JP2020056720A - Identification device, reflector, and identification system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、識別装置、反射装置、および識別システムに関する。 The present disclosure relates to an identification device, a reflection device, and an identification system.
近年、幼稚園や保育園において、個々の園児の活動履歴を観測し、強い興味を示した事象等を把握することで、より健全な発育を支えることに寄与できるのではないかといった期待が高まっている。また、建設現場などにおいて、個々の作業員の行動履歴を観測することで、作業員の行動が安全に行われているか否かを客観的に把握することや、作業員の作業効率を向上させることへの期待も高まっている。 In recent years, in kindergartens and nursery schools, there is increasing expectation that observing the activity history of each kindergarten and grasping events that showed strong interest could contribute to supporting healthy growth. . Also, by observing the behavior history of each worker at a construction site or the like, it is possible to objectively grasp whether or not the worker's behavior is being performed safely, and to improve the worker's work efficiency. Expectations are growing.
活動履歴や行動履歴を把握するために、録画装置を接続した光学カメラが用いられることがある。例えば、識別対象領域を俯瞰する位置に光学カメラを設置し、光学カメラの撮像データを解析することで、識別対象が留まっていた位置および時間を確認することができる。 An optical camera connected to a recording device may be used in order to grasp the activity history and the action history. For example, by installing an optical camera at a position overlooking the identification target area and analyzing the image data of the optical camera, the position and time at which the identification target has stayed can be confirmed.
また、位置検出の対象となる個人に、無線タグや無線送受信機といった端末を保持させるとともに、識別対象領域を電波の到達範囲に包含するようにアクセスポイントを設置し、電波強度や電波の到来方向を推定することで、位置を推定する方法なども提案されている（例えば、非特許文献１参照）。 In addition, the individual whose location is to be detected is held with a terminal such as a wireless tag or a wireless transceiver, and an access point is set up so that the area to be identified is included in the reach of the radio wave. A method of estimating the position by estimating the position has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1).
本開示の非限定的な実施例は、識別対象が制約無く活動する状況において、識別対象を識別し、位置を検出し、移動状況を追跡する、改善されたシステムの提供に資する。 Non-limiting embodiments of the present disclosure contribute to providing an improved system for identifying, locating, and tracking a moving object in situations where the object is operating without restriction.
本開示の一態様に係る識別装置は、電磁波または音波を発射する第１の送信アンテナと、前記電磁波または前記音波の反射装置による反射パターンを受信する第１の受信アンテナと、識別子に対応する信号パターンに基づいて生成された第１の信号と前記第１の受信アンテナが受信した前記反射パターンに基づいて生成された第２の信号との相関値に基づいて、前記識別子が前記反射装置に対応する識別子であるか否かを判定する第１の判定回路と、を備える構成を採る。 An identification device according to an aspect of the present disclosure includes a first transmission antenna that emits an electromagnetic wave or a sound wave, a first reception antenna that receives a reflection pattern of the electromagnetic wave or the sound wave by a reflection device, and a signal corresponding to an identifier. The identifier corresponds to the reflection device based on a correlation value between a first signal generated based on a pattern and a second signal generated based on the reflection pattern received by the first receiving antenna. And a first determination circuit that determines whether the identifier is an identifier to be used.
本開示の一態様に係る反射装置は、反射装置に付与された識別子に対応する信号パターンを発生する信号パターン発生回路と、前記信号パターンに応じて識別装置が発射した電磁波または前記音波の反射パターンを変化させる反射制御装置と、を備える構成を採る。 A reflection device according to an aspect of the present disclosure includes a signal pattern generation circuit that generates a signal pattern corresponding to an identifier assigned to the reflection device, and a reflection pattern of an electromagnetic wave or the sound wave emitted by an identification device according to the signal pattern. And a reflection control device that changes
本開示の一態様に係る識別システムは、本開示の一態様に係る識別装置と、本開示の一態様に係る反射装置と、を備え、異なる反射装置に付与された識別子は、互いに異なる構成を採る。 An identification system according to an embodiment of the present disclosure includes an identification device according to an embodiment of the present disclosure, and a reflection device according to an embodiment of the present disclosure, and identifiers assigned to different reflection devices have different configurations from each other. take.
これらの概括的かつ特定の態様は、システム、装置及び方法の任意の組み合わせにより実現してもよい。 These general and specific aspects may be implemented by any combination of systems, devices, and methods.
本開示の一態様によれば、識別対象が制約無く活動する状況において、識別対象を識別し、位置を検出し、移動状況を追跡することができる。 According to an embodiment of the present disclosure, in a situation where an identification target is active without restrictions, the identification target can be identified, a position can be detected, and a movement state can be tracked.
本開示の一態様における更なる利点及び効果は、明細書及び図面から明らかにされる。かかる利点及び／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書及び図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。 Further advantages and advantages of one aspect of the present disclosure will be apparent from the description and drawings. Such advantages and / or advantages are each provided by some embodiments and by the features described in the specification and drawings, but not necessarily all to achieve one or more identical features. There is no.
光学カメラの場合、自己情報（プライバシー）の権利保護などの観点から、視覚的情報が取得されることへの潜在的な抵抗感が比較的大きい。さらに、設置環境によっては、天候や照明等の影響を受け、映像解析の性能が劣化し、充分な精度をもって識別対象を識別することが困難である。 In the case of an optical camera, from the viewpoint of protecting the right of self-information (privacy) and the like, there is a relatively large potential resistance to acquiring visual information. Further, depending on the installation environment, the performance of video analysis is deteriorated due to the influence of weather, lighting, and the like, and it is difficult to identify an identification target with sufficient accuracy.
また、無線タグや無線送受信機といった無線通信技術においては、使用される搬送波周波数が比較的低く、占有帯域幅が限定されることが一般的であり、充分な精度をもって識別対象の位置を推定するのが困難である。 Also, in wireless communication technologies such as wireless tags and wireless transceivers, it is common that the carrier frequency used is relatively low and the occupied bandwidth is limited, and the position of the identification target is estimated with sufficient accuracy. Is difficult.
使用される搬送波周波数が比較的高いレーダを用いて識別対象を識別する技法として、識別対象の呼吸に伴い発生する胸部の動きをレーダで測定し、得られたドップラ周波数シフト量のパターンを事前に記憶しておいたものと比較照合することにより、識別対象を識別する技法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。 As a technique for identifying an identification target using a radar with a relatively high carrier frequency used, the movement of the chest generated with the breathing of the identification target is measured with a radar, and the obtained pattern of the Doppler frequency shift amount is determined in advance. A technique for identifying an object to be identified by comparing and collating with a stored one has also been proposed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献１に開示された技法は、識別対象が椅子等に着座しているといった、静的な環境であることを前提し、識別対象が制約無く活動する状況は、想定されていない。また、特許文献１に開示された技法は、身体的情報に基づいて識別対象を識別するため、身体的特徴の差異が小さくなる程、識別対象の間の識別が困難になる。
However, the technique disclosed in
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係る識別レーダシステム（識別システム）１０の構成例を示す。識別レーダシステム１０は、識別レーダ（Radar）装置（識別装置）１００と、反射装置１１５，１１８と、を備える。なお、以下において、レーダを一例にとって本開示を説明するが、ライダ（Lidar）装置、音波を用いた音波探知機についても、本開示を適用できることは明らかである。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a configuration example of an identification radar system (identification system) 10 according to the first embodiment. The
識別レーダ装置１００は、反射装置１１５，１１８に対して、レーダ信号を発射し、反射装置１１５，１１８による反射波（反射パターン）を測定する。次いで、識別レーダ装置１００は、測定された反射波に基づいて、反射装置１１５，１１８を個々に識別し、その位置も検出する。
The
反射装置１１５，１１８は、識別レーダ装置１００から発射されたレーダ信号を反射する。反射装置１１５，１１８は、例えば、首掛け小型扇風機、もしくは、炎天下で作業者を空冷する機能が備わった作業着等に装着されているファンである。識別対象Ａ，Ｂ（例えば、人物）が装着する反射装置１１５，１１８を予め決めておくことによって、識別レーダ装置１００は、反射装置１１５，１１８を装着する識別対象Ａ，Ｂを識別することができる。
The
図２は、実施の形態１に係る識別レーダ装置１００の構成例を示す。
FIG. 2 shows a configuration example of the
識別レーダ装置１００は、送信装置として、送信アンテナ１０１と、送信信号発生部（Ｔｘ部）１０２と、受信装置として、受信アンテナ１０３と、ダウンコンバート部１０４と、第１のフーリエ変換部（距離用）１０５と、記憶部１０６と、第２のフーリエ変換部（速度用）１０７と、を備える。
The
送信信号発生部１０２は、送信アンテナ１０１から放射されるレーダ信号を発生する。レーダ信号は、例えば、ミリ波であり、ＦＣＭ（Ｆａｓｔ-Ｃｈｉｒｐ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式に対応するチャープ信号である。送信信号発生部１０２は、発生したチャープ信号を分岐して、送信アンテナ１０１と、受信装置のダウンコンバート部１０４と、に入力する。送信アンテナ１０１は、レーダ信号を空中に放射する。
The transmission
受信アンテナ１０３は、放射されたレーダ信号が識別対象Ａ，Ｂに到達し、後方散乱された反射波を受信する。本開示の構成においては、図３を参照して後述されるように、識別対象Ａ，Ｂが装着する反射装置１１５，１１８は、それぞれの識別子に対応した反射制御部１１７，１２０を備える。なお、以下において、反射装置１１５，１１８に付与された識別子は、反射装置１１５，１１８を装着する識別対象Ａ，Ｂの識別子Ａ，Ｂと同一である。したがって、受信アンテナ１０３は、単なる後方散乱による反射波でなく、識別子Ａ，Ｂに対応する変化が生じた反射波の信号を受信する。
The receiving
ダウンコンバート部１０４は、送信信号発生部１０２が発生したチャープ信号と、受信アンテナ１０３が受信した受信信号とを入力する。次いで、ダウンコンバート部１０４は、このチャープ信号と受信信号とをミキシングし、低域通過フィルタを通過させ、ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｉｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）成分を抽出する。抽出されたＩＦ成分がビート信号であり、識別レーダ装置１００から識別対象Ａ，Ｂまでの距離に比例した周波数成分を有する信号となる。
Down-converting
第１のフーリエ変換部１０５は、ビート信号を入力し、周波数領域にフーリエ変換する。第１のフーリエ変換部１０５は、識別対象Ａ，Ｂまでの距離を解析するための周波数成分を抽出する。例えば、レーダ信号にチャープ信号が用いられる場合、送信信号発生部１０２が発信する周波数と、第１のフーリエ変換部１０５が抽出した周波数成分との差分に基づいて、距離を抽出することができる。
First
記憶部１０６は、第１のフーリエ変換部１０５の出力信号を記憶する。記憶した出力信号は、第２のフーリエ変換部１０７にて、ドップラ周波数シフト成分を抽出するのに用いられる。
The
第２のフーリエ変換部１０７は、記憶部１０６から読み出した同一距離ｂｉｎの信号を、送信された順番に並び替える。次いで、第２のフーリエ変換部１０７は、並び替えた信号をフーリエ変換し、ドップラ周波数シフト成分を抽出する。同一距離ｂｉｎにおけるチャープ間の位相変化に着目することで，反射物の移動等によって生じるドップラ周波数シフト成分を抽出することができる。このように、第２のフーリエ変換部１０７は、識別対象Ａ，Ｂの速度を検出するために用いられる。第２のフーリエ変換部１０７は、記憶部１０６から読み出した第１のフーリエ変換部１０５の出力信号と合わせて、識別対象Ａ，Ｂの距離−ドップラ周波数シフト成分の２次元座標に対応する受信レベルを示す信号を出力する。
The second
識別レーダ装置１００は、さらに、識別子記憶部１０８と、理想信号生成部１０９と、相関演算部１１０と、識別子判定部（第１の判定回路）１１１と、距離検出部（距離検出回路）１１２と、位置情報管理部（管理回路）１１３と、追尾部１１４と、を備える。
The
識別子記憶部１０８は、識別対象Ａ，Ｂに対応する識別子（識別子Ａ，Ｂ）を記憶する。識別子記憶部１０８は、識別対象Ａに対応する反射装置１１５と、識別子Ａを共有する。また、識別子記憶部１０８は、識別対象Ｂに対応する反射装置１１８と、識別子Ｂを共有する。
The
理想信号生成部１０９は、識別子記憶部１０８から読み出した識別子に対応する理想信号（第１の信号）を生成する。理想信号については、図４Ａ〜図８を参照して後述する。
The ideal
相関演算部１１０は、理想信号生成部１０９が生成した理想信号と第２のフーリエ変換部１０７の出力信号との相関演算を行う。
The
識別子判定部１１１は、相関演算部１１０による相関演算の結果に基づいて、第２のフーリエ変換部１０７の出力信号に対応する識別子を判定する。識別子判定部１１１は、記憶部１１１ａを備える。記憶部１１１ａは、相関演算の結果を保存する。一例において、識別子判定部１１１は、記憶部１１１ａに相関演算の結果を一時的に保存させ、記憶部１１１ａから保存された相関演算の結果を読み出す。
The
例えば、理想信号生成部１０９は、識別子Ａに対応する理想信号を生成し、相関演算部１１０は、第２のフーリエ変換部１０７の出力信号（第２の信号）との相関演算を行う。出力信号の識別対象Ａまでの距離におけるドップラ周波数シフトの変動と理想信号生成部１０９からの理想信号との相関値は、所定の閾値を超える。識別子判定部１１１は、相関値が所定の閾値を超えた場合、ドップラ周波数シフトの変動に対応する識別子が、識別子Ａであると判定する。
For example, the ideal
しかしながら、理想信号生成部１０９が生成した識別子Ａに対応する理想信号と、出力信号の識別対象Ｂまでの距離におけるドップラ周波数シフトの変動との相関値は、所定の閾値を超えない。識別子判定部１１１は、相関値が所定の閾値を超えない場合、ドップラ周波数シフトの変動に対応する識別子は、識別子Ａではないと判定する。一方、理想信号生成部１０９が生成した識別子Ｂに対応する理想信号と、出力信号の識別対象Ｂまでの距離におけるドップラ周波数シフトの変動との相関値は、所定の閾値を超える。したがって、識別子判定部１１１は、ドップラ周波数シフトの変動に対応する識別子は、識別子Ｂであると判定する。
However, the correlation value between the ideal signal corresponding to the identifier A generated by the ideal
距離検出部１１２は、速度検出用の第２のフーリエ変換部１０７から出力された、識別対象Ａ，Ｂの距離−ドップラ周波数シフト成分の２次元座標に対応する受信レベルを示す信号に基づいて、受信レベルが極大値となる位置に対応する距離を検出する。
The
本開示においては、識別対象Ａ，Ｂが静止していた場合、回転羽２０４（図３参照）の回転速度が制御されるため、回転速度に応じたドップラ周波数広がりが検出される。識別子記憶部１０８に記憶された識別子のうち、どの識別子に応じて回転羽が制御された可能性が高いかを、相関演算部１１０と、識別子判定部１１１と、距離検出部１１２とが求める。
According to the present disclosure, when the identification targets A and B are stationary, the rotation speed of the rotary wing 204 (see FIG. 3) is controlled, and therefore the Doppler frequency spread according to the rotation speed is detected. The
位置情報管理部１１３は、識別子Ａに対応するとして判定された距離と、識別子Ｂに対応するとして判定された距離とを、選別して抽出し、識別子と距離とを対応付けて管理する。例えば、識別レーダ装置１００の距離分解能が、識別対象の大きさよりも十分に小さい場合、複数の位置に亘って同一の識別子に対応する識別対象が群的に検出されることも想定される。この場合、位置情報管理部１１３は、所定の距離範囲やドップラ速度範囲にあるものは同一の識別対象であるとして、グループ化するクラスタリング処理を実施して対応付けしてもよい。
The position
追尾部１１４は、位置情報管理部１１３によって、識別子と対応付けて管理される距離が、時間的にどの様に変化しているかを解析する。例えば、追尾部１１４は、識別子毎に、カルマンフィルタを用いて、過去の観測値の履歴と、現在の観測値との関係とから、予測位置を推定してもよく、これにより、雑音やクラッタ等の解析結果に対する影響が緩和される。なお、追尾部１１４は、受信レベルが極大値となる位置に対応したドップラ周波数も考慮して距離の経時変化を解析することによって、移動方向や速度を加味して解析できるため好ましい。追尾部１１４にて検出された予測位置は、解析部等に入力され、時系列的に解析されてもよい。
The
図３は、実施の形態１に係る反射装置１１５，１１８の構成例を示す。
FIG. 3 shows a configuration example of the
反射装置１１５は、識別子設定部１１６と、反射制御部１１７とを備える。反射装置１１８は、識別子設定部１１９と、反射制御部１２０とを備える。
The
識別子設定部１１６（１１９）は、反射装置１１５（１１８）を識別するための識別子を設定する。上述したように、識別子設定部１１６（１１９）は、識別子設定部１１６（１１９）の識別子を、識別子記憶部１０８と共有する。
The identifier setting unit 116 (119) sets an identifier for identifying the reflection device 115 (118). As described above, the identifier setting unit 116 (119) shares the identifier of the identifier setting unit 116 (119) with the
反射制御部１１７（１２０）は、回転羽２０４の回転速度を制御することにより、識別レーダ装置１００からのレーダ信号の反射を制御する。反射制御部１１７（１２０）は、識別子設定部１１６（１１９）から入力する識別子に応じて、回転羽２０４の回転速度を変化させる。
The reflection control unit 117 (120) controls the reflection of the radar signal from the
反射制御部１１７，１２０は、信号パターン発生部（信号パターン発生回路）２０１と、駆動制御部２０２と、回転羽駆動部２０３と、回転羽２０４と、を備える。
The
信号パターン発生部２０１は、識別子設定部１１６（または識別子設定部１１９）から入力された識別子に対応する信号パターンを発生する。例えば、識別対象Ａが装着する反射装置１１５の信号パターン発生部２０１は、識別対象Ａに対応する識別子Ａに対応する信号パターン（例えば、「１０１０１０１０１０…」）を発生する。また、識別対象Ｂが装着する反射装置１１８の信号パターン発生部２０１は、識別対象Ｂに対応する識別子Ｂに対応する信号パターン（例えば、「１１００１１００１１００…」）を発生する。
Signal
駆動制御部２０２は、信号パターン発生部２０１が発生した信号パターンに応じて、回転羽駆動部２０３を駆動する。回転羽駆動部２０３は、回転羽２０４を回転させる。
The
例えば、回転羽駆動部２０３がモータである場合、駆動制御部２０２は、信号パターンに応じたモータ制御を行う。駆動制御部２０２は、例えば、モータに印加する電圧を変化させて、回転羽駆動部２０３の回転速度を、所定の周期にてデジタル的に変化させる。その結果、回転羽２０４の回転速度も、所定の周期にてデジタル的に変化する。所定の周期は、例えば、１０ｍｓ以上１００ｍｓ以下の任意の周期である。識別子に応じて、回転羽２０４の回転速度の変化パターンも異なるので、識別子と回転羽２０４の回転速度の変化パターンとが１対１に関連付けられる。
For example, when the rotary
回転羽２０４は、レーダ信号を反射する。回転羽２０４は、例えば、ファンである。ここで、ファンの羽の形状は、完全に平たい形状では無く、少し反りが存在する。ファンが回転する場合、この反りによって、識別レーダ装置１００との距離がわずかに変化するため、ドップラ効果が生ずる。そして、ファンの回転速度によって、このドップラ効果の大小が変化するため、ファンの回転変化に応じて、ドップラ周波数広がりの幅などが変化する。識別レーダ装置１００の受信側では、このドップラ周波数シフトが変化した反射波が受信される。
The
図４Ａは、実施の形態１に係る回転羽の回転速度と反射波のドップラ周波数広がりとの関係を模式的に示す。図４Ｂは、実施の形態１に係る回転羽の回転速度と反射波のドップラ周波数広がりとの関係を模式的に示す。 FIG. 4A schematically illustrates the relationship between the rotation speed of the rotary wing and the Doppler frequency spread of the reflected wave according to the first embodiment. FIG. 4B schematically shows the relationship between the rotation speed of the rotary wing and the Doppler frequency spread of the reflected wave according to the first embodiment.
図４Ａおよび図４Ｂのいずれも、横軸に周波数、縦軸に反射波の信号レベルをとっている。図４Ａに示されるように、回転羽２０４の回転速度が速い（ａ）の場合には、信号レベルのグラフは、周波数軸での広がりが大きい形状であり、信号レベルは、比較的小さい。一方、図４Ｂに示されるように、回転羽２０４の回転速度が遅い（ｂ）の場合には、信号レベルのグラフは、（ａ）の場合よりも周波数軸での広がりが小さい形状であり、信号レベルは、比較的大きく集中している。識別子に対応する信号パターンの変化する周期のタイミング毎に、ドップラ周波数の解析結果も、デジタル的に変化する。
4A and 4B, the horizontal axis represents the frequency, and the vertical axis represents the signal level of the reflected wave. As shown in FIG. 4A, when the rotation speed of the
図５は、実施の形態１に係る第２のフーリエ変換部１０７の出力の一例を示す。
FIG. 5 shows an example of the output of the second
識別対象Ａが距離ｒＡの位置に、識別対象Ｂが距離ｒＢの位置に、それぞれ静止しており、回転羽２０４が完全に停止している場合の、第２のフーリエ変換部１０７の出力のうち、ドップラ周波数がゼロに対応する信号レベルを、図５に示している。図５に示されるように、識別対象Ａまでの距離ｒＡに対応する距離ｂｉｎと識別対象Ｂまでの距離ｒＢに対応する距離ｂｉｎに信号成分が現れる。
The output of the second
図６は、実施の形態１に係る第２のフーリエ変換部１０７の出力の他の一例を示す。
FIG. 6 shows another example of the output of the second
識別対象Ａが距離ｒＡの位置に、識別対象Ｂが距離ｒＢの位置に、それぞれ静止しており、回転羽２０４の回転速度が遅い場合の、第２のフーリエ変換部１０７の出力のうち、距離ｒＡおよび距離ｒＢの位置に対応する信号レベルを、図６に示している。図６に示されるように、距離ｒＡ及び距離ｒＢに対応する距離ｂｉｎのそれぞれに、回転羽２０４の回転によって生じるドップラシフトの影響が、ドップラ周波数の広がりに現れる。
In the case where the identification target A is stationary at the position of the distance rA and the identification target B is stationary at the position of the distance rB, and the rotation speed of the
図７は、実施の形態１に係る第２のフーリエ変換部１０７の出力の他の一例を示す。
FIG. 7 shows another example of the output of second
識別対象Ａが距離ｒＡの位置に、識別対象Ｂが距離ｒＢの位置に、それぞれ静止しており、回転羽２０４の回転速度が速い場合の、第２のフーリエ変換部１０７の出力のうち、距離ｒＡおよび距離ｒＢの位置に対応する信号レベルを、図７に示している。図７に示されるように、距離ｒＡ及び距離ｒＢに対応する距離ｂｉｎのそれぞれの、ドップラ周波数の広がりが、図６に示される場合よりも広くなる。
In the case where the identification target A is at the position of the distance rA and the identification target B is at the position of the distance rB, respectively, and the rotation speed of the
図８は、実施の形態１に係る識別子信号パターンの時間変化とドップラ周波数広がりの時間変化の関係を示す。 FIG. 8 shows the relationship between the time change of the identifier signal pattern and the time change of the Doppler frequency spread according to the first embodiment.
図６および図７に示されるように、識別子に対応する信号パターンに応じた回転羽２０４の回転速度に応じて、ドップラ周波数の広がりが変化する。これに対応して、識別子記憶部１０８で指定された識別子に対応する信号パターンに応じた、理想信号生成部１０９が生成する理想信号においても、周波数成分の広がりが変化する。例えば、信号パターン「１０１０…」の場合には、図８に示されるように、周波数成分の広がりが“大きい”→“小さい”→“大きい”→“小さい”→…を繰り返すこととなる。事前に測定された周波数成分の広がり具合を、理想信号生成部１０９に記憶させてもよい。
As shown in FIGS. 6 and 7, the spread of the Doppler frequency changes in accordance with the rotation speed of rotating
図９は、実施の形態１に係る理想信号生成部１０９、相関演算部１１０、および識別子判定部１１１の処理の一例を説明するフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of processing of ideal
ステップＳ８０１において、相関演算部１１０は、距離−ドップラ周波数の２次元座標に対する受信レベルの極大値と対応する座標を抽出する。
In step S801, the
ステップＳ８０２において、相関演算部１１０は、ｉ番目の極大値を選択する。抽出された極大値の数がｎである場合，ステップＳ８０２からステップＳ８１１までは、ｎ回実行される。
In step S802, the
ステップＳ８０３において、相関演算部１１０は、ｊ番目の識別子を選択する。例えば、識別子の数が、識別子Ａおよび識別子Ｂの２個である場合、ステップＳ８０３からステップＳ８０９までは、２回実行される。
In step S803, the
ステップＳ８０４において、理想信号生成部１０９は、ｊ番目の識別子に対応する理想信号ｓ（ｊ）を生成する。例えば、識別子の数が、識別子Ａおよび識別子Ｂの２個である場合、理想信号ｓ（１）に、識別子Ａに対応する理想信号ｓＡを割り当て、理想信号ｓ（２）に、識別子Ｂに対応する理想信号ｓＡを割り当てる。
In step S804, the ideal
ステップＳ８０５において、相関演算部１１０は、受信レベルのドップラ周波数シフト成分と理想信号との相関演算を行う。
In step S805, the
レーダ信号を反射する識別対象Ａ，Ｂが静止している場合、第２のフーリエ変換部１０７が出力する距離−ドップラ周波数の２次元座標に対する受信レベルの値が極大値をとる距離において、相関演算部１１０は、ドップラ周波数シフト成分がゼロの点を中心として、理想信号との相関演算を行う。一方、反射物体が移動している場合には、反射物体の移動速度の識別レーダ装置１００方向の成分に応じたドップラ周波数シフト成分を補償するために、受信レベルを周波数方向にシフトしてから理想信号との相関演算を行う。図９に示されるフローチャートを参照して、処理の概要を示す。
When the identification objects A and B that reflect the radar signal are stationary, the correlation calculation is performed at the distance where the value of the reception level with respect to the two-dimensional coordinate of the distance-Doppler frequency output by the second
距離−ドップラ周波数の２次元座標に対して受信レベルが極大値となる成分の数をｎ個とする。受信レベルのｉ番目の極大値は、距離ｒｉ，ドップラ周波数ｆｉの位置にあるとする。 The number of components at which the reception level has a local maximum value with respect to the two-dimensional coordinates of the distance and the Doppler frequency is n. It is assumed that the i-th local maximum of the reception level is at the position of the distance ri and the Doppler frequency fi.
第２のフーリエ変換部１０７の出力における受信レベルの極大値をとる位置（ｒｉ，ｆｉ）の、時刻ｔにおける受信レベルをｐ（ｒｉ，ｆｉ，ｔ）とする。ｊ番目の識別子（信号パターン長がＬの繰り返しパターン）に対応する、理想信号生成部１０９が生成する理想信号の、周波数ｆおよび時刻ｔにおける値を、ｓ（ｊ）（ｆ，ｔ）とする。
Let p (ri, fi, t) be the reception level at time t of the position (ri, fi) at which the maximum of the reception level in the output of the second
信号パターンおよび回転羽２０４の速度変化周期をＴとすると、演算結果が最大となる相関値Ｃ（ｉ）は、次の式（１）で表される。
ステップＳ８０６において、識別子判定部１１１は、相関演算部１１０によって計算された相関値Ｃ（ｉ）が閾値を超えるかどうかを判定する。
In step S806, the
相関値Ｃ（ｉ）が閾値を超えないと判定された場合（ステップＳ８０６：Ｎｏ）、ステップＳ８０７において、識別子判定部１１１は、ｉ番目の極大値はｊ番目の識別子に対応しないと判定する。一方、相関値Ｃ（ｉ）が閾値を超えると判定された場合（ステップＳ８０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ８０８において、識別子判定部１１１は、ｊ番目の識別子の相関値を候補値として記憶部１１１ａに保存する。
When it is determined that the correlation value C (i) does not exceed the threshold value (Step S806: No), in Step S807, the
ステップＳ８０９において、識別子判定部１１１は、ｉ番目の極大値に対して、全てのｊ、即ち、全ての識別子を処理したか否かを判定する。全てのｊについて処理していないと判定された場合（ステップＳ８０９：Ｎｏ）、ステップＳ８０３において、識別子判定部１１１は、次の識別子を選択する。
In step S809, the
一方、全てのｊについて処理したと判定された場合（ステップＳ８０９：Ｙｅｓ）、ステップＳ８１０において、識別子判定部１１１は、ステップＳ８０８において保存された相関値Ｃ（ｉ）の中で最大値をとるＣ（ｉ）に対応する相関値ｊが、ｉ番目の極大値に対応すると判定する。次いで、ステップＳ８１１において、識別子判定部１１１は、全てのｉ、即ち、全ての極大値を処理したか否かを判定する。全てのｉについて処理していないと判定された場合（ステップＳ８１１：Ｎｏ）、ステップＳ８０２において、識別子判定部１１１は、次の極大値を選択する。
On the other hand, if it is determined that the processing has been performed for all j (step S809: Yes), in step S810, the
一方、全てのｉについて処理したと判定された場合（ステップＳ８１１：Ｙｅｓ）、フローが終了する。 On the other hand, when it is determined that all i have been processed (step S811: Yes), the flow ends.
識別対象がｐ個であって、それぞれ、別々の距離に位置している条件の場合、フーリエ変換出力の極大値もｐ個存在する。したがって、図９に示されるフローチャートによる処理を実施した場合、相関演算は、全部でｐ２回行われる。 Under the condition that there are p identification targets and each is located at a different distance, there are also p maximum values of the Fourier transform output. Therefore, when the processing according to the flowchart shown in FIG. 9 is performed, the correlation calculation is performed p2 times in total.
例えば、識別レーダ装置１００が識別する識別対象が、識別対象Ａ，Ｂの２つに限定されている場合、即ち、ｐ＝２の場合、識別子記憶部１０８は、２つの識別対象Ａ，Ｂに対応する２種類の識別子を記憶すれば足りる。例えば、相関処理部１１０は、識別対象Ａに対応する識別子に応じた理想信号との相関演算を行った後に、識別子Ｂに対応した処理を行うこととなる。
For example, when the identification target identified by the
一方、識別対象の数がｐ（＞２）個の場合には、識別子記憶部１０８は、ｐ個の識別子を記憶する。そして、相関処理部１１０も、相関演算をｐ回行う。例えば、それぞれの識別子に対応する信号パターンが互いに直交してもよい。信号パターンが互いに直交することにより、信号パターン長の拡散ゲインが得られ、誤検知の確率を低減できる。また、信号パターン長が大きい程、他の識別子の場合の演算結果との差分が大きくなり、閾値をより高く設定できるので、必要に応じて十分に大きい信号パターン長を設定してもよい。例えば、識別子に対応する信号パターンに、Ｗａｌｓｈ符合などの直交符号を設定することが好ましい。
On the other hand, when the number of identification targets is p (> 2), the
図９に示されるフローチャートによれば、ステップＳ８０６において、極大値に対応すると判定された識別子が見つかった後も、他の識別子に対してステップＳ８０３〜Ｓ８０９のループを実行する。ステップＳ８０６において、他の識別子に対しても相関値を判定し、極大値に対応すると判定された全ての相関値を用いて極大値に対応する最良の識別子を選択することにより、雑音等の影響による誤判定の影響を低減できる。 According to the flowchart shown in FIG. 9, even after an identifier determined to correspond to the local maximum value is found in step S806, the loop of steps S803 to S809 is executed for another identifier. In step S806, correlation values are determined for other identifiers, and the best identifier corresponding to the local maximum value is selected using all the correlation values determined to correspond to the local maximum value. Can reduce the influence of erroneous determination.
図１０は、実施の形態１に係る理想信号生成部１０９、相関演算部１１０、および識別子判定部１１１の処理の他の一例を説明するフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating another example of the processing of ideal
図１０に示されるフローチャートのステップＳ８０１〜Ｓ８０７，Ｓ８０９，Ｓ８１１の処理内容は、それぞれ、図９に示されるステップＳ８０１〜Ｓ８０７，Ｓ８０９，Ｓ８１１の処理内容と同じであり、説明を省略する。図１０に示されるフローチャートにおいては、ステップＳ８０８ａにおいて、ｉ番目の極大値がｊ番目の識別子に対応すると判定された場合に、処理がステップＳ８１１に進み、残りの識別子に関する処理が省略される。これにより、図１０に示されるフローチャートを採用した場合、図９に示されるフローチャートを採用した場合と比較して、計算処理量を低減できる。 The processing contents of steps S801 to S807, S809, and S811 in the flowchart shown in FIG. 10 are the same as the processing contents of steps S801 to S807, S809, and S811 shown in FIG. 9, respectively, and description thereof will be omitted. In the flowchart shown in FIG. 10, when it is determined in step S808a that the i-th local maximum value corresponds to the j-th identifier, the process proceeds to step S811, and the processes regarding the remaining identifiers are omitted. Thereby, when the flowchart shown in FIG. 10 is adopted, the amount of calculation processing can be reduced as compared with the case where the flowchart shown in FIG. 9 is adopted.
実施の形態１によれば、識別レーダ装置１００は、識別対象Ａ，Ｂが装着する反射装置１１５，１１８に付与された識別子を識別する。したがって、識別対象Ａ，Ｂの身体的特徴の差異に関わらず、識別対象Ａ，Ｂを識別することができる。また、実施の形態１によれば、識別レーダ装置１００は、識別対象Ａ，Ｂが反射装置１１５，１１８を装着する限り、例えば、識別対象Ａ，Ｂが静止しても、移動しても、起立しても、着座しても、識別対象Ａ，Ｂを識別することができる。したがって、識別対象Ａ，Ｂが制約無く活動する状況においても、識別対象Ａ，Ｂを識別することができる。さらに、実施の形態１によれば、識別レーダ装置１００は、例えば、レーダ信号にミリ波を用いた場合、無線タグや無線送受信機といった無線通信技術を用いた場合と比較して、高い位置分解能を確保でき、また、光学カメラを用いた場合と比較して、プライバシーの保護が容易であり、天候や照明などの影響を受けにくい。
According to the first embodiment, the
例えば、幼稚園や保育園においては、園児一人ひとりの移動履歴や、特定の位置に留まった時間の長さや場所の情報を、他のどの園児と近接した位置にいた時間が長いかといった行動観察に用いてもよい。これにより、園児一人ひとりの行動により適した保育計画を立てることができる。また、建設現場などにおいては、作業員一人ひとりの移動履歴や、特定の位置に留まった時間の長さや場所の情報を用いて、個別の作業時間の長さや、資材や道具等を運搬するために要した時間、移動経路が適切であったか否かといった解析に用いてもよい。これにより、効率的な作業計画の作成に役立てることができる。 For example, in kindergartens and nursery schools, the movement history of each kindergarten and the length of time and location of staying at a specific location can be used to observe behavior such as which other kindergarten has spent more time in a nearby location. Is also good. As a result, it is possible to make a childcare plan more suitable for each kindergarten's behavior. Also, at construction sites, etc., using the movement history of each worker and information on the length of time and place staying at a specific position, to carry out the length of individual work time and transport materials and tools etc. It may be used for analysis such as whether the time required and the travel route were appropriate. This can help to create an efficient work plan.
＜変形例１＞
実施の形態１においては、上述したように、識別レーダ装置１００が発射したレーダ信号を反射する手段に、識別子に対応するドップラ周波数シフトを利用した。これに代えて、変形例１においては、レーダ信号を反射する手段に、識別子に対応する遅延（タップ）を利用する。タップを利用する結果、変形例１においては、異なる識別子を、距離軸方向に異なるシフト量を有する反射レベルの極大値に対応付けることができる。
<
In the first embodiment, as described above, the Doppler frequency shift corresponding to the identifier is used for the means for reflecting the radar signal emitted by the
図１１は、変形例１に係る反射装置１１５ａ（１１８ａ）の構成例を示す。
FIG. 11 shows a configuration example of a
反射装置１１５ａ（または１１８ａ）は、識別子設定部１１６（または１１９）と、反射制御部（反射制御装置）１１７ａ（または１２０ａ）とを備える。識別子設定部１１６（または１１９）は、図３に示される識別子設定部１１６（または１１９）と同様の構成要素であり、説明を省略する。
The
反射制御部１１７ａ，１２０ａは、信号パターン発生部１００１と、タップ制御部１００２と、受信アンテナ１００３と、増幅部１００４と、タップ付き遅延線部（遅延回路）１００５と、送信アンテナ１００６と、を備える。
The
信号パターン発生部１００１は、識別子に応じた固有の信号パターンを発生する。タップ制御部１００２は、信号パターン発生部１００１が発生した信号パターンに応じて、遅延量毎のタップのＯＮまたはＯＦＦを制御する。
The
増幅部１００４は、受信アンテナ１００３で受信した識別レーダ装置１００からのレーダ信号を増幅する。タップ付き遅延線部１００５は、タップ制御部１００２による遅延量毎の制御に基づき、遅延信号を出力する。
The
図１２は、変形例１に係るタップ付き遅延線部１００５の構成例を示す。
FIG. 12 shows a configuration example of a tapped
タップ付き遅延線部１００５は、複数の遅延線１１０１−１〜１１０１−ｎと、複数の切替部１１０２−１〜１１０２−ｎと、合成部１１０３と、を備える。
The tapped
複数の遅延線１１０１−１〜１１０１−ｎは、それぞれ、異なる遅延量１Ｔ〜ｎＴに対応する。遅延量の最小単位Ｔが、識別レーダ装置１００の距離方向における最小の分離分解能に対応する光速の移動時間よりも長いと、信号レベルに基づく識別子の識別が容易となるので好ましい。
The plurality of delay lines 1101-1 to 1101-n correspond to different delay amounts 1T to nT, respectively. It is preferable that the minimum unit T of the delay amount is longer than the moving speed of the light speed corresponding to the minimum separation resolution in the distance direction of the
遅延線は、例えば、減衰の少ない誘電体導波路を用いたもの、または、液晶に印加する電圧を制御することで遅延時間を可変できる電子式連続可変ディレイラインである。タップ付き遅延線部１００５を複数のタップに対応させるために、異なる遅延量１Ｔ〜ｎＴに対応する複数の遅延線１１０１−１〜１１０１−ｎは、並列に構成される。
The delay line is, for example, one using a dielectric waveguide with little attenuation, or an electronic continuously variable delay line that can vary the delay time by controlling the voltage applied to the liquid crystal. To make the tapped
複数の切替部１１０２−１〜１１０２−ｎは、それぞれ、タップ制御部１００２による異なる遅延量１Ｔ〜ｎＴ毎の制御に基づき、対応するタップのＯＮ／ＯＦＦを切り替える。複数の切替部１１０２−１〜１１０２−ｎも、複数の遅延線１１０１−１〜１１０１−ｎと同様に並列に構成される。
Each of the plurality of switching units 1102-1 to 1102-n switches ON / OFF of a corresponding tap based on control by the
合成部１１０３は、切替部１１０２−１〜１１０２−ｎからの出力信号を合成して遅延信号を出力する。
Combining
再度、図１１を参照する。送信アンテナ１００６は、タップ付き遅延線部１００５が出力した遅延信号を送信する。
FIG. 11 is referred to again. The
図１３は、変形例１に係る識別子に応じた固有の信号パターンの一例を示す。図１３に示されるように、変形例１においては、識別子に応じた固有の信号パターンが距離軸方向に発生する。 FIG. 13 shows an example of a unique signal pattern corresponding to the identifier according to the first modification. As shown in FIG. 13, in the first modification, a unique signal pattern corresponding to the identifier is generated in the distance axis direction.
変形例１に係る反射装置１１５ａ，１１８ａを用いた場合、図１３に示されるように、識別子に応じた固有の信号パターンが距離軸方向に発生する。相関演算部１１０は、距離−ドップラ周波数シフトの２次元座標に対する信号レベルの極大値を検出し、同一速度における信号成分を抽出し、識別子に対応する理想信号との相関演算を行う。相関演算は、例えば、信号レベルと理想信号との距離軸に沿った積分値である。変形例１によれば、識別子のドップラ周波数シフト方向への対応付けを用いずに識別対象を識別するので、識別対象をより高速に識別できる。
When the
なお、識別対象Ａと識別対象Ｂとが近接し、距離軸方向での信号パターンの識別が困難である場合も想定される。この場合、追尾部１１４にて、識別対象Ａと識別対象Ｂとがほぼ同位置に存在しているものとして識別対象Ａと識別対象Ｂの追尾を継続し、信号パターンの識別が可能となる距離を識別対象Ａと識別対象Ｂが離れた際に、再度、識別を実施してもよい。
It is assumed that the identification target A and the identification target B are close to each other and it is difficult to identify the signal pattern in the direction of the distance axis. In this case, the
＜実施の形態２＞
実施の形態１においては、識別レーダ装置１００は、識別対象の位置を特定するための情報として距離情報を用いた。実施の形態２においては、識別レーダ装置１００は、距離情報に加え、識別対象の位置を特定するための情報として角度情報も用いる。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, the
図１４は、実施の形態２に係る識別レーダ装置１３００の構成例を示す。
FIG. 14 shows a configuration example of the
識別レーダ装置１３００は、複数の送信アンテナ１３０１と、複数の送信信号発生部（Ｔｘ部）１３０２と、複数の受信アンテナ１３０３と、複数のブランチ処理部１３１３と、識別子記憶部１３０８と、理想信号生成部１３０９と、到来方向推定部（推定回路）１３１４と、一致確認部（確認回路）１３１５と、位置情報管理部（管理回路）１３１６と、追尾部１３１７と、を備える。
The
識別レーダ装置１３００は、図２に示される識別レーダ装置１００と異なり、複数の送受信アンテナに対応する構成を採り、さらに、到来方向推定部１３１４を備える。
The
複数の送信アンテナ１３０１は、それぞれ、複数の送信信号発生部１３０２が発生したレーダ信号を送信する。複数の送信アンテナ１３０１および複数の送信信号発生部１３０２のそれぞれは、図２に示される送信アンテナ１０１および送信信号発生部１０２と同様の構成要素であり、説明を省略する。
The plurality of
複数の受信アンテナ１３０３は、受信した信号を、それぞれ、複数のブランチ処理部１３１３のダウンコンバート部１３０４に入力する。複数の受信アンテナ１３０３は、それぞれ、図２に示される受信アンテナ１０３と同様の構成要素であり、説明を省略する。
The plurality of receiving
複数のブランチ処理部１３１３は、それぞれ、ダウンコンバート部１３０４と、第１のフーリエ変換部（距離用）１３０５と、記憶部１３０６と、第２のフーリエ変換部（速度用）１３０７と、相関演算部１３１０と、識別子判定部（第１の判定回路，第２の判定回路）１３１１と、距離検出部（検出回路）１３１２と、を備える。ダウンコンバート部１３０４と、第１のフーリエ変換部１３０５と、記憶部１３０６と、第２のフーリエ変換部１３０７と、相関演算部１３１０と、識別子判定部１３１１と、距離検出部１３１２とは、それぞれ、図２に示される、ダウンコンバート部１０４と、第１のフーリエ変換部１０５と、記憶部１０６と、第２のフーリエ変換部１０７と、相関演算部１１０と、識別子判定部１１１と、距離検出部１１２とは、と同様の構成要素であり、説明を省略する。
The plurality of
第２のフーリエ変換部１３０７は、第２のフーリエ変換部１０７の機能と同様の機能を備える。第２のフーリエ変換部１３０７の出力は、相関演算部１３１０および距離検出部１３１２に加えて、到来方向推定部１３１４にも出力される。
The second
識別子記憶部１３０８および理想信号生成部１３０９は、それぞれ、図２に示される識別子記憶部１０８および理想信号生成部１０９と同様の構成要素であり、説明を省略する。
The
到来方向推定部１３１４は、複数のブランチ処理部１３１３の各ブランチにおいて、第２のフーリエ変換部１３０７が検出した信号レベルの極大値に対応する距離および周波数から、受信信号の位相を示す複素信号を生成する。次いで、到来方向推定部１３１４は、他の隣接するブランチの受信信号との位相差に基づいて、反射波の到来方向を推定する。
The arrival
一致確認部１３１５は、複数のブランチ処理部１３１３の各ブランチの識別子判定部１３１１が判定した識別子が一致していることを確認する。一致確認部１３１５は、さらに、複数のブランチ処理部１３１３の各ブランチの距離検出部１３１２が検出した距離が一致することを確認する。一致確認部１３１５は、一致が確認された識別子および距離を、後段の位置情報管理部１３１６に出力する。
The
位置情報管理部１３１６は、距離および方向から特定される位置と、判定された識別子とを対応付けて管理する。
The position
追尾部１３１７は、位置情報管理部１３１６によって識別子と対応付けて管理される位置が、時間的にどの様に変化しているかを解析する。例えば、追尾部１３１７は、識別子毎に、カルマンフィルタを用いて、過去の観測値の履歴と、現在の観測値との関係とから、予測位置を推定してもよい。追尾部１３１７にて推定された予測位置は、解析部等に入力され、時系列的に解析されてもよい。
The
第２の実施の形態に係る識別レーダ装置１３００は、第１の実施の形態に係る識別レーダ装置１００に加えて、反射波の到来方向を推定する到来方向推定部１３１４を備える。したがって、第２の実施の形態に係る識別レーダ装置１３００によれば、識別対象までの距離に加えて、識別対象が位置する方向も追跡できる。
The
以上の説明において、各構成要素に用いる「・・・部」という表記は、「・・・回路（circuitry）」、「・・・デバイス」、「・・・ユニット」、又は、「・・・モジュール」といった他の表記に置換されてもよい。 In the above description, the notation “...” Used for each component is “... Circuit”, “... Device”, “... Unit”, or “. It may be replaced with another notation such as "module".
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。 Although various embodiments have been described with reference to the drawings, it is needless to say that the present disclosure is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be made within the scope of the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present disclosure. I understand. Further, each component in the above embodiment may be arbitrarily combined without departing from the spirit of the disclosure.
上記各実施形態では、本開示はハードウェアを用いて構成する例にとって説明したが、本開示はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。 In each of the above embodiments, the present disclosure has been described with respect to an example in which the present disclosure is configured using hardware, but the present disclosure can also be realized by software in cooperation with hardware.
また、上記各実施形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には、入力端子および出力端子を有する集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。 Further, each functional block used in the description of each of the above embodiments is typically realized as an LSI which is an integrated circuit having an input terminal and an output terminal. These may be individually integrated into one chip, or may be integrated into one chip so as to include some or all of them. Although an LSI is used here, it may be called an IC, a system LSI, a super LSI, or an ultra LSI depending on the degree of integration.
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサを用いて実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＬＳＩ内部の回路セルの接続又は設定を再構成可能なリコンフィギュラブル プロセッサ（Reconfigurable Processor）を利用してもよい。 Further, the method of circuit integration is not limited to LSI, and may be realized using a dedicated circuit or a general-purpose processor. After manufacturing the LSI, a programmable FPGA (Field Programmable Gate Array) or a reconfigurable processor capable of reconfiguring connection or setting of circuit cells inside the LSI may be used.
＜実施の形態のまとめ＞
本開示に係る識別レーダ装置は、電磁波または音波を発射する第１の送信アンテナと、前記電磁波または前記音波の反射装置による反射パターンを受信する第１の受信アンテナと、識別子に対応する信号パターンに基づいて生成された第１の信号と前記第１の受信アンテナが受信した前記反射パターンに基づいて生成された第２の信号との相関値に基づいて、前記識別子が前記反射装置に対応する識別子であるか否かを判定する第１の判定回路と、を備える。
<Summary of Embodiment>
The identification radar device according to the present disclosure includes a first transmission antenna that emits an electromagnetic wave or a sound wave, a first reception antenna that receives a reflection pattern of the electromagnetic wave or the sound wave by a reflection device, and a signal pattern corresponding to an identifier. An identifier corresponding to the reflection device, based on a correlation value between a first signal generated based on the first signal and a second signal generated based on the reflection pattern received by the first receiving antenna. And a first determination circuit for determining whether or not
本開示に係る識別レーダ装置において、前記反射パターンに基づいて前記反射装置までの距離を検出する検出回路と、前記反射装置に対応する前記識別子と前記距離とを対応付ける管理回路と、を備える。 The identification radar device according to the present disclosure includes a detection circuit that detects a distance to the reflection device based on the reflection pattern, and a management circuit that associates the identifier corresponding to the reflection device with the distance.
本開示に係る識別レーダ装置において、前記電磁波または前記音波は、ＦＣＭ（Ｆａｓｔ-Ｃｈｉｒｐ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式に対応するチャープ信号である。 In the identification radar device according to the present disclosure, the electromagnetic wave or the sound wave is a chirp signal corresponding to an FCM (Fast-Chirp Modulation) method.
本開示に係る識別レーダ装置において、前記第１の信号は、周波数の関数であり、前記第２の信号は、前記識別子に応じたドップラ周波数シフト成分を含み、前記相関値は、前記第１の信号と前記第２の信号との積の周波数軸に沿った積分値である。 In the identification radar device according to the present disclosure, the first signal is a function of frequency, the second signal includes a Doppler frequency shift component corresponding to the identifier, and the correlation value is the first signal. An integral value along a frequency axis of a product of the signal and the second signal.
本開示に係る識別レーダ装置において、前記第１の信号は、距離の関数であり、前記第２の信号は、前記識別子に応じた距離軸方向のシフト成分を含み、前記相関値は、前記第１の信号と前記第２の信号との積の距離軸に沿った積分値である。 In the identification radar device according to the present disclosure, the first signal is a function of distance, the second signal includes a shift component in a distance axis direction according to the identifier, and the correlation value is the second signal. An integral value of the product of the first signal and the second signal along the distance axis.
本開示に係る識別レーダ装置において、前記電磁波または前記音波を発射する複数の第２の送信アンテナと、前記電磁波または前記音波の前記反射装置による反射パターンを受信する複数の第２の受信アンテナと、前記複数の第２の受信アンテナのそれぞれに対応する複数の第２の判定回路であって、識別子に対応する信号パターンに基づいて生成された第１の信号と、前記複数の第２の受信アンテナの対応する１つが受信した前記反射パターンに基づいて生成された第２の信号との相関値に基づいて、前記識別子が前記反射装置に付与された識別子であるか否かをそれぞれが判定する複数の第２の判定回路と、前記第１の判定回路が判定した前記識別子および前記複数の第２の判定回路が判定した前記識別子が一致するか否かを確認する確認回路と、前記第１の受信アンテナおよび前記複数の第２の受信アンテナがそれぞれ受信した反射パターンに基づいて、前記反射パターンの到来方向を推定する推定回路と、を備える。 In the identification radar device according to the present disclosure, a plurality of second transmission antennas that emit the electromagnetic wave or the sound wave, a plurality of second reception antennas that receive a reflection pattern of the electromagnetic wave or the sound wave by the reflection device, A plurality of second determination circuits respectively corresponding to the plurality of second reception antennas, wherein a first signal generated based on a signal pattern corresponding to an identifier, the plurality of second reception antennas Each of which determines whether the identifier is an identifier given to the reflection device based on a correlation value with a second signal generated based on the reflection pattern received by a corresponding one of the plurality of reflection patterns And a second determination circuit for determining whether the identifier determined by the first determination circuit and the identifier determined by the plurality of second determination circuits match. Comprising circuitry and, based on the first receive antenna and a reflective pattern of the plurality of second receiving antenna receives respectively, and a estimation circuit for estimating the arrival direction of the reflection pattern.
本開示に係る反射装置は、反射装置に付与された識別子に対応する信号パターンを発生する信号パターン発生回路と、前記信号パターンに応じて識別装置が発射した電磁波または前記音波の反射パターンを変化させる反射制御装置と、を備える。 A reflection device according to the present disclosure includes a signal pattern generation circuit that generates a signal pattern corresponding to an identifier assigned to the reflection device, and changes a reflection pattern of an electromagnetic wave or the sound wave emitted by an identification device according to the signal pattern. A reflection control device.
本開示に係る反射装置において、前記反射制御装置は、前記信号パターンに応じて回転速度が変化する回転羽を備える。 In the reflection device according to the present disclosure, the reflection control device includes a rotating wing whose rotation speed changes according to the signal pattern.
本開示に係る反射装置において、前記反射制御装置は、前記電磁波または前記音波を受信する受信アンテナと、前記信号パターンに応じて前記電磁波または前記音波を遅延させた遅延信号を生成する遅延回路と、前記遅延信号を発射する送信アンテナと、を備える。 In the reflection device according to the present disclosure, the reflection control device, a reception antenna that receives the electromagnetic wave or the sound wave, and a delay circuit that generates a delay signal that delays the electromagnetic wave or the sound wave according to the signal pattern, A transmission antenna for emitting the delayed signal.
本開示に係る識別システムは、上記の識別装置と、上記の反射装置と、を備え、異なる反射装置に付与された識別子は、互いに異なる。 An identification system according to the present disclosure includes the above-described identification device and the above-described reflection device, and identifiers assigned to different reflection devices are different from each other.
本開示に係る識別システムにおいて、異なる前記識別子に対応する前記信号パターンは、直交する。 In the identification system according to the present disclosure, the signal patterns corresponding to the different identifiers are orthogonal.
本開示は、ミリ波帯などの無線信号を用いた識別レーダ装置、光信号を用いたライダ装置、音波を用いた音波探知機等に好適である。 The present disclosure is suitable for an identification radar device using a radio signal such as a millimeter wave band, a lidar device using an optical signal, a sound wave detector using a sound wave, and the like.
１００ 識別レーダ装置
１０１ 送信アンテナ
１０２ 送信信号発生部
１０３ 受信アンテナ
１０４ ダウンコンバート部
１０５ 第１のフーリエ変換部
１０６ 記憶部
１０７ 第２のフーリエ変換部
１０８ 識別子記憶部
１０９ 理想信号生成部
１１０ 相関演算部
１１１ 識別子判定部
１１１ａ 記憶部
１１２ 距離検出部
１１３ 位置情報管理部
１１４ 追尾部
１１５ 識別対象Ａの反射装置
１１６ 識別子設定部
１１７ 反射制御部
１１８ 識別対象Ｂの反射装置
１１９ 識別子設定部
１２０ 反射制御部
２０１ 信号パターン発生部
２０２ 駆動制御部
２０３ 回転羽駆動部
２０４ 回転羽
１００１ 信号パターン発生部
１００２ タップ制御部
１００３ 受信アンテナ
１００４ 増幅部
１００５ タップ付き遅延線部
１００６ 送信アンテナ
１１０１−１ １Ｔ遅延線
１１０１−２ ２Ｔ遅延線
１１０１−３ ３Ｔ遅延線
１１０１−ｎ ｎＴ遅延線
１１０２−１ 切替部
１１０２−２ 切替部
１１０２−３ 切替部
１１０２−ｎ 切替部
１１０３ 合成部
１３００ 識別レーダ装置
１３０１ 複数の送信アンテナ
１３０２ 複数の送信信号発生部
１３０３ 複数の受信アンテナ
１３０４ ダウンコンバート部
１３０５ 第１のフーリエ変換部
１３０６ 記憶部
１３０７ 第２のフーリエ変換部
１３０８ 識別子記憶部
１３０９ 理想信号生成部
１３１０ 相関演算部
１３１１ 識別子判定部
１３１２ 距離検出部
１３１３ 複数のブランチ処理部
１３１４ 到来方向推定部
１３１５ 一致確認部
１３１６ 位置情報管理部
１３１７ 追尾部
REFERENCE SIGNS LIST 100 identification radar device 101 transmission antenna 102 transmission signal generation unit 103 reception antenna 104 down-conversion unit 105 first Fourier transform unit 106 storage unit 107 second Fourier transform unit 108 identifier storage unit 109 ideal signal generation unit 110 correlation operation unit 111 Identifier determination unit 111a Storage unit 112 Distance detection unit 113 Position information management unit 114 Tracking unit 115 Reflection device for identification target A 116 Identifier setting unit 117 Reflection control unit 118 Reflection device for identification target B 119 Identifier setting unit 120 Reflection control unit 201 Signal Pattern generation unit 202 Drive control unit 203 Rotating wing driving unit 204 Rotating wing 1001 Signal pattern generation unit 1002 Tap control unit 1003 Receiving antenna 1004 Amplifying unit 1005 Tapped delay line unit 1006 Transmitting antenna 1101- 1 1T delay line 1101-2 2T delay line 1101-3 3T delay line 1101-n nT delay line 1102-1 switching unit 1102-2 switching unit 1103-3 switching unit 1102-n switching unit 1103 combining unit 1300 identification radar device 1301 Plural transmission antennas 1302 Plural transmission signal generation units 1303 Plural reception antennas 1304 Down conversion unit 1305 First Fourier transform unit 1306 Storage unit 1307 Second Fourier transform unit 1308 Identifier storage unit 1309 Ideal signal generation unit 1310 Correlation calculation unit 1311 Identifier determination unit 1312 Distance detection unit 1313 Plural branch processing units 1314 Arrival direction estimation unit 1315 Matching confirmation unit 1316 Location information management unit 1317 Tracking unit
Claims (11)
前記電磁波または前記音波の反射装置による反射パターンを受信する第１の受信アンテナと、
識別子に対応する信号パターンに基づいて生成された第１の信号と前記第１の受信アンテナが受信した前記反射パターンに基づいて生成された第２の信号との相関値に基づいて、前記識別子が前記反射装置に対応する識別子であるか否かを判定する第１の判定回路と、
を備える、識別装置。 A first transmitting antenna for emitting electromagnetic waves or sound waves,
A first receiving antenna for receiving a reflection pattern of the electromagnetic wave or the sound wave by a reflection device,
The identifier is determined based on a correlation value between a first signal generated based on a signal pattern corresponding to the identifier and a second signal generated based on the reflection pattern received by the first receiving antenna. A first determination circuit that determines whether the identifier is an identifier corresponding to the reflection device;
An identification device comprising:
前記反射装置に対応する前記識別子と前記距離とを対応付ける管理回路と、
を備える、請求項１に記載の識別装置。 A detection circuit that detects a distance to the reflection device based on the reflection pattern,
A management circuit that associates the identifier and the distance corresponding to the reflection device,
The identification device according to claim 1, comprising:
前記第２の信号は、前記識別子に応じたドップラ周波数シフト成分を含み、
前記相関値は、前記第１の信号と前記第２の信号との積の周波数軸に沿った積分値である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の識別装置。 The first signal is a function of frequency;
The second signal includes a Doppler frequency shift component corresponding to the identifier,
The correlation value is an integral value along a frequency axis of a product of the first signal and the second signal,
The identification device according to claim 1.
前記第２の信号は、前記識別子に応じた距離軸方向のシフト成分を含み、
前記相関値は、前記第１の信号と前記第２の信号との積の距離軸に沿った積分値である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の識別装置。 The first signal is a function of distance;
The second signal includes a shift component in a distance axis direction according to the identifier,
The correlation value is an integral value along a distance axis of a product of the first signal and the second signal.
The identification device according to claim 1.
前記電磁波または前記音波の前記反射装置による反射パターンを受信する複数の第２の受信アンテナと、
前記複数の第２の受信アンテナのそれぞれに対応する複数の第２の判定回路であって、識別子に対応する信号パターンに基づいて生成された第１の信号と、前記複数の第２の受信アンテナの対応する１つが受信した前記反射パターンに基づいて生成された第２の信号との相関値に基づいて、前記識別子が前記反射装置に付与された識別子であるか否かをそれぞれが判定する複数の第２の判定回路と、
前記第１の判定回路が判定した前記識別子および前記複数の第２の判定回路が判定した前記識別子が一致するか否かを確認する確認回路と、
前記第１の受信アンテナおよび前記複数の第２の受信アンテナがそれぞれ受信した反射パターンに基づいて、前記反射パターンの到来方向を推定する推定回路と、
を備える、
請求項１から５のいずれか一項に記載の識別装置。 A plurality of second transmitting antennas for emitting the electromagnetic waves or the sound waves;
A plurality of second receiving antennas for receiving a reflection pattern of the electromagnetic wave or the sound wave by the reflection device;
A plurality of second determination circuits respectively corresponding to the plurality of second reception antennas, wherein a first signal generated based on a signal pattern corresponding to an identifier, the plurality of second reception antennas Each of which determines whether or not the identifier is an identifier assigned to the reflection device based on a correlation value with a second signal generated based on the reflection pattern received by a corresponding one of the plurality of reflection patterns A second determination circuit of
A confirmation circuit for confirming whether or not the identifier determined by the first determination circuit and the identifier determined by the plurality of second determination circuits match;
An estimation circuit that estimates an arrival direction of the reflection pattern based on the reflection patterns received by the first reception antenna and the plurality of second reception antennas, respectively;
Comprising,
The identification device according to claim 1.
前記信号パターンに応じて識別装置が発射した電磁波または音波の反射パターンを変化させる反射制御装置と、
を備える、反射装置。 A signal pattern generation circuit that generates a signal pattern corresponding to the identifier given to the reflection device,
A reflection control device that changes a reflection pattern of electromagnetic waves or sound waves emitted by the identification device according to the signal pattern,
A reflection device comprising:
請求項７に記載の反射装置。 The reflection control device includes a rotating wing whose rotation speed changes according to the signal pattern.
The reflection device according to claim 7.
前記電磁波または前記音波を受信する受信アンテナと、
前記信号パターンに応じて前記電磁波または前記音波を遅延させた遅延信号を生成する遅延回路と、
前記遅延信号を発射する送信アンテナと、
を備える、
請求項７に記載の反射装置。 The reflection control device,
A receiving antenna for receiving the electromagnetic waves or the sound waves,
A delay circuit that generates a delay signal obtained by delaying the electromagnetic wave or the sound wave according to the signal pattern,
A transmitting antenna that emits the delayed signal;
Comprising,
The reflection device according to claim 7.
請求項７から９のいずれか一項に記載の反射装置と、
を備え、
異なる反射装置に付与された識別子は、互いに異なる、
識別システム。 An identification device according to any one of claims 1 to 6,
A reflection device according to any one of claims 7 to 9,
With
The identifiers assigned to different reflectors are different from each other,
Identification system.
請求項１０に記載の識別システム。
The signal patterns corresponding to different identifiers are orthogonal,
The identification system according to claim 10.
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