JP2004361355A

JP2004361355A - Object state determining system

Info

Publication number: JP2004361355A
Application number: JP2003163030A
Authority: JP
Inventors: Hisao Ono; 久雄尾野; Yuichi Kajita; 裕一梶田
Original assignee: Yupiteru Industries Co Ltd
Current assignee: Yupiteru Industries Co Ltd
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-12-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an object state determining system capable of accurately determining state of an object by precisely detecting relative approach/retreat between a prescribed position and the object using a Doppler sensor. <P>SOLUTION: The object state determining system comprises a local oscillator 11c comprising VCO for outputting oscillation waves of different frequencies, a Doppler sensor 11 comprising a mixer 11b which mixes the oscillation waves with reflected wave to output mixed signals M1 and M2, an action analyzer 12 which analyzes approach or retreat of an object based on a plurality of mixed signals, a Doppler wave cycle detector 13 for detecting occurrence of Doppler waves based on the M2 signal, a Doppler wave cycle counter 14 which counts occurrence cycle of Doppler waves from the output of the Doppler wave cycle detecting means and that of the action analyzer, and a state determining/controlling part 15 for determining state (presence, retreatment, or the like) of an object based on changing condition of the count value at the Doppler wave cycle counter. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドップラセンサを用いて所定の位置から対象物までの相対的な接近／離反を精度よく検出することができる物体状態判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
便器の自動水洗装置，自動便座装置，車両用のセキュリティシステムには、人等の対象物の動きの状態をセンサにより検出して所定の動作を行わせるセンサシステムが搭載されている。この種のセンサシステムでは、何れも人の接近，離反，停止，不在等を検出するために、マイクロ波センサや赤外線センサを用いるのが一般的である。
【０００３】
たとえば、特許文献１のセンサシステム（検知装置）では、マイクロ波を小便器正面側から発射し、人から反射されたマイクロ波を受信し、そのドップラ周波数信号のパワースペクトルを求め、人の小便器への接近あるいは小便器からの離反を検出できるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０９−０８０１５０号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種のセンサシステムは、小用者以外の者の動きをも検出してしまう等、周囲の状況に影響されやすく、正確な動作を行わせることが難しい場合がある。人の動きの状態を確実に判定するためには、検知装置への人の接近，離反を正確に求めることが必要とされるが、上記した従来の装置では対応できなかった。
【０００６】
また、光やミリ波パルスの反射時間によるパルスレーダも距離測定に用いられることがある。このパルスレーダでは、対象物から反射されるパルスの応答時間を測定するため、近距離の対象物に対する測定には不向きである。
【０００７】
本発明は、上記した背景に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ドップラセンサを用いて対象物の存在，通過，所定の位置からの移動等の状態を精度よく検出することができる物体状態判定装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明の物体状態判定装置は、複数の周波数の局部発振信号を発生する局部発生手段と、その前記局部発生手段で発生される複数の局部発振信号からなる各送信波を出射する送信アンテナと、その送信波が対象物で反射されて戻ってきた反射波を受信する受信アンテナと、その受信アンテナで受信した前記反射波と前記局部発振信号を混合し、混合信号を出力する混合器を有するドップラセンサと、前記混合器から出力される前記反射波に基づく周波数の複数の混合信号から対象物の動きを解析する動作解析手段と、前記複数の混合信号のうちの一つの混合信号に基づきドップラ波の発生を検出するドップラ波サイクル検出手段と、前記ドップラ波サイクル検出手段の出力と、動作解析手段の出力からドップラ波の発生サイクルを計数するドップラ波サイクル計数手段と、少なくとも前記ドップラ波サイクル計数手段からの出力に基づいて物体の状態を判定する状態判定手段を備えるようにした。
【０００９】
混合信号は、実施の形態ではＭ１信号，Ｍ２信号に対応する。なお、本明細書において物体状態判定装置は、「物」の判定のみならず「人」の判定を行うことができることは言うまでもない。
【００１０】
また本発明では、前記動作解析手段は、前記複数の混合信号うちの少なくとも２つの混合信号に基づき、接近，離反を判断するように構成できる。また、ドップラセンサは、２周波ドップラセンサとすることができる。一例としては、ドップラセンサは、局部発振器と、当該局部発振器の出力ラインの端部に設けたアンテナと、当該出力ライン上の所定位置に設置した混合器を備えて構成することができる。
【００１１】
また、前記状態判定手段で判定する動作状態は各種の物があるが、例えば、前記ドップラ波サイクル計数手段に格納された計数値の変化（周波数等）から、前記対象物の存在を検知するものとしたり、前記ドップラ波サイクル計数手段に格納された計数値の変化（周波数等）から、前記対象物の通過を検知するものとしたりすることができる。さらには、所定の位置に移動したことなどを検知する他、各種の状態を検知できる。
【００１２】
前記複数の混合信号のうちの少なくとも二つを基に、対象物の移動方向（接近，離反等）等を求めることができる。さらに、少なくとも１つの混合信号の出力から、ドップラ波の発生サイクルを検知することができ、しかも、ドップラ波の周波数から、ドップラ波が１サイクル発生するために必要な対象物の移動距離を求めることができる。従って、仮に対象物が同一方向に移動しているとすると、ドップラ波サイクル検出手段が１サイクル検出する都度、ドップラ波サイクル計数手段に格納された計数値をインクリメント或いはデクリメントすることにより、計数値の変化量から対象物の移動距離を求めることができる。また、対象物が移動しない場合には計数値も変化せず、対象物の移動速度が遅いと、計数値の変化もゆっくりとなる。さらに、移動方向が逆転した場合に、計数値の増減も反転させるようにすれば、計数値の変化を監視することにより、対象物の接近／停止／離反等の状態を判断することができる。そして、移動が停止したことが検知できれば、対象物がその位置にとどまっていることがわかり、存在検知を行うことができる。また、接近と離反を検知することにより、対象物がドップラセンサ１１の前を通過したことと判定することができる。
【００１３】
また、前記混合器の少なくとも一方からの出力を基にドップラ信号の信号強度を判定する信号強度判定手段を設け、前記ドップラ波サイクル計数手段における計数は、前記信号強度判定手段の出力（重み）を加味して行うことができる。信号強度判定手段は、実施の形態では信号強度測定部と動作解析手段内での信号強度に応じた重みを決定する機能部分により実現される。係る構成を取ることにより、物体状態判定装置（ドップラセンサ）に近い対象物の移動の影響が大きくなるので、周囲に存在する物体の移動に伴う誤動作を抑制できる。
【００１４】
一方、上記した発明を前提とし、前記対象物が所定の基準点に達したことを検知する基準点検知手段を備え、前記状態判定手段は、前記基準点からの前記ドップラ波サイクル計数手段の計数値の変化量から対象物の状態を判定するように構成すると良い。上記したように、計数値の変化量から対象物の移動距離を求めることができるので、基準点を検知することにより、その基準点からの移動距離に基づき、対象物が所望位置に離反／接近したという状態を知ることができる。
【００１５】
そして、基準点を検知するための構成としては、各種のものを用いることができ、ドップラセンサの出力を利用するものとしては、例えば、ドップラ信号の発生周波数を判定する周波数測定手段を設け、前記基準点検知手段は、前記周波数測定手段の出力が所定の周波数変化が所定時間内に発生した場合に対象物が前記基準点に存在するものと判定するように構成できる。また、別の方法としては、ドップラ信号の信号強度を検出する信号強度検出手段を設け、前記基準点検知手段は、前記信号強度検出手段の出力に基づき前記信号強度が所定以上の強度である状態が所定時間連続した場合に対象物が前記基準点に存在するものと判定するように構成できる。なお、信号強度検出手段は、実施の形態では信号強度測定部に対応する。そして、この信号強度検出手段は、ドップラ波サイクル計数手段の計数の重み付け等を行うための前記信号強度判定手段の一部と共有するようにしても良いし、別部材として構成しても良い。
【００１６】
さらに、前記基準点検知手段は、対象物が接近状態から離反状態に反転した場合にその対象物が前記基準点に存在するものと判定するようにしたり、前記ドップラ波サイクル計数手段における所定時間毎の計数値の変化が所定値以下である場合に対象物が前記基準点に存在するものと判定するようにしたり、前記ドップラ波サイクル計数手段における所定時間毎の計数値の変化が所定値以下である状態から、所定値以上になった場合に対象物が前記基準点に存在するものと判定するなど、各種の判定アルゴリズムにより実現できる。上記した基準点検知手段の具体的な検知アルゴリズムは、単独で用いても良いし、適宜のものを組み合わせて実施することもできる。もちろん、例示列挙した上記のものに限定されるものでもない。
【００１７】
また、前記基準点検知手段によって対象物が前記基準点に存在するものと判定した後に、前記動作解析手段が対象物の接近を検知した場合には、その検知の元となるドップラ信号を誤動作信号と判定して前記ドップラ波サイクル計数手段を制御するようにすることができる。さらにまた、前記基準点検知手段によって対象物が前記基準点に存在するものと判定した後に、前記動作解析手段が前記動作解析手段が、連続的に対象物が接近してから離反したことを検知した場合には、その検知の元となるドップラ信号を誤動作信号と判定して前記ドップラ波サイクル計数手段を制御するようにすることもできる。ここで、ドップラ波サイクル計数手段を制御するとは、例えば、ドップラ波サイクルが検出されても「計数処理しない」ようにすることがある。
【００１８】
本発明の物体状態判定装置は、さらに電磁弁，ランプ，警報等、所定の機器を制御する制御手段を備えることができる。この制御手段により、物体の動きに応じて電磁弁，ランプ，警報等の起動、停止等を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の好適な一実施の形態を示している。図１（ａ）に示すように、本実施の形態の物体状態判定装置１０は、ドップラセンサ１１と、動作解析部１２と、ドップラ波サイクル検出部１３と、ドップラ波サイクル計数部１４と、状態判定・制御部１５とを備えている。
【００２０】
ドップラセンサ１１は、ホーンアンテナ（送信アンテナ，受信アンテナを兼ねる）１１ａと、混合器１１ｂと、異なる周波数の局部発振信号を出力可能な局部発振器１１ｃと、局部発振器１１ｃの出力を切替制御する周波数切替部１１ｄと、混合器１１ｂの出力側に接続された切替スイッチ１１ｅを備えている。そして、切り替えスイッチ１１ｅの出力が動作解析部１２並びにドップラ波サイクル検出部１３に与えられる。
【００２１】
より具体的には、局部発振器１１ｃが生成したマイクロ波をホーンアンテナ１１ａから発射し、反射してきたマイクロ波（ドップラ信号）を当該ホーンアンテナ１１ａで受信する。そして、係る受信したドップラ信号と、局部発振器１１ｃから出力される局部発振信号が混合器１１ｂにて周波数混合される。
【００２２】
なお、図１（ａ）では、ホーンアンテナ１１ａ，混合器１１ｂ，局部発振器１１ｃ，周波数切替部１１ｄ並びに切替スイッチ１１ｅを線で接続しているが、これは、信号の伝達経路等を示すために便宜的に記載したものである。そして、ホーンアンテナさらにはそれに続く導波管は立体回路であって内部は空間となっており、その空間内の適宜位置に各部品を設置することで、信号の伝送・注入を行う。つまり、ホーンアンテナ１１ａと一体に形成された導波管の他端を閉塞し、その他端に局部発振器を設ける。そして、同一線路上にホーンアンテナ１１ａ，混合器１１ｂ，局部発振器１１ｃを設けることにより構成できる。そして周波数切替部１１ｄ並びに切替スイッチ１１ｅは導波管の外部に設置する。もちろん、図示省略されているが局部発振器１１ｃから出力される局部発振信号はミキサに注入される。
【００２３】
また、図１（ｂ）に示すように、マイクロストリップラインを用いた平面回路によっても構成することができる。すなわち、直線状のマイクロストリップラインＳＬに対し、端から所定の間隔をおいてパッチアンテナ１１ａ′，混合器１１ｂ，局部発振器１１ｃを接続する。もちろん、具体的な回路構成は、図示したものに限られないのは言うまでもない。なお、以下の説明では、ドップラセンサ１１を構成するアンテナとして、ホーンアンテナ１１ａを用いた例を説明するが、図１（ｂ）に示すようなパッチアンテナ１１ａ′を用いた平面回路でも同様である。
【００２４】
さらに、局部発振器１１ｃは、ＶＣＯのように制御電圧を変えることにより１つの発振器で異なる発振周波数の局部発振信号を出力するものを用いている。この制御電圧は、周波数切替部１１ｄが与える。すなわち、本実施の形態では、周波数切替部１１ｄは、局部発振器１１ｃに対して交互に異なる２つの制御電圧（ＶＣ１，ＶＣ２）を与える。これにより、局部発振器１１ｃからは、その切替タイミングに合わせて制御電圧に対応する周波数ｆ１，ｆ２の局部発振信号を出力する。
【００２５】
また、周波数切替部１１ｄは、切替スイッチ１１ｅの切替も制御する。つまり、局部発振器１１ｃに対して与える制御電圧の切替タイミングに同期して、切替スイッチ１１ｅも切替動作するようにする。これにより、制御電圧をＶＣ１に切り替えている間の局部発振信号（ｆ１）に対応した混合器１１ｂから出力される混合出力Ｖ１Ｄ（ドップラ信号と局部発振信号の混合出力）をＭ１信号として出力し、局部発振器１１ｃをＶＣ２に切り替えている間の局部発振信号（ｆ２）に対応した混合器１１ｂから出力される混合出力Ｖ２Ｄ（ドップラ信号と局部発振信号の混合出力）をＭ２信号として出力することができる。
【００２６】
そして、Ｍ１信号並びにＭ２信号はともに動作解析部１２に与えられ、そこにおいて２つの信号に基づいて動作解析を行う。さらに、Ｍ２信号はドップラ波サイクル検出部１３に与えられ、そこにおいて移動距離が求められる。なお、具体的な解析・算出処理アルゴリズムは、後述する。
【００２７】
動作解析部１２は、ホーンアンテナ１１ａが受け取った対象物からの反射波を混合器１１ｂを介して受け取り、対象物の動きを判断する。本実施の形態では、２つの周波数ｆ１，ｆ２の局部発振信号に伴う反射波に基づく混合器１１ｃ殻の出力信号Ｖ１Ｄ（Ｍ１），Ｖ２Ｄ（Ｍ２）が受信する位相の変化から、接近／離反を判断している。さらに、判定する物体の状態によっては、動作解析部１２は、対象物が基準点に来たことを特定する機能も備えるようにする。もちろん、この基準点に来たことを検知する基準点検知機能は、動作解析部１２とは別途独立して設けても良いのは言うまでもない。
【００２８】
動作解析部１２における動作原理は以下の通りである。まず、２周波ドップラのそれぞれの周波数をｆ１、ｆ２であらわす正弦波とすると、時間ｔにおける正弦波の振幅値（電圧）Ｖ１、Ｖ２は以下の式で表される。
Ｖ１＝ｓｉｎ（２πｆ１ｔ＋φ１）
Ｖ２＝ｓｉｎ（２πｆ２ｔ＋φ２）
φ１、φ２は初期位相角
【００２９】
上記よりドップラシフトｆＤ１，ｆＤ２を受けた時の反射波Ｖ１Ｒ，Ｖ２Ｒは反射物体までの距離をＲ０（ｔ＝０のした時），光速をｃとすると以下の式で表される。
【００３０】
【数１】

【００３１】
さらに、２つの周波数ｆ１とｆ２をほぼ等しくした場合、両周波数ｆ１，ｆ２の差であるΔｆは、Δｆ＜＜ｆ１，ｆ２であるので、
【数２】

【００３２】
となる。つまり、たとえば、ｆ１＝２４．１４ＧＨｚ，ｆ２＝２４．１５ＧＨｚとすると、２つの周波数の差は１０ＭＨｚとなる。両周波数に比べて周波数差は非常に小さいので、各周波数の局部発振周波数に基づくドップラ信号の周波数（ドップラ周波数）は略等しいとみなすことができる。
【００３３】
上記式より受信信号の２つの周波数成分を分離して、ドップラ周波数成分を時間ｔにおける正弦波の振幅値（電圧）Ｖ１Ｄ，Ｖ２Ｄは、物体が近づいている場合と物体が遠ざかっている場合でそれぞれ以下の式で表される。
【００３４】
【数３】

【００３５】
一方、Ｖ１ＤとＶ２Ｄの距離Ｒ０における位相差Δφは、以下の式で表される。
【００３６】
【数４】

【００３７】
上記した各式（１）から（５）にて特定される位相角を図示すると、図２のようになる。すなわち、ドップラ信号の位相変化における所定時間ｔの時の位相（２πｆＤｔ）を基準とした時、式（１）から（４）によりＶ１ＤとＶ２Ｄとの位相角は図２のように示すことができる。ここでΔφは式（５）で表されるように距離Ｒ０により変化するが、２ｆＤｔとの関係は変わらない。
【００３８】
ここで、図２より物体がセンサに近づいているときは位相角の変化は左まわりになるためＶ１ＤをＶ２Ｄが追いかけるように回転し、センサから遠ざかっているときは位相角の変化は右まわりになるためＶ２ＤをＶ１Ｄが追いかけるようにより回転することがわかる。
【００３９】
つまり、図２の位相角の変化をＶ１Ｄを基準とした波形に書き直すと図３のようになり、Ｖ１Ｄの位相を基準（ａ点）とした時のＶ１ＤとＶ２Ｄの位相関係は、物体が近づいている時にはＶ２ＤはＶ１Ｄより遅れ（ｂ点）、遠ざかっている時にはＶ２ＤはＶ１Ｄより進む（ｃ点）ことが確認できる。
【００４０】
したがってＶ１ＤとＶ２Ｄのどちらが先頭で回っているかが判別でき、係る判別により物体の接近／離反を認識することができる。そして、係る接近／離反の判定を行うための手段としては、例えば図４に示すようにＶ１Ｄの周期をＴとしたときＶ１ＤとＶ２Ｄの位相差がＴ／２より小さいときは接近と判定し、Ｔ／２より大きいときは離反と判定することができる。そして、係る判定を行うための具体的な回路としては、例えばＶ１Ｄ，Ｖ２Ｄの各信号の正弦波を２値化してＶ１Ｄの周期Ｔを測定するとともにＶ１ＤとＶ２Ｄの同一エッジ（立ち上がりまたは立下り）の間隔を測定することで、その間隔が周期Ｔの半分よりも大きいか否かを判断することによって実現することができる。もちろん、他の方法を用いても実現できることは言うまでもない。
【００４１】
さらに、Ｍ１出力，Ｍ２出力は、周波数切換部１１ｄからの切替命令に伴い切換周波数に応じて交互に出力されるため連続性はない。従って、例えば積分処理や補完処理により波形整形した信号に基づいて各処理を行うことになる。
【００４２】
ドップラ波サイクル検出部１３は、混合器１１ｂの出力からドップラ波の発生を検出するものである。そして、そのドップラ波サイクル検出部１３の出力を受けたドップラ波サイクル計数部１４は、ドップラ波の発生サイクルを計数するものである。
【００４３】
つまり、ドップラ波は、波長の１／２の距離（送信周波数ｆ＝２４．２ＧＨｚだとすると、たとえば０．６２ｃｍ相当距離）を移動すると１サイクル発生する。そこで、ドップラセンサ１１から出力されるＭ１信号，Ｍ２信号からは、対象物がλ／２の距離を移動するとドップラ信号が１サイクル発生する。ドップラ波を位相の変化で考えたとき、ドップラセンサ１１から対象物までの距離が、１波長λ分変化する（実際には、往復する信号を検出するため半波長λ／２分変化する）ということは、位相が連続的に３６０度変化するということになる。
【００４４】
一方、ドップラセンサ１１は、送信波（局部発振信号）と対象物から反射される反射波を混合器１１ｅにより混合するとき、送信波と反射波の位相差がその出力（ドップラ信号）に現れるため、反射波の位相が３６０度変化すればドップラ信号の位相も３６０度変化する。すなわちドップラセンサ１１から対象物までの距離が半波長λ／２分移動することで、１サイクル分（３６０度位相が変化した信号）のドップラ信号が出力されることになる。
【００４５】
そこで、混合器１１ｅから出力される２つの信号のうち一方の信号（本実施の形態ではＭ２信号）の出力をドップラ波サイクル検出部１３に与えるようにし、そのドップラ波サイクル検出部１３にて１サイクル分のドップラ信号を検出すると、１パルス出力するようにしている。このことから、ドップラ波が連続して発生したサイクル数に応じて出力する上記パルス数をドップラ波サイクル計数部１４により計数することで、移動距離を算出することができる。
【００４６】
但し、１サイクル分のドップラ信号は、対象物がλ／２分移動することにより出力され、その移動方向は問わない。つまり、対象物がλ／２だけ接近した場合にもドップラ波サイクル検出部１３から１パルス出力され、対象物がλ／２離反した場合にもドップラ波サイクル検出部１３から１パルス出力される。
【００４７】
そこで、上記したように１サイクルのドップラ信号が発生すれば、動作解析部１２にてその１サイクルのドップラ信号が接近か離反かを判定できるため、動作解析部１２から接近／離反の判定結果情報をドップラ波サイクル計数部１４に与え、発生した１サイクルが離反であればサイクル数をプラス計数とし、接近であればマイナス計数とすることで対象物の移動量を正確に測定することが可能となる。つまり、１サイクル分離反方向に移動したら計数を＋１とし、１サイクル分接近したら計数を−１とすれば計数と１サイクル分の距離から測定開始点（基準点）からの相対距離を算出することができる。
【００４８】
具体的には、ドップラ波サイクル計数部１４は、図５に示すフローチャートを実行するようになる。まず、１サイクルのドップラ信号の発生を検出するのを待つ（ＳＴ１１）。具体的には、ドップラ波サイクル検出部１３からパルスが出力されたか否かを判断する。そして、１サイクルのドップラ信号が検出された場合には、それが接近または離反のいずれに基づくものかを判定する（ＳＴ１２）。具体的には、動作解析部１２からの判定結果信号に基づいて判断する。そして、発生した１サイクルが離反であれば、サイクル数をプラス計数とし（ＳＴ１３）、接近であればマイナス計数する（ＳＴ１４）。そして、上記した処理を繰り返し実行することにより、ドップラ波サイクル計数部１４には、移動方向を加味した移動距離に伴う累計値（計数値）が格納される。
【００４９】
これにより、対象物の移動を定量的に測定することが可能となる。すなわち、ドップラ波を１サイクル分検出する都度、ドップラ波サイクル検出部１３の累積値を、離反方向に移動したら計数を「＋１」とし、接近方向に移動したら計数を「−１」とすれば、異なる２つの時刻におけるドップラ波サイクル計数部１４に格納されている累計値の差分と、１サイクル分の移動距離から、当該２つの時刻のときに存在していた地点間の距離を算出することができる。さらに、上記２つの時刻のうち一方を、対象物がある基準位置（基準点）に存在していた時とすると、基準点からの相対距離を算出することができる。
【００５０】
なお、ドップラ波サイクル計数部１４は、上記したようにソフトウェア処理で動作するものではなく、例えば、アップダウンカウンタ等を用いたハードウェアで構成することもできる。
【００５１】
状態判定・制御部１５は、少なくともドップラ波サイクル計数部１４の出力に基づいて物体の状態を判定するものである。また、判定する状態の種類によっては動作解析部１２からの判定結果信号も判定する際の情報として用いる。具体的に判定する状態の種類と判定アルゴリズムは以下に示すようになっている。もちろん、全て或いは複数の機能を組み込み、切替スイッチその他の手段によって任意の機能を実現させるようにしても良いし、予め定めた１つの機能のみを組み込むものでも良い。さらに、状態判定・制御部１５は、図示省略した制御対象機器に対し、判定した物体の状態に応じて電磁弁の制御，モータの制御，警告の制御等を行うことができるようになっている。
【００５２】
ここで、状態判定・制御部１５における状態判定機能の１つである存在検知機能は、対象物（例えば人）が接近してきて停止した状態を判定するものである。すなわち、対象物が接近してドップラセンサ１１の前で停止すると、新たに離反信号が発生するまではその場所に人が存在していることになる。この判定方法によると人が接近して停止した状態を判定できるので、自動ドアや、椅子や便器の着座センサや、駐車場での車両の有無に使用するセンサ等として広く利用できる。
【００５３】
実際には、ドップラセンサ１１の分解能を考慮すると、対象物が人間の場合には、姿勢全体を含めて完全に停止するのは困難であり、たとえ両足が同一位置で停止していても上体は微動してしまいため、それに伴い接近／離反信号も発生してしまう。
【００５４】
一方、ドップラセンサ１１からは、対象物が所定距離（λ／２）だけ移動するとドップラ信号が１サイクル分出力される。従って、ドップラ信号の発生周波数により対象物の動作速度が検出できる。つまり、ドップラ信号の周波数が低いときは対象物の動作が遅く、周波数が高くなると対象物の動作は速くなるといえる。
【００５５】
たとえば、図６に示した男子用小便器２１などに用いられる物体状態判定装置１０（自動水洗装置等に連携される）の場合、対象物である人は、図示した状態から通常歩行（秒速１ｍ程度）で小便器に近づいた後に、停止するが、そのときには、人は所用の準備のため体をわずかに動かすことになる。
【００５６】
そこで、係る上記した状況におけるドップラ信号の発生周波数は以下のようになる。すなわち、まず、人が近づいてくるときのドップラ信号は、所定以上の高い周波数が発生する。また、男子用小便器の前で停止しているときのドップラ信号は、低い周波数が発生する。しかも、近づいてくる期間並びに、男子用小便器の前に停止している期間は、ある一定の時間以上となる。
【００５７】
この周波数の変化は、所定時間単位で考えられる速度の変化であり、所定時間（例えば１秒間）の間に移動した接近または離反の距離の長短に現れる。つまり、所定時間内でのドップラ波サイクル計数部１４の計数値（累積値）の変化量が多いほど早いといえる。
【００５８】
従って、ドップラ信号の周波数が、所定期間、所定以上の状態が継続した後、低い周波数（０を含む）に変わった状態が所定時間連続した時点で男子用小便器の前で停止していると推定できる。
【００５９】
また、上記したごとく対象物がドップラセンサに接近する場合は接近状態が連続して続き、その後ドップラセンサの前で停止した場合は細かい接近離反の状態が続くこととなる。そこで、上記と別の判定アルゴリズムとしては、ドップラ波サイクル計数部１４の計数値の変化状況を監視し、計数値が一定期間減少していき、その後比較的狭い所定範囲内で増減を繰り返す場合には停止していると判定でき、その場所には対象物（人）が存在することが検知できる。
【００６０】
もちろん、対象物が車両その他のように、完全に停止することができるものの場合、計数値が一定期間減少していった後、計数値の変化が一定期間無い場合にその場所に物体が停止した状態で存在していると判断することができる。
【００６１】
また、状態判定・制御部１５における物体の状態判定の別の態様としては、物体の通過を検知することができる。すなわち、人が通過する場合は通常ドップラセンサ１１に対して接近してから離反することになる。具体的には、ドップラ波サイクル計数部１４に格納された計数値を監視し、その計数値が一定期間減少していき（接近している）、その後、計数値が増加していった（離反している）場合には、通過したと判断することができる。なお、この増加／減少の判断であるが、微小範囲内での増減の変化は無視するようにし、全体として増加傾向／減少傾向にあるか否かにより判断するようにすると好ましい。
【００６２】
さらにまた、状態判定・制御部１５における物体の状態判定の別の態様としては、物体の離反を検知することができる。すなわち、ドップラ波サイクル計数部１４の計数値からは、対象物体の移動距離を精度良く求めることができるものの、例えば物体状態判定装置１０から離反していったこと、さらには所定の距離以上離れたことなどを精度良く検出することはできない。
【００６３】
そこで、本実施の形態では、動作解析部１２にて対象物体が所定の基準位置（基準点）に来たことを検知し、この基準点に来たことを検知後、ドップラ波サイクル計数部１４の計数値が増加していった場合には、対象物体が離反していったと判断することができる。また、基準点に来たことをトリガとしてドップラ波サイクル計数部１４の計数値をリセットすることにより、計数値が所定のしきい値を越えた場合に、物体状態判定装置１０から所望距離以上離反したと判定することもできる。もちろん、このようにリセットするのではなく、基準点に来たことを検知した際の計数値を記憶保持し、その記憶保持した値と現在の計数値との差を求めることによっても同様の判断を行うことができる。
【００６４】
そして、基準点の算出アルゴリズムとしては、以下に示す各種のものを用いることができる。もちろん、本発明における基準点の算出アルゴリズムは、以下に例示列挙したものに限られるものではない。また、本実施の形態では、基準点の検出アルゴリズムを動作解析部１２側で行うようにしたが、本発明はこれに限ることはなく、必要な情報を状態判定・制御部１５に与え、そこにおいて基準点の検出を行うとともに、所定の状態判定を行うようにしても良く、さらには、独立した基準点検出部を設けてももちろん良い。
【００６５】
＊周波数変化を用いた検出
基本的には存在探知アルゴリズムと同様にすることができる。すなわち、検知ドップラ信号の発生周波数により対象物の動作速度が検出できる。周波数が低いときは対象物の動作が遅く、周波数が高くなると対象物の動作は速くなる。そこで、所定時間所定以上の周波数が発生していて、その後低い周波数に変わった状態が所定時間連続した時点でその位置を基準点とすることができる。この場合、周波数が急激に低くなった場合は対象物が動作状態から停止したことを示しているためさらに基準点の位置が明確になる。
【００６６】
係る周波数を用いた基準点の検出を行うための具体的な装置構成としては、例えば、図７（ａ）に示すようにすることができる。すなわち、この例は、図１（ａ）の構成の物体状態判定装置１０に、周波数測定部１７を付加した実施の形態を示している。この周波数測定部１７は、図７（ｂ）に示すように直列接続された通過アンプ１７ａと低域アンプ１７ｂとを備え、ドップラ信号の発生周波数を測定することができる。より具体的には、混合器１１ｂから出力されるドップラ波のうち、Ｍ２信号を周波数測定部１７の通過アンプ１７ａに与える。この通過アンプ１７ａは、対象物が取り得る移動速度の周波数帯域を通過するものであり、移動速度が速く周波数が高い場合と移動速度が遅く周波数が低い場合のいずれの場合も通過アンプ１７ａを通過する。そして、通過アンプ１７ａの出力は、後段の低域アンプ１７ｂと動作解析部１２に与えるようになっている。
【００６７】
低域アンプ１７ｂは、上記した基準点付近に来たときの低い周波数のみを通過させるように設定され、その出力は動作解析部１２へ与えられるようになっている。
【００６８】
これにより、対象物が移動中でドップラ信号の周波数が高い場合には、通過アンプ１７ａのみ出力があり、低域アンプ１７ｂを通過することができない。また、対象物が停止と腕ドップラ信号の周波数が低い場合には、通過アンプ１７ａ並びに低域アンプ１７ｂのいずれのアンプからも信号が出力される。係る出力信号の状態に基づき動作解析部１２は、対象物が基準点Ｘに来たか否かの判断を行う。
【００６９】
具体的には図８に示すフローチャートを実行するアルゴリズムにより実現することができる。もちろんこのアルゴリズムに限るものではない。すなわち、所定時間、所定以上の高い周波数が発生しているかを判断する（ＳＴ２１）。ここで所定時間か否かは内部タイマなどにより求めることかできる。また、高い周波数か否かは、通過アンプ１７ａのみから信号が出力されているか否かにより判断できる。
【００７０】
そして、この分岐判断がＹｅｓとなると、次は、低い周波数に変わった状態が所定時間連続したかを判断する（ＳＴ２２）。すなわち、通過アンプ１７ａと低域アンプ１７ｂの両方から信号が出力されているか否かにより判断できる。そして、所定時間連続していればその位置を基準点とする（ＳＴ２３）。
【００７１】
また、上記の例では、対象物の状態が移動から停止した点を基準点としたが、このように停止状態になったことを基準点にするのではなく対象物が所定の位置から離れ始めた点を基準点とすることもできる。例えば座席にドップラセンサを組み込み、座席から人が立ちあがったことを検知する場合において、座席に人が座っている間はゆっくりとした人の動きがあるが立ち上がる場合は早い動きとなる。したがって一定以上の早い動き（ドップラ信号が一定の周波数以上）を検知した場合にそれを基準点とすることができる。この場合に、所定距離移動したら退席とみなすこと等の判定に有効に利用できる。
【００７２】
このようにすれば動作状態から停止した点を基準点とする場合に比べ、停止状態が長い場合の計数の累積誤差の蓄積を防ぐことができ、より確実な対象物の状態判定を行うことができる。
【００７３】
また、上記した実施の形態では、混合器１１ｂのＭ２出力をフィルタからなる周波数測定部１７に与え、そこにおいて周波数の高低の判断を行うようにしたが、Ｍ１信号を用いても良いのはもちろんである（この点は、他の実施の形態も同様である）。さらには、上記した存在探知機能と同様に、周波数の高低の判断を、所定期間内でのドップラ波サイクル計数部１４の計数値の変化から求めることができる。つまり、図１（ａ）に示した実施の形態では、動作解析部１２からドップラ波サイクル計数部１４に対して制御命令（接近／離反）を与えるというように情報の伝達を一方通行としていたが、本発明はこれに限ることはなく情報の伝達を双方向とし、ドップラ波サイクル計数部１４の計数値を動作解析部１２が読み出し、計数値の変化状況等から基準点に位置しているか否かを判断するようにすることができる。
【００７４】
これにより、例えば図６の場合、人がドップラセンサの前（男子用小便器）まで進み停止することになるので基準点として判定することができる。そして、基準点は、接近してきた対象物が所定位置で停止することを利用し、その所定位置を基準点としたため、そのように基準点に達した後は、対象物は離反していくことになる。そこで、状態判定・制御部１５は、基準点に達したことを認識後、ドップラ波サイクル計数部１４の計数値が増加した場合には離反したと判定することができる。また、計数値の変動量から所定距離以上離反したと判定することもできる。このとき、基準点に達した際に計数値をリセットするようにした場合には、計数値が所定の値を超えると、対象物が所定距離以上離反した状態にあると判定できる。係る状態の判断は、以下に示す他の方法で基準点を検知した場合も同様である。
【００７５】
さらには、この基準点の検知機能を状態判定・制御部１５側で行うこともできる。その場合に、周波数測定部１７を用いる場合には、図７に示す周波数測定部１７の出力を状態判定・制御部１５に与えるように変更すればよい。もちろん、ドップラ波サイクル計数部１４に格納された計数値を用いる場合には、図１（ａ）に示すブロック図と同様の構成をとり、状態判定・制御部１５で行う処理アルゴリズムとして、図８に示すフローチャートを実施する機能を組み込むことにより対応できる。そして、状態判定・制御部１５における状態の判定が所定距離離反した状態を検知するものである場合、基準点の検知からの一連の処理アルゴリズムとしては、例えば図９に示すようなフローチャートを実施する機能を組み込むことになる。ここで、ステップ２４の「所定距離移動したか」とは、基準点を検知したときのドップラ波サイクル計数部１４の計数値（リセットをかけた場合には０）に対する現在の計数値の増加分が一定値以上か否かを判断することになる。
【００７６】
物体の状態判定として、このような基準点からの離反を検知するようにした物体状態判定装置１０によれば、例えば、図１０（ａ）に示す男子用小便器２１の自動水洗装置に、物体状態判定装置１０を適用した場合、対象物である人がＰ１の位置から男子用小便器２１に接近し、Ｐ２の基準点で停止した後、離反していく。このとき、Ｐ２の基準点から一定距離離反したＰ３の位置まで離れたことを検知した場合に、例えば自動水洗装置を動作させ、男子用小便器２１に水を流すようにする。
【００７７】
また、図１０（ｂ）に示すように、物体状態判定装置１０のドップラセンサ１１を車両３１の底面に対し、対象物である地面に向けて配置することで車両３１のセキュリティのためのジャッキアップ検出（ジャッキアップ前の距離Ｐ１とジャッキアップ後の距離Ｐ２との差の検出）を行うことができる。すなわち、図１０（ｂ）中実線で示すように通常の停車状態では、対象物である地面との距離がＰ１で一定となる。そこで、変動が無いので周波数も０または低い値となるし、ドップラ波サイクル計数部１４の計数値の変動もほとんど無いので、基準点と認識できる。この状態で車両３１がジャッキアップされて物体状態判定装置１０（ドップラセンサ１１）と地面との距離Ｐ２が離れると、対象物が相対的に離反した状態と判断できる。これに伴い、状態判定・制御部１５の制御機能は、警報手段を動作させたり、無線により遠隔地にいる車両の持ち主が持つ携帯機等に知らせる処理を行う。
【００７８】
また、物体状態判定装置１０を車両３１の室内に設置した場合、乗員判定に応用することができる。すなわち、乗員が車両３１内に乗り込むと、乗り込んだ当初は移動に伴うドップラ信号が出力されるが、乗車してシートに座ると大きく移動することは無いので、ドップラ信号が出力されないか、されたとしても低周波数となったり、トップラ波サイクル計数部１４の計数値は、微小範囲内で増減を繰り返すため、基準点Ｘとすることができる。この後、乗員が車両３１から降車していくと、ドップラ波サイクル計数部１４の計数値は増加していくため、状態判定・制御部１５は、離反つまり降車したことを検知することができる。これに伴い、状態判定・制御部１５の制御機能は、例えば、盗難警報装置をＯＮにしたり、車両のドアロックを施錠するなどの各種の制御を行うことができる。
【００７９】
なお、上記した基準点検知以降の処理アルゴリズムも、以下に示す各種のアルゴリズムによって基準点を検知した場合にも同様の処理が行えるのはもちろんである。
【００８０】
＊ドップラ信号の累積サイクル数（計数値）による判定
対象物がドップラセンサに接近の後に停止すると、ドップラ信号が出力されなくなるか人のわずかな揺らぎによりドップラ信号が発生するがそのドップラ信号は接近と離反が細かく繰り返されている。この場合にドップラ信号の発生とその時の接近離反の判定条件からドップラ信号の発生数を計数した場合、人の動作は平均化されその値が所定値以下である場合に停止しているとして基準点と安定することができる。同様に基準点から離れるときもこの計数値が所定以上離反側に大きくなれば基準点から離反したものであると判定することができる。
【００８１】
すなわち、ドップラ波サイクル計数部１４の計数値を監視し、所定時間毎のドップラ信号の累積サイクル数（計数値）が所定値以下である状態から所定値以上になった場合に対象物が基準点Ｘに存在するものと判定することができる。
【００８２】
対象物がドップラセンサに接近の後に停止すると、ドップラ信号が出力されなくなるか人のわずかな揺らぎによりドップラ信号が発生するがそのドップラ信号は接近と離反が細かく繰り返されている。この場合にドップラ信号の発生とその時の接近／離反の判定条件からドップラ信号の発生数を計数した場合、人の動作は平均化されその値が所定値以下である場合に停止しているとして基準点Ｘを安定にすることができる。同様に基準点から離れるときもこの計数値が所定以上離反側に大きくなれば基準点から離反したものであると判定することができる。
【００８３】
＊接近離反状態を用いた検出
対象物がドップラセンサ１１に接近する場合は接近状態が連続して続き、その後ドップラセンサの前で停止した場合は細かい接近離反の状態が続くこととなる。例えば図６，図１０（ａ）などの状態において人がドップラセンサ１１の前で停止すると、所用のための動作から接近離反を細かく繰り返すことになることはすでに述べた通りである。そして、ドップラセンサ１１の発振周波数が２４ＧＨｚの場合、接近離反を判定するのに必要なドップラ信号の１サイクル分に該当する移動距離は０．６２ｃｍであり、十分判定に利用できる。すなわち接近判定の後の離反判定は対象物である人がドップラセンサの前で停止したことになり基準点として利用できる。
【００８４】
なお、上記の例では接近してから離反した点を基準点と判定したが、係る構成をとると、接近中において対象物の動きにより（例えば手の動き）によって離反判定が行われてしまうことがある。そのため、瞬間的、一時的に離反したとしても全体として接近しているような場合には、実際には離反していないと判断するようにするとよい。具体的には、「所定以上離反したこと」を条件に離反したと判定するようにすることができる。
【００８５】
そのようにすると、例えば図１０（ａ）に示す例において、ＡからＢの位置に人が接近する間の所定位置で手の動きなどにより離反信号が発生する場合があるが、離反が一時的であると離反とは判定されない。そして、Ｂの位置に来た後、離反していきＣ点まで離反したときに初めて離反と判定する。この場合の実際の基準点はＢ点であるため、ＢからＣまでの移動分（ドップラ波サイクル計数部１４から取得した連続した離反信号の距離の累積値）を記憶し、離反判定を行ったときにその記憶値より実際の基準点を算出することができる。これにより、以後、現在の対象物のＢ点からの正確な離反距離を算出することができる。なお、ここでいうＣ点とは、Ｐ３と意味が異なり、図１０では便宜上同一位置に記載しているが、実際の距離は異なることはもちろんある。
【００８６】
なお、所定以上離反したとは、ドップラ波サイクル計数部１４の値が一定期間増加している（増加傾向にある）場合や、動作解析部１２から出力される離反／接近判定結果が一定期間「離反」であることなどから判断できる。
【００８７】
＊ドップラ信号の信号強度による判定
ドップラ信号の信号強度は対象物がドップラセンサに近づくほど強くなる。したがってドップラ信号が所定以上の強度である状態が所定時間以上継続した点を基準点とすることができる。これは単純に所定以上の強度である時間を測定してもよいし、接近するにつれで信号強度も増加することから、信号強度が徐々に上昇してきて所定値以上で所定時間経過した時点を基準点としてもよい。
【００８８】
また、対象物がドップラセンサ１１に近づく場合、ドップラ信号強度が連続的に増加するがドップラセンサの手前で停止した場合にはドップラ信号が検出できなくなることもあるため、ドップラ信号号強度が連続的に所定値まで増加し急激に低下する時点、もしくはなくなった時点を基準点とすることもできる。
【００８９】
そして、係る信号強度を加味した基準点検知機能を実現するための具体的な装置構成としては、例えば、図１１に示すように信号強度測定部１６を設けることにより対応できる。つまり、混合器１１ｂから出力されるＭ２信号を信号強度測定部１６に与え、そこにおいてドップラ信号の信号強度を求め、それを動作解析部１２に与える。動作解析部１２内の基準点検知機能は、取得したドップラ信号の信号強度に基づいて、上記した条件を具備するか否かを判断する。そして、条件を具備する場合には基準点とする。
【００９０】
なお、この信号強度に基づく基準点検知機能も、信号強度測定部１６の出力を状態判定・制御部１５に与えることで、状態判定・制御部１５側で行うこともできる。そして、基準点を検出後、所定距離離反した状態を検知する一連の処理を行うためには、例えば図１２に示すフローチャートを実施する機能を状態判定・制御部１５に組み込むことで対応できる。
【００９１】
なお、ステップ３１の分岐判断であるが、ドップラ信号が検出できずに信号強度が急激に低下することを条件に入れていないが、これは、対象物が人の場合、ドップラ信号が出力されないように完全に停止することはほとんどできないためである。従って、仮に完全に停止しドップラ信号が出力されなくなるような対象物の場合には、ステップ３１の分岐判断は、一定以上の信号強度が所定時間検出後、信号強度が急に低下するというように適宜変更することになる。
【００９２】
また、本装置が例えば男子用小便器の自動水洗装置のように対象物が人で、基準点付近で停止するような場合でも、停止した状態においても人のわずかの揺れでドップラ信号が発生し、その発生時においてその人はドップラセンサ１１の直近にいるため信号強度は最大になる。この状態が所定時間続けば基準点を検出することができる。
【００９３】
さらにまた、後述するように最終的に行う物体の状態判定が、基準点よりさらに所定距離接近したことを検知するようにした場合には、係る接近したときの信号強度は、基準点における信号強度よりも大きくなるので、基準点における信号強度が必ずしも最大とはいえない。そこで、ステップ３１の判断条件である一定以上の信号強度のレベルは、検出対象・状態判定の種類に応じて適宜設定するのはもちろんである。
【００９４】
さらに、ステップ３４の処理は、基準点位置からさらに所定距離近づいた（積算値が減少した）場合には基準点とドップラセンサ１１間の所望位置に到達したと判断し、逆に、離反方向に所定距離移動した場合には、上記した各例と同様に、離れていったと判断することができる。
【００９５】
係る物体状態判定装置１０は、例えば人の検出により玄関灯などの自動ライトを自動的に点灯させる場合において所定レベル以上のドップラ信号を検出後一定距離近づいたら状態判定・制御部１５からの制御信号に基づき当該自動ライトを点灯させることができる。このようにすれば自動ライトの近くに植木の枝等があった場合、風で枝の動きを検知し基準点として判定されることがあるが枝は揺れるのみで一定の距離以上は近づかないため誤動作を防ぐことができる。
【００９６】
また、基準点から離反する場合の自動ライトの点灯制御としては、例えば、基準点に来たときに点灯させ、そこから所定距離離反したことを検知した場合に消灯するように制御することもできる。
【００９７】
また、トイレの自動便座などは、トイレのドアを開けて対象物である人が中に入ってきたことを検知し、便器の便座を自動的に開けるが、トイレ空間が狭いとドアからの反射が大きく基準点を判定することは難しい。このような場合は所定時間の間にドップラ信号の信号強度（信号レベル）の変化が発生した場合を基準点とし、そこから一定距離ドップラセンサに近づいた場合に便座を開けるようにすればよい。
【００９８】
＊ドップラ信号の信号強度と周波数を用いた検出
上記したように、対象物が近づいてくるときは所定以上の周波数のドップラ信号が発生する。そして、対象物までの距離が近ければ発生するドップラ信号も大きくなるため、ドップラセンサの直近に対象物がいるときのドップラ信号は所定以上の信号強度があることになり、しかもドップラ信号の周波数は低い状況となる。従って、これらの条件を複合的に判断することにより、より正確な基準点の検出を行うことができる。
【００９９】
そして、具体的な構成としては、例えば、図１３に示すようにすることができる。この図１３は、図１（ａ）の構成の物体状態判定装置１０に信号強度測定部１６および周波数測定部１７を付加した実施の形態を示す図である。動作解析部１２では、信号強度測定部１６および周波数測定部１７から取得した情報に従って総合的に基準点か否かの判断を行うことになる。この判断の一例としては、周波数に基づいて基準点が検出され、かつ、信号強度に基づいて基準点が検出された場合に、はじめて基準点達したと判断することができる。また、これ以外にも、両者の条件に重み付けをし、例えばいずれか一方をメインにし、他方を補助的に用いて判断するなど、各種の方式をとることができる。
【０１００】
ところで、上述したように対象物の基準点を特定した後、ドップラ信号の発生数と接近／離反情報により基準点からの相対距離を算出することが可能になる。しかし、別の移動物体の影響を受け、対象物が動作していないのにドップラ信号が発生し、または対象物の移動中に発生するドップラ信号が別の移動物体の影響により正確なドップラ信号を計数できないという不都合が生じる場合がある。
【０１０１】
すなわち、例えば図１４は化粧室を平面的に示す図であり、人Ａが物体状態判定装置１０のドップラセンサ１１の前で停止し、基準点が決定された後に、その人Ａの後ろを別の人Ｂが通過した場合、ドップラセンサ１１は、その人Ｂの移動による影響を受け、接近判定されるドップラ信号が発生してしまい、さらに、人Ａの後ろを通り過ぎていった場合には、離反判定されるドップラ信号が発生することがある。係る接近／離反判定されるドップラ信号は、人Ａの状態判定にとっては悪影響を与えるため、係る場合、例えば基準点が決定された後の接近信号を無視するようにするとよい。
【０１０２】
さらにこの時、周波数測定部１７が検出した一定の周波数以上のドップラ信号のみを誤動作信号として検出すると停止している対象物による揺らぎの影響を検出することなく誤動作であることを確実に判定できるのでより好ましい。
【０１０３】
さらに、接近判定されるドップラ信号から連続的に離反判定されるドップラ信号に変化した場合はこれらの信号を無視するようにしてもよい。すなわち、図１４のような状態において人Ａの後ろを通過する人Ｂはドップラセンサ１１へ接近してドップラセンサ１１の正面を通過すると離反に反転して遠ざかる。すなわち接近から連続的に離反することになる。
【０１０４】
そこで、動作解析部１２が、対象物が基準点に存在するものと判定した後に連続的に離反したと判定した場合にそのドップラ信号を誤動作信号と判定してドップラ波サイクル計数部１４を制御することができる。接近判定されるドップラ信号から連続的に離反判定されるドップラ信号に変化した場合はこれらの信号を無視すればよい。
【０１０５】
一般的な用途において、ドップラセンサ１１の近くの対象物の状態を検知したいが、少し離れた場所での変化は検知したくない場合が多々ある。たとえば、人が展示物に近づいたらアナウンスをする展示物解説装置や、人が接近または着座したときに動作自動便座，自動ライト，自動ドアなどではある。これらの場合においては、所定以上離れた場所にいる人は検知の対象としないようにすることが好ましい。このように、ドップラ信号の強度により、人の接近や離反を識別することができる。
【０１０６】
ところが、対象物の大きさ（たとえば、大人や子供）や周囲の反射物の影響により、信号強度が異なることがある。また、ドップラ波のホーンアンテナＨＡからの放出は遠くなるほど広がっていくため、遠いほど広い範囲の移動物を検出することになる。したがって、信号強度が所定レベル以上のドップラ信号を対象としても近くの動きよりも、遠くの動きの方が広範囲に検知されてしまい誤動作の原因となる。
【０１０７】
この問題を解決するため計数時に、例えば図１１に示す信号強度測定部１６を付加した構成において、動作解析部１２等の処理アルゴリズムを適宜修正することにより誤動作の排除を行うことができる。すなわち、動作解析部１２が、信号強度を基に重み付けを行うことで対応することができる。
【０１０８】
具体的には、ドップラ信号の信号強度をたとえば５段階に分類し、信号強度が強くなるに従って１から５まで重み付けを行う。そして、ドップラ信号が、１サイクル発生したときの信号強度の重みを累積する。つまり、上記した各実施の形態では、動作解析部１２からドップラ波サイクル計数部１４に対して接近離反判定結果を与え、ドップラ信号が１サイクル発生した際に、判定結果が離反の場合には計数値を「＋１」し、離反の場合には「−１」するようにしている。換言すると、信号強度の重みは常時「１」であったため、計数値は１ずつ増減していた。
【０１０９】
これに対し、本実施の形態では、信号強度の重みに応じて、ドップラ信号が１サイクル発生した際の１計数値の回の増減量が、「１〜５」のいずれになる。具体的には、ドップラ信号が１サイクル発生したとき信号強度の重みが「＋５」であり接近信号である場合は計数値を「−５」し、離反信号の場合には計数値を「＋５」する。同様に、信号強度の重みが「１」である場合には、接近信号の時は「−１」し、離反信号の時は「＋１」する。もちろん、信号強度の重みが「２」，「３」，「４」の時も同様である。
【０１１０】
このようにすれば、遠くの動きによる影響は少なく近くの動きによる影響は大きくなる。たとえば、男子用小便器の自動水洗装置において、基準点からの離反距離を検知して水洗する場合に、図１４に示すように公衆化粧室等では周囲にも人の動きが多く誤動作する可能性が高くなる。
【０１１１】
そこで、本実施の形態のように、比較的離れている周囲の人の動きと、男子用小便器の直近にいる対象物の動きに重み付けをすることにより誤動作を低減できる。また、基準点を特定する際にも上記と同様に重み付けをすることにより、誤動作を低減することができる。
【０１１２】
上記した各実施の形態によれば、対象物の状況判定を正確に行うことができるため、自動水洗装置や自動便座，人が近づくと点灯する自動ライト，車両のジャッキアップ検出，乗員判定などのセキュリティ分野等の対象物との距離の変化により対象物の状態を判定する装置や、距離の変動状態から自動ドア等や駐車場での車の駐車等の対象物の存在の検知を行う装置にも応用することができる。
【０１１３】
対象物の接近／離反と移動時のドップラ波の発生サイクル数を累積することで、対象物との間の正確な距離の変化を判定することができ、対象物の不在、停止をも判定することができる。
【０１１４】
また、上記した各実施の形態では、いずれも局部発振器１１ｃとしてＶＣＯを用い、１つの局部発振器で異なる複数の局部発振信号を生成するようにしたが、本発明はこれに限ることはなく、局部発振周波数の異なる複数の局部発振器を用いても良い。
【０１１５】
【発明の効果】
本発明は、ドップラセンサの出力に基づいて対象物の存在，通過，所定の位置からの移動等の状態を精度よく検出することができる。すなわち、ドップラ波サイクル計数手段に格納された計数値から、対象物の移動距離を求めることができ、それに伴い対象物の状態を正確に判定することができる。また、回路を煩雑化することなく距離の分解能を高めることで対象物の状態をより確実に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すブロック構成図である。
【図２】２つのドップラ信号の位相関係，動作解析部の動作原理を説明する図である。
【図３】２つのドップラ信号の位相関係，動作解析部の動作原理を説明する図である。
【図４】２つのドップラ信号の位相関係，動作解析部の動作原理を説明する図である。
【図５】図１の物体状態判定装置の一動作例を示すフローチャートである。
【図６】作用を説明する図である。
【図７】（ａ）は、図１（ａ）の構成の物体状態判定装置に周波数測定部が付加された実施の形態を示す図である。
（ｂ）は、周波数測定部の構成を示す図である。
【図８】図７の物体状態判定装置の一動作例を示すフローチャートである。
【図９】図７の物体状態判定装置の一動作例を示すフローチャートである。
【図１０】（ａ）は、男子用化粧室の説明図である。
（ｂ）は、ドップラセンサを地面に向けて配置した車両用セキュリティのジャッキアップ検出の説明図である。
【図１１】図１（ａ）の構成の物体状態判定装置に信号強度測定部が付加された実施の形態を示す図である。
【図１２】図１１の存在探知装置の一動作例を示すフローチャートである。
【図１３】図１（ａ）の構成の物体状態判定装置に信号強度測定部，信号強度測定部が付加された実施の形態を示す図である。
【図１４】男子用化粧室の平面説明図である。
【符号の説明】
１０物体状態判定装置
１１ドップラセンサ
１１ａホーンアンテナ
１１ａ′ パッチアンテナ
１１ｂ混合器
１１ｃ局部発振器
１１ｄ周波数切替部
１１ｅ切替スイッチ
１２動作解析部
１３ドップラ波サイクル検出部
１４ドップラ波サイクル計数部
１５状態判定・制御部
１６信号強度測定部
１７周波数測定部
２１男子用小便器
３１車両[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an object state determination device that can accurately detect relative approach / separation from a predetermined position to an object using a Doppler sensor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An automatic flushing device for a toilet, an automatic toilet seat device, and a security system for a vehicle are equipped with a sensor system that detects a state of movement of an object such as a person by a sensor and performs a predetermined operation. In this type of sensor system, a microwave sensor or an infrared sensor is generally used for detecting approach, separation, stop, absence, etc. of a person.
[0003]
For example, in the sensor system (detection device) of Patent Document 1, a microwave is emitted from the urinal front side, a microwave reflected from a person is received, and a power spectrum of a Doppler frequency signal is obtained, and a human urinal is obtained. It can detect approaching or leaving the urinal.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-09-080150
[Problems to be solved by the invention]
However, this type of sensor system is likely to be affected by surrounding conditions, such as detecting the movement of a person other than a small user, and it may be difficult to perform an accurate operation. In order to reliably determine the state of the movement of a person, it is necessary to accurately determine the approach and separation of the person to and from the detection device, but the above-described conventional device cannot cope with this.
[0006]
Also, a pulse radar based on the reflection time of light or millimeter-wave pulses may be used for distance measurement. Since this pulse radar measures the response time of a pulse reflected from an object, it is not suitable for measurement of an object at a short distance.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described background, and an object of the present invention is to accurately detect a state of an object, such as presence, passage, and movement from a predetermined position, using a Doppler sensor. It is an object of the present invention to provide a device for determining an object state.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object described above, the object state determination device of the present invention includes a local generation unit that generates local oscillation signals of a plurality of frequencies, and a transmission unit including a plurality of local oscillation signals generated by the local generation unit. A transmitting antenna that emits a wave, a receiving antenna that receives the reflected wave that is reflected back from the object, and mixes the reflected wave and the local oscillation signal received by the receiving antenna to form a mixed signal. A Doppler sensor having a mixer that outputs a signal, a motion analysis unit that analyzes the motion of the target object from a plurality of mixed signals of a frequency based on the reflected wave output from the mixer, and Doppler wave cycle detection means for detecting the generation of a Doppler wave based on one mixed signal; output of the Doppler wave cycle detection means; A Doppler wave cycle counting means for counting the occurrence cycle, and so comprises a state determining means determines the state of the object based on the output from at least the Doppler wave cycle counting means.
[0009]
The mixed signal corresponds to the M1 signal and the M2 signal in the embodiment. In this specification, it goes without saying that the object state determination device can determine not only a “object” but also a “person”.
[0010]
Further, in the present invention, the motion analysis means can be configured to determine approach or separation based on at least two of the plurality of mixed signals. Further, the Doppler sensor can be a two-frequency Doppler sensor. As an example, the Doppler sensor can be configured to include a local oscillator, an antenna provided at an end of an output line of the local oscillator, and a mixer installed at a predetermined position on the output line.
[0011]
There are various types of operation states determined by the state determination unit. For example, the operation state that detects the presence of the target object from a change (frequency, etc.) of the count value stored in the Doppler wave cycle counting unit is detected. Alternatively, the passage of the object can be detected from a change (frequency or the like) in the count value stored in the Doppler wave cycle counting means. Furthermore, in addition to detecting movement to a predetermined position, various states can be detected.
[0012]
Based on at least two of the plurality of mixed signals, the moving direction (approach, separation, etc.) of the target object can be determined. Further, the generation cycle of the Doppler wave can be detected from the output of at least one mixed signal, and the moving distance of the object required for generating one cycle of the Doppler wave is determined from the frequency of the Doppler wave. Can be. Accordingly, if the object is moving in the same direction, the count value stored in the Doppler wave cycle counting means is incremented or decremented each time the Doppler wave cycle detecting means detects one cycle, so that the count value is calculated. The moving distance of the object can be obtained from the change amount. When the object does not move, the count value does not change. When the moving speed of the object is slow, the change in the count value is slow. Further, when the movement direction is reversed, the increase / decrease of the count value is also reversed, so that the state of approach / stop / separation of the object can be determined by monitoring the change in the count value. Then, if the stop of the movement can be detected, it can be known that the target object remains at that position, and the presence can be detected. Further, by detecting approach and separation, it can be determined that the target has passed in front of the Doppler sensor 11.
[0013]
Further, a signal strength determining means for determining a signal strength of the Doppler signal based on an output from at least one of the mixers is provided. It can be done with consideration. In the embodiment, the signal strength judging means is realized by a signal strength measuring section and a functional portion for determining a weight according to the signal strength in the operation analyzing means. By adopting such a configuration, the influence of the movement of the target object close to the object state determination device (Doppler sensor) increases, so that a malfunction due to the movement of the surrounding objects can be suppressed.
[0014]
On the other hand, on the premise of the invention described above, the apparatus further comprises a reference point detecting means for detecting that the object has reached a predetermined reference point, and wherein the state determining means is configured to count the Doppler wave cycle counting means from the reference point. It is preferable to determine the state of the object from the amount of change in the numerical value. As described above, since the moving distance of the object can be obtained from the change amount of the count value, by detecting the reference point, the object moves away / approaches the desired position based on the moving distance from the reference point. You can know the state that you have done.
[0015]
As a configuration for detecting the reference point, various types can be used, and as a configuration using the output of the Doppler sensor, for example, a frequency measurement unit that determines a generation frequency of a Doppler signal is provided, The reference point detection means may be configured to determine that the target is present at the reference point when the output of the frequency measurement means has a predetermined frequency change within a predetermined time. Further, as another method, a signal strength detecting means for detecting a signal strength of the Doppler signal is provided, and the reference point detecting means is configured to detect a signal strength of the Doppler signal based on an output of the signal strength detecting means. Can be determined to be present at the reference point when is continued for a predetermined time. The signal strength detecting means corresponds to a signal strength measuring unit in the embodiment. The signal strength detecting means may be shared with a part of the signal strength determining means for weighting the count of the Doppler wave cycle counting means, or may be configured as a separate member.
[0016]
Further, the reference point detecting means may determine that the target object is present at the reference point when the target object is reversed from the approaching state to the separated state, or every predetermined time in the Doppler wave cycle counting means. When the change in the count value is equal to or less than a predetermined value, it may be determined that the object is present at the reference point, or when the change in the count value for each predetermined time in the Doppler wave cycle counting means is equal to or less than the predetermined value. It can be realized by various judgment algorithms, such as judging that an object is present at the reference point when the value exceeds a predetermined value from a certain state. The specific detection algorithm of the above-described reference point detection means may be used alone, or may be implemented in combination with an appropriate one. Of course, the present invention is not limited to the above-listed examples.
[0017]
Further, when the motion analysis unit detects the approach of the target object after the reference point detection unit determines that the target object is present at the reference point, the Doppler signal serving as the detection source is a malfunction signal. And controlling the Doppler wave cycle counting means. Still further, after the reference point detection means determines that the target object is present at the reference point, the motion analysis means detects that the target object has been continuously approached and then separated. In that case, the Doppler wave cycle counting means may be controlled by determining the Doppler signal that is the source of the detection as a malfunction signal. Here, controlling the Doppler wave cycle counting means may mean, for example, that “counting processing is not performed” even when a Doppler wave cycle is detected.
[0018]
The object state determination device of the present invention can further include control means for controlling predetermined devices such as a solenoid valve, a lamp, and an alarm. With this control means, the start and stop of the electromagnetic valve, the lamp, the alarm, and the like can be performed according to the movement of the object.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a preferred embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1A, the object state determination device 10 of the present embodiment includes a Doppler sensor 11, an operation analysis unit 12, a Doppler wave cycle detection unit 13, a Doppler wave cycle counting unit 14, a state A determination / control unit 15;
[0020]
The Doppler sensor 11 includes a horn antenna (also serving as a transmitting antenna and a receiving antenna) 11a, a mixer 11b, a local oscillator 11c capable of outputting a local oscillation signal having a different frequency, and a frequency switch for controlling the output of the local oscillator 11c. It has a section 11d and a changeover switch 11e connected to the output side of the mixer 11b. Then, the output of the changeover switch 11e is provided to the operation analysis unit 12 and the Doppler wave cycle detection unit 13.
[0021]
More specifically, the microwave generated by the local oscillator 11c is emitted from the horn antenna 11a, and the reflected microwave (Doppler signal) is received by the horn antenna 11a. Then, the received Doppler signal and the local oscillation signal output from the local oscillator 11c are frequency-mixed by the mixer 11b.
[0022]
In FIG. 1A, the horn antenna 11a, the mixer 11b, the local oscillator 11c, the frequency switching unit 11d, and the changeover switch 11e are connected by lines, but this is for the purpose of showing a signal transmission path and the like. It is described for convenience. The horn antenna and the waveguide following the horn antenna are three-dimensional circuits and the inside is a space. Signals are transmitted and injected by installing components at appropriate positions in the space. That is, the other end of the waveguide formed integrally with the horn antenna 11a is closed, and a local oscillator is provided at the other end. The horn antenna 11a, the mixer 11b, and the local oscillator 11c can be provided on the same line. The frequency switching unit 11d and the changeover switch 11e are installed outside the waveguide. Of course, although not shown, the local oscillation signal output from the local oscillator 11c is injected into the mixer.
[0023]
Further, as shown in FIG. 1B, it can also be constituted by a planar circuit using a microstrip line. That is, the patch antenna 11a ', the mixer 11b, and the local oscillator 11c are connected to the linear microstrip line SL at a predetermined interval from the end. Of course, the specific circuit configuration is not limited to the illustrated one. In the following description, an example in which a horn antenna 11a is used as an antenna configuring the Doppler sensor 11 will be described. However, the same applies to a planar circuit using a patch antenna 11a 'as shown in FIG. .
[0024]
Further, as the local oscillator 11c, an oscillator which outputs a local oscillation signal having a different oscillation frequency by changing a control voltage, such as a VCO, is used. This control voltage is provided by the frequency switching unit 11d. That is, in the present embodiment, the frequency switching unit 11d alternately supplies two different control voltages (VC1, VC2) to the local oscillator 11c. As a result, the local oscillator 11c outputs local oscillation signals of frequencies f1 and f2 corresponding to the control voltage in accordance with the switching timing.
[0025]
The frequency switching unit 11d also controls switching of the changeover switch 11e. That is, the changeover switch 11e also performs the switching operation in synchronization with the switching timing of the control voltage applied to the local oscillator 11c. Thereby, the mixed output V1D (mixed output of the Doppler signal and the local oscillation signal) output from the mixer 11b corresponding to the local oscillation signal (f1) while the control voltage is switched to VC1 is output as the M1 signal, While the local oscillator 11c is being switched to VC2, a mixed output V2D (mixed output of Doppler signal and local oscillation signal) output from the mixer 11b corresponding to the local oscillation signal (f2) can be output as an M2 signal. .
[0026]
Then, both the M1 signal and the M2 signal are supplied to the operation analysis unit 12, where the operation analysis is performed based on the two signals. Further, the M2 signal is provided to the Doppler wave cycle detector 13, where the moving distance is obtained. The specific analysis / calculation processing algorithm will be described later.
[0027]
The motion analysis unit 12 receives the reflected wave from the object received by the horn antenna 11a via the mixer 11b, and determines the movement of the object. In the present embodiment, the approach / separation is determined based on the change in the phase received by the output signals V1D (M1) and V2D (M2) of the mixer 11c based on the reflected waves accompanying the local oscillation signals of the two frequencies f1 and f2. Deciding. Further, depending on the state of the object to be determined, the motion analysis unit 12 has a function of specifying that the target object has reached the reference point. Of course, it goes without saying that the reference point detecting function for detecting that the reference point has been reached may be provided independently of the motion analysis unit 12.
[0028]
The operation principle of the operation analysis unit 12 is as follows. First, assuming that the respective frequencies of the two-frequency Doppler are sine waves represented by f1 and f2, the amplitude values (voltages) V1 and V2 of the sine waves at time t are represented by the following equations.
V1 = sin (2πf1t + φ1)
V2 = sin (2πf2t + φ2)
φ1 and φ2 are initial phase angles.
From the above, the reflected waves V1R and V2R at the time of receiving the Doppler shifts fD1 and fD2 are represented by the following equations, where the distance to the reflecting object is R0 (when t = 0) and the light speed is c.
[0030]
(Equation 1)

[0031]
Further, when the two frequencies f1 and f2 are substantially equal, Δf, which is the difference between the two frequencies f1 and f2, is Δf << f1, f2.
(Equation 2)

[0032]
It becomes. That is, for example, if f1 = 24.14 GHz and f2 = 24.15 GHz, the difference between the two frequencies is 10 MHz. Since the frequency difference is very small compared to the two frequencies, the frequency of the Doppler signal (Doppler frequency) based on the local oscillation frequency of each frequency can be regarded as substantially equal.
[0033]
By separating the two frequency components of the received signal from the above equation, the Doppler frequency components are converted into sine wave amplitude values (voltages) V1D and V2D at time t when the object is approaching and when the object is away, respectively. It is represented by the following equation.
[0034]
[Equation 3]

[0035]
On the other hand, the phase difference Δφ at the distance R0 between V1D and V2D is represented by the following equation.
[0036]
(Equation 4)

[0037]
FIG. 2 shows the phase angles specified by the above equations (1) to (5). That is, when the phase (2πfDt) at the predetermined time t in the phase change of the Doppler signal is used as a reference, the phase angle between V1D and V2D can be expressed as shown in FIG. . Here, Δφ changes depending on the distance R0 as represented by Expression (5), but the relationship with 2fDt does not change.
[0038]
Here, as shown in FIG. 2, when the object is approaching the sensor, the phase angle changes counterclockwise, so that V2D rotates so as to follow V1D. When the object is away from the sensor, the phase angle changes clockwise. Therefore, it turns out that V2D rotates more like V1D follows.
[0039]
That is, when the change of the phase angle in FIG. 2 is rewritten into a waveform based on V1D, the waveform becomes as shown in FIG. It can be confirmed that V2D is later than V1D (point b) when it is moving, and V2D is ahead of V1D (point c) when it is farther.
[0040]
Therefore, it is possible to determine which of V1D and V2D is rotating at the head, and it is possible to recognize approach / separation of the object by such determination. As means for performing the approach / separation determination, for example, as shown in FIG. 4, when the cycle of V1D is T, when the phase difference between V1D and V2D is smaller than T / 2, it is determined that the vehicle is approaching. When it is larger than T / 2, it can be determined that the vehicle is separated. As a specific circuit for making such a determination, for example, a sine wave of each signal of V1D and V2D is binarized to measure the period T of V1D, and the same edge (rising or falling) of V1D and V2D. Can be realized by measuring whether or not the interval is longer than half the period T. Of course, it is needless to say that the present invention can be realized by using another method.
[0041]
Further, since the M1 output and the M2 output are alternately output according to the switching frequency in accordance with the switching command from the frequency switching unit 11d, there is no continuity. Therefore, each process is performed based on a signal whose waveform has been shaped by, for example, an integration process or a complement process.
[0042]
The Doppler wave cycle detector 13 detects the occurrence of a Doppler wave from the output of the mixer 11b. The Doppler wave cycle counting unit 14 that has received the output of the Doppler wave cycle detection unit 13 counts Doppler wave generation cycles.
[0043]
That is, one cycle of the Doppler wave occurs when the Doppler wave travels a distance of １／ of the wavelength (for example, a distance equivalent to 0.62 cm when the transmission frequency f is 24.2 GHz). Therefore, from the M1 signal and the M2 signal output from the Doppler sensor 11, one cycle of the Doppler signal occurs when the object moves a distance of λ / 2. When the Doppler wave is considered by a change in phase, the distance from the Doppler sensor 11 to the object changes by one wavelength λ (actually, it changes by half a wavelength λ / 2 to detect a reciprocating signal). This means that the phase changes 360 degrees continuously.
[0044]
On the other hand, when the Doppler sensor 11 mixes the transmitted wave (local oscillation signal) and the reflected wave reflected from the object by the mixer 11e, the phase difference between the transmitted wave and the reflected wave appears in its output (Doppler signal). If the phase of the reflected wave changes by 360 degrees, the phase of the Doppler signal also changes by 360 degrees. That is, when the distance from the Doppler sensor 11 to the object moves by a half wavelength λ / 2, a Doppler signal for one cycle (a signal whose phase has changed by 360 degrees) is output.
[0045]
Therefore, the output of one signal (M2 signal in the present embodiment) of the two signals output from the mixer 11e is provided to the Doppler wave cycle detector 13, and the Doppler wave cycle detector 13 outputs one signal. When a Doppler signal for a cycle is detected, one pulse is output. From this, the moving distance can be calculated by counting the number of pulses output according to the number of cycles in which Doppler waves are continuously generated by the Doppler wave cycle counting unit 14.
[0046]
However, the Doppler signal for one cycle is output when the object moves by λ / 2, and the moving direction does not matter. That is, one pulse is output from the Doppler wave cycle detector 13 even when the object approaches λ / 2, and one pulse is output from the Doppler wave cycle detector 13 even when the object separates λ / 2.
[0047]
Therefore, if a one-cycle Doppler signal is generated as described above, the motion analyzer 12 can determine whether the one-cycle Doppler signal is approaching or moving away. Is given to the Doppler wave cycle counting unit 14, and if the generated one cycle is a departure, the number of cycles is set as a positive count, and if the approach is close, a negative count is set as a negative count, so that the movement amount of the object can be accurately measured. Become. In other words, when moving in the opposite direction for one cycle, the count is set to +1. When approaching for one cycle, the count is set to -1. The relative distance from the measurement start point (reference point) is calculated from the count and the distance for one cycle. Can be.
[0048]
Specifically, the Doppler wave cycle counting unit 14 executes the flowchart shown in FIG. First, it waits for detection of the occurrence of one cycle of Doppler signal (ST11). Specifically, it is determined whether or not a pulse has been output from the Doppler wave cycle detector 13. If a one-cycle Doppler signal is detected, it is determined whether the signal is based on approach or separation (ST12). Specifically, the determination is made based on the determination result signal from the operation analysis unit 12. If one generated cycle is separated, the number of cycles is set to a positive count (ST13), and if approaching, a negative count is made (ST14). Then, by repeatedly executing the above-described processing, the Doppler wave cycle counting unit 14 stores a cumulative value (count value) associated with the moving distance in consideration of the moving direction.
[0049]
This makes it possible to quantitatively measure the movement of the object. That is, every time a Doppler wave is detected for one cycle, the accumulated value of the Doppler wave cycle detector 13 is set to “+1” when moving in the separating direction and “−1” when moving in the approaching direction. From the difference between the accumulated values stored in the Doppler wave cycle counting unit 14 at two different times and the travel distance for one cycle, it is possible to calculate the distance between the points that existed at the two times. it can. Further, assuming that one of the two times is a time when the object is present at a certain reference position (reference point), the relative distance from the reference point can be calculated.
[0050]
Note that the Doppler wave cycle counting unit 14 does not operate by software processing as described above, and may be configured by hardware using an up-down counter or the like, for example.
[0051]
The state determination / control unit 15 determines the state of the object based on at least the output of the Doppler wave cycle counting unit 14. Further, depending on the type of state to be determined, the determination result signal from the operation analysis unit 12 is also used as information for determination. The types of states to be specifically determined and the determination algorithm are as follows. Of course, all or a plurality of functions may be incorporated, and an arbitrary function may be realized by a changeover switch or other means, or only one predetermined function may be incorporated. Further, the state determination / control unit 15 can perform control of a solenoid valve, control of a motor, control of a warning, and the like for a control target device (not shown) according to the state of the determined object. .
[0052]
Here, the presence detection function, which is one of the state determination functions in the state determination / control unit 15, determines a state in which a target (for example, a person) has approached and has stopped. That is, when the object approaches and stops in front of the Doppler sensor 11, it means that a person is present at that location until a new separation signal is generated. According to this determination method, it is possible to determine a state in which a person approaches and stops, so that it can be widely used as an automatic door, a seating sensor of a chair or a toilet, a sensor used for the presence or absence of a vehicle in a parking lot, and the like.
[0053]
Actually, in consideration of the resolution of the Doppler sensor 11, when the object is a human, it is difficult to completely stop including the entire posture, and even if both feet stop at the same position, Is slightly moved, and accordingly, an approach / separation signal is also generated.
[0054]
On the other hand, the Doppler sensor 11 outputs a Doppler signal for one cycle when the object moves by a predetermined distance (λ / 2). Therefore, the operation speed of the target object can be detected based on the frequency at which the Doppler signal is generated. That is, it can be said that when the frequency of the Doppler signal is low, the operation of the object is slow, and when the frequency is high, the operation of the object is fast.
[0055]
For example, in the case of the object state determination device 10 (associated with an automatic flushing device or the like) used for the men's urinal 21 or the like shown in FIG. 6, the person who is the target object normally walks (1 m / s) from the illustrated state. Stops after approaching the urinal at about), but then the person will slightly move his body in preparation for work.
[0056]
Then, the generation frequency of the Doppler signal in the above situation is as follows. That is, first, a Doppler signal when a person approaches approaches a frequency higher than a predetermined value. When the Doppler signal is stopped in front of the men's urinal, a low frequency is generated. Moreover, the approaching period and the period in which the urinal is stopped in front of the men's urinal are longer than a certain time.
[0057]
This change in frequency is a change in speed that can be considered in a predetermined time unit, and appears in the length of the approaching or moving away distance during a predetermined time (for example, one second). In other words, it can be said that the larger the amount of change in the count value (accumulated value) of the Doppler wave cycle counting unit 14 within the predetermined time, the faster the change.
[0058]
Therefore, when the frequency of the Doppler signal continues for a predetermined period or more for a predetermined period or more and then changes to a low frequency (including 0) for a predetermined period of time, it stops in front of the urinal for men. Can be estimated.
[0059]
Further, as described above, when the object approaches the Doppler sensor, the approach state continues continuously, and when the object stops before the Doppler sensor, the state of close approach and separation continues. Therefore, as another determination algorithm, the change state of the count value of the Doppler wave cycle counter 14 is monitored, and the count value decreases for a certain period of time, and thereafter, repeatedly increases and decreases within a relatively narrow predetermined range. Can be determined to be stopped, and the presence of an object (person) at that location can be detected.
[0060]
Of course, if the target object can be completely stopped, such as a vehicle, after the count value has decreased for a certain period, if the count value has not changed for a certain period, the object stops there. It can be determined that it exists in the state.
[0061]
As another mode of the state determination of the object in the state determination / control section 15, the passage of the object can be detected. That is, when a person passes, the person usually approaches the Doppler sensor 11 and then separates. Specifically, the count value stored in the Doppler wave cycle counting unit 14 is monitored, the count value decreases for a certain period of time (approaching), and thereafter, the count value increases (separation). In this case, it can be determined that the vehicle has passed. It should be noted that the determination of the increase / decrease is preferably made such that the change in the increase / decrease within a minute range is ignored, and the determination is made based on whether or not there is an increase / decrease tendency as a whole.
[0062]
Further, as another mode of the state determination of the object by the state determination / control section 15, the separation of the object can be detected. That is, from the count value of the Doppler wave cycle counting unit 14, although the moving distance of the target object can be obtained with high accuracy, for example, that the target object has departed from the object state determination device 10, and that it has been separated by more than a predetermined distance Cannot be accurately detected.
[0063]
Therefore, in the present embodiment, the motion analysis unit 12 detects that the target object has reached a predetermined reference position (reference point), and after detecting that the target object has reached this reference point, the Doppler wave cycle counting unit 14. If the count value of the target object increases, it can be determined that the target object has separated. Also, by resetting the count value of the Doppler wave cycle counting unit 14 with the arrival at the reference point as a trigger, when the count value exceeds a predetermined threshold value, the distance from the object state determination device 10 by a desired distance or more is reset. It can also be determined that it has been done. Of course, instead of resetting in this way, a similar determination can be made by storing and holding the count value when detecting that the vehicle has reached the reference point and calculating the difference between the stored value and the current count value. It can be performed.
[0064]
The following various algorithms can be used as the reference point calculation algorithm. Of course, the calculation algorithm of the reference point in the present invention is not limited to those listed below. In the present embodiment, the reference point detection algorithm is performed on the operation analysis unit 12 side. However, the present invention is not limited to this, and necessary information is given to the state determination / control unit 15, , The reference point may be detected, and a predetermined state determination may be performed. Furthermore, an independent reference point detection unit may be provided.
[0065]
* Detection using frequency change Basically, it can be performed in the same manner as the presence detection algorithm. That is, the operation speed of the target object can be detected based on the frequency at which the detection Doppler signal is generated. When the frequency is low, the operation of the object is slow, and when the frequency is high, the operation of the object is fast. Therefore, when a frequency equal to or higher than a predetermined frequency has been generated for a predetermined time and the state where the frequency has changed to a low frequency has continued for a predetermined time, that position can be set as a reference point. In this case, when the frequency suddenly decreases, it indicates that the object has stopped from the operating state, and the position of the reference point is further clarified.
[0066]
A specific device configuration for detecting a reference point using such a frequency can be, for example, as shown in FIG. That is, this example shows an embodiment in which the frequency measurement unit 17 is added to the object state determination device 10 having the configuration shown in FIG. The frequency measuring unit 17 includes a passing amplifier 17a and a low-frequency amplifier 17b connected in series as shown in FIG. 7B, and can measure the frequency of the Doppler signal. More specifically, of the Doppler waves output from the mixer 11b, the M2 signal is provided to the pass amplifier 17a of the frequency measurement unit 17. The passing amplifier 17a passes through the frequency band of the moving speed that the object can take, and passes through the passing amplifier 17a both when the moving speed is high and the frequency is high and when the moving speed is slow and the frequency is low. I do. The output of the pass amplifier 17a is provided to the low-frequency amplifier 17b and the operation analyzer 12 at the subsequent stage.
[0067]
The low-frequency amplifier 17b is set so as to pass only the low frequency when it comes near the above-mentioned reference point, and its output is given to the operation analysis unit 12.
[0068]
Thus, when the frequency of the Doppler signal is high while the object is moving, only the passing amplifier 17a has an output and cannot pass through the low-frequency amplifier 17b. When the object is stopped and the frequency of the arm Doppler signal is low, a signal is output from any of the passing amplifier 17a and the low-frequency amplifier 17b. Based on the state of the output signal, the motion analysis unit 12 determines whether the target has reached the reference point X.
[0069]
Specifically, it can be realized by an algorithm for executing the flowchart shown in FIG. Of course, it is not limited to this algorithm. That is, it is determined whether a frequency higher than a predetermined value is generated for a predetermined time (ST21). Here, whether or not the predetermined time has elapsed can be determined by an internal timer or the like. Further, whether or not the frequency is high can be determined based on whether or not a signal is output only from the pass amplifier 17a.
[0070]
Then, when the branch determination is Yes, it is determined whether the state changed to the low frequency has continued for a predetermined time (ST22). That is, the determination can be made based on whether signals are output from both the pass amplifier 17a and the low-frequency amplifier 17b. Then, if it is continuous for a predetermined time, the position is set as a reference point (ST23).
[0071]
Further, in the above example, the point at which the state of the object has stopped moving has been set as the reference point, but the fact that the object has started moving away from the predetermined position is not used as the reference point. Can be used as a reference point. For example, when a Doppler sensor is incorporated in a seat to detect that a person has risen from the seat, the person moves slowly while the person is sitting on the seat but moves fast when the person stands up. Therefore, when a fast motion of a certain level or more (the Doppler signal has a certain frequency or more) is detected, it can be used as a reference point. In this case, it can be effectively used for determining that the user has departed after moving a predetermined distance.
[0072]
This makes it possible to prevent accumulation of accumulated errors in counting when the stopped state is long, and to perform more reliable state determination of the target object as compared with the case where the point stopped from the operating state is used as the reference point. it can.
[0073]
Further, in the above-described embodiment, the M2 output of the mixer 11b is provided to the frequency measuring unit 17 composed of a filter, and the level of the frequency is determined there. However, the M1 signal may of course be used. (This is the same in other embodiments). Furthermore, similarly to the above-described presence detection function, the determination of the frequency level can be obtained from the change in the count value of the Doppler wave cycle counting unit 14 within a predetermined period. That is, in the embodiment shown in FIG. 1A, the information transmission is one-way, such as giving a control command (approach / separation) from the motion analysis unit 12 to the Doppler wave cycle counting unit 14. The present invention is not limited to this, and the information transmission is bidirectional. The operation analysis unit 12 reads the count value of the Doppler wave cycle counting unit 14 and determines whether or not the information is located at the reference point based on the change state of the count value. Can be determined.
[0074]
Thereby, for example, in the case of FIG. 6, a person advances to the front of the Doppler sensor (men's urinal) and stops, so that it can be determined as the reference point. The reference point is based on the fact that the approaching object stops at a predetermined position, and the predetermined position is used as the reference point, so after reaching the reference point, the object moves away. become. Therefore, after recognizing that the state has reached the reference point, if the count value of the Doppler wave cycle counting unit 14 increases, the state determination / control unit 15 can determine that the state has separated. Further, it can be determined from the amount of change in the count value that the vehicle has departed by a predetermined distance or more. At this time, when the count value is reset when the reference point is reached, if the count value exceeds a predetermined value, it can be determined that the target object is separated from the target by a predetermined distance or more. The determination of the state is the same when the reference point is detected by another method described below.
[0075]
Further, the function of detecting the reference point can be performed by the state determination / control unit 15. In this case, when the frequency measurement unit 17 is used, the frequency measurement unit 17 may be changed so that the output of the frequency measurement unit 17 shown in FIG. Of course, when the count value stored in the Doppler wave cycle counting unit 14 is used, a configuration similar to that of the block diagram shown in FIG. It can be handled by incorporating a function for executing the flowchart shown in FIG. When the state determination / control unit 15 determines that the state has deviated by a predetermined distance, as a series of processing algorithms from the detection of the reference point, for example, a flowchart shown in FIG. 9 is implemented. Incorporate functionality. Here, the “movement by a predetermined distance” in step 24 is the increment of the current count value with respect to the count value of the Doppler wave cycle counting unit 14 when the reference point is detected (0 when reset is applied). Is determined to be greater than or equal to a certain value.
[0076]
According to the object state determination device 10 configured to detect the departure from the reference point as the state determination of the object, for example, the automatic flushing device of the urinal 21 for men shown in FIG. When the state determination device 10 is applied, the person who is the object approaches the urinal 21 for men from the position of P1, stops at the reference point of P2, and then separates. At this time, when it is detected that the reference point P2 has moved away from the reference point by a predetermined distance to the position P3, for example, the automatic flushing device is operated to flow water to the urinal 21 for men.
[0077]
Also, as shown in FIG. 10B, the Doppler sensor 11 of the object state determination device 10 is arranged on the bottom surface of the vehicle 31 toward the ground, which is an object, to jack up the vehicle 31 for security. Detection (detection of a difference between the distance P1 before jacking up and the distance P2 after jacking up) can be performed. That is, as shown by the solid line in FIG. 10B, in a normal stop state, the distance from the ground, which is the target object, is constant at P1. Therefore, since there is no change, the frequency becomes 0 or a low value, and the count value of the Doppler wave cycle counting unit 14 hardly changes, so that it can be recognized as the reference point. In this state, when the vehicle 31 is jacked up and the distance P2 between the object state determination device 10 (Doppler sensor 11) and the ground is large, it can be determined that the object is relatively separated. Along with this, the control function of the state determination / control unit 15 performs a process of operating an alarm unit or informing a portable device or the like of the owner of a vehicle at a remote place by radio.
[0078]
When the object state determination device 10 is installed in the room of the vehicle 31, it can be applied to occupant determination. That is, when the occupant gets into the vehicle 31, a Doppler signal accompanying the movement is output at the beginning of the boarding. However, when the occupant gets on the seat and does not move greatly, the Doppler signal is output or not. However, the count value of the topler wave cycle counting unit 14 repeatedly increases and decreases within a minute range, so that the reference point X can be set. Thereafter, when the occupant gets off the vehicle 31, the count value of the Doppler wave cycle counting unit 14 increases, so that the state determination and control unit 15 can detect that the vehicle has separated, that is, the vehicle has got off. Along with this, the control function of the state determination / control unit 15 can perform various controls such as turning on the theft alarm device and locking the door of the vehicle.
[0079]
It should be noted that the processing algorithm after the above-described reference point detection can also perform the same processing when the reference point is detected by the following various algorithms.
[0080]
* If the object to be determined based on the accumulated number of cycles of the Doppler signal (count value) stops after approaching the Doppler sensor, the Doppler signal will not be output or a Doppler signal will be generated due to slight fluctuation of the person. The departure is repeated finely. In this case, if the number of Doppler signals generated is counted from the conditions for the generation of the Doppler signal and the approach / separation at that time, the motion of the person is averaged, and when the value is equal to or less than a predetermined value, it is determined that the operation is stopped and the reference point is determined. And can be stabilized. Similarly, when the count value becomes larger than a predetermined value on the departure side when deviating from the reference point, it can be determined that the departure from the reference point has occurred.
[0081]
That is, the count value of the Doppler wave cycle counting unit 14 is monitored, and when the number of accumulated cycles (count value) of the Doppler signal for each predetermined time becomes equal to or more than the predetermined value from the state in which it is equal to or less than the predetermined value, the object is set to the reference point. X can be determined to exist.
[0082]
When the object stops after approaching the Doppler sensor, a Doppler signal is not output or a Doppler signal is generated due to slight fluctuation of a person, and the Doppler signal is repeatedly repeated in approaching and separating. In this case, when the number of Doppler signals generated is counted from the conditions for the generation of the Doppler signal and the approach / separation at that time, the motion of the person is averaged, and when the value is equal to or less than a predetermined value, it is determined that the operation is stopped. Point X can be stabilized. Similarly, when the count value becomes larger than a predetermined value on the departure side when deviating from the reference point, it can be determined that the departure from the reference point has occurred.
[0083]
* When the detection target using the approaching / separating state approaches the Doppler sensor 11, the approaching state continues continuously, and when it stops before the Doppler sensor, the state of fine approaching / separating continues. For example, when a person stops in front of the Doppler sensor 11 in the state shown in FIGS. 6 and 10A, for example, approaching and moving away from the required operation are minutely repeated as described above. When the oscillation frequency of the Doppler sensor 11 is 24 GHz, the moving distance corresponding to one cycle of the Doppler signal required to determine the approach / separation is 0.62 cm, which can be sufficiently used for the determination. That is, in the separation determination after the approach determination, the person as the target stops in front of the Doppler sensor and can be used as a reference point.
[0084]
Note that, in the above example, the point that has departed after approaching is determined as the reference point. However, with such a configuration, the departure determination may be performed due to the movement of the target object (for example, the movement of the hand) during the approach. There is. For this reason, in the case where the vehicle is approaching as a whole even when the vehicle is momentarily or temporarily separated, it may be determined that the vehicle has not actually separated. Specifically, it is possible to determine that the separation has occurred on the condition that “the separation has occurred more than a predetermined amount”.
[0085]
In such a case, for example, in the example shown in FIG. 10A, a separation signal may be generated due to a movement of a hand or the like at a predetermined position while a person approaches the position from A to B, but the separation is temporary. Is not determined to be a separation. Then, after coming to the position of B, when the vehicle separates and reaches the point C, it is determined that the vehicle has separated. Since the actual reference point in this case is point B, the movement amount from B to C (the cumulative value of the distances of the continuous separation signals acquired from the Doppler wave cycle counting unit 14) is stored, and separation is determined. Sometimes an actual reference point can be calculated from the stored value. Thereby, an accurate separation distance from the point B of the current object can be calculated thereafter. Note that the point C has a different meaning from P3 and is shown at the same position in FIG. 10 for convenience, but the actual distance is obviously different.
[0086]
It should be noted that the departure is greater than or equal to the predetermined value when the value of the Doppler wave cycle counting unit 14 has been increasing for a certain period of time (in a tendency to increase), or the separation / approaching determination result output from the motion analysis unit 12 has a certain period It can be judged from the fact that it is "separation".
[0087]
* Judgment based on the signal intensity of the Doppler signal The signal intensity of the Doppler signal increases as the object approaches the Doppler sensor. Therefore, a point where the state where the Doppler signal has the intensity equal to or higher than a predetermined value continues for a predetermined time or more can be set as the reference point. This may simply measure the time at which the intensity is higher than a predetermined value, or the signal intensity increases with approaching. It may be a point.
[0088]
In addition, when the object approaches the Doppler sensor 11, the Doppler signal intensity continuously increases. However, when the object stops before the Doppler sensor, the Doppler signal may not be detected. Alternatively, a point at which the current value increases to a predetermined value and rapidly decreases, or a point at which the current value disappears, may be used as the reference point.
[0089]
As a specific device configuration for realizing the reference point detection function in consideration of the signal strength, for example, a signal strength measuring unit 16 can be provided as shown in FIG. That is, the M2 signal output from the mixer 11b is provided to the signal strength measurement unit 16, where the signal strength of the Doppler signal is obtained, and the obtained signal strength is provided to the operation analysis unit 12. The reference point detection function in the motion analysis unit 12 determines whether or not the above condition is satisfied, based on the signal strength of the acquired Doppler signal. When the condition is satisfied, the reference point is set.
[0090]
The reference point detection function based on the signal strength can also be performed by the state determination / control unit 15 by providing the output of the signal strength measurement unit 16 to the state determination / control unit 15. Then, in order to perform a series of processing for detecting a state where the reference point is separated by a predetermined distance after detecting the reference point, for example, a function for executing the flowchart shown in FIG.
[0091]
Note that the branching determination in step 31 does not presuppose that the Doppler signal cannot be detected and the signal strength drops sharply. However, this is because the Doppler signal is not output when the object is a person. It is almost impossible to stop completely. Therefore, in the case of an object that is completely stopped and the Doppler signal is not output, the branch determination in step 31 determines that the signal intensity suddenly decreases after a signal intensity of a certain level or more is detected for a predetermined time. It will be changed as appropriate.
[0092]
Also, even when the device is a person and stops near the reference point, as in the case of an automatic flushing device for a urinal for men, for example, a Doppler signal is generated by slight shaking of the person even in the stopped state. At the time of the occurrence, since the person is in the immediate vicinity of the Doppler sensor 11, the signal strength becomes maximum. If this state continues for a predetermined time, the reference point can be detected.
[0093]
Furthermore, as described later, when the state determination of the object finally performed detects that the object has approached a predetermined distance from the reference point, the signal strength at the time of approaching is the signal intensity at the reference point. Therefore, the signal strength at the reference point is not always the maximum. Therefore, the level of the signal strength equal to or higher than a certain value, which is the determination condition of step 31, is of course appropriately set in accordance with the type of detection target / state determination.
[0094]
Further, in the process of step 34, when the reference point position is further approached by a predetermined distance (the integrated value decreases), it is determined that the desired position between the reference point and the Doppler sensor 11 has been reached. When the user has moved a predetermined distance, it can be determined that the user has moved away, as in the above-described examples.
[0095]
Such an object state determination device 10 is a control signal from a state determination and control unit 15 when a certain distance is approached after detecting a Doppler signal of a predetermined level or more when automatically turning on an automatic light such as a front light upon detection of a person, for example. , The automatic light can be turned on. In this way, if there is a branch of a tree plant near the automatic light, the movement of the branch is detected by the wind and may be determined as a reference point, but the branch only shakes and does not approach beyond a certain distance. Malfunction can be prevented.
[0096]
In addition, as the lighting control of the automatic light when the vehicle departs from the reference point, for example, it is possible to control to turn on the light when the vehicle comes to the reference point and to turn off the light when detecting that the vehicle departs from the reference point by a predetermined distance. .
[0097]
In addition, automatic toilet seats in toilets open the toilet door and detect that the target person has entered, and automatically open the toilet seat, but if the toilet space is narrow, reflection from the door will occur. However, it is difficult to determine the reference point. In such a case, a case where a change in the signal intensity (signal level) of the Doppler signal occurs during a predetermined time is set as a reference point, and when the Doppler sensor approaches the Doppler sensor by a certain distance therefrom, the toilet seat may be opened.
[0098]
* Detection using Doppler signal intensity and frequency As described above, when an object approaches, a Doppler signal having a frequency higher than a predetermined frequency is generated. Then, if the distance to the object is short, the generated Doppler signal also becomes large, so that the Doppler signal when the object is in the immediate vicinity of the Doppler sensor has a signal strength of a predetermined level or more, and the frequency of the Doppler signal is It will be low. Therefore, by judging these conditions in combination, more accurate detection of the reference point can be performed.
[0099]
The specific configuration can be, for example, as shown in FIG. FIG. 13 is a diagram showing an embodiment in which a signal strength measurement unit 16 and a frequency measurement unit 17 are added to the object state determination device 10 having the configuration of FIG. The operation analysis unit 12 comprehensively determines whether or not it is a reference point according to the information acquired from the signal strength measurement unit 16 and the frequency measurement unit 17. As an example of this determination, it can be determined that the reference point has been reached only when the reference point is detected based on the frequency and the reference point is detected based on the signal strength. In addition to the above, various methods can be adopted, such as weighting both conditions, for example, making one of them main and making a judgment using the other as an auxiliary.
[0100]
By the way, after specifying the reference point of the object as described above, it is possible to calculate the relative distance from the reference point based on the number of occurrences of the Doppler signal and the approach / separation information. However, due to the influence of another moving object, a Doppler signal is generated even when the object is not moving, or the Doppler signal generated during the movement of the object is an accurate Doppler signal due to the influence of another moving object. There may be a case where counting cannot be performed.
[0101]
That is, for example, FIG. 14 is a plan view showing the restroom, and the person A stops in front of the Doppler sensor 11 of the object state determination device 10 and after the reference point is determined, separates behind the person A. When the person B passes, the Doppler sensor 11 is affected by the movement of the person B, and a Doppler signal for determining the approach is generated. Further, when the person B passes behind the person A, A Doppler signal for determining the separation may be generated. Since the Doppler signal for which the approach / separation is determined has an adverse effect on the determination of the state of the person A, in such a case, for example, the approach signal after the reference point is determined may be ignored.
[0102]
Further, at this time, if only the Doppler signal having a frequency equal to or higher than the predetermined frequency detected by the frequency measuring unit 17 is detected as a malfunction signal, it is possible to reliably determine that the malfunction has occurred without detecting the influence of the fluctuation due to the stopped object. More preferred.
[0103]
Further, when the Doppler signals that are determined to approach are changed to the Doppler signals that are determined to be continuously separated, these signals may be ignored. That is, in the state as shown in FIG. 14, the person B passing behind the person A approaches the Doppler sensor 11 and, when passing the front of the Doppler sensor 11, reverses and moves away. That is, the vehicle continuously departs from the approach.
[0104]
Therefore, when the motion analysis unit 12 determines that the target object is present at the reference point and then determines that the object is continuously separated, the Doppler signal is determined to be a malfunction signal and the Doppler wave cycle counting unit 14 is controlled. be able to. When the Doppler signals for which the approach is determined are changed to the Doppler signals for which the separation is determined continuously, these signals may be ignored.
[0105]
In general use, it is often desired to detect the state of an object near the Doppler sensor 11 but not to detect a change at a slightly distant place. For example, there is an exhibit commentary device that makes an announcement when a person approaches an exhibit, an automatic toilet seat, an automatic light, an automatic door, etc., which operate when a person approaches or sits down. In these cases, it is preferable that a person who is located at a distance more than a predetermined distance is not detected. Thus, the approach or separation of a person can be identified based on the intensity of the Doppler signal.
[0106]
However, the signal intensity may be different depending on the size of the target object (for example, an adult or a child) or the influence of a surrounding reflector. In addition, the emission of the Doppler wave from the horn antenna HA spreads as the distance increases, so that a farther object is detected in a wider range. Therefore, even for a Doppler signal having a signal strength equal to or higher than a predetermined level, a distant motion is detected in a wider range than a near motion, which causes a malfunction.
[0107]
In order to solve this problem, at the time of counting, for example, in a configuration in which the signal strength measurement unit 16 shown in FIG. 11 is added, malfunctions can be eliminated by appropriately modifying the processing algorithm of the operation analysis unit 12 and the like. That is, the motion analysis unit 12 can cope with this by performing weighting based on the signal strength.
[0108]
Specifically, the signal strength of the Doppler signal is classified into, for example, five levels, and weighting is performed from 1 to 5 as the signal strength increases. Then, the weight of the signal strength when the Doppler signal occurs for one cycle is accumulated. In other words, in each of the above-described embodiments, the motion analysis unit 12 gives the approach / separation determination result to the Doppler wave cycle counting unit 14, and when one cycle of the Doppler signal occurs, if the determination result is a separation, the total is counted. The numerical value is set to “+1”, and in the case of separation, it is set to “−1”. In other words, since the weight of the signal strength was always “1”, the count value increased or decreased by one.
[0109]
On the other hand, in the present embodiment, the increase / decrease amount of one count value when one cycle of the Doppler signal occurs is any one of “1 to 5” according to the weight of the signal strength. Specifically, when one cycle of the Doppler signal occurs, the weight of the signal strength is “+5”, and when the signal is an approach signal, the count value is “−5”. I do. Similarly, when the weight of the signal strength is “1”, “−1” is set for the approach signal, and “+1” is set for the departure signal. Of course, the same applies when the weight of the signal strength is “2”, “3”, or “4”.
[0110]
In this way, the influence of a distant movement is small and the influence of a close movement is large. For example, in an automatic flushing device for a urinal for a boy, when the distance from a reference point is detected and the flushing is performed, as shown in FIG. Will be higher.
[0111]
Therefore, as in the present embodiment, malfunctions can be reduced by weighting the movement of a person who is relatively far away and the movement of an object in the immediate vicinity of the urinal for men. In addition, when the reference point is specified, weighting is performed in the same manner as described above, so that malfunction can be reduced.
[0112]
According to each of the above-described embodiments, the situation of the target object can be accurately determined. Therefore, the automatic flushing device, the automatic toilet seat, the automatic light that lights up when a person approaches, the jack-up detection of the vehicle, the occupant determination, etc. For devices that determine the state of an object based on a change in the distance to the object in the security field, etc., and devices that detect the presence of an object such as an automatic door or parking of a car in a parking lot based on the change in distance Can also be applied.
[0113]
By accumulating the number of Doppler wave generation cycles at the time of approach / separation and movement of the target object, it is possible to determine an accurate change in distance from the target object, and also determine the absence or stop of the target object. be able to.
[0114]
Further, in each of the above-described embodiments, a VCO is used as the local oscillator 11c, and one local oscillator generates a plurality of different local oscillation signals. However, the present invention is not limited to this. A plurality of local oscillators having different oscillation frequencies may be used.
[0115]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to accurately detect a state of an object such as presence, passage, movement from a predetermined position, and the like based on the output of the Doppler sensor. That is, the moving distance of the object can be determined from the count value stored in the Doppler wave cycle counting means, and the state of the object can be accurately determined accordingly. In addition, by increasing the resolution of the distance without complicating the circuit, the state of the object can be determined more reliably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a phase relationship between two Doppler signals and an operation principle of an operation analysis unit.
FIG. 3 is a diagram illustrating a phase relationship between two Doppler signals and an operation principle of an operation analysis unit.
FIG. 4 is a diagram illustrating the phase relationship between two Doppler signals and the operation principle of an operation analysis unit.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation example of the object state determination device in FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram illustrating an operation.
FIG. 7A is a diagram showing an embodiment in which a frequency measuring unit is added to the object state determination device having the configuration of FIG. 1A.
FIG. 2B is a diagram illustrating a configuration of a frequency measurement unit.
8 is a flowchart illustrating an operation example of the object state determination device in FIG. 7;
FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation example of the object state determination device in FIG. 7;
FIG. 10A is an explanatory diagram of a men's restroom.
(B) is an explanatory view of the jack-up detection of the vehicle security in which the Doppler sensor is arranged facing the ground.
FIG. 11 is a diagram showing an embodiment in which a signal strength measurement unit is added to the object state determination device having the configuration of FIG. 1A.
FIG. 12 is a flowchart illustrating an operation example of the presence detection device in FIG. 11;
13 is a diagram showing an embodiment in which a signal strength measurement unit and a signal strength measurement unit are added to the object state determination device having the configuration of FIG. 1A.
FIG. 14 is an explanatory plan view of a men's restroom.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Object state determination apparatus 11 Doppler sensor 11a Horn antenna 11a 'Patch antenna 11b Mixer 11c Local oscillator 11d Frequency switching unit 11e Switch 12 Operation analysis unit 13 Doppler wave cycle detection unit 14 Doppler wave cycle counting unit 15 State determination / control unit 16 Signal strength measuring unit 17 Frequency measuring unit 21 Urinal for men 31 Vehicle

Claims

複数の周波数の局部発振信号を発生する局部発生手段と、その前記局部発生手段で発生される複数の局部発振信号からなる各送信波を出射する送信アンテナと、その送信波が対象物で反射されて戻ってきた反射波を受信する受信アンテナと、その受信アンテナで受信した前記反射波と前記局部発振信号を混合し、混合信号を出力する混合器を有するドップラセンサと、
前記混合器から出力される前記反射波に基づく周波数の複数の混合信号から対象物の動きを解析する動作解析手段と、
前記複数の混合信号のうちの一つの混合信号に基づきドップラ波の発生を検出するドップラ波サイクル検出手段と、
前記ドップラ波サイクル検出手段の出力と、動作解析手段の出力からドップラ波の発生サイクルを計数するドップラ波サイクル計数手段と、
少なくとも前記ドップラ波サイクル計数手段からの出力に基づいて物体の状態を判定する状態判定手段を備えたことを特徴とする物体状態判定装置。Local generation means for generating local oscillation signals of a plurality of frequencies, a transmission antenna for emitting each transmission wave composed of a plurality of local oscillation signals generated by the local generation means, and the transmission wave is reflected by an object A receiving antenna that receives the reflected wave that has returned, and a Doppler sensor having a mixer that mixes the reflected wave and the local oscillation signal received by the receiving antenna and outputs a mixed signal,
Operation analysis means for analyzing the movement of the object from a plurality of mixed signals of the frequency based on the reflected wave output from the mixer,
Doppler wave cycle detection means for detecting the occurrence of a Doppler wave based on one of the plurality of mixed signals,
An output of the Doppler wave cycle detection means, a Doppler wave cycle counting means for counting a Doppler wave generation cycle from an output of the operation analysis means,
An object state determining device, comprising: a state determining unit that determines a state of the object based on at least an output from the Doppler wave cycle counting unit.

前記動作解析手段は、前記複数の混合信号うちの少なくとも２つの混合信号に基づき、接近，離反を判断するものであることを特徴とする請求項１に記載の物体状態判定装置。2. The object state determination device according to claim 1, wherein the motion analysis unit determines approach or separation based on at least two of the plurality of mixed signals.

前記状態判定手段は、前記ドップラ波サイクル計数手段に格納された計数値の変化から、前記対象物の存在を検知するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の物体状態判定装置。3. The object state determination device according to claim 1, wherein the state determination unit detects the presence of the object from a change in a count value stored in the Doppler wave cycle counting unit. 4. .

前記状態判定手段は、前記ドップラ波サイクル計数手段に格納された計数値の変化から、前記対象物の通過を検知するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の物体状態判定装置。The said state determination means detects passage of the said object from the change of the count value stored in the said Doppler wave cycle counting means, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Object state determination device.

前記複数の混合信号のうちの少なくとも一つを基にドップラ信号の信号強度を判定する信号強度判定手段を設け、
前記ドップラ波サイクル計数手段における計数は、前記信号強度判定手段の出力を加味して行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の物体状態判定装置。Providing signal strength determination means for determining the signal strength of the Doppler signal based on at least one of the plurality of mixed signals,
The object state determination device according to any one of claims 1 to 4, wherein the counting by the Doppler wave cycle counting unit is performed in consideration of an output of the signal intensity determination unit.

前記対象物が所定の基準点に達したことを検知する基準点検知手段を備え、
前記状態判定手段は、前記基準点からの前記ドップラ波サイクル計数手段の計数値の変化量から対象物の状態を判定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の物体状態判定装置。Reference point detection means for detecting that the object has reached a predetermined reference point,
The object according to any one of claims 1 to 5, wherein the state determination unit determines a state of the target object from an amount of change in a count value of the Doppler wave cycle counting unit from the reference point. State determination device.

ドップラ信号の発生周波数を判定する周波数測定手段を設け、
前記基準点検知手段は、前記周波数測定手段の出力が所定の周波数変化が所定時間内に発生した場合に対象物が前記基準点に存在するものと判定することを特徴とする請求項６に記載の物体状態判定装置。Providing frequency measuring means for determining the generation frequency of the Doppler signal,
7. The reference point detection unit according to claim 6, wherein the output of the frequency measurement unit determines that an object is present at the reference point when a predetermined frequency change occurs within a predetermined time. Object state determination device.

ドップラ信号の信号強度を検出する信号強度検出手段を設け、
前記基準点検知手段は、前記信号強度検出手段の出力に基づき前記信号強度が所定以上の強度である状態が所定時間連続した場合に対象物が前記基準点に存在するものと判定することを特徴とする請求項６または７に記載の物体状態判定装置。Providing signal strength detection means for detecting the signal strength of the Doppler signal,
The reference point detection means determines that an object is present at the reference point when a state where the signal strength is equal to or higher than a predetermined value continues for a predetermined time based on an output of the signal strength detection means. The object state determination device according to claim 6 or 7, wherein

前記基準点検知手段は、対象物が接近状態から離反状態に反転した場合にその対象物が前記基準点に存在するものと判定することを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の物体状態判定装置。9. The method according to claim 6, wherein the reference point detection unit determines that the target object is present at the reference point when the target object is reversed from the approach state to the separated state. An object state determination device according to claim 1.

前記基準点検知手段は、前記ドップラ波サイクル計数手段における所定時間毎の計数値の変化が所定値以下である場合に対象物が前記基準点に存在するものと判定することを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の物体状態判定装置。The reference point detecting means determines that an object is present at the reference point when a change in a count value for each predetermined time in the Doppler wave cycle counting means is equal to or less than a predetermined value. 10. The object state determination device according to any one of 6 to 9.

前記基準点検知手段は、前記ドップラ波サイクル計数手段における所定時間毎の計数値の変化が所定値以下である状態から、所定値以上になった場合に対象物が前記基準点に存在するものと判定することを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の物体状態判定装置。The reference point detection means, from a state in which the change in the count value for each predetermined time in the Doppler wave cycle counting means is less than or equal to a predetermined value, when the target object is present at the reference point when it exceeds a predetermined value The object state determination device according to any one of claims 6 to 9, wherein the determination is performed.

前記基準点検知手段によって対象物が前記基準点に存在するものと判定した後に、前記動作解析手段が対象物の接近を検知した場合には、その検知の元となるドップラ信号を誤動作信号と判定して前記ドップラ波サイクル計数手段を制御することを特徴とする請求項６から１１のいずれか１項に記載の物体状態判定装置。After the reference point detecting means determines that the target object is present at the reference point, if the motion analysis means detects the approach of the target object, the Doppler signal that is the source of the detection is determined to be a malfunction signal. The object state determination device according to any one of claims 6 to 11, wherein the device controls the Doppler wave cycle counting means.

前記基準点検知手段によって対象物が前記基準点に存在するものと判定した後に、前記動作解析手段が、連続的に対象物が接近してから離反したことを検知した場合には、その検知の元となるドップラ信号を誤動作信号と判定して前記ドップラ波サイクル計数手段を制御することを特徴とする請求項３から１２の何れか１項に記載の物体状態判定装置。After the reference point detecting means determines that the object is present at the reference point, if the motion analysis means detects that the object has continuously approached and then separated, the detection of the 13. The object state determining apparatus according to claim 3, wherein the original Doppler signal is determined as a malfunction signal and the Doppler wave cycle counting means is controlled.

前記状態判定手段の判定結果に基づき、所定の機器を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載の物体状態判定装置。14. The object state determination device according to claim 1, further comprising a control unit that controls a predetermined device based on a determination result of the state determination unit.