JP2022152502A - Dynamic body detection system, method thereof, program, recording medium and radar - Google Patents
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Abstract
Description
本開示はたとえば、銃器、刃物などの金属の他、金属類を所持する人などの動体を探知する技術に関する。
The present disclosure relates to, for example, techniques for detecting metals such as firearms and knives as well as moving objects such as people carrying metals.
空港などのセキュリティ検査では、一般にゲート型金属探知機や、検査員による有人検査が行われている。ゲート型金属探知機では、金属探知ゲートに旅客を潜らせて金属物を探知する。有人検査では、検査員がマニュアル操作で金属探知機を旅客の身体面に当てて金属物を探知する。 Security inspections at airports and the like generally use gate-type metal detectors or manned inspections by inspectors. Gate-type metal detectors detect metal objects by letting passengers pass through a metal detector gate. In manned inspections, inspectors manually apply metal detectors to the passenger's body to detect metal objects.
斯かる検査では、一人当たりの検査に時間を要するため、検査場の通過人数が少なく、膨大なセキュリティ対象を処理しなければならない空港などでは、検査渋滞を引き起こすなどの原因になる。 In such an inspection, since it takes time to inspect each person, the number of people passing through the inspection site is small, which causes inspection congestion at an airport or the like where a large number of security objects must be processed.
このため、比較的広い空間を移動する旅客などの歩行者の流れに対し、事前に疑わしい人をピックアップして検査対象を絞り込む事前スクリーニングの実施が望まれている。 For this reason, it is desired to carry out pre-screening to narrow down the inspection target by picking up suspicious persons in advance in the flow of pedestrians such as passengers moving in a relatively large space.
斯かるセキュリティ検査に利用可能な手段として、特定のエリアへの人の侵入を検知する技術が知られている(たとえば、特許文献1、特許文献2)。また、レーダ技術を用いて対象物の振動を検出し、その対象物の観測結果を可視化する技術が知られている(特許文献3)。
Techniques for detecting the intrusion of a person into a specific area are known as means that can be used for such security inspections (for example,
ところで、既述の事前スクリーニングを行えば、検査対象を絞り込むことができ、セキュリティ検査の迅速化や信頼性を高めることができる。この事前スクリーニングにはレーダを用いることができる。このレーダでは、検査対象に向けて送信波を送出し、この送信波による反射波を受信し、その受信信号の信号強度から金属物などの有無を判定するが、従前のレーダには以下の課題がある。 By the way, if the pre-screening described above is performed, the inspection target can be narrowed down, and the security inspection can be speeded up and the reliability can be improved. Radar can be used for this pre-screening. In this radar, a transmitted wave is sent out toward an object to be inspected, a reflected wave from this transmitted wave is received, and the presence or absence of metal objects is determined from the signal strength of the received signal. There is
検査対象が歩行中の人などの動体である場合、動体や、動体に付属する反射体からの反射強度は、距離の変化や、動体の姿勢変化で大きく揺らぐ。手振りや姿勢変化により、その陰に金属などの反射物が隠れる場合もあるし、反射強度の揺らぎが大きくなると、検出できないぐらい反射強度が低下する場合もある。このため、検査精度を低下させるという課題がある。 When the object to be inspected is a moving object such as a walking person, the intensity of reflection from the moving object and a reflector attached to the moving object fluctuates greatly due to changes in distance and changes in posture of the moving object. Reflective objects such as metal may be hidden behind hand gestures or posture changes. Therefore, there is a problem that the inspection accuracy is lowered.
検査対象を画像化する頻度が低い場合には、送信波の送出時、検査対象の姿勢や陰になっている反射体を捉えることはできないという課題がある。 If the inspection target is imaged infrequently, there is a problem that the posture of the inspection target and the shadowing reflector cannot be captured when the transmission wave is transmitted.
また、歩行中の人などの動体を検査対象とする場合には、検査対象の周辺にある建物構造の他、設置物などの環境からの反射波も画像化される。このため、検査対象となる動体を検出しても、動体以外からの反射波により動体の継続的な検知が妨げられるという課題がある。 In addition, when a moving object such as a walking person is to be inspected, reflected waves from the environment such as installed objects as well as building structures around the inspection object are imaged. Therefore, even if a moving object to be inspected is detected, there is a problem that continuous detection of the moving object is hindered by reflected waves from other than the moving object.
検査対象に対してできるだけ正確に検査するには、探知した同一のターゲットを長時間追尾することが必要であり、反射波から危険物が想定される画像を取得しなければならないという課題がある。 In order to inspect the object to be inspected as accurately as possible, it is necessary to track the same detected target for a long time, and there is a problem that an image of the assumed dangerous object must be acquired from the reflected wave.
銃器や刃物などの危険物は人が所有するものであり、これらは換言すれば、動体の付属物であり、人の全身からの反射波から得られる信号強度の総和は、動体の姿勢によっては、動体に付属する金属などからの反射波の信号強度より強力となる場合があり、従前のレーダでは検査対象を正確に探知できないという課題がある。 Dangerous objects such as firearms and knives are owned by humans, in other words, they are attached to moving bodies. In some cases, the intensity of the signal is stronger than that of the reflected wave from metal attached to the moving object, and conventional radar cannot accurately detect the object to be inspected.
発明者は、反射波の信号強度の揺らぎ回避、環境反射の影響回避、動体追尾などについて新たな知見を得たのである。 The inventor has obtained new knowledge about avoiding fluctuations in the signal strength of reflected waves, avoiding the effects of environmental reflections, and tracking moving objects.
そこで、本開示の目的は上記課題および前記知見に基づき、動体とともに移動する銃器や刃物などの危険物を探知することにある。
Therefore, an object of the present disclosure is to detect dangerous objects such as firearms and knives that move with moving objects based on the above problems and findings.
上記目的を達成するため、本開示の動体探知システムの一側面によれば、ディジタルビームフォーミング(Digital Beam Forming)方式の信号処理により探知する動体探知システムであって、動体に向けて少なくとも1つの送信アンテナからミリ波の送信波を送出する、送信部と、前記動体に対して一次元方向または二次元方向に配置した複数の受信アンテナで前記送信波の反射波を受け、前記受信アンテナごとに受信信号を生成する、受信部と、前記受信信号間の位相差から前記受信アンテナのアンテナ面に対する前記反射波の位相面を求めて前記反射波の到来方向および信号強度を同定し、
(a) 前記動体の静止物との識別
(b) 前記動体の高さ方向の計測
(c) 前記動体の追尾
(d) 前記受信アンテナから前記動体までの距離の計測
(e) 高反射物の特定
の何れかまたは二以上の処理を実行する、探知処理部と、少なくとも前記高反射物を含む前記動体を表す情報を提示する、情報提示部とを含む。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the moving body detection system of the present disclosure, there is provided a moving body detection system that performs detection by digital beam forming signal processing, wherein at least one transmission is directed toward a moving body. Reflected waves of the transmission waves are received by a transmission unit that transmits transmission waves of millimeter waves from an antenna, and a plurality of reception antennas arranged in a one-dimensional direction or a two-dimensional direction with respect to the moving object, and received by each of the reception antennas. a receiving unit that generates a signal, obtains a phase plane of the reflected wave with respect to the antenna plane of the receiving antenna from the phase difference between the received signals, and identifies the arrival direction and signal strength of the reflected wave;
(a) Discrimination of the moving object from a stationary object (b) Measurement of the height direction of the moving object (c) Tracking of the moving object (d) Measurement of the distance from the receiving antenna to the moving object (e) Highly reflective object a detection processing unit that executes one or more specific processes; and an information presenting unit that presents information representing the moving object including at least the highly reflective object.
この動体探知システムにおいて、さらに、前記送信部が、複数の送信アンテナを含み、前記送信波を繰返し周期ごとに異なる送信アンテナから時分割で送出し、繰返し周期のタイミングで前記送信アンテナごとに送信波を分離してもよい。 In this moving object detection system, the transmission unit further includes a plurality of transmission antennas, transmits the transmission waves from different transmission antennas in each repetition cycle in a time division manner, and sends the transmission waves to each of the transmission antennas at the timing of the repetition cycle. may be separated.
この動体探知システムにおいて、さらに、前記送信部が、複数の送信アンテナを含み、送信アンテナごとに異なる直交符号列で位相変調を行った送信波を同時に送信し、さらに、前記受信部が、前記受信信号で位相変調の復調を行い、前記送信アンテナごとに受信信号を分離してもよい。 In this moving object detection system, the transmitting unit includes a plurality of transmitting antennas, and simultaneously transmits transmission waves phase-modulated with a different orthogonal code sequence for each transmitting antenna. A demodulation of the phase modulation may be performed on the signal to separate the received signals for each of said transmit antennas.
この動体探知システムにおいて、さらに、前記動体に対して一次元方向に配置された受信アンテナのアンテナ列に対して直交方向に送信アンテナを配置してもよい。 In this moving body detection system, a transmitting antenna may be arranged in a direction orthogonal to the antenna array of receiving antennas arranged in a one-dimensional direction with respect to the moving body.
上記目的を達成するため、本開示の動体探知方法の一側面によれば、ディジタルビームフォーミング方式の信号処理により探知する動体探知方法であって、送信部が、動体に向けて少なくとも1つの送信アンテナからミリ波の送信波を送出する工程と、受信部が、前記動体に対して一次元方向または二次元方向に配置した複数の受信アンテナで前記送信波の反射波を受け、前記受信アンテナごとに受信信号を生成する工程と、探知処理部が、前記受信信号間の位相差から前記受信アンテナのアンテナ面に対する前記反射波の位相面を求めて前記反射波の到来方向および信号強度を同定し、
(a) 前記動体の静止物との識別
(b) 前記動体の高さ方向の計測
(c) 前記動体の追尾
(d) 前記受信アンテナから前記動体までの距離の計測
(e) 高反射物の特定
の何れかまたは二以上の処理を実行する工程と、
情報提示部が、少なくとも前記高反射物を含む前記動体を表す情報を提示する工程とを含む。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the moving object detection method of the present disclosure, there is provided a moving object detection method for detecting by digital beamforming signal processing, wherein a transmitting unit has at least one transmitting antenna directed toward a moving object. a step of transmitting a transmission wave of a millimeter wave from a receiving unit, receiving a reflected wave of the transmission wave with a plurality of receiving antennas arranged in a one-dimensional direction or a two-dimensional direction with respect to the moving object; a step of generating a received signal, a detection processing unit obtaining a phase plane of the reflected wave with respect to the antenna plane of the receiving antenna from the phase difference between the received signals, and identifying an arrival direction and signal strength of the reflected wave;
(a) Discrimination of the moving object from a stationary object (b) Measurement of the height direction of the moving object (c) Tracking of the moving object (d) Measurement of the distance from the receiving antenna to the moving object (e) Highly reflective object a step of performing any one or two or more specific processes;
and an information presenting unit presenting information representing the moving object including at least the highly reflective object.
この動体探知方法において、さらに、前記送信部が、複数の送信アンテナを含み、前記送信波を繰返し周期ごとに異なる送信アンテナから時分割で送出し、繰返し周期のタイミングで前記送信アンテナごとに送信波を分離してもよい。 In this moving object detection method, the transmission unit further includes a plurality of transmission antennas, transmits the transmission waves from different transmission antennas in each repetition cycle in a time division manner, and sends the transmission waves from each transmission antenna at the timing of the repetition cycle. may be separated.
この動体探知方法において、さらに、前記送信部が、複数の送信アンテナを含み、送信アンテナごとに異なる直交符号列で位相変調を行った送信波を同時に送信する工程と、前記受信部が、前記受信信号で位相変調の復調を行い、前記送信アンテナごとに受信信号を分離する工程とを含んでよい。 In this moving object detection method, the transmission unit includes a plurality of transmission antennas, and simultaneously transmits transmission waves phase-modulated with different orthogonal code sequences for each transmission antenna; demodulating the phase modulation on the signal to separate the received signals for each of the transmit antennas.
上記目的を達成するため、本開示のプログラムの一側面によれば、コンピュータによって実現するプログラムであって、動体に向けて少なくとも1つの送信アンテナからミリ波の送信波を送信部に送出させる機能と、前記動体に対して一次元方向または二次元方向に配置した複数の受信アンテナで前記送信波の反射波を受け、前記受信アンテナごとに受信信号を受信部に生成させる機能と、前記受信信号間の位相差から前記受信アンテナのアンテナ面に対する前記反射波の位相面を求めて前記反射波の到来方向および信号強度を同定する機能と、
(a) 前記動体の静止物との識別
(b) 前記動体の高さ方向の計測
(c) 前記動体の追尾
(d) 前記受信アンテナから前記動体までの距離の計測
(e) 高反射物の特定
の何れかまたは二以上の処理を実行する機能と、少なくとも前記高反射物を含む前記動体を表す情報を情報提示部に提示させる機能とを前記コンピュータで実行させる。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the program of the present disclosure, there is provided a program implemented by a computer, which has a function of transmitting a millimeter wave transmission wave from at least one transmission antenna toward a moving object to a transmission unit; a function of receiving a reflected wave of the transmitted wave by a plurality of receiving antennas arranged in one-dimensional direction or two-dimensional direction with respect to the moving object, and causing a receiving unit to generate a received signal for each of the receiving antennas; A function of identifying the arrival direction and signal strength of the reflected wave by obtaining the phase plane of the reflected wave with respect to the antenna plane of the receiving antenna from the phase difference of
(a) Discrimination of the moving object from a stationary object (b) Measurement of the height direction of the moving object (c) Tracking of the moving object (d) Measurement of the distance from the receiving antenna to the moving object (e) Highly reflective object The computer is caused to perform a function of executing one or more specific processes and a function of causing an information presenting section to present information representing the moving object including at least the highly reflective object.
上記目的を達成するため、本開示の記録媒体の一側面によれば、前記プログラムを格納する。 To achieve the above object, according to one aspect of the present disclosure, a recording medium stores the program.
上記目的を達成するため、本開示のレーダの一側面によれば、動体に向けて少なくとも1つの送信アンテナからミリ波の送信波を送出する、送信部と、前記動体に対して一次元または二次元に配置した複数の受信アンテナで前記送信波の反射波を受け、前記受信アンテナごとに受信信号を生成する、受信部と、前記受信信号間の位相差から前記受信アンテナのアンテナ面に対する前記反射波の位相面を求めて前記反射波の到来方向および信号強度を同定し、
(a) 前記動体の静止物との識別
(b) 前記動体の高さ方向の計測
(c) 前記動体の追尾
(d) 前記受信アンテナから前記動体までの距離の計測
(e) 高反射物の特定
の何れかまたは二以上の処理を実行する、探知処理部と、少なくとも前記高反射物を含む前記動体を表す情報を提示する、情報提示部とを含む。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the radar of the present disclosure, a transmitting unit that transmits millimeter wave transmission waves from at least one transmitting antenna toward a moving object; a receiving unit for receiving a reflected wave of the transmitted wave by a plurality of receiving antennas arranged in a dimension and generating a received signal for each of the receiving antennas; determining the phase front of the wave to identify the direction of arrival and signal strength of the reflected wave;
(a) Discrimination of the moving object from a stationary object (b) Measurement of the height direction of the moving object (c) Tracking of the moving object (d) Measurement of the distance from the receiving antenna to the moving object (e) Highly reflective object a detection processing unit that executes one or more specific processes; and an information presenting unit that presents information representing the moving object including at least the highly reflective object.
このレーダにおいて、さらに、前記送信部が、複数の送信アンテナを配し、前記送信波を繰返し周期ごとに異なる送信アンテナから時分割で送出し、繰返し周期のタイミングで前記送信アンテナごとに送信波を分離してもよい。 In this radar, further, the transmission unit has a plurality of transmission antennas, transmits the transmission waves from different transmission antennas in each repetition cycle in a time division manner, and transmits the transmission waves to each of the transmission antennas at the timing of the repetition cycle. may be separated.
このレーダにおいて、さらに、前記送信部が、複数の送信アンテナを配し、送信アンテナごとに異なる直交符号列で位相変調を行った送信波を同時に送信し、前記受信部が、前記受信信号で位相変調の復調を行い、前記送信アンテナごとに受信信号を分離してもよい。 In this radar, further, the transmitting unit has a plurality of transmitting antennas, and simultaneously transmits transmission waves phase-modulated with different orthogonal code sequences for each transmitting antenna; Demodulation may be performed to separate the received signals for each of the transmit antennas.
このレーダにおいて、さらに、前記動体に対して一次元方向に配置された受信アンテナのアンテナ列に対して直交方向に送信アンテナを配置してもよい。
In this radar, a transmitting antenna may be arranged in a direction orthogonal to an antenna array of receiving antennas arranged in a one-dimensional direction with respect to the moving object.
本開示によれば、次の何れかの効果が得られる。
(1) 特定の探知エリアにミリ波の送信波を送信し、探知エリアからの反射波を観測することで、機械的または電子的な走査をすることなく、高反射物を含む動体を高頻度で探知することができる。
According to the present disclosure, any of the following effects can be obtained.
(1) By transmitting millimeter-wave transmission waves to a specific detection area and observing the reflected waves from the detection area, moving objects including highly reflective objects can be detected at high frequency without mechanical or electronic scanning. can be detected by
(2) DBF方式によって受信アンテナパターンのスキャンが不要となり、スキャンに起因する動体または高反射物の探知漏れを防止でき、探知精度を高めることができる。 (2) The DBF method eliminates the need to scan the receiving antenna pattern, which can prevent missing detection of moving objects or highly reflective objects caused by scanning, and can improve detection accuracy.
(3) 動体に含まれる高反射物からの反射波を複数の受信アンテナで受信できるので、受信部に得られる受信信号の積分効果によって反射波の高感度化を実現できる。 (3) Reflected waves from highly reflective objects included in a moving object can be received by a plurality of receiving antennas, so that the reflected waves can be highly sensitive due to the integration effect of the received signals obtained by the receiver.
(4) DBF方式による高頻度計測の実現で、人などの動体と静止物とを判別する精度を高めることができ、静止物による動体の探知誤差を軽減できる。 (4) Realization of high-frequency measurement by the DBF method can improve the accuracy of distinguishing between moving objects such as people and stationary objects, and can reduce errors in detection of moving objects caused by stationary objects.
(5) 移動する動体に含まれる高反射物からの一瞬の反射波を捉え、その高反射物を特定することができる。 (5) It is possible to catch a momentary reflected wave from a highly reflective object contained in a moving moving object and identify the highly reflective object.
(6) 反射波により特定された動体の追尾が画像上で可能であり、高反射物の探知精度を高めることができ、銃器、刃物などの危険物を迅速に探知できる。
(6) Tracking of moving objects specified by reflected waves is possible on the image, and the detection accuracy of highly reflective objects can be improved, and dangerous objects such as firearms and knives can be quickly detected.
〔一実施の形態〕
図1は、一実施の形態に係る動体探知システム2の一例を示している。図示したシステム構成は一例であって、斯かる構成に本開示が限定されるものではない。
[One embodiment]
FIG. 1 shows an example of a moving
この動体探知システム2は、ディジタルビームフォーミング(Digital Beam Forming:DBF)方式(以下単に「DBF方式」と称する。)の信号処理により動体4を探知する探知システムである。
This moving
このDBF方式はたとえば、非特許文献1に記載されている通り、移相器や可変減衰器などではなく、A/D(アナログ/ディジタル)変換された後のI、Q信号を用いて計算機上で同様の処理をする方式である。
For example, as described in
動体4には、人などの動体物4-1の他、ミリ波の送信波Twに対して高反射率を呈する高反射物4-2を含む。高反射物4-2はたとえば、銃器、刃物などの金属を含む危険物を想定している。 The moving object 4 includes a moving object 4-1 such as a person and a highly reflective object 4-2 exhibiting a high reflectance with respect to the transmission wave Tw of millimeter waves. The highly reflective object 4-2 is assumed to be a dangerous object containing metal, such as firearms and knives.
この動体探知システム2は図1に示すように、送信部6、受信部8、信号処理部10および画像表示部12を備えている。
The moving
送信部6は、送信器14および少なくとも1つの送信アンテナ16を備え、送信器14は、送信信号ftによってミリ波の送信波Twを生成させ、この送信波Twを送信アンテナ16から動体4に向けて送出する。
The transmitting
受信部8は、複数の受信器18-1、18-2、・・・、18-nおよび受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-nを備える。受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-nは、送信波Twの送出方向に向いており、その直交方向に対して水平または垂直に配置される。 , 18-n and receiving antennas 20-1, 20-2, . . . , 20-n. The receiving antennas 20-1, 20-2, .
受信器18-1は受信アンテナ20-1で受けた反射波Rwから受信信号frを生成し、受信器18-2は受信アンテナ20-2で受けた反射波Rwから受信信号frを生成し、同様に、受信器18-nは受信アンテナ20-nで受けた反射波Rwから受信信号frを生成する。したがって、受信部8は、受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-nごとに受けた反射波Rwにより受信器18-1、18-2、・・・、18-nごとに受信信号frを生成する。 The receiver 18-1 generates a received signal fr from the reflected wave Rw received by the receiving antenna 20-1, the receiver 18-2 generates the received signal fr from the reflected wave Rw received by the receiving antenna 20-2, Similarly, the receiver 18-n generates a received signal fr from the reflected wave Rw received by the receiving antenna 20-n. . . , 18-n by the reflected waves Rw received by the receiving antennas 20-1, 20-2, . to generate a received signal fr.
信号処理部10は、動体4を探知する探知処理部の一例である。この信号処理部10はコンピュータを備え、送信部6、受信部8および画像表示部12の制御とともに、動体4の探知処理、画像表示制御などの情報処理を行う。
The
画像表示部12は情報提示部の一例であり、信号処理部10に得られる探知出力情報を画像として表示する。
The
斯かる動体探知システム2は、受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-n(以下、受信アンテナ20と略称する)を水平方向または垂直方向の一次元配置とすれば、二次元探知システムを構成する。 If the receiving antennas 20-1, 20-2, . Constructs a dimensional detection system.
これに対し、受信アンテナ20を水平方向および垂直方向の配置とし、この二次元配置の受信アンテナ20に対して受信部8を構成すれば、斯かる動体探知システム2は三次元探知システムに構成することができる。
On the other hand, if the receiving
<三次元探知システム>
図2は、動体探知システム2の変形例に係る三次元探知システムを示している。図2において、図1と同一部分には同一符号を付しており、X、Y、Zは三次元の座標軸を示している。
<Three-dimensional detection system>
FIG. 2 shows a three-dimensional detection system according to a modification of the moving
この三次元探知のための動体探知システム2では図2に示すように、送信部6および受信部8x、8yを備えている。
As shown in FIG. 2, the moving
受信部8xは、複数の受信器18x-1、18x-2、・・・、18x-n(以下、受信器18xと略称する)および受信アンテナ20x-1、20x-2、・・・、20x-n(以下、受信アンテナ20xと略称する)を備える。各受信アンテナ20xは送信波Twの送出方向と直交するX軸方向に配置する。
The receiving
受信部8yは、複数の受信器18y-1、18y-2、・・・、18y-n(以下、受信器18yと略称する)および受信アンテナ20y-1、20y-2、・・・、20y-n(以下、受信アンテナ20yと略称する)を備える。各受信アンテナ20yは受信アンテナ20xと同様に、送信波Twの送出方向と直交するY軸方向に配置し、各受信アンテナ20xの配置に対して直交配置である。
The receiving
送信部6は、送信器14および少なくとも1つの送信アンテナ16を備え、送信器14が生成したミリ波の送信波Twを送信アンテナ16からZ軸方向に存在する動体4に向けて送出する。
The transmitting
これに対し、受信部8xは、受信アンテナ20xごとに受けたX軸方向の反射波Rwにより受信器18xごとに受信信号frxを生成する。
On the other hand, the receiving
また、受信部8yは、受信アンテナ20yごとに受けたY軸方向の反射波Rwにより受信器18yごとに受信信号fryを生成する。
Further, the receiving
<処理工程>
図3は、信号処理部10による動体4の探知工程を示している。この探知工程は本開示の探知方法またはそのプログラムの一例である。
この探知工程には、送信波Twの送出工程(S101)、反射波Rwの受信工程(S102)、受信信号frの生成工程(S103)、反射波Rwの到来方向および信号強度の同定工程(S104)、動体4(=動体物4-1、高反射物4-2)の探知工程(S105)、情報提示工程(S106)、動体探知の継続判断(S107)などが含まれる。
<Processing process>
FIG. 3 shows the process of detecting the moving object 4 by the
This detection process includes a process of transmitting a transmitted wave Tw (S101), a process of receiving a reflected wave Rw (S102), a process of generating a received signal fr (S103), and a process of identifying the arrival direction and signal strength of the reflected wave Rw (S104). ), a moving object 4 (=moving object 4-1, highly reflective object 4-2) detection step (S105), an information presentation step (S106), determination of continuation of moving object detection (S107), and the like.
送信波Twの送出工程(S101): 送信部6が、動体4と正対方向に向けて少なくとも1つの送信アンテナ16からミリ波の送信波Twを送出する。
Transmission Wave Tw Transmitting Step (S101): The transmitting
反射波Rwの受信工程(S102): 受信部8(または受信部8x、8y)が、動体4に対して一次元方向または二次元方向に配置した複数の受信アンテナ20、20x、20yで動体4などからの反射波Rwを受信する。
Step of receiving reflected wave Rw (S102): The receiving unit 8 (or the receiving
受信信号frの生成工程(S103): 受信アンテナ20、20x、20yで受けた反射波Rwにより、受信部8(または受信部8x、8y)が受信アンテナ20(または受信アンテナ20x、20y)ごとに受信信号frまたは受信信号frx、fryを生成する。
Received signal fr generating step (S103): The reflected waves Rw received by the receiving
反射波Rwの到来方向および信号強度の同定工程(S104): 信号処理部10が受信信号fr(frx、fry)間の位相差および送信信号の時間差から受信アンテナ20(または受信アンテナ20x、20y)のアンテナ面に対する反射波Rwの位相面を求めて反射波Rwの到来方向、その信号強度および反射点までの距離を同定する。
Step of identifying direction of arrival of reflected wave Rw and signal strength (S104): The
動体4(=動体物4-1、高反射物4-2)の探知工程(S105): 信号処理部10は、受信信号frから情報処理を実行し、動体4として動体物4-1、高反射物4-2を探知する。この探知工程には、次の情報処理が含まれる。
(1) 動体4の高頻度計測
(2) 動体4の静止物との識別
(3) 動体4の高さ方向の計測
(4) 動体4の追尾
(5) 受信アンテナ20から動体4までの距離の計測
(6) 高反射物4-2の特定
(7) 探知出力の生成
これらの探知工程は一例であり、斯かる情報処理に限定されるものではない。
Step of detecting moving object 4 (=moving object 4-1, highly reflective object 4-2) (S105): The
(1) High-frequency measurement of the moving object 4 (2) Discrimination of the moving object 4 from a stationary object (3) Measurement of the height direction of the moving object 4 (4) Tracking of the moving object 4 (5) Distance from the receiving
情報提示工程(S106): 信号処理部10は、上記処理により探知出力を生成し、画像表示部12に出力する。この画像表示部12では、信号処理部10に探知された動体4、つまり、特定された動体物4-1や高反射物4-2の画像を表示する。
Information Presenting Step ( S<b>106 ): The
動体探知の継続判断(S107): 信号処理部10は、動体探知の終了指示を受けたか否かにより動体探知の継続を判断する。探知継続であれば(S107のYES)、S101に戻り、既述の処理S102~S107を継続し、探知終了であれば(S107のNO)、探知処理を終了する。
Determining whether to continue moving object detection (S107): The
<受信信号frの分離処理>
複数の送信アンテナ16に一次元の受信アンテナ20を配した場合、送信波Twは繰返し周期ごとに異なる送信アンテナ16から時分割で送信し、繰返し周期のタイミングで送信アンテナ16ごとの送信波Twを分離する方式を実行する。
<Separation processing of received signal fr>
When a one-
前記方式とは別に、送信アンテナ16ごとに異なる直交符号列で位相変調を行った送信波Twを同時に送信し、受信信号frで位相変調の復調を行い、送信アンテナ16ごとの受信信号frを分離する方式でもよい。
Separately from the above method, a transmission wave Tw phase-modulated with a different orthogonal code sequence is transmitted for each
<動体4の高頻度計測>
従来のビーム走査方式では、ある特定方向にレーダの送信波を繰返し周期の1周期分送信し、その信号が観測対象で反射され、この反射波がレーダで受信された後に、次の方向に送信波を送信するため、観測範囲全体を操作するのに時間が掛かり、ひいては画像1フレームを得るのに時間が掛かる。このため、画像生成を高頻度で行うことができない。そして、このような画像生成では、人などの動体の動きによる信号強度に揺らぎが生じ、生成画像に揺らぎの影響を回避できない。斯かる信号強度に揺らぎの影響を回避するには、動体4の動きが送信波Twの波長に対して無視できる程度の頻度で計測する必要がある。この計測の高頻度化をDBF方式でビーム走査なしに画像生成を行う。
<High frequency measurement of moving object 4>
In the conventional beam scanning method, a radar transmission wave is transmitted in a specific direction for one period of the repetition period, the signal is reflected by the observation target, and after this reflected wave is received by the radar, it is transmitted in the next direction. Because it transmits waves, it takes a long time to maneuver the entire observation range, which in turn takes a long time to acquire an image frame. Therefore, image generation cannot be performed at high frequency. In such image generation, the signal intensity fluctuates due to the movement of a moving body such as a person, and the generated image cannot be avoided from being affected by the fluctuation. In order to avoid the influence of fluctuations in the signal intensity, it is necessary to measure the movement of the moving body 4 at such a frequency that it can be ignored with respect to the wavelength of the transmission wave Tw. To increase the frequency of this measurement, an image is generated by the DBF method without beam scanning.
DBF方式を用いた高頻度計測として1回の送信波で1フレームの画像を送ることができるため、たとえば、100μ秒>10,000回/秒の計測を行う。斯かる高頻度計測によれば、送信波Twの波長に対して人などの動体4の動きを静止物とみなせる程度の変化として捉えることができ、動体4からの反射波Rwたとえば、一瞬の強力な反射波Rwも逃さず計測できる。 As high-frequency measurement using the DBF method, one frame image can be sent with one transmission wave, so measurement is performed at, for example, 100 μsec>10,000 times/sec. According to such high-frequency measurement, the movement of the moving body 4 such as a person can be regarded as a change that can be regarded as a stationary object with respect to the wavelength of the transmitted wave Tw. A reflected wave Rw can also be measured without missing.
<動体4の静止物との識別>
計測空間から動体4を抽出するには、反射波Rwに含まれる動体4以外の構造物などの静止物を除去する必要がある。静止している動体4は反射波Rwの波長レベルで見れば、大きく動いている物体と言える。この動きから反射波Rwに生じる位相変化を計測すれば、静止物からの反射波Rwを区別できる。
<Distinguishing moving object 4 from stationary object>
In order to extract the moving object 4 from the measurement space, it is necessary to remove stationary objects such as structures other than the moving object 4 included in the reflected wave Rw. The stationary moving object 4 can be said to be a large moving object when viewed at the wavelength level of the reflected wave Rw. By measuring the phase change that occurs in the reflected wave Rw from this movement, the reflected wave Rw from the stationary object can be distinguished.
したがって、反射波Rwに含まれる動体4以外の静止物からの反射波Rwに対し、送信波Twの波長レベルの変位で生じる位相変化を用いて、静止物と動体4とを識別し、動体4のみを抽出する。 Therefore, with respect to the reflected wave Rw from a stationary object other than the moving object 4 included in the reflected wave Rw, the stationary object and the moving object 4 are distinguished by using the phase change caused by the shift in the wavelength level of the transmission wave Tw. Extract only
<動体4の高さ方向の計測>
複数の受信アンテナ20は一次元方向または二次元方向に配置する。送信アンテナ16が単体の場合、受信アンテナ20を二次元配置とすれば、動体4の垂直方向にも分割計測が行える。つまり、動体4からの反射波Rwを垂直方向にも分離して計測でき、動体4から細分化された反射波Rwにおける反射強度を計測できる。
<Measurement in Height Direction of Moving Object 4>
A plurality of receiving
受信アンテナ20が一次元配置の場合、送信アンテナ16を受信アンテナ20のアンテナ列と直交方向に配列すれば、MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)方式による三次元化を実現できる。
When the receiving
<動体4の追尾>
計測した動体4に対し、その動体4を特定するための識別情報として、ID(Identification)情報を付与する。動体4が動くと、反射波Rwの信号強度は大きく揺らぎ、その信号が検出不能となる程度に弱くなる場合がある。繰り返し計測した場合、一定時間以内に一定の距離範囲内で既存のID番号の近傍で現れた動体4を同一物と判定し、同一のID情報を付与して追跡する。
<Tracking of moving object 4>
ID (Identification) information is given to the measured moving body 4 as identification information for specifying the moving body 4 . When the moving body 4 moves, the signal intensity of the reflected wave Rw fluctuates greatly, and the signal may become weak enough to become undetectable. When the measurement is repeated, a moving object 4 appearing in the vicinity of the existing ID number within a certain distance range within a certain time is judged to be the same object, and the same ID information is assigned and tracked.
同一のID情報が付与されて動体4が追跡されている間は、計測した反射強度の最大値を保持する。瞬間的に高い反射強度が計測されたとき、危険物を保持している可能性が高いと判定してもよい。 While the same ID information is given and the moving object 4 is being tracked, the maximum value of the measured reflection intensity is held. When a momentarily high reflection intensity is measured, it may be determined that there is a high possibility of holding a dangerous object.
<受信アンテナ20から動体4までの距離の計測>
送信波Twと受信アンテナ20に対し、その特定方向からの反射波Rwの伝搬遅延から動体4までの距離を算出する。
<Measurement of distance from receiving
The distance to the moving object 4 is calculated from the propagation delay of the reflected wave Rw from the specific direction with respect to the transmitted wave Tw and the receiving
<高反射物4-2の特定>
動体4からの反射波Rwは小さな金属より高反射となる場合がある。そこで、動体4の縦方向にも分解能を持ち、より小さい面積からの反射波Rwで動体4に含まれる高反射物4-2を判定する。
<Specification of highly reflective object 4-2>
A reflected wave Rw from the moving body 4 may be reflected more highly than a small metal. Therefore, the resolution is also provided in the vertical direction of the moving object 4, and the highly reflective object 4-2 included in the moving object 4 is determined by the reflected wave Rw from a smaller area.
<探知出力の生成>
既述の動体4を追尾し、動体4における動体物4-1と高反射物4-2との電波反射率の違いを利用して高反射物4-2を特定する。つまり、反射波Rwの信号強度から高反射物4-2を特定し、高反射物4-2を不審物ないし危険物と判定する処理を実行すればよい。これにより探知出力を生成する。
<Generation of detection output>
The moving object 4 described above is tracked, and the highly reflective object 4-2 is identified by utilizing the difference in radio wave reflectance between the moving object 4-1 and the highly reflective object 4-2 in the moving object 4. FIG. In other words, the highly reflective object 4-2 is specified from the signal intensity of the reflected wave Rw, and the process of determining the highly reflective object 4-2 as a suspicious or dangerous object may be executed. This produces a detection output.
<一実施の形態の効果>
この一実施の形態によれば、次の何れかの効果が得られる。
(1) 特定の探知エリアに対してミリ波の送信波Twを送信し、探知エリアからの反射波Rwを観測することで、機械的または電子的な走査をすることなく、高反射物4-2を含む動体4を高頻度で探知できる。
<Effect of one embodiment>
According to this embodiment, one of the following effects can be obtained.
(1) By transmitting a millimeter-wave transmission wave Tw to a specific detection area and observing the reflected wave Rw from the detection area, the highly reflective object 4- can be detected without mechanical or electronic scanning. A moving object 4 including 2 can be detected at high frequency.
(2) DBF方式によって受信アンテナパターンのスキャンが不要となり、スキャンに起因する動体4における高反射物4-2の探知漏れを防止でき、動体4の探知精度を高めることができる。 (2) The DBF method eliminates the need to scan the receiving antenna pattern, and can prevent missing detection of the highly reflective object 4-2 in the moving object 4 caused by scanning, thereby improving detection accuracy of the moving object 4. FIG.
(3) 動体4に含まれる高反射物4-2からの反射波Rwを複数の受信アンテナ20で受信できるので、受信部8に得られる受信信号frの積分効果によって反射波Rwの高感度化を実現できる。
(3) Since the reflected waves Rw from the highly reflective object 4-2 included in the moving object 4 can be received by the plurality of receiving
(4) DBF方式による高頻度計測の実現で、動体4と静止物とを判別する精度を高めることができ、静止物による動体4の探知誤差を軽減できる。 (4) Realization of high-frequency measurement by the DBF method can improve the accuracy of distinguishing the moving object 4 from the stationary object, and can reduce detection error of the moving object 4 due to the stationary object.
(5) 動体4に含まれる高反射物4-2からの一瞬の反射波Rwを捉え、その高反射物4-2を含む動体4を特定できる。 (5) A momentary reflected wave Rw from a highly reflective object 4-2 included in the moving object 4 can be caught, and the moving object 4 including the highly reflective object 4-2 can be specified.
(6) 反射波Rwにより特定された動体4の追尾が画像上で可能であり、動体4に含まれる高反射物4-2の探知精度が高められ、銃器、刃物などの危険物を迅速に探知することができる。
(6) The moving object 4 specified by the reflected wave Rw can be tracked on the image, the detection accuracy of the highly reflective object 4-2 included in the moving object 4 is improved, and dangerous objects such as firearms and knives can be quickly detected. can be detected.
<動体探知レーダ22>
図4は、実施例1に係る動体探知レーダ22を示している。図4において、図1と同一部分には同一符号を付してある。
<Moving body detection radar 22>
FIG. 4 shows the moving object detection radar 22 according to the first embodiment. In FIG. 4, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals.
この動体探知レーダ22は既述の動体探知システム2の一例であり、ミリ波の送信波Twを送出し、危険物を携帯している人などの動体4からの反射波Rwを取得し、危険物と目される高反射物4-2を含む動体4を探知するレーダシステムである。
This moving body detection radar 22 is an example of the moving
この動体探知レーダ22は送信部6、受信部8、信号処理部10および画像表示部12を備えている。
This moving object detection radar 22 comprises a
送信部6は単一の送信器14および送信アンテナ16を備え、送信器14で送信信号ftを生成し、送信アンテナ16から送信波Twを観測エリアに向けて送出する。この送信波Twはミリ波である。
The
送信器14はたとえば、FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave :周波数変調連続波)信号生成部24、電力増幅部26、方向性結合器28および分配回路30を備える。
The
FMCW信号生成部24は、信号処理部10から基準信号を受けてFMCW信号(以下「チャープ信号」と称する)を生成する。電力増幅部26は、FMCW信号生成部24からチャープ信号を受け、電力増幅を行い、送信信号ftを出力する。方向性結合器28は、電力増幅部26と送信アンテナ16を結合させ、電力増幅部26で所定のレベルに増幅された送信信号ftを送信アンテナ16に出力すると同時に送信信号ftの一部を分配回路30に分岐させる。送信アンテナ16は方向性結合器28から受けた送信信号ftにより動体4の観測エリアに送信波Twを送出する。
The
分配回路30は、方向性結合器28から送信信号ftの一部を受け、この送信信号ftを各受信器18-1、18-2、・・・、18-nに分配する。この送信信号ftは、各受信器18-1、18-2、・・・、18-nのローカル信号に用いられる。
A
受信部8は、複数の受信器18-1、18-2、・・・、18-nおよび受信アンテナ20-1、20-2・・・、20-nを備え、各受信アンテナ20で反射波Rwを受け、受信アンテナ20ごとに受信信号frを生成し、信号処理部10に提供する。
, 18-n and receiving antennas 20-1, 20-2 . . . , 20-n. In response to the wave Rw, each receiving
受信アンテナ20-1、20-2・・・、20-nは、一次元配列としてもよいし、図2に示すように、二次元配列としてもよい。二次元配列の受信アンテナ20では、水平方向に配列された複数の受信アンテナ20xと、垂直方向に配列された複数の受信アンテナ20yとを備え、各受信アンテナ20x、20yは直交配置とすればよい。
The receiving antennas 20-1, 20-2, . The two-dimensional array of receiving
各受信器18-1、18-2、・・・、18-nは、LNA(Low Noise Amplifier :低雑音増幅器)32、周波数混合器(MIXER)34、LPF(Low Pass Filter :低域通過フィルタ)36、中間周波増幅部38、アナログ・ディジタル変換器(A/D)40および前処理部42を備える。
Each receiver 18-1, 18-2, . ) 36 , an
受信アンテナ20に得られる受信信号frはLNA32で増幅し、MIXER34で送信信号ftとミキシングされる。これにより、ローカル信号で中間周波数への周波数変換が行われる。MIXER34で得られた中間周波信号は、LPF36を通過させて低域成分を抽出し、中間周波増幅部38で増幅した後、A/D40でディジタル信号に変換し、前処理部42を通して信号処理部10に提供される。前処理部42では、A/D変換された信号がFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)により周波数領域に変換される。感度を向上させるには、周波数領域のディジタル信号を積分して雑音の低減化などにより、高感度化を行えばよい。
A reception signal fr obtained at the
信号処理部10は、信号生成部44を備えるとともに、動体4の探知処理用のコンピュータなどを備える。信号生成部44は既述の基準信号を一定のタイミングで生成する。そして、信号処理部10の既述の情報処理には、動体4の高頻度計測、動体4の静止物との識別、動体4の高さ方向の計測、動体4の追尾、送信アンテナ16から動体4までの距離の計測、高反射物4-2の特定などの処理が含まれ、高反射物4-2を含む動体4を表す探知出力を生成する。
The
<信号処理部10のハードウェア>
信号処理部10は図5に示すように、コンピュータで構成される。図5に示す構成例では、信号生成部44、プロセッサ46、メモリ部48および入出力部50で構成されている。
<Hardware of
The
プロセッサ46は、メモリ部48に格納されているOS(Operating System)や動体探知プログラムを実行する情報処理を含み、動体4の探知に必要な信号処理や各種機能部の制御などを実行する。
The
メモリ部48はコンピュータで読み取り可能な記録媒体の一例であり、たとえばRAM(Random-Access Memory)やROM(Read-Only Memory)を備える。RAMは各種プログラムを実行するためのワークエリアを構成する。ROMはプログラムを記録する記憶手段であり、既述のOSや動体探知プログラムの格納の他、動体探知に必要な各種データを格納する。ROMはたとえば、電気的に内容を書き換えることができるEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory )、フラッシュメモリなどの半導体メモリなどを用いればよい。
The
メモリ部48はRAMやROMに限られずたとえば、磁気ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、SSD(Solid State Drive )などのコンピュータで読取り可能な記録媒体でもよい。
The
信号生成部44はプロセッサ46により制御され、同期信号となる基準信号などの信号を発生する。基準信号は送信器14および受信器18-1、18-2、・・・、18-nに提供され、タイミング信号として動作タイミングや信号処理に用いられる。
A
入出力部50は、受信器18-1、18-2、・・・、18-nの出力信号の取り込み、動体探知プログラムの実行による探知出力信号の出力に用いられる。
The input/
<動体4の探知処理>
動体4の探知処理について、信号処理部10では、受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-nごとに受信器18-1、18-2、・・・、18-nで得られた各受信信号frを用いて、受信信号fr間の位相差から各受信アンテナ20のアンテナ面に対する反射波Rwの位相面を求めて反射波Rwの到来方向、信号強度および位相を同定し、動体4の探知信号を生成する。
<Detection processing of moving object 4>
, 18-n for each of the receiving antennas 20-1, 20-2, . . . , 20-n. Using each received signal fr obtained, the phase plane of the reflected wave Rw with respect to the antenna plane of each receiving
この処理手順では、送信器14で生成した送信信号ftにより送信アンテナ16から送信波Twを探知エリアに向けて送信し、各受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-nで探知エリアからの反射波Rwを受ける。送信タイミングに同期して各受信器18-1、18-2、・・・、18-nから出力信号が信号処理部10に提供される。信号処理部10は、各出力信号である受信信号Yn(f)を用いて動体4の探知のための信号処理を実行する。各受信信号Yn(f)はアンテナで受信された反射信号がローカル信号により周波数変換され、周波数領域に変換されたものである。
In this processing procedure, the transmission wave Tw is transmitted from the
この信号処理において、受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-nごとに受信器18-1、18-2、・・・、18-nで得られる受信信号Yn(f)を用いて次の処理を実行する。 In this signal processing, received signals Yn(f) obtained by receivers 18-1, 18-2, . to do the following:
受信信号fr間の位相差から各受信アンテナ20のアンテナ面に対する反射波Rwの位相面を求め、反射波Rwの到来方向の同定とともに、その信号強度を同定する。
The phase plane of the reflected wave Rw with respect to the antenna plane of each receiving
この動体探知レーダ22では、送信部6と複数チャネルで構成される受信部8の一チャネル分の系統を示しているが、送信部6では信号処理部10内の信号生成部44が出力する信号を用いてチャープ信号を発生させる。この信号は電力増幅され、たとえば、79GHzのレーダ波として送信アンテナ16から出力される。
In this moving object detection radar 22, a system for one channel of the transmitting
このチャープ信号は、各受信器18-1、18-2、・・・、18-nの中間周波信号を生成するためのローカル信号にも用いられる。距離Rにある動体4からの反射波Rwの送信信号からの時間遅れ(伝搬遅延)τは、式(1)で表される。
τ=2・Rw/c ・・・・・(1)
式(1)において、cは光速である。
This chirp signal is also used as a local signal for generating intermediate frequency signals for each receiver 18-1, 18-2, . . . , 18-n. A time delay (propagation delay) τ from the transmitted signal of the reflected wave Rw from the moving object 4 at the distance R is expressed by Equation (1).
τ=2 Rw/c (1)
In equation (1), c is the speed of light.
線形チャープ信号の周波数の傾きをkとすると、動体4からの反射波Rwによる受信信号frと送信信号ftを混合して得られる中間周波信号Snの周波数fnは、式(2)で表される。
fn=k・τ=k・2・Rw/c ・・・・・(2)
Assuming that the slope of the frequency of the linear chirp signal is k, the frequency fn of the intermediate frequency signal Sn obtained by mixing the reception signal fr by the reflected wave Rw from the moving object 4 and the transmission signal ft is expressed by Equation (2). .
fn=k・τ=k・2・Rw/c (2)
中間周波信号Snは増幅され、A/D40でAD変換された後、前処理部42で複素信号に変換された後、FFTにより周波数領域に変換される。信号処理部10では、式(2)からRw=fn/2kで周波数は探知された動体4の距離に変換される。
The intermediate frequency signal Sn is amplified, AD-converted by the A/
そして、一次元配列の受信アンテナ20を用いた動体探知レーダ22では、送信周期ごとにレンジと方位の二次元で表される探知エリアの画像情報が得られ、画像表示部12に提示される。このミリ波の動体探知レーダ22では参照関数処理が行われる。
The moving object detection radar 22 using the one-dimensional array of receiving
<参照関数処理>
この参照関数処理では、画像化する探知エリアの全ての画像化点を、動体4が存在する仮想動体点とし、この仮想動体点から全受信アンテナ20までの距離を計算する。その距離により生じるミリ波の位相回転を受信チャンネル数分だけ計算する。次に、周波数領域で表された各チャンネルの出力信号である受信信号Yn(f)の、動体4と各チャンネルのアンテナ間の距離に相当する周波数の信号成分に記述の位相回転の補正を行い、全ての受信チャンネルの成分を加算する。これにより仮定した位置にある動体4からの反射波Rwの信号強度と位相を求めることができる。この操作をすべての画像化点に対して行うことにより、1フレームの画像を得ることができる。
<Reference function processing>
In this reference function processing, all imaging points in the detection area to be imaged are assumed to be virtual moving object points where the moving object 4 exists, and distances from these virtual moving object points to all receiving
したがって、1回のチャープ信号を送信する度に1フレームの二次元または三次元の探知画像を生成できる。これにより、従来のアンテナを走査するレーダでは1回の送信で1方向しか観測できず、アジマス方向が300画素ある場合、1フレームの画像を得るのに1回の送信時間の300倍を要する。一方、本方式では1回の送信時間で1フレームを得ることができ、高頻度な計測が可能になる。 Therefore, one frame of two-dimensional or three-dimensional detection image can be generated each time one chirp signal is transmitted. As a result, conventional radar scanning an antenna can observe only one direction with one transmission, and if there are 300 pixels in the azimuth direction, it takes 300 times as long as one transmission to obtain an image of one frame. On the other hand, in this method, one frame can be obtained in one transmission time, and high-frequency measurement becomes possible.
<二次元の参照関数処理>
図6は、二次元の参照関数処理を示している。図6において、図1と同一部分には同一符号を付してある。
<Two-dimensional reference function processing>
FIG. 6 illustrates two-dimensional reference function processing. In FIG. 6, the same reference numerals are given to the same parts as in FIG.
参照関数処理では画像化エリア52のすべての点を仮想動体点として、それぞれの仮想点に対する参照関数を求める。ある仮想動体点の参照関数は、その点と全ての受信アンテナ20-0から20-n間の距離R0~Rnを計算する。この距離による伝搬遅延τ0~τnは式(1)で求められる。
In the reference function processing, all points in the
参照関数G(n)は、次式(3)で求められる。
G(n)=exp(-j2πFCτ(n)) ・・・・・(3)
ここで、FCは送信波Twのミリ波の中心周波数である。
The reference function G(n) is obtained by the following equation (3).
G(n)=exp(-j2πFCτ(n)) (3)
Here, FC is the center frequency of the millimeter wave of the transmission wave Tw.
図7のAは、受信部8の出力信号と距離の関係を示している。
受信器18-1、18-2、・・・、18-nの出力信号は前処理部42でFFTにより周波数領域に変換され、Yn(f)となっている。
A of FIG. 7 shows the relationship between the output signal of the
The output signals of the receivers 18-1, 18-2, .
図7のBは、参照関数および受信信号frの積和演算処理を示している。
各受信チャンネルの受信器18の受信信号Yn(f)から仮想動体点の反射信号が含まれているはずの成分を抜き出し、当該距離を抜き出した受信信号とする。この受信信号と参照関数の共役関数を積和演算すれば、仮想動体点の反射強度と位相が求められる。
B of FIG. 7 shows the sum-of-products operation processing of the reference function and the received signal fr.
A component that should contain the reflection signal of the virtual moving object point is extracted from the reception signal Yn(f) of the
<三次元の参照関数処理>
(1)送信アンテナが1台の場合
送信アンテナ16が1台で三次元処理を行うためには、受信アンテナ20を水平と垂直の二次元に配列する。
<Three-dimensional reference function processing>
(1) When there is one transmitting antenna In order to perform three-dimensional processing with one transmitting
参照関数処理は画像化エリア52を三次元空間として、仮想動体点を三次元の座標内の点とする。その仮想動体点の位置と全ての受信アンテナ20間の距離から、アンテナ配列が一次元の場合と同じように処理を行うことができる。
In the reference function processing, the
(2)送信アンテナ16が複数台で受信アンテナ20が一次元配列の場合
この方式ではFMCW信号周期ごとに複数の送信アンテナのどれか一つから切り替えて送信する方式(スイッチモード)と、全送信アンテナ16から直交関数で位相変調されたFMCW信号を同時に送信する方式(コード変調モード)がある。何れの場合も受信信号Yn(f)までが異なるが、それ以降は同一の参照関数処理になる。
(2) When there are a plurality of transmitting
図8は、スイッチモードの構成を示している。図8において、図1と同一部分には同一符号を付している。 FIG. 8 shows a switch mode configuration. In FIG. 8, the same reference numerals are given to the same parts as in FIG.
このスイッチモードではスイッチ(SW)制御部54のSW制御により、FMCW信号の繰返し周期ごとに使用する送信アンテナ16を切替スイッチ部56により切り替える。受信信号もそれぞれの送信アンテナ16に対応した受信信号Yn(f)を切替スイッチ部57により切り替えてデータバッファ60に格納し、三次元データを構成する。
In this switch mode, the switch (SW)
図9は、コード変調モードの構成を示している。図9において、図1および図8と同一部分には同一符号を付している。 FIG. 9 shows the configuration of the code modulation mode. In FIG. 9, the same parts as in FIGS. 1 and 8 are given the same reference numerals.
コード変調モードでは送信部6が符号変調器58を通してすべての送信アンテナ16に接続されている。
In code modulation mode, the
FMCW信号の繰返し周期ごとに各送信アンテナ16の信号に異なる符号列の位相変調が行われる。受信信号には符号変調器58と逆位相の復調信号で一定回数の積和演算を関数積和乗算部61で行うことで、受信信号を各送信アンテナ16からの信号成分に分離する。符号変調器58には変復調符号生成部62から変調符号信号が与えられ、関数積和乗算部61には変復調符号生成部62から復調符号信号が与えられる。そして、関数積和乗算部61の乗算結果である信号成分データはデータバッファ64に格納される。
The signal of each
<三次元探知の受信信号と参照関数の生成>
図10は、仮想動体点エリアと送信アンテナおよび受信アンテナの関係を示している。図11は、三次元の参照関数処理を示している。
<Generation of received signal and reference function for 3D detection>
FIG. 10 shows the relationship between the virtual moving object point area and the transmitting and receiving antennas. FIG. 11 illustrates reference function processing in three dimensions.
送信アンテナ16が0からmまである場合、受信信号Yn,m(f)は各送信アンテナ数と受信アンテナ数の三次元データとなる。この三次元データから送信アンテナ16、仮想動体点エリア66、受信アンテナ20の伝搬距離に相当する成分を抜き出し、参照関数処理を行う二次元データを抽出する。
When the number of transmitting
伝搬遅延τは送信アンテナ16から仮想動体点、受信アンテナ20までの総距離から計算する。これによりそれぞれの仮想動体点に対し、受信アンテナ20と送信アンテナ16の組み合わせによる二次元の参照関数が生成される。この参照関数と受信データの当該距離成分を抜き出した二次元データで積和演算を行い、仮想動体点の信号強度と位相が求められる。
The propagation delay τ is calculated from the total distance from the transmitting
画像の1フレームは通常、100μ秒から1m秒である。歩行中の動体4でも移動距離は波長以下とみなすことができ、十分高い頻度での画像化が可能である。 One frame of an image is typically 100 μs to 1 ms. Even the moving object 4 that is walking can be considered to have a moving distance equal to or less than the wavelength, and can be imaged at a sufficiently high frequency.
画像処理では、受信データから探知エリア内での動体4の探知を行うとともに高反射物4-2の検出により、動体4が携行する高反射物4-2が危険物であるか否かの判定を行う。 In the image processing, the moving object 4 is detected within the detection area from the received data, and based on the detection of the highly reflective object 4-2, it is determined whether or not the highly reflective object 4-2 carried by the moving object 4 is a dangerous object. I do.
そして、受信部8の受信アンテナ20x、20y(図2)のように水平方向および垂直方向の二次元配置に配置することにより、垂直方向にもDBF処理を行うことができ、探知エリア内を走査でき、解像度の高い探知ができる。
By arranging the receiving
この場合、探知対象である動体4を表す画像化はレンジ、方位、仰角の三次元画像として得ることができる。この場合の処理も二次元と同様に画像化する領域の仮想探知対象と各アンテナ間の距離から参照関数を生成する。 In this case, imaging representing the moving object 4 to be detected can be obtained as a three-dimensional image of range, azimuth and elevation. In this case as well, a reference function is generated from the distance between the virtual object to be detected in the area to be imaged and each antenna, as in the case of two-dimensional processing.
<送信信号ftおよび受信信号frの処理>
図12のAは、送信信号ftおよび受信信号frの周波数変化を示し、図12のBはミキサー出力信号の周波数を示している。送信アンテナ16または受信アンテナ20から探知対象までの往復距離だけ、受信信号frが遅れるので、この受信信号frの遅れにより送信信号ftと受信信号fr間に周波数差Td(図12)が生じる。この周波数差がミキサー出力信号の周波数になる。チャープ率をkとすると、FMCW信号方式の送信信号ft(t)は式(4)で表すことができる。
<Processing of transmission signal ft and reception signal fr>
FIG. 12A shows frequency changes of the transmission signal ft and the reception signal fr, and FIG. 12B shows the frequency of the mixer output signal. Since the received signal fr is delayed by the round-trip distance from the transmitting
移動している動体4からの反射波Rwを求める。送信アンテナ16から動体4の位置までの距離をRT、同様に受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-nから動体4の距離をRRとする。
A reflected wave Rw from the moving body 4 is obtained. Let R T be the distance from the transmitting
動体4の速度は繰返し周期PRT内では一変化が無視できる程度に小さいとする。送信周波数をFC、チャープ率kとすると、受信信号fr(t)は式(5)で表される。 It is assumed that the velocity of the moving body 4 is so small that one change can be ignored within the repetition period PRT. Assuming that the transmission frequency is FC and the chirp rate is k, the received signal fr(t) is expressed by Equation (5).
この受信信号frをLNA32で増幅した後、送信信号ftを分岐したローカル信号で周波数を変換し、LPF36で低域部分を抜き出すと、中間周波信号fif(t)は式(6)で表される。
After the received signal fr is amplified by the
この中間周波信号fifを中間周波増幅部38で増幅、A/D40でデジタル信号に変換し、前処理部42では、FMCW信号をFFTにより周波数変換することで、各距離を表す信号成分が抽出される。この正の周波数成分は式(7)、(8)で表すことができる。
The intermediate frequency signal fif is amplified by the
各受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-nで得られる受信信号frの各レンジに参照関数処理を行い、動体4の位置、その反射強度および位相を求めている。 Reference function processing is performed on each range of the received signal fr obtained by each of the receiving antennas 20-1, 20-2, .
<方位合成>
この方位合成について、図13を参照する。図13では、単一の送信器14と、受信部8には一例として6台の受信器18-1、18-2、・・・、18-6を想定する。
<Orientation Synthesis>
Refer to FIG. 13 for this orientation synthesis. In FIG. 13, it is assumed that there is a
送信アンテナ16から距離Rtだけ離れた動体4に送信波Twを照射する。観測対象である動体4から得られる反射波Rwは受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-6に受信される。各受信器18-1、18-2、・・・、18-6の出力信号は、動体4から送信アンテナ16、受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-6までの総距離Rmにより、式(9)で表すことができる。
A transmitting wave Tw is emitted to a moving object 4 separated from a transmitting
である。式(10)において、nは受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-6に付されたアンテナ番号である。この場合、nは1、2、・・・、6である。
is. In equation (10), n is the antenna number assigned to the receiving antennas 20-1, 20-2, . . . , 20-6. In this case n is 1, 2, .
受信器18-1、18-2、・・・、18-6の出力信号は、信号処理部10で参照関数と相関処理される。これにより、信号処理部10では、方位分解能に応じた信号成分が抽出される。
Output signals from the receivers 18-1, 18-2, . As a result, the
この方位分解能は次の通りである。各受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-6が等距離dで、1列状態であるとすれば、さらに両端にd/2の効果があると考えられる。この場合、受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-6の実効的な全体の開口長Dは、式(11)で表される。
D=5×d+d ・・・・・(11)
This azimuth resolution is as follows. If the receiving antennas 20-1, 20-2, . In this case, the effective overall aperture length D of the receiving antennas 20-1, 20-2, .
D=5×d+d (11)
このような全体の開口長Dを持つ受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-6では、送信信号の波長をλとすると、期待できる方位分解能θRES は式(12)で表される。
θRES =λ/D ・・・・・(12)
In the receiving antennas 20-1, 20-2, . be done.
θRES = λ/D (12)
送信アンテナ16および各受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-6のそれぞれの開口長を等しいものとし、それぞれの開口長をd0とすると、探知範囲θ0 は、式(13)で表される。
θ0 =d0/λ ・・・・・(13)
Assuming that the opening lengths of the transmitting
θ0 = d0/λ (13)
受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-6の中心位置から探知範囲θ0 、距離R0の扇型線上の動体4の仮想点について、方位分解能θRES ごとに参照関数g(n,θ)を生成する。この参照関数g(n,θ)は、式(14)で表される。 A reference function g(n, θ). This reference function g(n, θ) is represented by Equation (14).
ここで、Rx(R,n,θ) は、送信アンテナ16から距離R、方位θにある反射点、さらにn番目の受信アンテナ20-nまでの総距離となる。
Here, Rx (R, n, θ) is the total distance from the transmitting
中間周波信号fif(R,n)と参照関数g(R,n,θ)の共役関数と相関処理することで、方位分解能ごとの信号h(R,θ)が抽出される。この信号h(R,θ)は、式(15)で表される。 A signal h(R, θ) for each azimuth resolution is extracted by performing correlation processing with the conjugate function of the intermediate frequency signal fif(R, n) and the reference function g(R, n, θ). This signal h(R, θ) is represented by Equation (15).
探知対象にひとつの観測点として動体4を想定すると、この動体4までの距離が展開したアンテナの全体の開口長Dに比べて遠方であれば、動体4の送信波は無限遠から到来すると考えられる。この場合、参照関数の処理はより簡単なFFTに置き換えることが可能となる。一般的には、遠方界と呼ばれる領域で、展開されたアンテナの全体の開口長をD、波長をλとすれば、距離Rは式(16)で表される。 Assuming a moving object 4 as one observation point of the object to be detected, if the distance to this moving object 4 is farther than the entire aperture length D of the deployed antenna, the transmitted wave from the moving object 4 is considered to arrive from infinity. . In this case, the reference function processing can be replaced with a simpler FFT. Generally speaking, in a region called the far field, the distance R is given by equation (16), where D is the entire aperture length of the deployed antenna and λ is the wavelength.
この場合、各アンテナ間の位相差は、動体4までの距離に無関係で受信アンテナ20-1、20-2、・・・、20-6のアンテナ面に対する角度で決定される。中間周波信号fif(n)をFFT処理すれば、式(17)に示す周波数成分h(f)が方位方向の信号に変換される。FFT出力の周波数をfとすると、方位θは、式(18)で表される。 In this case, the phase difference between the antennas is determined by the angles of the receiving antennas 20-1, 20-2, . If the intermediate frequency signal fif(n) is subjected to FFT processing, the frequency component h(f) shown in Equation (17) is converted into a signal in the azimuth direction. Assuming that the frequency of the FFT output is f, the orientation θ is expressed by Equation (18).
<動体4の位置および反射波の信号強度の検出>
図14は、動体探知レーダ22による動体4の位置および反射波Rwの信号強度の探知工程を示している。
<Detection of Position of Moving Object 4 and Signal Intensity of Reflected Wave>
FIG. 14 shows the process of detecting the position of the moving object 4 and the signal intensity of the reflected wave Rw by the moving object detection radar 22. In FIG.
この探知工程には、高頻度のレーダ計測(S201)、データ収集(S202)、インコヒーレント積分強度の算出(S203)、コヒーレント積分強度の算出(S204)、静止物か動体4かの判断(S205)、動体4の特定(S206)などが含まれる。 This detection process includes high-frequency radar measurement (S201), data collection (S202), calculation of incoherent integrated intensity (S203), calculation of coherent integrated intensity (S204), determination of stationary object or moving object 4 (S205 ), identification of the moving body 4 (S206), and the like.
高頻度のレーダ計測(S201): 高頻度のレーダ計測では、高頻度計測としてたとえば、100μ秒単位で送信波Twを送出し、動体4からの反射波Rwを取得する。 High-Frequency Radar Measurement (S201): In high-frequency radar measurement, for example, a transmission wave Tw is sent every 100 μs, and a reflected wave Rw from the moving object 4 is acquired.
データ収集(S202): 信号処理部10は探知エリアの参照関数処理されたレーダ画像を反射強度と位相情報を有する複素データDiとして生成する。この複素データDiは、メモリ部48にレーダ画像のフレーム(繰返し周期PRT)単位で複素画像データを表す複数のフレームとして格納される。
Data collection (S202): The
インコヒーレント積分強度の算出(S203): 信号処理部10は複数フレーム(たとえば、100枚/10m秒)の複素データDiのインコヒーレント積分強度を算出する。
Calculation of Incoherent Integrated Intensity (S203): The
コヒーレント積分強度の算出(S204): 信号処理部10は同様に、インコヒーレントと同数の複数フレームのコヒーレント積分強度を算出する。
Calculation of Coherent Integrated Intensity (S204): Similarly, the
静止物か動体4かの判断(S205): 静止物からの反射波Rwの位相は一定である。このため、インコヒーレント積分強度およびコヒーレント積分強度は何れも同じ強度を示す。これに対し、動体4からの反射波Rwの位相は動体4の動きに応じて大きく変化する。このため、動体4では、コヒーレント積分強度はインコヒーレント積分強度に比べて小さくなる。そこで、インコヒーレント積分強度からコヒーレント積分強度を減ずると、静止物からの反射波Rwの強度情報は相殺されるのに対し、動体4からの反射波Rwの強度情報は残存する。この相違から動体4を判定できる。 Judgment of stationary object or moving object 4 (S205): The phase of the reflected wave Rw from the stationary object is constant. Therefore, both the incoherent integrated intensity and the coherent integrated intensity show the same intensity. On the other hand, the phase of the reflected wave Rw from the moving body 4 changes greatly according to the motion of the moving body 4 . Therefore, in the moving object 4, the coherent integrated intensity is smaller than the incoherent integrated intensity. Therefore, when the coherent integrated intensity is subtracted from the incoherent integrated intensity, the intensity information of the reflected wave Rw from the stationary object is cancelled, whereas the intensity information of the reflected wave Rw from the moving object 4 remains. The moving object 4 can be determined from this difference.
動体4の特定(S206): 動体4を特定した強度情報に対して閾値を設定し、この閾値以上の強度領域を特定すれば、積分時間内に動体4が存在している領域を抽出することができる。 Identification of moving object 4 (S206): A threshold is set for the intensity information identifying the moving object 4, and if an intensity area equal to or higher than this threshold is identified, the area in which the moving object 4 exists is extracted within the integration time. can be done.
そして、各フレーム内で抽出した領域内の最大反射強度を持つ点を動体4の存在位置として抽出すれば、探知フレームレートごとにレーダ画像から動体4の位置と反射波Rwの信号強度を検知でき、動体4を特定できる。 Then, by extracting the point having the maximum reflection intensity in the region extracted in each frame as the existing position of the moving object 4, the position of the moving object 4 and the signal intensity of the reflected wave Rw can be detected from the radar image for each detection frame rate. , the moving body 4 can be specified.
<探知した動体4の追尾>
図15は、動体探知レーダ22による動体4の追尾工程を示している。
<Tracking of detected moving object 4>
FIG. 15 shows the process of tracking the moving object 4 by the moving object detection radar 22. As shown in FIG.
この追尾工程では、動体4の探知(S301)、IDの付与(S302)、IDごとに反射波Rwの最大強度の保存(S303)、IDの追尾(S304)、IDごとの閾値判定(S305)、動体4の特定(S306)などが含まれる。 In this tracking process, the moving object 4 is detected (S301), the ID is assigned (S302), the maximum intensity of the reflected wave Rw is stored for each ID (S303), the ID is tracked (S304), and the threshold is determined for each ID (S305). , identification of the moving body 4 (S306), and the like.
動体4の探知(S301): 信号処理部10は、動体4を探知する。この動体4には動体物4-1と高反射物4-2が含まれる。
Detection of Moving Object 4 (S301): The
IDの付与(S302): 信号処理部10は、探知した動体4に対して識別情報としてID番号を付与する。この場合、繰り返し計測した場合には、特定の動体4に対し既存のID番号を付加する。
Assignment of ID (S302): The
IDごとに反射波Rwの最大強度の保存(S303): 信号処理部10は、ID番号ごとに反射波Rwの最大強度を保存する。
Storing Maximum Intensity of Reflected Wave Rw for Each ID (S303): The
IDの追尾(S304): 信号処理部10は、複数のフレーム画像を総合し、ID番号で特定される動体4を表す動体情報を追尾する。同一のID番号を付与した動体4を追跡している間は、計測された反射強度の最大値を保持することにより、瞬間的に高い受信強度を検出したとき、追跡機能により同一ID番号を与え続けることができる。
Tracking of ID (S304): The
IDごとの閾値判定(S305): 信号処理部10は、ID番号ごとに閾値を設定し、閾値を超える反射波Rwを表す画像を特定する。
Threshold determination for each ID (S305): The
動体4の特定(S306): 信号処理部10は、反射強度から動体4や動体4における高反射物4-2を判定する。予め計測された動体4についての反射強度のデータベースと比較し、レーダ計測結果の信号強度から高反射物4-2の存在を判定する。たとえば、信号強度が強い動体4について、高反射物4-2を危険物として判定すればよい。
Identification of moving object 4 (S306): The
<実施例1の効果>
この実施例1によれば、次の何れかの効果が得られる。
(1) 従来のビーム操作方式に比較し、DBF方式でビーム走査なしに画像生成を実現するので、高頻度な画像生成を行うことができる。
<Effect of Example 1>
According to the first embodiment, one of the following effects can be obtained.
(1) Compared with the conventional beam operation method, the DBF method realizes image generation without beam scanning, so that high-frequency image generation can be performed.
(2) 歩行中の人などの動体4を探知でき、動体4に含まれる高反射物4-2による反射波Rwの反射強度や距離変化が動体4の姿勢などの揺らぎによる影響を回避でき、高反射物4-2を探知でき、一瞬の反射を逃さず探知できるので、危険物探知などの高頻度の観測を行うことができる。 (2) A moving object 4 such as a walking person can be detected, and the reflection intensity and distance change of the reflected wave Rw from the highly reflective object 4-2 included in the moving object 4 can avoid the influence of fluctuations such as the posture of the moving object 4, Since the highly reflective object 4-2 can be detected without missing a momentary reflection, high-frequency observation such as detection of dangerous objects can be performed.
(3) 波長レベルの変位で生じる位相変化を用いて、静止物と動体4とを識別でき、動体4の探知精度を高めることができる。 (3) A stationary object and a moving object 4 can be distinguished from each other by using the phase change caused by the displacement of the wavelength level, and the detection accuracy of the moving object 4 can be improved.
(4) 動体4を追尾し、動体4とともに移動する金属などの電波反射率の高い高反射物4-2を探知できる。 (4) It is possible to track the moving object 4 and detect a highly reflective object 4-2 such as a metal that moves with the moving object 4 and has a high radio wave reflectance.
(5) 動体4の縦方向にも分解能を設定しているので、より小さい面積からの反射信号で、動体4と高反射物4-2を判定することができる。
(5) Since the resolution is also set in the vertical direction of the moving object 4, it is possible to determine the moving object 4 and the highly reflective object 4-2 with reflected signals from smaller areas.
<動体探知レーダシステム70>
図16および図17は、実施例2に係る動体探知レーダシステム70を示している。
<Moving body
16 and 17 show a moving object
動体探知レーダシステム70は、図16に示すように、空港のコンコースなどに探知エリア72を設定して第1のレーダ部22-1および第2のレーダ部22-2を設置し、各レーダ部22-1、22-2からミリ波の送信波Twを送出し、動体4からの反射波Rwを各レーダ部22-1、22-2で取得する。
As shown in FIG. 16, the moving body
各レーダ部22-1、22-2にはサーバー装置74が接続され、レーダ部22-1、22-2の出力信号を合成して動体4の探知を行い、危険物と見做される高反射物4-2を探知する。
A
この動体探知レーダシステム70は図17に示すように、レーダ部22-1、22-2およびサーバー装置74で構成される。レーダ部22-1、22-2は、既述の動体探知レーダ22の送信部6、受信部8および信号処理部10で構成される。
This moving object
サーバー装置74は、レーダ部22-1、22-2を同期させる処理部76を内蔵し、かつ既述の画像表示部78を備えている。
The
<実施例2の効果>
この実施例2によれば、次の何れかの効果が得られる。
(1) レーダ部22-1は、動体4と正対方向に向けて送信波Twを放射し、レーダ部22-2は、レーダ部22-1と異なり、動体4と反対方向に向けて送信波Twを放射し、それぞれの反射波Rwを受信することができる。
<Effect of Example 2>
According to the second embodiment, one of the following effects can be obtained.
(1) The radar unit 22-1 radiates a transmission wave Tw in a direction opposite to the moving object 4, and the radar unit 22-2 transmits in a direction opposite to the moving object 4 unlike the radar unit 22-1. A wave Tw can be emitted and a respective reflected wave Rw can be received.
(2) サーバー装置74は、各レーダ部22-1、22-2の受信信号から動体4を探知でき、動体4のたとえば、背面側に隠されている高反射物4-2を容易にしかも迅速に探知することができ、危険物探知を容易化、高精度化できる。
(2) The
(3) 静止物などと動体4との識別精度を高めることができる。 (3) It is possible to improve the accuracy of discrimination between a stationary object and the moving object 4 .
〔他の実施の形態〕
本開示には以下の実施の形態が含まれる。
(1) 動体4に含まれる動体物4-1や高反射物4-2が危険物であるか否かの判定について、たとえば、危険物であるかを判定するための基準情報を取得し、この基準情報と動体4から取得した動体情報とを比較し、この動体情報が危険物であるか否かを判定し、この判定結果を提示してもよい。
[Other embodiments]
The present disclosure includes the following embodiments.
(1) For determining whether the moving object 4-1 or the highly reflective object 4-2 included in the moving object 4 is a dangerous object, for example, acquiring reference information for determining whether it is a dangerous object, This reference information may be compared with the moving body information acquired from the moving body 4 to determine whether or not this moving body information is a dangerous object, and the determination result may be presented.
(2) 上記実施の形態において、送信アンテナは1台、受信アンテナは一次元または二次元配列としてもよい。 (2) In the above embodiments, one transmitting antenna and one-dimensional or two-dimensional array of receiving antennas may be used.
(3) 上記実施の形態において、送信アンテナは複数台として時分割送信とし、受信アンテナは一次元配列としてもよい。 (3) In the above embodiments, a plurality of transmitting antennas may be used for time-division transmission, and the receiving antennas may be arranged in a one-dimensional array.
(4) 上記実施の形態において、送信アンテナは複数台として直交変調同時送信とし、受信アンテナは一次元配列としてもよい。
(4) In the above embodiments, a plurality of transmitting antennas may be used for orthogonal modulation simultaneous transmission, and the receiving antennas may be arranged in a one-dimensional array.
以上説明したように本開示によれば、空港などの従来の制限区域への入場時だけでなく、大規模イベントや公共交通機関などに対してもセキュリティ検査強化の需要に応ずることができる。膨大な人数の全数に対してこれらのセキュリティ検査を実施でき、セキュリティ検査場を通過できる人数が少なくなることによる深刻な検査渋滞を回避できる。 As described above, according to the present disclosure, it is possible to meet the demand for enhanced security inspection not only when entering a conventional restricted area such as an airport, but also for large-scale events, public transportation, and the like. These security inspections can be performed for all of a huge number of people, and serious inspection congestion due to fewer people being able to pass through the security inspection area can be avoided.
しかも、検査速度および検査精度を向上させ、比較的広い空間での歩行者の流れの中で、詳細なセキュリティのための検査対象者などの動体を絞り込む一次スクリーニングに活用でき、最小限対象者のみの詳細検査の実施に貢献できるなど、人々の往来の流れを止めることなく、高度なセキュリティを実現できる。
In addition, it improves inspection speed and inspection accuracy, and can be used for primary screening to narrow down moving objects such as people to be inspected for detailed security in the flow of pedestrians in a relatively large space. A high level of security can be achieved without stopping the flow of people, such as contributing to the implementation of detailed inspections of
2 動体探知システム
4 動体
4-1 動体物
4-2 高反射物
6 送信部
8 受信部
10 信号処理部
12 画像表示部
14 送信器
16 送信アンテナ
18-1、18-2、・・・、18-n 受信器
20-1、20-2、・・・、20-n 受信アンテナ
22 動体探知レーダ
22-1、22-2 レーダ部
24 信号生成部
26 電力増幅部
28 方向性結合器
30 分配回路
32 LNA
34 MIXER
36 LPF
38 中間周波増幅部
40 A/D
42 前処理部
44 信号生成部
46 プロセッサ
48 メモリ部
50 入出力部
52 画像化エリア
54 スイッチ制御部
56、57 切替スイッチ部
58 符号変調器
60、64 データバッファ
61 関数積和乗算部
62 変復調符号生成部
70 動体探知レーダシステム
72 探知エリア
74 サーバー装置
76 処理部
2 moving body detection system 4 moving body 4-1 moving body 4-2 highly
34 MIXER
36LPF
38 Intermediate frequency amplifier 40 A/D
42 preprocessing
Claims (13)
動体に向けて少なくとも1つの送信アンテナからミリ波の送信波を送出する、送信部と、
前記動体に対して一次元方向または二次元方向に配置した複数の受信アンテナで前記送信波の反射波を受け、前記受信アンテナごとに受信信号を生成する、受信部と、
前記受信信号間の位相差から前記受信アンテナのアンテナ面に対する前記反射波の位相面を求めて前記反射波の到来方向および信号強度を同定し、
(a) 前記動体の静止物との識別
(b) 前記動体の高さ方向の計測
(c) 前記動体の追尾
(d) 前記受信アンテナから前記動体までの距離の計測
(e) 高反射物の特定
の何れかまたは二以上の処理を実行する、探知処理部と、
少なくとも前記高反射物を含む前記動体を表す情報を提示する、情報提示部と、
を含む、動体探知システム。 A moving object detection system that detects by digital beam forming signal processing,
a transmitter that transmits a millimeter-wave transmission wave from at least one transmission antenna toward a moving object;
a receiving unit that receives a reflected wave of the transmitted wave with a plurality of receiving antennas arranged in one-dimensional direction or two-dimensional direction with respect to the moving body, and generates a received signal for each of the receiving antennas;
determining the phase plane of the reflected wave with respect to the antenna plane of the receiving antenna from the phase difference between the received signals to identify the arrival direction and signal strength of the reflected wave;
(a) Discrimination of the moving object from a stationary object (b) Measurement of the height direction of the moving object (c) Tracking of the moving object (d) Measurement of the distance from the receiving antenna to the moving object (e) Highly reflective object a detection processing unit that executes any one or two or more specific processes;
an information presentation unit that presents information representing the moving object including at least the highly reflective object;
motion detection system.
さらに、前記受信部が、前記受信信号で位相変調の復調を行い、前記送信アンテナごとに受信信号を分離する、
請求項1または請求項2に記載の動体探知システム。 Furthermore, the transmission unit includes a plurality of transmission antennas, and simultaneously transmits transmission waves phase-modulated with different orthogonal code sequences for each transmission antenna,
Furthermore, the receiving unit performs phase modulation demodulation on the received signal and separates the received signal for each of the transmitting antennas.
The moving body detection system according to claim 1 or 2.
送信部が、動体に向けて少なくとも1つの送信アンテナからミリ波の送信波を送出する工程と、
受信部が、前記動体に対して一次元方向または二次元方向に配置した複数の受信アンテナで前記送信波の反射波を受け、前記受信アンテナごとに受信信号を生成する工程と、
探知処理部が、前記受信信号間の位相差から前記受信アンテナのアンテナ面に対する前記反射波の位相面を求めて前記反射波の到来方向および信号強度を同定し、
(a) 前記動体の静止物との識別
(b) 前記動体の高さ方向の計測
(c) 前記動体の追尾
(d) 前記受信アンテナから前記動体までの距離の計測
(e) 高反射物の特定
の何れかまたは二以上の処理を実行する工程と、
情報提示部が、少なくとも前記高反射物を含む前記動体を表す情報を提示する工程と、
を含む、動体探知方法。 A moving object detection method for detecting by digital beamforming signal processing,
a transmitting unit transmitting millimeter-wave transmission waves from at least one transmitting antenna toward a moving object;
a receiving unit receiving reflected waves of the transmitted wave with a plurality of receiving antennas arranged in a one-dimensional direction or a two-dimensional direction with respect to the moving body, and generating a received signal for each of the receiving antennas;
a detection processing unit obtains the phase plane of the reflected wave with respect to the antenna plane of the receiving antenna from the phase difference between the received signals, and identifies the arrival direction and signal strength of the reflected wave;
(a) Discrimination of the moving object from a stationary object (b) Measurement of the height direction of the moving object (c) Tracking of the moving object (d) Measurement of the distance from the receiving antenna to the moving object (e) Highly reflective object a step of performing any one or two or more specific processes;
an information presentation unit presenting information representing the moving object including at least the highly reflective object;
A motion detection method, comprising:
前記受信部が、前記受信信号で位相変調の復調を行い、前記送信アンテナごとに受信信号を分離する工程と、
を含む、請求項5または請求項6に記載の動体探知方法。 a step of simultaneously transmitting transmission waves phase-modulated with a different orthogonal code sequence for each transmission antenna, wherein the transmission unit includes a plurality of transmission antennas;
a step in which the receiving unit performs phase modulation demodulation on the received signal and separates the received signal for each of the transmitting antennas;
7. The moving object detection method according to claim 5 or 6, comprising:
動体に向けて少なくとも1つの送信アンテナからミリ波の送信波を送信部に送出させる機能と、
前記動体に対して一次元方向または二次元方向に配置した複数の受信アンテナで前記送信波の反射波を受け、前記受信アンテナごとに受信信号を受信部に生成させる機能と、
前記受信信号間の位相差から前記受信アンテナのアンテナ面に対する前記反射波の位相面を求めて前記反射波の到来方向および信号強度を同定する機能と、
(a) 前記動体の静止物との識別
(b) 前記動体の高さ方向の計測
(c) 前記動体の追尾
(d) 前記受信アンテナから前記動体までの距離の計測
(e) 高反射物の特定
の何れかまたは二以上の処理を実行する機能と、
少なくとも前記高反射物を含む前記動体を表す情報を情報提示部に提示させる機能と、
を前記コンピュータで実行させるためのプログラム。 A program implemented by a computer,
A function of transmitting a millimeter wave transmission wave from at least one transmission antenna toward a moving object to a transmission unit;
a function of receiving a reflected wave of the transmitted wave by a plurality of receiving antennas arranged in one-dimensional direction or two-dimensional direction with respect to the moving body, and causing a receiving unit to generate a received signal for each of the receiving antennas;
a function of obtaining the phase plane of the reflected wave with respect to the antenna plane of the receiving antenna from the phase difference between the received signals to identify the arrival direction and signal strength of the reflected wave;
(a) Discrimination of the moving object from a stationary object (b) Measurement of the height direction of the moving object (c) Tracking of the moving object (d) Measurement of the distance from the receiving antenna to the moving object (e) Highly reflective object a function to perform one or more specific processes;
a function of causing an information presenting unit to present information representing the moving object including at least the highly reflective object;
on the computer.
前記動体に対して一次元または二次元に配置した複数の受信アンテナで前記送信波の反射波を受け、前記受信アンテナごとに受信信号を生成する、受信部と、
前記受信信号間の位相差から前記受信アンテナのアンテナ面に対する前記反射波の位相面を求めて前記反射波の到来方向および信号強度を同定し、
(a) 前記動体の静止物との識別
(b) 前記動体の高さ方向の計測
(c) 前記動体の追尾
(d) 前記受信アンテナから前記動体までの距離の計測
(e) 高反射物の特定
の何れかまたは二以上の処理を実行する、探知処理部と、
少なくとも前記高反射物を含む前記動体を表す情報を提示する、情報提示部と、
を含む、レーダ。 a transmitter that transmits a millimeter-wave transmission wave from at least one transmission antenna toward a moving object;
a receiving unit that receives a reflected wave of the transmitted wave with a plurality of receiving antennas arranged one-dimensionally or two-dimensionally with respect to the moving body, and generates a received signal for each of the receiving antennas;
determining the phase plane of the reflected wave with respect to the antenna plane of the receiving antenna from the phase difference between the received signals to identify the arrival direction and signal strength of the reflected wave;
(a) Discrimination of the moving object from a stationary object (b) Measurement of the height direction of the moving object (c) Tracking of the moving object (d) Measurement of the distance from the receiving antenna to the moving object (e) Highly reflective object a detection processing unit that executes any one or two or more specific processes;
an information presentation unit that presents information representing the moving object including at least the highly reflective object;
including radar.
前記受信部が、前記受信信号で位相変調の復調を行い、前記送信アンテナごとに受信信号を分離する、
請求項10または請求項11に記載のレーダ。 Furthermore, the transmission unit has a plurality of transmission antennas, and simultaneously transmits transmission waves that are phase-modulated with different orthogonal code sequences for each transmission antenna,
The receiving unit performs phase modulation demodulation on the received signal and separates the received signal for each of the transmitting antennas.
Radar according to claim 10 or claim 11.
13. The radar according to any one of claims 10 to 12, further comprising transmitting antennas arranged in a direction orthogonal to the antenna array of receiving antennas arranged in one-dimensional direction with respect to said moving object.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021055298A JP2022152502A (en) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | Dynamic body detection system, method thereof, program, recording medium and radar |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2021055298A JP2022152502A (en) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | Dynamic body detection system, method thereof, program, recording medium and radar |
Publications (1)
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JP2022152502A true JP2022152502A (en) | 2022-10-12 |
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ID=83556233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2021055298A Pending JP2022152502A (en) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | Dynamic body detection system, method thereof, program, recording medium and radar |
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JP (1) | JP2022152502A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115826062A (en) * | 2022-11-22 | 2023-03-21 | 广东分数维无线科技有限公司 | Organism identification system and method based on millimeter wave radar |
-
2021
- 2021-03-29 JP JP2021055298A patent/JP2022152502A/en active Pending
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