JP3527979B2 - マイクロウエーブセンサ - Google Patents
マイクロウエーブセンサInfo
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- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/04—Systems determining presence of a target
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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- G01S13/08—Systems for measuring distance only
- G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S13/36—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可視光線よりも低
周波の電磁波を用いた能動型のセンサであるマイクロウ
エーブセンサ（以下、「ＭＷセンサ」という）に係る。
特に、本発明は、周波数の異なる複数のマイクロ波を利
用して物体を検知するＭＷセンサの改良に関するもので
ある。
周波の電磁波を用いた能動型のセンサであるマイクロウ
エーブセンサ（以下、「ＭＷセンサ」という）に係る。
特に、本発明は、周波数の異なる複数のマイクロ波を利
用して物体を検知するＭＷセンサの改良に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来より、防犯装置の一つとして、マイ
クロ波を検知エリアに向けて送信し、検知エリア内に人
体が存在する場合には、その人体からの反射波（ドップ
ラー効果によって変調したマイクロ波）を受信して人体
（侵入者）を検知するＭＷセンサが知られている（例え
ば特開平７−３７１７６号公報）。
クロ波を検知エリアに向けて送信し、検知エリア内に人
体が存在する場合には、その人体からの反射波（ドップ
ラー効果によって変調したマイクロ波）を受信して人体
（侵入者）を検知するＭＷセンサが知られている（例え
ば特開平７−３７１７６号公報）。
【０００３】更に、ＭＷセンサの１タイプとして、周波
数の異なる複数のマイクロ波を利用して物体までの距離
を計測するようにしたものも知られている。この種のセ
ンサは、例えば周波数の異なる２種類のマイクロ波を検
知エリアに向けて送信し、それぞれの反射波に基づく２
つのＩＦ信号の位相差を検出するようになっている。こ
の位相差は、ターゲット（人体等の検知対象物体）まで
の距離に相関があり、ターゲットまでの距離が大きいほ
ど位相差も大きくなる傾向がある。つまり、この位相差
を求めることによりターゲットまでの距離を計測するこ
とが可能である。以下、この種のセンサにおけるＩＦ信
号の位相差検出動作について説明する。
数の異なる複数のマイクロ波を利用して物体までの距離
を計測するようにしたものも知られている。この種のセ
ンサは、例えば周波数の異なる２種類のマイクロ波を検
知エリアに向けて送信し、それぞれの反射波に基づく２
つのＩＦ信号の位相差を検出するようになっている。こ
の位相差は、ターゲット（人体等の検知対象物体）まで
の距離に相関があり、ターゲットまでの距離が大きいほ
ど位相差も大きくなる傾向がある。つまり、この位相差
を求めることによりターゲットまでの距離を計測するこ
とが可能である。以下、この種のセンサにおけるＩＦ信
号の位相差検出動作について説明する。
【０００４】周波数の異なる２種類のマイクロ波の反射
波に基づくＩＦ信号が図３（ａ）に示すような正弦波Ｉ
Ｆout１，ＩＦout２（ターゲットまでの距離に応じた位
相差を有している）である場合、これらＩＦ信号から成
形される矩形波Ａ，Ｂは、それぞれ図３（ｂ）に示すよ
うになる。そして、これら矩形波Ａ，Ｂの位相差（図中
における矩形波の立ち上がり部分の位相差Δｔ）を検出
することによってターゲットまでの距離を計測すること
が可能になる。
波に基づくＩＦ信号が図３（ａ）に示すような正弦波Ｉ
Ｆout１，ＩＦout２（ターゲットまでの距離に応じた位
相差を有している）である場合、これらＩＦ信号から成
形される矩形波Ａ，Ｂは、それぞれ図３（ｂ）に示すよ
うになる。そして、これら矩形波Ａ，Ｂの位相差（図中
における矩形波の立ち上がり部分の位相差Δｔ）を検出
することによってターゲットまでの距離を計測すること
が可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のセ
ンサを室内に設置した場合、天井面や壁面や床面によっ
て反射されるマイクロ波の影響によって測定誤差が生じ
ることがある。具体的には、ターゲットが、センサの至
近距離（例えば０〜２ｍ程度）に存在する場合やセンサ
から比較的遠い位置（例えばセンサから８ｍ以上の位
置）に存在する場合には、この測定誤差は僅かである。
ところが、ターゲットが上記以外の位置（例えばセンサ
から３〜７ｍ程度の位置）に存在する場合には測定誤差
が大きくなってしまう可能性がある。以下、その理由に
ついて説明する。
ンサを室内に設置した場合、天井面や壁面や床面によっ
て反射されるマイクロ波の影響によって測定誤差が生じ
ることがある。具体的には、ターゲットが、センサの至
近距離（例えば０〜２ｍ程度）に存在する場合やセンサ
から比較的遠い位置（例えばセンサから８ｍ以上の位
置）に存在する場合には、この測定誤差は僅かである。
ところが、ターゲットが上記以外の位置（例えばセンサ
から３〜７ｍ程度の位置）に存在する場合には測定誤差
が大きくなってしまう可能性がある。以下、その理由に
ついて説明する。
【０００６】先ず、ターゲットがセンサの至近距離に存
在する場合について図４（ａ）を用いて説明する。この
種のセンサａの受信用アンテナは、正面から受信する反
射波（水平方向の反射波であって図中左向きのマイクロ
波）に対する指向性は高く、逆に側方や上下方向から受
信する反射波（例えば図中に一点鎖線で示す反射波）に
対する指向性は弱く設定されている。このため、ターゲ
ットｂがセンサａの至近距離に存在する場合、センサａ
からのマイクロ波がターゲットｂに直接照射され、その
反射波もセンサａに直接反射されたもの（図中実線で示
す照射波及び反射波であって、以下、このようにして受
信された反射波を正規反射波と呼ぶ）に対しては反射波
の受信信号レベルは高い。これに対し、図中一点鎖線で
示すように天井面ｃや床面ｄ等によって反射された後に
センサａに受信された信号の受信信号レベルは極端に低
くなっている。このため、ターゲットｂまでの距離を計
測するためのＩＦ信号を形成する反射波の殆どは、図中
実線で示す正規反射波であるので殆ど計測誤差は生じな
い。
在する場合について図４（ａ）を用いて説明する。この
種のセンサａの受信用アンテナは、正面から受信する反
射波（水平方向の反射波であって図中左向きのマイクロ
波）に対する指向性は高く、逆に側方や上下方向から受
信する反射波（例えば図中に一点鎖線で示す反射波）に
対する指向性は弱く設定されている。このため、ターゲ
ットｂがセンサａの至近距離に存在する場合、センサａ
からのマイクロ波がターゲットｂに直接照射され、その
反射波もセンサａに直接反射されたもの（図中実線で示
す照射波及び反射波であって、以下、このようにして受
信された反射波を正規反射波と呼ぶ）に対しては反射波
の受信信号レベルは高い。これに対し、図中一点鎖線で
示すように天井面ｃや床面ｄ等によって反射された後に
センサａに受信された信号の受信信号レベルは極端に低
くなっている。このため、ターゲットｂまでの距離を計
測するためのＩＦ信号を形成する反射波の殆どは、図中
実線で示す正規反射波であるので殆ど計測誤差は生じな
い。
【０００７】次に、ターゲットｂがセンサａから比較的
遠い位置に存在する場合について図４（ｂ）を用いて説
明する。この場合、図中破線で示すように照射波が天井
面ｃ等によって反射されたり、図中一点鎖線で示すよう
に反射波が床面ｄ等によって反射された状況では、マイ
クロ波の経路が正規反射波の経路（図中実線で示す経
路）よりも長くなってしまう。ところが、ターゲットｂ
までの距離が長いため、このターゲットｂまでの距離に
対する上記経路の差の比率は１割程度に抑えることがで
きる。例えば、ターゲットｂがセンサａから１０ｍの距
離に存在する場合において上記経路の差が１ｍであった
としても誤差は１割に抑えられる。このため、天井面ｃ
や床面ｄでのマイクロ波の反射による誤差の影響は殆ど
生じない。
遠い位置に存在する場合について図４（ｂ）を用いて説
明する。この場合、図中破線で示すように照射波が天井
面ｃ等によって反射されたり、図中一点鎖線で示すよう
に反射波が床面ｄ等によって反射された状況では、マイ
クロ波の経路が正規反射波の経路（図中実線で示す経
路）よりも長くなってしまう。ところが、ターゲットｂ
までの距離が長いため、このターゲットｂまでの距離に
対する上記経路の差の比率は１割程度に抑えることがで
きる。例えば、ターゲットｂがセンサａから１０ｍの距
離に存在する場合において上記経路の差が１ｍであった
としても誤差は１割に抑えられる。このため、天井面ｃ
や床面ｄでのマイクロ波の反射による誤差の影響は殆ど
生じない。
【０００８】これに対し、図４（ｃ）に示すように、タ
ーゲットｂの位置がセンサａの至近距離でもセンサａか
ら遠い距離でもない場合には、図中一点鎖線で示すよう
に床面ｄ等によって反射された後にセンサａに受信され
る反射波はアンテナの正面に近い角度から受信されるこ
とになり、信号の受信信号レベルは比較的高い状態とな
っている。また、図中破線で示すように照射波が天井面
ｃ等によって反射されたり、図中一点鎖線で示すように
反射波が床面ｄ等によって反射された状況では、マイク
ロ波の経路が正規反射波の経路よりも長くなってしま
い、センサａからターゲットｂまでの距離も比較的近い
ため、このセンサａからターゲットｂまでの距離に対す
る上記経路の差の比率は大きく（例えば５割程度に）な
ってしまう可能性がある。つまり、正規反射波の経路よ
りも大幅に長い経路を経た反射波が比較的高い受信信号
レベルでセンサａに受信されてしまうといった状況にな
る。このため、上記正規反射波とこの正規反射波の経路
よりも長い経路を経た反射波との合成波によってＩＦ信
号が成形されることになり、後者の反射波（正規反射波
の経路よりも長い経路を経た反射波）の影響による測定
誤差が大きくなってセンサａの信頼性が大きく阻害され
てしまうことになる。
ーゲットｂの位置がセンサａの至近距離でもセンサａか
ら遠い距離でもない場合には、図中一点鎖線で示すよう
に床面ｄ等によって反射された後にセンサａに受信され
る反射波はアンテナの正面に近い角度から受信されるこ
とになり、信号の受信信号レベルは比較的高い状態とな
っている。また、図中破線で示すように照射波が天井面
ｃ等によって反射されたり、図中一点鎖線で示すように
反射波が床面ｄ等によって反射された状況では、マイク
ロ波の経路が正規反射波の経路よりも長くなってしま
い、センサａからターゲットｂまでの距離も比較的近い
ため、このセンサａからターゲットｂまでの距離に対す
る上記経路の差の比率は大きく（例えば５割程度に）な
ってしまう可能性がある。つまり、正規反射波の経路よ
りも大幅に長い経路を経た反射波が比較的高い受信信号
レベルでセンサａに受信されてしまうといった状況にな
る。このため、上記正規反射波とこの正規反射波の経路
よりも長い経路を経た反射波との合成波によってＩＦ信
号が成形されることになり、後者の反射波（正規反射波
の経路よりも長い経路を経た反射波）の影響による測定
誤差が大きくなってセンサａの信頼性が大きく阻害され
てしまうことになる。
【０００９】このような不具合は、ＭＷセンサを室内に
設置した場合ばかりでなく、屋外に設置された場合にお
いて検知対象エリア内に障害物となる物体が存在し、こ
の物体によってマイクロ波が反射されるような状況にお
いても同様に生じる。
設置した場合ばかりでなく、屋外に設置された場合にお
いて検知対象エリア内に障害物となる物体が存在し、こ
の物体によってマイクロ波が反射されるような状況にお
いても同様に生じる。
【００１０】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、周波数の異なる複数
のマイクロ波を利用して物体を検知するようにしたＭＷ
センサに対し、検出対象エリア内の如何なる位置にター
ゲットが存在する場合であってもそのターゲットの位置
（センサからの距離）を正確に計測することができる信
頼性の高いＭＷセンサを提供することにある。
であり、その目的とするところは、周波数の異なる複数
のマイクロ波を利用して物体を検知するようにしたＭＷ
センサに対し、検出対象エリア内の如何なる位置にター
ゲットが存在する場合であってもそのターゲットの位置
（センサからの距離）を正確に計測することができる信
頼性の高いＭＷセンサを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】−発明の概要−
上記の目的を達成するために、本発明は、センサから照
射される各マイクロ波が、検知対象物体（ターゲット）
以外の物体によって反射されることを考慮し、各反射波
の位相差と検知対象物体までの距離との相関の理論値と
は異なる実際の両者の相関を実相関データとして作成し
ておき、この実相関データに基づいた検知対象物体まで
の距離の計測を行うようにしている。
射される各マイクロ波が、検知対象物体（ターゲット）
以外の物体によって反射されることを考慮し、各反射波
の位相差と検知対象物体までの距離との相関の理論値と
は異なる実際の両者の相関を実相関データとして作成し
ておき、この実相関データに基づいた検知対象物体まで
の距離の計測を行うようにしている。
【００１２】−解決手段−
具体的に、本発明は、検知対象エリアに向けて周波数の
異なる複数のマイクロ波を送信し、この検知対象エリア
内に検知対象物体が存在する場合に、上記各マイクロ波
が検知対象物体で反射されてドップラ効果により変調し
た各反射波を受信し、これら反射波とその送信波とをミ
キシングした後のＩＦ信号同士の位相差により検知対象
物体までの距離を計測するＭＷセンサを前提とする。こ
のＭＷセンサに対し、送信アンテナと受信アンテナと記
憶手段と計測手段とを備えさせている。送信アンテナ
は、上記マイクロ波を検知対象エリアに向けて送信する
ものである。受信アンテナは、検知対象物体によって反
射したマイクロ波の反射波を受信するものである。記憶
手段は、検知対象エリアに存在する検知対象物体以外の
物体によるマイクロ波の反射を考慮して設定されたＩＦ
信号同士の位相差と検知対象物体までの距離との相関を
実相関データとして予め記憶している。計測手段は、こ
の記憶手段に記憶された実相関データに基づいて検知対
象物体までの距離を計測するものである。
異なる複数のマイクロ波を送信し、この検知対象エリア
内に検知対象物体が存在する場合に、上記各マイクロ波
が検知対象物体で反射されてドップラ効果により変調し
た各反射波を受信し、これら反射波とその送信波とをミ
キシングした後のＩＦ信号同士の位相差により検知対象
物体までの距離を計測するＭＷセンサを前提とする。こ
のＭＷセンサに対し、送信アンテナと受信アンテナと記
憶手段と計測手段とを備えさせている。送信アンテナ
は、上記マイクロ波を検知対象エリアに向けて送信する
ものである。受信アンテナは、検知対象物体によって反
射したマイクロ波の反射波を受信するものである。記憶
手段は、検知対象エリアに存在する検知対象物体以外の
物体によるマイクロ波の反射を考慮して設定されたＩＦ
信号同士の位相差と検知対象物体までの距離との相関を
実相関データとして予め記憶している。計測手段は、こ
の記憶手段に記憶された実相関データに基づいて検知対
象物体までの距離を計測するものである。
【００１３】また、記憶手段に、室内に対応する実相関
データと、屋外に対応する実相関データとを記憶させ、
計測動作に使用する実相関データをセンサの設置場所に
応じて切り換える構成としてもよい。
データと、屋外に対応する実相関データとを記憶させ、
計測動作に使用する実相関データをセンサの設置場所に
応じて切り換える構成としてもよい。
【００１４】この特定事項により、センサから検知対象
エリアに向けて送信したマイクロ波が検知対象物体以外
の物体（例えば天井面、壁面、床面）によって反射され
てマイクロ波の経路が上記正規反射波の経路よりも長く
なったとしても、上記実相関データは、この反射による
経路の延長分を考慮したデータとして作成されているた
め、センサが計測する検知対象物体までの距離は実際の
検知対象物体までの距離に略一致した値として得られる
ことになる。つまり、検知対象エリア内に正規反射波以
外の反射波を発生させる可能性のある物体が存在する場
合であっても、検知対象物体までの距離を正確に計測で
き、センサの信頼性の向上を図ることができる。
エリアに向けて送信したマイクロ波が検知対象物体以外
の物体（例えば天井面、壁面、床面）によって反射され
てマイクロ波の経路が上記正規反射波の経路よりも長く
なったとしても、上記実相関データは、この反射による
経路の延長分を考慮したデータとして作成されているた
め、センサが計測する検知対象物体までの距離は実際の
検知対象物体までの距離に略一致した値として得られる
ことになる。つまり、検知対象エリア内に正規反射波以
外の反射波を発生させる可能性のある物体が存在する場
合であっても、検知対象物体までの距離を正確に計測で
き、センサの信頼性の向上を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。ここでは、ＭＷセンサを防犯セン
サとして使用した場合であって、周波数の異なる２種類
のマイクロ波を利用して検知対象物体（侵入者等）まで
の距離を計測するようにしたＭＷセンサに本発明を適用
した場合について説明する。
に基づいて説明する。ここでは、ＭＷセンサを防犯セン
サとして使用した場合であって、周波数の異なる２種類
のマイクロ波を利用して検知対象物体（侵入者等）まで
の距離を計測するようにしたＭＷセンサに本発明を適用
した場合について説明する。
【００１６】−ＭＷセンサの構成説明−
図１は本形態に係るＭＷセンサ１の回路構成を示してい
る。この図に示すように、ＭＷセンサ１は、ＲＦモジュ
ール２及び信号処理部３を備えている。
る。この図に示すように、ＭＷセンサ１は、ＲＦモジュ
ール２及び信号処理部３を備えている。
【００１７】ＲＦモジュール２は、マイクロ波を発振す
る発振器２１、この発振器２１から発振されるマイクロ
波の周波数を切り換えるための変調器２２、発振器２１
から発振されたマイクロ波を検知エリアに向けて送信す
る送信アンテナ２３、人体等の物体によって反射したマ
イクロ波の反射波を受信する受信アンテナ２４、この受
信されたマイクロ波と発振器２１の電圧波形とをミキシ
ングして出力するミキサ２５を備えている。つまり、送
信アンテナ２３から検知エリアに向けて送信されたマイ
クロ波は、検知エリア内に人体等が存在する場合、ドッ
プラー効果によりその人体等からの反射波の周波数が変
調されて受信アンテナ２４に受信される。この受信され
た反射波はミキサ２５によって発振器２１の電圧波形と
ミキシングされた後、ＲＦモジュール２からＩＦ出力信
号（ＩＦout０）として信号処理部３に出力されるよう
になっている。
る発振器２１、この発振器２１から発振されるマイクロ
波の周波数を切り換えるための変調器２２、発振器２１
から発振されたマイクロ波を検知エリアに向けて送信す
る送信アンテナ２３、人体等の物体によって反射したマ
イクロ波の反射波を受信する受信アンテナ２４、この受
信されたマイクロ波と発振器２１の電圧波形とをミキシ
ングして出力するミキサ２５を備えている。つまり、送
信アンテナ２３から検知エリアに向けて送信されたマイ
クロ波は、検知エリア内に人体等が存在する場合、ドッ
プラー効果によりその人体等からの反射波の周波数が変
調されて受信アンテナ２４に受信される。この受信され
た反射波はミキサ２５によって発振器２１の電圧波形と
ミキシングされた後、ＲＦモジュール２からＩＦ出力信
号（ＩＦout０）として信号処理部３に出力されるよう
になっている。
【００１８】一方、信号処理部３は、送信アンテナ２３
から送信する各周波数のマイクロ波毎に対応して第１の
出力ラインＬ１及び第２の出力ラインＬ２を備えてい
る。各ラインＬ１，Ｌ２には、電源３１，３２，３３、
ＩＦアンプ３４，３５、コンパレータ３６，３７が備え
られ、コンパレータ３６，３７の出力側には本形態の特
徴とする距離計測演算部３８が設けられている。
から送信する各周波数のマイクロ波毎に対応して第１の
出力ラインＬ１及び第２の出力ラインＬ２を備えてい
る。各ラインＬ１，Ｌ２には、電源３１，３２，３３、
ＩＦアンプ３４，３５、コンパレータ３６，３７が備え
られ、コンパレータ３６，３７の出力側には本形態の特
徴とする距離計測演算部３８が設けられている。
【００１９】各ＩＦアンプ３４，３５は、第１スイッチ
ＳＷ１を介してＲＦモジュール２の出力側に接続されて
いる。この第１スイッチＳＷ１は、上記２種類のマイク
ロ波のうち一方が送信アンテナ２３から送信されている
場合には第１の出力ラインＬ１に接続し、他方のマイク
ロ波が送信アンテナ２３から送信されている場合には第
２の出力ラインＬ２に接続するように切り換えられる。
つまり、一方のマイクロ波の送信時に人体等によって反
射された反射波に係るＩＦ出力信号（ＩＦout１）は第
１の出力ラインＬ１に出力され、他方のマイクロ波の送
信時に人体等によって反射された反射波に係るＩＦ出力
信号（ＩＦout２）は第２の出力ラインＬ２に出力され
る構成となっている。
ＳＷ１を介してＲＦモジュール２の出力側に接続されて
いる。この第１スイッチＳＷ１は、上記２種類のマイク
ロ波のうち一方が送信アンテナ２３から送信されている
場合には第１の出力ラインＬ１に接続し、他方のマイク
ロ波が送信アンテナ２３から送信されている場合には第
２の出力ラインＬ２に接続するように切り換えられる。
つまり、一方のマイクロ波の送信時に人体等によって反
射された反射波に係るＩＦ出力信号（ＩＦout１）は第
１の出力ラインＬ１に出力され、他方のマイクロ波の送
信時に人体等によって反射された反射波に係るＩＦ出力
信号（ＩＦout２）は第２の出力ラインＬ２に出力され
る構成となっている。
【００２０】また、各電源３１，３２は、上記第１スイ
ッチＳＷ１に連動する第２スイッチＳＷ２を介してＲＦ
モジュール２の入力側に接続されている。この第２スイ
ッチＳＷ２も、２種類のマイクロ波のうち何れのマイク
ロ波を送信アンテナ２３から送信するかによって各電源
３１，３２に対する接続状態が切り換わるようになって
いる。つまり、この第２スイッチＳＷ２が一方の電源３
１に接続している状態と他方の電源３２に接続している
状態とで、変調器２２がマイクロ波の周波数を切り換
え、これによって送信アンテナ２３から送信されるマイ
クロ波の周波数が切り換えられる構成となっている。
ッチＳＷ１に連動する第２スイッチＳＷ２を介してＲＦ
モジュール２の入力側に接続されている。この第２スイ
ッチＳＷ２も、２種類のマイクロ波のうち何れのマイク
ロ波を送信アンテナ２３から送信するかによって各電源
３１，３２に対する接続状態が切り換わるようになって
いる。つまり、この第２スイッチＳＷ２が一方の電源３
１に接続している状態と他方の電源３２に接続している
状態とで、変調器２２がマイクロ波の周波数を切り換
え、これによって送信アンテナ２３から送信されるマイ
クロ波の周波数が切り換えられる構成となっている。
【００２１】このようにして、各スイッチＳＷ１，ＳＷ
２の切り換え動作に伴い、一方の周波数のマイクロ波が
送信アンテナ２３から検知エリアに向けて送信され、そ
の反射波に基づくＩＦ出力信号（ＩＦout１）が信号処
理部３の第１の出力ラインＬ１に出力されてこの第１の
出力ラインＬ１において信号処理が行われる第１処理動
作と、他方の周波数のマイクロ波が送信アンテナ２３か
ら検知エリアに向けて送信され、その反射波に基づくＩ
Ｆ出力信号（ＩＦout２）が信号処理部３の第２の出力
ラインＬ２に出力されてこの第２の出力ラインＬ２にお
いて信号処理が行われる第２処理動作とが所定時間間隔
（例えば数msec）をもって切り換えられるようになって
いる。そして、各処理動作では、ＲＦモジュール２から
出力されたＩＦ出力信号は、ＩＦアンプ３４，３５によ
って増幅され、このＩＦアンプ３４，３５からの出力が
コンパレータ３６，３７によって矩形波に成形された後
に距離計測演算部３８に出力されるようになっている。
２の切り換え動作に伴い、一方の周波数のマイクロ波が
送信アンテナ２３から検知エリアに向けて送信され、そ
の反射波に基づくＩＦ出力信号（ＩＦout１）が信号処
理部３の第１の出力ラインＬ１に出力されてこの第１の
出力ラインＬ１において信号処理が行われる第１処理動
作と、他方の周波数のマイクロ波が送信アンテナ２３か
ら検知エリアに向けて送信され、その反射波に基づくＩ
Ｆ出力信号（ＩＦout２）が信号処理部３の第２の出力
ラインＬ２に出力されてこの第２の出力ラインＬ２にお
いて信号処理が行われる第２処理動作とが所定時間間隔
（例えば数msec）をもって切り換えられるようになって
いる。そして、各処理動作では、ＲＦモジュール２から
出力されたＩＦ出力信号は、ＩＦアンプ３４，３５によ
って増幅され、このＩＦアンプ３４，３５からの出力が
コンパレータ３６，３７によって矩形波に成形された後
に距離計測演算部３８に出力されるようになっている。
【００２２】更に、上記各処理動作について詳述する
と、検知エリア内に人体等が存在していない場合には、
送信アンテナ２３から送信されたマイクロ波と受信アン
テナ２４に受信されたマイクロ波との周波数は等しいた
め、ＩＦアンプ３４，３５からの出力信号におけるＩＦ
周波数は「０」となり、コンパレータ３６，３７からは
信号が出力されない。これに対し、検知エリア内に人体
等が存在する場合には、送信アンテナ２３から送信され
たマイクロ波の周波数に対して受信アンテナ２４に受信
されたマイクロ波は変調されるため、コンパレータ３
６，３７の出力信号波形に変化が生じ、この矩形波が距
離計測演算部３８に出力されるようになっている。
と、検知エリア内に人体等が存在していない場合には、
送信アンテナ２３から送信されたマイクロ波と受信アン
テナ２４に受信されたマイクロ波との周波数は等しいた
め、ＩＦアンプ３４，３５からの出力信号におけるＩＦ
周波数は「０」となり、コンパレータ３６，３７からは
信号が出力されない。これに対し、検知エリア内に人体
等が存在する場合には、送信アンテナ２３から送信され
たマイクロ波の周波数に対して受信アンテナ２４に受信
されたマイクロ波は変調されるため、コンパレータ３
６，３７の出力信号波形に変化が生じ、この矩形波が距
離計測演算部３８に出力されるようになっている。
【００２３】−距離計測演算部３８の説明−
次に、コンパレータ３６，３７からの出力信号波形を受
ける距離計測演算部３８について説明する。この距離計
測演算部３８は、上記各コンパレータ３６，３７の出力
信号波形を受け、これに基づいて検知対象物体（人体）
までの距離を計測して計測結果を出力するものである。
ける距離計測演算部３８について説明する。この距離計
測演算部３８は、上記各コンパレータ３６，３７の出力
信号波形を受け、これに基づいて検知対象物体（人体）
までの距離を計測して計測結果を出力するものである。
【００２４】この距離計測演算部３８は、記憶手段３８
Ａと計測手段３８Ｂとを備えている。以下、各手段につ
いて説明する。
Ａと計測手段３８Ｂとを備えている。以下、各手段につ
いて説明する。
【００２５】記憶手段３８Ａは、検知対象エリアに存在
する検知対象物体以外の物体である天井面、壁面及び床
面によるマイクロ波の反射を考慮して設定された各反射
波の位相差と検知対象物体までの距離との相関を「実相
関データ」として予め記憶している。この「実相関デー
タ」とは、この種のＭＷセンサ１が設置される一般的な
大きさの室内における天井面、壁面及び床面によるマイ
クロ波の反射によって、各反射波の位相差と検知対象物
体までの距離との相関が理論値からどの程度ずれを生じ
るかを考慮して設定されるデータである。例えば、図２
に示すように、理論的には、各反射波の位相差と検知対
象物体までの距離とは正比例関係にある。これに対し、
実際には、天井面、壁面及び床面によるマイクロ波の反
射の影響によって図中の測定値の如く理論値とはずれた
相関状態にある。このような現実の相関を実験等によっ
て予め認識しておき、この「実相関データ（プログラム
ライン）」を記憶手段３８Ａに予め記憶させている。
する検知対象物体以外の物体である天井面、壁面及び床
面によるマイクロ波の反射を考慮して設定された各反射
波の位相差と検知対象物体までの距離との相関を「実相
関データ」として予め記憶している。この「実相関デー
タ」とは、この種のＭＷセンサ１が設置される一般的な
大きさの室内における天井面、壁面及び床面によるマイ
クロ波の反射によって、各反射波の位相差と検知対象物
体までの距離との相関が理論値からどの程度ずれを生じ
るかを考慮して設定されるデータである。例えば、図２
に示すように、理論的には、各反射波の位相差と検知対
象物体までの距離とは正比例関係にある。これに対し、
実際には、天井面、壁面及び床面によるマイクロ波の反
射の影響によって図中の測定値の如く理論値とはずれた
相関状態にある。このような現実の相関を実験等によっ
て予め認識しておき、この「実相関データ（プログラム
ライン）」を記憶手段３８Ａに予め記憶させている。
【００２６】一方、計測手段３８Ｂは、上記記憶手段３
８Ａに記憶された「実相関データ」に基づいて検知対象
物体までの距離を計測するものである。つまり、上記コ
ンパレータ３６，３７から出力された各矩形波の位相差
を求め、上記「実相関データ」によって、この位相差に
対応する距離を検出する。これにより、天井面、壁面及
び床面によるマイクロ波の反射の影響を考慮した検知対
象物体までの距離の計測を行うようになっている。例え
ば、図２に示すように、反射波の位相差（ＩＦ出力信号
の位相差）が６０度である場合、検知対象物体までの距
離は理論値としては５ｍである。しかし、これは天井面
等によるマイクロ波の反射の影響による誤差を含んだも
のとなっている。本形態では、この天井面等によるマイ
クロ波の反射の影響を考慮した「実相関データ」に基づ
き、実際の検知対象物体までの距離として３ｍを計測す
ることができる。
８Ａに記憶された「実相関データ」に基づいて検知対象
物体までの距離を計測するものである。つまり、上記コ
ンパレータ３６，３７から出力された各矩形波の位相差
を求め、上記「実相関データ」によって、この位相差に
対応する距離を検出する。これにより、天井面、壁面及
び床面によるマイクロ波の反射の影響を考慮した検知対
象物体までの距離の計測を行うようになっている。例え
ば、図２に示すように、反射波の位相差（ＩＦ出力信号
の位相差）が６０度である場合、検知対象物体までの距
離は理論値としては５ｍである。しかし、これは天井面
等によるマイクロ波の反射の影響による誤差を含んだも
のとなっている。本形態では、この天井面等によるマイ
クロ波の反射の影響を考慮した「実相関データ」に基づ
き、実際の検知対象物体までの距離として３ｍを計測す
ることができる。
【００２７】以上、説明したように、本形態では、天井
面、壁面及び床面によるマイクロ波の反射を考慮して設
定された「実相関データ」に基づいて検知対象物体まで
の距離の計測を行うようにしている。このため、検知対
象エリアに向けて送信したマイクロ波が天井面等によっ
て反射されてマイクロ波の経路が上記正規反射波の経路
よりも長くなったとしても、上記「実相関データ」は、
この反射による経路の延長分を予め考慮したデータとし
て作成されているため、センサが計測する検知対象物体
までの距離は実際の検知対象物体までの距離に略一致し
た値として得ることができる。その結果、検知対象物体
までの距離を正確に計測でき、信頼性の高いＭＷセンサ
１を提供することができる。
面、壁面及び床面によるマイクロ波の反射を考慮して設
定された「実相関データ」に基づいて検知対象物体まで
の距離の計測を行うようにしている。このため、検知対
象エリアに向けて送信したマイクロ波が天井面等によっ
て反射されてマイクロ波の経路が上記正規反射波の経路
よりも長くなったとしても、上記「実相関データ」は、
この反射による経路の延長分を予め考慮したデータとし
て作成されているため、センサが計測する検知対象物体
までの距離は実際の検知対象物体までの距離に略一致し
た値として得ることができる。その結果、検知対象物体
までの距離を正確に計測でき、信頼性の高いＭＷセンサ
１を提供することができる。
【００２８】−その他の実施形態−
上述した実施形態では、周波数の異なる２種類のマイク
ロ波を利用して検知対象物体までの距離を計測するよう
にしたＭＷセンサ１について説明した。本発明はこれに
限らず、周波数の異なる３種類以上のマイクロ波を利用
して検知対象物体までの距離を計測するようにしてもよ
い。
ロ波を利用して検知対象物体までの距離を計測するよう
にしたＭＷセンサ１について説明した。本発明はこれに
限らず、周波数の異なる３種類以上のマイクロ波を利用
して検知対象物体までの距離を計測するようにしてもよ
い。
【００２９】また、上記実施形態では、ＭＷセンサ１を
室内に設置した場合について説明した。本発明はこれに
限らず、屋外に設置されるＭＷセンサに対しても適用可
能である。この場合、上記「実相関データ」は屋外の検
知対象エリア内の障害物等によるマイクロ波の反射を考
慮したデータとして作成される。また、１台のＭＷセン
サに室内に対応した「実相関データ」と屋外に対応した
「実相関データ」とを併せ持たせておき、切り換えスイ
ッチの操作などによって、計測動作に使用する「実相関
データ」を切り換える構成としてもよい。更には、複数
の「実相関データ」を併せ持たせる場合、室内空間の大
きさに応じた複数の「室内用実相関データ」を記憶手段
３８Ａに記憶させるようにしたり、屋外空間の障害物等
の配置状態等に応じた複数の「屋外用実相関データ」を
記憶手段３８Ａに記憶させるようにしてもよい。
室内に設置した場合について説明した。本発明はこれに
限らず、屋外に設置されるＭＷセンサに対しても適用可
能である。この場合、上記「実相関データ」は屋外の検
知対象エリア内の障害物等によるマイクロ波の反射を考
慮したデータとして作成される。また、１台のＭＷセン
サに室内に対応した「実相関データ」と屋外に対応した
「実相関データ」とを併せ持たせておき、切り換えスイ
ッチの操作などによって、計測動作に使用する「実相関
データ」を切り換える構成としてもよい。更には、複数
の「実相関データ」を併せ持たせる場合、室内空間の大
きさに応じた複数の「室内用実相関データ」を記憶手段
３８Ａに記憶させるようにしたり、屋外空間の障害物等
の配置状態等に応じた複数の「屋外用実相関データ」を
記憶手段３８Ａに記憶させるようにしてもよい。
【００３０】また、本発明のＭＷセンサ１は防犯センサ
以外の用途にも適用可能である。
以外の用途にも適用可能である。
【００３１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、周波数
の異なる複数のマイクロ波を利用して検知対象物体まで
の距離を計測するようにしたＭＷセンサに対し、センサ
から照射されるマイクロ波が、検知対象物体以外の物体
によって反射されることを考慮し、各ＩＦ信号同士の位
相差と検知対象物体までの距離との相関の理論値とは異
なる実際の両者の相関を実相関データとして作成してお
き、この実相関データに基づいた検知対象物体までの距
離の計測を行うようにしている。このため、センサから
検知対象エリアに向けて送信したマイクロ波が検知対象
物体以外の物体によって反射されてマイクロ波の経路が
上記正規反射波の経路よりも長くなったとしても、セン
サが計測する検知対象物体までの距離を実際の検知対象
物体までの距離に略一致した値として得ることができ
る。その結果、検出対象エリア内の如何なる位置に検知
対象物体が存在する場合であってもその位置を正確に計
測することができる信頼性の高いＭＷセンサを得ること
ができる。
の異なる複数のマイクロ波を利用して検知対象物体まで
の距離を計測するようにしたＭＷセンサに対し、センサ
から照射されるマイクロ波が、検知対象物体以外の物体
によって反射されることを考慮し、各ＩＦ信号同士の位
相差と検知対象物体までの距離との相関の理論値とは異
なる実際の両者の相関を実相関データとして作成してお
き、この実相関データに基づいた検知対象物体までの距
離の計測を行うようにしている。このため、センサから
検知対象エリアに向けて送信したマイクロ波が検知対象
物体以外の物体によって反射されてマイクロ波の経路が
上記正規反射波の経路よりも長くなったとしても、セン
サが計測する検知対象物体までの距離を実際の検知対象
物体までの距離に略一致した値として得ることができ
る。その結果、検出対象エリア内の如何なる位置に検知
対象物体が存在する場合であってもその位置を正確に計
測することができる信頼性の高いＭＷセンサを得ること
ができる。
【図１】実施形態に係るＭＷセンサの回路構成を示す図
である。
である。
【図２】各反射波の位相差とターゲットまでの距離との
相関を示す図である。
相関を示す図である。
【図３】従来例における各ＩＦ信号及びそれにより得ら
れた矩形波を示す図である。
れた矩形波を示す図である。
【図４】従来の課題を説明するための図であって、
（ａ）はターゲットがセンサの至近距離に存在する場
合、（ｂ）はターゲットがセンサから比較的遠い位置に
存在する場合、（ｃ）はターゲットが（ａ）（ｂ）の略
中間位置に存在する場合をそれぞれ示す図である。
（ａ）はターゲットがセンサの至近距離に存在する場
合、（ｂ）はターゲットがセンサから比較的遠い位置に
存在する場合、（ｃ）はターゲットが（ａ）（ｂ）の略
中間位置に存在する場合をそれぞれ示す図である。
１ マイクロウエーブセンサ
３８Ａ 記憶手段
３８Ｂ 計測手段
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭47−7271（ＪＰ，Ａ)
特開 昭49−107491（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−39009（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−285884（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−183602（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−197626（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−200429（ＪＰ，Ａ)
関澤信也、守山栄松，都市内における
１．５ＧＨｚ帯多重路伝搬特性，電子情
報通信学会論文誌，日本，社団法人電子
情報通信学会，1989年 ９月25日，Ｊ72
−Ｂ−２，Ｎｏ．９，499−501
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01S 7/00 - 7/64
G01S 13/00 - 13/95
G01N 22/00
G01V 3/12
G08B 13/18
Claims (2)
- 【請求項１】 検知対象エリアに向けて周波数の異なる
複数のマイクロ波を送信し、この検知対象エリア内に検
知対象物体が存在する場合に、上記各マイクロ波が検知
対象物体で反射されてドップラ効果により変調した各反
射波を受信し、これら反射波とその送信波とをミキシン
グした後のＩＦ信号同士の位相差により検知対象物体ま
での距離を計測するマイクロウエーブセンサにおいて、上記マイクロ波を検知対象エリアに向けて送信する送信
アンテナと、 検知対象物体によって反射したマイクロ波の反射波を受
信する受信アンテナと、 検知対象エリアに存在する検知対象物体以外の物体によ
るマイクロ波の反射を考慮して設定されたＩＦ信号同士
の位相差と検知対象物体までの距離との相関を実相関デ
ータとして予め記憶した記憶手段と、 この記憶手段に記憶された実相関データに基づいて検知
対象物体までの距離を計測する計測手段とを備えている
ことを特徴とするマイクロウエーブセンサ。 - 【請求項２】 請求項１記載のマイクロウエーブセンサ
において、記憶手段には、室内に対応する実相関データと、屋外に
対応する実相関データとが記憶されており、計測動作に
使用する実相関データをセンサ設置場所に応じて切り換
える構成とされている ことを特徴とするマイクロウエー
ブセンサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001321704A JP3527979B2 (ja) | 2001-10-19 | 2001-10-19 | マイクロウエーブセンサ |
| GB0408251A GB2397454B (en) | 2001-10-19 | 2002-10-21 | Microwave sensor |
| US10/493,018 US7119737B2 (en) | 2001-10-19 | 2002-10-21 | Microwave sensor |
| PCT/JP2002/010899 WO2003036326A1 (en) | 2001-10-19 | 2002-10-21 | Microwave sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001321704A JP3527979B2 (ja) | 2001-10-19 | 2001-10-19 | マイクロウエーブセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003121532A JP2003121532A (ja) | 2003-04-23 |
| JP3527979B2 true JP3527979B2 (ja) | 2004-05-17 |
Family
ID=19138881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001321704A Expired - Fee Related JP3527979B2 (ja) | 2001-10-19 | 2001-10-19 | マイクロウエーブセンサ |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3527979B2 (ja) |
| GB (1) | GB2397454B (ja) |
| WO (1) | WO2003036326A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101575956B1 (ko) * | 2014-05-12 | 2015-12-10 | 최이레 | 듀얼 타입의 휴대용 단말기 충전 장치 |
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| US7760089B2 (en) * | 2007-09-26 | 2010-07-20 | Honeywell International Inc. | Microwave direction of travel detector by parallel sampling |
| US8149093B2 (en) * | 2008-06-06 | 2012-04-03 | Lyngsoe Systems | System and method for wireless communications |
| US8102261B2 (en) | 2008-07-17 | 2012-01-24 | Honeywell International Inc. | Microwave ranging sensor |
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| US8624603B2 (en) | 2010-11-22 | 2014-01-07 | General Electric Company | Sensor assembly and methods of adjusting the operation of a sensor |
| US8482456B2 (en) | 2010-12-16 | 2013-07-09 | General Electric Company | Sensor assembly and method of measuring the proximity of a machine component to an emitter |
| JP2013024661A (ja) * | 2011-07-19 | 2013-02-04 | Hiroshima City Univ | ヒト検知装置 |
| US8742319B2 (en) | 2011-12-13 | 2014-06-03 | General Electric Company | Sensor and inspection system deploying an optical conduit |
| CN109387877A (zh) * | 2017-08-03 | 2019-02-26 | 富士通株式会社 | 信息提取方法和装置、物品检测装置 |
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| US3750171A (en) | 1970-09-24 | 1973-07-31 | Bendix Corp | Diplexed multi-frequency cw doppler radar |
| US3832709A (en) * | 1972-12-26 | 1974-08-27 | Johnson Service Co | Motion detection apparatus having the ability to determine the direction of motion and range of a moving object |
| JPS49107491A (ja) | 1973-02-15 | 1974-10-12 | ||
| US4195289A (en) * | 1975-12-03 | 1980-03-25 | I.E.I. Proprietary Limited | Microwave intrusion or movement detectors |
| JPH01285884A (ja) * | 1988-05-12 | 1989-11-16 | Omron Tateisi Electron Co | マイクロ波近接スイッチ |
| JP3155123B2 (ja) | 1993-07-16 | 2001-04-09 | オプテックス株式会社 | 物体検出装置 |
| JPH1039009A (ja) * | 1996-07-25 | 1998-02-13 | Toyota Motor Corp | 距離検出装置 |
| FR2757639B1 (fr) * | 1996-12-20 | 1999-03-26 | Thomson Csf | Radar de detection d'obstacles notamment pour vehicules automobiles |
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-
2001
- 2001-10-19 JP JP2001321704A patent/JP3527979B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-10-21 WO PCT/JP2002/010899 patent/WO2003036326A1/ja active Application Filing
- 2002-10-21 US US10/493,018 patent/US7119737B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-10-21 GB GB0408251A patent/GB2397454B/en not_active Expired - Fee Related
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|---|
| 関澤信也、守山栄松，都市内における１．５ＧＨｚ帯多重路伝搬特性，電子情報通信学会論文誌，日本，社団法人電子情報通信学会，１９８９年 ９月２５日，Ｊ７２−Ｂ−２，Ｎｏ．９，４９９−５０１ |
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| WO2003036326A1 (en) | 2003-05-01 |
| US7119737B2 (en) | 2006-10-10 |
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