JP7424515B2 - 物体検知システム、物体検知方法、およびデータ振り分け装置 - Google Patents
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Description
本発明は、無線装置間で通信される無線信号の伝搬路情報から通信エリア内の物体を検知する物体検知システムにおいて、物体検知用の伝搬路情報を複数の物体検知装置に振り分ける技術に関する。
従来、無線装置間で通信される無線信号の伝搬路情報から通信エリア内の物体を検知するシステムでは、物体検知を行う場所の近傍に検知装置を設置して物体検知が行われている(例えば、非特許文献1参照)。なお、無線装置間で通信される伝搬路情報の一例として、無線LAN(Local Area Network)システムでは、AP(Access Point)がSTA(STAtion)に伝搬路の状態を測定するための参照信号を送信し、STAが測定した伝搬路情報をAPに送信することが行われている(例えば、非特許文献2参照)。従来の検知装置は、STAからAPに送信される伝搬路情報をモニタすることにより、通信エリア内の物体検知が可能であるが、非特許文献1の方法では、検知装置の一つを検知場所の近傍に設置する必要がある。
一方、例えば機械学習を用いた無線センシングでは、精度の向上/人数のカウントなどの高機能なセンシングを行うためには学習モデルのデータを多くすること、あるいは判定に用いるデータを多くこと、などが必要である。しかし、従来のように単一の装置で無線センシングを行う場合、検知装置の設置場所が問題となる。設置場所の制約により低性能の検知装置しか利用できない場合、大きな学習データや判定に用いるデータを大きくすると判定に掛かる時間が長くなってしまう。これに対して高性能な検知装置の場合、高機能化や検知精度の向上は容易だが装置規模が大きくなるため設置場所に制約が掛かる。また、設置場所の制約を回避するために、遠隔地に高性能な検知装置を設置する場合、データの転送等に時間が掛かるという問題が生じる。
"インテリジェント空間形成のための無線センシング技術高度化に向けた評価", B5-24, 2020年電子情報通信学会ソサエティ大会、2020年9月
H. Yu and T. Kim, "Beamforming transmission in IEEE 802.11ac under time-varying channels," The Scientific World J., vol. 2014, pp. 1-11, Jul. 2014, article ID 920937.
従来技術では、物体検知を行う装置の1つを検知場所の近傍に設置する必要があり、設置場所や電力供給の点で十分な検知能力が得られず、高精度な物体検知を行うことが困難である。これを回避するには、検知対象から離れた場所に検知装置を設置する方法があるが、データの転送に時間が掛かること、高速な通信回線が必要になること、などの問題がある。
このように、無線LANを含む無線局間の電波を利用して物体の移動方向を検知する仕組みが既に存在するが、設置場所・利用可能電力などに制約のあるような場所において、低精度・単純な物体検知と高精度・高度な物体検知とを同時に行うことは難しかった。
本発明は、無線信号の伝搬路情報から通信エリア内の物体を検知する場合に、物体検知用の伝搬路情報を複数の物体検知装置に振り分けることにより、リアルタイム性が要求される低精度・単純な物体検知とリアルタイム性が要求されない高精度・高度な物体検知とを両立させることができる物体検知システム、物体検知方法、およびデータ振り分け装置を提供することを目的とする。
本発明に係る物体検知システムは、2以上の無線装置間で測定および通信される伝搬路情報をキャプチャするキャプチャ装置と、前記キャプチャ装置がキャプチャした前記伝搬路情報の一部を第1の検知装置、前記伝搬路情報のすべてを第2の検知装置にそれぞれ振り分ける振り分け装置とを有し、前記第1の検知装置は、前記振り分け装置から振り分けられた一部の前記伝搬路情報に基づいて、前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知し、前記第2の検知装置は、前記振り分け装置から振り分けられたすべての前記伝搬路情報に基づいて、前記第1の検知装置よりも高精度および高機能な処理を行い、前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知することを特徴とする。
本発明に係る物体検知方法は、2以上の無線装置間で測定および通信される伝搬路情報をキャプチャするキャプチャ装置と、前記キャプチャ装置がキャプチャした前記伝搬路情報の一部を第1の検知装置、前記伝搬路情報のすべてを第2の検知装置にそれぞれ振り分ける振り分け装置とを有し、前記第1の検知装置は、前記振り分け装置から振り分けられた一部の前記伝搬路情報に基づいて、前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知し、前記第2の検知装置は、前記振り分け装置から振り分けられたすべての前記伝搬路情報に基づいて、前記第1の検知装置よりも高精度および高機能な処理を行い、前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知することを特徴とする。
本発明に係るデータ振り分け装置は、2以上の無線装置間で測定および通信される伝搬路情報に基づいて前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知する第1の検知装置および第2の検知装置に対して、キャプチャ装置がキャプチャした前記伝搬路情報を振り分けるデータ振り分け装置において、前記第1の検知装置に対しては、キャプチャされた前記伝搬路情報の一部をリアルタイムで送信し、前記第2の検知装置に対しては、キャプチャされた前記伝搬路情報のすべてをリアルタイムもしくは非リアルタイムで送信する振り分け部を有することを特徴とする。
本発明に係る物体検知システム、物体検知方法、およびデータ振り分け装置は、無線信号の伝搬路情報から通信エリア内の物体を検知する場合に、物体検知用の伝搬路情報を複数の物体検知装置に振り分けることにより、リアルタイム性が要求される低精度・単純な物体検知とリアルタイム性が要求されない高精度・高度な物体検知とを両立させることができる。
以下、図面を参照して本発明に係る物体検知システム、物体検知方法、およびデータ振り分け装置の実施形態について説明する。ここで、本発明に係る物体検知システムは、基地局装置と端末装置など少なくとも2台の無線装置間の伝搬路情報(実施形態ではCSI(Channel State Information)と称する)を測定して測定結果を通信する無線通信システムを利用し、無線装置間で通信されるCSIをキャプチャして無線通信システムの通信エリア内の物体を検知するシステムである。なお、以降の実施形態では、無線通信システムが無線LANシステムである場合について説明するが、伝搬路の状態を測定して通信するシステムであれば同様に適用可能である。
図1は、実施形態に係る物体検知システム100の一例を示す。図1において、基地局装置に相当するAP101と端末装置に相当するSTA102は、無線LAN規格の802.11acに対応する通信を行う。
図1において、AP101は、4つのアンテナ(AT(1)、AT(2)、AT(3)およびAT(4))を有する。なお、図1に示すAP101は、4つのアンテナを有するが、2以上のアンテナが有ればよい。また、STA102は少なくとも1本のアンテナを備えるものとする。さらに、図1では、STA102が1台の例を示したが、AP101と複数のSTA102との間でMU-MIMO(Multi User Multiple Input Multiple Output)伝送を行う場合でも本実施形態の適用が可能である。
図1において、AP101は、STA102に対して、AP101の各アンテナとSTA102との間のそれぞれの伝搬路の状態を測定するための参照信号としてVHT NDP(Very High Throughput Null Data Packet)を送信する。そして、STA102は、VHT NDPからAP101の各アンテナとSTA102との間の伝搬路の状態を示すCSIを計算し、その結果をVHT Compressed BeamForming Reportのフレームに格納してAP101に送信する。AP101は、STA102から受信するCSIに基づいて、送信ビーム形成処理などを行う。なお、AP101とSTA102との間で送受信される信号については後述する。
図1において、本実施形態に係る物体検知システム100は、キャプチャ装置103、振り分け装置104、記憶装置105、検知装置106(1)および検知装置106(2)を有する。
キャプチャ装置103は、AP101とSTA102との間の通信エリアを含む通信エリア近傍に設置され、AP101とSTA102との間で通信される無線LANフレームをモニタし、予め設定された特定のフレームをキャプチャする。キャプチャ装置103は、AP101とSTA102との間で通信される無線LANフレームのうち、STA102からAP101に送信されたVHT Compressed Beamforming Reportフレームを判別し、当該フレームをキャプチャする。キャプチャした圧縮されたCSIが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報を振り分け装置104に送信する。ここで、AP101とSTA102との間では、CSIの測定および送信が周期的に行われている。
振り分け装置104は、キャプチャ装置103がキャプチャした圧縮されたCSIが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報を検知装置106(1)および検知装置106(2)に送信する。また、振り分け装置104は、キャプチャ装置103から受け取る圧縮されたCSIが格納されたフレームから得られる情報(送信元アドレス、送信先アドレス、キャプチャ装置103の番号、取得CSIなど)と当該フレームの受信時刻の情報(以降、必要に応じて、これらの情報をキャプチャ情報と称する)を記憶装置105に記憶する。
ここで、振り分け装置104は、キャプチャ装置103によりキャプチャされたキャプチャ情報の一部をリアルタイムで検知装置106(1)に送信し、キャプチャされたキャプチャ情報のすべてをリアルタイムもしくは非リアルタイムで検知装置106(2)に送信する。
なお、キャプチャ情報の一部を検知装置106(1)に送信する方法として、上述のフレームがキャプチャされるごとに送信するのではなく、例えば数回に1回など送信回数を間引いてもよいし、上述のフレームがキャプチャされるごとにキャプチャされたフレームに格納されている複数のCSIの一部を選択して検知装置106(1)に送信してもよい。
また、キャプチャ情報のすべてを検知装置106(2)に送信する方法として、フレームがキャプチャされるごとにキャプチャ情報を検知装置106(2)に送信してもよいし、予め決められた一定の時間間隔もしくは予め決められた時刻になるごとに、記憶装置105に蓄積されたキャプチャ情報を読み出して、一括して検知装置106(2)に送信してもよい。
なお、振り分け装置104は、キャプチャ装置103と一体化されてもよい。ここで、振り分け装置104が行う処理に対応するプログラムを汎用のコンピュータもしくはFPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積回路で実行するようにしてもよい。また、プログラムは、記憶媒体に記録して提供されてもよいし、ネットワークを通して提供されてもよい。
記憶装置105は、ハードディスクやメモリなどで構成され、キャプチャ装置103から振り分け装置104に送信されるキャプチャ情報が記憶される。なお、記憶装置105は、振り分け装置104の記憶部として一体化されてもよい。
検知装置106(1)は、第1の検知装置として動作し、装置の設置に制約が多いなどの条件において、振り分け装置104から受信するキャプチャ情報に基づいて、物体の有無を含む低精度もしくは単純な物体検知をリアルタイムで行う。ここで、検知装置106(1)は、通信エリアの近傍に設置されているキャプチャ装置103および振り分け装置104と同じ場所もしくはデータ転送に時間の掛からない近くの場所に設置されている。このように、検知装置106(1)は設置場所の制約があり、後述の検知装置106(2)よりも装置規模が小さく、処理能力などの性能が低いため、リアルタイムで物体の有無を検知するだけの単純な物体検知を行う。
検知装置106(2)は、第2の検知装置として動作し、装置の設置に制約が少ない条件において、振り分け装置104から受信するキャプチャ情報に基づいて、物体検知以外の物体の属性(例えば、物体の移動方向・混雑度・数の測定など)の高精度もしくは高度な物体検知を非リアルタイムで行う。ここで、検知装置106(2)は、通信エリアの近傍に設置されているキャプチャ装置103および振り分け装置104から離れた遠方に設置されている。このため、検知装置106(2)は、設置場所や電力供給などの制約が少ないので、検知装置106(1)よりも処理能力などの性能が高く、大量のデータを高速に処理できる大規模な装置の設置が可能であり、リアルタイム性が要求されない高精度・高度な物体の検知処理や解析などを行うことができる。
ネットワーク107は、例えばネットワークスイッチなどの通信装置を含むインターネットや専用の通信網に対応し、大量のデータを転送する場合、時間遅延が生じる場合がある。このため、検知装置106(2)は、通信エリアへの物体150の侵入検知など、リアルタイム性を必要とする物体検知に適さない。
このように、本実施形態に係る物体検知システム100は、STA102からAP101に送信されるCSIをキャプチャ装置103がキャプチャし、キャプチャ情報に基づいて通信エリア内の物体を検知することができる。特に、本実施形態では、キャプチャしたCSIを検知装置106(1)および検知装置106(2)に振り分けることにより、リアルタイム性が要求される低精度・単純な物体検知とリアルタイム性が要求されない高精度・高度な物体検知とを両立させることができる。
なお、図1では、機能が分かり易いように、キャプチャ装置103、振り分け装置104、記憶装置105および検知装置106(1)を別々の装置として説明したが、キャプチャ装置103、振り分け装置104、記憶装置105の機能を1台の検知装置106(1)に集約してもよい。この場合、当該検知装置106(1)からネットワーク107を介して検知装置106(2)に記憶装置105に蓄積された情報が送信される。
また、キャプチャ装置103、振り分け装置104、記憶装置105、検知装置106(1)および検知装置106(2)がそれぞれ実行する処理に対応するプログラムをコンピュータもしくはFPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積回路で実行するようにしてもよい。また、プログラムは、記憶媒体に記録して提供されてもよいし、ネットワークを通して提供されてもよい。
(AP101とSTA102との間のシーケンス例)
図2は、AP101とSTA102との間で通信される無線信号のシーケンス例を示す。
図2は、AP101とSTA102との間で通信される無線信号のシーケンス例を示す。
図2において、AP101は、CSIを取得するためのサウンディングプロトコルの開始信号として、VHT NDP Announcementフレームをブロードキャストする。その直後に、AP101は、CSIを測定するためのデータを含むVHT NDPを宛先のSTA102に送信する。
ここで、VHTはVery High Throughputの略であり、IEEE802.11ac規格では超高速通信を行うためのVHTフレームが基本である。また、NDPはNull Data Packetの略であり、VHT NDPは通信用データを含まないフレームである。VHT NDP Announcementフレームは、AP101と宛先のSTA102のアドレスを含み、VHT NDPの送信をSTA102に事前通知するためのフレームである。なお、VHT NDP Announcementフレームは、特定の1以上のアンテナから送信され、2以上のアンテナから送信する場合もすべて同じデータの信号が各アンテナから送信される。
図2において、AP101から送信されるVHT NDPを受信したSTA102は、IEEE802.11acで規定された手法により圧縮されたCSIの値を導出する。STA102は、導出した圧縮されたCSIをVHT Compressed Beamforming Reportに格納して送信する。ここで、STA102は、AP101のアンテナごとにCSIが得られるが、アンテナ数が多くなるとAP101にフィードバックするCSIの情報量が多くなる。このため、無線LAN規格で予め決められた方法により、すべてのCSIから選択されたCSI(圧縮されたCSI)がAP101にフィードバックされる。
ここで、物体検知方法の一例を説明する。図1において、キャプチャ装置103は、STA102からAP101にフィードバックされる4つのアンテナごとに測定されたCSIをキャプチャする。例えば、図1において、物体150が点線矢印の方向に移動している場合、AP101のAT(4)側から通信エリアに侵入する。そして、物体150がAT(1)側に通り抜ける場合、先ずAT(4)のCSIが変動し、時間的にAT(3)、AT(2)、およびAT(1)の順にCSIが変動する。このように、アンテナごとのCSIの変動を検知することにより、物体150の侵入や移動方向を検知することができる。
なお、上述の検知方法は一例であり、侵入検知のようにリアルタイム性が必要な単純な物体検知だけでなく、予め決められた時間だけ蓄積された大量のCSIを解析することにより、リアルタイム性が要求されない人数カウントのような高精度・高機能な物体検知が可能になる。
ここで、先に説明したように、本実施形態に係る物体検知システム100では、侵入検知のようにリアルタイム性が必要な単純な物体検知は、通信エリアの近傍に設置された検知装置106(1)で行う。また、人数カウントのようなリアルタイム性が要求されない高精度・高機能な物体検知は、遠隔地に設置された高性能な検知装置106(2)で行われる。
このように、本実施形態に係る物体検知システム100は、リアルタイム性が要求される単純・低精度な物体検知とリアルタイム性が要求されない高度・高精度な物体検知とを両立させることができる。
(物体検知のシーケンス例)
図3は、本実施形態に係る物体検知方法のシーケンス例を示す。なお、図3に示すシーケンスは、図1の各装置により実行される。
図3は、本実施形態に係る物体検知方法のシーケンス例を示す。なお、図3に示すシーケンスは、図1の各装置により実行される。
ステップ(1)において、図2で説明したように、AP101とSTA102との間で通信が行われている。キャプチャ装置103は、AP101とSTA102との間で送受信される無線LANフレームをモニタする。
ステップ(2)において、キャプチャ装置103は、受信可能な無線LANのフレームをキャプチャしており、予め指定されたSTA102からAP101に送信されたVHT Compressed Beamforming Reportフレーム(圧縮されたCSIが格納されたフレーム)のみを選別してキャプチャする。
ステップ(3)において、キャプチャ装置103は、キャプチャしたフレーム内の圧縮されたCSIが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報を振り分け装置104に送信する。ここで、キャプチャ装置103自身の番号(シリアル番号などの装置固有の識別子)を含めて、振り分け装置104に送信する。
ステップ(4)において、振り分け装置104は、キャプチャ装置103から受信した圧縮されたCSIが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報を検知装置106(1)にリアルタイムで送信する。
ステップ(5)において、検知装置106(1)は、振り分け装置104から受信した圧縮されたCSIが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報に基づいて、リアルタイムで物体検知を行う。
ステップ(6)において、振り分け装置104は、ステップ(4)の処理と並行して、ステップ(3)でキャプチャ装置103から受信した圧縮されたCSIが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報、およびキャプチャ装置103の番号などの情報を記憶装置105に記憶する。なお、振り分け装置104は、記憶装置105に記憶する情報をリアルタイムで検知装置106(2)に送信するようにしてもよい。
ステップ(7)において、記憶装置105は、振り分け装置104から出力される圧縮されたCSIが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報、およびキャプチャ装置103の番号などの情報を蓄積する。
ステップ(8)において、ステップ(2)と同様に、再度STA102からAP101に送信されたVHT Compressed Beamforming Reportフレームのみを選別してキャプチャする。
ステップ(9)において、ステップ(3)と同様に、キャプチャ装置103は、キャプチャしたフレーム内の圧縮されたCSIが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報、およびキャプチャ装置103自身の番号などの情報を振り分け装置104に送信する。
ステップ(10)において、振り分け装置104は、ステップ(6)と同様に、ステップ(9)でキャプチャ装置103から受信した圧縮されたCSIが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報、およびキャプチャ装置103の番号などの情報を記憶装置105に記憶する。ここで、振り分け装置104は、ステップ(4)と同様の処理を行わないので、検知装置106(1)にはキャプチャされた情報が転送されない。なお、振り分け装置104は、記憶装置105に記憶する情報をリアルタイムで検知装置106(2)に送信するようにしてもよい。
ステップ(11)において、記憶装置105は、ステップ(7)と同様に、振り分け装置104から出力される圧縮されたCSIが格納されたフレームと当該フレームの受信時刻の情報、およびキャプチャ装置103の番号などの情報を蓄積する。なお、記憶装置105に記憶される情報については後で説明する。
ステップ(12)において、上記ステップ(1)からステップ(11)の動作が繰り返し行われる。なお、図3の例では、振り分け装置104は、ステップ(2)でキャプチャしたキャプチャ情報をステップ(4)で検知装置106(1)に送信するが、ステップ(8)でキャプチャしたキャプチャ情報は検知装置106(1)に送信しない。つまり、振り分け装置104は、キャプチャ装置103から受け取ったキャプチャ情報を2回に1回の割合で送信回数を1/2に間引いて検知装置106(1)に送信する処理をステップ(12)で繰り返し実行する。なお、図3の例では、検知装置106(1)への送信回数を1/2に間引いているが1/3など任意の回数に間引いてもよい。あるいは、ある一定時間内にキャプチャされたキャプチャ情報の先頭などから予め決められた個数(n個(nは正の整数))のキャプチャ情報が送信されるようにしてもよい。
ステップ(13)において、振り分け装置104は、記憶装置105に記憶されたキャプチャ情報を読み出して、非リアルタイムで検知装置106(2)に送信する。図3の例では、振り分け装置104は、ステップ(1)からステップ(11)の動作が繰り返し行われている期間に記憶装置105に蓄積されたキャプチャ情報を読み出して、検知装置106(2)に送信する。つまり、振り分け装置104は、予め決められた一定の時間間隔もしくは予め決められた時刻になるごとに、記憶装置105に記憶されたキャプチャ情報を読み出して、検知装置106(2)に送信する。なお、振り分け装置104は、キャプチャ装置103からキャプチャ情報を受け取るごとに検知装置106(2)にキャプチャ情報を送信するようにしてもよい。
ステップ(14)において、検知装置106(2)は、ネットワーク107を介して振り分け装置104から受信したCSIおよび受信時刻などの情報に基づいて、物体検知を行う。なお、検知装置106(2)が行う物体検知は、検知装置106(1)よりも高精度な物体検知であり、例えば、物体の正確な位置、移動方向の検知、通信エリアにおける混雑度の検知、物や人の数のカウントなどを少なくとも含む高精度もしくは高度な物体検知、および検知結果の時間的・空間的な推移や予測などの高度な解析が非リアルタイムで行われる。ここで、検知装置106(2)は、検知装置106(1)よりも高性能な装置なので、振り分け装置104と検知装置106(2)との間のネットワーク107の通信帯域を確保できる場合は、振り分け装置104から逐次、キャプチャ情報を受信してリアルタイムでの処理も可能である。
このように、本実施形態に係る物体検知システム100は、リアルタイム性が必要な単純な物体検知を検知装置106(1)で行い、リアルタイム性が要求されない高精度・高機能な物体検知を検知装置106(2)で行うことにより、リアルタイム性が要求される単純・低精度な物体検知とリアルタイム性が要求されない高度・高精度な物体検知とを両立させることができる。
(記憶装置105のフォーマットの一例)
図4は、キャプチャ装置103から受け取ったCSIおよび受信時刻などの情報が記憶装置105に記憶されるときのフォーマットの一例を示す。
図4は、キャプチャ装置103から受け取ったCSIおよび受信時刻などの情報が記憶装置105に記憶されるときのフォーマットの一例を示す。
記憶装置105に記憶される情報のフォーマットは、キャプチャ装置103がCSIをキャプチャした受信時刻、AP101のアドレス、STA102のアドレス、キャプチャ装置103の番号、キャプチャ装置103がキャプチャしたCSI(取得CSI)の各情報が記憶装置105に記憶される。
なお、AP101およびSTA102のそれぞれのアドレスは、CSIが格納されている無線フレームの送信元アドレスおよび送信先アドレスとして取得される。また、キャプチャ装置103の番号は、キャプチャ装置103固有の番号であり、振り分け装置104に送信する情報にキャプチャ装置103の番号が付加される。キャプチャ装置103の番号は、複数のキャプチャ装置103が配置される場合に、それぞれのキャプチャ装置103を識別するために使用される。
図4の例では、アドレスが11:22:33:44:55:66のSTA102からアドレスがAA:BB:CC:DD:EE:FFのAP101に送信されたCSIが受信時刻14:00:00に装置番号がA1のキャプチャ装置103によりキャプチャされている。このときに取得されたCSIは、例えばφ11,φ21,・・・である。同様に、受信時刻14:00:01、受信時刻14:00:02のように、時系列順にキャプチャ装置103によりキャプチャされたCSIを記憶装置105に記憶する。なお、取得CSIについては後述する。
また、図4の例では、説明が分かり易いように、受信時刻を1secごととし、1secごとにCSIをキャプチャするものとして説明したが、無線システムの仕様に応じて10msecや100msecごとであってもよい。
また、図4の例では、図1で説明した1台のAP101と1台のSTA102とが通信する場合を示したが、例えば複数のSTA102が存在する場合は、STA102ごとにアドレスが異なる。AP101についても同様である。
なお、複数のSTA102が存在する場合であっても、キャプチャ装置103に設定された対象のSTA102が1台の場合は、対象とするSTA102が測定してAP101に送信するCSIの情報のみがキャプチャされて記憶装置105に記憶される。
(圧縮されたCSIの一例)
図5は、STA102からAP101に送信される圧縮されたCSIの一例を示す。図5において、左の列から順に、送信アンテナ数(AP101のアンテナ数)×受信アンテナ数(STA102のアンテナ数)、圧縮されたCSIの数、圧縮されたCSIの一例が記載されている。なお、送信アンテナ数は2以上である。
図5は、STA102からAP101に送信される圧縮されたCSIの一例を示す。図5において、左の列から順に、送信アンテナ数(AP101のアンテナ数)×受信アンテナ数(STA102のアンテナ数)、圧縮されたCSIの数、圧縮されたCSIの一例が記載されている。なお、送信アンテナ数は2以上である。
ここで、先に説明したように、CSIは、STA102のアンテナ数とAP101のアンテナ数とに応じて、各アンテナ間のCSIが測定される。このため、アンテナ数が多くなるとAP101にフィードバックするCSIの情報量が膨大となるので、すべてのアンテナ間のCSIから無線LAN規格で決められた条件により選択されたCSI(圧縮されたCSI)がVHT Compressed Beamforming Reportフレームにより、AP101にフィードバックされる。
例えば、送信アンテナ数が2本、受信アンテナ数が1本の場合(2×1と記載)、圧縮されたCSIの数は2、圧縮されたCSIはφ11、ψ21である。同様に、2×2の場合、圧縮されたCSIの数は2、圧縮されたCSIはφ11、ψ21であり、3×1の場合、圧縮されたCSIの数は4、圧縮されたCSIはφ11、φ21、ψ21、ψ31である。ここで、φijは、送信アンテナ番号i(iは2以上の整数)と受信アンテナ番号j(jは1以上の整数)との間の位相情報に相当する。ψijは、送信アンテナ番号iと受信アンテナ番号jとの間の振幅情報に相当する。以下、同様に、送信アンテナ数と受信アンテナ数の組み合わせに応じて、圧縮されたCSIが決められている。
図1に示す本実施形態に係る物体検知システム100では、送信アンテナ数はAP101のアンテナの数(4本)であり、受信アンテナ数はSTA102のアンテナの数(1本)である。この場合、AP101の4つのアンテナのそれぞれに対する4つの位相情報と4つの振幅情報との合計8つのCSIが測定される。そして、図5に示す4×1のように、測定された8つのCSIから6つの圧縮されたCSI(φ11、φ21、φ31、ψ21、ψ31、ψ41)が計算され、計算された圧縮されたCSIがAP101に送信される。
ここで、図5に示した圧縮されたCSIは一例である。上述の場合、φ11は、AT(4)とAT(1)とから送信された信号がSTA102のアンテナで受信されたときの位相差を示す。同様に、φ21はAT(4)とAT(2)との位相差、φ31はAT(4)とAT(3)との位相差をそれぞれ示す。なお、i,jを正の整数として、φij∈[0,2π)である。また、ψ21は、AT(1)とAT(2)とから送信された信号がSTA102のアンテナで受信されたときの振幅比を角度で表した値(振幅の絶対値の比のtan-1の値)を示す。同様にψ21はAT(1)とAT(2)との振幅比、ψ31はAT(1)とAT(3)との振幅比をそれぞれ示す。なお、i,jを正の整数として、ψij∈[0,π/2)である。
このように、STA102は、AP101から送信される参照信号に基づいてCSIを測定して圧縮されたCSIをAP101に送信する。キャプチャ装置103は、STA102からAP101に送信される圧縮されたCSIをキャプチャし、振り分け装置104に送信する。振り分け装置104は、キャプチャ装置103から受け取る圧縮されたCSIの一部を検知装置106(1)に送信し、キャプチャ装置103から受け取るCSIのすべてを検知装置106(2)に送信する。
ここで、本実施形態では、図1に示すように、キャプチャ装置103の位置はAP101とSTA102との中間付近にあるが、STA102からの信号を受信できる位置であればどこでもよい。また、AP101もしくはSTA102にキャプチャ装置103、記憶装置105および検知装置106の機能が含まれているような構成も考えられる。また、図1ではSTA102は1台であるが、STA102は複数台でも構わない。また、AP101と他のAP101との間の通信に本実施形態を適用してもよい(この場合は一方のAP101がSTA102として機能する)。
以上、説明したように、本実施形態に係る物体検知システム100は、侵入検知のようなリアルタイム性が必要なセンシングの場合はローカルで行い、人数カウントのような高精度・高機能なセンシングを行う場合は無線情報を遠隔地に転送し、リモートでの検知を行う。これにより、精度/機能に対する要求条件が低いセンシングについては低性能な装置で行うことにより設置場所についての制約を低減もしくはなくすことができ、要求条件が高いセンシングについては遠隔地で行うことにより設置場所にとらわれず実施することが可能となる。
特に、本実施形態では、検知装置106(1)と検知装置106(2)の2つの検知装置を用いることにより、設置条件や利用可能電力に制約のある場所では低精度もしくは単純な物体検知を行い、設置条件や利用可能電力に制約が少ない場所に設置した検知装置により高精度もしくは高度な検知(物体の移動方向の検知・混雑度・数の測定)を行うことが可能となる。また、振り分け装置104に記憶装置105を備えることにより、リアルタイム性の要求されない物体検知を高精度に行うことが可能となる。
ここで、振り分け装置104、検知装置106(1)、および検知装置106(2)がそれぞれ行う処理に対応するプログラムを汎用のコンピュータもしくはFPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積回路で実行するようにしてもよい。また、プログラムは、記憶媒体に記録して提供されてもよいし、ネットワークを通して提供されてもよい。
このように、本発明に係る物体検知システム、物体検知方法、およびデータ振り分け装置は、無線信号の伝搬路情報から通信エリア内の物体を検知する場合に、物体検知用の伝搬路情報を複数の物体検知装置に振り分けることにより、リアルタイム性が要求される低精度・単純な物体検知とリアルタイム性が要求されない高精度・高度な物体検知とを両立させることができる。
100・・・物体検知システム;101・・・AP;102・・・STA;103・・・キャプチャ装置;104・・・振り分け装置;105・・・記憶装置;106(1),106(2)・・・検知装置;107・・・ネットワーク;150・・・物体
Claims (8)
- 2以上の無線装置間で測定および通信される伝搬路情報をキャプチャするキャプチャ装置と、
前記キャプチャ装置がキャプチャした前記伝搬路情報の一部を第1の検知装置、前記伝搬路情報のすべてを第2の検知装置にそれぞれ振り分ける振り分け装置と
を有し、
前記第1の検知装置は、前記振り分け装置から振り分けられた一部の前記伝搬路情報に基づいて、前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知し、
前記第2の検知装置は、前記振り分け装置から振り分けられたすべての前記伝搬路情報に基づいて、前記第1の検知装置よりも高精度および高機能な処理を行い、前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知する
ことを特徴とする物体検知システム。 - 請求項1に記載の物体検知システムにおいて、
前記振り分け装置は、前記第1の検知装置に対しては、キャプチャされた前記伝搬路情報の送信回数を間引いて、リアルタイムで送信し、前記第2の検知装置に対しては、キャプチャされた前記伝搬路情報のすべてをリアルタイムもしくは非リアルタイムで送信し、
前記第1の検知装置は、設置に制約が多い場所に設置され、物体の有無を含む低精度もしくは単純な物体検知をリアルタイムで行い、
前記第2の検知装置は、設置に制約が少ない場所に設置され、物体の移動方向の検知・混雑度・数の測定の少なくとも1つを含む高精度もしくは高度な物体検知を非リアルタイムで行う
ことを特徴とする物体検知システム。 - 請求項1または請求項2に記載の物体検知システムにおいて、
前記振り分け装置は、
前記キャプチャ装置から受け取った前記伝搬路情報を少なくとも含む情報を記憶するための記憶部を備え、
予め決められた一定の時間間隔で前記記憶部に記憶された前記伝搬路情報を少なくとも含む情報を前記第2の検知装置に送信する
ことを特徴とする物体検知システム。 - 2以上の無線装置間で測定および通信される伝搬路情報をキャプチャするキャプチャ装置と、
前記キャプチャ装置がキャプチャした前記伝搬路情報の一部を第1の検知装置、前記伝搬路情報のすべてを第2の検知装置にそれぞれ振り分ける振り分け装置と
を有し、
前記第1の検知装置は、前記振り分け装置から振り分けられた一部の前記伝搬路情報に基づいて、前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知し、
前記第2の検知装置は、前記振り分け装置から振り分けられたすべての前記伝搬路情報に基づいて、前記第1の検知装置よりも高精度および高機能な処理を行い、前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知する
ことを特徴とする物体検知方法。 - 請求項4に記載の物体検知方法において、
前記振り分け装置は、前記第1の検知装置に対しては、キャプチャされた前記伝搬路情報の送信回数を間引いて、リアルタイムで送信し、前記第2の検知装置に対しては、キャプチャされた前記伝搬路情報のすべてをリアルタイムもしくは非リアルタイムで送信し、
前記第1の検知装置は、設置に制約が多い場所に設置され、物体の有無を含む低精度もしくは単純な物体検知をリアルタイムで行い、
前記第2の検知装置は、設置に制約が少ない場所に設置され、物体の移動方向の検知・混雑度・数の測定の少なくとも1つを含む高精度もしくは高度な物体検知を非リアルタイムで行う
ことを特徴とする物体検知方法。 - 請求項4または請求項5に記載の物体検知方法において、
前記振り分け装置は、
前記キャプチャ装置から受け取った前記伝搬路情報を少なくとも含む情報を記憶するための記憶部を備え、
予め決められた一定の時間間隔で前記記憶部に記憶された前記伝搬路情報を少なくとも含む情報を前記第2の検知装置に送信する
ことを特徴とする物体検知方法。 - 2以上の無線装置間で測定および通信される伝搬路情報に基づいて前記無線装置間の通信エリア内の物体を検知する第1の検知装置および第2の検知装置に対して、キャプチャ装置がキャプチャした前記伝搬路情報を振り分けるデータ振り分け装置において、
前記第1の検知装置に対しては、キャプチャされた前記伝搬路情報の一部をリアルタイムで送信し、前記第2の検知装置に対しては、キャプチャされた前記伝搬路情報のすべてをリアルタイムもしくは非リアルタイムで送信する振り分け部を有する
ことを特徴とするデータ振り分け装置。 - 請求項7に記載のデータ振り分け装置において、
前記キャプチャ装置から受け取った前記伝搬路情報を少なくとも含む情報を記憶するための記憶部を備え、
予め決められた一定の時間間隔で前記記憶部に記憶された前記伝搬路情報を少なくとも含む情報を前記第2の検知装置に送信する
ことを特徴とするデータ振り分け装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Citations (3)
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JP2007213444A (ja) | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 侵入者検知装置、および、侵入者検知方法 |
JP2019148428A (ja) | 2018-02-26 | 2019-09-05 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | 人検出装置及び人検出方法 |
JP2019158481A (ja) | 2018-03-09 | 2019-09-19 | エヌ・ティ・ティ・コミュニケーションズ株式会社 | 判定システム、検知システム、判定方法及び検知方法 |
-
2020
- 2020-12-17 JP JP2022569440A patent/JP7424515B2/ja active Active
- 2020-12-17 WO PCT/JP2020/047241 patent/WO2022130584A1/ja active Application Filing
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