(57)【要約】【課題】検知モードの切り換えを必要とすることなく、複数の動きの状態を選択して検出することができる動き検出装置を提供する。【解決手段】動き検出装置２は、対象物に電磁波信号を放射してドップラー信号を取得するドップラー信号検出回路１３と、ドップラー信号を増幅する対数増幅器１４，１５と、ドップラー信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしてＡＤ変換するＡＤ変換回路１６と、ドップラー信号に対してＦＦＴ処理を実行するＦＦＴ処理回路１７と、ドップラー信号から対象物の動きを検出する動き検出回路２０とを備える。動き検出回路２０は、ドップラー信号の振幅又は電力及び位相を計算し、対象物の動きの状態を選択することと、選択された動きの状態に応じてサンプリング周波数を選択的にＡＤ変換回路１６に設定することとを繰り返し、複数の動きの状態に応じた異なる周波数成分を含むドップラー信号を取得する。【選択図】図１
2012225837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に電磁波信号を放射し、上記電磁波信号の反射波を受信することによりドップラー信号を検出するドップラー信号検出手段と、
上記検出されたドップラー信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングするサンプリング手段と、
上記サンプリングされたドップラー信号に対してＦＦＴ処理を実行してドップラー信号の周波数スペクトルを計算するＦＦＴ処理手段と、
上記サンプリング手段のサンプリング周波数を制御し、上記ＦＦＴ処理手段のＦＦＴ処理を制御し、上記ＦＦＴ処理後の周波数スペクトルから上記対象物の動きを検出する制御手段とを備えた動き検出装置であって、
上記制御手段は、上記ＦＦＴ処理後の周波数スペクトルの振幅又は電力及び位相を計算し、上記対象物がとりうる複数の動きの状態のうちのいずれかを選択することと、上記選択された動きの状態に応じて複数のサンプリング周波数のうちのいずれかを選択的に上記サンプリング手段に設定することとを繰り返し、上記複数の動きの状態に応じた異なる周波数成分を含む周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルの振幅又は電力及び位相に基づいて上記対象物の動きを検出することを特徴とする動き検出装置。
【請求項２】
上記制御手段は、１つのサンプリング周波数を上記サンプリング手段に設定し、上記サンプリングされたドップラー信号の間引きを行って、上記複数の動きの状態に応じた異なる周波数成分を含む周波数スペクトルを取得することを特徴とする請求項１記載の動き検出装置。
【請求項３】
上記動き検出装置は、上記検出されたドップラー信号を対数圧縮して増幅する対数増幅器をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の動き検出装置。
【請求項４】
上記制御手段は、上記複数の動きの状態に応じた異なる周波数成分を含む周波数スペクトルを取得するとき、上記ＦＦＴ処理のサンプリング点数が互いに同一になり、かつ、上記ＦＦＴ処理後の周波数スペクトルのライン数が互いに同一になるように、上記ＦＦＴ処理手段を制御することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の動き検出装置。
【請求項５】
上記制御手段は、上記ＦＦＴ処理後のスペクトルにおいて、所定範囲の周波数スペクトルの振幅又は電力の平均値が所定時間にわたって所定値に達しているとき、あるいは、所定範囲の周波数スペクトルの振幅又は電力の平均値の時間積分値が所定値に達したとき、上記対象物の動きを検出することを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の動き検出装置。
【請求項６】
上記制御手段は、上記対象物の動きが検出されたとき、上記ＦＦＴ処理後の周波数スペクトルにおいて、所定範囲の周波数スペクトルの振幅又は電力の標準偏差値もしくは分散値をしきい値と比較する、あるいは、所定範囲の周波数スペクトルの振幅又は電力の標準偏差値もしくは分散値の時間積分値をしきい値と比較することで、上記対象物の動きの程度を検出することを特徴とする請求項５記載の動き検出装置。
【請求項７】
上記制御手段は、所定時間が経過する毎に、計算された値を消去することを特徴とする請求項５又は６記載の動き検出装置。
【請求項８】
上記動き検出装置は、上記動き検出装置の加速度を検出する加速度検出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載の動き検出装置。
【請求項９】
上記制御手段は、上記取得された加速度から上記動き検出装置の速度を計算し、上記速度が速度しきい値を超えた場合、速い動きの状態を検出し、上記速度が上記速度しきい値以下である場合、遅い動きの状態を検出することを特徴とする請求項８記載の動き検出装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の動き検出装置を備えたことを特徴とするエレベータ。
【請求項１１】
上記制御手段は、上記エレベータから上記エレベータの速度を取得し、上記エレベータの速度が速度しきい値を超えた場合、速い動きの状態を検出し、上記エレベータの速度が上記速度しきい値以下である場合、遅い動きの状態を検出することを特徴とする請求項１０記載のエレベータ。
【請求項１２】
上記エレベータは、上記エレベータのカゴ内の画像を取得する画像取得手段を備え、
上記制御手段は、上記画像取得手段による画像の取得と、上記取得された画像の上記エレベータの外部への伝送とを制御することを特徴とする請求項１０又は１１記載のエレベータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータのかご内などにおける人の動きを検出する動き検出装置に関し、また、そのような動き検出装置を備えたエレベータに関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータのかご内などにおける人の動きを検出するために、カメラ画像を取得することによる挙動センサが実用化されている。しかしながら、最近では、ホテルなど、個人の特定を避けるためにカメラを設置できない場所が増加し、カメラ以外の手段を用いて低コストで人の挙動（あばれ、倒れ、入退場など）を非接触で検知できるセンサが求められている。
【０００３】
例えば特許文献１では、人などの移動体の動きの非接触検出において、マイクロ波などの電波を用いたドップラーセンサーからＦＦＴ解析することで、所定の周波数の所定のバンドから、周波数レベルを検出して、全バンド幅の周波数レベルの総和を基準レベルに所定レベルを加算した結果と、異常レベルの比較により、移動物体の動きについて異常であるか正常であるかを判定している。
【０００４】
特許文献２では、対象物からの伝播波の反射によるドップラー周波数信号を利用した人体検知装置において、ドップラー周波数信号のパワースペクトルを検出し、少なくとも一つの周波数帯域のパワー値と所定のパワー値の比較により人体感知信号を発生する。
【０００５】
特許文献３では、マイクロ波ドップラーセンサーが内部に配設されている監視空間内で特定の種類の生き物、特に人間の存在を検出する方法であって、信号が、必要とされる増幅及びフィルタ処理後に、その特定の種類の生き物の存在を認識するためその生き物の種類に特有のセンサ特徴部分から信号の周波数スペクトルを示すようディジタル化され処理される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４５２２２７７号公報。
【特許文献２】特許第３３７９６１７号公報。
【特許文献３】特開平１０−２００２６号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、ドップラー信号をＦＦＴ解析して人などの動きを検出する装置において、異なる状態にある動きの周波数を別々の状態として検知するためには、検出する周波数に合わせて検知モードを切り換える機能が必要であった。従って、同一のマイクロ波センサを切り換えることなく、ＦＦＴ解析の結果から、検出したい動きの周波数エネルギー状態を検出するため、複数の動きの状態を選択して検出することができる動き検出装置が望まれる。
【０００８】
本発明の課題は、以上の問題点を解決し、検知モードの切り換えを必要とすることなく、複数の動きの状態を選択して検出することができる動き検出装置を提供し、また、そのような動き検出装置を備えたエレベータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の態様に係る動き検出装置によれば、
対象物に電磁波信号を放射し、上記電磁波信号の反射波を受信することによりドップラー信号を検出するドップラー信号検出手段と、
上記検出されたドップラー信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングするサンプリング手段と、
上記サンプリングされたドップラー信号に対してＦＦＴ処理を実行してドップラー信号の周波数スペクトルを計算するＦＦＴ処理手段と、
上記サンプリング手段のサンプリング周波数を制御し、上記ＦＦＴ処理手段のＦＦＴ処理を制御し、上記ＦＦＴ処理後の周波数スペクトルから上記対象物の動きを検出する制御手段とを備えた動き検出装置であって、
上記制御手段は、上記ＦＦＴ処理後の周波数スペクトルの振幅又は電力及び位相を計算し、上記対象物がとりうる複数の動きの状態のうちのいずれかを選択することと、上記選択された動きの状態に応じて複数のサンプリング周波数のうちのいずれかを選択的に上記サンプリング手段に設定することとを繰り返し、上記複数の動きの状態に応じた異なる周波数成分を含む周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルの振幅又は電力及び位相に基づいて上記対象物の動きを検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、安静状態にある人が発生させるわずかな動きや、暴れている人が発生させる素早い動きなど、異なる状態について、同一の検出信号からサンプリング周波数を切り換えて周波数成分を検出し、その検出対象となる動きの周波数エネルギー状態変化を検出できるので、エレベータ内での人の動きを監視でき、エレベータの運行管理やセキュリティ対策に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る動き検出装置２を備えたエレベータのカゴ１の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の動き検出回路２０によって実行される動き検出処理を示すフローチャートである。
【図３】図２のステップＳ７で取得されるドップラー信号の周波数特性を示すグラフである。
【図４】図２のステップＳ８で取得されるドップラー周波数の平均位相を示すグラフである。
【図５】図２のステップＳ１０で取得されるドップラー周波数の平均振幅を示すグラフである。
【図６】図２のステップＳ１１で取得されるドップラー周波数の振幅標準偏差を示すグラフである。
【図７】図２のステップＳ６のフィルタリングを実行しない場合の、商用電源ノイズを含むドップラー信号の時間波形を示すグラフである。
【図８】図２のステップＳ６のフィルタリングを実行しない場合の、商用電源ノイズを含むドップラー信号の周波数特性を示すグラフである。
【図９】図２のステップＳ６で使用される例示的な商用電源ノイズフィルタの周波数特性を示すグラフである。
【図１０】図２のステップＳ６で取得されるドップラー信号の時間波形を示すグラフである。
【図１１】図２のステップＳ６で取得されるドップラー信号の周波数特性を示すグラフである。
【図１２】図１の動き検出回路２０によって実行される動き検出処理において、ドップラー信号が人４の速い動きによって生じた信号成分を含む場合の周波数特性、平均振幅、及び振幅標準偏差を示すグラフである。
【図１３】図１の動き検出回路２０によって実行される動き検出処理において、人４がエレベータのカゴ１に乗車及び降車する場合のドップラー信号の周波数特性、平均振幅、平均位相、及び振幅標準偏差を示すグラフである。
【図１４】図１の動き検出回路２０によって実行される動き検出処理において、人４が安静にしている場合のドップラー信号の周波数特性、平均振幅、及び振幅標準偏差を示すグラフである。
【図１５】図１の動き検出回路２０によって実行される動き検出処理において、人４が存在しない場合のドップラー信号の周波数特性、平均振幅、及び振幅標準偏差を示すグラフである。
【図１６】図１のＡＤ変換回路１６及びＦＦＴ処理回路１７に設定可能なパラメータの例を示す表である。
【図１７】図１のエレベータのカゴ１の加速度及び速度を説明するためのグラフである。
【図１８】本発明の実施の形態２に係る動き検出装置２を備えたエレベータのカゴ１の構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の実施の形態３に係る動き検出装置２を備えたエレベータのカゴ１の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る速度計測装置について説明する。各図にわたって、同様の構成要素は同じ参照番号で示す。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る動き検出装置２を備えたエレベータのカゴ１の構成を示すブロック図である。エレベータのカゴ１は、乗っている人４の動きを検出する動き検出装置２と、エレベータの動作を制御するエレベータ制御装置３とを備える。動き検出装置２は、送信アンテナ１１、受信アンテナ１２、ドップラー信号検出回路１３、対数増幅器１４，１５、ＡＤ変換回路１６、ＦＦＴ処理回路１７、及び動き検出回路２０を備える。ドップラー信号検出回路１３は、光や電波（例えばマイクロ波）などの所定周波数を有する電磁波の信号を発生して送信アンテナ１１から放射し、エレベータのカゴ１内において所定速度で運動する物体（人４など）によって反射された電磁波の信号を受信アンテナ１２で受信し、送信信号と受信信号からドップラー周波数を検出する。以下、本明細書では、検出されたドップラー周波数の情報を含む信号を「ドップラー信号」と呼ぶ。なお、動き検出装置２は、送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２に代えて、送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２を一体化した送受信アンテナを備えていてもよい。ドップラー信号検出回路１３から出力されるドップラー信号は、Ｉ（In Phase）信号と、位相が９０°ずれたＱ（Quadrature Phase）信号との２つの信号を含む。対数増幅器１４は、ドップラー信号のＩ信号を対数圧縮して増幅し、対数増幅器１５は、ドップラー信号のＱ信号を対数圧縮して増幅する。ＡＤ変換回路１６は、対数増幅されたドップラー信号のＩ信号及びＱ信号（アナログ信号）を所定のサンプリング周波数でサンプリングし、サンプリングされたアナログデータのドップラー信号をデジタルデータのドップラー信号に変換する。ＦＦＴ処理回路１７は、前処理回路１８とＦＦＴ演算回路１９とを含み、ＡＤ変換後のドップラー信号のＩ信号及びＱ信号の周波数解析を行う。ＡＤ変換回路１６及びＦＦＴ処理回路１７は、動き検出回路２０の制御下で動作する。動き検出回路２０は、ＦＦＴ処理回路１７による周波数解析の結果から人４などの物体の動きを検出して、その動態を判定する。動き検出装置２はさらに、エレベータが昇降する際の加速度を検出する加速度検出装置２１を備えてもよい。
【００１４】
動き検出装置２は、エレベータの外部にいるオペレータがエレベータのカゴ１の内部を監視するために、エレベータの外部の端末装置（図示せず：例えば、エレベータ制御盤、エレベータ管理室のパーソナルコンピュータ、など）に接続される。動き検出装置２はさらに、エレベータ制御装置３と接続されていてもよい。この場合、エレベータ制御装置３は、動き検出装置２による動き検出の結果に基づいて動作する。
【００１５】
以下、動き検出装置２の動作をさらに詳細に説明する。
【００１６】
ドップラー信号検出回路１３は、送信信号と受信信号との乗算により、人４などの物体の動きに比例した周波数成分と、物体の大きさや反射率に比例した強度成分とをもつドップラー信号を出力することができる。図１ではドップラー信号検出回路１３はＩ信号及びＱ信号の両方を出力するように示しているが、Ｉ信号及びＱ信号のいずれか一方のみが使用されてもよい。
【００１７】
次に、ドップラー周波数を取得する基本原理を示す。搬送波周波数をｆｃ［Ｈｚ］とし、物体（ターゲット）の移動速度をｖｄ［ｍ／ｓ］とし、送信信号の伝搬方向と物体の移動方向との角度をθ［ｒａｄ］とし、光速をｃ０［ｍ／ｓ］とすると、ドップラー周波数ｆｄ［Ｈｚ］は次式で表される。
【００１８】
【数１】
2012225837.tif 000003
【００１９】
ここで、例えば、人４が１［ｍ／ｓ］で移動する場合を想定し、例えば、ｆｃ＝２４．１５［ＧＨｚ］、ｖｄ＝１［ｍ／ｓ］、θ＝０［ｒａｄ］、ｃ０＝３×１０８［ｍ／ｓ］を用いると、ドップラー周波数ｆｄは１６１［Ｈｚ］になる。
【００２０】
次に、ドップラー信号強度の回線設計を示す。送信電力をＰｔ［Ｗ］とし、送信アンテナ１１の利得をＧｔ［ｄＢ］とし、受信アンテナ１２の利得をＧｒ［ｄＢ］とし、搬送波波長をλ［ｍ］とし、物体（ターゲット）の反射断面積をσ［ｍ２］とし、物体までの距離をＲ［ｍ］とすると、受信電力Ｐｒ［Ｗ］は次式で表される。
【００２１】
【数２】
2012225837.tif 000004
【００２２】
ここで、例えば、送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２が同一利得を有し、同じ場所に位置し、人体の反射断面積を１［ｍ２］とし、人４までの距離Ｒが１［ｍ］である場合を想定し、例えば、Ｐｔ＝０．００１［Ｗ］、Ｇｔ＝Ｇｒ＝１０［ｄＢｉ］、λ＝ｃ０／ｆｃ＝０．０１２４２［ｍ］、σ＝１［ｍ２］＝０［ｄＢｓｍ］、Ｒ＝１［ｍ］を用いると、受信電力Ｐｒは−５２．０３［ｄＢｍ］になる。ここで、単位［ｄＢｓｍ］は、１ｍ２を基準とする対象物の断面積を表す。
【００２３】
対数増幅器１４，１５は、数２の受信電力Ｐｒを有するドップラー信号を対数圧縮して増幅する増幅器である。従来では、オペアンプなどを用いた線形増幅器による増幅が一般的であった。しかしながら、安静状態にある人４が発生させるわずかな動きや、暴れている人４が発生させる素早い動きなどに起因して、ドップラー周波数は、非常に低い周波数から高い周波数までの広い周波数範囲を有する。さらに、ドップラー信号の強度は、人４などの物体が非常に近い場所から遠い場所まで位置する可能性があることに起因して、広い信号強度をもつ。従って、線形増幅器では、所定の周波数範囲の利得を有する自動利得調整回路が必要となるが、低い周波数では追従に時間を要し、信号応答性に課題がある。本実施の形態の対数増幅器１４，１５は、自動利得調整回路用いることなく所定の周波数範囲の利得と所定の信号増幅度とをもたらし、広い周波数範囲と広い信号強度とを有するドップラー信号を増幅することができる。振幅情報が不要である場合、対数増幅器１４，１５に代えてリミッタアンプを用いてもよい。
【００２４】
図２は、図１の動き検出回路２０によって実行される動き検出処理を示すフローチャートである。前述のように、ＡＤ変換回路１６及びＦＦＴ処理回路１７は、動き検出回路２０の制御下で動作する。図２の動き検出処理は、動き検出回路２０の制御下で、ＡＤ変換回路１６、ＦＦＴ処理回路１７、及び動き検出回路２０によって実行される。図２のステップＳ１において、動き検出回路２０はＡＤ変換回路１６にサンプリング周波数を設定する。ステップＳ２において、ＡＤ変換回路１６は、ドップラー信号のデータのサンプリング及びＡＤ変換を実行する。
【００２５】
ＦＦＴ処理回路１７の前処理回路１８は、ＦＦＴ演算を実行する前に必要な、フレームバッファ処理、振幅補正、ＤＣオフセットを除去、及び商用電源ノイズのフィルタリング等を実行する。ステップＳ３において、前処理回路１８は、サンプリング及びＡＤ変換後のドップラー信号のＩ信号及びＱ信号のデータを、それぞれ、所定の個数を１フレームとして内部のバッファメモリ（図示せず）に格納する。
【００２６】
ここで、サンプリングされたドップラー信号ｘ［ｎ］は、サンプリングされたＩ信号Ｉ［ｎ］及びサンプリングされたＱ信号Ｑ［ｎ］を用いて次式で表される。
【００２７】
【数３】
2012225837.tif 000005
【００２８】
前処理回路１８は、サンプリングされたＩ信号Ｉ［ｎ］及びサンプリングされたＱ信号Ｑ［ｎ］から、ドップラー信号の振幅Ａ及び位相θを、次式により計算する。ここで、振幅Ａから電力Ｐ＝Ａ２を求めてもよい。
【００２９】
【数４】
2012225837.tif 000006
【数５】
2012225837.tif 000007
【００３０】
次いで、ステップＳ４において、前処理回路１８は、バッファメモリに格納したＩ信号及びＱ信号のデータに対して振幅補正を実行し、Ｉ信号及びＱ信号のデータの振幅バランスを調整する。ステップＳ５において、前処理回路１８は、バッファメモリに格納したＩ信号及びＱ信号のデータの振幅の平均値を求め、Ｉ信号及びＱ信号のデータの直流分（ＤＣオフセット）を除去する。ステップＳ５を省略し、Ｉ信号及びＱ信号のデータの直流分を除去しなくてもよい。あるいは、ステップＳ５に代えて、ＦＦＴ演算を実行した後に直流分周波数スペクトルを移動してもよい。
【００３１】
次いで、ステップＳ６において、前処理回路１８は、商用電源ノイズをフィルタリングする。図９は、図２のステップＳ６で使用される例示的な商用電源ノイズフィルタの周波数特性を示すグラフである。図９の横軸は、π×ｒａｄ÷サンプル数で表された正規化周波数である。まず、商用電源ノイズについて説明する。図７は、図２のステップＳ６のフィルタリングを実行しない場合の、商用電源ノイズを含むドップラー信号の時間波形を示すグラフであり、図８は、図２のステップＳ６のフィルタリングを実行しない場合の、商用電源ノイズを含むドップラー信号の周波数特性を示すグラフである。図７及び図８に示すように、ドップラー信号に５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用電源ノイズが重畳する場合があり、特に機種が古いエレベータなどで検出されることがある。図７の丸印は、商用電源ノイズのピーク値を示す。図８に示す例では、５０Ｈｚの商用電源ノイズの９次高調波（４５０Ｈｚ）まで検出されている。従来では、商用電源ノイズを除去するために、線形アンプの後段にアナログノッチフィルタを入れる場合が多い。しかしながら、従来のアナログノッチフィルタによる高調波抑制には限界がある。本実施の形態では、この課題を克服するために、図９の周波数特性を有するデジタルノッチフィルタを導入することで、商用電源ノイズをその高調波まで容易に除去することが可能になった。図１０は、図２のステップＳ６で取得されるドップラー信号の時間波形を示すグラフであり、図１１は、図２のステップＳ６で取得されるドップラー信号の周波数特性を示すグラフである。図１０及び図１１は、５０Ｈｚデジタルノッチフィルタにより５０Ｈｚの商用電源ノイズを除去した結果を示す。５０Ｈｚと６０Ｈｚとの切り換えについては、デジタルノッチフィルタのフィルタ係数を切り換えるのみでよく、従来のように５０Ｈｚと６０Ｈｚの両方のアナログノッチフィルタを持つ必要が無く、コストを削減することができる。
【００３２】
動き検出装置２が設置されるエレベータに商用電源ノイズがない場合、又は、エレベータの機種が商用電源ノイズの除去を必要としないものである場合には、ステップＳ６を省略可能である。
【００３３】
次いで、図２のステップＳ７において、ＦＦＴ演算回路１９は、前処理回路１８によって処理されたドップラー信号のデータに対してフレーム毎にＦＦＴ演算を実行する。実数部ｘｒ［ｎ］及び虚数部ｘｉ［ｎ］を含むドップラー信号ｘ［ｎ］に対してポイント数ＮのＦＦＴ演算を実行した結果Ｘ［ｎ］は、次式で表される。
【００３４】
【数６】
2012225837.tif 000008
【数７】
2012225837.tif 000009
【００３５】
ここで、Ｘ［ｋ］は、Ｘ［ｎ］のｋ番目の周波数スペクトルを表す。数７は、回転因子ＷＮを用いて次式のように表される。
【００３６】
【数８】
2012225837.tif 000010
【数９】
2012225837.tif 000011
【００３７】
本願発明では、人４などの物体の動きの状態を検出するために、動きの周波数スペクトルに着目している。例えば、人が激しく動き暴れているような場合、人体が速い速度で移動していることと同様であるので、ドップラー信号は主に高い周波数スペクトルを含む。また、人が倒れているような場合、呼吸や心拍などの動きがわずかになり、人体が非常に遅い速度で移動していることと同様であるので、ドップラー信号は主に低い周波数スペクトルを含む。従来では、サンプリング周波数を固定してドップラー信号をサンプリングしていたので、前記の高い周波数スペクトルを得るためには、高いサンプリング周波数でサンプリングする必要があった。また、前記の低い周波数スペクトルを得るためには、低いサンプリング周波数でサンプリングする必要があった。
【００３８】
本実施の形態の動き検出装置２は、小型化及び低コスト化を目的としてデジタル処理部をコンパクトにする必要があり、この結果、リソースが限られているので、以下の方法を採用する。高低の周波数スペクトルを同一のＡＤ変換回路１６で得るためには、第１の方法として、検知すべき周波数スペクトルにより、サンプリング周波数を切り換える。第２の方法として、高いサンプリング周波数でサンプリングし、検知すべき周波数スペクトルにより、サンプリングデータを間引く。検出対象として注目する動きの種別（すなわち、暴れ、倒れ、乗降（入退場）、など）の個数に応じて、複数のサンプリング周波数を切り換えて使用してもよく、もしくは、サンプリングデータを複数の間引き幅で間引いてもよい。
【００３９】
ここで、ＦＦＴ演算におけるサンプリング周波数と周波数分解能との関係について説明する。サンプリング周波数をｆｓとし、エイリアシングを防止するためのオーバーサンプリング数をＯｓとし、周波数分解能をｆｂとし、周波数レンジをＦｒとし、サンプリング点数をＮとし、サンプリングの時間長をＴとし、周波数スペクトルのライン数をｋとするとき、動き検出回路２０は、次式の関係が成り立つようにＡＤ変換回路１６及びＦＦＴ処理回路１７にパラメータを設定する。
【００４０】
【数１０】
2012225837.tif 000012
【数１１】
2012225837.tif 000013
【数１２】
2012225837.tif 000014
【数１３】
2012225837.tif 000015
【数１４】
2012225837.tif 000016
【００４１】
ＦＦＴ演算回路１９は、好ましくは、ＦＦＴ演算を実行する際に周波数スペクトルの時間相関を考慮する。この場合、サンプリング及びＡＤ変換後のデータをフレームデータとし、フレームデータを重複してＦＦＴ解析を繰り返す。サンプリング周波数をｆｓとし、ドップラー周波数の相関時間をΔｔとし、フレーム長をＦとし、フレーム時間長をＴとし、フレーム分割数をｂとすると、前記動き検出のＦＦＴ解析から得られる周波数スペクトルの時間相関の検出が、次式で表される。
【００４２】
【数１５】
2012225837.tif 000017
【数１６】
2012225837.tif 000018
【００４３】
フレームを分割して時間相関検出を行う場合には、フレームデータに窓関数、例えばハニング窓、ハミング窓、ガウシアン窓などを用いて窓関数処理を行い、フレームデータの先端及び終端のデータを丸め、周波数スペクトルの高調波発生を抑制する。一方、フレームデータに窓関数を用いなくてもよい。
【００４４】
図１６は、図１のＡＤ変換回路１６及びＦＦＴ処理回路１７に設定可能なパラメータの例を示す表である。速い動きを検出する際のサンプリング周波数と、遅い動きを検出する際のサンプリング周波数とを相違させる一方、サンプリング点数を同一にすることができ、周波数スペクトルのライン数を同一にすることができる。従って、メモリを増やすことなく異なる動き（速い動きと遅い動き）の検出を行うことができる。また、速い動きに対応した２０００Ｈｚのサンプリング周波数データをサンプリングし、サンプリングされたデータを１／５００に間引くことで２０Ｈｚのサンプリング周波数のデータが得られ、この場合も前述の場合と同様に、サンプリング点数を同一にすることができ、周波数スペクトルのライン数を同一にすることができ、メモリを増やすことなく異なる動きの検出を行うことができる。さらに、速い動きの場合には、相関時間が０．１Ｈｚであり、相関周波数が１０Ｈｚであり、遅い動きの場合には、相関時間が１０Ｈｚであり、相関周波数が０．１Ｈｚであり、周波数スペクトルの分布を検出すると同時に、周波数スペクトルの時間変化を検出することができる。
【００４５】
図３は、図２のステップＳ７で取得されるドップラー信号の周波数特性を示すグラフである。横軸は、１０００サンプルを１フレームとするときのフレーム数である（図３〜図６にわたって同じ）。
【００４６】
次いで、図２のステップＳ８において、動き検出回路２０は、ＦＦＴ演算を実行した結果の周波数スペクトルから、ドップラー周波数の各周波数の位相を計算する。動き検出回路２０はさらに、計算された位相の平均を計算する。図４は、図２のステップＳ８で取得されるドップラー周波数の平均位相を示すグラフである。
【００４７】
次いで、ステップＳ９において、動き検出回路２０は、ＦＦＴ演算を実行した結果の周波数スペクトルから、ドップラー周波数の各周波数の振幅又は電力を計算する。本実施の形態では、前述のように対数増幅器１４，１５を用いているので、ＦＦＴ演算を実行した結果の周波数スペクトルにはすでに、ドップラー振幅又は電力の特徴が強調されている。対数増幅器１４，１５に代えて線形増幅器を用いる場合には、ＦＦＴ演算の実行後、特徴量を強調するために周波数スペクトルを対数変換してもよい。
【００４８】
ステップＳ１０において、動き検出回路２０は、ステップＳ９で計算された振幅又は電力の平均を計算し、ステップＳ１１において、動き検出回路２０は、ステップＳ９で計算された振幅又は電力の標準偏差を計算する。図５は、図２のステップＳ１０で取得されるドップラー周波数の平均振幅を示すグラフであり、図６は、図２のステップＳ１１で取得されるドップラー周波数の振幅標準偏差を示すグラフである。ステップＳ１１では、振幅のバラツキを表すデータ、例えば標準偏差に代えて分散を計算してもよい。
【００４９】
次いで、ステップＳ１２において、動き検出回路２０は動き検出を実行する。動き検出回路２０は、人４などの物体の動きを検出するために、ドップラー信号の検出周波数帯の平均エネルギーを計算する。符号「ＦＦＴ」をＦＦＴ演算の実行結果の各周波数ｆの振幅とし、周波数スペクトルをＳ（ｆ）とし、検出対象となる下限周波数をｆ１とし、検出対象となる上限周波数をｆ２とし、ＦＦＴ解析のライン数をＬとすると、人４などの物体が移動することにより発生しているドップラー信号の検出周波数帯の平均エネルギーＥ（ｔ）は、次式で表される。
【００５０】
【数１７】
2012225837.tif 000019
【００５１】
平均エネルギーＥ（ｔ）の瞬時値もしくは時間積分値を所定の値と比較することにより、動きの状態の有無を判定することができる。動き検出回路２０は、所定範囲の周波数スペクトルの振幅平均値が所定時間にわたって得られたこと、あるいは、所定範囲の周波数スペクトルの振幅平均値の時間積分値が所定値得られたことで、動きが有ることを検出する。さらに、動き検出回路２０は、動きの誤検出を防止するために、所定の判定時間が経過した後、取得された平均エネルギーＥ（ｔ）の値及び累積時間を消去する。動き検出回路２０は、ドップラー周波数の位相（ステップＳ８）、振幅又は電力（ステップＳ９）、振幅又は電力の平均（ステップＳ１０）、振幅又は電力の標準偏差（ステップＳ１１）についても、所定の判定時間が経過した後、取得された値を消去する。
【００５２】
次いで、ステップＳ１３において、動き検出回路２０は、エレベータ制御装置３に、又はエレベータの外部の端末装置（図示せず）に、動き検出結果を出力する。
【００５３】
ステップＳ１３の実行後、ステップＳ１に戻って処理を繰り返す。このとき、動き検出回路２０は、必要に応じて、サンプリング周波数を変更してもよい。
【００５４】
以下、図２のステップＳ１２の動き検出についてさらに詳細に説明する。
【００５５】
図１２は、図１の動き検出回路２０によって実行される動き検出処理において、ドップラー信号が人４の速い動きによって生じた信号成分を含む場合の周波数特性、平均振幅、及び振幅標準偏差を示すグラフである。図１２の上から１段目のグラフは、ＦＦＴ演算を繰り返し実行した結果の周波数スペクトルを示し、図１２の２段目のグラフは、検出周波数帯の振幅スペクトルの平均を示し、そのハッチング部分が動きのエネルギーを示し、図１２の３段目のグラフは、振幅スペクトルの標準偏差を示す。振幅スペクトルの標準偏差に代えて振幅スペクトルの分散を用いてもよい。振幅スペクトルの標準偏差又は分散を所定のしきい値と比較して、動きの程度を判定することができる。また、振幅スペクトルの標準偏差又は分散の時間積分値を用いてもよい。動きの程度について説明すると、例えば、大きな動きで動いているときは標準偏差σが大きくなり、小さな動きで動いているときは標準偏差σが小さくなる傾向がある。また、動いている人数が少ないときは標準偏差σが大きくなり、動いている人数が多いときは標準偏差σが小さくなる傾向がある。このときの標準偏差σ及び分散σ２を次式に示す。
【００５６】
【数１８】
2012225837.tif 000020
【数１９】
2012225837.tif 000021
【００５７】
また、ｐ（ｆ）をＦＦＴ演算の実行結果の各周波数ｆの位相スペクトルとするとき、人４などの物体が移動することにより発生している検出周波数帯の平均位相Ｐ（ｔ）は、次式で表される。
【００５８】
【数２０】
2012225837.tif 000022
【００５９】
平均位相Ｐ（ｔ）から、人４などの物体の動きの方向、すなわち動き検出装置２に対して接近しているか、又は離反しているかを判別することができる。
【００６０】
図１３は、図１の動き検出回路２０によって実行される動き検出処理において、人４がエレベータのカゴ１に乗車及び降車する場合のドップラー信号の周波数特性、平均振幅、平均位相、及び振幅標準偏差を示すグラフである。図１３の上から１段目のグラフは、ＦＦＴ演算を繰り返し実行した結果の周波数スペクトルを示し、図１３の２段目のグラフは、検出周波数帯の平均振幅を示し、図１３の３段目のグラフは、位相スペクトルの平均を示し、図１３の４段目のグラフは、振幅スペクトルの標準偏差を示す。図１３の３段目のグラフによれば、位相スペクトルの正負が動きの平均的な方向を示し、これによりエレベータのカゴ１への乗車及び降車が判別できる。
【００６１】
動き検出装置２に接続されたエレベータ制御装置３がエレベータの階床スイッチを含む場合、動き検出装置２は、エレベータ制御装置３から、エレベータのドア開閉信号、停止信号、照明信号などの制御信号を得られる。従って、動き検出装置２は、これら制御信号に応じて検出する動きの種別を切り換え、動きの状態に応じたサンプリング周波数を用いてドップラー信号を取得したり、動きの状態に応じてサンプリングデータの間引きを行ったりする。動き検出装置２がエレベータ制御装置３に接続されていない場合、動き検出装置２の加速度検出装置２１によって検出される加速度信号を用いて、検出する動きの種別を切り換え、動きの状態に応じたサンプリング周波数を用いてドップラー信号を取得したり、動きの状態に応じてサンプリングデータの間引きを行ったりする。
【００６２】
図１４は、図１の動き検出回路２０によって実行される動き検出処理において、人４が安静にしている場合のドップラー信号の周波数特性、平均振幅、及び振幅標準偏差を示すグラフであり、図１５は、図１の動き検出回路２０によって実行される動き検出処理において、人４が存在しない場合のドップラー信号の周波数特性、平均振幅、及び振幅標準偏差を示すグラフである。図１４は、人４が安静にしている場合において、人４の呼吸のわずかな動きを検出したときのドップラー信号の例を示す。図１４では、１Ｈｚ以下の非常にゆっくりとした周波数スペクトルが検出され、周波数スペクトルの平均振幅及び振幅標準偏差も一定以上の値を示す。一方、図１５は、人４が存在していない場合で、周波数スペクトルが検出されず、周波数スペクトルの平均振幅及び振幅標準偏差も一定以下の小さい値を示す。
【００６３】
動き検出装置２は、例えばエレベータのカゴ１などにおいて人４が存在することを一定時間以上検出して、かつ、階床スイッチが押されない状態が継続していると、注意喚起を報知する。また、人４などが存在しないことを一定時間以上検出すると、照明を消灯したり、空調機のオフ、あるいは温度設定の変更などの省エネルギー化のための動作を行ったりする。
【００６４】
図１７は、図１のエレベータのカゴ１の加速度及び速度を説明するためのグラフである。図１７の上段はエレベータのカゴ１の加速度を示し、図１７の下段はエレベータのカゴ１の速度を示す。図１７は、動き検出装置２の加速度検出装置２１によって検出される加速度信号と、この加速度信号を動き検出回路２０が時間積分することで得られる速度信号とを示す。速度信号から、エレベータのカゴ１の速度を判定し、所定のしきい値速度以上である場合と、当該しきい値速度未満である場合とで、異なる動きの状態を検出する。例えば、人４などが激しく動いている場合は、速い動きとして暴れていることを検知する。エレベータのカゴ１内の床面に人４などが倒れている場合は、遅い動きとして倒れていることを検知する。エレベータのカゴ１内に人４などが長時間静止している場合は、遅い動きとして存否を検知する。
【００６５】
以上説明したように、本実施の形態の動き検出装置２によれば、検知モードの切り換えを必要とすることなく、複数の動きの状態を選択して検出することができ、また、そのような動き検出装置を備えたエレベータを提供することができる。
【００６６】
実施の形態２．
図１８は、本発明の実施の形態２に係る動き検出装置２を備えたエレベータのカゴ１の構成を示すブロック図である。図１０に示す例では、エレベータのカゴ１の天井３２の近くを、動き検出装置２の取り付けスペース３３としている。ここに設けられた動き検出装置２は、エレベータのカゴ１内にいる人４Ａ，４Ｂなどに向けて電磁波を送受信し、人の動きに応じたドップラー信号を取得し、このドップラー信号に対して図２の動き検出処理を実行して、人の動きの状態を検出する。
【００６７】
動き検出装置２の取り付けスペース３３は、人の動向を把握するために、エレベータのカゴ１内の階床スイッチ上面もしくは背面に設置してもよい。また、エレベータのカゴ１への乗降を把握するために、エレベータのカゴ１のドアの上部に設置してもよい。
【００６８】
動きを検出した結果、人などが激しく動いている場合（図１８の人４Ａ）、暴れていることを検知して、警報音又は警告メッセージを報知する。また、エレベータのカゴ１内の床３１に人などが倒れている場合や長時間静止している場合（図１８の人４Ｂ）は、人の呼吸やわずかな揺動を検知して、警報音又は警告メッセージを報知する。警報音又は警告メッセージは、エレベータのカゴ１内に報知する他に、エレベータの乗り場や、エレベータ制御盤に伝えエレベータ管理室に報知してもよい。
【００６９】
実施の形態３．
図１９は、本発明の実施の形態３に係る動き検出装置２を備えたエレベータのカゴ１の構成を示すブロック図である。図１９は、図１の動き検出装置２及びエレベータ制御装置３と実質的に同様の動き検出装置２Ａ及びエレベータ制御装置３Ａを備えたエレベータのカゴ１に、さらにカメラ４１を設けた構成を示す。カメラ４１は、動き検出装置２Ａ及びエレベータ制御装置３Ａにそれぞれ接続され、また、エレベータのカゴ１内の静止画像又は動画像を取得する。動き検出装置２Ａは、実施の形態１と同様に動き検出処理を実行するとともに、人４などの動きを判定して、画像の使用が必要であると判定した場合に、カメラ４１を動作させる。カメラ４１によって取得された画像は、例えばエレベータの外部にいるオペレータがエレベータのカゴ１の内部を監視するために、エレベータ制御装置３Ａを介してエレベータの外部の端末装置（図示せず）に送られる。
【００７０】
カメラ４１による画像の取得に制限がない場合には、常に画像を取得してもよい。常に画像を取得する場合、エレベータの外部の端末装置上に動き検出結果と画像とを表示させてもよい。この場合、人などの動きの状態による動き検出結果と画像との相関を解析することができ、動き検出処理の検出アルゴリズムのチューニングや、動き検出装置２の誤動作確認に利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によれば、検知モードの切り換えを必要とすることなく、複数の動きの状態を選択して検出することができる動き検出装置を提供することができ、また、そのような動き検出装置を備えたエレベータを提供することができる。
【００７２】
本発明の動き検出装置によれば、ドップラー信号を取得する周期を変えること、又は一定周期で得たドップラー信号を間引くことにより、ＦＦＴ処理の結果として得られる周波数成分から複数の動きの状態に応じた周波数成分を選択することができ、同一のＦＦＴ処理手段において複数の動きを選択して検出できる効果がある。
【００７３】
本発明の動き検出装置によれば、対数増幅器を用いることにより、自動利得制御などにあるフィードバック系を持たないので、ゆっくりとした信号に追従でき、ドップラー信号の広い信号検出範囲を得ることができ、信号取得範囲が制限されたＡＤ変換手段であっても、微弱信号から強信号まで、ドップラー信号を取得できる効果がある。
【００７４】
本発明の動き検出装置によれば、ドップラー信号の取得を可変にしても、ＦＦＴ処理手段のメモリを増加させずに、サンプリング点数と周波数スペクトルのライン数を同じにでき、異なる動き検出に対して、同一の処理を行うことができる。
【００７５】
本発明の動き検出装置によれば、人などの動きにより取得したドップラー信号の周波数を検出するためのアナログフィルタやデジタルフィルタが不要になり、動きの状態に応じた所定の周波数スペクトルの振幅で、動きの状態を分離、検出できる効果がある。
【００７６】
本発明の動き検出装置によれば、振幅の標準偏差又は分散を計算することにより、人などの動きにより取得したドップラー信号の周波数スペクトルの振幅のバラツキを把握することができ、同じ動きの状態検出においても、その動きの程度を予測検出できる効果がある。
【００７７】
本発明の動き検出装置によれば、所定時間が経過する毎に計算結果を消去することにより、人などの動きによる動き検出の判定値が所定時間以上にわたって累積され続け、装置の誤動作防止に効果がある。
【００７８】
本発明の動き検出装置によれば、加速度検出手段を備えたことにより、動き検出装置が設置されている環境の動きを加速度による速度信号により自己判断することができ、判断した結果に基づいて動きの検出状態を切り換えることができる効果がある。
【００７９】
本発明のエレベータによれば、当該装置の設置環境を加速度から計算される速度により自己判断することで、予め決められた動きの状態を切り換えて検出できる効果がある。
【００８０】
本発明のエレベータによれば、エレベータに当該動き検出装置を備えることで、エレベータのカゴ内部の動きを検出することができ、カゴの運用、人への注意喚起、省エネに効果がある。
【００８１】
本発明のエレベータによれば、当該装置が接続された制御機器の設置環境を加速度から計算される速度により自己判断することで、予め決められた動きの状態を切り換えて検出できる効果がある。
【００８２】
本発明のエレベータによれば、エレベータに当該動き検出装置を備えることで、エレベータのカゴ内部の動きを検出し、その内部状態を画像による確認することができ、緊急避難、セキュリティ向上、誤動作確認に効果がある。
【符号の説明】
【００８３】
１  エレベータのカゴ、２，２Ａ  動き検出装置、３，３Ａ  エレベータ制御装置、４，４Ａ，４Ｂ  人、１１  送信アンテナ、１２  受信アンテナ、１３  ドップラー信号検出回路、１４，１５  対数増幅器、１６  ＡＤ変換回路、１７  ＦＦＴ処理回路、１８  前処理回路１８、１９  ＦＦＴ演算回路１９、２０  動き検出回路、２１  加速度検出装置、３１  床、３２  天井、３３  動き検出装置２の取り付けスペース、４１  カメラ。
【図１】
2012225837.tif 000023
【図２】
2012225837.tif 000024
【図４】
2012225837.tif 000025
【図５】
2012225837.tif 000026
【図６】
2012225837.tif 000027
【図７】
2012225837.tif 000028
【図９】
2012225837.tif 000029
【図１０】
2012225837.tif 000030
【図１６】
2012225837.tif 000031
【図１７】
2012225837.tif 000032
【図１８】
2012225837.tif 000033
【図１９】
2012225837.tif 000034
【図３】
2012225837.tif 000035
【図８】
2012225837.tif 000036
【図１１】
2012225837.tif 000037
【図１２】
2012225837.tif 000038
【図１３】
2012225837.tif 000039
【図１４】
2012225837.tif 000040
【図１５】
2012225837.tif 000041