(57)【要約】【課題】簡易な構成で見守り対象の方位や位置を特定できる見守り装置を提供する。【解決手段】見守り装置は、送信アンテナ２と、複数の受信アンテナ３Ａ〜３Ｄと、選択回路４と、ＦＭ−ＣＷレーダユニット１と、Ａ／Ｄ変換器７と、信号処理部５とを備える。選択回路４は、複数の受信アンテナ３Ａ〜３Ｄから１つの受信アンテナを選択する。信号処理部５は、複数の受信アンテナ３Ａ〜３Ｄの各々に対応するビート信号を得るように選択回路４を切換えながらＦＭ−ＣＷレーダユニット１に送信信号の送信と受信信号の受信を行なわせる。信号処理部５は、デジタル信号に変換されたビート信号に対して対応する受信アンテナに応じて位相の補正処理を行なった後に、複数の受信アンテナ３Ａ〜３Ｄのそれぞれによって得られた位相補正後のビート信号を合成して見守り対象の方位と距離を検出する。【選択図】図１
2017187395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の動向を見守るための見守り装置であって、
送信アンテナと、
複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナから１つの受信アンテナを選択する選択回路と、
前記送信アンテナから送信信号を放射し、前記選択回路によって選択された受信アンテナで受信した受信信号の周波数と前記送信信号の周波数との差であるビート周波数を示すビート信号を出力する周波数変調連続波レーダユニットと、
前記ビート信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記選択回路および前記周波数変調連続波レーダユニットを制御し、デジタル信号に変換された前記ビート信号を受けてデジタル信号処理を行なう信号処理部とを備え、
前記信号処理部は、前記複数の受信アンテナの各々に対応する前記ビート信号を得るように前記選択回路を切換えながら前記周波数変調連続波レーダユニットに送信信号の送信と受信信号の受信を行なわせ、
前記信号処理部は、デジタル信号に変換された前記ビート信号に対して対応する受信アンテナに応じて位相の補正処理を行なった後に、前記複数の受信アンテナのそれぞれによって得られた位相補正後の前記ビート信号を合成して見守り対象の方位と距離を検出する、見守り装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、第１周波数から第２周波数までの第１掃引帯域の送信信号を使用して前記見守り対象の方位と距離を検出した第１の結果と、前記第１掃引帯域からシフトした第３周波数から第４周波数までの第２掃引帯域の送信信号を使用して前記見守り対象の方位と距離を検出した第２の結果とがともに前記見守り対象が存在することを示す方位および距離を前記見守り対象の検出結果として表示する、請求項１に記載の見守り装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記周波数変調連続波レーダユニットに対して第１周波数から前記第１周波数よりも高い第２周波数まで前記送信信号の周波数を所定の掃引時間かけて掃引させて前記ビート信号を出力させる処理を、前記複数の受信アンテナに対して順に行なわせ、１回の掃引後に前記第２周波数から前記第１周波数に送信信号の周波数を戻す時間は前記掃引時間よりも短くする、請求項１に記載の見守り装置。
【請求項４】
前記周波数変調連続波レーダユニットは、
前記送信信号を発生する可変周波数発振器と、
前記受信信号を増幅する増幅器と、
前記ビート信号を生成するために前記増幅器から出力される受信信号と前記送信信号に対応するローカル信号とを乗算して検波する検波回路とを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の見守り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、見守り装置に関し、特に生体（病人、老人、ペットなどの動物）の動向を見守るための電波による見守り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電波を使用するレーダを用いた見守り装置が知られている。特開２０１６−１９５８４号公報（特許文献１）は、寝床上の病人等を見守る見守り装置を開示する。この見守り装置は、寝床上の複数の領域における病人等の動きをそれぞれ検出する複数の検出部を含む第１のセンサ（焦電型人感センサ）と、寝床上における病人等の存否を検出する第２のセンサ（ミリ波ドップラーレーダ）と、これらのセンサの出力信号に基づいて、病人等の状態を判定する制御部とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１９５８４号公報
【特許文献２】特開平１１−１３３１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開２０１６−１９５８４号公報（特許文献１）に開示された見守り装置は、見守り対象の存否を検出するために、レーダ（第２のセンサ）を使用しており、動きを検出するために焦電型人感センサ（第１のセンサ）を別途設けておりコストが高いという問題がある。また寝床という狭い領域に限定してレーダを使用しているため、広い領域における見守り対象の存在する方位や位置を特定できるものではなかった。
【０００５】
一方、レーダのみで物体を検出する技術として、周波数変調連続波レーダ（Frequency  Modulated  Continuous  Wave  radar：ＦＭ−ＣＷレーダ）を使用した技術が知られている。特開平１１−１３３１４２号公報（特許文献２）には、ビーム走査を行ないながら目標物の方位、距離、速度を探知することができるＦＭ−ＣＷレーダが開示されている。
【０００６】
図１１は、車載用のＦＭ−ＣＷレーダの構成例を示した図である。図１２は、車載用のＦＭ−ＣＷレーダの送受信周波数とビート周波数の時間的変化を示した図である。図１１に示すように、車載用のＦＭ−ＣＷレーダは、複数の受信アンテナにそれぞれ複数のアンプ、ミキサ、フィルタ、Ａ／Ｄ変換器が設けられている。また、図１２に示すように、実線で示すように送信信号を周波数アップ方向と周波数ダウン方向に交互に掃引させて、破線で示す受信信号との周波数差に対応するビート周波数ｆｂ１、ｆｂ２を得ている。
【０００７】
しかしながら、特開平１１−１３３１４２号公報（特許文献２）に開示されたＦＭ−ＣＷレーダは、車載用であり、病人等の見守り用に適したものではなかった。車載用のレーダは見守り用途よりも高速性が要求されるので、図１１に示したようにマイクロ波やミリ波等を扱う高周波回路部分に個々の受信アンテナごとにアンプ、ミキサ、フィルタ、Ａ／Ｄ変換器を設けるものや、さらに個々の受信アンテナごとに移相器も高周波回路部分に設けるものが多い。したがって、極めて高価な装置となり、見守り装置に採用するには普及させるのが難しい。また、車載用レーダでは接近する車両の車速も検出する必要があり、図１２に示すようなアップダウンの交互掃引波形が使用され、処理に時間がかかってしまうため、処理能力の高い信号処理回路（ＤＳＰ）が必要とされる。
【０００８】
この発明の目的は、簡易な構成で病人等の見守り対象の方位や位置を特定できる見守り装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、要約すると、生体の動向を見守るための見守り装置であって、送信アンテナと、複数の受信アンテナと、選択回路と、周波数変調連続波（ＦＭ−ＣＷ）レーダユニットと、Ａ／Ｄ変換器と、信号処理部とを備える。
【００１０】
選択回路は、複数の受信アンテナから１つの受信アンテナを選択する。ＦＭ−ＣＷレーダユニットは、送信アンテナから送信信号を放射し、選択回路によって選択された受信アンテナで受信した受信信号の周波数と送信信号の周波数との差であるビート周波数を示すビート信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器は、ビート信号をデジタル信号に変換する。
【００１１】
信号処理部は、選択回路および周波数変調連続波レーダユニットを制御し、デジタル信号に変換されたビート信号を受けてデジタル信号処理を行なう。信号処理部は、複数の受信アンテナの各々に対応するビート信号を得るように選択回路を切換えながら周波数変調連続波レーダユニットに送信信号の送信と受信信号の受信を行なわせる。信号処理部は、デジタル信号に変換されたビート信号に対して対応するアンテナに応じて位相の補正処理を行なった後に、複数の受信アンテナのそれぞれによって得られた位相補正後のビート信号を合成して見守り対象の方位と距離を検出する。
【００１２】
好ましくは、信号処理部は、第１周波数から第２周波数までの第１掃引帯域の送信信号を使用して見守り対象の方位と距離を検出した第１の結果と、第１掃引帯域からシフトした第３周波数から第４周波数までの第２掃引帯域の送信信号を使用して見守り対象の方位と距離を検出した第２の結果とがともに見守り対象が存在することを示す方位および距離を見守り対象の検出結果として表示する。
【００１３】
好ましくは、信号処理部は、周波数変調連続波レーダユニットに対して第１周波数から第１周波数よりも高い第２周波数まで送信信号の周波数を所定の掃引時間かけて掃引させてビート信号を出力させる処理を、複数のアンテナに対して順に行なわせ、１回の掃引後に第２周波数から第１周波数に送信信号の周波数を戻す時間は掃引時間よりも短くする。
【００１４】
好ましくは、周波数変調連続波レーダユニットは、送信信号を発生する可変周波数発振器と、受信信号を増幅する増幅器と、検波回路とを含む。検波回路は、ビート信号を生成するために増幅器から出力される受信信号と送信信号に対応するローカル信号とを乗算して検波する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、見守り対象の方位や位置を特定できる見守り装置が簡易な構成で安価に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る見守り装置の概略構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る見守り装置に用いるＦＭ−ＣＷレーダユニットの回路構成例を説明するための図である。
【図３】本実施の形態に係る見守り装置に用いるＦＭ−ＣＷレーダユニットの信号関係を説明するための図である。
【図４】信号処理部が実行する処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】見守り装置の信号処理効果を示すための実験に用いた正面方向の人体位置を示す図である。
【図６】見守り装置で検出した正面方向の検出結果である映像例を示す図である。
【図７】見守り装置の信号処理効果を示すための実験に用いた斜め方向の人体位置を示す図である。
【図８】見守り装置で検出した斜め方向の第１検出結果である第１映像例を示す図である。
【図９】見守り装置で検出した斜め方向の第２検出結果である第２映像例を示す図である。
【図１０】図８と図９の映像で示されるデータの積によって検出された真像の位置を示す図である。
【図１１】車載用のＦＭ−ＣＷレーダの構成例を示した図である。
【図１２】車載用のＦＭ−ＣＷレーダの送受信周波数とビート周波数の時間的変化を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る見守り装置の概略構成を示す図である。図１を参照して、本実施の形態の見守り装置１００は、送信アンテナ２と、複数の受信アンテナ３Ａ〜３Ｄを含む受信部３と、選択回路４と、周波数変調連続波（ＦＭ−ＣＷ）レーダユニット１と、Ａ／Ｄ変換器７と、Ｄ／Ａ変換器８と、信号処理部５と、表示部９とを備える。
【００１９】
選択回路４は、複数の受信アンテナ３Ａ〜３Ｄから１つの受信アンテナを選択する。ＦＭ−ＣＷレーダユニット１は、送信アンテナ２から送信信号ｅｔを放射し、選択回路４によって選択された受信アンテナで受信した受信信号ｅｒの周波数と送信信号ｅｔの周波数との差であるビート周波数を示すビート信号ＳＢを出力する。Ａ／Ｄ変換器７は、ビート信号ＳＢをデジタル信号に変換する。Ｄ／Ａ変換器８は、信号処理部５から送られたデジタル信号をアナログ信号に変換し、選択回路４およびＦＷ−ＣＷレーダユニット１に変換後のアナログ信号を制御信号（ＳＡ，ＳＦ）として出力する。
【００２０】
信号処理部５は、選択回路４およびＦＭ−ＣＷレーダユニット１をＤ／Ａ変換器８からのアンテナ切換信号ＳＡおよび周波数制御信号ＳＦによって制御し、デジタル信号に変換されたビート信号を受けてデジタル信号処理を行なう。
【００２１】
表示部９は、信号処理部５の信号処理結果によって得られた見守り対象の人体６の位置、方位、大きさなどを表示する。
【００２２】
見守り装置１００は、複数の受信アンテナで得た各ビート信号ＳＢを信号処理部５で解析することにより見守り対象の人体６の存在場所（距離、方向）を高い分解能で特定できるようにしたことを特徴としている。
【００２３】
すなわち見守り装置１００の信号処理部５が実行する信号処理方式は、４個程度の少数の受信アンテナをアレー状に配置することにより、見守る対象者の存在場所（距離、方向）を特定できるようにしたことを特徴としている。この信号処理方式を用いれば、アンテナ間の間隔が狭くても、見守る対象者の存在場所を高精度で特定できる。すなわち、一般に方位方向を特定する分解能は、多数のアンテナをアレー状に配置してアンテナ間の間隔を広く取るほど向上するが、装置が大きくなるという問題があった。しかし、見守り装置１００は、受信アンテナ間の間隔を広く取らなくても高精度で対象者の方位方向が特定できる信号処理方式を考案することにより、装置が大型化する課題を解決している。
【００２４】
図２は、本実施の形態に係る見守り装置に用いるＦＭ−ＣＷレーダユニットの回路構成例を説明するための図である。
【００２５】
図２を参照して、ＦＭ−ＣＷレーダユニット１は、送信信号ｅｔを発生する電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage-controlled  oscillator）１２と、電力分配器（ＰＤ）１３と、受信信号ｅｒを増幅するＲＦアンプ１４と、Ｉ／Ｑ検波回路１５とを含む。
【００２６】
ＶＣＯ１２は、周波数制御信号ＳＦによりＦＭ−ＣＷ信号を発生する。
ＰＤ１３は、ＶＣＯ１２が発生したＦＭ−ＣＷ信号をＩ／Ｑ検波回路１５のローカル信号ｅＬと送信信号ｅｔに２分割する。
【００２７】
Ｉ／Ｑ検波回路１５は、ビート信号を生成するためにＲＦアンプ１４から出力される受信信号ｅｒと送信信号ｅｔに対応するローカル信号ｅＬとを乗算してＩとＱの直交信号に検波する。
【００２８】
ＦＭ−ＣＷレーダユニット１は、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１６と、アンプ１７とをさらに含む。ＬＰＦ１６は、Ｉ／Ｑ検波回路１５が出力するＩ，Ｑ信号に含まれる雑音を除去する。アンプ１７は、ＬＰＦ１６のＩ，Ｑ信号出力のそれぞれを増幅する。アンプ１７を通してＩとＱの直交する２信号を含むビート信号ＳＢがＦＭ−ＣＷレーダユニット１から出力される。
【００２９】
図３は、本実施の形態に係る見守り装置に用いるＦＭ−ＣＷレーダユニットの信号関係を説明するための図である。
【００３０】
図１、図３を参照して信号処理部５は、複数の受信アンテナ３Ａ〜３Ｄの各々に対応するビート信号ＳＢを得るように選択回路４をＴ１〜Ｔ４の期間においてそれぞれ受信アンテナ３Ａ〜３Ｄが１つずつ順次選択されるように切換えながらＦＭ−ＣＷレーダユニット１に送信信号ｅｔの送信と受信信号ｅｒの受信を行なわせる。信号処理部５は、デジタル信号に変換されたビート信号ＳＢに対して対応する受信アンテナに応じて位相の補正処理を行なった後に、複数の受信アンテナ３Ａ〜３Ｄのそれぞれによって得られた位相補正後のビート信号を合成して見守り対象の方位と距離を検出する。
【００３１】
より具体的には、図１に示す見守り装置１００は、ＦＭ−ＣＷレーダユニット１の送信信号ｅｔを送信アンテナ２により放射して見守り対象の人体６に当て、その反射信号を受信信号ｅｒとして４個の受信アンテナ３Ａ〜３Ｄで受信し、選択回路４を通してＦＭ−ＣＷレーダユニット１の受信端（Ｒｘ）に入力する。入力された受信信号ｅｒはＦＭ−ＣＷレーダユニット１において見守り対象の人体６までの往復距離ｒｂに比例した周波数ｆｂのビート信号ＳＢに変換されて、Ａ／Ｄ変換器７を経由して信号処理部５に取り込まれる。信号処理部５は、ビート信号ＳＢから見守り対象の人体６までの往復距離ｒｂを算出する。ここで、選択回路４はアンテナ切換信号ＳＡにより４個の受信アンテナ３Ａ〜３Ｄを順次切り替えられるように構成されている。
【００３２】
好ましくは、信号処理部５は、ＦＭ−ＣＷレーダユニット１に対して第１周波数ｆ１から第１周波数ｆ１よりも高い第２周波数ｆ２まで送信信号の周波数を所定の掃引時間Ｔかけて掃引させてビート信号を出力させる処理を、複数の受信アンテナ３Ａ〜３Ｄに対して順に行なわせ、１回の掃引後に第２周波数ｆ２から第１周波数ｆ１に送信信号の周波数を戻す時間は掃引時間Ｔよりも短くする。図３の波形に示される例では、周波数をｆ２からｆ１に戻す時間は、ほとんどゼロに設定されており、周波数の変化を示した波形はのこぎり波のようになっている。なお、周波数をｆ２からｆ１に戻す時間は、ゼロでなくてもよく、掃引時間Ｔよりも短ければ、アップダウンの掃引を行なうよりも短時間で済むという効果がある。
【００３３】
図１１、図１２に示した車載レーダの例では、高速性が要求され、監視対象車両の車速情報も必要であるため、ＦＭ−ＣＷレーダの周波数掃引は、アップ（周波数増加）方向と、ダウン（周波数減少）方向が必要であり、さらに１回の周波数掃引で複数の受信アンテナすべて同時に受信を行なうことが望ましい。
【００３４】
これに対して、本実施の形態の見守り装置１００は、高速性が要求されず、監視対象の速度も検出の必要がない人の見守り等の用途に限定したので、複数の受信アンテナの１つずつを選択して順次周波数掃引を行ない、かつ、周波数掃引をアップのみとしても問題ない。受信アンテナの１つずつを選択して順次周波数掃引を行なうことによって、高周波回路部分の素子を１系統に減らすことができる。また、周波数掃引をアップのみとすることによって、１回あたりの掃引時間も半分にすることができ、信号処理部５で処理する処理量も減らすことができ、信号処理部５として高速で高価なＤＳＰ等を採用しなくても良くなる。したがって、極めて安価に見守り装置を構成することが可能となる。
【００３５】
図４は、信号処理部が実行する処理を説明するためのフローチャートである。図１、図４を参照して、まず処理が開始されると、信号処理部５は、周波数制御信号ＳＦによって、ＦＭ−ＣＷレーダユニット１の周波数掃引帯域ＢＷを第１掃引帯域（ＢＷ＝１）に決定する。
【００３６】
第１掃引帯域は、掃引開始周波数ｆ１から掃引終了周波数ｆ２（＞ｆ１）までの周波数帯であり、たとえば、第１掃引帯域（ｆ１＝２４．５ＧＨｚ、ｆ２＝２５．８ＧＨｚ：帯域幅Ｂ＝１３００ＭＨｚ）とすることができる。
【００３７】
続いて、ステップＳ２において、アンテナを選択するパラメータｎが初期値１に設定される。さらにステップＳ３において、信号処理部５は、アンテナ切換信号ＳＡによって、ｎ番目のアンテナを選択する。続いてステップＳ４において、設定された周波数掃引帯域ＢＷにおけるｎ番目の周波数掃引が実行される。そしてステップＳ５において、ｎ番目のアンテナの受信信号ｅｒからビート信号が取得される。そしてステップＳ６においてｎ＝４となったか（４番目のアンテナを使用したビート信号の取得が完了したか）が判断され、ｎ＝４でなければ、ステップＳ７においてｎがインクリメントされて再びステップＳ３〜Ｓ５の処理が実行される。
【００３８】
以上のステップＳ３〜Ｓ５の処理がアンテナ数ｎ＝４だけ繰り返されることによって、図３に示したように送信周波数の掃引が実行される。以下、ステップＳ３〜Ｓ５の処理について、さらに詳細に説明する。
【００３９】
図２のＦＭ−ＣＷレーダユニット１の回路から、図３に示すように送信信号ｅｔの周波数ｆをｆ１からｆ２まで帯域幅Ｂに渡り掃引時間Ｔの周期で直線的に掃引して送信信号ｅｔを送出すると、人体６で反射した受信信号ｅｒはτｂだけ遅延して受信アンテナによって受信される。このときの送信信号を以下の式（１）とする。
【００４０】
【数１】
2017187395.tif 000003
【００４１】
すると、位相θ（ｔ）は、以下の式（２）で表される。
【００４２】
【数２】
2017187395.tif 000004
【００４３】
式（２）の周波数ｆは、以下の式（３）で表される。
【００４４】
【数３】
2017187395.tif 000005
【００４５】
式（２）（３）から遅延時間τだけ遅れた受信信号の位相は、以下の式（４）で表される。
【００４６】
【数４】
2017187395.tif 000006
【００４７】
式（２）（４）からビート信号ＳＢの位相δθ（ｔ）は、以下の式（５）で表される。
【００４８】
【数５】
2017187395.tif 000007
【００４９】
なお、ビート周波数ｆｂは、以下の式（６）で示される。
【００５０】
【数６】
2017187395.tif 000008
【００５１】
よって、ビート信号ＳＢをｅｂ（ｔ）とすれば（ただし、振幅項は省略）、以下の式（７）でビート信号が表される。
【００５２】
【数７】
2017187395.tif 000009
【００５３】
式（７）で表されたビート信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）でパルス化すれば以下の式（８）の結果が得られる。
【００５４】
【数８】
2017187395.tif 000010
【００５５】
式（８）は、ω＝ωｂにおいて以下の式（９）で示されるピーク値をとるパルス波形を示しており、その位相項Φ（τｂ）は、以下の式（１０）で表される。
【００５６】
【数９】
2017187395.tif 000011
【００５７】
【数１０】
2017187395.tif 000012
【００５８】
ここで、ωｂに対応するｆｂは式（６）で表されるので、以下の式（１１）（１２）が導かれる。
【００５９】
【数１１】
2017187395.tif 000013
【００６０】
さらに式（１１）（１２）から以下の式（１３）が導かれる。
【００６１】
【数１２】
2017187395.tif 000014
【００６２】
式（１３）を変形して以下の式（１６）が得られ、式（１７）とともに式（８）に代入すると、ωは距離ｒの関数で表され、４つの受信アンテナ３Ａ〜３Ｄの内ｉ番目のアンテナによる信号の大きさは以下の式（１８）で表される。
【００６３】
【数１３】
2017187395.tif 000015
【００６４】
【数１４】
2017187395.tif 000016
【００６５】
以上が、図４のステップＳ３〜Ｓ５において各アンテナについて実行されるビート信号取得までの処理である。
【００６６】
４個のアンテナについてステップＳ３〜Ｓ５が実行された場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、ステップＳ８の処理が実行される。ステップＳ８では、４個のアンテナの受信信号から得られるビート信号を位相補正して合成して検出結果を得る。
【００６７】
ステップＳ８の処理をさらに詳細に説明する。ｒ＝ｒｂｉ（ｒｂｉは送信アンテナから人体に反射してｉ番目の受信アンテナに至る間の距離を表す）とおけば、４つの受信アンテナ３Ａ〜３Ｄで受信した信号を合成すると、人体６による反射信号の合成信号η１は、以下の式（１９）で示すようにベクトル和で表される。
【００６８】
【数１５】
2017187395.tif 000017
【００６９】
しかし、距離ｒｂｉが各受信アンテナごとに異なるので、各ベクトルはバラバラな方向を向いているため式（１９）のベクトル和は収束しないという問題がある。そこで、本実施の形態ではこの問題を解決するために、式（１８）に位相項ｅ−ｊβ１ｒを掛けることにより、以下の式（２０）のように位相項を打ち消して位相補正を実行する。
【００７０】
【数１６】
2017187395.tif 000018
【００７１】
式（１９）導出時と同様に、ｒ＝ｒｂｉ（ｒｂｉは送信アンテナから人体に反射してｉ番目の受信アンテナに至る間の距離を表す）とおけば、式（２０）によれば、人体６による反射信号を４つの受信アンテナ３Ａ〜３Ｄで受信した場合の合成信号η２は、以下の式（２１）のようになる。
【００７２】
【数１７】
2017187395.tif 000019
【００７３】
式（２１）によれば、４つのベクトルは同じ方向（この場合は１）を向き合成した信号は最大値を取ることがわかる。
【００７４】
このように、式（２０）を用いることにより、人体のあるところでは４個の受信アンテナ３Ａ〜３Ｄのベクトルは同じ方向（この場合は１）を向くので、合成信号ηは人体の存在する場所では最大値のピーク電力を示す。一方で、人体の存在しない場所ではｒ≠ｒｂｉとなりベクトルがバラバラの方向を向くようになるので、急速に減衰することになる。したがって、方位方向の分解能が向上することになる。
【００７５】
図４のステップＳ８の処理に続き、ステップＳ９において、第２の周波数掃引帯域（ＢＷ＝２）の掃引が実行されたか否かが判断される。ステップＳ９においてまだ実行されていない場合（Ｓ９でＮＯ）、ステップＳ１０に処理が進められ、ＦＭ−ＣＷレーダユニット１の周波数掃引帯域ＢＷが第２掃引帯域（ＢＷ＝２）に設定される。
【００７６】
第２掃引帯域は、掃引開始周波数ｆ３から掃引終了周波数ｆ４（＞ｆ３）までの周波数帯であり、たとえば、第２掃引帯域を（ｆ３＝２５．５ＧＨｚ、ｆ４＝２６．８ＧＨｚ：帯域幅Ｂ＝１３００ＭＨｚ）とすることができる。
【００７７】
ステップＳ１０において、ＦＭ−ＣＷレーダユニット１の周波数掃引帯域ＢＷが第２掃引帯域（ＢＷ＝２）に設定された後には、再びステップＳ２〜ステップＳ７の処理が繰返し実行される。
【００７８】
一方、ステップＳ９において第２の周波数掃引帯域（ＢＷ＝２）の掃引が実行済みであった場合（Ｓ９でＹＥＳ）、ステップＳ１１に処理が進められる。ステップＳ１１では、ＦＭ−ＣＷレーダユニット１の周波数掃引帯域ＢＷを第１掃引帯域（ＢＷ＝１）で実行した結果と、ＦＭ−ＣＷレーダユニット１の周波数掃引帯域ＢＷを第２掃引帯域（ＢＷ＝２）で実行した結果とを掛け算する処理が実行される。この掛け算処理については後述する。
【００７９】
そして、ステップＳ１２において、ステップＳ１１の処理の結果得られた２次元映像を表示部９に表示する。
【００８０】
以下に、図４のフローチャートによって実行された検出結果について正面方向と斜め方向に分けて詳細に説明を行なう。
【００８１】
図５は、見守り装置の信号処理効果を示すための実験に用いた正面方向の人体位置を示す図である。図６は、見守り装置で検出した正面方向の検出結果である映像例を示す図である。
【００８２】
図５に示すように２人分の人体の位置が原点からｙ軸上３ｍ先と６ｍ先にあるときの検出結果である映像は、図６のようになった。
【００８３】
ここで、送信アンテナは原点（０，０）に配置し、受信アンテナをＲｘ１（−0.0375，0）、Ｒｘ２（−0.0125,0）、Ｒｘ３（0.0125,0）、Ｒｘ４（0.0375,0）に配置した。すなわち、受信アンテナ３Ａ〜３Ｄは、２．５ｃｍの等間隔で４基配置されている。２人の人体位置は、Ｐａ（０，３）、Ｐｂ（０，６）であり、送信周波数は２４．５ＧＨｚ〜２５．８ＧＨｚ（Ｂ＝１３００ＭＨｚ）とした。このときの４個の受信アンテナ３Ａ〜３Ｄの両端のアンテナ間隔は７．５ｃｍであるが、極めて良好な結果が得られた。
【００８４】
ただし、図６の結果は人体がｙ軸上にいるときであるが、斜め方向に２人の人体が存在する場合には、１回の掃引結果では正しく検出できない場合がある。
【００８５】
図７は、見守り装置の信号処理効果を示すための実験に用いた斜め方向の人体位置を示す図である。図８は、見守り装置で検出した斜め方向の第１検出結果である第１映像例を示す図である。
【００８６】
もし図７に示した２人の人体が斜め方向のＰａ（３，３）、Ｐｂ（５，６）にいるときには、その映像は図８のように真像Ｐａ（３，３）、Ｐｂ（５，６）の他に多数の偽像Ｆ１〜Ｆ４が発生する。
【００８７】
この偽像発生の対策として、図４のフローチャートの処理ではステップＳ９、Ｓ１０によって周波数をシフトしたもう一つの映像を作成し、ステップＳ１１において２画像を掛け合わせている。
【００８８】
図９は、見守り装置で検出した斜め方向の第２検出結果である第２映像例を示す図である。図９では、図８と異なる掃引周波数帯域で画像を得ている。図８の映像は送信周波数が24.5GHz〜25.8GHz(B=1300MHz)の時の映像であったが、一方図９の映像は１ＧＨｚだけ掃引周波数帯域をシフトした送信周波数が25.5GHz〜26.8GHz(B=1300MHz)の時の映像である。
【００８９】
図８と図９とを比較すると、真像の位置Ｐａ（３，３）、Ｐｂ（５，６）はほとんど変わらないが、偽像（Ｆ１〜Ｆ４）が発生する位置は異なっていることが分かる。したがって、ステップＳ１１で実行するように２つの検出結果を掛け合わせると、真像は同じ位置に現れるため消えないが、偽像（Ｆ１〜Ｆ４）の方は発生する位置が異なるため消える。したがって、信号処理部５は掃引周波数帯域をシフトさせて２回の検出を行ない２度とも対象物が検出された位置を真像の位置であると判断する。
【００９０】
すなわち、信号処理部５は、第１周波数から第２周波数までの第１掃引帯域（２４．５ＧＨｚ〜２５．８ＧＨｚ：Ｂ＝１３００ＭＨｚ）の送信信号を使用して見守り対象の方位と距離を検出した第１の結果と、第１掃引帯域からシフトした第３周波数から第４周波数までの第２掃引帯域（２５．５ＧＨｚ〜２６．８ＧＨｚ：Ｂ＝１３００ＭＨｚ）の送信信号を使用して見守り対象の方位と距離を検出した第２の結果とが、ともに見守り対象が存在することを示す方位および距離を、見守り対象の検出結果として表示する。
【００９１】
図１０は、図８と図９の映像で示されるデータの積によって検出された真像の位置を示す図である。図１０に示すように図８×図９をとると、真像が残り、偽像（Ｆ１〜Ｆ４）は、ほぼ消えることが分かる。なお、図１０には、偽像Ｆ１がかすかに残っているが、適切なフィルタ処理を施すことにより、真像のみを表示させることが可能である。
【００９２】
なお、受信部３として４個の受信アンテナ３Ａ〜３Ｄを用いた例を示したが、２個以上なら同じように動作できる。レーダの構成例としてＦＭ−ＣＷレーダユニット１を示したが、パルスレーダ、チャープレーダ、符号化レーダなど各種のレーダも使用することができる。また送信アンテナと受信アンテナ１対のアンテナを走査してデータを取得しても効果は同じである。さらに、図１の構成例ではアレーアンテナを受信側に置いたが、アンテナのアレー化は送信側と受信側の片方または両方において実施しても同じ効果が得られる。
【００９３】
最後に、本実施の形態に係る見守り装置の効果を列挙して説明する。
（１）本実施の形態に係る見守り装置１００は、４個程度の少数のアンテナをアレー状に配置することにより、見守る対象者の存在場所（距離、方向）を特定できるという効果がある。
【００９４】
（２）本実施の形態に係る見守り装置１００の特徴の１つは、式（２０）に示したように受信したビート信号ＳＢのＦＦＴ後の信号に位相補償を施すことである。これにより、アンテナ間の間隔が狭くても、見守る対象者の存在場所（距離、方向）を高い分解能で特定できるという効果がある。
【００９５】
（３）本実施の形態に係る見守り装置１００の他の特徴は、異なる周波数で得た２枚の映像を掛け合わせることであり、これにより、人体が斜め方向にいるときに発生する偽像を打ち消す効果がある。
【００９６】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
（１）本発明の電波による見守り装置は、室内のお年寄り、病床にいる人、施設や病院のベッド上の入居者など、見守りを必要としている場所に設置する見守りセンサとしての利用性がある。
（２）留守宅や無人の場所の侵入者見張り用としての利用性がある。
（３）屋外においては、農場や重要施設の周囲の侵入者見張り用としての利用性がある。
【符号の説明】
【００９８】
１  レーダユニット、２  送信アンテナ、３  受信部、３Ａ〜３Ｄ  受信アンテナ、４  選択回路、５  信号処理部、６  人体、７  Ａ／Ｄ変換器、８  Ｄ／Ａ変換器、９  表示部、１４  ＲＦアンプ、１７  アンプ、１５  Ｉ／Ｑ検波回路、１００  見守り装置。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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