(57)【要約】【課題】送受信器を対向配置することなく、単体のセンサ部で移動体の横切り、通過等を安定して検知でき、また外部に露出しない設置が可能となるようにする。【解決手段】ドップラー周波数信号としての９０度位相の異なる２つのＩ，Ｑ信号を出力する直交ミキサを含み、この直交ミキサにて得られたＩ信号とＱ信号の位相差から接近と離反を検出し、この接近から離反への変化により移動体がセンサ前方を横切ったことを判定する。上記接近と離反は、それらの方向が所定時間連続した場合に確定し、又は判定区間内にそれらの方向の判定率（ｍ／ｎ）が所定値以上のときに所定時間連続した接近又は離反と判定し、連続の接近となった後、所定時間内の非検知の後に連続離反に変化したとき、横切ったと判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を送受信する送受信部と、
この送受信部からの信号に基づき、ドップラー周波数信号としての９０度位相の異なる２つのＩ，Ｑ信号を出力する直交ミキサと、
この直交ミキサにて得られた上記Ｉ信号とＱ信号の位相差から移動方向の変化を検知することにより移動体がセンサ前方を横切ったことを判定する制御回路と、を備えてなるマイクロ波ドップラー移動体検知装置。
【請求項２】
上記制御回路は、接近と離反の検出を所定の時間間隔で行い、所定時間連続して接近となった後に離反に変化し、その後、所定時間連続して離反となったときに移動体横切りと判定することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波ドップラー移動体検知装置。
【請求項３】
上記制御回路は、接近と離反の検出を所定の短い時間間隔で行い、現時点から連続した複数のｎ回前までの検出データの集合における接近と離反の各方向の検出回数ｍからそれぞれの判定率（ｍ／ｎ）を算出し、この判定率が所定値以上となったとき所定時間連続した各方向とし、上記ｎ回の検出データにおいて、所定時間連続の接近となり、その後、所定時間連続の離反となったときに移動体横切りと判定することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波ドップラー移動体検知装置。
【請求項４】
上記制御回路は、上記非検知の検出を所定の時間間隔で行い、上記所定時間連続の接近となった後、所定時間内の非検知の後に上記所定時間連続の離反に変化したとき、移動体横切りと判定することを特徴とする請求項２又は３記載のマイクロ波ドップラー移動体検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロ波ドップラー移動体検知装置に関し、特にマイクロ波ドップラーセンサの前方を横切る移動体を検知する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、人、動物或いは荷物等の移動体（物体）を検出するために各種の移動体検知センサ（装置）が用いられており、例えばエスカレータの自動運転等で人がある位置を通過した状態を検知したり、或いは建物等の通路を通過した人数をカウントしたりといった目的の場合は、通過を検知する手段として、赤外線、レーザー、マイクロ波等を用い、送信器（送信アンテナ）と受信器（受信アンテナ）を対向配置し、物体が送信器と受信器との間を横切る際の信号の遮断により物体の通過を検知する装置が用いられている。また、送信器と受信器を単体のセンサ部に一体的に取り付け、このセンサ部の前方を横切る際の信号の変化により物体の通過を検知する装置も存在する。
【０００３】
一方、移動体検知装置として、ドップラー周波数の検出を利用するマイクロ波ドップラーセンサが用いられており、このセンサは、単体のセンサ部で移動する物体を検知し、一定の領域内に人等の移動体が入ってきたことを検知する防犯センサや省エネのための人感センサ等に応用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７９９１７３号公報
【特許文献２】特開２００６−２７５８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述のように、送信器と受信器を対向配置する検知装置では、これら送信器と受信器との間を通過する移動体しか検知することができず、また送信器と受信器の配置にも制限があることから、単体のセンサ部に送信器と受信器が取り付けられている検知装置の方が配置の自由度が高く、また設置が簡単となり、コスト的にも有利である。
【０００６】
また、赤外線やレーザーを用いる検知装置では、送信器及び受信器の送受信部（又は送受光部）が外部に露出している必要があり、送受信部を壁や天井に見えないように配置する場合やカバーを介して配置する場合等には、設置が困難になるという不都合がある。
【０００７】
一方、上記マイクロ波ドップラーセンサの場合は、単体のセンサ部で物体を検知できる等の利点があるが、従来では、人等の移動体がある領域に入って来る状態や出て行く状態を検知するのみで、移動体がセンサの正面を横切る或いは通過するという状態を検知することは困難であった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、送受信器を対向配置することなく、単体のセンサ部で移動体の横切り、通過等を安定して検知でき、また外部に露出しない設置が可能となるマイクロ波ドップラー移動体検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明に係るマイクロ波ドップラー移動体検知装置は、マイクロ波を送受信する送受信部と、この送受信部からの信号に基づき、ドップラー周波数信号としての９０度位相の異なる２つのＩ，Ｑ信号を出力する直交ミキサと、この直交ミキサにて得られた上記Ｉ信号とＱ信号の位相差から移動方向の変化を検知することにより移動体がセンサ前方（マイクロ波送受信方向）を横切ったことを判定する制御回路と、を備えてなることを特徴とする。
請求項２の発明の上記制御回路は、接近と離反の検出を所定の時間間隔で行い、所定時間連続して接近となった後に離反に変化し、その後、所定時間連続して離反となったときに移動体横切りと判定することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明の上記制御回路は、接近と離反の検出を所定の短い時間間隔で行い、現時点から連続した複数のｎ回前までの検出データの集合における接近と離反の各方向の検出回数ｍからそれぞれの判定率（ｍ／ｎ）を算出し、この判定率が所定値以上となったとき所定時間連続した各方向とし、上記ｎ回の検出データにおいて、所定時間連続の接近となり、その後、所定時間連続の離反となったときに移動体横切りと判定することを特徴とする。
請求項４の発明の上記制御回路は、非検知の検出を所定の時間間隔で行い、上記所定時間連続の接近となった後、所定時間内の非検知の後に上記所定時間連続の離反に変化したとき、移動体横切りと判定することを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、直交ミキサからの出力であるドップラー周波数信号を含むＩ信号とＱ信号の位相差（位相状態）から移動体の接近と離反が識別され、またＩ信号とＱ信号の位相差の反転から移動体が接近から離反へ変化したことが確定されることになり、この接近から離反への変化により移動体がセンサの前方（正面又は送受信方向）を横切った（通過した）ことが検知される。
【００１２】
即ち、ドップラーセンサからの出力周波数は、移動物体の速度、アンテナから送信される電波の進行方向と移動物体とがなす角度によって変化するが、送受信器を含むセンサの前方においてアンテナ面と略平行に物体が一定速度で移動する場合、Ｉ信号とＱ信号においては、遠方からセンサ正面まで近づく接近と、センサ正面から遠方へ遠ざかる離反とで、０Ｈｚとなる瞬間を介して位相が反転する。そこで、本発明は、この位相差（位相状態）の反転を捉えることで、移動体の横切りを検知している。一方、移動体がセンサ前方を横切ることを判定するものとして、ドップラー周波数が０Ｈｚとなる瞬間を捉える方法も考えられるが、周波数のみによる判定では接近と離反が判別できないため、観測のタイミングによっては０Ｈｚになった瞬間を検知できない場合が生じる。特に、人等の歩行の場合は、体の動き以外に手足の動きがあるため、０Ｈｚとなる瞬間がないこともある。
【００１３】
そして、本発明の上記の接近と離反の検出は、同じ状態が所定の時間、連続（継続）したときに、それぞれの方向が検知されるが、請求項３では、ｎ回の検出データの集合において、接近がｍ回あったときに現時刻での所定時間連続の接近（以下連続接近という）と判定され、また離反状態がｍ回（このｍ回は接近と離反で異なる値でもよい）あったときに所定時間連続の離反（以下連続離反という）と判定されることになる。
【００１４】
また、上記請求項４においては、非検知の時間も同時に検出し、連続接近の後、所定の時間内の非検知において連続離反となったときに、横切ったと判定されることになり、これにより誤検知のない安定した検知がの可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のマイクロ波ドップラー移動体検知装置によれば、単体のセンサ部を用いて移動体の通過等を安定して検知できるため、送受信器を対向配置する遮断式センサに比べて設置が簡単で設置コストも低減できるという利点がある。
また、マイクロ波を用いるため、センサを例えば廊下の天井に設置し、廊下を通過した人を検知、カウントすることが可能であり、更には、布、木、プラスチック等の壁材やカバーの背面からセンサを外部に露出しない状態で移動体を検知することや、直射日光のあたる場所での使用、霧等で視界が悪くなる状況での使用が可能であり、配置、使用の制限が少ないという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る実施例のマイクロ波ドップラー移動体検知装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】実施例の移動体検知装置での移動体検知を説明するための図である。
【図３】実施例の移動体検知装置で接近及び離反を検出する際の信号波形を示す説明図である。
【図４】実施例の移動体検知装置で移動体の横切り判定をするためのアルゴリズムの一例を示すフローチャート図である。
【図５】実施例の移動体検知装置で移動体の横切り判定をするためのアルゴリズムの他の例を示すフローチャート図である。
【図６】図５のアルゴリズムの横切り判定を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に、実施例のマイクロ波ドップラー移動体検知装置の構成が示されており、この実施例の装置は、例えば壁や天井１０の内部に、送信器１１と受信器１２が設けられ、送信アンテナと受信アンテナが同一方向を指向して配置される。また、図１に示されるように、マイクロ波発振器１４、９０度位相の異なるＩＱ信号を出力する直交ミキサを含む受信回路部１５、アンプ１６ａ，１６ｂ、バンドパスフィルタ１７ａ，１７ｂ、Ａ／Ｄ変換器１８ａ，１８ｂ、検知装置の統括制御を行うと共に移動体の接近、離反から横切りを判定するマイコン２０が設けられる。
【００１８】
図２には、センサ（送受信部）２２の前方の検知エリア５０において物体が移動する状態が示されている。
ここで、例えば物体（被対象物）Ａがセンサ２２の方向ａ１へ移動する場合や方向ａ２へ移動する場合を考え、物体Ａの速度をＶとすると、検出されるドップラー（出力）周波数ｆｄは、次の式によって得られる。
ｆｄ＝２ｆ０・（Ｖ／ｃ０）・ｃｏｓα
ここで、ｆ０：送信器１１からの送信周波数、Ｖ：物体の速度、ｃ０：光速、α：センサ２２を中心とした放射状の直線と物体の移動方向のなす角である。
【００１９】
一方、上記物体Ｂがセンサ２２を中心とした同心円上に沿って（円弧状に）ｂの方向に移動する場合は、角度αが常に９０度で、ｃｏｓα＝０となり、ドップラー周波数ｆｄは、０Ｈｚとなる．
【００２０】
そして、物体Ｃがセンサ前方を横切るように（センサのアンテナ面と略平行な方向に移動するように）ｃの方向に移動した場合（Ｃ→Ｃ’→Ｃ”の移動）のドップラー周波数信号は、図３で示されるように変化する。即ち、ＣからＣ’へ向かう間は、図３（ｂ）のように、ドップラー周波数が高い周波数から低い周波数に変化すると共に、図３（ａ）のように、その出力振幅は、小→大→小と変化し、Ｃ’からＣ”へ向かう間では、ドップラー周波数が低い周波数から高い周波数に変化すると共に、出力振幅は小→大→小と変化し、全体としては、センサ２２の正面方向のＣ’の位置を中心とした略線対称の波形となる。
【００２１】
また、図３（ａ）において、このｃ方向の移動では、実線のＩ信号と点線のＱ信号で分かるように、Ｉ信号とＱ信号の波形の位相差がセンサ正面のＣ’の位置から左側と右側では反転する。即ち、この位相差（位相状態）から物体の移動方向を判別でき、Ｃ→Ｃ’の部分の位相差からその移動が接近であること、Ｃ’→Ｃ”の部分の位相差から離反であることが判別できる。
【００２２】
そして、図３（ｃ）に示されるように、ｃ方向の移動では、接近（＋１）から非検知（０）を介して離反（−１）へ変化することになり、実施例では、この接近から離反への変化を捉えてセンサ前方（送受波方向）の横切り（通過）を判定（確定）する。
【００２３】
図４に、移動体の横切り（通過）を判定するための基本的なアルゴリズムの一例が示されており、この例では、接近、離反、非検知の各方向及び状態が所定時間継続しているかが検出される。即ち、検知が開始される［Ｓ1 （Ｓ：ステップ）］と、Ｓ2 にて検出信号のレベルが判定され、閾値を超えた時から、接近か離反の方向判定（Ｓ3 ）と、接近時間のカウント（Ｓ4 ）が行われる。次に、カウントされた接近時間（Ｃａ）が所定の時間（ｔ１）を超えたか否かが判定され（Ｓ5 ）、所定の時間を超えたとき（Ｃａ＞ｔ１）、所定時間連続の接近が判定されたものとし、非検知時間カウントが行われる（Ｓ6 ）。
【００２４】
そして、上記Ｓ6 にてカウントされた非検知時間（Ｃｎ）が所定の時間（ｔ２）よりも短いか否かが判定され（Ｓ7 ）、所定の時間以内（０時間を含む）のとき（Ｃｎ＜ｔ２）、接近か離反の方向判定（Ｓ8 ）と、離反時間のカウント（Ｓ9 ）が開始される。次いで、Ｓ10にて、離反時間が所定の時間（ｔ１）を超えたか否かが判定され、所定の時間を超えたとき（Ｃｇ＞ｔ１）、所定時間連続の離反となり、次のＳ11にて物体がセンサ２２の前方（送受信方向）を横切ったと判定される。なお、本実施例は、送信アンテナ１１と受信アンテナ１２が分離されている場合を示しているが、これら送信・受信アンテナを１つのアンテナで共用するものであってもよい。
【００２５】
以上のように、図４の例では、
１：検出された接近が一定（所定）時間連続（継続）していること、
２：その後、非検知の一定時間内に接近から離反に変化していること、
３：離反に切り替わった後、検出された離反が一定時間連続していること、
を条件に横切り（通過）と判断しており、一定時間連続する状態を計測することで、接近と離反が確実に判定され、また非検知の一定時間内の離反を「接近から離反への変化」とすることで、移動体の横切りが確実に判定される。上記の一定時間の長さについては計測したい物体の速度範囲や特徴等によって最適な値を設定すればよく、これによって雑音や不安定な動き等による誤検知を軽減し、検知の安定度を高めることが可能である。
【００２６】
図５には、移動体の横切りを判定するアルゴリズムの他の例が示されている。この例は、移動体が人間等で、手足の動き等が移動方向と異なる動きを伴う場合の検知アルゴリズムで、接近と離反の判定を一定時間の判定区間（ブロック）毎に行い、複数回の時間ブロックの検知結果の比率で行うものである。
【００２７】
図５に示されるように、Ｓ21にて、閾値に対する信号レベルや、接近、離反の方向及び非検知の状態が検知されると、Ｓ22では、接近、離反（方向）の判定率が算出され、Ｓ23にて各方向が判定される。即ち、接近と離反の検出を比較的短い時間間隔（サンプリング時間、例えば５０ｍｓｅｃ）で行い、現時点から連続したｎ回前までの検出データを判定区間（ブロック）毎に抽出し、接近又は離反の検出回数をｍとすると、判定率ｍ／ｎを判定区間毎に算出し、上記判定率が所定値以上となったとき、所定時間連続した状態の現時刻の接近、離反（方向）と判定される。
【００２８】
図６には、ｎ＝５とし、接近及び離反を判定する判定率ｍ／ｎにおいて判定の所定値を３／５とした場合の簡単な例が示されており、図示のように、例えば５個単位の判定区間（Ｊ1 ，Ｊ2 ，Ｊ3 …）毎にｍ／ｎが算出される。従って、この例では、Ｊ10までは、接近状態の判定率が３／５以上となるので、所定時間連続の接近と判定され、Ｊ11では、接近、離反共に３／５未満となるので、非検知となり、Ｊ12からは、離反状態の判定率が３／５以上となるので、所定時間連続の離反と判定される。
【００２９】
図５において、Ｓ23にて所定時間連続の接近（連続接近）とされたとき、接近カウンタを＋１とし（Ｓ24）、Ｓ23にて所定時間連続の離反（連続離反）とされたときは、Ｓ25にて、接近カウンタの判定を行い、このカウンタが＋１以上であれば、次の横切り判定（Ｓ26）へ移行する。即ち、連続離反が判定されたとき、先に連続接近が判定されている場合に、接近から離反への変化があるとして移動体が横切ったことを判定（確定）する。その後、接近カウンタはリセットされる（Ｓ27）。
【００３０】
また、上記Ｓ26の横切り判定では、Ｓ22で算出した非検知状態も参照されており、連続接近と連続離反の間において、非検知が所定時間以内（０を含む）のときに、横切りと判定される。図６においても、非検知が所定時間以内となり、横切りと判定される。
【００３１】
このような例によれば、接近しているにも拘らず、一瞬の間、非検知或いは離反という出力がされてしまった場合でも、安定して移動方向の判定が行われ、正確な横切り判断ができる。なお、上記の検出の時間間隔（サンプリング時間）、判定区間（ブロック）判定率等は対象物や環境条件に合わせて最適化することが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
ベルトコンベア上を通過する物体のカウントや道路、廊下等の通行量のカウントに利用できる。また、プラスチック製、布製、木製のカバー等が必要な場合、天井、壁等の内側に配置する場合等、更に送受信器対向型のセンサが設置できない環境等で利用することが可能となる。
【符号の説明】
【００３３】
１０…壁や天井、      １１…送信器、
１２…受信器、        １５…受信回路部（直交ミキサを含む）、
２０…マイコン、      ２２…センサ、
Ａ，Ｂ，Ｃ…移動体。
【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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