JP7146142B1 - Vital measuring device, vital measuring method and vital measuring system - Google Patents

Abstract

対象物体による反射波を受信するアンテナ（１１－１）～（１１－Ｎ）から、反射波の受信信号を取得する信号取得部（２１）と、信号取得部（２１）により取得された受信信号から、対象物体に含まれる被測定者のバイタルに応じて位相が変化する信号である位相変化信号を算出する位相変化信号算出部（２２）とを備えるように、バイタル測定装置（２０）を構成した。また、バイタル測定装置（２０）は、位相変化信号算出部（２２）により１つ以上の位相変化信号が算出されていれば、それぞれの位相変化信号の波形が、被測定者からの直接波を示す信号波形であるのか、被測定者からのマルチパス波を示す信号波形であるのかを識別する信号波形識別部（２６）と、信号波形識別部（２６）による信号波形の識別結果に基づいて、位相変化信号算出部（２２）により算出された１つ以上の位相変化信号の中の、マルチパス波に係る位相変化信号を除去するマルチパス波除去部（２７）と、位相変化信号算出部（２２）により算出された１つ以上の位相変化信号のうち、マルチパス波除去部（２７）により除去されずに残っている位相変化信号から、被測定者のバイタルを推定するバイタル推定部（２８）とを備えている。A signal acquisition unit (21) for acquiring reception signals of reflected waves from antennas (11-1) to (11-N) that receive reflected waves from a target object, and a reception signal acquired by the signal acquisition unit (21) and a phase change signal calculation unit (22) for calculating a phase change signal, which is a signal whose phase changes according to the vitals of the subject included in the target object. did. Further, in the vital measurement device (20), if one or more phase change signals are calculated by the phase change signal calculation unit (22), the waveform of each phase change signal corresponds to the direct wave from the subject. A signal waveform identification section (26) for identifying whether the signal waveform is a signal waveform indicating a multipath wave from the subject, and based on the signal waveform identification result by the signal waveform identification section (26) , a multipath wave removal unit (27) for removing phase change signals related to multipath waves among the one or more phase change signals calculated by the phase change signal calculation unit (22); and a phase change signal calculation unit. A vital estimating unit ( 28).

Description

本開示は、バイタル測定装置、バイタル測定方法及びバイタル測定システムに関するものである。 The present disclosure relates to a vital measurement device, a vital measurement method, and a vital measurement system.

被測定者のバイタルを測定する測定装置がある（特許文献１を参照）。当該測定装置は、室内に存在している被測定者に向けてマイクロ波を送信したのち、被測定者による反射後のマイクロ波である反射波を受信し、反射波の受信信号を出力するアンテナを備えている。また、当該測定装置は、アンテナから出力された受信信号に含まれている同相信号を抽出する第１の混合器と、アンテナから出力された受信信号に含まれている直交信号を抽出する第２の混合器と、当該同相信号と当該直交信号とを含む複素信号を生成する信号処理装置とを備えている。
アンテナから送信されたマイクロ波が、被測定者だけでなく、室内の壁に反射されたような場合、当該信号処理装置により生成される複素信号は、被測定者による反射波に係る複素信号と、壁による反射波に係る複素信号とが重ね合わされた信号となる。壁は、静止物であるため、壁による反射波に係る複素信号の位相は、一定である。一方、被測定者の胸部は、呼吸に伴って往復運動するため、被測定者による反射波に係る複素信号の位相は、時間の経過に伴って変化する。当該信号処理装置は、生成した複素信号の中から、位相が一定の複素信号を除去することで、被測定者による反射波に係る複素信号を取得し、被測定者による反射波に係る複素信号から、被測定者のバイタルを検出する。There is a measuring device that measures the vitals of a subject (see Patent Document 1). The measuring device transmits microwaves to a person to be measured who is present in the room, receives the reflected waves, which are the microwaves after being reflected by the person to be measured, and outputs the received signal of the reflected waves. It has Further, the measuring device includes a first mixer for extracting an in-phase signal included in the received signal output from the antenna, and a first mixer for extracting a quadrature signal included in the received signal output from the antenna. 2 mixers and a signal processor for generating a complex signal including the in-phase signal and the quadrature signal.
When microwaves transmitted from an antenna are reflected not only by the person being measured but also by the walls of the room, the complex signal generated by the signal processing device is similar to the complex signal related to the wave reflected by the person being measured. , and a complex signal related to the wave reflected by the wall are superimposed. Since the wall is a stationary object, the phase of the complex signal related to the wave reflected by the wall is constant. On the other hand, since the subject's chest reciprocates with respiration, the phase of the complex signal related to the wave reflected by the subject changes over time. The signal processing device acquires a complex signal related to the wave reflected by the subject by removing the complex signal having a constant phase from the generated complex signals, and obtains the complex signal related to the wave reflected by the subject. to detect the vitals of the subject.

特開２０２０－１５７０００号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-157000

特許文献１に開示されている測定装置では、被測定者による反射波として、被測定者からの直接波のほかに、被測定者によって反射された後、被測定者が存在している室の壁等によって反射されたマルチパス波がアンテナによって受信されることがある。マルチパス波は、直接波に対する雑音信号となるため、マルチパス波がアンテナにより受信されているときは、信号処理装置によるバイタルの検出精度が劣化してしまうことがあるという課題があった。 In the measuring apparatus disclosed in Patent Document 1, the reflected wave from the person to be measured includes, in addition to the direct wave from the person to be measured, the reflected wave from the room where the person to be measured is present after being reflected by the person to be measured. Multipath waves reflected by walls and the like may be received by the antenna. Since the multipath waves become noise signals for the direct waves, when the multipath waves are received by the antenna, there is a problem that the vital detection accuracy of the signal processing device may be degraded.

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、マルチパス波が発生する環境下であっても、バイタルの検出精度の劣化を防ぐことができるバイタル測定装置及びバイタル測定方法を得ることを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above-described problems, and is a vital measurement apparatus and vital measurement method that can prevent deterioration of vital detection accuracy even in an environment where multipath waves are generated. The purpose is to obtain

本開示に係るバイタル測定装置は、対象物体が存在している空間に対して１以上の送信サイクルにわたって送信波を送信し、かつ当該対象物体による送信波の反射波を受信する複数のアンテナであって、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ）による送受信を行うように構成された複数のアンテナのそれぞれから、反射波の受信信号を取得する信号取得部と、信号取得部により取得された受信信号から、対象物体に含まれる静止状態の被測定者のバイタルに応じて位相が変化する信号である位相変化信号を算出する位相変化信号算出部と、位相変化信号算出部により１つ以上の位相変化信号が算出されていれば、それぞれの位相変化信号の波形が、被測定者からの直接波を示す信号波形であるのか、被測定者からのマルチパス波を示す信号波形であるのかを識別する信号波形識別部と、信号波形識別部による信号波形の識別結果に基づいて、位相変化信号算出部により算出された１つ以上の位相変化信号の中の、マルチパス波に係る位相変化信号を除去するマルチパス波除去部と、位相変化信号算出部により算出された１つ以上の位相変化信号のうち、マルチパス波除去部により除去されずに残っている位相変化信号から、被測定者のバイタルを推定するバイタル推定部と、信号取得部により取得された受信信号に含まれている、送信波が放射された空間内を移動している移動体による反射波に係る信号を抑圧する信号抑圧部とを備え、複数のアンテナのそれぞれは、１以上の送信サイクルのそれぞれの送信サイクルにおいて、１以上のヒット数分の送信波を送信し、信号抑圧部は、送信波を送信したアンテナと反射波を受信したアンテナとの間で確立される仮想チャネル毎に、信号取得部により取得された受信信号に重畳されているＤＣオフセット成分を除去するＡＤ（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ）オフセット補正を行い、それぞれの送信サイクルにおいて、仮想チャネル毎に、ＡＤオフセット補正後の受信信号を平均化することにより、信号取得部により取得された受信信号に含まれている、移動体による反射波に係る信号を抑圧し、位相変化信号算出部は、信号抑圧部による信号抑圧後の受信信号から、位相変化信号を算出する。 A vital measurement device according to the present disclosure is a plurality of antennas that transmit transmission waves over one or more transmission cycles to a space in which a target object exists, and receive reflected waves of the transmission waves from the target object. a signal acquisition unit that acquires a received signal of a reflected wave from each of a plurality of antennas configured to perform transmission and reception by MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) ; , a phase change signal calculation unit for calculating a phase change signal that is a signal whose phase changes according to the vitals of a subject in a stationary state included in the target object, and one or more phase change signals by the phase change signal calculation unit is calculated, the waveform of each phase change signal is a signal waveform indicating a direct wave from the person being measured or a signal waveform indicating a multipath wave from the person being measured. A phase change signal associated with a multipath wave is removed from one or more phase change signals calculated by the phase change signal calculation unit based on the waveform identification unit and the signal waveform identification result by the signal waveform identification unit. The vitals of the person to be measured are calculated from the phase change signals remaining without being removed by the multipath wave removing unit among the one or more phase change signals calculated by the multipath wave removing unit and the phase change signal calculating unit. a vital estimating unit for estimating; and a signal suppressing unit for suppressing a signal related to a reflected wave from a moving object moving in a space where the transmitted wave is emitted , which is included in the received signal acquired by the signal acquiring unit. each of the plurality of antennas transmits transmission waves for one or more hits in each transmission cycle of one or more transmission cycles, and the signal suppression unit separates the antenna that transmitted the transmission waves from the reflected waves AD (Analog-to-Digital) offset correction for removing the DC offset component superimposed on the received signal acquired by the signal acquisition unit for each virtual channel established between the received antennas, and performing each In a transmission cycle, by averaging the received signal after AD offset correction for each virtual channel, suppressing a signal related to a reflected wave from a moving object included in the received signal acquired by the signal acquisition unit; The phase change signal calculator calculates a phase change signal from the received signal after signal suppression by the signal suppressor.

本開示によれば、マルチパス波が発生する環境下であっても、バイタルの検出精度の劣化を防ぐことができる。 According to the present disclosure, deterioration of vital detection accuracy can be prevented even in an environment where multipath waves are generated.

実施の形態１に係るバイタル測定装置２０を含むバイタル測定システムを示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a vital measurement system including a vital measurement device 20 according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係るバイタル測定装置２０のハードウェアを示すハードウェア構成図である。2 is a hardware configuration diagram showing hardware of the vital measurement device 20 according to Embodiment 1. FIG. バイタル測定装置２０が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。2 is a hardware configuration diagram of a computer when the vital measurement device 20 is implemented by software, firmware, or the like. FIG. バイタル測定装置２０の処理手順であるバイタル測定方法を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a vital measurement method, which is a processing procedure of the vital measurement device 20. FIG. それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、信号発生器１２ａにより生成されるアップチャープの信号Ｔｘ（１）～Ｔｘ（Ｎ）を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing up-chirp signals Tx(1) to Tx(N) generated by a signal generator 12a in respective transmission cycles c (c=1, . . . , C); 或る送信サイクルｃにおけるフーリエ変換後の信号Ｓ（ｒ，ｇ，ｈ，ｃ）を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a signal S(r, g, h, c) after Fourier transform in a certain transmission cycle c; それぞれの距離ビンｒ（ｒ＝１，・・・，Ｒ）に対応する複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）の２次元方位マップを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a two-dimensional orientation map of complex power CP(r, az, el, c) corresponding to respective range bins r (r=1, . . . , R); 同一の距離ビンｒに属し、かつ、同一の２次元方位（ａｚ，ｅｌ）に属している複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）における位相の時間変化を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing temporal changes in phase in complex power CP(r, az, el, c) belonging to the same distance bin r and belonging to the same two-dimensional direction (az, el); 位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a phase change signal θ(r, c); 直接波を示す信号波形とマルチパス波を示す信号波形とを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a signal waveform representing a direct wave and a signal waveform representing a multipath wave; 呼吸スペクトルＳ_ＲＲ（ｒ，ｓｆ）の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a respiratory spectrum S _RR (r, sf); スカログラムの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a scalogram. スロータイム方向の２次元スペクトルＷ（ｒ，ｆ，ｓｆ）の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a two-dimensional spectrum W(r, f, sf) in the slow time direction; 心拍数推定部３０による最大比合成処理を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing maximum ratio synthesis processing by a heart rate estimator 30; 心拍数推定部３０により得られる心拍スペクトルＳ_ＨＲ（ｒ，ｓｆ）の一例を示す説明図である。4 is an explanatory diagram showing an example of a heartbeat spectrum S _HR (r, sf) obtained by a heart rate estimator 30; FIG. 実施の形態２に係るバイタル測定装置２０を含むバイタル測定システムを示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing a vital measurement system including a vital measurement device 20 according to Embodiment 2; 実施の形態２に係るバイタル測定装置２０のハードウェアを示すハードウェア構成図である。2 is a hardware configuration diagram showing hardware of a vital measurement device 20 according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態３に係るバイタル測定装置２０を含むバイタル測定システムを示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing a vital measurement system including a vital measurement device 20 according to Embodiment 3; 実施の形態３に係るバイタル測定装置２０のハードウェアを示すハードウェア構成図である。FIG. 11 is a hardware configuration diagram showing hardware of a vital measurement device 20 according to Embodiment 3; 信号発生器１２ａにより生成されるヒット数Ｑのアップチャープの信号Ｔｘ（１）～Ｔｘ（Ｎ）を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing up-chirp signals Tx(1) to Tx(N) with a number of hits Q generated by a signal generator 12a; 図２１Ａは、アンテナ１１－１～１１－ＮからＴＤＭ方式で送信波が放射されたのち、信号取得部２１により取得される受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）を示す説明図、図２１Ｂは、ＡＤオフセット補正後の受信データＳ’（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）を示す説明図、図２１Ｃは、移動体による反射波に係る信号抑圧後の受信データＳ_Ｙ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）を示す説明図である。FIG. 21A is an explanatory diagram showing reception data S (t, g, h, q, c) acquired by the signal acquisition unit 21 after transmission waves are radiated from the antennas 11-1 to 11-N by the TDM method. 21B is an explanatory diagram showing reception data S′(t, g, h, q, c) after AD offset correction, and FIG. 21C is reception data S _Y ( It is explanatory drawing which shows t, g, h, and c). 実施の形態４に係るバイタル測定装置２０を含むバイタル測定システムを示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing a vital measurement system including a vital measurement device 20 according to Embodiment 4; 実施の形態４に係るバイタル測定装置２０のハードウェアを示すハードウェア構成図である。FIG. 11 is a hardware configuration diagram showing hardware of a vital measurement device 20 according to Embodiment 4;

以下、本開示をより詳細に説明するために、本開示を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。 Hereinafter, in order to describe the present disclosure in more detail, embodiments for carrying out the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings.

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るバイタル測定装置２０を含むバイタル測定システムを示す構成図である。
図２は、実施の形態１に係るバイタル測定装置２０のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図１に示すバイタル測定システムは、センサ１０及びバイタル測定装置２０を備えている。
センサ１０は、Ｎ個のアンテナ１１－１～１１－Ｎ、信号送信部１２、Ｎ個のサーキュレータ１３－１～１３－Ｎ及びＮ個の信号受信部１４－１～１４－Ｎを備えている。Ｎは、２以上の整数である。
アンテナ１１－１～１１－Ｎのそれぞれは、送受信アンテナである。
図１に示すバイタル測定システムでは、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ）によって受信信号の分解能を高めるために、センサ１０が、Ｎ個のアンテナ１１－１～１１－Ｎを備えている。そして、アンテナ１１－１～１１－Ｎのそれぞれが、送信アンテナと受信アンテナとを兼ねている。しかし、これは一例に過ぎず、センサ１０が、送信アンテナと受信アンテナとを別々に備えていてもよい。Embodiment 1.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a vital measurement system including a vital measurement device 20 according to Embodiment 1. As shown in FIG.
FIG. 2 is a hardware configuration diagram showing hardware of the vital measurement device 20 according to the first embodiment.
The vitals measurement system shown in FIG. 1 includes a sensor 10 and a vitals measurement device 20 .
The sensor 10 includes N antennas 11-1 to 11-N, a signal transmitter 12, N circulators 13-1 to 13-N, and N signal receivers 14-1 to 14-N. . N is an integer of 2 or more.
Each of the antennas 11-1 to 11-N is a transmission/reception antenna.
In the vital measurement system shown in FIG. 1, the sensor 10 has N antennas 11-1 to 11-N in order to increase the resolution of received signals by MIMO (Multiple-Input Multiple-Output). Each of the antennas 11-1 to 11-N also serves as a transmitting antenna and a receiving antenna. However, this is only an example, and the sensor 10 may have separate transmitting and receiving antennas.

センサ１０から送信波が放射されるときは、アンテナ１１－１～１１－Ｎの中から、送信波を放射する１つのアンテナが選択される。
アンテナ１１－１～１１－Ｎにおける送信波の送信順序は、決まっている。例えば、アンテナ１１－１、アンテナ１１－２、・・・、アンテナ１１－Ｎの順番に送信順序が決まっている。ただし、これは一例に過ぎず、例えば、アンテナ１１－Ｎ、・・・、アンテナ１１－２、アンテナ１１－１の順番に送信順序が決まっていてもよい。
アンテナ１１－ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、サーキュレータ１３－ｎから出力された送信信号に係る送信波を対象物体が存在している空間に放射する。アンテナ１１－ｎから放射された送信波は、対象物体によって反射される。対象物体の中には、空間に存在している被測定者のほか、空間を形成している部屋の壁、又は、空間に存在している机等の静止物が含まれる。
アンテナ１１－１～１１－Ｎのそれぞれは、対象物体による反射波を受信し、反射波の受信信号をサーキュレータ１３－ｎに出力する。
対象物体に含まれる被測定者による反射波には、被測定者からの直接波のほかに、被測定者によって反射された後、被測定者が存在している部屋の壁等によって反射されたマルチパス波が含まれることがある。この場合、アンテナ１１－１～１１－Ｎのそれぞれは、被測定者による反射波として、被測定者からの直接波とマルチパス波とを受信する。When the sensor 10 radiates a transmission wave, one antenna that radiates the transmission wave is selected from among the antennas 11-1 to 11-N.
The transmission order of transmission waves in the antennas 11-1 to 11-N is fixed. For example, the transmission order is determined in the order of antenna 11-1, antenna 11-2, . . . , antenna 11-N. However, this is only an example, and for example, the transmission order may be determined in the order of antennas 11-N, . . . , antenna 11-2, and antenna 11-1.
Antenna 11-n (n=1, . . . , N) radiates a transmission wave associated with a transmission signal output from circulator 13-n to a space in which a target object exists. A transmitted wave emitted from the antenna 11-n is reflected by the target object. Objects to be measured include a person to be measured existing in a space, a wall of a room forming the space, or a stationary object such as a desk existing in the space.
Each of the antennas 11-1 to 11-N receives a reflected wave from a target object and outputs a received signal of the reflected wave to the circulator 13-n.
Reflected waves from the person to be measured included in the target object include direct waves from the person to be measured, and waves reflected by the walls of the room where the person is located after being reflected by the person to be measured. May contain multipath waves. In this case, each of the antennas 11-1 to 11-N receives a direct wave and a multipath wave from the subject as reflected waves from the subject.

信号送信部１２は、信号発生器１２ａ及び出力先選択部１２ｂを備えている。
信号送信部１２は、Ｎ個のアンテナ１１－１～１１－Ｎの中から、送信波を放射させる１つのアンテナ１１－ｎを順番に選択する。
信号送信部１２は、選択したアンテナ１１－ｎから送信波を被測定者が存在している空間に放射させるために、選択したアンテナ１１－ｎと接続されているサーキュレータ１３－ｎに送信信号を出力する。
信号発生器１２ａは、例えば、時間の経過に伴って周波数が変化する送信信号、又は、パルスの送信信号を発生させる。時間の経過に伴って周波数が変化する送信信号としては、例えば、アップチャープの信号、又は、ダウンチャープの信号がある。
信号発生器１２ａは、送信信号を出力先選択部１２ｂに出力する。
出力先選択部１２ｂは、Ｎ個のサーキュレータ１３－１～１３－Ｎの中で、次に送信波を放射させる順番のアンテナ１１－ｎと接続されているサーキュレータ１３－ｎに対して、信号発生器１２ａにより発生された送信信号を出力する。The signal transmitter 12 includes a signal generator 12a and an output destination selector 12b.
The signal transmission unit 12 sequentially selects one antenna 11-n from among the N antennas 11-1 to 11-N to radiate transmission waves.
The signal transmitting unit 12 transmits a transmission signal to the circulator 13-n connected to the selected antenna 11-n in order to radiate the transmission wave from the selected antenna 11-n to the space where the person to be measured exists. Output.
The signal generator 12a generates, for example, a transmission signal whose frequency changes over time or a pulse transmission signal. Transmission signals whose frequency changes over time include, for example, up-chirp signals and down-chirp signals.
The signal generator 12a outputs the transmission signal to the output destination selector 12b.
The output destination selection unit 12b generates a signal for the circulator 13-n connected to the antenna 11-n in the order of radiating the transmission wave next among the N circulators 13-1 to 13-N. outputs the transmission signal generated by the device 12a.

サーキュレータ１３－ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、出力先選択部１２ｂから出力された送信信号をアンテナ１１－ｎに出力する。
また、サーキュレータ１３－ｎは、アンテナ１１－ｎから出力された受信信号を信号受信部１４－ｎに出力する。The circulator 13-n (n=1, . . . , N) outputs the transmission signal output from the output destination selector 12b to the antenna 11-n.
Also, the circulator 13-n outputs the received signal output from the antenna 11-n to the signal receiver 14-n.

信号受信部１４－ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、サーキュレータ１３－ｎから出力された受信信号に対する受信処理を実施する。受信処理としては、例えば、受信信号の周波数をダウンコンバートする処理のほか、周波数変換後の受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する処理がある。
信号受信部１４－ｎは、デジタル信号である受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）をバイタル測定装置２０に出力する。
ｔは、アンテナ１１－ｎによる反射波の受信時刻である。ｇは、送信波を放射したアンテナ１１－ｎを識別する変数であり、ｇ＝１，・・・，Ｎである。ｈは、反射波を受信したアンテナ１１－ｎを識別する変数であり、ｈ＝１，・・・，Ｎである。ｃは、アンテナ１１－１～１１－Ｎによる送信波の送信サイクルを識別する変数であり、ｃ＝１，・・・，Ｃである。Ｃは、２以上の整数である。The signal receiver 14-n (n=1, . . . , N) performs reception processing on the received signal output from the circulator 13-n. The reception processing includes, for example, processing for down-converting the frequency of the received signal and processing for converting the frequency-converted received signal from an analog signal to a digital signal.
The signal receiver 14-n outputs the received data S(t, g, h, c), which is a digital signal, to the vital measurement device 20. FIG.
t is the reception time of the reflected wave by the antenna 11-n. g is a variable for identifying the antenna 11-n that radiated the transmission wave, where g=1, . . . , N; h is a variable that identifies the antenna 11-n that received the reflected wave, where h=1, . . . , N; c is a variable that identifies the transmission cycle of the transmission wave by the antennas 11-1 to 11-N, where c=1, . C is an integer of 2 or more.

バイタル測定装置２０は、信号取得部２１、位相変化信号算出部２２、信号波形識別部２６、マルチパス波除去部２７及びバイタル推定部２８を備えている。
信号取得部２１は、例えば、図２に示す信号取得回路４１によって実現される。
信号取得部２１は、信号受信部１４－１～１４－Ｎのそれぞれから、反射波の受信信号として、受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）を取得し、受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）をフーリエ変換部２２に出力する。The vital measurement device 20 includes a signal acquisition section 21 , a phase change signal calculation section 22 , a signal waveform identification section 26 , a multipath wave removal section 27 and a vital estimation section 28 .
The signal acquisition unit 21 is implemented by, for example, the signal acquisition circuit 41 shown in FIG.
The signal acquisition unit 21 acquires the reception data S(t, g, h, c) as the reception signal of the reflected wave from each of the signal reception units 14-1 to 14-N, and obtains the reception data S(t, g , h, c) to the Fourier transform unit 22 .

位相変化信号算出部２２は、例えば、図２に示す位相変化信号算出回路４２によって実現される。
位相変化信号算出部２２は、フーリエ変換部２３、マップ算出部２４及び信号算出処理部２５を備えている。
位相変化信号算出部２２は、信号取得部２１によって、信号受信部１４－１～１４－Ｎからの受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）が取得される毎に、受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）から、対象物体に含まれる被測定者のバイタルに応じて位相が変化する信号である位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を算出する。ｒは、バイタル測定装置２０からの距離ビンを識別する変数である。ｒ＝１，・・・，Ｒである。Ｒは、２以上の整数である。
位相変化信号算出部２２は、位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を信号波形識別部２６及びマルチパス波除去部２７のそれぞれに出力する。The phase change signal calculator 22 is realized by, for example, the phase change signal calculator circuit 42 shown in FIG.
The phase change signal calculation section 22 includes a Fourier transform section 23 , a map calculation section 24 and a signal calculation processing section 25 .
Each time the signal acquisition unit 21 acquires the reception data S(t, g, h, c) from the signal reception units 14-1 to 14-N, the phase change signal calculation unit 22 calculates the reception data S(t , g, h, and c), a phase change signal θ(r, c), which is a signal whose phase changes according to the vitals of the subject included in the target object, is calculated. r is a variable that identifies the distance bin from the vital measurement device 20; r=1, . . . , R. R is an integer of 2 or more.
The phase change signal calculator 22 outputs the phase change signal θ(r, c) to the signal waveform identifier 26 and the multipath wave remover 27, respectively.

フーリエ変換部２３は、信号取得部２１によって、信号受信部１４－１～１４－Ｎからの受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）が取得される毎に、それぞれの受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）を時間方向にフーリエ変換する。フーリエ変換としては、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、又は、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）がある。
フーリエ変換部２３は、それぞれのフーリエ変換後の信号Ｓ（ｒ，ｇ，ｈ，ｃ）をマップ算出部２４に出力する。Each time the signal acquisition unit 21 acquires the reception data S(t, g, h, c) from the signal reception units 14-1 to 14-N, the Fourier transform unit 23 converts the reception data S(t , g, h, c) are Fourier transformed in the time direction. Fourier transform includes, for example, Fast Fourier Transform (FFT) or Discrete Fourier Transform (DFT).
The Fourier transform unit 23 outputs the signal S(r, g, h, c) after each Fourier transform to the map calculator 24 .

マップ算出部２４は、フーリエ変換部２３によって、それぞれの受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）がフーリエ変換される毎に、それぞれのフーリエ変換後の信号Ｓ（ｒ，ｇ，ｈ，ｃ）を用いて、バイタル測定装置２０からのそれぞれの距離ビンｒ（ｒ＝１，・・・，Ｒ）に対応する複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）の２次元方位マップを算出する。
マップ算出部２４は、それぞれの距離ビンｒに対応する複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）の２次元方位マップを信号算出処理部２５に出力する。Each time the Fourier transform unit 23 Fourier transforms the received data S(t, g, h, c), the map calculator 24 converts the Fourier-transformed signal S(r, g, h, c ) to compute a two-dimensional orientation map of the complex power CP(r, az, el, c) corresponding to each range bin r (r=1, . . . , R) from the vital measurement device 20 .
The map calculator 24 outputs the two-dimensional orientation map of the complex power CP(r, az, el, c) corresponding to each distance bin r to the signal calculator 25 .

信号算出処理部２５は、マップ算出部２４によって、それぞれの距離ビンｒ（ｒ＝１，・・・，Ｒ）に対応する複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）の２次元方位マップが算出される毎に、２次元方位マップを取得する。
信号算出処理部２５は、それぞれの距離ビンｒに対応する複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）の２次元方位マップの時間変化に基づいて、被測定者が存在している位置を特定する。
信号算出処理部２５は、被測定者が存在している位置についての複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）の位相の時間変化を示す位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を算出する。
信号算出処理部２５は、位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を信号波形識別部２６及びマルチパス波除去部２７のそれぞれに出力する。The signal calculation processing unit 25 obtains a two-dimensional azimuth map of the complex power CP (r, az, el, c) corresponding to each distance bin r (r=1, . . . , R) by the map calculation unit 24. A two-dimensional orientation map is acquired each time it is calculated.
The signal calculation processing unit 25 identifies the position where the subject is present based on the time change of the two-dimensional azimuth map of the complex power CP(r, az, el, c) corresponding to each distance bin r. do.
The signal calculation processing unit 25 calculates a phase change signal θ(r, c) representing the time change of the phase of the complex power CP(r, az, el, c) at the position where the subject is present.
The signal calculation processing unit 25 outputs the phase change signal θ(r, c) to the signal waveform identification unit 26 and the multipath wave removal unit 27, respectively.

信号波形識別部２６は、例えば、図２に示す信号波形識別回路４３によって実現される。
信号波形識別部２６は、位相変化信号算出部２２から、位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を取得する。
信号波形識別部２６は、位相変化信号算出部２２により１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）が算出されていれば、それぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、被測定者からの直接波を示す信号波形であるのか、被測定者からのマルチパス波を示す信号波形であるのかを識別する。
即ち、信号波形識別部２６は、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の信号対雑音比（以下「ＳＮＲ」という）を互いに比較する。
信号波形識別部２６は、ＳＮＲの比較結果に基づいて、それぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、直接波を示す信号波形であるのか、マルチパス波を示す信号波形であるのかを識別する。
信号波形識別部２６は、それぞれの信号波形の識別結果をマルチパス波除去部２７に出力する。The signal waveform identification section 26 is implemented by, for example, the signal waveform identification circuit 43 shown in FIG.
The signal waveform identification section 26 acquires the phase change signal θ(r, c) from the phase change signal calculation section 22 .
If one or more phase change signals θ(r, c) are calculated by the phase change signal calculation unit 22, the signal waveform identification unit 26 determines that the waveform of each phase change signal θ(r, c) is It is discriminated whether the signal waveform indicates a direct wave from the person being measured or the signal waveform indicates a multipath wave from the person being measured.
That is, the signal waveform identification unit 26 compares the signal-to-noise ratios (hereinafter referred to as "SNR") of one or more phase change signals θ(r, c).
Based on the SNR comparison result, the signal waveform identification unit 26 determines whether the waveform of each phase change signal θ(r, c) is a signal waveform indicating a direct wave or a signal waveform indicating a multipath wave. identify.
The signal waveform identifying section 26 outputs the identification result of each signal waveform to the multipath wave eliminating section 27 .

マルチパス波除去部２７は、例えば、図２に示すマルチパス波除去回路４４によって実現される。
マルチパス波除去部２７は、位相変化信号算出部２２から１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を取得し、信号波形識別部２６からそれぞれの信号波形の識別結果を取得する。
マルチパス波除去部２７は、それぞれの信号波形の識別結果に基づいて、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の中の、マルチパス波に係る位相変化信号を除去する。
マルチパス波除去部２７は、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のうち、除去せずに残っている位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を、直接波に係る位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）としてバイタル推定部２８に出力する。The multipath wave removing unit 27 is realized by, for example, the multipath wave removing circuit 44 shown in FIG.
The multipath wave removal unit 27 acquires one or more phase change signals θ(r, c) from the phase change signal calculation unit 22 and acquires the identification result of each signal waveform from the signal waveform identification unit 26 .
The multipath wave removing unit 27 removes phase change signals related to multipath waves among one or more phase change signals θ(r, c) based on the identification result of each signal waveform.
The multipath wave removal unit 27 removes the remaining phase change signal θ(r, c) from among the one or more phase change signals θ(r, c) as the phase change signal θ related to the direct wave. '(r, c) is output to the vital estimation unit 28 .

バイタル推定部２８は、例えば、図２に示すバイタル推定回路４５によって実現される。
バイタル推定部２８は、呼吸数推定部２９及び心拍数推定部３０を備えている。
バイタル推定部２８は、マルチパス波除去部２７から、直接波に係る位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）を取得する。
バイタル推定部２８は、直接波に係る位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）から、被測定者のバイタルを推定する。
呼吸数推定部２９は、直接波に係る位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）から、被測定者の呼吸数ＲＲを推定する。
心拍数推定部３０は、直接波に係る位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）から、被測定者の心拍数ＨＲを推定する。The vital estimator 28 is implemented by, for example, the vital estimator 45 shown in FIG.
The vital estimator 28 includes a respiratory rate estimator 29 and a heart rate estimator 30 .
The vital estimator 28 acquires the phase change signal θ′(r, c) associated with the direct wave from the multipath wave remover 27 .
The vitals estimator 28 estimates the vitals of the subject from the phase change signal θ'(r, c) relating to the direct wave.
The respiratory rate estimator 29 estimates the subject's respiratory rate RR from the phase change signal θ'(r, c) relating to the direct wave.
The heart rate estimator 30 estimates the heart rate HR of the subject from the phase change signal θ'(r, c) relating to the direct wave.

図１では、バイタル測定装置２０の構成要素である信号取得部２１、位相変化信号算出部２２、信号波形識別部２６、マルチパス波除去部２７及びバイタル推定部２８のそれぞれが、図２に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、バイタル測定装置２０が、信号取得回路４１、位相変化信号算出回路４２、信号波形識別回路４３、マルチパス波除去回路４４及びバイタル推定回路４５によって実現されるものを想定している。
信号取得回路４１、位相変化信号算出回路４２、信号波形識別回路４３、マルチパス波除去回路４４及びバイタル推定回路４５のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。In FIG. 1, each of the signal acquisition unit 21, the phase change signal calculation unit 22, the signal waveform identification unit 26, the multipath wave removal unit 27, and the vital estimation unit 28, which are components of the vital measurement device 20, are shown in FIG. It is assumed to be realized by dedicated hardware such as That is, it is assumed that the vital measuring device 20 is implemented by a signal acquiring circuit 41, a phase change signal calculating circuit 42, a signal waveform identifying circuit 43, a multipath wave removing circuit 44, and a vital estimating circuit 45.
Each of the signal acquisition circuit 41, the phase change signal calculation circuit 42, the signal waveform identification circuit 43, the multipath wave elimination circuit 44, and the vital estimation circuit 45 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, or parallel programmed. processor, ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a combination thereof.

バイタル測定装置２０の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、バイタル測定装置２０が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。The components of the vital measurement device 20 are not limited to those realized by dedicated hardware, but the vital measurement device 20 may be realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. good too.
Software or firmware is stored as a program in a computer's memory. A computer means hardware that executes a program, for example, a CPU (Central Processing Unit), a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a processor, or a DSP (Digital Signal Processor). do.

図３は、バイタル測定装置２０が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
バイタル測定装置２０が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号取得部２１、位相変化信号算出部２２、信号波形識別部２６、マルチパス波除去部２７及びバイタル推定部２８におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ５１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。FIG. 3 is a hardware configuration diagram of a computer when the vital measurement device 20 is implemented by software, firmware, or the like.
When the vital measurement device 20 is realized by software, firmware, etc., each processing procedure in the signal acquisition unit 21, the phase change signal calculation unit 22, the signal waveform identification unit 26, the multipath wave removal unit 27, and the vital estimation unit 28 A program for causing a computer to execute is stored in the memory 51 . Then, the processor 52 of the computer executes the program stored in the memory 51 .

また、図２では、バイタル測定装置２０の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図３では、バイタル測定装置２０がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、バイタル測定装置２０における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。 2 shows an example in which each component of the vital measurement device 20 is realized by dedicated hardware, and FIG. 3 shows an example in which the vital measurement device 20 is realized by software, firmware, or the like. . However, this is only an example, and some of the components of the vital measurement device 20 may be implemented by dedicated hardware, and the remaining components may be implemented by software, firmware, or the like.

次に、図１に示すバイタル測定システムの動作について説明する。
図４は、バイタル測定装置２０の処理手順であるバイタル測定方法を示すフローチャートである。
信号送信部１２の信号発生器１２ａは、送信信号として、例えば、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式、又は、高速チャープ変調（ＦＣＭ：Ｆａｓｔ－Ｃｈｉｒｐ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式に従って、アップチャープの信号、又は、ダウンチャープの信号を生成する。
図１に示すバイタル測定システムでは、信号発生器１２ａが、図５に示すように、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、アンテナ１１－１～１１－Ｎの数分だけ、アップチャープの信号Ｔｘ（ｎ）を繰り返し生成している。したがって、信号発生器１２ａは、全部で、Ｎ×Ｃ個のアップチャープの信号Ｔｘ（ｎ）を生成している。
図５は、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、信号発生器１２ａにより生成されるアップチャープの信号Ｔｘ（１）～Ｔｘ（Ｎ）を示す説明図である。図５の例では、Ｎ＝３である。
信号発生器１２ａは、生成したアップチャープの信号Ｔｘ（ｎ）（ｎ＝１，・・・，Ｎ）の周波数を高周波数帯の信号にアップコンバートし、アップコンバート後の信号を送信信号Ｔｘ’（ｎ）として、出力先選択部１２ｂに出力する。高周波数帯としては、例えば、３０～３００ＧＨｚ程度のミリ波帯である。Next, the operation of the vital measurement system shown in FIG. 1 will be described.
FIG. 4 is a flow chart showing a vital measurement method, which is a processing procedure of the vital measurement device 20. As shown in FIG.
The signal generator 12a of the signal transmission unit 12 uses, as a transmission signal, for example, a frequency modulated continuous wave (FMCW) method or a fast chirp modulation (FCM: Fast-Chirp Modulation) method. A signal or down-chirp signal is generated.
In the vital measurement system shown in FIG. 1, the signal generator 12a, as shown in FIG. The up-chirp signal Tx(n) is repeatedly generated for the same amount of time. Therefore, the signal generator 12a generates a total of N×C up-chirp signals Tx(n).
FIG. 5 is an explanatory diagram showing up-chirp signals Tx(1) to Tx(N) generated by the signal generator 12a in each transmission cycle c (c=1, . . . , C). In the example of FIG. 5, N=3.
The signal generator 12a up-converts the frequency of the generated up-chirp signal Tx(n) (n=1, . (n) and output to the output destination selection unit 12b. The high frequency band is, for example, a millimeter wave band of about 30 to 300 GHz.

出力先選択部１２ｂは、信号発生器１２ａから、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、送信信号Ｔｘ’（ｎ）（ｎ＝１，・・・，Ｎ）を取得する。
出力先選択部１２ｂは、Ｎ個のサーキュレータ１３－１～１３－Ｎの中で、次に送信波を放射する順番のアンテナ１１－ｎと接続されているサーキュレータ１３－ｎに対して、送信信号Ｔｘ’（ｎ）を出力する。
出力先選択部１２ｂは、例えば、次に送信波を放射する順番のアンテナ１１－ｎがアンテナ１１－１であれば、送信信号Ｔｘ’（１）をサーキュレータ１３－１に出力し、次に送信波を放射する順番のアンテナ１１－ｎがアンテナ１１－２であれば、送信信号Ｔｘ’（２）をサーキュレータ１３－２に出力する。
また、出力先選択部１２ｂは、例えば、次に送信波を放射する順番のアンテナ１１－ｎがアンテナ１１－Ｎであれば、送信信号Ｔｘ’（Ｎ）をサーキュレータ１３－Ｎに出力する。The output destination selector 12b outputs the transmission signal Tx'(n) (n=1, . . . , N) from the signal generator 12a in each transmission cycle c (c=1, . . . , C). get.
The output destination selection unit 12b outputs the transmission signal to the circulator 13-n connected to the antenna 11-n in the order of radiating the transmission wave next among the N circulators 13-1 to 13-N. Output Tx'(n).
For example, if the antenna 11-n in the order to radiate the transmission wave next is the antenna 11-1, the output destination selection unit 12b outputs the transmission signal Tx′(1) to the circulator 13-1, and then transmits the transmission signal Tx′(1) to the circulator 13-1. If the antenna 11-n in order to radiate waves is the antenna 11-2, it outputs the transmission signal Tx'(2) to the circulator 13-2.
Further, the output destination selection unit 12b outputs the transmission signal Tx'(N) to the circulator 13-N, for example, if the antenna 11-n in the order to radiate the transmission wave next is the antenna 11-N.

サーキュレータ１３－ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、出力先選択部１２ｂから送信信号Ｔｘ’（ｎ）を受けると、送信信号Ｔｘ’（ｎ）をアンテナ１１－ｎに出力する。
アンテナ１１－ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、サーキュレータ１３－ｎから送信信号Ｔｘ’（ｎ）を受けると、送信信号Ｔｘ’（ｎ）に係る電波である送信波を対象物体が存在している空間に放射する。アンテナ１１－ｎから放射された送信波は、対象物体によって反射される。即ち、アンテナ１１－ｎから放射された送信波は、被測定者によって反射されるほか、空間を形成している壁等によって反射される。被測定者による反射波は、更に被測定者が存在している部屋の壁等によって反射されることがある。
それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、Ｎ個のアンテナ１１－１～１１－Ｎの中の１つのアンテナが、送信波を順番にＮ回空間に放射するため、アンテナ１１－１～１１－Ｎのそれぞれは、それぞれの送信サイクルｃにおいて、反射波をＮ回受信する。
アンテナ１１－ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、対象物体に含まれる被測定者による反射波として、被測定者からの直接波のほかに、被測定者によって反射された後、被測定者が存在している部屋の壁等によって反射されたマルチパス波を受信することがある。
アンテナ１１－ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、対象物体による反射波の受信信号として、直接波とマルチパス波とが混合されている信号を含む受信信号をサーキュレータ１３－ｎに出力する。
サーキュレータ１３－ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、アンテナ１１－ｎから出力された受信信号を信号受信部１４－ｎに出力する。Circulator 13-n (n=1, . . . , N) receives transmission signal Tx'(n) from output destination selector 12b and outputs transmission signal Tx'(n) to antenna 11-n.
When receiving the transmission signal Tx'(n) from the circulator 13-n, the antenna 11-n (n=1, . radiate into the space in which A transmitted wave emitted from the antenna 11-n is reflected by the target object. That is, the transmitted wave radiated from the antenna 11-n is reflected not only by the person to be measured, but also by walls or the like forming the space. The wave reflected by the person to be measured may be further reflected by the walls of the room where the person to be measured is present.
In each transmission cycle c (c=1, . Each of the antennas 11-1 to 11-N receives the reflected wave N times in each transmission cycle c.
Antennas 11-n (n=1, . Multipath waves reflected by the walls of the room in which the subject is present may be received.
The antenna 11-n (n=1, . Output.
The circulator 13-n (n=1, . . . , N) outputs the received signal output from the antenna 11-n to the signal receiver 14-n.

信号受信部１４－ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、サーキュレータ１３－ｎから出力されたＮ個の受信信号のそれぞれに対する受信処理を実施する。
信号受信部１４－ｎは、受信信号に対する受信処理として、例えば、受信信号の周波数を中間周波数帯の周波数にダウンコンバートする処理のほか、周波数変換後の受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する処理を行う。
信号受信部１４－ｎは、それぞれの送信サイクルｃにおいて、Ｎ個のデジタル信号である受信データのそれぞれをバイタル測定装置２０に出力する。
これにより、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、信号受信部１４－１～１４－Ｎから、全部でＮ×Ｎ（＝Ｇ×Ｈ）個の受信データがバイタル測定装置２０に与えられる。このＮ×Ｎ個の受信データは、以後では説明の都合上、Ｓ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）（ｇ＝１，・・・，Ｎ，ｈ＝１，・・・，Ｎ）と表現する。 The signal receiver 14-n (n=1, . . . , N) receives N received signals output from the circulator 13-n in each transmission cycle c (c=1, . receive processing for each of
The signal receiving unit 14-n performs reception processing on the received signal, for example, down-converts the frequency of the received signal to a frequency in the intermediate frequency band, and converts the frequency-converted received signal from an analog signal to a digital signal. process.
The signal receiver 14-n outputs each of the received data, which are N digital signals, to the vital measurement device 20 in each transmission cycle c.
As a result, in each transmission cycle c (c=1, . It is given to the vital measuring device 20 . The N×N pieces of received data are hereinafter expressed as S(t, g, h, c) (g=1, . . . , N, h=1, . . . , N) for convenience of explanation. do.

バイタル測定装置２０の信号取得部２１は、信号受信部１４－１～１４－Ｎから、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、Ｎ×Ｎ個の受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）を取得する（図４のステップＳＴ１）。
信号取得部２１は、それぞれの送信サイクルｃにおいて、Ｎ×Ｎ個の受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）を位相変化信号算出部２２に出力する。The signal acquisition unit 21 of the vital measurement device 20 receives N×N received data S ( t, g, h, c) are obtained (step ST1 in FIG. 4).
The signal acquisition unit 21 outputs N×N reception data S(t, g, h, c) to the phase change signal calculation unit 22 in each transmission cycle c.

位相変化信号算出部２２は、信号取得部２１から、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、Ｎ×Ｎ個の受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）を取得する。
位相変化信号算出部２２は、それぞれの送信サイクルｃにおいて、それぞれの受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）から、被測定者のバイタルに応じて位相が変化する信号である位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を１つ以上算出する（図４のステップＳＴ２）。
被測定者が１人であっても、被測定者による反射波として、被測定者からの直接波のほかに、マルチパス波がアンテナ１１－ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）によって受信された場合、位相変化信号算出部２２によって、複数の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）が算出される。
位相変化信号算出部２２は、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を信号波形識別部２６及びマルチパス波除去部２７のそれぞれに出力する。
以下、位相変化信号算出部２２による位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の算出処理を具体的に説明する。The phase change signal calculation unit 22 obtains N×N received data S (t, g, h, c) from the signal acquisition unit 21 in each transmission cycle c (c=1, . . . , C). get.
In each transmission cycle c, the phase change signal calculator 22 calculates a phase change signal θ which is a signal whose phase changes according to the subject's vitals from each of the received data S(t, g, h, c). One or more (r, c) are calculated (step ST2 in FIG. 4).
Even if there is only one person to be measured, as reflected waves from the person to be measured, in addition to direct waves from the person to be measured, multipath waves are reflected by antennas 11-n (n=1, . . . , N). When received, the phase change signal calculator 22 calculates a plurality of phase change signals θ(r, c).
The phase change signal calculator 22 outputs one or more phase change signals θ(r, c) to the signal waveform identifier 26 and the multipath wave remover 27, respectively.
The calculation process of the phase change signal θ(r, c) by the phase change signal calculator 22 will be specifically described below.

位相変化信号算出部２２のフーリエ変換部２３は、それぞれの送信サイクルｃにおいて、Ｎ×Ｎ個の受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）の中から、反射波を受信したそれぞれのアンテナ１１－ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）に係るＮ個の受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ＝ｎ，ｃ）の取り出しを行う。
フーリエ変換部２３は、それぞれの送信サイクルｃにおいて、それぞれのアンテナ１１－ｎに係るＮ個の受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ＝ｎ，ｃ）のそれぞれを時間方向にフーリエ変換する。
それぞれの送信サイクルｃにおいて、それぞれのアンテナ１１－ｎに係るＮ個の受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ＝ｎ，ｃ）のそれぞれが、フーリエ変換部２３によってフーリエ変換されることで、Ｎ個のフーリエ変換後の信号Ｓ（ｒ，ｇ，ｈ，ｃ）が生成される。
フーリエ変換部２３によるフーリエ変換後の信号Ｓ（ｒ，ｇ，ｈ，ｃ）は、図６に示すように、距離ビンｒに対応する複素電力を示す信号である。
図６は、或る送信サイクルｃにおけるＮ個のフーリエ変換後の信号Ｓ（ｒ，ｇ，ｈ，ｃ）を示す説明図である。
図６において、横軸は、距離ビンを示し、縦軸は、複素電力を示している。
フーリエ変換部２３は、それぞれの送信サイクルｃにおいて、Ｎ個のフーリエ変換後の信号Ｓ（ｒ，ｇ，ｈ，ｃ）をマップ算出部２４に出力する。The Fourier transform unit 23 of the phase change signal calculation unit 22 selects each antenna 11 that has received the reflected wave from among the N×N pieces of reception data S (t, g, h, c) in each transmission cycle c. - Take out N pieces of received data S(t, g, h=n, c) associated with n (n=1, . . . , N).
The Fourier transform unit 23 Fourier transforms each of the N received data S(t, g, h=n, c) associated with each antenna 11-n in the time direction in each transmission cycle c.
In each transmission cycle c, each of the N received data S(t, g, h=n, c) associated with each antenna 11-n is Fourier transformed by the Fourier transform unit 23 to obtain N A signal S(r, g, h, c) after the Fourier transform of is generated.
The signal S(r, g, h, c) after the Fourier transform by the Fourier transform unit 23 is a signal representing the complex power corresponding to the distance bin r, as shown in FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing N signals S(r, g, h, c) after Fourier transform in a certain transmission cycle c.
In FIG. 6, the horizontal axis indicates distance bins, and the vertical axis indicates complex power.
The Fourier transform unit 23 outputs N signals S(r, g, h, c) after the Fourier transform to the map calculator 24 in each transmission cycle c.

マップ算出部２４は、フーリエ変換部２３から、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、Ｎ個のフーリエ変換後の信号Ｓ（ｒ，ｇ，ｈ，ｃ）を取得する。
マップ算出部２４は、それぞれの送信サイクルｃにおいて、図７に示すように、それぞれのフーリエ変換後の信号Ｓ（ｒ，ｇ，ｈ，ｃ）から、それぞれの距離ビンｒ（ｒ＝１，・・・，Ｒ）に対応する複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）の２次元方位マップを算出する。
図７は、それぞれの距離ビンｒ（ｒ＝１，・・・，Ｒ）に対応する複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）の２次元方位マップを示す説明図である。
図７において、横軸は、アジマス方向を示し、縦軸は、エレベーション方向を示している。The map calculator 24 acquires N signals S (r, g, h, c) after Fourier transform in each transmission cycle c (c=1, . . . , C) from the Fourier transform unit 23. do.
In each transmission cycle c, as shown in FIG. 7, the map calculator 24 calculates distance bins r (r=1, .multidot. . . , R), compute a two-dimensional orientation map of the complex power CP(r,az,el,c).
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a two-dimensional orientation map of the complex power CP(r, az, el, c) corresponding to each range bin r (r=1, . . . , R).
In FIG. 7, the horizontal axis indicates the azimuth direction, and the vertical axis indicates the elevation direction.

具体的には、マップ算出部２４は、それぞれのフーリエ変換後の信号Ｓ（ｒ，ｇ，ｈ，ｃ）について、距離ビンｒ毎に、ＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ）による２次元測角処理を行う。マップ算出部２４が２次元測角処理を行うことで、２次元方位（ａｚ，ｅｌ）についての複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）を示す２次元方位マップが得られる。ここでの２次元測角処理は、アジマス方向とエレベーション方向との２次元測角処理である。また、マップ算出部２４は、測角手法として、ＤＢＦを用いている。しかし、これは一例に過ぎず、マップ算出部２４は、Ｃａｐｏｎ法等の他の測角手法を用いて、２次元測角処理を行うようにしてもよい。なお、２次元測角処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
それぞれの送信サイクルｃにおいて、マップ算出部２４が、Ｎ個のフーリエ変換後の信号Ｓ（ｒ，ｇ，ｈ，ｃ）を取得しているため、距離ビンｒの数が例えばＲ＝１０００個であれば、Ｎ個のフーリエ変換後の信号Ｓ（ｒ，ｇ，ｈ，ｃ）から、Ｎ×１０００個の２次元方位マップが算出される。
マップ算出部２４は、それぞれの距離ビンｒに対応するＮ個の２次元方位マップの合成処理を行う。それぞれの距離ビンｒに対応するＮ個の２次元方位マップの合成処理としては、例えば、Ｎ個の２次元方位マップに含まれている同一の２次元方位同士の複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）の加算処理、あるいは、同一の２次元方位同士の複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）の平均処理がある。
マップ算出部２４は、それぞれの送信サイクルｃにおいて、それぞれの距離ビンｒに対応する合成処理後の２次元方位マップを信号算出処理部２５に出力する。Specifically, the map calculation unit 24 performs two-dimensional angle measurement processing by DBF (Digital Beam Forming) for each distance bin r on each Fourier-transformed signal S (r, g, h, c). . A two-dimensional azimuth map indicating the complex power CP(r, az, el, c) for the two-dimensional azimuth (az, el) is obtained by the map calculation unit 24 performing two-dimensional angle measurement processing. The two-dimensional angle measurement processing here is two-dimensional angle measurement processing in the azimuth direction and the elevation direction. Further, the map calculator 24 uses DBF as an angle measurement method. However, this is only an example, and the map calculation unit 24 may perform two-dimensional angle measurement processing using another angle measurement method such as the Capon method. Note that the two-dimensional angle measurement process itself is a well-known technique, and detailed description thereof will be omitted.
In each transmission cycle c, the map calculator 24 acquires N Fourier-transformed signals S(r, g, h, c). If so, N×1000 two-dimensional orientation maps are calculated from N signals S(r, g, h, c) after Fourier transform.
The map calculator 24 performs synthesis processing of N two-dimensional orientation maps corresponding to each distance bin r. Synthesis processing of N two-dimensional orientation maps corresponding to each distance bin r includes, for example, complex power CP(r, az, el, c) or averaging of complex powers CP(r, az, el, c) of the same two-dimensional direction.
The map calculation unit 24 outputs the synthesized two-dimensional azimuth map corresponding to each distance bin r to the signal calculation processing unit 25 in each transmission cycle c.

信号算出処理部２５は、マップ算出部２４から、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、それぞれの距離ビンｒに対応する合成処理後の２次元方位マップを取得する。
信号算出処理部２５は、それぞれの距離ビンｒに対応する合成処理後の２次元方位マップの時間変化に基づいて、対象物体に含まれる被測定者が存在している位置を特定する。
以下、信号算出処理部２５による位置の特定処理を具体的に説明する。The signal calculation processing unit 25 acquires the two-dimensional azimuth map after synthesis processing corresponding to each distance bin r in each transmission cycle c (c=1, . . . , C) from the map calculation unit 24. .
The signal calculation processing unit 25 identifies the position where the subject included in the target object exists based on the time change of the two-dimensional azimuth map after synthesis processing corresponding to each distance bin r.
The position identification processing by the signal calculation processing unit 25 will be specifically described below.

被測定者による反射波には、被測定者の呼吸を示す呼吸信号と、被測定者の心拍を示す心拍信号とが重畳されているものの、複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）の大部分は、呼吸信号の電力である。被測定者による反射波には、上述したように、直接波とマルチパス波とがある。
呼吸信号は、被測定者の胸部における往復運動によって生じる位相変動を示す信号である。このため、同一の距離ビンｒに属し、かつ、同一の２次元方位（ａｚ，ｅｌ）に属している複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）は、複素信号空間において、図８に示すように、時間の経過に伴って円周上の往復運動を行う。
図８は、同一の距離ビンｒに属し、かつ、同一の２次元方位（ａｚ，ｅｌ）に属している複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）における位相の時間変化を示す説明図である。図８では、複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）が、複素信号空間において、円周上の往復運動を行っている。
図８において、●は、送信サイクルｃ＝１～Ｃにおける複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）の位相θ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）を示し、Ｃ個の●がプロットされている。Although a respiration signal indicating the respiration of the subject and a heartbeat signal indicating the heartbeat of the subject are superimposed on the reflected wave from the subject, the complex power CP(r, az, el, c) is Most is the power of the respiratory signal. Reflected waves from the subject include direct waves and multipath waves, as described above.
A respiratory signal is a signal that indicates phase fluctuations caused by the reciprocating motion of the subject's chest. Therefore, the complex powers CP(r, az, el, c) belonging to the same range bin r and belonging to the same two-dimensional orientation (az, el) are shown in FIG. Circumferentially reciprocating motion over time.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing temporal changes in phase in complex power CP(r, az, el, c) belonging to the same range bin r and belonging to the same two-dimensional direction (az, el). be. In FIG. 8, the complex power CP(r, az, el, c) performs circular reciprocating motion in the complex signal space.
In FIG. 8, ● indicates the phase θ(r, az, el, c) of the complex power CP(r, az, el, c) in the transmission cycle c=1 to C, and C ● are plotted. there is

信号算出処理部２５は、それぞれの距離ビンｒ（ｒ＝１，・・・，Ｒ）に対応する２次元方位（ａｚ，ｅｌ）についての複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）における位相の時間変化が描くフィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）を算出する。
具体的には、信号算出処理部２５は、送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）の複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）を示す複素データがｓ_ｃであるとして、以下の式（１）に示す評価関数Ｊ（α，β）が最小になるα，βを求めることで、最適なフィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）を算出する。αは、フィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）の中心であり、βは、フィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）の半径である。ｓ_ｃの下付きのｃは、送信サイクルを示す変数である。
信号算出処理部２５によるフィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）の算出数は、Ｒ×ＡＺ×ＥＬである。ＡＺは、複素データｓ_ｃにおけるアジマス方向の分解能に対応するセル数、ＥＬは、複素データｓ_ｃにおけるエレベーション方向の分解能に対応するセル数である。The signal calculation processing unit 25 calculates the phase of the complex power CP (r, az, el, c) for the two-dimensional direction (az, el) corresponding to each distance bin r (r=1, . . . , R). A fitting circle Circ(r, az, el) drawn by the temporal change of is calculated.
Specifically, the signal calculation processing unit 25 assumes that the complex data indicating the complex power CP(r, az, el, c) of the transmission cycle c (c=1, . . . , C) is s _c , The optimal fitting circle Circ(r, az, el) is calculated by finding α and β that minimize the evaluation function J(α, β) shown in the following equation (1). α is the center of the fitting circle Circ(r,az,el) and β is the radius of the fitting circle Circ(r,az,el). The subscript c of s _c is a variable indicating the transmission cycle.
The number of fitting circles Circ(r, az, el) calculated by the signal calculation processing unit 25 is R×AZ×EL. AZ is the number of cells corresponding to the resolution in the azimuth direction of the complex data _sc , and EL is the number of cells corresponding to the resolution in the elevation direction of the complex data _sc .

評価関数Ｊ（α，β）は、式変形によって、以下の式（２）に示すような行列形式で表すことができる。 The evaluation function J(α, β) can be expressed in a matrix format as shown in the following equation (2) by transforming the equation.

式（２）において、＊は、複素共役を表す数学記号である。

In equation (2), * is a mathematical symbol representing complex conjugate.

信号算出処理部２５は、以下の式（３）に示すように、最小２乗法を用いて、式（２）に示すパラメータベクトルｐを推定する。 The signal calculation processing unit 25 estimates the parameter vector p shown in Equation (2) using the least squares method, as shown in Equation (3) below.

式（３）において、＋は、疑似逆行列を表す数学記号である。ｐの文字の上に表示されている“～”は、パラメータベクトルｐの推定結果であることを示す記号である。

In equation (3), + is a mathematical symbol representing a pseudo-inverse matrix. "~" displayed above the letter p is a symbol indicating the result of estimating the parameter vector p.

パラメータベクトルｐの推定結果が、以下の式（４）のように表されるとすれば、信号算出処理部２５は、以下の式（５）及び式（６）に示すように、フィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）の中心αと、フィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）の半径βとを求めることができる。フィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）の中心αと、フィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）の半径βとが求まれば、フィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）が算出されたことになる。 Assuming that the estimation result of the parameter vector p is represented by the following equation (4), the signal calculation processing unit 25 calculates the fitting circle Circ We can find the center α of (r, az, el) and the radius β of the fitting circle Circ(r, az, el). Once the center α of the fitting circle Circ(r, az, el) and the radius β of the fitting circle Circ(r, az, el) are found, the fitting circle Circ(r, az, el) is calculated. Become.

式（５）及び式（６）において、Ｒｅ（□）は、複素数である□の実部であることを表し、Ｉｍ（□）は、複素数である□の虚部であることを表している。
ここでは、信号算出処理部２５が、Ｋａｓａ ｆｉｔと呼ばれる円フィッティング手法を用いて、フィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）を算出している。しかし、これは一例に過ぎず、信号算出処理部２５が、Ｐｒａｔｔ ｆｉｔ、Ｔａｕｂｉｎ ｆｉｔ、又は、Ｈｙｐｅｒ ｆｉｔ等の円フィッティング手法を用いて、フィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）を算出するようにしてもよい。

In equations (5) and (6), Re(□) represents the real part of □ which is a complex number, and Im(□) represents the imaginary part of □ which is a complex number. .
Here, the signal calculation processing unit 25 calculates the fitting circle Circ(r, az, el) using a circle fitting method called Kasa fit. However, this is only an example, and the signal calculation processing unit 25 uses a circle fitting method such as Pratt fit, Taubin fit, or Hyper fit to calculate the fitting circle Circ(r, az, el). may

次に、信号算出処理部２５は、以下の式（７）に示すように、フィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）の誤差であるフィッティング誤差Ｅ（ａｚ，ｅｌ）を算出する。 Next, the signal calculation processing unit 25 calculates a fitting error E(az, el), which is an error of the fitting circle Circ(r, az, el), as shown in Equation (7) below.

式（７）において、Ｓ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）は、２次元方位スペクトルであり、２次元方位スペクトルは、送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）における、距離ビンｒに対応する２次元方位（ａｚ，ｅｌ）についての複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）に相当する。
α（ｒ，ａｚ，ｅｌ）は、フィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）の中心であり、β（ｒ，ａｚ，ｅｌ）は、フィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）の半径である。

In equation (7), S(r, az, el, c) is the two-dimensional azimuth spectrum, which is divided into range bins r corresponds to the complex power CP(r,az,el) for the two-dimensional orientation (az,el) corresponding to .
α(r,az,el) is the center of the fitting circle Circ(r,az,el) and β(r,az,el) is the radius of the fitting circle Circ(r,az,el).

被測定者の呼吸を示す呼吸信号と、被測定者の心拍を示す心拍信号とが反射波に重畳されていれば、フィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）の半径βが大きくなり、かつ、フィッティング誤差Ｅ（ａｚ，ｅｌ）が小さくなる。一方、反射波が、壁等の静止物による反射波、即ち、静止物からの直接波であれば、フィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）の半径βが小さくなり、かつ、フィッティング誤差Ｅ（ａｚ，ｅｌ）が大きくなる。
信号算出処理部２５は、算出したＲ×ＡＺ×ＥＬ個のフィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）の半径βと、第１の閾値Ｔｈ_１とを比較する。第１の閾値Ｔｈ_１は、信号算出処理部２５の内部メモリに格納されていてもよいし、バイタル測定装置２０の外部から与えられるものであってもよい。
信号算出処理部２５は、算出したＲ×ＡＺ×ＥＬ個のフィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）の中で、半径βが第１の閾値Ｔｈ_１以上となるフィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）を探索する。If the respiration signal indicating the subject's respiration and the heartbeat signal indicating the subject's heartbeat are superimposed on the reflected wave, the radius β of the fitting circle Circ(r, az, el) increases, and Fitting error E(az, el) becomes smaller. On the other hand, if the reflected wave is a reflected wave from a stationary object such as a wall, that is, a direct wave from the stationary object, the radius β of the fitting circle Circ (r, az, el) becomes small and the fitting error E ( az, el) are increased.
The signal calculation processing unit 25 compares the radius β of the calculated R×AZ×EL fitting circles Circ(r, az, el) with the _first threshold value Th1. The first threshold Th ₁ may be stored in the internal memory of the signal calculation processing section 25 or may be given from the outside of the vital measurement device 20 .
The signal calculation processing unit 25 calculates _a fitting circle Circ(r, az, el).

次に、信号算出処理部２５は、半径βが第１の閾値Ｔｈ_１以上となる１つ以上のフィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）のフィッティング誤差Ｅ（ａｚ，ｅｌ）と、第２の閾値Ｔｈ_２とを比較する。第２の閾値Ｔｈ_２は、信号算出処理部２５の内部メモリに格納されていてもよいし、バイタル測定装置２０の外部から与えられるものであってもよい。
信号算出処理部２５は、半径βが第１の閾値Ｔｈ_１以上となる１つ以上のフィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）の中で、フィッティング誤差Ｅ（ａｚ，ｅｌ）が第２の閾値Ｔｈ_２以下となるフィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）を探索する。Next, the signal calculation processing unit 25 calculates the fitting error E(az, el) of one or more fitting circles Circ(r, az, el) whose radius β is equal to or greater than the first threshold Th ₁ , and the second Compare with threshold _Th2 . The _second threshold Th2 may be stored in the internal memory of the signal calculation processing unit 25 or may be given from the outside of the vital measurement device 20 .
The signal calculation processing unit 25 determines that the fitting error E(az, el) is set to the second threshold value in one or more fitting circles Circ(r, az, el) whose radius β is equal to or greater than the _first threshold value Th1. A fitting circle Circ(r, az, el) that is less than or equal to Th ₂ is searched.

信号算出処理部２５は、被測定者が存在している位置として、半径βが第１の閾値Ｔｈ_１以上となり、かつ、フィッティング誤差Ｅ（ａｚ，ｅｌ）が第２の閾値Ｔｈ_２以下となるフィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）に係る距離ビンｒ、アジマス方向ａｚ及びエレベーション方向ｅｌのそれぞれを特定する。
信号算出処理部２５は、送信サイクルｃ＝１～Ｃにおける、被測定者が存在している位置についての複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）から、図９に示すような位相変化信号θ（ｒ，ｃ）として、複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）における位相の時間変化を示す信号を算出する。
信号算出処理部２５は、被測定者が存在している位置についての複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）から位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を算出する方法として、例えば、ＡＤ（Ａｒｃｔａｎｇｅｎｔ Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）法、又は、ＣＳＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｓｉｇｎａｌ Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）法を用いることができる。
信号算出処理部２５は、位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を信号波形識別部２６及びマルチパス波除去部２７のそれぞれに出力する。The signal calculation processing unit 25 determines that the radius β is equal to or greater than the _first threshold Th1 and the fitting error E(az, el) is equal to or less than the _second threshold Th2 as the position where the person to be measured exists. Identify each of the range bin r, the azimuth direction az, and the elevation direction el for the fitting circle Circ(r, az, el).
The signal calculation processing unit 25 calculates a phase change signal as shown in FIG. As θ(r, c), a signal indicating the phase change over time in the complex power CP(r, az, el, c) is calculated.
The signal calculation processing unit 25 uses, for example, AD ( Arctangent Demodulation) method or CSD (Complex Signal Demodulation) method can be used.
The signal calculation processing unit 25 outputs the phase change signal θ(r, c) to the signal waveform identification unit 26 and the multipath wave removal unit 27, respectively.

図９は、位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の一例を示す説明図である。
図９において、横軸は、送信サイクルｃに対応する時間、縦軸は、距離ビンｒにおける複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）の位相［ｒａｄ］を示している。
空間内に１人の被測定者が存在しているときに、マルチパス波が発生していなければ、図９に示すように、信号算出処理部２５により算出される位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の数は、１つであり、当該位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形は、直接波を示す信号波形である。
空間内に１人の被測定者が存在しているときに、マルチパス波が発生していれば、図１０に示すように、信号算出処理部２５により算出される位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の数は、複数であり、それぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形は、直接波を示す信号波形、又は、マルチパス波を示す信号波形である。
図１０は、直接波を示す信号波形とマルチパス波を示す信号波形とを示す説明図である。
図１０において、横軸は、送信サイクルｃに対応する時間、縦軸は、距離ビンｒにおける複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）の位相［ｒａｄ］を示している。
図１０において、実線は、直接波の信号波形を示し、破線は、マルチパス波の信号波形を示している。
図１０の例では、説明の簡単化のため、１つのマルチパス波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のみが表記されているが、複数のマルチパス波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）が存在していることがある。FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of the phase change signal θ(r, c).
In FIG. 9, the horizontal axis indicates the time corresponding to the transmission cycle c, and the vertical axis indicates the phase [rad] of the complex power CP(r, az, el, c) at the distance bin r.
If no multipath waves are generated when one subject is present in the space, the phase change signal θ(r, The number of c) is one, and the waveform of the phase change signal θ(r, c) is a signal waveform representing a direct wave.
If multipath waves are generated when one subject is present in the space, the phase change signal θ(r, The number of c) is plural, and the waveform of each phase change signal θ(r, c) is a signal waveform representing a direct wave or a signal waveform representing a multipath wave.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a signal waveform representing a direct wave and a signal waveform representing a multipath wave.
In FIG. 10, the horizontal axis indicates the time corresponding to the transmission cycle c, and the vertical axis indicates the phase [rad] of the complex power CP(r, az, el, c) at the distance bin r.
In FIG. 10, the solid line indicates the signal waveform of the direct wave, and the dashed line indicates the signal waveform of the multipath wave.
In the example of FIG. 10, for simplicity of explanation, only the phase change signal θ(r, c) associated with one multipath wave is shown. , c) may be present.

信号波形識別部２６は、位相変化信号算出部２２から、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を取得する。
図１に示すバイタル測定装置２０では、説明の便宜上、信号波形識別部２６が、直接波に係る１つの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）と、マルチパス波に係る１つの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）とを取得するものとする。
信号波形識別部２６は、それぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、被測定者からの直接波を示す信号波形であるのか、被測定者からのマルチパス波を示す信号波形であるのかを識別する（図４のステップＳＴ３）。
具体的には、信号波形識別部２６は、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のＳＮＲを互いに比較する。
直接波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のＳＮＲは、マルチパス波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のＳＮＲよりも高い。このため、信号波形識別部２６は、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の中で、ＳＮＲが最も高い位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、直接波を示す信号波形であると識別し、ＳＮＲが最も高い位相変化信号θ（ｒ，ｃ）以外の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、マルチパス波を示す信号波形であると識別する。
信号波形識別部２６は、それぞれの信号波形の識別結果をマルチパス波除去部２７に出力する。The signal waveform identification section 26 acquires one or more phase change signals θ(r, c) from the phase change signal calculation section 22 .
In the vital measurement apparatus 20 shown in FIG. 1, for convenience of explanation, the signal waveform identification unit 26 includes one phase change signal θ(r, c) related to the direct wave and one phase change signal θ(r, c) related to the multipath wave. r, c).
The signal waveform identification unit 26 determines whether the waveform of each phase change signal θ(r, c) is a signal waveform representing a direct wave from the person being measured or a signal waveform representing a multipath wave from the person being measured. It is identified whether there is any (step ST3 in FIG. 4).
Specifically, the signal waveform identification unit 26 compares the SNRs of one or more phase change signals θ(r, c).
The SNR of the phase-changed signal θ(r,c) associated with the direct wave is higher than the SNR of the phase-changed signal θ(r,c) associated with the multipath wave. Therefore, the signal waveform identification unit 26 determines that the waveform of the phase-changed signal θ(r,c) with the highest SNR among the one or more phase-changed signals θ(r,c) is the signal waveform indicating the direct wave. , and the waveforms of the phase-changed signals θ(r, c) other than the phase-changed signal θ(r, c) with the highest SNR are identified as signal waveforms representing multipath waves.
The signal waveform identifying section 26 outputs the identification result of each signal waveform to the multipath wave eliminating section 27 .

マルチパス波除去部２７は、位相変化信号算出部２２から１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を取得し、信号波形識別部２６からそれぞれの信号波形の識別結果を取得する。
マルチパス波除去部２７は、それぞれの信号波形の識別結果に基づいて、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の中の、マルチパス波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を除去する（図４のステップＳＴ４）。
マルチパス波除去部２７は、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のうち、除去せずに残っている位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を、直接波に係る位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）としてバイタル推定部２８に出力する。The multipath wave removal unit 27 acquires one or more phase change signals θ(r, c) from the phase change signal calculation unit 22 and acquires the identification result of each signal waveform from the signal waveform identification unit 26 .
Based on the identification result of each signal waveform, the multipath wave removal unit 27 removes the phase change signal θ(r, c) associated with the multipath wave among the one or more phase change signals θ(r, c). is removed (step ST4 in FIG. 4).
The multipath wave removal unit 27 removes the remaining phase change signal θ(r, c) from among the one or more phase change signals θ(r, c) as the phase change signal θ related to the direct wave. '(r, c) is output to the vital estimation unit 28 .

バイタル推定部２８の呼吸数推定部２９は、マルチパス波除去部２７から、直接波に係る位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）を取得する。
呼吸数推定部２９は、位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）をフーリエ変換することで、被測定者の呼吸数ＲＲを推定する（図４のステップＳＴ５）。
以下、呼吸数推定部２９による呼吸数ＲＲの推定処理を具体的に説明する。The respiratory rate estimator 29 of the vital estimator 28 acquires the phase change signal θ′(r, c) associated with the direct wave from the multipath wave remover 27 .
The respiration rate estimator 29 estimates the respiration rate RR of the subject by Fourier transforming the phase change signal θ'(r, c) (step ST5 in FIG. 4).
The process of estimating the respiration rate RR by the respiration rate estimator 29 will be specifically described below.

被測定者の呼吸を示す呼吸信号の波形は、概ね正弦波である。このため、位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）の中の正弦波的な変動は、被測定者の呼吸によるものである。
呼吸数推定部２９は、位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）をスロータイム方向にフーリエ変換することで、図１１に示すような呼吸スペクトルＳ_ＲＲ（ｒ，ｓｆ）を得る。スロータイムは、送信波の送信時刻である。呼吸スペクトルＳ_ＲＲ（ｒ，ｓｆ）は、位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）のフーリエ変換結果であり、ｓｆは、スロータイム方向の周波数である。
図１１は、呼吸スペクトルＳ_ＲＲ（ｒ，ｓｆ）の一例を示す説明図である。
図１１において、横軸は、呼吸数ＲＲ［ｂｐｍ］、縦軸は、呼吸スペクトル［ｄＢ］である。The waveform of the respiratory signal indicating the subject's breathing is generally a sine wave. Therefore, sinusoidal fluctuations in the phase change signal θ'(r,c) are due to the subject's breathing.
The respiratory rate estimator 29 obtains a respiratory spectrum S _RR (r, sf) as shown in FIG. 11 by Fourier transforming the phase change signal θ′(r, c) in the slow time direction. The slow time is the transmission time of the transmission wave. The respiratory spectrum S _RR (r, sf) is the Fourier transform result of the phase change signal θ′(r, c), where sf is the frequency in the slow time direction.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of the respiratory spectrum S _RR (r, sf).
In FIG. 11, the horizontal axis is the respiratory rate RR [bpm], and the vertical axis is the respiratory spectrum [dB].

呼吸数推定部２９は、呼吸スペクトルＳ_ＲＲ（ｒ，ｓｆ）の中で、第３の閾値Ｔｈ_３以上の呼吸スペクトルＳ_ＲＲを探索する。第３の閾値Ｔｈ_３は、呼吸数推定部２９の内部メモリに格納されていてもよいし、バイタル測定装置２０の外部から与えられるものであってもよい。呼吸スペクトルＳ_ＲＲ（ｒ，ｓｆ）の中には、第３の閾値Ｔｈ_３以上になる呼吸スペクトルＳ_ＲＲが１つ以上存在している。
呼吸数推定部２９は、第３の閾値Ｔｈ_３以上の呼吸スペクトルＳ_ＲＲに対応する呼吸数ＲＲの中で、第４の閾値Ｔｈ_４以上の呼吸数ＲＲを探索する。第４の閾値Ｔｈ_４は、呼吸数推定部２９の内部メモリに格納されていてもよいし、バイタル測定装置２０の外部から与えられるものであってもよい。
呼吸数推定部２９は、第３の閾値Ｔｈ_３以上の呼吸スペクトルＳ_ＲＲに対応する呼吸数ＲＲの中で、第４の閾値Ｔｈ_４以上の呼吸数ＲＲが、被測定者の呼吸数ＲＲであると推定する。The respiratory rate estimator 29 searches the respiratory spectrum S _RR (r, sf) for a respiratory spectrum S _RR equal to or greater than the third threshold Th ₃ . The _third threshold Th3 may be stored in the internal memory of the respiration rate estimator 29 or may be given from the outside of the vital measurement device 20 . Among the respiratory spectra S _RR (r, sf), there are one or more respiratory spectra S _RR that are equal to or greater than the third threshold Th ₃ .
The respiratory rate estimator 29 searches for a respiratory rate RR equal to or greater than the _fourth threshold Th4 among the respiratory rates _RR corresponding to the respiratory spectrum SRR equal to or greater than the _third threshold Th3. The fourth threshold Th ₄ may be stored in the internal memory of the respiration rate estimator 29 or may be given from the outside of the vital measurement device 20 .
The respiratory rate estimating unit 29 determines that, among the respiratory rates RR corresponding to the respiratory spectrum S _RR that is equal to or greater than the third threshold Th ₃ , the respiratory rate RR that is equal to or greater than the fourth threshold Th ₄ is the respiratory rate RR of the subject. Assume there is.

ここでは、呼吸数推定部２９が、呼吸スペクトルＳ_ＲＲ（ｒ，ｓｆ）の中で、第３の閾値Ｔｈ_３以上の呼吸スペクトルＳ_ＲＲであり、かつ、当該呼吸スペクトルＳ_ＲＲに対応する呼吸数ＲＲが第４の閾値Ｔｈ_４以上であれば、当該呼吸数ＲＲが被測定者の呼吸数ＲＲであると推定している。しかし、これは一例に過ぎず、呼吸数推定部２９が、第３の閾値Ｔｈ_３以上の呼吸スペクトルＳ_ＲＲの中で、最大の呼吸スペクトルＳ_ＲＲに対応する呼吸数ＲＲが、被測定者ｋの呼吸数ＲＲであると推定するようにしてもよい。Here, the breathing rate estimating unit 29 determines that the breathing spectrum S _RR is equal to or greater than the third threshold Th ₃ among the breathing spectrum S _RR (r, sf) and the breathing rate corresponding to the breathing spectrum S _RR If the RR is greater than or equal to the _fourth threshold Th4, the respiratory rate RR is assumed to be the subject's respiratory rate RR. However, this is only an example, and the respiratory rate estimator 29 determines that the respiratory rate RR corresponding to the maximum respiratory spectrum S _RR among the respiratory spectrum S _RR equal to or greater than the third threshold Th ₃ is determined by the subject k may be estimated to be the respiratory rate RR of .

心拍数推定部３０は、マルチパス波除去部２７から、直接波に係る位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）を取得する。
心拍数推定部３０は、位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）から、被測定者の心拍数ＨＲを推定する（図４のステップＳＴ６）。
以下、心拍数推定部３０による心拍数ＨＲの推定処理を具体的に説明する。The heart rate estimator 30 acquires the phase change signal θ′(r, c) associated with the direct wave from the multipath wave remover 27 .
The heart rate estimator 30 estimates the heart rate HR of the subject from the phase change signal θ'(r, c) (step ST6 in FIG. 4).
The estimation processing of the heart rate HR by the heart rate estimator 30 will be specifically described below.

まず、心拍数推定部３０は、位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）を図示せぬハイパスフィルタ（ＨＰＦ：Ｈｉｇｈ－Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）に通すことで、位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）に重畳されている呼吸信号を除去する。
次に、心拍数推定部３０は、呼吸信号除去後の位相変化信号θ”（ｒ，ｃ）を連続ウェーブレット変換することで、図１２に示すようなスカログラムを得る。スカログラムは、呼吸信号除去後の位相変化信号θ”（ｒ，ｃ）の連続ウェーブレット変換結果である。
図１２は、スカログラムの一例を示す説明図である。
図１２において、横軸は、送信サイクルｃであり、縦軸は、周波数［Ｈｚ］である。
スカログラムには、図１２に示すように、心拍信号が生じている位置に縞状が現れる。First, the heart rate estimation unit 30 passes the phase change signal θ′ (r, c) through a high-pass filter (HPF) (not shown), thereby superimposing it on the phase change signal θ′ (r, c). Eliminates respiratory signals that are present.
Next, the heart rate estimator 30 obtains a scalogram as shown in FIG. 12 by performing a continuous wavelet transform on the phase change signal θ″(r, c) after removing the respiratory signal. is a continuous wavelet transform result of the phase change signal θ″(r, c) of .
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of a scalogram.
In FIG. 12, the horizontal axis is the transmission cycle c, and the vertical axis is the frequency [Hz].
In the scalogram, as shown in FIG. 12, stripes appear at positions where heartbeat signals are generated.

心拍数推定部３０は、スカログラムの絶対値をスロータイム方向にフーリエ変換することで、図１３に示すような、スロータイム方向の２次元スペクトルＷ（ｒ，ｆ，ｓｆ）を得る。ｆは、周波数成分である。
図１３は、スロータイム方向の２次元スペクトルＷ（ｒ，ｆ，ｓｆ）の一例を示す説明図である。
図１３において、横軸は、心拍数ＨＲ［ｂｐｍ］、縦軸は、周波数［Ｈｚ］である。
２次元スペクトルＷ（ｒ，ｆ，ｓｆ）には、図１３に示すように、複数の周波数成分ｆに心拍信号が分散している。心拍信号が分散している高周波領域のスペクトルを最大比合成することで、心拍信号が強調されている心拍スペクトルＳ_ＨＲ（ｒ，ｓｆ）が得られる。The heart rate estimator 30 obtains a two-dimensional spectrum W(r, f, sf) in the slow time direction as shown in FIG. 13 by Fourier transforming the absolute value of the scalogram in the slow time direction. f is the frequency component.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of the two-dimensional spectrum W(r, f, sf) in the slow time direction.
In FIG. 13, the horizontal axis is the heart rate HR [bpm], and the vertical axis is the frequency [Hz].
In the two-dimensional spectrum W(r, f, sf), as shown in FIG. 13, heartbeat signals are dispersed in a plurality of frequency components f. A heartbeat spectrum S _HR (r, sf) in which the heartbeat signal is emphasized is obtained by maximally synthesizing the spectrum of the high frequency region in which the heartbeat signal is dispersed.

心拍数推定部３０は、以下の式（８）に示すように、２次元スペクトルＷ（ｒ，ｆ，ｓｆ）に含まれている高周波成分を示す行列Ｕを定義する。 The heart rate estimator 30 defines a matrix U representing high frequency components contained in the two-dimensional spectrum W(r, f, sf) as shown in Equation (8) below.

式（８）において、ｆ_Ｌは、高周波成分の下限周波数、ｆ_Ｈは、高周波成分の上限周波数である。

In equation (8), _fL is the lower limit frequency of the high frequency component, and _fH is the upper limit frequency of the high frequency component.

次に、心拍数推定部３０は、図１４に示すように、行列Ｕの相関行列Ｒ_ｘｘ＝ＵＵ^Ｈを生成し、相関行列Ｒ_ｘｘを固有値分解することで、第１の固有ベクトルｕ_１を得る。Ｈは、エルミート転置を示す数学記号である。
心拍数推定部３０は、以下の式（１０）に示すように、第１の固有ベクトルｕ_１が示す方向に、行列Ｕを射影することで最大比合成を行い、図１５に示すような心拍スペクトルＳ_ＨＲ（ｒ，ｓｆ）を得る。Next, as shown in FIG. 14, the heart rate estimation unit 30 generates a correlation matrix R _xx =UU ^H of the matrix U, and performs eigenvalue decomposition of the correlation matrix R _xx to obtain the first eigenvector u ₁ . H is the mathematical symbol denoting the Hermitian transpose.
The heart rate estimation unit 30 performs maximum ratio synthesis by projecting the matrix U in the direction indicated by the _first eigenvector u1 as shown in the following equation (10), and the heart rate spectrum as shown in FIG. Obtain S _HR (r, sf).

図１４は、心拍数推定部３０による最大比合成処理を示す説明図である。
図１４において、横軸は、心拍数ＨＲ［ｂｐｍ］、縦軸は、周波数［Ｈｚ］である。
図１５は、心拍数推定部３０により得られる心拍スペクトルＳ_ＨＲ（ｒ，ｓｆ）の一例を示す説明図である。
図１５において、横軸は、心拍数ＨＲ［ｂｐｍ］、縦軸は、心拍スペクトル［ｄＢ］である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing the maximum ratio combination processing by the heart rate estimator 30. As shown in FIG.
In FIG. 14, the horizontal axis is the heart rate HR [bpm], and the vertical axis is the frequency [Hz].
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of the heartbeat spectrum S _HR (r, sf) obtained by the heart rate estimator 30. As shown in FIG.
In FIG. 15, the horizontal axis is the heart rate HR [bpm], and the vertical axis is the heart rate spectrum [dB].

心拍数推定部３０は、心拍スペクトルＳ_ＨＲ（ｒ，ｓｆ）の中で、第５の閾値Ｔｈ_５以上の心拍スペクトルＳ_ＨＲを探索する。第５の閾値Ｔｈ_５は、心拍数推定部３０の内部メモリに格納されていてもよいし、バイタル測定装置２０の外部から与えられるものであってもよい。空間内に被測定者が存在していれば、心拍スペクトルＳ_ＨＲが第５の閾値Ｔｈ_５以上になる。
心拍数推定部３０は、第５の閾値Ｔｈ_５以上の心拍スペクトルＳ_ＨＲに対応する心拍数ＨＲが、被測定者の心拍数ＨＲであると推定する。The heart rate estimator 30 searches the heart rate spectrum S _HR (r, sf) for a heart rate spectrum S _HR equal to or greater than the fifth threshold Th ₅ . The fifth threshold Th ₅ may be stored in the internal memory of the heart rate estimator 30 or may be given from the outside of the vital measurement device 20 . If the person to be measured exists in the space, the heartbeat spectrum _SHR is equal to or greater than the _fifth threshold Th5.
The heart rate estimator 30 estimates that the heart rate HR corresponding to the heart rate spectrum S _HR equal to or greater than the fifth threshold Th ₅ is the heart rate HR of the subject.

以上の実施の形態１では、対象物体による反射波を受信するアンテナ１１－１～１１－Ｎから、反射波の受信信号を取得する信号取得部２１と、信号取得部２１により取得された受信信号から、対象物体に含まれる被測定者のバイタルに応じて位相が変化する信号である位相変化信号を算出する位相変化信号算出部２２とを備えるように、バイタル測定装置２０を構成した。また、バイタル測定装置２０は、位相変化信号算出部２２により１つ以上の位相変化信号が算出されていれば、それぞれの位相変化信号の波形が、被測定者からの直接波を示す信号波形であるのか、被測定者からのマルチパス波を示す信号波形であるのかを識別する信号波形識別部２６と、信号波形識別部２６による信号波形の識別結果に基づいて、位相変化信号算出部２２により算出された１つ以上の位相変化信号の中の、マルチパス波に係る位相変化信号を除去するマルチパス波除去部２７と、位相変化信号算出部２２により算出された１つ以上の位相変化信号のうち、マルチパス波除去部２７により除去されずに残っている位相変化信号から、被測定者のバイタルを推定するバイタル推定部２８とを備えている。したがって、バイタル測定装置２０は、マルチパス波が発生する環境下であっても、バイタルの検出精度の劣化を防ぐことができる。 In the first embodiment described above, the signal acquiring unit 21 acquires the received signal of the reflected wave from the antennas 11-1 to 11-N that receive the reflected wave from the target object, and the received signal acquired by the signal acquiring unit 21 Therefore, the vitals measuring apparatus 20 is configured to include a phase change signal calculator 22 that calculates a phase change signal, which is a signal whose phase changes according to the vitals of the subject included in the target object. In addition, if one or more phase change signals are calculated by the phase change signal calculation unit 22, the vital measurement device 20 has the waveform of each phase change signal as a signal waveform indicating a direct wave from the subject. The phase change signal calculator 22 based on the signal waveform identification result of the signal waveform identification unit 26 and the signal waveform identification unit 26 that identifies whether the signal waveform indicates whether there is a multipath wave from the subject, and the signal waveform identification unit 26 One or more phase change signals calculated by a multipath wave removal unit 27 for removing phase change signals related to multipath waves in one or more calculated phase change signals, and a phase change signal calculation unit 22 Among them, a vital estimator 28 is provided for estimating the vitals of the person to be measured from the phase change signal remaining without being removed by the multipath wave remover 27 . Therefore, the vital measurement device 20 can prevent deterioration of vital detection accuracy even in an environment where multipath waves are generated.

図１に示すバイタル測定装置２０では、信号算出処理部２５が、被測定者が存在している位置として、半径βが第１の閾値Ｔｈ_１以上となり、かつ、フィッティング誤差Ｅ（ａｚ，ｅｌ）が第２の閾値Ｔｈ_２以下となるフィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）に係る距離ビンｒ、アジマス方向ａｚ及びエレベーション方向ｅｌのそれぞれを特定している。しかし、これは一例に過ぎず、信号算出処理部２５が、被測定者が存在している位置として、半径βが第１の閾値Ｔｈ_１以上となるフィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）に係る距離ビンｒ、アジマス方向ａｚ及びエレベーション方向ｅｌのそれぞれを特定するようにしてもよい。
また、信号算出処理部２５が、被測定者が存在している位置として、フィッティング誤差Ｅ（ａｚ，ｅｌ）が第２の閾値Ｔｈ_２以下となるフィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）に係る距離ビンｒ、アジマス方向ａｚ及びエレベーション方向ｅｌのそれぞれを特定するようにしてもよい。In the vital measurement apparatus 20 shown in FIG. 1, the signal calculation processing unit 25 determines that the radius β is equal to or greater than the _first threshold value Th as the position where the subject exists, and the fitting error E (az, el) of the fitting circle Circ(r, az, el) for which is less than or equal to the _second threshold Th2, the azimuth direction az, and the elevation direction el. However, this is only an example, and the signal calculation processing unit 25 determines a fitting circle Circ (r, az, el) having a radius β equal to or greater than the first threshold Th ₁ as the position where the person to be measured exists. Each of the distance bin r, the azimuth direction az, and the elevation direction el may be specified.
In addition, the signal calculation processing unit 25 determines the fitting circle Circ(r, az, el) in which the fitting error E(az, el) is equal to or smaller than the second threshold Th ₂ as the position where the person to be measured exists. Each of the distance bin r, the azimuth direction az, and the elevation direction el may be specified.

図１に示すバイタル測定装置２０では、位相変化信号算出部２２の信号算出処理部２５が、位相変化信号θ（ｒ，ｃ）として、被測定者が存在している位置についての複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）の位相の時間変化を示す信号を算出している。しかし、これは一例に過ぎず、位相変化信号算出部２２が、例えば、信号受信部１４－１～１４－Ｎからの受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）から、ＡＤ法を用いて、位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を算出するようにしてもよい。
具体的には、以下のようにして、位相変化信号算出部２２が、位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を算出するようにしてもよい。
時刻ｔのターゲット反射点である被測定者の偏移がｘ（ｔ）であるとすれば、受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）のＩ（Ｉｎ－ｐｈａｓｅ）チャネルの信号Ｓ_Ｉ（ｔ）は、以下の式（１１）のように表される。また、受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）のＱ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）チャネルの信号Ｓ_Ｑ（ｔ）は、以下の式（１２）のように表される。In the vital measurement apparatus 20 shown in FIG. 1, the signal calculation processing unit 25 of the phase change signal calculation unit 22 generates the phase change signal θ(r, c) as the complex power CP ( Signals indicating temporal changes in the phases of r, az, el, and c) are calculated. However, this is only an example, and the phase change signal calculation unit 22, for example, from the reception data S (t, g, h, c) from the signal reception units 14-1 to 14-N, using the AD method , the phase change signal θ(r, c) may be calculated.
Specifically, the phase change signal calculator 22 may calculate the phase change signal θ(r, c) as follows.
If x(t) is the shift of the person to be measured who is the target reflection point at time t, the signal S _I (in-phase) of the received data S (t, g, h, c) channel t) is represented by the following equation (11). Also, a Q (Quadrature) channel signal S _Q (t) of the received data S (t, g, h, c) is represented by the following equation (12).

式（１１）及び式（１２）において、ｋは、波数である。

In equations (11) and (12), k is the wavenumber.

次に、位相変化信号算出部２２は、以下の式（１３）に示すように、Ｉチャネルの信号Ｓ_Ｉ（ｔ）とＱチャネルの信号Ｓ_Ｑ（ｔ）とを用いて、位相変動の時間信号φ（ｔ）を算出する。Next, the phase change signal calculator 22 uses the I-channel signal S _I (t) and the Q-channel signal S _Q (t) to calculate the phase change time as shown in the following equation (13). Calculate the signal φ(t).

位相変動の時間信号φ（ｔ）には、位相の折り返し不連続が発生しているため、位相変化信号算出部２２は、位相変動の時間信号φ（ｔ）に発生している折り返し不連続を解消する。不連続の解消処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
位相変化信号算出部２２は、位相変化信号θ（ｒ，ｃ）として、不連続解消後の信号を信号波形識別部２６及びマルチパス波除去部２７のそれぞれに出力する。
ここでは、位相変化信号算出部２２が、ＡＤ法を用いて、位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を算出している。しかし、これは一例に過ぎず、位相変化信号算出部２２は、受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）から、位相の折り返し不連続を解消しながら、位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を算出する方法として、拡張微分たすき掛け（ＤＡＣＭ）アルゴリズムを用いて、位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を算出するようにしてもよい。Since a phase-folding discontinuity occurs in the phase-fluctuation time signal φ(t), the phase change signal calculator 22 calculates the phase-folding discontinuity occurring in the phase-fluctuation time signal φ(t). cancel. Since the discontinuity elimination process itself is a known technique, detailed description thereof will be omitted.
The phase change signal calculator 22 outputs the signal after the discontinuity is eliminated to the signal waveform identifier 26 and the multipath wave remover 27 as the phase change signal θ(r, c).
Here, the phase change signal calculator 22 calculates the phase change signal θ(r, c) using the AD method. However, this is only an example, and the phase change signal calculator 22 calculates the phase change signal θ(r, c) from the received data S(t, g, h, c) while eliminating the phase folding discontinuity. As a method of calculating , an extended differential cross-multiplication (DACM) algorithm may be used to calculate the phase change signal θ(r, c).

図１に示すバイタル測定装置２０では、信号波形識別部２６が、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のＳＮＲを互いに比較し、ＳＮＲの比較結果に基づいて、それぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が直接波を示す信号波形であるのか、マルチパス波を示す信号波形であるのかを識別している。しかし、これは一例に過ぎず、信号波形識別部２６が、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のフィッティング円の半径を互いに比較する。そして、信号波形識別部２６が、半径の比較結果に基づいて、それぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、直接波を示す信号波形であるのか、マルチパス波を示す信号波形であるのかを識別するようにしてもよい。
具体的には、信号波形識別部２６は、それぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のフィッティング円の半径を算出する。信号波形識別部２６による半径の算出処理は、信号算出処理部２５による半径の算出処理と同様であるため詳細な説明を省略する。
信号波形識別部２６は、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のフィッティング円の半径を互いに比較する。信号波形識別部２６は、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の中で、半径が最大の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、直接波を示す信号波形であると識別し、半径が最大の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）以外の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、マルチパス波を示す信号波形であると識別する。In the vital measurement device 20 shown in FIG. 1, the signal waveform identification unit 26 compares the SNRs of one or more phase change signals θ (r, c) with each other, and based on the SNR comparison result, each phase change signal It is discriminated whether the waveform of θ(r, c) is a signal waveform representing a direct wave or a signal waveform representing a multipath wave. However, this is only an example, and the signal waveform identification unit 26 compares the radii of fitting circles of one or more phase change signals θ(r, c) with each other. Based on the radius comparison result, the signal waveform identification unit 26 determines whether the waveform of each phase change signal θ(r, c) is a signal waveform indicating a direct wave or a signal waveform indicating a multipath wave. You may make it identify whether there exists.
Specifically, the signal waveform identification unit 26 calculates the radius of the fitting circle for each phase change signal θ(r, c). Since the radius calculation processing by the signal waveform identification unit 26 is the same as the radius calculation processing by the signal calculation processing unit 25, detailed description thereof will be omitted.
The signal waveform identification unit 26 compares the radii of the fitting circles of one or more phase change signals θ(r, c). The signal waveform identification unit 26 determines that the waveform of the phase change signal θ(r, c) having the largest radius among the one or more phase change signals θ(r, c) is the signal waveform representing the direct wave. The waveforms of the phase change signal θ(r, c) other than the phase change signal θ(r, c) with the largest radius are identified as signal waveforms representing multipath waves.

また、信号波形識別部２６が、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のフィッティング円のフィッティング誤差を互いに比較する。そして、信号波形識別部２６が、フィッティング誤差の比較結果に基づいて、それぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、直接波を示す信号波形であるのか、マルチパス波を示す信号波形であるのかを識別するようにしてもよい。
具体的には、信号波形識別部２６は、それぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のフィッティング円のフィッティング誤差を算出する。信号波形識別部２６によるフィッティング誤差の算出処理は、信号算出処理部２５によるフィッティング誤差の算出処理と同様であるため詳細な説明を省略する。
信号波形識別部２６は、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のフィッティング誤差を互いに比較する。信号波形識別部２６は、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の中で、フィッティング誤差が最小の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、直接波を示す信号波形であると識別し、フィッティング誤差が最小の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）以外の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、マルチパス波を示す信号波形であると識別する。Also, the signal waveform identification unit 26 compares the fitting errors of the fitting circles of one or more phase change signals θ(r, c) with each other. Based on the fitting error comparison result, the signal waveform identification unit 26 determines whether the waveform of each phase change signal θ(r, c) is a signal waveform indicating a direct wave or a signal waveform indicating a multipath wave. You may make it identify whether it is.
Specifically, the signal waveform identification unit 26 calculates the fitting error of the fitting circle for each phase change signal θ(r, c). The fitting error calculation processing by the signal waveform identification unit 26 is the same as the fitting error calculation processing by the signal calculation processing unit 25, so detailed description thereof will be omitted.
The signal waveform identification unit 26 compares fitting errors of one or more phase change signals θ(r, c). The signal waveform identification unit 26 determines that the waveform of the phase change signal θ(r, c) with the smallest fitting error among the one or more phase change signals θ(r, c) is the signal waveform indicating the direct wave. , and the waveforms of the phase change signals θ(r, c) other than the phase change signal θ(r, c) with the smallest fitting error are identified as signal waveforms representing multipath waves.

また、信号波形識別部２６が、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の距離ビンを互いに比較する。位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の距離ビンは、対象物体とアンテナ１１－ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）との距離である。図１に示すバイタル測定システムでは、説明の便宜上、アンテナ１１－１～１１－Ｎのそれぞれから、対象物体までの距離は、同じであるものとする。そして、信号波形識別部２６が、距離ビンの比較結果に基づいて、それぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、直接波を示す信号波形であるのか、マルチパス波を示す信号波形であるのかを識別するようにしてもよい。
具体的には、信号波形識別部２６は、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の中で、距離ビンが最小の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、直接波を示す信号波形であると識別し、距離ビンが最小の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）以外の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、マルチパス波を示す信号波形であると識別する。Also, the signal waveform identification unit 26 compares the distance bins of one or more phase change signals θ(r, c) with each other. The distance bin of the phase change signal θ(r, c) is the distance between the target object and the antenna 11-n (n=1, . . . , N). In the vital measurement system shown in FIG. 1, for convenience of explanation, it is assumed that the distances from each of the antennas 11-1 to 11-N to the target object are the same. Based on the distance bin comparison result, the signal waveform identification unit 26 determines whether the waveform of each phase change signal θ(r, c) is a signal waveform indicating a direct wave or a signal waveform indicating a multipath wave. You may make it identify whether it is.
Specifically, the signal waveform identification unit 26 determines that the waveform of the phase change signal θ(r, c) with the smallest distance bin among the one or more phase change signals θ(r, c) is the direct wave. and the waveform of the phase change signal θ(r, c) other than the phase change signal θ(r, c) with the smallest distance bin is identified as the signal waveform representing the multipath wave. .

実施の形態２．
実施の形態２では、空間内に複数の被測定者ｗが存在しているとき、それぞれの被測定者ｗのバイタルを測定するバイタル測定装置２０について説明する。ｗ＝１，・・・，Ｗである。Ｗは、２以上の整数である。Embodiment 2.
In Embodiment 2, a vital measurement device 20 that measures the vitals of each subject w when there are a plurality of subjects w in a space will be described. w=1, . . . , W. W is an integer of 2 or more.

図１６は、実施の形態２に係るバイタル測定装置２０を含むバイタル測定システムを示す構成図である。図１６において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１７は、実施の形態２に係るバイタル測定装置２０のハードウェアを示すハードウェア構成図である。図１７において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１６に示すバイタル測定装置２０は、信号取得部２１、位相変化信号算出部２２、信号波形識別部３１、マルチパス波除去部２７及びバイタル推定部２８を備えている。FIG. 16 is a configuration diagram showing a vital measurement system including the vital measurement device 20 according to Embodiment 2. As shown in FIG. In FIG. 16, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, so description thereof will be omitted.
FIG. 17 is a hardware configuration diagram showing hardware of the vital measurement device 20 according to the second embodiment. In FIG. 17, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or corresponding parts, so description thereof will be omitted.
A vital measurement apparatus 20 shown in FIG. 16 includes a signal acquisition section 21, a phase change signal calculation section 22, a signal waveform identification section 31, a multipath wave elimination section 27, and a vital estimation section .

信号波形識別部３１は、例えば、図１７に示す信号波形識別回路４６によって実現される。
信号波形識別部３１は、クラスタリング部３１ａ及び波形識別処理部３１ｂを備えている。
クラスタリング部３１ａは、位相変化信号算出部２２から、それぞれの被測定者ｗ（ｗ＝１，・・・，Ｗ）についての位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を取得する。
クラスタリング部３１ａは、それぞれの被測定者ｗについての位相変化信号θ（ｒ，ｃ）をクラスタ分けする。即ち、クラスタリング部３１ａは、それぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）をいずれかのクラスタＣＬ_ｗ（ｗ＝１，・・・，Ｗ）に分類する。The signal waveform identification section 31 is implemented by, for example, a signal waveform identification circuit 46 shown in FIG.
The signal waveform identification section 31 includes a clustering section 31a and a waveform identification processing section 31b.
The clustering unit 31 a acquires the phase change signal θ(r, c) for each subject w (w=1, . . . , W) from the phase change signal calculator 22 .
The clustering unit 31a clusters the phase change signals θ(r, c) for each subject w. That is, the clustering unit 31a classifies each phase change signal θ(r, c) into one of clusters CL _w (w=1, . . . , W).

波形識別処理部３１ｂは、クラスタＣＬ_ｗ毎に、当該クラスタＣＬ_ｗに属している１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を互いに比較し、位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の比較結果に基づいて、当該クラスタＣＬ_ｗに属しているそれぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、直接波を示す信号波形であるのか、マルチパス波を示す信号波形であるのかを識別する。
即ち、波形識別処理部３１ｂは、クラスタＣＬ_ｗ毎に、当該クラスタＣＬ_ｗに属している１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のＳＮＲを互いに比較する。
波形識別処理部３１ｂは、ＳＮＲの比較結果に基づいて、当該クラスタＣＬ_ｗに属しているそれぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が直接波を示す信号波形であるのか、マルチパス波を示す信号波形であるのかを識別する。
波形識別処理部３１ｂは、それぞれの信号波形の識別結果をマルチパス波除去部２７に出力する。For each cluster CL _w , the waveform identification processing unit 31b compares one or more phase change signals θ(r, c) belonging to the cluster CL _w , and compares the phase change signals θ(r, c). Based on the result, it is discriminated whether the waveform of each phase change signal θ(r, c) belonging to the cluster CL _w is a signal waveform indicating a direct wave or a signal waveform indicating a multipath wave. do.
That is, for each cluster CL _w , the waveform identification processing unit 31b compares the SNRs of one or more phase change signals θ(r, c) belonging to the cluster CL _w .
Based on the SNR comparison result, the waveform identification processing unit 31b determines whether the waveform of each phase change signal θ(r, c) belonging to the cluster CL _w is a signal waveform indicating a direct wave or a multipath wave. Identify whether the signal waveform indicates
The waveform identification processing section 31 b outputs the identification result of each signal waveform to the multipath wave removal section 27 .

図１６では、バイタル測定装置２０の構成要素である信号取得部２１、位相変化信号算出部２２、信号波形識別部３１、マルチパス波除去部２７及びバイタル推定部２８のそれぞれが、図１７に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、バイタル測定装置２０が、信号取得回路４１、位相変化信号算出回路４２、信号波形識別回路４６、マルチパス波除去回路４４及びバイタル推定回路４５によって実現されるものを想定している。
信号取得回路４１、位相変化信号算出回路４２、信号波形識別回路４６、マルチパス波除去回路４４及びバイタル推定回路４５のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。In FIG. 16, each of the signal acquisition unit 21, the phase change signal calculation unit 22, the signal waveform identification unit 31, the multipath wave removal unit 27, and the vital estimation unit 28, which are components of the vital measurement device 20, are shown in FIG. It is assumed to be realized by dedicated hardware such as That is, it is assumed that the vital measurement device 20 is implemented by the signal acquisition circuit 41 , the phase change signal calculation circuit 42 , the signal waveform identification circuit 46 , the multipath wave removal circuit 44 and the vital estimation circuit 45 .
Each of the signal acquisition circuit 41, the phase change signal calculation circuit 42, the signal waveform identification circuit 46, the multipath wave removal circuit 44, and the vital estimation circuit 45 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, or parallel programmed. processors, ASICs, FPGAs, or combinations thereof.

バイタル測定装置２０の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、バイタル測定装置２０が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
バイタル測定装置２０が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号取得部２１、位相変化信号算出部２２、信号波形識別部３１、マルチパス波除去部２７及びバイタル推定部２８におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図３に示すメモリ５１に格納される。そして、図３に示すプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。The components of the vital measurement device 20 are not limited to those realized by dedicated hardware, but the vital measurement device 20 may be realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. good too.
When the vital measurement device 20 is realized by software, firmware, etc., each processing procedure in the signal acquisition unit 21, the phase change signal calculation unit 22, the signal waveform identification unit 31, the multipath wave removal unit 27, and the vital estimation unit 28 is stored in the memory 51 shown in FIG. Then, the processor 52 shown in FIG. 3 executes the program stored in the memory 51 .

また、図１７では、バイタル測定装置２０の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図３では、バイタル測定装置２０がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、バイタル測定装置２０における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。 17 shows an example in which each component of the vital measurement device 20 is implemented by dedicated hardware, and FIG. 3 shows an example in which the vital measurement device 20 is implemented by software, firmware, or the like. . However, this is only an example, and some of the components of the vital measurement device 20 may be implemented by dedicated hardware, and the remaining components may be implemented by software, firmware, or the like.

次に、図１６に示すバイタル測定システムの動作について説明する。
信号取得部２１、フーリエ変換部２３及びマップ算出部２４の動作は、図１に示すバイタル測定システムと同様であるため、詳細な説明を省略する。
信号算出処理部２５は、実施の形態１に示す方法で、フィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）及びフィッティング誤差Ｅ（ａｚ，ｅｌ）のそれぞれを算出する。
信号算出処理部２５は、それぞれの被測定者ｗ（ｗ＝１，・・・，Ｗ）が存在している位置として、半径βが第１の閾値Ｔｈ_１以上となり、かつ、フィッティング誤差Ｅ（ａｚ，ｅｌ）が第２の閾値Ｔｈ_２以下となるフィッティング円Ｃｉｒｃ（ｒ，ａｚ，ｅｌ）に係る距離ビンｒ、アジマス方向ａｚ及びエレベーション方向ｅｌのそれぞれを特定する。
信号算出処理部２５は、送信サイクルｃ＝１～Ｃにおける、それぞれの被測定者ｗが存在している位置についての複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）から、それぞれの被測定者ｗについての位相変化信号θ（ｒ，ｃ）として、複素電力ＣＰ（ｒ，ａｚ，ｅｌ，ｃ）における位相の時間変化を示す信号を算出する。
信号算出処理部２５は、それぞれの被測定者ｗについての位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を信号波形識別部３１及びマルチパス波除去部２７のそれぞれに出力する。Next, the operation of the vital measurement system shown in FIG. 16 will be described.
Since the operations of the signal acquisition unit 21, the Fourier transform unit 23, and the map calculation unit 24 are the same as those of the vital measurement system shown in FIG. 1, detailed description thereof will be omitted.
The signal calculation processing unit 25 calculates each of the fitting circle Circ(r, az, el) and the fitting error E(az, el) by the method shown in the first embodiment.
The signal calculation processing unit 25 determines that the radius β is equal to or greater than the first threshold value Th ₁ and that the fitting error E ( az, el) is less than or equal to the _second threshold value Th2.
The signal calculation processing unit 25 calculates each subject w As the phase change signal θ(r, c) for , a signal indicating the time change of the phase in the complex power CP(r, az, el, c) is calculated.
The signal calculation processing unit 25 outputs the phase change signal θ(r, c) for each subject w to the signal waveform identification unit 31 and the multipath wave removal unit 27, respectively.

空間内に存在している被測定者ｗが複数人である場合、それぞれの被測定者ｗによる反射波には、直接波とマルチパス波とが重畳されていることがある。
例えば、２人の被測定者ｗが存在している場合、一方の被測定者ｗ（＝１）についての位相変化信号θ（ｒ，ｃ）としては、被測定者ｗ（＝１）による直接波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）と被測定者ｗ（＝１）によるマルチパス波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）とがある。
また、被測定者ｗ（＝２）についての位相変化信号θ（ｒ，ｃ）としては、被測定者ｗ（＝２）による直接波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）と被測定者ｗ（＝２）によるマルチパス波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）とがある。
このとき、被測定者ｗ（＝１）による直接波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）と被測定者ｗ（＝１）によるマルチパス波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）とは相関が高く、被測定者ｗ（＝２）による直接波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）と被測定者ｗ（＝２）によるマルチパス波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）とは相関が高い。
これに対して、被測定者ｗ（＝１）による直接波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）と、被測定者ｗ（＝２）による直接波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）とは相関が低く、被測定者ｗ（＝１）によるマルチパス波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）と、被測定者ｗ（＝２）によるマルチパス波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）とは相関が低い。When there are a plurality of persons w to be measured existing in the space, the reflected waves from each person to be measured w may be superimposed on the direct wave and the multipath wave.
For example, when there are two subjects w, the phase change signal θ(r, c) for one subject w (=1) is directly There are a phase change signal θ(r, c) related to waves and a phase change signal θ(r, c) related to multipath waves caused by subject w (=1).
Further, as the phase change signal θ(r, c) for the person to be measured w (=2), the phase change signal θ(r, c) related to the direct wave by the person to be measured w (=2) and the person to be measured There is a phase change signal θ(r, c) related to the multipath wave due to w (=2).
At this time, the phase change signal θ(r, c) related to the direct wave from the subject w (=1) and the phase change signal θ(r, c) related to the multipath wave from the subject w (=1) are has a high correlation, and the phase change signal θ(r, c) related to the direct wave by the subject w (= 2) and the phase change signal θ (r, c ) is highly correlated with
On the other hand, the phase change signal θ(r, c) related to the direct wave from the subject w (=1) and the phase change signal θ(r, c) related to the direct wave from the subject w (=2) ), the phase change signal θ(r, c) related to the multipath waves by the subject w (=1) and the phase change signal θ related to the multipath waves by the subject w (=2) The correlation with (r, c) is low.

信号波形識別部３１のクラスタリング部３１ａは、信号算出処理部２５から、それぞれの被測定者ｗ（ｗ＝１，・・・，Ｗ）についての位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を取得する。
クラスタリング部３１ａは、それぞれの被測定者ｗについての位相変化信号θ（ｒ，ｃ）をいずれかのクラスタＣＬ_ｗ（ｗ＝１，・・・，Ｗ）に分類する。
以下、クラスタリング部３１ａによる分類処理を具体的に説明する。The clustering unit 31 a of the signal waveform identification unit 31 acquires the phase change signal θ(r, c) for each subject w (w=1, . . . , W) from the signal calculation processing unit 25 .
The clustering unit 31a classifies the phase change signal θ(r, c) for each subject w into one of the clusters CL _w (w=1, . . . , W).
The classification processing by the clustering unit 31a will be specifically described below.

クラスタリング部３１ａは、それぞれの被測定者ｗ（ｗ＝１，・・・，Ｗ）についての位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の間の相関係数ρを算出する。相関係数ρの算出処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
クラスタリング部３１ａは、例えば、複数の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のうち、例えば、任意の２つの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）同士の相関係数ρの絶対値が第６の閾値Ｔｈ_６以上であれば、２つの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を同じクラスタＣＬ_ｗに分類する。第６の閾値Ｔｈ_６は、クラスタリング部３１ａの内部メモリに格納されていてもよいし、バイタル測定装置２０の外部から与えられるものであってもよい。
これにより、被測定者ｗが３人存在していれば、それぞれの被測定者ｗによる直接波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）と、それぞれの被測定者ｗによるマルチパス波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）とが、３つのクラスタＣＬ_ｗ（ｗ＝１，２，３）のいずれかに分類される。The clustering unit 31a calculates the correlation coefficient ρ between the phase change signals θ(r, c) for each subject w (w=1, . . . , W). The processing for calculating the correlation coefficient ρ itself is a known technique, and detailed description thereof will be omitted.
For example, the clustering unit 31a sets the absolute value of the correlation coefficient ρ between arbitrary two phase-changed signals θ(r,c) among the plurality of phase-changed signals θ(r,c) to the sixth threshold value. If Th is greater than or equal to ₆ , classify the two phase-changed signals θ(r, c) into the same cluster CL _w . The sixth threshold Th ₆ may be stored in the internal memory of the clustering section 31 a or may be given from the outside of the vital measurement device 20 .
Accordingly, if there are three persons w to be measured, the phase change signal θ(r, c) related to the direct wave by each person w to be measured and the multipath wave by each person w to be measured The phase change signal θ(r, c) is classified into one of three clusters CL _w (w=1, 2, 3).

波形識別処理部３１ｂは、クラスタＣＬ_ｗ毎に、当該クラスタＣＬ_ｗに属している１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のＳＮＲを互いに比較する。
波形識別処理部３１ｂは、ＳＮＲの比較結果に基づいて、当該クラスタＣＬ_ｗに属しているそれぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が直接波を示す信号波形であるのか、マルチパス波を示す信号波形であるのかを識別する。
即ち、波形識別処理部３１ｂは、当該クラスタＣＬ_ｋに属している１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の中で、ＳＮＲが最も高い位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、直接波を示す信号波形であると識別し、ＳＮＲが最も高い位相変化信号θ（ｒ，ｃ）以外の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、マルチパス波を示す信号波形であると識別する。
波形識別処理部３１ｂは、それぞれの信号波形の識別結果をマルチパス波除去部２７に出力する。For each cluster CL _w , the waveform identification processing unit 31b compares the SNRs of one or more phase change signals θ(r, c) belonging to the cluster CL _w .
Based on the SNR comparison result, the waveform identification processing unit 31b determines whether the waveform of each phase change signal θ(r, c) belonging to the cluster CL _w is a signal waveform indicating a direct wave or a multipath wave. Identify whether the signal waveform indicates
That is, the waveform identification processing unit 31b determines that the waveform of the phase change signal θ(r, c) with the highest SNR among the one or more phase change signals θ(r, c) belonging to the cluster CL _k is , is identified as a signal waveform representing a direct wave, and the waveform of the phase change signal θ(r, c) other than the phase change signal θ(r, c) with the highest SNR is a signal waveform representing a multipath wave. to identify.
The waveform identification processing section 31 b outputs the identification result of each signal waveform to the multipath wave removal section 27 .

マルチパス波除去部２７は、クラスタリング部３１ａから、それぞれのクラスタＣＬ_ｗ（ｗ＝１，・・・，Ｗ）に属している１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を取得し、波形識別処理部３１ｂから、それぞれの信号波形の識別結果を取得する。
マルチパス波除去部２７は、それぞれの信号波形の識別結果に基づいて、クラスタＣＬ_ｗ毎に、当該クラスタＣＬ_ｗに属している１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の中の、マルチパス波に係る位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を除去する。
マルチパス波除去部２７は、それぞれのクラスタＣＬ_ｗ（ｗ＝１，・・・，Ｗ）に属している１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のうち、除去せずに残っている位相変化信号θ（ｒ，ｃ）を、直接波に係る位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）としてバイタル推定部２８に出力する。The multipath wave removal unit 27 acquires one or more phase change signals θ (r, c) belonging to each cluster CL _w (w=1, . . . , W) from the clustering unit 31a, The identification result of each signal waveform is obtained from the waveform identification processing section 31b.
Based on the identification result of each signal waveform, the multipath wave removing unit 27 selects, for each cluster CL _w , among one or more phase change signals θ(r, c) belonging to the cluster CL _w , A phase change signal θ(r, c) associated with multipath waves is removed.
The multipath wave removal unit 27 removes one or more phase change signals θ(r, c) belonging to each cluster CL _w (w=1, . . . , W) and remains without removal. phase change signal θ(r, c) associated with the direct wave to the vital estimator 28 as a phase change signal θ′(r, c) associated with the direct wave.

バイタル推定部２８の呼吸数推定部２９は、マルチパス波除去部２７から、それぞれのクラスタＣＬ_ｗ（ｗ＝１，・・・，Ｗ）に属している位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）を取得する。
呼吸数推定部２９は、クラスタＣＬ_ｗ毎に、当該クラスタＣＬ_ｗに属している位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）をフーリエ変換することで、それぞれの被測定者ｗの呼吸数ＲＲを推定する。The respiratory rate estimator 29 of the vital estimator 28 receives the phase change signals θ′(r, c) belonging to each cluster CL _w (w=1, . . . , W) from the multipath wave remover 27 . to get
The respiratory rate estimator 29 estimates the respiratory rate RR of each subject w by Fourier transforming the phase change signal θ′(r, c) belonging to the cluster CL _w for each cluster CL _w . do.

心拍数推定部３０は、マルチパス波除去部２７から、それぞれのクラスタＣＬ_ｗ（ｗ＝１，・・・，Ｗ）に属している位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）を取得する。
心拍数推定部３０は、クラスタＣＬ_ｗ毎に、当該クラスタＣＬ_ｗに属している位相変化信号θ’（ｒ，ｃ）に基づいて、それぞれの被測定者ｗの心拍数ＨＲを推定する。The heart rate estimator 30 acquires the phase change signals θ′(r, c) belonging to each cluster CL _w (w=1, . . . , W) from the multipath wave remover 27 .
The heart rate estimator 30 estimates the heart rate HR of each subject w for each cluster CL _w based on the phase change signal θ'(r, c) belonging to the cluster CL _w .

以上の実施の形態２では、対象物体の中に、複数の被測定者が含まれており、位相変化信号算出部２２が、信号取得部２１により取得された受信信号から、それぞれの被測定者についての位相変化信号を算出するように、図１６を示すバイタル測定装置２０を構成した。また、図１６を示すバイタル測定装置２０は、信号波形識別部３１が、位相変化信号算出部２２により算出されたそれぞれの位相変化信号をクラスタ分けするクラスタリング部３１ａと、クラスタ毎に、当該クラスタに属している１つ以上の位相変化信号を互いに比較し、位相変化信号の比較結果に基づいて、当該クラスタに属しているそれぞれの位相変化信号の波形が、直接波を示す信号波形であるのか、マルチパス波を示す信号波形であるのかを識別する波形識別処理部３１ｂとを備えている。したがって、図１６を示すバイタル測定装置２０は、マルチパス波が発生する環境下であっても、複数の被測定者のそれぞれのバイタルの検出精度の劣化を防ぐことができる。 In the second embodiment described above, a plurality of subjects are included in the target object, and the phase change signal calculation unit 22 obtains each subject from the received signal acquired by the signal acquisition unit 21 The vital measurement device 20 shown in FIG. 16 was configured to calculate the phase change signal for . In addition, the vital measurement device 20 shown in FIG. 16 includes a clustering unit 31a in which the signal waveform identification unit 31 clusters each phase change signal calculated by the phase change signal calculation unit 22, and a cluster for each cluster. one or more phase-changed signals belonging to the cluster are compared with each other, and based on the comparison result of the phase-changed signals, whether the waveform of each phase-changed signal belonging to the cluster is a signal waveform indicating a direct wave; and a waveform identification processing section 31b for identifying whether the signal waveform indicates a multipath wave. Therefore, the vitals measuring apparatus 20 shown in FIG. 16 can prevent the deterioration of the detection accuracy of the vitals of each of a plurality of subjects even in an environment where multipath waves are generated.

図１６に示すバイタル測定装置２０では、波形識別処理部３１ｂが、クラスタＣＬ_ｗ毎に、当該クラスタＣＬ_ｗに属している１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のＳＮＲを互いに比較し、ＳＮＲの比較結果に基づいて、当該クラスタＣＬ_ｗに属しているそれぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が直接波を示す信号波形であるのか、マルチパス波を示す信号波形であるのかを識別している。しかし、これは一例に過ぎず、波形識別処理部３１ｂが、クラスタＣＬ_ｗ毎に、当該クラスタＣＬ_ｗに属している１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のフィッティング円の半径を互いに比較する。そして、波形識別処理部３１ｂが、半径の比較結果に基づいて、当該クラスタＣＬ_ｗに属しているそれぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、直接波を示す信号波形であるのか、マルチパス波を示す信号波形であるのかを識別するようにしてもよい。
具体的には、波形識別処理部３１ｂは、当該クラスタＣＬ_ｗに属しているそれぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のフィッティング円の半径を算出する。波形識別処理部３１ｂによる半径の算出処理は、信号算出処理部２５による半径の算出処理と同様であるため詳細な説明を省略する。
波形識別処理部３１ｂは、クラスタＣＬ_ｗ毎に、当該クラスタＣＬ_ｗに属している１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のフィッティング円の半径を互いに比較する。波形識別処理部３１ｂは、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の中で、半径が最大の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、直接波を示す信号波形であると識別し、半径が最大の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）以外の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、マルチパス波を示す信号波形であると識別する。In the vital measurement device 20 shown in FIG. 16, the waveform identification processing unit 31b compares the SNRs of one or more phase change signals θ(r, c) belonging to the cluster CL _w for each cluster CL _w . , based on the SNR comparison result, the waveform of each phase change signal θ(r, c) belonging to the cluster CL _w is a signal waveform indicating a direct wave or a signal waveform indicating a multipath wave. It identifies whether However, this is only an example, and the waveform identification processing unit 31b determines, for each cluster CL _w , the radii of the fitting circles of one or more phase change signals θ(r, c) belonging to the cluster CL _w . compare. Then, based on the radius comparison result, the waveform identification processing unit 31b determines whether the waveform of each phase change signal θ(r, c) belonging to the cluster CL _w is a signal waveform indicating a direct wave. It may be discriminated whether or not the signal waveform indicates a multipath wave.
Specifically, the waveform identification processing unit 31b calculates the radius of the fitting circle of each phase change signal θ(r, c) belonging to the cluster CL _w . The radius calculation processing by the waveform identification processing unit 31b is the same as the radius calculation processing by the signal calculation processing unit 25, so detailed description thereof will be omitted.
For each cluster CL _w , the waveform identification processing unit 31b compares the radii of the fitting circles of one or more phase change signals θ(r, c) belonging to the cluster CL _w . The waveform identification processing unit 31b determines that the waveform of the phase change signal θ(r, c) having the largest radius among the one or more phase change signals θ(r, c) is the signal waveform indicating the direct wave. The waveforms of the phase change signal θ(r, c) other than the phase change signal θ(r, c) with the largest radius are identified as signal waveforms representing multipath waves.

また、波形識別処理部３１ｂが、クラスタＣＬ_ｗ毎に、当該クラスタＣＬ_ｗに属している１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のフィッティング円のフィッティング誤差を互いに比較する。そして、波形識別処理部３１ｂが、フィッティング誤差の比較結果に基づいて、当該クラスタＣＬ_ｗに属しているそれぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、直接波を示す信号波形であるのか、マルチパス波を示す信号波形であるのかを識別するようにしてもよい。
具体的には、波形識別処理部３１ｂは、クラスタＣＬ_ｗ毎に、当該クラスタＣＬ_ｗに属しているそれぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のフィッティング円のフィッティング誤差を算出する。波形識別処理部３１ｂによるフィッティング誤差の算出処理は、信号算出処理部２５によるフィッティング誤差の算出処理と同様であるため詳細な説明を省略する。
波形識別処理部３１ｂは、クラスタＣＬ_ｗ毎に、当該クラスタＣＬ_ｗに属している１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）のフィッティング誤差を比較する。波形識別処理部３１ｂは、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の中で、フィッティング誤差が最小の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、直接波を示す信号波形であると識別し、フィッティング誤差が最小の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）以外の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、マルチパス波を示す信号波形であると識別する。Also, the waveform identification processing unit 31b compares fitting errors of fitting circles of one or more phase change signals θ(r, c) belonging to the cluster CL _w for each cluster CL _w . Based on the fitting error comparison result, the waveform identification processing unit 31b determines whether the waveform of each phase change signal θ(r, c) belonging to the cluster CL _w is a signal waveform indicating a direct wave. , it may be determined whether the signal waveform indicates a multipath wave.
Specifically, for each cluster CL _w , the waveform identification processing unit 31b calculates a fitting circle fitting error of each phase change signal θ(r, c) belonging to the cluster CL _w . The fitting error calculation processing by the waveform identification processing unit 31b is the same as the fitting error calculation processing by the signal calculation processing unit 25, so detailed description thereof will be omitted.
For each cluster CL _w , the waveform identification processing unit 31b compares fitting errors of one or more phase change signals θ(r, c) belonging to the cluster CL _w . The waveform identification processing unit 31b determines that the waveform of the phase change signal θ(r, c) with the smallest fitting error among the one or more phase change signals θ(r, c) is the signal waveform indicating the direct wave. , and the waveforms of the phase change signals θ(r, c) other than the phase change signal θ(r, c) with the smallest fitting error are identified as signal waveforms representing multipath waves.

また、波形識別処理部３１ｂが、クラスタＣＬ_ｗ毎に、当該クラスタＣＬ_ｗに属している１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の距離ビンを互いに比較する。そして、波形識別処理部３１ｂが、距離ビンの比較結果に基づいて、当該クラスタＣＬ_ｗに属しているそれぞれの位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、直接波を示す信号波形であるのか、マルチパス波を示す信号波形であるのかを識別するようにしてもよい。
具体的には、波形識別処理部３１ｂは、１つ以上の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の中で、距離ビンが最小の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、直接波を示す信号波形であると識別し、距離ビンが最小の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）以外の位相変化信号θ（ｒ，ｃ）の波形が、マルチパス波を示す信号波形であると識別する。Also, the waveform identification processing unit 31b _{compares the distance bins of one or more phase change signals θ(r, c) belonging to each cluster CL w .} Then, based on the distance bin comparison result, the waveform identification processing unit 31b determines whether the waveform of each phase change signal θ(r, c) belonging to the cluster CL _w is a signal waveform indicating a direct wave. , it may be determined whether the signal waveform indicates a multipath wave.
Specifically, the waveform identification processing unit 31b determines that the waveform of the phase change signal θ(r, c) with the smallest distance bin among the one or more phase change signals θ(r, c) is the direct wave. and the waveform of the phase change signal θ(r, c) other than the phase change signal θ(r, c) with the smallest distance bin is identified as the signal waveform representing the multipath wave. .

実施の形態３．
実施の形態３では、信号取得部２１により取得された受信信号に含まれている、移動体による反射波に係る信号を抑圧する信号抑圧部３２を備えているバイタル測定装置２０について説明する。Embodiment 3.
In Embodiment 3, a vital measurement apparatus 20 including a signal suppressor 32 that suppresses a signal related to a reflected wave from a moving body, which is included in the received signal acquired by the signal acquirer 21, will be described.

図１８は、実施の形態３に係るバイタル測定装置２０を含むバイタル測定システムを示す構成図である。図１８において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１９は、実施の形態３に係るバイタル測定装置２０のハードウェアを示すハードウェア構成図である。図１９において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。FIG. 18 is a configuration diagram showing a vital measurement system including the vital measurement device 20 according to Embodiment 3. As shown in FIG. In FIG. 18, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, so description thereof will be omitted.
FIG. 19 is a hardware configuration diagram showing hardware of the vital measurement device 20 according to the third embodiment. In FIG. 19, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or corresponding parts, so description thereof will be omitted.

図１８に示すバイタル測定装置２０は、信号取得部２１、信号抑圧部３２、位相変化信号算出部２２、信号波形識別部２６、マルチパス波除去部２７及びバイタル推定部２８を備えている。
図１８に示すバイタル測定装置２０では、信号抑圧部３２が図１に示すバイタル測定装置２０に適用されている。しかし、これは一例に過ぎず、信号抑圧部３２が図１６に示すバイタル測定装置２０に適用されているものであってもよい。The vital measurement apparatus 20 shown in FIG. 18 includes a signal acquisition section 21, a signal suppression section 32, a phase change signal calculation section 22, a signal waveform identification section 26, a multipath wave elimination section 27, and a vital estimation section .
In the vital measurement device 20 shown in FIG. 18, the signal suppressor 32 is applied to the vital measurement device 20 shown in FIG. However, this is merely an example, and the signal suppressor 32 may be applied to the vital measurement device 20 shown in FIG.

信号抑圧部３２は、例えば、図１９に示す信号抑圧回路４７によって実現される。
信号抑圧部３２は、信号取得部２１によって、信号受信部１４－１～１４－Ｎからの受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）が取得される毎に、それぞれの受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）に含まれている、移動体による反射波に係る信号を抑圧する。
信号抑圧部３２は、それぞれの信号抑圧後の受信データＳ _Ｙ （ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）を位相変化信号算出部２２に出力する。 The signal suppression unit 32 is implemented by, for example, a signal suppression circuit 47 shown in FIG.
Each time the signal acquisition unit 21 acquires the reception data S (t, g, h, q, c) from the signal reception units 14-1 to 14-N, the signal suppression unit 32 suppresses the reception data S Suppress the signal related to the wave reflected by the moving object contained in (t, g, h, q, c).
The signal suppression unit 32 outputs the received data S _Y (t, g, h, c) after each signal suppression to the phase change signal calculation unit 22 .

図１８では、バイタル測定装置２０の構成要素である信号取得部２１、信号抑圧部３２、位相変化信号算出部２２、信号波形識別部２６、マルチパス波除去部２７及びバイタル推定部２８のそれぞれが、図１９に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、バイタル測定装置２０が、信号取得回路４１、信号抑圧回路４７、位相変化信号算出回路４２、信号波形識別回路４３、マルチパス波除去回路４４及びバイタル推定回路４５によって実現されるものを想定している。
信号取得回路４１、信号抑圧回路４７、位相変化信号算出回路４２、信号波形識別回路４３、マルチパス波除去回路４４及びバイタル推定回路４５のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。In FIG. 18, each of a signal acquisition unit 21, a signal suppression unit 32, a phase change signal calculation unit 22, a signal waveform identification unit 26, a multipath wave removal unit 27, and a vital estimation unit 28, which are components of the vital measurement apparatus 20, , is assumed to be realized by dedicated hardware as shown in FIG. That is, it is assumed that the vital measurement device 20 is realized by the signal acquisition circuit 41, the signal suppression circuit 47, the phase change signal calculation circuit 42, the signal waveform identification circuit 43, the multipath wave removal circuit 44, and the vital estimation circuit 45. ing.
Each of the signal acquisition circuit 41, the signal suppression circuit 47, the phase change signal calculation circuit 42, the signal waveform identification circuit 43, the multipath wave removal circuit 44, and the vital estimation circuit 45 is, for example, a single circuit, a composite circuit, or a programmed circuit. Processors, parallel programmed processors, ASICs, FPGAs, or combinations thereof.

バイタル測定装置２０の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、バイタル測定装置２０が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
バイタル測定装置２０が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号取得部２１、信号抑圧部３２、位相変化信号算出部２２、信号波形識別部２６、マルチパス波除去部２７及びバイタル推定部２８におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図３に示すメモリ５１に格納される。そして、図３に示すプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。The components of the vital measurement device 20 are not limited to those realized by dedicated hardware, but the vital measurement device 20 may be realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. good too.
When the vital measurement device 20 is realized by software or firmware, the signal acquisition unit 21, the signal suppression unit 32, the phase change signal calculation unit 22, the signal waveform identification unit 26, the multipath wave removal unit 27, and the vital estimation unit 28 3 are stored in the memory 51 shown in FIG. Then, the processor 52 shown in FIG. 3 executes the program stored in the memory 51 .

また、図１９では、バイタル測定装置２０の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図３では、バイタル測定装置２０がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、バイタル測定装置２０における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。 19 shows an example in which each component of the vital measurement device 20 is implemented by dedicated hardware, and FIG. 3 shows an example in which the vital measurement device 20 is implemented by software, firmware, or the like. . However, this is only an example, and some of the components of the vital measurement device 20 may be implemented by dedicated hardware, and the remaining components may be implemented by software, firmware, or the like.

次に、図１８に示すバイタル測定システムの動作について説明する。
図１に示すバイタル測定システムでは、信号発生器１２ａが、図５に示すように、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、アップチャープの信号Ｔｘ（１）～Ｔｘ（Ｎ）を生成している。
図１８に示すバイタル測定システムでは、信号発生器１２ａが、図２０に示すように、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、信号Ｔｘ（１）～Ｔｘ（Ｎ）をＱ回繰り返し生成する。即ち、信号発生器１２ａは、それぞれの送信サイクルｃにおいて、ヒットｑ（ｑ＝１，・・・，Ｑ）の信号Ｔｘ（１）～Ｔｘ（Ｎ）を生成する。Ｑは、２以上の整数である。即ち、信号発生器１２ａは、それぞれの送信サイクルｃにおいて、ヒット数Ｑの信号Ｔｘ（１）～Ｔｘ（Ｎ）を生成する。
図２０は、信号発生器１２ａにより生成されるヒット数Ｑのアップチャープの信号Ｔｘ（１）～Ｔｘ（Ｎ）を示す説明図である。図２０の例では、Ｎ＝３である。ヒット数Ｑは、例えば１６である。
このため、アンテナ１１－ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、Ｑ個の送信信号Ｔｘ’（ｎ）に係る送信波のそれぞれを、対象物体が存在している空間に放射する。対象物体の中には、被測定者ｗのほかに、空間内を移動している移動体も含まれる。Next, operation of the vital measurement system shown in FIG. 18 will be described.
In the vital measurement system shown in FIG. 1, the signal generator 12a, as shown in FIG. 5, generates up-chirp signals Tx(1) to Tx (N) is generated.
In the vital measurement system shown in FIG. 18, the signal generator 12a generates signals Tx(1) to Tx(N) in each transmission cycle c (c=1, . . . , C) as shown in FIG. is repeatedly generated Q times. That is, the signal generator 12a generates signals Tx(1) to Tx(N) for hits q (q=1, . . . , Q) in each transmission cycle c. Q is an integer of 2 or more. That is, the signal generator 12a generates signals Tx(1) to Tx(N) with the number of hits Q in each transmission cycle c.
FIG. 20 is an explanatory diagram showing the up-chirp signals Tx(1) to Tx(N) with the number of hits Q generated by the signal generator 12a. In the example of FIG. 20, N=3. The number of hits Q is 16, for example.
Therefore, the antenna 11-n (n=1, . Each of the transmitted waves is radiated into the space in which the object of interest resides. Objects to be measured include not only the person to be measured w but also a moving body moving in space.

アンテナ１１－１～１１－Ｎのそれぞれは、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、Ｎ×Ｑ個の反射波を受信する。
アンテナ１１－ｎから送信波が放射された空間に、被測定者ｗ（ｗ＝１，・・・，Ｗ）のほかに、移動体が存在していれば、移動体による反射波についてもアンテナ１１－１～１１－Ｎに入射される。
被測定者ｗは、例えば、ベッドに寝ている概ね静止状態の人間、又は、椅子等に座っている概ね静止状態の人間である。移動体は、送信波が放射された空間内を移動している人間等である。
アンテナ１１－ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、それぞれの送信サイクルｃにおいて、被測定者ｗ及び移動体のそれぞれによる反射波を受信する。
アンテナ１１－ｎは、それぞれの送信サイクルｃにおいて、被測定者ｋ及び移動体のそれぞれによる反射波の信号を含むＮ×Ｑ個の受信信号のそれぞれをサーキュレータ１３－ｎに出力する。
サーキュレータ１３－ｎは、それぞれの送信サイクルｃにおいて、アンテナ１１－ｎから出力されたＮ×Ｑ個の受信信号を信号受信部１４－ｎに出力する。Each of the antennas 11-1 to 11-N receives N×Q reflected waves in each transmission cycle c (c=1, . . . , C).
If there is a moving object in addition to the person to be measured w (w=1, . 11-1 to 11-N.
The person to be measured w is, for example, a generally stationary person lying on a bed, or a generally stationary person sitting on a chair or the like. A moving object is a person or the like moving in a space in which the transmitted wave is emitted.
Antennas 11-n (n=1, . . . , N) receive reflected waves from the person to be measured w and the moving object in each transmission cycle c.
In each transmission cycle c, the antenna 11-n outputs N×Q received signals including signals of reflected waves from the subject k and the moving object to the circulator 13-n.
The circulator 13-n outputs N×Q received signals output from the antenna 11-n to the signal receiver 14-n in each transmission cycle c.

信号受信部１４－ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、サーキュレータ１３－ｎから出力されたＮ×Ｑ個の受信信号のそれぞれに対する受信処理を実施する。
信号受信部１４－ｎは、それぞれの送信サイクルｃにおいて、Ｎ×Ｑ個の受信データのそれぞれをバイタル測定装置２０に出力する。それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）におけるＮ×Ｑ個の受信データは、以後では説明の都合上、それぞれの送信サイクルｃにおけるＱ個の受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）（ｇ＝１，・・・，Ｎ，ｈ＝１，・・・，Ｎ）として表現する。
これにより、送信サイクルｃ＝１～Ｃにおいて、信号受信部１４－１～１４－Ｎから、全部でＱ×Ｃ個の受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）がバイタル測定装置２０に与えられる。 The signal receiver 14-n (n=1, . Reception processing is performed on each of the received signals.
The signal receiver 14-n outputs each of the N×Q received data to the vital measurement device 20 in each transmission cycle c. For convenience of explanation, the N×Q pieces of received data in each transmission cycle c (c=1, . h, q, c) (g=1, . . . , N, h=1, . . . , N).
As a result, in the transmission cycle c=1 to C, a total of Q ×C received data S (t, g, h, q, c) from the signal receivers 14-1 to 14-N are transmitted to the vital measuring device 20. given to

バイタル測定装置２０の信号取得部２１は、信号受信部１４－１～１４－Ｎから、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、Ｑ個の受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）を取得する。
信号取得部２１は、それぞれの送信サイクルｃにおいて、Ｑ個の受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）を信号抑圧部３２に出力する。 The signal acquisition unit 21 of the vital measurement device 20 receives Q received data S (t, Obtain g, h, q, c).
The signal acquisition unit 21 outputs Q reception data S(t, g, h, q, c) to the signal suppression unit 32 in each transmission cycle c.

信号抑圧部３２は、信号取得部２１から、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、Ｑ個の受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）を取得する。
信号抑圧部３２は、それぞれの送信サイクルｃにおいて、Ｑ個の受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）のそれぞれに含まれている、移動体による反射波に係る信号を抑圧する。
信号抑圧部３２は、それぞれの送信サイクルｃにおいて、信号抑圧後の信号として、受信データＳ _Ｙ （ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）を位相変化信号算出部２２に出力する。
以下、信号抑圧部３２による信号抑圧処理を具体的に説明する。 The signal suppression unit 32 acquires Q pieces of reception data S (t, g, h, q, c) from the signal acquisition unit 21 in each transmission cycle c (c=1, . . . , C). .
The signal suppression unit 32 suppresses, in each transmission cycle c, signals related to waves reflected by moving objects, which are included in each of the Q pieces of received data S(t, g, h, q, c).
The signal suppression unit 32 outputs the reception data S _Y (t, g, h, c) to the phase change signal calculation unit 22 as a signal after signal suppression in each transmission cycle c.
The signal suppression processing by the signal suppression unit 32 will be specifically described below.

図２１Ａは、アンテナ１１－１～１１－ＮからＴＤＭ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式で送信波が放射されたのち、信号取得部２１により取得される受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）を示している。
図２１Ａにおいて、横軸は、時間を示し、縦軸は、振幅を示している。ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ）による仮想チャネル数は、Ｇ×Ｈである。
受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）には、図２１Ａに示すように、受信系ハードウェアに起因するＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）オフセット成分が重畳されている。
信号取得部２１から信号抑圧部３２に与えられる受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）の数は、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、Ｑ個である。 21A shows reception data S (t, g, h, q, c ).
In FIG. 21A, the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates amplitude. The number of virtual channels by MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) is G×H.
As shown in FIG. 21A, the received data S (t, g, h, q, c) is superimposed with a DC (Direct Current) offset component caused by the receiving system hardware.
The number of reception data S(t, g, h, q, c) given from the signal acquisition unit 21 to the signal suppression unit 32 is Q in each transmission cycle c (c=1, . . . , C). is.

信号抑圧部３２は、図２１Ｂに示すように、仮想チャネル毎に、受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）に重畳されているＤＣオフセット成分を除去するＡＤ（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ）オフセット補正を行う。ＡＤオフセット補正自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
図２１Ｂは、ＡＤオフセット補正後の受信データＳ’（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）を示している。
図２１Ｂにおいて、横軸は、時間を示し、縦軸は、振幅を示している。 As shown in FIG. 21B , the signal suppression unit 32 performs AD (Analog-to-Digital ) perform offset correction. Since the AD offset correction itself is a known technique, detailed description thereof will be omitted.
FIG. 21B shows received data S′(t, g, h, q, c) after AD offset correction.
In FIG. 21B, the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates amplitude.

信号抑圧部３２は、図２１Ｃに示すように、それぞれの送信サイクルｃにおいて、仮想チャネル毎に、Ｑ個のＡＤオフセット補正後の受信データＳ’（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）を平均化する。
信号抑圧部３２によって、Ｑ個の受信データＳ’（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）が平均化されることで、受信データＳ’（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）に含まれている、移動体による反射波に係る信号が抑圧される。
信号抑圧部３２は、それぞれの送信サイクルｃにおいて、信号抑圧後の受信データＳ_Ｙ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）をフーリエ変換部２３に出力する。
図２１Ｃは、移動体による反射波に係る信号抑圧後の受信データＳ_Ｙ（ｔ，ｇ，ｈ，ｃ）を示している。
図２１Ｃにおいて、横軸は、時間を示し、縦軸は、振幅を示している。
フーリエ変換部２３以降の処理は、図１に示すバイタル測定装置２０と同様であるため、説明を省略する。 As shown in FIG. 21C , the signal suppression unit 32 averages Q received data S′(t, g, h, q, c) after AD offset correction for each virtual channel in each transmission cycle c. become
The signal suppression unit 32 averages the Q pieces of received data S′(t, g, h, q , c) to The signal related to the wave reflected by the moving object is suppressed.
The signal suppression unit 32 outputs the reception data S _Y (t, g, h, c) after signal suppression to the Fourier transform unit 23 in each transmission cycle c.
FIG. 21C shows received data S _Y (t, g, h, c) after signal suppression related to reflected waves from a moving object.
In FIG. 21C, the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates amplitude.
Since the processing after the Fourier transform unit 23 is the same as that of the vital measurement device 20 shown in FIG. 1, the description is omitted.

以上の実施の形態３では、信号取得部２１により取得された受信信号に含まれている、移動体による反射波に係る信号を抑圧する信号抑圧部３２を備え、位相変化信号算出部２２が、信号抑圧部３２による信号抑圧後の受信信号から、位相変化信号を算出するように、図１８に示すバイタル測定装置２０を構成した。したがって、図１８に示すバイタル測定装置２０は、図１に示すバイタル測定装置２０と同様に、マルチパス波が発生する環境下であっても、バイタルの検出精度の劣化を防ぐことができるほか、空間内に移動体が存在していても、被測定者のバイタルを検出することができる。 In the above-described Embodiment 3, the signal suppressing unit 32 is provided for suppressing the signal related to the reflected wave from the moving body, which is included in the received signal acquired by the signal acquiring unit 21, and the phase change signal calculating unit 22, The vital measuring device 20 shown in FIG. 18 is configured so as to calculate the phase change signal from the received signal after signal suppression by the signal suppression unit 32 . Therefore, the vital measurement device 20 shown in FIG. 18 can prevent deterioration of vital detection accuracy even in an environment where multipath waves are generated, as with the vital measurement device 20 shown in FIG. Even if there is a mobile object in the space, the vitals of the subject can be detected.

実施の形態４．
実施の形態４では、信号取得部２１により取得された受信信号に基づいて、移動体を検出する移動体検出部３３を備えるバイタル測定装置２０について説明する。Embodiment 4.
In Embodiment 4, a vital measuring apparatus 20 including a moving body detection section 33 that detects a moving body based on a received signal acquired by the signal acquisition section 21 will be described.

図２２は、実施の形態４に係るバイタル測定装置２０を含むバイタル測定システムを示す構成図である。図２２において、図１８と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図２３は、実施の形態４に係るバイタル測定装置２０のハードウェアを示すハードウェア構成図である。図２３において、図１９と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。FIG. 22 is a configuration diagram showing a vital measurement system including the vital measurement device 20 according to the fourth embodiment. In FIG. 22, the same reference numerals as those in FIG. 18 denote the same or corresponding parts, so description thereof will be omitted.
FIG. 23 is a hardware configuration diagram showing hardware of the vital measurement device 20 according to the fourth embodiment. In FIG. 23, the same reference numerals as those in FIG. 19 denote the same or corresponding parts, so description thereof will be omitted.

図２２に示すバイタル測定装置２０は、信号取得部２１、信号抑圧部３２、位相変化信号算出部２２、信号波形識別部２６、マルチパス波除去部２７、バイタル推定部２８及び移動体検出部３３を備えている。
移動体検出部３３は、例えば、図２３に示す移動体検出回路４８によって実現される。
移動体検出部３３は、信号取得部２１により取得された受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）に含まれている、移動体による反射波に係る信号を抽出する。
移動体検出部３３は、移動体による反射波に係る信号に基づいて、移動体を検出する。 The vital measurement device 20 shown in FIG. It has
The moving body detection unit 33 is realized by, for example, a moving body detection circuit 48 shown in FIG.
The moving object detection unit 33 extracts a signal related to the reflected wave from the moving object, which is included in the reception data S(t, g, h, q, c) acquired by the signal acquisition unit 21 .
The moving object detection unit 33 detects the moving object based on the signal related to the wave reflected by the moving object.

図２２では、バイタル測定装置２０の構成要素である信号取得部２１、信号抑圧部３２、位相変化信号算出部２２、信号波形識別部２６、マルチパス波除去部２７、バイタル推定部２８及び移動体検出部３３のそれぞれが、図２３に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、バイタル測定装置２０が、信号取得回路４１、信号抑圧回路４７、位相変化信号算出回路４２、信号波形識別回路４３、マルチパス波除去回路４４、バイタル推定回路４５及び移動体検出回路４８によって実現されるものを想定している。
信号取得回路４１、信号抑圧回路４７、位相変化信号算出回路４２、信号波形識別回路４３、マルチパス波除去回路４４、バイタル推定回路４５及び移動体検出回路４８のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。In FIG. 22, a signal acquisition unit 21, a signal suppression unit 32, a phase change signal calculation unit 22, a signal waveform identification unit 26, a multipath wave removal unit 27, a vital estimation unit 28, and a moving object It is assumed that each of the detection units 33 is implemented by dedicated hardware as shown in FIG. That is, the vital measurement device 20 is realized by a signal acquisition circuit 41, a signal suppression circuit 47, a phase change signal calculation circuit 42, a signal waveform identification circuit 43, a multipath wave removal circuit 44, a vital estimation circuit 45, and a moving object detection circuit 48. It assumes what will be done.
Each of the signal acquisition circuit 41, the signal suppression circuit 47, the phase change signal calculation circuit 42, the signal waveform identification circuit 43, the multipath wave removal circuit 44, the vital estimation circuit 45, and the moving body detection circuit 48 is, for example, a single circuit, Complex circuits, programmed processors, parallel programmed processors, ASICs, FPGAs, or combinations thereof.

バイタル測定装置２０の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、バイタル測定装置２０が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
バイタル測定装置２０が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号取得部２１、信号抑圧部３２、位相変化信号算出部２２、信号波形識別部２６、マルチパス波除去部２７、バイタル推定部２８及び移動体検出部３３におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図３に示すメモリ５１に格納される。そして、図３に示すプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。The components of the vital measurement device 20 are not limited to those realized by dedicated hardware, but the vital measurement device 20 may be realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. good too.
When the vital measurement device 20 is realized by software, firmware, etc., the signal acquisition unit 21, the signal suppression unit 32, the phase change signal calculation unit 22, the signal waveform identification unit 26, the multipath wave removal unit 27, the vital estimation unit 28 and a program for causing a computer to execute respective processing procedures in the moving object detection unit 33 is stored in the memory 51 shown in FIG. Then, the processor 52 shown in FIG. 3 executes the program stored in the memory 51 .

また、図２３では、バイタル測定装置２０の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図３では、バイタル測定装置２０がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、バイタル測定装置２０における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。 Further, FIG. 23 shows an example in which each component of the vital measurement device 20 is implemented by dedicated hardware, and FIG. 3 shows an example in which the vital measurement device 20 is implemented by software, firmware, or the like. . However, this is only an example, and some of the components of the vital measurement device 20 may be implemented by dedicated hardware, and the remaining components may be implemented by software, firmware, or the like.

次に、図２２に示すバイタル測定システムの動作について説明する。移動体検出部３３以外は、図１８に示すバイタル測定システムと同様である。このため、ここでは、移動体検出部３３の動作のみを説明する。 Next, the operation of the vital measurement system shown in FIG. 22 will be described. The vital measurement system is the same as that shown in FIG. Therefore, only the operation of the moving body detection unit 33 will be described here.

移動体検出部３３は、信号取得部２１から、それぞれの送信サイクルｃ（ｃ＝１，・・・，Ｃ）において、Ｑ個の受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）を取得する。
移動体検出部３３は、Ｑ個の受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）に基づいて、空間に存在している移動体の追尾処理を実施することで、時刻の経過に伴って変化する、移動体の存在位置を推定する。移動体の追尾処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
例えば、空間に存在している移動体の数が１つであれば、１つの移動体の存在位置を推定する。例えば、２つの移動体として、第１の移動体と第２の移動体とが空間に存在していれば、第１の移動体の存在位置と、第２の移動体の存在位置とを推定する。
移動体検出部３３は、移動体の存在位置の推定結果に基づいて、移動体が存在している２次元方位を検出する。２次元方位は、バイタル測定装置２０から移動体を見たアジマス方向と、バイタル測定装置２０から移動体を見たエレベーション方向とである。 The moving object detection unit 33 acquires Q reception data S (t, g, h, q, c) from the signal acquisition unit 21 in each transmission cycle c (c=1, . . . , C). do.
Based on the Q pieces of received data S (t, g, h, q, c), the moving object detection unit 33 performs tracking processing for a moving object existing in space. Estimates the existing position of a moving object that changes with time. Since the moving object tracking process itself is a well-known technique, detailed description thereof will be omitted.
For example, if the number of moving bodies existing in space is one, the existing position of one moving body is estimated. For example, if a first moving body and a second moving body exist in space as two moving bodies, the existing position of the first moving body and the existing position of the second moving body are estimated. do.
The moving object detection unit 33 detects the two-dimensional direction in which the moving object exists based on the estimation result of the existing position of the moving object. The two-dimensional orientation is the azimuth direction when the mobile body is viewed from the vital measurement device 20 and the elevation direction when the mobile body is viewed from the vital measurement device 20 .

ここでは、移動体検出部３３が、空間に存在している移動体の追尾処理を実施することで、移動体の存在位置を推定している。しかし、これは一例に過ぎず、移動体検出部３３が、Ｑ個の受信データＳ（ｔ，ｇ，ｈ，ｑ，ｃ）をヒット方向（ｑ＝１，・・・，Ｑ）にフーリエ変換することで、移動体のドップラー周波数ｆｄを算出するようにしてもよい。移動体のドップラー周波数ｆｄを算出することで、移動体の速度を算出することができる。 Here, the moving body detection unit 33 estimates the existing position of the moving body by performing tracking processing of the moving body existing in space. However, this is only an example, and the moving object detection unit 33 Fourier transforms Q pieces of received data S (t, g, h, q, c) in the hit direction (q=1, . . . , Q) . By doing so, the Doppler frequency fd of the moving body may be calculated. By calculating the Doppler frequency fd of the moving object, the speed of the moving object can be calculated.

以上の実施の形態４では、信号取得部２１により取得された受信信号に基づいて、移動体を検出する移動体検出部３３を備えるように、図２２に示すバイタル測定装置２０を構成した。したがって、図２２に示すバイタル測定装置２０は、図１８に示すバイタル測定装置２０と同様に、マルチパス波が発生する環境下であっても、バイタルの検出精度の劣化を防ぐことができるほか、移動体を検出することができる。 In the fourth embodiment described above, the vital measuring apparatus 20 shown in FIG. 22 is configured to include the moving body detection section 33 that detects a moving body based on the received signal acquired by the signal acquisition section 21 . Therefore, the vital measurement device 20 shown in FIG. 22 can prevent deterioration of the vital detection accuracy even in an environment where multipath waves are generated, similarly to the vital measurement device 20 shown in FIG. A moving object can be detected.

なお、本開示は、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 It should be noted that the present disclosure allows free combination of each embodiment, modification of arbitrary constituent elements of each embodiment, or omission of arbitrary constituent elements in each embodiment.

本開示は、バイタル測定装置、バイタル測定方法及びバイタル測定システムに適している。 The present disclosure is suitable for vital measurement devices, vital measurement methods, and vital measurement systems.

１０ センサ、１１－１～１１－Ｎ アンテナ、１２ 信号送信部、１２ａ 信号発生器、１２ｂ 出力先選択部、１３－１～１３－Ｎ サーキュレータ、１４－１～１４－Ｎ 信号受信部、２０ バイタル測定装置、２１ 信号取得部、２２ 位相変化信号算出部、２３ フーリエ変換部、２４ マップ算出部、２５ 信号算出処理部、２６ 信号波形識別部、２７ マルチパス波除去部、２８ バイタル推定部、２９ 呼吸数推定部、３０ 心拍数推定部、３１ 信号波形識別部、３１ａ クラスタリング部、３１ｂ 波形識別処理部、３２ 信号抑圧部、３３ 移動体検出部、４１ 信号取得回路、４２ 位相変化信号算出回路、４３ 信号波形識別回路、４４ マルチパス波除去回路、４５ バイタル推定回路、４６ 信号波形識別回路、４７ 信号抑圧回路、４８ 移動体検出回路、５１ メモリ、５２ プロセッサ。 10 sensor, 11-1 to 11-N antenna, 12 signal transmitter, 12a signal generator, 12b output destination selector, 13-1 to 13-N circulator, 14-1 to 14-N signal receiver, 20 vital measuring device, 21 signal acquisition unit, 22 phase change signal calculation unit, 23 Fourier transform unit, 24 map calculation unit, 25 signal calculation processing unit, 26 signal waveform identification unit, 27 multipath wave removal unit, 28 vital estimation unit, 29 Respiration rate estimation unit 30 Heart rate estimation unit 31 Signal waveform identification unit 31a Clustering unit 31b Waveform identification processing unit 32 Signal suppression unit 33 Moving body detection unit 41 Signal acquisition circuit 42 Phase change signal calculation circuit 43 signal waveform identification circuit, 44 multipath wave removal circuit, 45 vital estimation circuit, 46 signal waveform identification circuit, 47 signal suppression circuit, 48 moving body detection circuit, 51 memory, 52 processor.

Claims (4)

対象物体が存在している空間に対して１以上の送信サイクルにわたって送信波を送信し、かつ当該対象物体による送信波の反射波を受信する複数のアンテナであって、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ）による送受信を行うように構成された複数のアンテナのそれぞれから、前記反射波の受信信号を取得する信号取得部と、
前記信号取得部により取得された受信信号から、前記対象物体に含まれる静止状態の被測定者のバイタルに応じて位相が変化する信号である位相変化信号を算出する位相変化信号算出部と、
前記位相変化信号算出部により１つ以上の位相変化信号が算出されていれば、それぞれの位相変化信号の波形が、前記被測定者からの直接波を示す信号波形であるのか、前記被測定者からのマルチパス波を示す信号波形であるのかを識別する信号波形識別部と、
前記信号波形識別部による信号波形の識別結果に基づいて、前記位相変化信号算出部により算出された１つ以上の位相変化信号の中の、マルチパス波に係る位相変化信号を除去するマルチパス波除去部と、
前記位相変化信号算出部により算出された１つ以上の位相変化信号のうち、前記マルチパス波除去部により除去されずに残っている位相変化信号から、前記被測定者のバイタルを推定するバイタル推定部と、
前記信号取得部により取得された受信信号に含まれている、送信波が放射された空間内を移動している移動体による反射波に係る信号を抑圧する信号抑圧部とを備え、
前記複数のアンテナのそれぞれは、１以上の送信サイクルのそれぞれの送信サイクルにおいて、１以上のヒット数分の送信波を送信し、
前記信号抑圧部は、送信波を送信したアンテナと反射波を受信したアンテナとの間で確立される仮想チャネル毎に、前記信号取得部により取得された受信信号に重畳されているＤＣオフセット成分を除去するＡＤ（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ）オフセット補正を行い、
前記それぞれの送信サイクルにおいて、前記仮想チャネル毎に、前記ＡＤオフセット補正後の受信信号を平均化することにより、前記信号取得部により取得された受信信号に含まれている、前記移動体による反射波に係る信号を抑圧し、
前記位相変化信号算出部は、
前記信号抑圧部による信号抑圧後の受信信号から、前記位相変化信号を算出することを特徴とするバイタル測定装置。 A plurality of antennas that transmit transmission waves over one or more transmission cycles to a space in which a target object exists and receive reflected waves of the transmission waves from the target object, a signal acquisition unit that acquires a received signal of the reflected wave from each of a plurality of antennas configured to perform transmission and reception by Output) ;
A phase change signal calculation unit that calculates a phase change signal, which is a signal whose phase changes according to the vitals of a subject in a stationary state included in the target object, from the received signal acquired by the signal acquisition unit;
If one or more phase-changed signals are calculated by the phase-changed signal calculating unit, whether the waveform of each phase-changed signal is a signal waveform indicating a direct wave from the person to be measured, or the person to be measured A signal waveform identification unit that identifies whether the signal waveform indicates a multipath wave from
Multipath waves for removing phase change signals related to multipath waves among the one or more phase change signals calculated by the phase change signal calculation unit based on the signal waveform identification result by the signal waveform identification unit. a removal unit;
Vital estimation for estimating the vitals of the subject from the phase change signals remaining without being removed by the multipath wave removal unit among the one or more phase change signals calculated by the phase change signal calculation unit. Department and
a signal suppression unit that suppresses a signal related to a reflected wave from a moving object moving in a space in which the transmission wave is radiated , which is included in the received signal acquired by the signal acquisition unit;
each of the plurality of antennas transmits transmission waves for the number of hits of one or more in each of one or more transmission cycles;
The signal suppressing unit suppresses a DC offset component superimposed on the received signal acquired by the signal acquiring unit for each virtual channel established between an antenna that transmits a transmitted wave and an antenna that receives a reflected wave. Perform AD (Analog-to-Digital) offset correction to be removed,
A reflected wave from the moving object included in the received signal acquired by the signal acquiring unit by averaging the received signal after the AD offset correction for each of the virtual channels in each of the transmission cycles suppressing signals associated with
The phase change signal calculator,
A vital measuring apparatus, wherein the phase change signal is calculated from a received signal after signal suppression by the signal suppression unit. 前記信号取得部により取得された受信信号に基づいて、前記移動体を検出する移動体検出部を備えたことを特徴とする請求項１記載のバイタル測定装置。 2. The vitals measuring apparatus according to claim 1, further comprising a moving body detection section that detects the moving body based on the received signal acquired by the signal acquisition section. 信号取得部が、対象物体が存在している空間に対して１以上の送信サイクルにわたって送信波を送信し、かつ当該対象物体による送信波の反射波を受信する複数のアンテナであって、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ）による送受信を行うように構成された複数のアンテナのそれぞれから、前記反射波の受信信号を取得し、
位相変化信号算出部が、前記信号取得部により取得された受信信号から、前記対象物体に含まれる静止状態の被測定者のバイタルに応じて位相が変化する信号である位相変化信号を算出し、
信号波形識別部が、前記位相変化信号算出部により１つ以上の位相変化信号が算出されていれば、それぞれの位相変化信号の波形が、前記被測定者からの直接波を示す信号波形であるのか、前記被測定者からのマルチパス波を示す信号波形であるのかを識別し、
マルチパス波除去部が、前記信号波形識別部による信号波形の識別結果に基づいて、前記位相変化信号算出部により算出された１つ以上の位相変化信号の中の、マルチパス波に係る位相変化信号を除去し、
バイタル推定部が、前記位相変化信号算出部により算出された１つ以上の位相変化信号のうち、前記マルチパス波除去部により除去されずに残っている位相変化信号から、前記被測定者のバイタルを推定し、
信号抑圧部が、前記信号取得部により取得された受信信号に含まれている、送信波が放射された空間内を移動している移動体による反射波に係る信号を抑圧し、
前記複数のアンテナのそれぞれは、１以上の送信サイクルのそれぞれの送信サイクルにおいて、１以上のヒット数分の送信波を送信し、
前記信号抑圧部は、送信波を送信したアンテナと反射波を受信したアンテナとの間で確立される仮想チャネル毎に、前記信号取得部により取得された受信信号に重畳されているＤＣオフセット成分を除去するＡＤ（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ）オフセット補正を行い、
前記それぞれの送信サイクルにおいて、前記仮想チャネル毎に、前記ＡＤオフセット補正後の受信信号を平均化することにより、前記信号取得部により取得された受信信号に含まれている、前記移動体による反射波に係る信号を抑圧し、
前記位相変化信号算出部は、
前記信号抑圧部による信号抑圧後の受信信号から、前記位相変化信号を算出することを特徴とするバイタル測定方法。 A signal acquisition unit is a plurality of antennas that transmit transmission waves over one or more transmission cycles to a space in which a target object exists and receive reflected waves of the transmission waves from the target object , Obtaining the received signal of the reflected wave from each of a plurality of antennas configured to perform transmission and reception by Multiple-Input Multiple-Output) ,
A phase change signal calculation unit, from the received signal acquired by the signal acquisition unit, calculates a phase change signal that is a signal whose phase changes according to the vitals of the subject in a stationary state included in the target object,
If one or more phase change signals are calculated by the phase change signal calculation unit, the signal waveform identification unit determines that the waveform of each phase change signal is a signal waveform indicating a direct wave from the subject. or a signal waveform indicating multipath waves from the subject,
A multipath wave removing unit, based on the identification result of the signal waveform by the signal waveform identification unit, phase change related to the multipath wave among the one or more phase change signals calculated by the phase change signal calculation unit. remove the signal,
A vitals estimating unit calculates the vitals of the subject from phase change signals remaining without being removed by the multipath wave removing unit among the one or more phase change signals calculated by the phase change signal calculating unit. , and
a signal suppression unit suppressing a signal related to a reflected wave from a moving object moving in a space in which the transmission wave is radiated , which is included in the received signal acquired by the signal acquisition unit;
each of the plurality of antennas transmits transmission waves for the number of hits of one or more in each of one or more transmission cycles;
The signal suppressing unit suppresses a DC offset component superimposed on the received signal acquired by the signal acquiring unit for each virtual channel established between an antenna that transmits a transmitted wave and an antenna that receives a reflected wave. Perform AD (Analog-to-Digital) offset correction to be removed,
A reflected wave from the moving object included in the received signal acquired by the signal acquiring unit by averaging the received signal after the AD offset correction for each of the virtual channels in each of the transmission cycles suppressing signals associated with
The phase change signal calculator,
A vital measurement method, wherein the phase change signal is calculated from a received signal after signal suppression by the signal suppression unit. ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ）による送受信を行うように構成された複数のアンテナと、
前記複数のアンテナのそれぞれから、対象物体が存在している空間に対して１以上の送信サイクルにわたって送信波を放射させる信号送信部と、
前記対象物体による反射後の送信波である反射波を受信する前記複数のアンテナのそれぞれから、前記反射波の受信信号を取得する信号取得部と、
前記信号取得部により取得された受信信号から、前記対象物体に含まれる静止状態の被測定者のバイタルに応じて位相が変化する信号である位相変化信号を算出する位相変化信号算出部と、
前記位相変化信号算出部により１つ以上の位相変化信号が算出されていれば、それぞれの位相変化信号の波形が、前記被測定者からの直接波を示す信号波形であるのか、前記被測定者からのマルチパス波を示す信号波形であるのかを識別する信号波形識別部と、
前記信号波形識別部による信号波形の識別結果に基づいて、前記位相変化信号算出部により算出された１つ以上の位相変化信号の中の、マルチパス波に係る位相変化信号を除去するマルチパス波除去部と、
前記位相変化信号算出部により算出された１つ以上の位相変化信号のうち、前記マルチパス波除去部により除去されずに残っている位相変化信号から、前記被測定者のバイタルを推定するバイタル推定部と、
前記信号取得部により取得された受信信号に含まれている、送信波が放射された空間内を移動している移動体による反射波に係る信号を抑圧する信号抑圧部とを備え、
前記信号送信部は、前記複数のアンテナのそれぞれに対し、１以上の送信サイクルのそれぞれの送信サイクルにおいて、１以上のヒット数分の送信波を送信させ、
前記信号抑圧部は、送信波を送信したアンテナと反射波を受信したアンテナとの間で確立される仮想チャネル毎に、前記信号取得部により取得された受信信号に重畳されているＤＣオフセット成分を除去するＡＤ（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ）オフセット補正を行い、
前記それぞれの送信サイクルにおいて、前記仮想チャネル毎に、前記ＡＤオフセット補正後の受信信号を平均化することにより、前記信号取得部により取得された受信信号に含まれている、前記移動体による反射波に係る信号を抑圧し、
前記位相変化信号算出部は、
前記信号抑圧部による信号抑圧後の受信信号から、前記位相変化信号を算出することを特徴とするバイタル測定システム。 a plurality of antennas configured to transmit and receive by MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) ;
a signal transmitter that emits transmission waves from each of the plurality of antennas to a space in which the target object exists over one or more transmission cycles ;
a signal acquisition unit that acquires a received signal of the reflected wave from each of the plurality of antennas that receive the reflected wave, which is a transmission wave after being reflected by the target object;
A phase change signal calculation unit that calculates a phase change signal, which is a signal whose phase changes according to the vitals of a subject in a stationary state included in the target object, from the received signal acquired by the signal acquisition unit;
If one or more phase-changed signals are calculated by the phase-changed signal calculating unit, whether the waveform of each phase-changed signal is a signal waveform indicating a direct wave from the person to be measured, or the person to be measured A signal waveform identification unit that identifies whether the signal waveform indicates a multipath wave from
Multipath waves for removing phase change signals related to multipath waves among the one or more phase change signals calculated by the phase change signal calculation unit based on the signal waveform identification result by the signal waveform identification unit. a removal unit;
Vital estimation for estimating the vitals of the subject from the phase change signals remaining without being removed by the multipath wave removal unit among the one or more phase change signals calculated by the phase change signal calculation unit. Department and
a signal suppression unit that suppresses a signal related to a reflected wave from a moving object moving in a space in which the transmission wave is radiated , which is included in the received signal acquired by the signal acquisition unit;
The signal transmission unit causes each of the plurality of antennas to transmit transmission waves for one or more hits in each of one or more transmission cycles,
The signal suppressing unit suppresses a DC offset component superimposed on the received signal acquired by the signal acquiring unit for each virtual channel established between an antenna that transmits a transmitted wave and an antenna that receives a reflected wave. Perform AD (Analog-to-Digital) offset correction to be removed,
A reflected wave from the moving object included in the received signal acquired by the signal acquiring unit by averaging the received signal after the AD offset correction for each of the virtual channels in each of the transmission cycles suppressing signals associated with
The phase change signal calculator,
A vital measurement system, wherein the phase change signal is calculated from a received signal after signal suppression by the signal suppression unit.

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