送信される。これによって、送信機１０と受信機２０ｂとの間に、マルチパスが形成され、送信機１０によって送信された電波がマルチパスを介して、受信機２０ｂに到達する。受信機２０においては、マルチパスフェーディングによって受信信号の振幅及び位相が変化する。
【００４０】
送受信機の設置場所が一定である場合、マルチパスが形成されている監視区域内に侵入者がいなく、かつ外部からの電波干渉もない安定した条件において、受信機２０ｂにおける受信ベクトルがほぼ一定になる。しかし、マルチパスの形成されている区域内に侵入者が入った場合、送受信機間の信号伝送経路に変化が生じる。この変化によって、受信機２０ｂの受信信号の振幅または位相が変化する。このため、受信機２０ｂにおいて、受信ベクトルと予め設定した基準ベクトルとを比較し、これらベクトルの誤差がある一定の誤差範囲内にあれば、送受信機間のマルチパスに大きな変化がなく、即ち、侵入者が存在しないと判断できる。一方、受信ベクトルと基準ベクトルとのベクトル誤差がある一定の誤差範囲を越えたとき、送受信機間のマルチパスに大きな変化があり、侵入者が存在すると判断できる。
【００４１】
図５は、本実施例の受信機２０ｂの検出原理を示す図である。ここで、ＲV0は基準ベクトル、ｒは許容誤差を示す。基準ベクトルＲV0と許容誤差ｒによって決められた範囲は誤差範囲として、受信ベクトルＲV がこの誤差範囲内にあるとき、送受信機間のマルチパスに大きな変化がなく、侵入者がいないと判断される。逆に、受信ベクトルＲV がこの誤差範囲の外にあるとき、送受信機間のマルチパスに大きな変化が生じ、侵入者が存在すると判断される。
【００４２】
図６は、本実施例の受信機２０ｂの動作を示すフローチャートである。以下、図４〜図６を参照しつつ、本実施例の受信機２０ｂの動作を説明する。
まず、受信機２０ｂは、予め定められた時間ＴS の間を待ち時間とする。タイマー２６は、この待ち時間ＴS を計測し、待ち時間ＴS が経過したとき、電源供給部２５に電源供給をイネーブルさせる信号を送信し、受信機２０ｂの各部分回路への電源の供給を開始させ、受信機２０ｂを起動させる（ステップＳＳ１）。
【００４３】
受信機２０ｂが起動したあと、タイマー２６によって設定された時刻に、受信動作を行い、受信ベクトルを測定し（ステップＳＳ２）、それに基づき検出部２４ａに基準ベクトル及び許容誤差ｒを設定する（ステップＳＳ３）。なお、基準ベクトル及び許容誤差ｒの設定は上述したように、例えば、ある時間帯において連続して測定した複数の受信ベクトルに基づき、平均化処理などによって雑音成分を除去したベクトルを基準ベクトルＲV0として、また、基準ベクトルＲV0に対して、測定した各受信電力ベクトルの偏差などに応じて、検出部２４ａにおいて検出を行う場合の許容誤差ｒを設定し、メモリに格納する（ステップＳＳ３）。
【００４４】
上述した処理が終了したあと、受信機２０ｂはタイマー２６によって設定した時間において連続して受信ベクトルＲV を測定し、測定結果に基づき侵入者の有無を検知する。
まず、ステップＳＳ４において、高周波受信部２２によって受信した信号に応じて、受信ベクトル測定部２３ａによって信号受信ベクトルを測定する。
【００４５】
次に、検出部２４ａにおいて、受信ベクトル測定部２３ａによって測定した受信ベクトルとメモリに格納されている基準ベクトルとの誤差ΔＲ（ΔＲ＝｜ＲV −ＲV0｜）を求め、算出したΔＲと許容誤差ｒとを比較し、比較の結果に応じて侵入者の有無を判定する（ステップＳＳ５）。
【００４６】
ΔＲが許容誤差ｒより大きい場合（ΔＲ＞ｒ）、侵入者が存在すると判断し、ステップＳＳ７において検知信号をモニターに送信する。
一方、ΔＲが許容誤差ｒより小さい場合（ΔＲ＜ｒ）、侵入者が存在しないと判断し、次のステップＳＳ６に進む。
【００４７】
このように、検出部２４ａによって測定された受信ベクトルＲV と予め設定された基準ベクトルＲV0とを比較することによって、監視区域内に侵入者が存在するか否かを検出できる。
【００４８】
一回の検出処理が終了したとき、処理を続行するか否かが判断される。即ち、侵入者を検知する処理が終了するか否かを判断し、終了しない場合にステップＳＳ４に戻り、上述したステップＳＳ４〜ＳＳ５の処理が繰り返して行われる。
検知処理が終了した場合、例えば、電源供給部２５に電源供給を停止させる信号が送信される。この信号を受けて、電源供給部２５が電源を供給を停止、受信機２０ｂが待機状態に保持される。
【００４９】
なお、上述した検出処理は、受信ベクトル測定部２３ａによって測定した受信ベクトルを用いて、検出部２４ａにおいては当該受信ベクトルが基準ベクトル及び許容誤差ｒによって設定した範囲内にあるか否かによって侵入者の有無を判断するが、電波干渉などの雑音の影響で瞬間的に受信ベクトルの振幅または位相が大きく変化することがある。この場合、受信ベクトルの測定値が基準ベクトルＲV0及び許容誤差ｒで設定した範囲を外れ、検出部２４によって侵入者が存在したと誤って判断し、誤警報を発することがある。これを防止するために、所定の期間において連続して複数回受信した信号に対して、平滑化フィルタなどによって雑音の影響を除去してから、侵入者の有無を判断する方法が有効である。なお、この受信信号の平滑化処理は、受信機の初期化のときに基準ベクトルＲV0及び許容誤差ｒを設定するために行われている受信ベクトルの平均化処理と共通の処理回路を用いて実行できるので、回路規模の増加が必要最小限に止まる。
【００５０】
以上説明したように、本実施例の受信機２０ｂによれば、高周波受信部２２によって受信され、さらに周波数変換された受信信号が受信ベクトル測定部２４ａに供給され、受信ベクトルＲV が測定される。検出部２４ａにおいて、受信ベクトルＲV と予め設定された基準ベクトルＲV0との誤差ΔＲが求められ、当該誤差ΔＲが予め設定された許容誤差ｒより小さいとき、監視区域内に侵入者が存在しないと判断し、一方、算出した誤差ΔＲが予め設定された誤差ｒより大きいとき、監視区域内に侵入者が存在すると判断され、モニター３０に検知信号が送信される。
このように、送受信機の間に形成されたマルチパスによるフェーディングによる受信ベクトルの振幅及び位相変化に基づき、マルチパスの形成区域における侵入者の有無を検出することが可能であり、簡単なシステムの構成で広範囲の区域を監視でき、システムの簡素化、低コスト化が図れる。
【００５１】
なお、上述したセキュリティシステムにおいて、電波干渉などの雑音の影響を低減するために、送信機１０において、送信信号を疑似雑音符号（ＰＮ符号、例えば、Ｍ系列）によってスペクトル拡散を行う、いわゆる２次変調を行った信号を送信する。受信機では受信信号を送信側と同じＰＮ符号を用いて逆拡散を行い、通常の復調処理などを行う。これによって、雑音の成分が分散され、瞬時的な電波干渉による誤検出を防止可能である。
【００５２】
図７は、本発明の送信回路における送信アンテナ及びその反射器の構成を示す構成図である。上述したように、本発明のセキュリティシステムにおいて、送信機１０は送信電波を散乱させ、あらゆる方向に放射させることによって、送受信機の間にマルチパスを形成させる。送信電波を散乱させるために用いられる送信アンテナの一構成例を図７に示す。
【００５３】
図７（ａ）に示すように、送信アンテナはアンテナ素子１２及び反射器１４によって構成されている。アンテナ素子１２は、図示しない送信部によって発生した高周波の送信信号を空間に放射する。通常、電波送信機に用いられている反射器は、送信電波を一定の方向に反射する、いわゆる電波を収束させるために用いられているが、本発明では、マルチパスを形成するために、反射器１４は、アンテナ素子１２によって放射した電波をあらゆる方向に反射させる、いわゆる無指向性の放射特性を持つことが望まれる。
【００５４】
図７（ｂ）は、反射器１４の一例を示している。図示のように、反射器１４の内壁に無数の凹凸が形成される。これらの凹凸によって、アンテナ素子１２によって放射した電波が散乱され、反射波が異なる方向に放射される。これによって、送受信機によって放射された電波がそれぞれ複数の異なる経路を経て受信機に到達するので、マルチパスが形成される。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のセキュリティシステムによれば、数少ない送受信機によって所定の区域を監視可能であり、装置の設置数を大幅に削減しつつ、従来よりも広い範囲の監視を容易に実現でき、最低１対の送受信機のみを用いて構築できるセキュリティシステムを実現できる利点がある。
また、本発明では、セキュリティシステムを構成する送信回路によって、ＰＮ符号を用いて送信信号に対して、スペクトル拡散処理を行い、受信回路では、送信回路と同じＰＮ符号を用いて受信信号に対してスペクトル逆拡散を行うことによって、バーストなどの電波干渉による誤警報を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るのセキュリティシステムの一実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明のセキュリティシステムに用いられる受信機の第１の実施例を示す回路図である。
【図３】受信機の第１の実施例の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明のセキュリティシステムに用いられる受信機の第２の実施例を示す回路図である。
【図５】受信機の第２の実施例の動作原理を示す図である。
【図６】受信機の第２の実施例の動作を示すフローチャートである。
【図７】送信機における送信アンテナの構成を示す図である。
【図８】従来のセキュリティシステムの一構成例を示す図である。
【符号の説明】
１０…送信機、
２０，２０ａ，２０ｂ，２０−１，２０−２，…，２０−ｎ…受信機、
２１…アンテナ、
２２…高周波受信部、
２３…受信ベクトル測定部、
２４…検出部、
２５…電源供給部、
２６…タイマー、
３０…モニター、
４０…セキュリティコントロールセンター。
【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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