センシングシステム及びセンシングプログラム
【課題】遅延波の電力変動を利用して被検知体の状態を判別できるようにする。
【解決手段】本発明のセンシングシステムは、電波の送信から１又は複数の被検知体に反射された電波を受信するまでの、１又は複数の被検知体の遅延時間を保持する遅延時間保持手段と、到来波の受信電力値を十分短い間隔で連続的にサンプリングして、電波送信時から受信された遅延波の時系列の受信電力値を示す電力遅延データを取得する電力遅延データ取得手段と、電力遅延データを参照し、各被検知体の遅延時間に相当する到着時刻における受信電力値に基づいて、各被検知体の状態を判定する状態判定手段とを備える。
【解決手段】本発明のセンシングシステムは、電波の送信から１又は複数の被検知体に反射された電波を受信するまでの、１又は複数の被検知体の遅延時間を保持する遅延時間保持手段と、到来波の受信電力値を十分短い間隔で連続的にサンプリングして、電波送信時から受信された遅延波の時系列の受信電力値を示す電力遅延データを取得する電力遅延データ取得手段と、電力遅延データを参照し、各被検知体の遅延時間に相当する到着時刻における受信電力値に基づいて、各被検知体の状態を判定する状態判定手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センシングシステム及びセンシングプログラムに関するものである。本発明は、例えば、電波を利用して空間内の物体の状態を判別するセンシングシステムに適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばドアの開閉等を検知するセンサシステムは世の中で多く利用されている。
【０００３】
図２は、例えば、従来のドアの開閉を検知するセンサシステムを説明する説明図である。図２では、例えば筐体や部屋などの空間９１に設けられたドア９２の開閉を検知するセンサシステム９０を例示する。
【０００４】
図２において、ドア９２の近傍にはドア９２の開閉を検知するセンサ９３があり、さらにセンサ９３からのセンサデータに基づいて、何らかの動作を制御するコントローラ９４がある。センサ９３からコントローラ９４までは、ケーブル９５で接続されており、センサデータはケーブル９５を通じてコントローラ９４に伝送される。図２に例示する従来のセンサシステム９０は、ケーブル９５の敷設が必要となり、ケーブル９５の敷設は施工作業及び時間を要し、又ケーブル９５が露出するので外観も望ましくない等の問題点もあった。
【０００５】
これに対し、センサデータを伝送するケーブルをなくすために、電波を間欠的に送信し、入退出する際の人の動作やドアの開閉により、電波の反射、吸収、散乱による電界強度の変化を検出することにより、ドアの開閉を判定できるセンシングシステムがある（特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−４２５６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５５２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、特許文献２に記載される方法は、例えば、ドアの開閉等の状態変化を検出することができるが、ドアの状態の違いを判別することはできない。
【０００８】
特許文献１、特許文献２の記載技術はいずれも、ドアが開閉したときに生じる反射波のゆらぎ（すなわち単純な電界強度）の変化を利用するものである。この場合、ドアの開閉によってもゆらぎは発生し、さらには、人の移動によってもゆらぎは発生する。従って、特許文献１及び特許文献２の記載技術は、反射波のゆらぎに基づいて、何らかの状態変化を検知することはできる。
【０００９】
しかし、特許文献１及び特許文献２の記載技術は、ドアが開状態にあるか又は閉状態にあるのかを検出することはできない。つまり、特許文献１及び特許文献２の記載技術は、ドアの開閉によるものであっても、人の移動によるものであっても、何らかの変化を検知できればよいというアプリケーションであるため、ドアが開いている状態なのか、あるいは閉じている状態なのか、といった絶対的な状態の違いを区別することができないという問題が生じ得る。
【００１０】
また、例えば、狭小かつ複雑な空間では、絶えず小さなゆらぎが発生しているので、ある特定の物体（被検知体）の状態の区別を検知したいという要望に応えることができないという問題も生じ得る。
【００１１】
そのため、遅延波の電力の変動を利用して、空間における被検知体の状態を判別できるようにするセンシングシステム及びセンシングプログラムが強く求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる課題を解決するために、第１の本発明は、（１）電波の送信から１又は複数の被検知体に反射された電波を受信するまでの、１又は複数の被検知体の遅延時間を保持する遅延時間保持手段と、（２）到来波の受信電力値を十分短い間隔で連続的にサンプリングして、電波送信時から受信された遅延波の時系列の受信電力値を示す電力遅延データを取得する電力遅延データ取得手段と、（３）電力遅延データを参照し、各被検知体の遅延時間に相当する到着時刻における受信電力値に基づいて、各被検知体の状態を判定する状態判定手段とを備えることを特徴とするセンシングシステムである。
【００１３】
第２の本発明は、コンピュータを、（１）電波の送信から１又は複数の被検知体に反射された電波を受信するまでの、１又は複数の被検知体の遅延時間を保持する遅延時間保持手段、（２）到来波の受信電力値を十分短い間隔で連続的にサンプリングして、電波送信時から受信された遅延波の時系列の受信電力値を示す電力遅延データを取得する電力遅延データ取得手段、（３）電力遅延データを参照し、各被検知体の遅延時間に相当する到着時刻における受信電力値に基づいて、各被検知体の状態を判定する状態判定手段として機能させることを特徴とするセンシングプログラムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、遅延波の電力の変動を利用して、空間における被検知体の状態を判別できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のセンシングシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】従来のセンサシステムを説明する説明図である。
【図３】第１の実施形態のセンシングシステムの全体構成を示す全体構成図である。
【図４】第１の実施形態において電力遅延プロファイルを説明する説明図である。
【図５】第１の実施形態において電力遅延プロファイルを説明する説明図である。
【図６】第１の実施形態において電力遅延プロファイルを利用して被検知体の状態を判別する方法の基本概念を説明する説明図である。
【図７】第１の実施形態において電波センサ部による被検知体の状態を検知する動作を示すフローチャートである。
【図８】第１の実施形態において、ドアの開状態を検知する方法を説明する説明図である。
【図９】第１の実施形態において、ドアの閉状態を検知する方法を説明する説明図である。
【図１０】第２の実施形態において、２つのドアの開状態を検知する方法を説明する説明図である。
【図１１】第２の実施形態において、２つのドアの閉状態を検知する方法を説明する説明図である。
【図１２】第２の実施形態において、一方のドアの開状態及び他方のドアの閉状態を検知する方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（Ａ）本発明の基本概念
本発明のセンシングシステムは、状態検知の目標である被検知体の状態を検知するものである。
【００１７】
通常、電波は様々な物体により反射されて受信される。このとき、各素波は反射行路がそれぞれ異なるため、素波の反射行路の距離の違いにより遅延して到着し、一般的には、各素波の合成電力値として受信される。
【００１８】
これに対して、本発明のセンシングシステムは、反射された電波が遅延して受信部により受信されるため、その遅延波の受信電力値の時系列変動を測定し、その受信電力値の時系列変動に基づいて被検知体の状態を判別するものである。
【００１９】
センシングシステムは、送信部が発信した電波が被検知体に反射し、その反射された電波が受信部に受信され、受信部が素波の電力変化を確認する。すなわち、センシングシステムは、被検知体によって反射される素波の到着時間を計算する素波到着時間算出手段と、受信部に遅延して届く素波の電力値（電界強度）を測定する電力測定手段とを備える。
【００２０】
ここで、到来波の受信電力値の時系列変動の測定結果を「電力遅延プロファイル」と呼ぶ。すなわち、本発明のセンシングシステムは、電力遅延プロファイルを利用して、被検知体の状態を判別するものである。
【００２１】
そのため、本発明のセンシングシステムは、電力遅延プロファイルを測定する電力遅延プロファイル測定手段を備える。または、電力遅延プロファイル測定手段と同等の、遅延波の受信電力を利用して、その遅延波の受信電力の変動を測定することで被検知体の状態を検出する手段を備える。
【００２２】
電力遅延プロファイルは、受信部が高速サンプリング間隔で電波を受信することにより取得する。従って、センシングシステムは、各サンプリングポイントにおける離散的な受信電力値として電力遅延プロファイルを求めることができる。
【００２３】
センシングシステムは、電力遅延プロファイルを参照して、被検知体に反射された素波の到着時間に基づいて、当該被検知体の状態を判定する。すなわち、被検知体に反射された素波の到着時刻における受信電力値が大きいときには、被検知体が反射できる状態にあり、当該受信電力値が小さいときには、被検知体が反射できない状態にあると判別できる。
【００２４】
（Ｂ）第１の実施形態
以下では、本発明のセンシングシステム及びセンシングプログラムの第１の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
（Ｂ−１）第１の実施形態の構成
（Ｂ−１−１）全体構成
図３は、第１の実施形態のセンシングシステムの全体構成を説明する全体構成図である。図３は、例えば、筐体や部屋等のような空間１に、第１の実施形態のセンシングシステム１０が設置された場合の全体構成図である。
【００２６】
空間１にはドア２が設けられており、又、空間１内には障害物５が置かれているものとし、第１の実施形態のセンシングシステム１０は、ドア２の開状態又は閉状態を検知する場合を例示する。
【００２７】
ドア２は、センシングシステム１０が状態を検知する被検知体の一例である。ドア２の位置は、固定されており、電波センサ部３からの距離が一定であるとする。これにより、電波センサ部３は、自身から被検知体であるドア２までの距離を予め認識しているものとする。
【００２８】
ここで、被検知体は、何らかの２以上の状態に変わり得るものであり、その状態変化に伴い、送信されてきた電波の反射態様を変え得るものである。この実施形態では、被検知体がドア２である場合を例示するが、被検知体はドア２に限定されるものではなく、広く適用することができる。
【００２９】
また、被検知体は、１個であってもよいし、複数個であってもよい。この実施形態では、１個のドア２を被検知体とする場合を例示する。
【００３０】
さらに、被検知体は、効果的に電波を全反射できるように、材質が金属等からなる反射板（反射体）を設けるようにしてもよい。勿論、被検知体の材質が金属などからなる場合には、新たに反射板を設ける必要はない。
【００３１】
図３において、第１の実施形態のセンシングシステム１０は、電波センサ部３を有して構成されており、電波センサ部３はコントローラ４と接続されている。
【００３２】
電波センサ部３は、送信部３１及び受信部３２を有するものであり、受信部３２は、送信部３１が発信して反射されて戻ってきた電波を受信するものである。電波センサ部３は、受信部３２が受信した電波の電力変化に基づいて、被検知体であるドア２の開状態又は閉状態を判別するものである。また、電波センサ部３は、判別結果をコントローラ４に与えるものである。電波センサ部３の位置は、予め固定的に配置されているものとする。
【００３３】
なお、図３では、１台の電波センサ部３のみを配置させた場合を例示するが、複数台の電波センサ部３を配置させるようにしてもよい。複数台の電波センサ部３が配置される場合でも、各電波センサ部３の位置は固定的に配置されており、各電波センサ部３は、被検知体と電波センサ部３との間の距離を予め認識しているものとする。
【００３４】
コントローラ４は、電波センサ部３によるドア２の開状態又は閉状態の判別結果を受け取り、その判別結果に基づいて、所定の制御処理を行なうものである。なお、コントローラ４が行なう制御処理は、特に限定されるものではなく、判別結果を利用した様々な処理を広く適用することができる。
【００３５】
（Ｂ−１−２）センシングシステム１０の詳細な構成
図１は、センシングシステム１０を構成する電波センサ部３の詳細な内部構成を示すブロック図である。電波センサ部３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、入出力インタフェース等の回路装置を有する。電波センサ部２の各種機能は、例えば、ＣＰＵが、ＲＯＭに格納される処理プログラムを実行することでなされる。
【００３６】
図１において、電波センサ部３は、送信部３１、受信部３２、遅延プロファイル計算部３３、センシングポジションデータベース３４、遅延時間計算部３５、センシング判定部３６を有する。
【００３７】
送信部３１は、電力遅延プロファイルを測定するための電波を送信するものである。送信部３１は、所定周波数の電波を送信する。ここで、送信部３１が発信する電波の周波数は、特に限定されるものではない。また、送信部３１は、電波を送信する送信タイミングを遅延プロファイル計算部３３に与えるものである。これにより、電力遅延プロファイルを計算するために必要な、電波の送信時刻を遅延プロファイル計算部３３に通知することができる。
【００３８】
受信部３２は、送信部３１が送信した電波について、反射された到来波を受信し、その素波の受信電力値を測定するものである。これにより、遅延波の受信電力値の時系列変動を測定することができる。また、受信部３２は、素波の受信電力値を電力遅延プロファイル計算部３３に与えるものである。
【００３９】
受信部３２は、図１に示すように、受信強度測定部３２１、高速サンプリング回路部３２２を有する。
【００４０】
受信強度測定部３２１は、アンテナ部（図示しない）により捕捉された到来波の受信電力値の時間的な変動を測定する到来波受信電力測定手段である。
【００４１】
高速サンプリング回路部３２２は、受信強度測定部３２１により求められた到来波の受信電力値の時間的な変動の測定結果を、高速なサンプリング間隔でサンプリングして、離散的な受信電力値を求めるものである。また、高速サンプリング回路部３２２は、受信時刻及び受信電力値を、離散的な受信電力値として、電力遅延プロファイル計算部３３に与えるものである。
【００４２】
ここで、電力遅延プロファイルの精度を上げるために、高速サンプリング回路部３２２のサンプリング間隔は高速であることが望ましい。例えば、空間１の広さ、被検知体であるドア２と電波センサ部３との間の距離等に応じてサンプリング間隔は決定されるが、ドア２と電波センサ部３との間の距離が短いほど、サンプリング間隔が高速となるように設定することが望まれる。
【００４３】
電力遅延プロファイル計算部３３は、送信部３１が電波を送信したタイミングと、受信部３２からの離散的な受信電力値（すなわち受信部３２が受信した電波の受信時刻における受信電力値）とに基づいて、電力遅延プロファイルを求めるものである。すなわち、電力遅延プロファイル計算部３３は、電波送信時刻を基準として、各受信時刻の受信電力値を時間軸上に展開した電力遅延プロファイルを作成するものである。
【００４４】
図４及び図５は、電力遅延プロファイルを説明する説明図である。図４は、到来波の受信電力値の時間的な変動の測定結果を説明する説明図である。図５は、高速サンプリング回路部３２２による到来波の離散的な受信電力値の測定結果を説明する説明図である。図４及び図５において、横軸は時間であり、縦軸は到来波の受信電力値を示す。
【００４５】
送信部３１が送信した電波は、様々な物に反射されて遅延して受信部３２に到来する。そのため、図４に示すように、反射された素波は遅延して届き、素波の受信電力値は時間的に変動するものとなる。
【００４６】
高速サンプリング回路部３２２は、図５に示すように、サンプリング間隔で図４に例示する到来波の受信電力値をサンプリングして、電力遅延プロファイル計算部３３は、離散的な受信電力値を取得する。
【００４７】
電力遅延プロファイル計算部３３は、高速サンプリング回路部３２２からの離散的な受信電力値及び送信部３１の送信時刻に基づいて、図５に示すように、送信時刻からの遅延波の受信電力値の時系列変動を示す電力遅延プロファイルを作成する。
【００４８】
センシングポジションデータベース３４は、全てのセンシングポジションの位置情報を格納するものである。つまり、センシングポジションデータベース３４は、例えば、送信部３１の位置情報、受信部３２の位置情報、被検知体（例えばドア２）の位置情報、障害物５の位置情報等をセンシングポジションの位置情報として格納する。
【００４９】
例えば、センシングポジションデータベース３４は、空間１に基準位置を設定し、送信部３１、受信部３２、ドア２等のそれぞれの座標情報を位置情報として格納する。空間１における基準位置は、任意に設定することができるものであり、例えば、送信部３１の位置を基準位置とすることができる。また座標情報は、２次元座標としてもよいし、３次元座標としてもよい。
【００５０】
なお、センシングポジションデータベース３４は、送信部３１からドア２までの距離と、ドア２から受信部３２までの距離とを合計した距離情報を格納するようにしてもよい。
【００５１】
また、センシングポジションデータベース３４は、被検知体であるドア２の状態の判別を行なうときに、格納されている各センシングポジションの位置情報を遅延時間計算部３５に与えるものである。
【００５２】
遅延時間計算部３５は、センシングポジションデータベース３４に格納されている各センシングポジションの位置情報を取得すると、送信部３１とドア２との間の距離と、ドア２と受信部３２との間の距離とを求め、送信部３１とドア２との間の距離とドア２と受信部３２との間の距離との合計を求める。これにより、送信部３１から発信された電波がドア２に反射して直接受信部３２まで到達するまでの電波行路の合計距離を求めることができる。
【００５３】
また、遅延時間計算部３５は、電波の速度（約秒速３０万ｋｍ）を保持しており、ドア２に反射する電波行路の合計距離と電波の速度とに基づいて、到来波の遅延時間を求めるものである。遅延時間計算部３５は、求めた遅延時間情報をセンシング判定部３６に与える。
【００５４】
センシング判定部３６は、電力遅延プロファイル計算部３３から電力遅延プロファイルと、遅延時間計算部３５から遅延時間情報とを受け取り、電力遅延プロファイルの当該遅延時間における受信電力値の結果に基づいて、被検知体であるドア２の状態を判定するものである。また、センシング判定部３６は、ドア２の状態の判定結果をコントローラ４に与えるものである。
【００５５】
ここで、電力遅延プロファイルを利用して被検知体の状態を判別する方法について説明する。
【００５６】
図６は、電力遅延プロファイルを利用して被検知体の状態を判別する方法の基本概念を説明する説明図である。図６では、被検知体の２以上の状態として、ドア２の開状態又は閉状態を判定する場合を例示する。
【００５７】
図６（Ａ）は電力遅延プロファイル例を示し、図６（Ｂ）は空間１におけるドア２の状態例を示す。
【００５８】
予め送信部３１及び受信部３２の位置情報と被検知体であるドア２の位置情報とは固定的に配置されており登録されている。これにより、送信部３１とドア２までの距離と、ドア２から受信部３２までの距離とに基づいて、電波行路の合計距離が求められる。
【００５９】
なお、電波行路の合計距離が求められるのであれば、送信部３１及び受信部３２は、１つのモジュール内に備えられている必要はなく、それぞれモジュール外に備えるようにしてもよい。
【００６０】
まず、被検知体に対する電波行路の合計距離と、電波の速度（例えば、約秒速３０万ｋｍ）とに基づいて、送信部３１から発信された電波がドア２に反射し、反射された素波が受信部３２に受信されるまでの時間（到着時刻）を、遅延時間計算部３５は求めることができる（Ｓ１０１）。ここでは、例えば、ドア２に反射した素波の到着時刻がＴＤであるとする。
【００６１】
センシング判定部３６は、電力遅延プロファイル計算部３３から、高速サンプリングによる電力遅延プロファイルを連続的に取得する。
【００６２】
センシング判定部３６は、ドア２に反射した素波の到着時刻を認識しているので（Ｓ１０２）、その素波の到着時刻における受信電力値に基づいて、ドア２の状態を判定する。
【００６３】
例えば、ドア２が閉状態のときには、電波はドア２に反射するため、当該素波の受信電力値は隣接する受信電力値に比べて高く変化する。従って、センシング判定部３６は、当該到着時刻における受信電力値が比較的大きい値の場合には、ドア２は閉状態であると判定することができる。一方、ドア２が開状態のときには、ドア２に反射した素波は受信部３２まで到着しなかったり、行路が長くなり受信部３２までの到着時刻が更に遅くなったりするので、当該到着時刻における受信電力値が隣接の受信電力値と比べても変化しない値となる。従って、このような場合、センシング判定部３６は、ドア２が開状態であると判別することができる（Ｓ１０３）。
【００６４】
なお、上記の例では、説明便宜上、被検知体がドア２の場合を例示したが、ドア２に限定されるものではない。例えば、被検知体が配置の向きによって、電波の反射行路が変わる場合もある。その場合にも、反射行路が変わることで、反射された電波が受信部３２に到着時刻が変わるので、センシング判定部３６は、当該被検知体の配置向きの状態を判定することができる。
【００６５】
（Ｂ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態の電波センサ部３による被検知体の状態を検知する動作を、図面を参照しながら説明する。
【００６６】
図７は、第１の実施形態の電波センサ部３における被検知体の状態検知動作を示すフローチャートである。
【００６７】
ここでは、図３に示すように、筐体などの空間１にドア２が取り付けられており、電波センサ部３はドア２の開状態又は閉状態を検知する。
【００６８】
図７において、まず、送信部３１が電波を発信する（Ｓ２０１）。送信部３１から発信される電波は、説明便宜上、例えば２波の代表的な素波から構成されるものとする。
【００６９】
図３に例示する空間１には、被検知体であるドア２の他に、障害物５が配置されていてもよい。これは、障害物５があっても、電波は、光と異なり、障害物５を回り込み進む性質があるからである。なお、ここでは、電波が障害物５を回り込む距離は微小であり、無視できるものとして説明する。
【００７０】
送信部３１から発信された電波は被検知体であるドア２に反射し、反射された素波は、受信部３２により捕捉される。受信部３２では、反射された素波の受信電力値の時間的変動を測定する（Ｓ２０２）。
【００７１】
なお、ドア２に反射される電波はドア２により吸収されず、全反射されることが望まれる。そのため、全反射を可能とするために、例えば材質が金属等からなる反射板をドア２に設けるようにしてもよい。
【００７２】
反射された素波の受信電力値の時間的変動が測定されると、受信部３２では、高速サンプリング回路部３２２は、サンプリング間隔で受信電力値の時間的変動を高速サンプリングして、離散的な受信電力値データを求める（Ｓ２０３）。
【００７３】
電力遅延プロファイル計算部３３は、送信部３１からの送信時刻を基準として、受信部３２からの一連の離散的な受信電力値データに基づき、電力遅延プロファイルを作成する。
【００７４】
一方、遅延時間計算部３５は、センシングポジションデータベース３４に格納される送信部３１、受信部３２、ドア２の位置情報に基づいて、ドア２に反射して直接受信部３２に受信される電波の行路の合計距離を求める。そして、この電波行路の合計距離と電波の速度とに基づいて、ドア２に反射した素波が受信部３２に到着する到着時間を求める（Ｓ２０４）。
【００７５】
電波センサ部３のセンシング判定部３６では、ドア２に反射した素波の到着時間に基づいて、電力遅延プロファイルでの到着時刻における受信電力値に基づいて、ドア２の状態を判定する（Ｓ２０５）。
【００７６】
図８は、ドア２の開状態を検知する方法を説明する説明図である。図８（Ａ）は、空間１においてドア２が開状態であるときに、送信部３１からの電波の行路及びドア２に反射する素波の行路を説明する説明図である。図８（Ｂ）は、電力遅延プロファイルの例を示す図である。
【００７７】
図８（Ａ）に示すように、送信部３１から発信された電波は、障害物５、壁、天井等に反射され、その反射された電波が受信部３２に受信される。また、障害物５があっても、電波は障害物５を回り込み進む。従って、図８（Ａ）に示すように、送信部３１から障害物５の先にドア２があるときでも、電波は障害物５を回り込んでドア２に進み、ドア２により反射される。
【００７８】
図８（Ａ）に示すように、ドア２が開状態の場合、ドア２に反射した素波は、直接、受信部３２に届かない。すなわち、ドア２に反射した素波は、壁等に反射して多次的に受信部３２に受信され得るが、行路が長くなる。そのため、反射された素波が受信部３２に到着されるまでの到着時間が遅くなり得る。
【００７９】
例えば、図８（Ｂ）において、ドア２に反射した電波が直接受信部３２に到着する到着時間が到着時間ＴＤであるとする。ドア２が開状態の場合、電波の到着時間が遅くなるので、電波送信時刻から時刻ＴＤにおける受信電力値が閾値を越えていない場合（Ｓ２０６）、センシング判定部３６はドア２が開状態であると判定する（Ｓ２０８）。
【００８０】
図９は、ドア２の閉状態を検知する方法を説明する説明図である。図９（Ａ）は、空間１においてドア２が閉状態であるときに、送信部３１からの電波の行路及びドア２に反射する素波の行路を説明する説明図である。図９（Ｂ）は、電力遅延プロファイルの例を示す図である。
【００８１】
図９（Ａ）に示すように、ドア２が閉状態の場合、ドア２に反射した素波は、直接、受信部３２に届く。この場合、図９（Ｂ）に示すように、電波送信時刻から時刻ＴＤにおける受信電力値が閾値を越えるので（Ｓ２０６）、センシング判定部３６はドア２が閉状態であると判定する（Ｓ２０７）。
【００８２】
センシング判定部３６は、ドア２の状態の判別結果を、コントローラ４に通知する。コントローラ４は、センシング判定部３６からの判別結果に基づいて、所定の処理を行なう。
【００８３】
（Ｂ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態によれば、被検知体であるドアによって反射される素波の到着時間を計算する手段と、遅延して届く素波の電界強度を測定する手段を有するため、ドアの開閉の２つの状態を判別することができる。
【００８４】
（Ｃ）第２の実施形態
次に、本発明のセンシングシステム及びセンシングプログラムの第２の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００８５】
（Ｃ−１）第２の実施形態の構成及び動作
第２の実施形態のセンシングシステムは、被検知体であるドアが複数ある場合の実施形態を説明する。
【００８６】
第２の実施形態のセンシングシステムの構成は、第１の実施形態と同じであるので、第２の実施形態においても図１を用いて説明する。また、第２の実施形態においても、センシングシステム１０が被検知体の状態を検知する基本的な動作は第１の実施形態と同じである。
【００８７】
そこで、第２の実施形態では、センシングシステム１０が、２つのドアの状態を検知する動作について説明する。
【００８８】
図１０〜図１２は、２つのドア２１及び２２が空間１に設けられている場合に、センシングシステム１０が２つのドア２１及び２２の状態を検知する動作を説明する説明図である。
【００８９】
なお、ドア２１及び２２に反射した素波の到着時間は、第１の実施形態と同様にして求めることができる。ここでは、ドア２１に反射した素波の到着時刻を到着時刻Ｔ１とし、ドア２２に反射した素波の到着時刻を到着時刻Ｔ２とする。
【００９０】
図１０は、２つのドア２１及び２２が両方との開状態である場合に、センシングシステム１０がドア２１及び２２の状態を検知する場合を説明する説明図である。図１０（Ａ）は、電波センサ部３の送信部３１からの電波の行路を説明する説明図である。図１０（Ｂ）は、電力遅延プロファイルの例を示す図である。
【００９１】
図１０（Ａ）に示すように、ドア２１及び２２が開状態の場合、ドア２１及び２２に反射した素波はいずれも、直接、受信部３２に届かない。すなわち、ドア２１及び２２に反射した素波は、壁等に反射して多次的に受信部３２に受信され得るが、行路が長くなる。そのため、反射された素波が受信部３２に到着されるまでの到着時間が遅くなり得る。
【００９２】
従って、図１０（Ｂ）において、ドア２１が開状態の場合、電波の到着時間が遅くなるので、電波送信時刻から時刻Ｔ１における受信電力値が閾値を越えていないから、センシング判定部３６はドア２１が開状態であると判定する。同様に、ドア２２が開状態の場合も、電波送信時刻から時刻Ｔ２における受信電力値が閾値を越えていないから、センシング判定部３６はドア２１が開状態であると判定する。
【００９３】
このようにして、センシング判定部３６は、ドア２１及び２２がいずれも開状態であると判定する。
【００９４】
図１１は、ドア２１及び２２が閉状態である場合、センシングシステム１０がドア２１及び２２の状態を検知する場合を説明する説明図である。図１１（Ａ）は、電波センサ部３の送信部３１からの電波の行路及び反射された電波の行路を説明する説明図である。図１１（Ｂ）は、電力遅延プロファイルの例を示す図である。
【００９５】
図１１（Ａ）に示すように、ドア２１及びドア２２のいずれも閉状態の場合、ドア２１に反射した素波は、直接、受信部３２に届く。従って、図１１（Ｂ）に示すように、電波送信時刻から時刻Ｔ１における受信電力値が閾値を越えるので、センシング判定部３６はドア２１が閉状態であると判定する。同様に、ドア２２に反射された素波も、直接受信部３２に届くので、電波送信時刻から時刻Ｔ２における受信電力値が閾値を越えるので、センシング判定部３６はドア２２も閉状態であると判定する。
【００９６】
図１２は、ドア２１が開状態であり、ドア２２が閉状態である場合、センシングシステム１０がドア２１及び２２の状態を検知する場合を説明する説明図である。図１２（Ａ）は、電波センサ部３の送信部３１からの電波の行路及び反射された電波の行路を説明する説明図である。図１２（Ｂ）は、電力遅延プロファイルの例を示す図である。
【００９７】
図１２（Ａ）に示すように、ドア２１が開状態の場合、ドア２１に反射した素波はいずれも、直接、受信部３２に届かない。従って、図１２（Ｂ）において、電波送信時刻から時刻Ｔ１における受信電力値が閾値を越えていないから、センシング判定部３６はドア２１が開状態であると判定する。
【００９８】
一方、図１２（Ａ）に示すように、ドア２２が閉状態の場合、ドア２２に反射した素波は、直接、受信部３２に届く。従って、図１２（Ｂ）に示すように、電波送信時刻から時刻Ｔ２における受信電力値が閾値を越えるので、センシング判定部３６はドア２１が閉状態であると判定する。
【００９９】
（Ｃ−３）第２の実施形態の効果
以上のように、第２の実施形態によれば、被検知体であるドアが複数の場合も、第１の実施形態と同様にして、それぞれのドアの開閉の状態を判別することが可能である。
【０１００】
（Ｄ）他の実施形態
（Ｄ−１）上述した第１及び第２の実施形態では、被検知体の一例として、筐体等の空間に設けられたドアを挙げて説明したが、ドアに限定されるものではない。例えば、被検知体の位置情報が保持することができれば、固定的に配置された物体であってもよいし、例えば通過する紙等の媒体であってもよい。紙などの媒体を被検知体とする場合には、紙に反射板等を設けることで実現できる。
【０１０１】
（Ｄ−２）上述した第１及び第２の実施形態では、１つの空間に１つのセンシングシステムを設ける場合を例示したが、１つの空間に複数のセンシングシステムを設けるようにしてもよい。この場合、受信部において、遅延波の受信電力値の変動を捉えることができれば、複数の送信部を備える必要はなく、１個の送信部が電波を発信し、複数の受信部がそれぞれ、反射されてきた素波を受信して遅延波の受信電力値の変動を取得するようにしてもよい。
【０１０２】
（Ｄ−３）上述した第１及び第２の実施形態では、各サンプリングポイントにおける離散的な受信電力値を用いて電力遅延プロファイルを生成する場合を例示したが、図４に例示したように連続する電波の受信電力値を利用するようにしてもよい。
【０１０３】
（Ｄ−４）上述した第１及び第２の実施形態では、被検知体の状態を判断するための閾値を１個の場合を例示したが、複数個の閾値を設けるようにしてもよい。これにより、例えば、被検知体がドアの場合、完全開放の開状態の場合と、完全開放でない（すなわち、ドアが半開き）の開状態の場合を判別することができる。つまり、ドアが半開きの場合、受信電力値が閉状態のときより大きく、完全開放の開状態のときよりも小さくなり得るので、電波センサ部は、ドアの半開きの場合も判別できる。
【０１０４】
（Ｄ−５）上述した第２の実施形態において、ドア２１とドア２２とでそれぞれ同じ閾値を用いる場合を例示したが、ドア２１とドア２２とにそれぞれ異なる閾値を設けるようにしてもよい。
【０１０５】
また、閾値は、被検知体の材質等によって、任意に設定できるようにしてもよい。
【０１０６】
（Ｄ−６）遅延時間計算部が１又は複数の被検知体の遅延時間を算出した後、センシングポジションデータベースは、遅延時間計算部が算出した各被検知体の遅延時間を格納するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
１…空間、２、２１及び２２…ドア、３…電波センサ部、
３１…送信部、３２…受信部、３３…電力遅延プロファイル計算部、
３４…セッションポジションデータベース、３５…遅延時間計算部、
３６…センシング判定部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センシングシステム及びセンシングプログラムに関するものである。本発明は、例えば、電波を利用して空間内の物体の状態を判別するセンシングシステムに適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばドアの開閉等を検知するセンサシステムは世の中で多く利用されている。
【０００３】
図２は、例えば、従来のドアの開閉を検知するセンサシステムを説明する説明図である。図２では、例えば筐体や部屋などの空間９１に設けられたドア９２の開閉を検知するセンサシステム９０を例示する。
【０００４】
図２において、ドア９２の近傍にはドア９２の開閉を検知するセンサ９３があり、さらにセンサ９３からのセンサデータに基づいて、何らかの動作を制御するコントローラ９４がある。センサ９３からコントローラ９４までは、ケーブル９５で接続されており、センサデータはケーブル９５を通じてコントローラ９４に伝送される。図２に例示する従来のセンサシステム９０は、ケーブル９５の敷設が必要となり、ケーブル９５の敷設は施工作業及び時間を要し、又ケーブル９５が露出するので外観も望ましくない等の問題点もあった。
【０００５】
これに対し、センサデータを伝送するケーブルをなくすために、電波を間欠的に送信し、入退出する際の人の動作やドアの開閉により、電波の反射、吸収、散乱による電界強度の変化を検出することにより、ドアの開閉を判定できるセンシングシステムがある（特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−４２５６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５５２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、特許文献２に記載される方法は、例えば、ドアの開閉等の状態変化を検出することができるが、ドアの状態の違いを判別することはできない。
【０００８】
特許文献１、特許文献２の記載技術はいずれも、ドアが開閉したときに生じる反射波のゆらぎ（すなわち単純な電界強度）の変化を利用するものである。この場合、ドアの開閉によってもゆらぎは発生し、さらには、人の移動によってもゆらぎは発生する。従って、特許文献１及び特許文献２の記載技術は、反射波のゆらぎに基づいて、何らかの状態変化を検知することはできる。
【０００９】
しかし、特許文献１及び特許文献２の記載技術は、ドアが開状態にあるか又は閉状態にあるのかを検出することはできない。つまり、特許文献１及び特許文献２の記載技術は、ドアの開閉によるものであっても、人の移動によるものであっても、何らかの変化を検知できればよいというアプリケーションであるため、ドアが開いている状態なのか、あるいは閉じている状態なのか、といった絶対的な状態の違いを区別することができないという問題が生じ得る。
【００１０】
また、例えば、狭小かつ複雑な空間では、絶えず小さなゆらぎが発生しているので、ある特定の物体（被検知体）の状態の区別を検知したいという要望に応えることができないという問題も生じ得る。
【００１１】
そのため、遅延波の電力の変動を利用して、空間における被検知体の状態を判別できるようにするセンシングシステム及びセンシングプログラムが強く求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる課題を解決するために、第１の本発明は、（１）電波の送信から１又は複数の被検知体に反射された電波を受信するまでの、１又は複数の被検知体の遅延時間を保持する遅延時間保持手段と、（２）到来波の受信電力値を十分短い間隔で連続的にサンプリングして、電波送信時から受信された遅延波の時系列の受信電力値を示す電力遅延データを取得する電力遅延データ取得手段と、（３）電力遅延データを参照し、各被検知体の遅延時間に相当する到着時刻における受信電力値に基づいて、各被検知体の状態を判定する状態判定手段とを備えることを特徴とするセンシングシステムである。
【００１３】
第２の本発明は、コンピュータを、（１）電波の送信から１又は複数の被検知体に反射された電波を受信するまでの、１又は複数の被検知体の遅延時間を保持する遅延時間保持手段、（２）到来波の受信電力値を十分短い間隔で連続的にサンプリングして、電波送信時から受信された遅延波の時系列の受信電力値を示す電力遅延データを取得する電力遅延データ取得手段、（３）電力遅延データを参照し、各被検知体の遅延時間に相当する到着時刻における受信電力値に基づいて、各被検知体の状態を判定する状態判定手段として機能させることを特徴とするセンシングプログラムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、遅延波の電力の変動を利用して、空間における被検知体の状態を判別できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のセンシングシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】従来のセンサシステムを説明する説明図である。
【図３】第１の実施形態のセンシングシステムの全体構成を示す全体構成図である。
【図４】第１の実施形態において電力遅延プロファイルを説明する説明図である。
【図５】第１の実施形態において電力遅延プロファイルを説明する説明図である。
【図６】第１の実施形態において電力遅延プロファイルを利用して被検知体の状態を判別する方法の基本概念を説明する説明図である。
【図７】第１の実施形態において電波センサ部による被検知体の状態を検知する動作を示すフローチャートである。
【図８】第１の実施形態において、ドアの開状態を検知する方法を説明する説明図である。
【図９】第１の実施形態において、ドアの閉状態を検知する方法を説明する説明図である。
【図１０】第２の実施形態において、２つのドアの開状態を検知する方法を説明する説明図である。
【図１１】第２の実施形態において、２つのドアの閉状態を検知する方法を説明する説明図である。
【図１２】第２の実施形態において、一方のドアの開状態及び他方のドアの閉状態を検知する方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（Ａ）本発明の基本概念
本発明のセンシングシステムは、状態検知の目標である被検知体の状態を検知するものである。
【００１７】
通常、電波は様々な物体により反射されて受信される。このとき、各素波は反射行路がそれぞれ異なるため、素波の反射行路の距離の違いにより遅延して到着し、一般的には、各素波の合成電力値として受信される。
【００１８】
これに対して、本発明のセンシングシステムは、反射された電波が遅延して受信部により受信されるため、その遅延波の受信電力値の時系列変動を測定し、その受信電力値の時系列変動に基づいて被検知体の状態を判別するものである。
【００１９】
センシングシステムは、送信部が発信した電波が被検知体に反射し、その反射された電波が受信部に受信され、受信部が素波の電力変化を確認する。すなわち、センシングシステムは、被検知体によって反射される素波の到着時間を計算する素波到着時間算出手段と、受信部に遅延して届く素波の電力値（電界強度）を測定する電力測定手段とを備える。
【００２０】
ここで、到来波の受信電力値の時系列変動の測定結果を「電力遅延プロファイル」と呼ぶ。すなわち、本発明のセンシングシステムは、電力遅延プロファイルを利用して、被検知体の状態を判別するものである。
【００２１】
そのため、本発明のセンシングシステムは、電力遅延プロファイルを測定する電力遅延プロファイル測定手段を備える。または、電力遅延プロファイル測定手段と同等の、遅延波の受信電力を利用して、その遅延波の受信電力の変動を測定することで被検知体の状態を検出する手段を備える。
【００２２】
電力遅延プロファイルは、受信部が高速サンプリング間隔で電波を受信することにより取得する。従って、センシングシステムは、各サンプリングポイントにおける離散的な受信電力値として電力遅延プロファイルを求めることができる。
【００２３】
センシングシステムは、電力遅延プロファイルを参照して、被検知体に反射された素波の到着時間に基づいて、当該被検知体の状態を判定する。すなわち、被検知体に反射された素波の到着時刻における受信電力値が大きいときには、被検知体が反射できる状態にあり、当該受信電力値が小さいときには、被検知体が反射できない状態にあると判別できる。
【００２４】
（Ｂ）第１の実施形態
以下では、本発明のセンシングシステム及びセンシングプログラムの第１の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
（Ｂ−１）第１の実施形態の構成
（Ｂ−１−１）全体構成
図３は、第１の実施形態のセンシングシステムの全体構成を説明する全体構成図である。図３は、例えば、筐体や部屋等のような空間１に、第１の実施形態のセンシングシステム１０が設置された場合の全体構成図である。
【００２６】
空間１にはドア２が設けられており、又、空間１内には障害物５が置かれているものとし、第１の実施形態のセンシングシステム１０は、ドア２の開状態又は閉状態を検知する場合を例示する。
【００２７】
ドア２は、センシングシステム１０が状態を検知する被検知体の一例である。ドア２の位置は、固定されており、電波センサ部３からの距離が一定であるとする。これにより、電波センサ部３は、自身から被検知体であるドア２までの距離を予め認識しているものとする。
【００２８】
ここで、被検知体は、何らかの２以上の状態に変わり得るものであり、その状態変化に伴い、送信されてきた電波の反射態様を変え得るものである。この実施形態では、被検知体がドア２である場合を例示するが、被検知体はドア２に限定されるものではなく、広く適用することができる。
【００２９】
また、被検知体は、１個であってもよいし、複数個であってもよい。この実施形態では、１個のドア２を被検知体とする場合を例示する。
【００３０】
さらに、被検知体は、効果的に電波を全反射できるように、材質が金属等からなる反射板（反射体）を設けるようにしてもよい。勿論、被検知体の材質が金属などからなる場合には、新たに反射板を設ける必要はない。
【００３１】
図３において、第１の実施形態のセンシングシステム１０は、電波センサ部３を有して構成されており、電波センサ部３はコントローラ４と接続されている。
【００３２】
電波センサ部３は、送信部３１及び受信部３２を有するものであり、受信部３２は、送信部３１が発信して反射されて戻ってきた電波を受信するものである。電波センサ部３は、受信部３２が受信した電波の電力変化に基づいて、被検知体であるドア２の開状態又は閉状態を判別するものである。また、電波センサ部３は、判別結果をコントローラ４に与えるものである。電波センサ部３の位置は、予め固定的に配置されているものとする。
【００３３】
なお、図３では、１台の電波センサ部３のみを配置させた場合を例示するが、複数台の電波センサ部３を配置させるようにしてもよい。複数台の電波センサ部３が配置される場合でも、各電波センサ部３の位置は固定的に配置されており、各電波センサ部３は、被検知体と電波センサ部３との間の距離を予め認識しているものとする。
【００３４】
コントローラ４は、電波センサ部３によるドア２の開状態又は閉状態の判別結果を受け取り、その判別結果に基づいて、所定の制御処理を行なうものである。なお、コントローラ４が行なう制御処理は、特に限定されるものではなく、判別結果を利用した様々な処理を広く適用することができる。
【００３５】
（Ｂ−１−２）センシングシステム１０の詳細な構成
図１は、センシングシステム１０を構成する電波センサ部３の詳細な内部構成を示すブロック図である。電波センサ部３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、入出力インタフェース等の回路装置を有する。電波センサ部２の各種機能は、例えば、ＣＰＵが、ＲＯＭに格納される処理プログラムを実行することでなされる。
【００３６】
図１において、電波センサ部３は、送信部３１、受信部３２、遅延プロファイル計算部３３、センシングポジションデータベース３４、遅延時間計算部３５、センシング判定部３６を有する。
【００３７】
送信部３１は、電力遅延プロファイルを測定するための電波を送信するものである。送信部３１は、所定周波数の電波を送信する。ここで、送信部３１が発信する電波の周波数は、特に限定されるものではない。また、送信部３１は、電波を送信する送信タイミングを遅延プロファイル計算部３３に与えるものである。これにより、電力遅延プロファイルを計算するために必要な、電波の送信時刻を遅延プロファイル計算部３３に通知することができる。
【００３８】
受信部３２は、送信部３１が送信した電波について、反射された到来波を受信し、その素波の受信電力値を測定するものである。これにより、遅延波の受信電力値の時系列変動を測定することができる。また、受信部３２は、素波の受信電力値を電力遅延プロファイル計算部３３に与えるものである。
【００３９】
受信部３２は、図１に示すように、受信強度測定部３２１、高速サンプリング回路部３２２を有する。
【００４０】
受信強度測定部３２１は、アンテナ部（図示しない）により捕捉された到来波の受信電力値の時間的な変動を測定する到来波受信電力測定手段である。
【００４１】
高速サンプリング回路部３２２は、受信強度測定部３２１により求められた到来波の受信電力値の時間的な変動の測定結果を、高速なサンプリング間隔でサンプリングして、離散的な受信電力値を求めるものである。また、高速サンプリング回路部３２２は、受信時刻及び受信電力値を、離散的な受信電力値として、電力遅延プロファイル計算部３３に与えるものである。
【００４２】
ここで、電力遅延プロファイルの精度を上げるために、高速サンプリング回路部３２２のサンプリング間隔は高速であることが望ましい。例えば、空間１の広さ、被検知体であるドア２と電波センサ部３との間の距離等に応じてサンプリング間隔は決定されるが、ドア２と電波センサ部３との間の距離が短いほど、サンプリング間隔が高速となるように設定することが望まれる。
【００４３】
電力遅延プロファイル計算部３３は、送信部３１が電波を送信したタイミングと、受信部３２からの離散的な受信電力値（すなわち受信部３２が受信した電波の受信時刻における受信電力値）とに基づいて、電力遅延プロファイルを求めるものである。すなわち、電力遅延プロファイル計算部３３は、電波送信時刻を基準として、各受信時刻の受信電力値を時間軸上に展開した電力遅延プロファイルを作成するものである。
【００４４】
図４及び図５は、電力遅延プロファイルを説明する説明図である。図４は、到来波の受信電力値の時間的な変動の測定結果を説明する説明図である。図５は、高速サンプリング回路部３２２による到来波の離散的な受信電力値の測定結果を説明する説明図である。図４及び図５において、横軸は時間であり、縦軸は到来波の受信電力値を示す。
【００４５】
送信部３１が送信した電波は、様々な物に反射されて遅延して受信部３２に到来する。そのため、図４に示すように、反射された素波は遅延して届き、素波の受信電力値は時間的に変動するものとなる。
【００４６】
高速サンプリング回路部３２２は、図５に示すように、サンプリング間隔で図４に例示する到来波の受信電力値をサンプリングして、電力遅延プロファイル計算部３３は、離散的な受信電力値を取得する。
【００４７】
電力遅延プロファイル計算部３３は、高速サンプリング回路部３２２からの離散的な受信電力値及び送信部３１の送信時刻に基づいて、図５に示すように、送信時刻からの遅延波の受信電力値の時系列変動を示す電力遅延プロファイルを作成する。
【００４８】
センシングポジションデータベース３４は、全てのセンシングポジションの位置情報を格納するものである。つまり、センシングポジションデータベース３４は、例えば、送信部３１の位置情報、受信部３２の位置情報、被検知体（例えばドア２）の位置情報、障害物５の位置情報等をセンシングポジションの位置情報として格納する。
【００４９】
例えば、センシングポジションデータベース３４は、空間１に基準位置を設定し、送信部３１、受信部３２、ドア２等のそれぞれの座標情報を位置情報として格納する。空間１における基準位置は、任意に設定することができるものであり、例えば、送信部３１の位置を基準位置とすることができる。また座標情報は、２次元座標としてもよいし、３次元座標としてもよい。
【００５０】
なお、センシングポジションデータベース３４は、送信部３１からドア２までの距離と、ドア２から受信部３２までの距離とを合計した距離情報を格納するようにしてもよい。
【００５１】
また、センシングポジションデータベース３４は、被検知体であるドア２の状態の判別を行なうときに、格納されている各センシングポジションの位置情報を遅延時間計算部３５に与えるものである。
【００５２】
遅延時間計算部３５は、センシングポジションデータベース３４に格納されている各センシングポジションの位置情報を取得すると、送信部３１とドア２との間の距離と、ドア２と受信部３２との間の距離とを求め、送信部３１とドア２との間の距離とドア２と受信部３２との間の距離との合計を求める。これにより、送信部３１から発信された電波がドア２に反射して直接受信部３２まで到達するまでの電波行路の合計距離を求めることができる。
【００５３】
また、遅延時間計算部３５は、電波の速度（約秒速３０万ｋｍ）を保持しており、ドア２に反射する電波行路の合計距離と電波の速度とに基づいて、到来波の遅延時間を求めるものである。遅延時間計算部３５は、求めた遅延時間情報をセンシング判定部３６に与える。
【００５４】
センシング判定部３６は、電力遅延プロファイル計算部３３から電力遅延プロファイルと、遅延時間計算部３５から遅延時間情報とを受け取り、電力遅延プロファイルの当該遅延時間における受信電力値の結果に基づいて、被検知体であるドア２の状態を判定するものである。また、センシング判定部３６は、ドア２の状態の判定結果をコントローラ４に与えるものである。
【００５５】
ここで、電力遅延プロファイルを利用して被検知体の状態を判別する方法について説明する。
【００５６】
図６は、電力遅延プロファイルを利用して被検知体の状態を判別する方法の基本概念を説明する説明図である。図６では、被検知体の２以上の状態として、ドア２の開状態又は閉状態を判定する場合を例示する。
【００５７】
図６（Ａ）は電力遅延プロファイル例を示し、図６（Ｂ）は空間１におけるドア２の状態例を示す。
【００５８】
予め送信部３１及び受信部３２の位置情報と被検知体であるドア２の位置情報とは固定的に配置されており登録されている。これにより、送信部３１とドア２までの距離と、ドア２から受信部３２までの距離とに基づいて、電波行路の合計距離が求められる。
【００５９】
なお、電波行路の合計距離が求められるのであれば、送信部３１及び受信部３２は、１つのモジュール内に備えられている必要はなく、それぞれモジュール外に備えるようにしてもよい。
【００６０】
まず、被検知体に対する電波行路の合計距離と、電波の速度（例えば、約秒速３０万ｋｍ）とに基づいて、送信部３１から発信された電波がドア２に反射し、反射された素波が受信部３２に受信されるまでの時間（到着時刻）を、遅延時間計算部３５は求めることができる（Ｓ１０１）。ここでは、例えば、ドア２に反射した素波の到着時刻がＴＤであるとする。
【００６１】
センシング判定部３６は、電力遅延プロファイル計算部３３から、高速サンプリングによる電力遅延プロファイルを連続的に取得する。
【００６２】
センシング判定部３６は、ドア２に反射した素波の到着時刻を認識しているので（Ｓ１０２）、その素波の到着時刻における受信電力値に基づいて、ドア２の状態を判定する。
【００６３】
例えば、ドア２が閉状態のときには、電波はドア２に反射するため、当該素波の受信電力値は隣接する受信電力値に比べて高く変化する。従って、センシング判定部３６は、当該到着時刻における受信電力値が比較的大きい値の場合には、ドア２は閉状態であると判定することができる。一方、ドア２が開状態のときには、ドア２に反射した素波は受信部３２まで到着しなかったり、行路が長くなり受信部３２までの到着時刻が更に遅くなったりするので、当該到着時刻における受信電力値が隣接の受信電力値と比べても変化しない値となる。従って、このような場合、センシング判定部３６は、ドア２が開状態であると判別することができる（Ｓ１０３）。
【００６４】
なお、上記の例では、説明便宜上、被検知体がドア２の場合を例示したが、ドア２に限定されるものではない。例えば、被検知体が配置の向きによって、電波の反射行路が変わる場合もある。その場合にも、反射行路が変わることで、反射された電波が受信部３２に到着時刻が変わるので、センシング判定部３６は、当該被検知体の配置向きの状態を判定することができる。
【００６５】
（Ｂ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態の電波センサ部３による被検知体の状態を検知する動作を、図面を参照しながら説明する。
【００６６】
図７は、第１の実施形態の電波センサ部３における被検知体の状態検知動作を示すフローチャートである。
【００６７】
ここでは、図３に示すように、筐体などの空間１にドア２が取り付けられており、電波センサ部３はドア２の開状態又は閉状態を検知する。
【００６８】
図７において、まず、送信部３１が電波を発信する（Ｓ２０１）。送信部３１から発信される電波は、説明便宜上、例えば２波の代表的な素波から構成されるものとする。
【００６９】
図３に例示する空間１には、被検知体であるドア２の他に、障害物５が配置されていてもよい。これは、障害物５があっても、電波は、光と異なり、障害物５を回り込み進む性質があるからである。なお、ここでは、電波が障害物５を回り込む距離は微小であり、無視できるものとして説明する。
【００７０】
送信部３１から発信された電波は被検知体であるドア２に反射し、反射された素波は、受信部３２により捕捉される。受信部３２では、反射された素波の受信電力値の時間的変動を測定する（Ｓ２０２）。
【００７１】
なお、ドア２に反射される電波はドア２により吸収されず、全反射されることが望まれる。そのため、全反射を可能とするために、例えば材質が金属等からなる反射板をドア２に設けるようにしてもよい。
【００７２】
反射された素波の受信電力値の時間的変動が測定されると、受信部３２では、高速サンプリング回路部３２２は、サンプリング間隔で受信電力値の時間的変動を高速サンプリングして、離散的な受信電力値データを求める（Ｓ２０３）。
【００７３】
電力遅延プロファイル計算部３３は、送信部３１からの送信時刻を基準として、受信部３２からの一連の離散的な受信電力値データに基づき、電力遅延プロファイルを作成する。
【００７４】
一方、遅延時間計算部３５は、センシングポジションデータベース３４に格納される送信部３１、受信部３２、ドア２の位置情報に基づいて、ドア２に反射して直接受信部３２に受信される電波の行路の合計距離を求める。そして、この電波行路の合計距離と電波の速度とに基づいて、ドア２に反射した素波が受信部３２に到着する到着時間を求める（Ｓ２０４）。
【００７５】
電波センサ部３のセンシング判定部３６では、ドア２に反射した素波の到着時間に基づいて、電力遅延プロファイルでの到着時刻における受信電力値に基づいて、ドア２の状態を判定する（Ｓ２０５）。
【００７６】
図８は、ドア２の開状態を検知する方法を説明する説明図である。図８（Ａ）は、空間１においてドア２が開状態であるときに、送信部３１からの電波の行路及びドア２に反射する素波の行路を説明する説明図である。図８（Ｂ）は、電力遅延プロファイルの例を示す図である。
【００７７】
図８（Ａ）に示すように、送信部３１から発信された電波は、障害物５、壁、天井等に反射され、その反射された電波が受信部３２に受信される。また、障害物５があっても、電波は障害物５を回り込み進む。従って、図８（Ａ）に示すように、送信部３１から障害物５の先にドア２があるときでも、電波は障害物５を回り込んでドア２に進み、ドア２により反射される。
【００７８】
図８（Ａ）に示すように、ドア２が開状態の場合、ドア２に反射した素波は、直接、受信部３２に届かない。すなわち、ドア２に反射した素波は、壁等に反射して多次的に受信部３２に受信され得るが、行路が長くなる。そのため、反射された素波が受信部３２に到着されるまでの到着時間が遅くなり得る。
【００７９】
例えば、図８（Ｂ）において、ドア２に反射した電波が直接受信部３２に到着する到着時間が到着時間ＴＤであるとする。ドア２が開状態の場合、電波の到着時間が遅くなるので、電波送信時刻から時刻ＴＤにおける受信電力値が閾値を越えていない場合（Ｓ２０６）、センシング判定部３６はドア２が開状態であると判定する（Ｓ２０８）。
【００８０】
図９は、ドア２の閉状態を検知する方法を説明する説明図である。図９（Ａ）は、空間１においてドア２が閉状態であるときに、送信部３１からの電波の行路及びドア２に反射する素波の行路を説明する説明図である。図９（Ｂ）は、電力遅延プロファイルの例を示す図である。
【００８１】
図９（Ａ）に示すように、ドア２が閉状態の場合、ドア２に反射した素波は、直接、受信部３２に届く。この場合、図９（Ｂ）に示すように、電波送信時刻から時刻ＴＤにおける受信電力値が閾値を越えるので（Ｓ２０６）、センシング判定部３６はドア２が閉状態であると判定する（Ｓ２０７）。
【００８２】
センシング判定部３６は、ドア２の状態の判別結果を、コントローラ４に通知する。コントローラ４は、センシング判定部３６からの判別結果に基づいて、所定の処理を行なう。
【００８３】
（Ｂ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態によれば、被検知体であるドアによって反射される素波の到着時間を計算する手段と、遅延して届く素波の電界強度を測定する手段を有するため、ドアの開閉の２つの状態を判別することができる。
【００８４】
（Ｃ）第２の実施形態
次に、本発明のセンシングシステム及びセンシングプログラムの第２の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００８５】
（Ｃ−１）第２の実施形態の構成及び動作
第２の実施形態のセンシングシステムは、被検知体であるドアが複数ある場合の実施形態を説明する。
【００８６】
第２の実施形態のセンシングシステムの構成は、第１の実施形態と同じであるので、第２の実施形態においても図１を用いて説明する。また、第２の実施形態においても、センシングシステム１０が被検知体の状態を検知する基本的な動作は第１の実施形態と同じである。
【００８７】
そこで、第２の実施形態では、センシングシステム１０が、２つのドアの状態を検知する動作について説明する。
【００８８】
図１０〜図１２は、２つのドア２１及び２２が空間１に設けられている場合に、センシングシステム１０が２つのドア２１及び２２の状態を検知する動作を説明する説明図である。
【００８９】
なお、ドア２１及び２２に反射した素波の到着時間は、第１の実施形態と同様にして求めることができる。ここでは、ドア２１に反射した素波の到着時刻を到着時刻Ｔ１とし、ドア２２に反射した素波の到着時刻を到着時刻Ｔ２とする。
【００９０】
図１０は、２つのドア２１及び２２が両方との開状態である場合に、センシングシステム１０がドア２１及び２２の状態を検知する場合を説明する説明図である。図１０（Ａ）は、電波センサ部３の送信部３１からの電波の行路を説明する説明図である。図１０（Ｂ）は、電力遅延プロファイルの例を示す図である。
【００９１】
図１０（Ａ）に示すように、ドア２１及び２２が開状態の場合、ドア２１及び２２に反射した素波はいずれも、直接、受信部３２に届かない。すなわち、ドア２１及び２２に反射した素波は、壁等に反射して多次的に受信部３２に受信され得るが、行路が長くなる。そのため、反射された素波が受信部３２に到着されるまでの到着時間が遅くなり得る。
【００９２】
従って、図１０（Ｂ）において、ドア２１が開状態の場合、電波の到着時間が遅くなるので、電波送信時刻から時刻Ｔ１における受信電力値が閾値を越えていないから、センシング判定部３６はドア２１が開状態であると判定する。同様に、ドア２２が開状態の場合も、電波送信時刻から時刻Ｔ２における受信電力値が閾値を越えていないから、センシング判定部３６はドア２１が開状態であると判定する。
【００９３】
このようにして、センシング判定部３６は、ドア２１及び２２がいずれも開状態であると判定する。
【００９４】
図１１は、ドア２１及び２２が閉状態である場合、センシングシステム１０がドア２１及び２２の状態を検知する場合を説明する説明図である。図１１（Ａ）は、電波センサ部３の送信部３１からの電波の行路及び反射された電波の行路を説明する説明図である。図１１（Ｂ）は、電力遅延プロファイルの例を示す図である。
【００９５】
図１１（Ａ）に示すように、ドア２１及びドア２２のいずれも閉状態の場合、ドア２１に反射した素波は、直接、受信部３２に届く。従って、図１１（Ｂ）に示すように、電波送信時刻から時刻Ｔ１における受信電力値が閾値を越えるので、センシング判定部３６はドア２１が閉状態であると判定する。同様に、ドア２２に反射された素波も、直接受信部３２に届くので、電波送信時刻から時刻Ｔ２における受信電力値が閾値を越えるので、センシング判定部３６はドア２２も閉状態であると判定する。
【００９６】
図１２は、ドア２１が開状態であり、ドア２２が閉状態である場合、センシングシステム１０がドア２１及び２２の状態を検知する場合を説明する説明図である。図１２（Ａ）は、電波センサ部３の送信部３１からの電波の行路及び反射された電波の行路を説明する説明図である。図１２（Ｂ）は、電力遅延プロファイルの例を示す図である。
【００９７】
図１２（Ａ）に示すように、ドア２１が開状態の場合、ドア２１に反射した素波はいずれも、直接、受信部３２に届かない。従って、図１２（Ｂ）において、電波送信時刻から時刻Ｔ１における受信電力値が閾値を越えていないから、センシング判定部３６はドア２１が開状態であると判定する。
【００９８】
一方、図１２（Ａ）に示すように、ドア２２が閉状態の場合、ドア２２に反射した素波は、直接、受信部３２に届く。従って、図１２（Ｂ）に示すように、電波送信時刻から時刻Ｔ２における受信電力値が閾値を越えるので、センシング判定部３６はドア２１が閉状態であると判定する。
【００９９】
（Ｃ−３）第２の実施形態の効果
以上のように、第２の実施形態によれば、被検知体であるドアが複数の場合も、第１の実施形態と同様にして、それぞれのドアの開閉の状態を判別することが可能である。
【０１００】
（Ｄ）他の実施形態
（Ｄ−１）上述した第１及び第２の実施形態では、被検知体の一例として、筐体等の空間に設けられたドアを挙げて説明したが、ドアに限定されるものではない。例えば、被検知体の位置情報が保持することができれば、固定的に配置された物体であってもよいし、例えば通過する紙等の媒体であってもよい。紙などの媒体を被検知体とする場合には、紙に反射板等を設けることで実現できる。
【０１０１】
（Ｄ−２）上述した第１及び第２の実施形態では、１つの空間に１つのセンシングシステムを設ける場合を例示したが、１つの空間に複数のセンシングシステムを設けるようにしてもよい。この場合、受信部において、遅延波の受信電力値の変動を捉えることができれば、複数の送信部を備える必要はなく、１個の送信部が電波を発信し、複数の受信部がそれぞれ、反射されてきた素波を受信して遅延波の受信電力値の変動を取得するようにしてもよい。
【０１０２】
（Ｄ−３）上述した第１及び第２の実施形態では、各サンプリングポイントにおける離散的な受信電力値を用いて電力遅延プロファイルを生成する場合を例示したが、図４に例示したように連続する電波の受信電力値を利用するようにしてもよい。
【０１０３】
（Ｄ−４）上述した第１及び第２の実施形態では、被検知体の状態を判断するための閾値を１個の場合を例示したが、複数個の閾値を設けるようにしてもよい。これにより、例えば、被検知体がドアの場合、完全開放の開状態の場合と、完全開放でない（すなわち、ドアが半開き）の開状態の場合を判別することができる。つまり、ドアが半開きの場合、受信電力値が閉状態のときより大きく、完全開放の開状態のときよりも小さくなり得るので、電波センサ部は、ドアの半開きの場合も判別できる。
【０１０４】
（Ｄ−５）上述した第２の実施形態において、ドア２１とドア２２とでそれぞれ同じ閾値を用いる場合を例示したが、ドア２１とドア２２とにそれぞれ異なる閾値を設けるようにしてもよい。
【０１０５】
また、閾値は、被検知体の材質等によって、任意に設定できるようにしてもよい。
【０１０６】
（Ｄ−６）遅延時間計算部が１又は複数の被検知体の遅延時間を算出した後、センシングポジションデータベースは、遅延時間計算部が算出した各被検知体の遅延時間を格納するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
１…空間、２、２１及び２２…ドア、３…電波センサ部、
３１…送信部、３２…受信部、３３…電力遅延プロファイル計算部、
３４…セッションポジションデータベース、３５…遅延時間計算部、
３６…センシング判定部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波の送信から１又は複数の被検知体に反射された電波を受信するまでの、１又は複数の被検知体の遅延時間を保持する遅延時間保持手段と、
到来波の受信電力値を十分短い間隔で連続的にサンプリングして、電波送信時から受信された遅延波の時系列の受信電力値を示す電力遅延データを取得する電力遅延データ取得手段と、
上記電力遅延データを参照し、上記各被検知体の遅延時間に相当する到着時刻における受信電力値に基づいて、上記各被検知体の状態を判定する状態判定手段と
を備えることを特徴とするセンシングシステム。
【請求項２】
上記状態判定手段は、上記各被検知体の遅延時間に相当する上記到着時刻における受信電力値が隣接の受信電力値に比べて高く変化する場合、上記被検知体が電波を反射する状態にあると判定し、そうでない場合、上記被検知体が電波を反射する状態にないことを判定することを特徴とする請求項１に記載のセンシングシステム。
【請求項３】
上記状態判定手段が、上記各被検知体の遅延時間に相当する上記到着時刻における受信電力値が閾値を越える場合、上記被検知体が電波を反射する状態にあると判定し、そうでない場合、上記被検知体が電波を反射する状態にないことを判定することを特徴とする請求項１に記載のセンシングシステム。
【請求項４】
上記１又は複数の被検知体の距離情報を距離情報格納手段と、
上記各被検知体の距離情報及び電波速度に基づいて、上記各被検知体の上記遅延時間を求める遅延時間算出手段と
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンシングシステム。
【請求項５】
コンピュータを、
電波の送信から１又は複数の被検知体に反射された電波を受信するまでの、１又は複数の被検知体の遅延時間を保持する遅延時間保持手段、
到来波の受信電力値を十分短い間隔で連続的にサンプリングして、電波送信時から受信された遅延波の時系列の受信電力値を示す電力遅延データを取得する電力遅延データ取得手段、
上記電力遅延データを参照し、上記各被検知体の遅延時間に相当する到着時刻における受信電力値に基づいて、上記各被検知体の状態を判定する状態判定手段
として機能させることを特徴とするセンシングプログラム。
【請求項１】
電波の送信から１又は複数の被検知体に反射された電波を受信するまでの、１又は複数の被検知体の遅延時間を保持する遅延時間保持手段と、
到来波の受信電力値を十分短い間隔で連続的にサンプリングして、電波送信時から受信された遅延波の時系列の受信電力値を示す電力遅延データを取得する電力遅延データ取得手段と、
上記電力遅延データを参照し、上記各被検知体の遅延時間に相当する到着時刻における受信電力値に基づいて、上記各被検知体の状態を判定する状態判定手段と
を備えることを特徴とするセンシングシステム。
【請求項２】
上記状態判定手段は、上記各被検知体の遅延時間に相当する上記到着時刻における受信電力値が隣接の受信電力値に比べて高く変化する場合、上記被検知体が電波を反射する状態にあると判定し、そうでない場合、上記被検知体が電波を反射する状態にないことを判定することを特徴とする請求項１に記載のセンシングシステム。
【請求項３】
上記状態判定手段が、上記各被検知体の遅延時間に相当する上記到着時刻における受信電力値が閾値を越える場合、上記被検知体が電波を反射する状態にあると判定し、そうでない場合、上記被検知体が電波を反射する状態にないことを判定することを特徴とする請求項１に記載のセンシングシステム。
【請求項４】
上記１又は複数の被検知体の距離情報を距離情報格納手段と、
上記各被検知体の距離情報及び電波速度に基づいて、上記各被検知体の上記遅延時間を求める遅延時間算出手段と
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンシングシステム。
【請求項５】
コンピュータを、
電波の送信から１又は複数の被検知体に反射された電波を受信するまでの、１又は複数の被検知体の遅延時間を保持する遅延時間保持手段、
到来波の受信電力値を十分短い間隔で連続的にサンプリングして、電波送信時から受信された遅延波の時系列の受信電力値を示す電力遅延データを取得する電力遅延データ取得手段、
上記電力遅延データを参照し、上記各被検知体の遅延時間に相当する到着時刻における受信電力値に基づいて、上記各被検知体の状態を判定する状態判定手段
として機能させることを特徴とするセンシングプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−４４６５４（Ｐ２０１３−４４６５４Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８２８５８（Ｐ２０１１−１８２８５８）
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２２年度総務省「ＩＣＴ機器内ハーネスのワイヤレス化の研究開発」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２２年度総務省「ＩＣＴ機器内ハーネスのワイヤレス化の研究開発」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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