接近検知システム
【課題】ターゲットがどのような位置に存在していても、これを確実に検知することのできる接近検知システムを得る。
【解決手段】周波数によって放射指向性が変化する漏洩ケーブル２０１から複数の周波数帯域の電波を送信する。計測手段１４１は、ターゲット４００に反射して漏洩ケーブル２１１で受信される複数の周波数帯域の電波に基づいて、周波数帯域毎の反射波の信号強度と位相と送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間とからなる計測情報を出力する。演算手段１４２は、各周波数帯域の反射波の信号強度と位相の情報に基づき、計測情報をターゲット４００毎に分類し、電波送受信手段２００の長さ方向のターゲット４００の位置Ｚと電波送受信手段２００との距離Ｒを算出する。
【解決手段】周波数によって放射指向性が変化する漏洩ケーブル２０１から複数の周波数帯域の電波を送信する。計測手段１４１は、ターゲット４００に反射して漏洩ケーブル２１１で受信される複数の周波数帯域の電波に基づいて、周波数帯域毎の反射波の信号強度と位相と送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間とからなる計測情報を出力する。演算手段１４２は、各周波数帯域の反射波の信号強度と位相の情報に基づき、計測情報をターゲット４００毎に分類し、電波送受信手段２００の長さ方向のターゲット４００の位置Ｚと電波送受信手段２００との距離Ｒを算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ケーブル状の電波送受信手段を用いてターゲットの位置を検出する接近検知システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、漏洩ケーブルといった漏洩伝送路を用いてターゲットの接近を検知する接近検知システムが知られている。従来、このような接近検知システムとして、例えば、漏洩伝送路を監視したい敷地周辺に配置し、このような漏洩伝送路によって電波の送受信を行い、ターゲットが漏洩伝送路に近づくことで生じる電界変動に基づいてターゲットを検知するようにしたものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、上記のような構成に加えて、漏洩伝送路から離れた方向の位置も検知することができるようにしたものがあった（例えば、特許文献２参照）。これは、漏洩伝送路から遠方端に電波を反射する反射器を設置した構成で実現したものである。
【０００４】
更に、送信側に周波数によって放射指向性が変化する漏洩同軸ケーブルを用い、異なる周波数で交互に観測し、送信用漏洩ケーブルと受信用漏洩ケーブルで挟まれた面内に存在するターゲットを、観測距離差を利用してその位置を特定するようにしたものがあった（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−９５３３８号公報
【特許文献２】国際公開第０５／０１３２２３号パンフレット
【特許文献３】特開２００４−１２５６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来のシステムでは次のような問題があった。
例えば、特許文献１に示されたようなシステムでは、ターゲットの漏洩伝送路方向の距離しか測定できず、漏洩伝送路から離れる方向の距離を算出することはできない。そのため、遠くの物体で本来検知したくない場合でも、その物体サイズが大きく、反射波のレベルが大きい場合、誤って誤検知する問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に示されたようなシステムでは、１つのターゲットのみについて漏洩伝送路に対し離れた方向の位置を測定することが可能だが、複数のターゲットを個別に位置測定することが出来ない問題があった。例えば、２つのターゲットが存在した場合、２つのターゲットの反射波が合成され漏洩伝送路の開放端で反射する。そのため、２つのターゲットの個々の直角方向の距離は区別が付かなくなる。更に、特許文献２のようなシステムでは、ターゲットが漏洩伝送路から遠くないと、直角方向の距離が分からないという問題もあった。これは、遠端結合波の信号成分より遠方に現れるターゲット成分を観測して直角方向の距離を算出しているが、遠端結合波は非常に強いため、ターゲットが漏洩伝送路からかなり離れていないと、ターゲットの成分が遠端結合波に覆い隠されて検出できないためである。
【０００８】
また、特許文献３に示されたようなシステムにおいても、複数のターゲットが入った場合には、正確に計測できない問題があった。更に、このようなシステムでは、原理的に２本の漏洩同軸ケーブルの間に存在するターゲットしか検知できないため、２本の漏洩同軸ケーブルより外側のターゲットに対しては動作の保証がなく、ターゲットの位置検知もできないという問題があった。しかも、特許文献３のシステムでは、使用する周波数の選び方が悪いと、漏洩ケーブルから全く電波が出力されないことや、複数の方向に同時に電波が出力される等の現象が発生する。そして、このような周波数で測定を行うとターゲット位置を計測できない問題があった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ターゲットがどのような位置に存在していても、これを確実に検知することのできる接近検知システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る接近検知システムは、周波数によって放射指向性が変化するケーブル状の電波送信手段および電波受信手段とからなる電波送受信手段と、電波送信手段から複数の周波数帯域の電波を送信したときに、ターゲットで反射され、電波受信手段で受信される複数の周波数帯域の電波に基づいて、周波数帯域毎の反射波の信号強度と位相と送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間とからなる計測情報を出力する計測手段と、各周波数帯域の反射波の信号強度と位相の情報に基づいて、計測情報をターゲット毎に分類し、分類した計測情報を基に、ターゲットの位置について、電波送受信手段の長さ方向の位置と電波送受信手段からの距離とを算出する演算手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の接近検知システムは、電波送信手段の指向性が周波数に依存することを利用し、ターゲットに対して複数の方向から電波を放射してその反射波を観測し、演算手段によって、電波送受信手段の長さ方向のターゲットの位置と距離とを算出するようにしたので、ターゲットが電波送受信手段に対してどのような位置関係にあっても、確実にターゲットの存在を検知することができ、また、ターゲットが複数存在してもこれらを個別に位置検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による接近検知システムを示す構成図である。
図において、接近検知システムは、センサ１００、電波送受信手段２００、同軸ケーブル２０２，２１２、終端器２０３，２１３、警報器３００を備えている。
センサ１００は、電波送受信手段２００を用いて、ターゲット４００の位置を検出するものであり、信号発生手段１１０、信号受信手段１２０、記憶部１３０、制御部１４０を備えている。ここで、信号発生手段１１０は、正弦波発生器１１１と増幅器１１２を備え、信号受信手段１２０は、フィルタ１２１、増幅器１２２、直交復調器１２３を備えている。また、制御部１４０は、計測手段１４１、演算手段１４２、接近判定手段１４３を備えている。更に、電波送受信手段２００は、電波送信手段を実現する漏洩ケーブル２０１と電波受信手段を実現する漏洩ケーブル２１１から構成されている。
【００１３】
信号発生手段１１０において、正弦波発生器１１１は、制御部１４０からの命令に従い、命令された周波数の正弦波を発生し、増幅器１１２に出力するものである。増幅器１１２は、正弦波発生器１１１の出力を所定のレベルまで増幅し、同軸ケーブル２０２を介して電波送受信手段２００の漏洩ケーブル２０１に送出するものである。
信号受信手段１２０において、フィルタ１２１は、同軸ケーブル２１２を通って入力される信号から、漏洩ケーブル２０１が放射するスペクトルとは異なる、不要なスペクトルの信号を除去するフィルタである。増幅器１２２は、フィルタ１２１から出力された信号を所定のレベルまで増幅する増幅器である。
【００１４】
直交復調器１２３は、正弦波発生器１１１の信号を基準に、受信用の漏洩ケーブル２１１における受信信号を直交検波するものである。ここで直交検波とは、Ｉ／Ｑ検波とも呼ばれるものであって、基準信号に対して、漏洩ケーブル２１１から入力される受信信号をＩｎ−Ｐｈａｓｅ成分（以下、Ｉ成分と呼ぶ）とＱｕａｄｒａｔｕｒｅ成分（以下、Ｑ成分と呼ぶ）に分けるものである。また、直交検波によって、正弦波信号が除去され、ベースバンド成分が出力される。
【００１５】
尚、直交復調器１２３の出力段には図示しない低域通過フィルタ（ＬＰＦ）が入っており、高周波帯のスペクトルは除去されて、必要な低周波帯（ベースバンド成分）のみが出力されるように構成されている。更に、直交復調器１２３には図示しないＡ／Ｄ変換器を備えており、ディジタル変換されたベースバンド成分であるＩ成分とＱ成分を出力するよう構成されている。
【００１６】
記憶部１３０は、信号受信手段１２０から出力された信号データを保持すると共に、制御部１４０における計測手段１４１〜接近判定手段１４３の処理データを保持するための記憶部である。尚、これらデータの詳細については後述する。
【００１７】
制御部１４０は、ＣＰＵやメモリ等からなり、センサ１００における各部の制御を司るものである。計測手段１４１は、漏洩ケーブル２０１から複数の周波数帯域の電波を送信したときに、ターゲット４００で反射され、漏洩ケーブル２１１で受信される複数の周波数帯域の電波に基づいて、各周波数帯域毎の反射波の信号強度と位相と送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間とからなる計測情報を出力するものである。演算手段１４２は、計測手段１４１から出力される計測情報における各周波数帯域の反射波の信号強度と位相の情報に基づいて、計測情報をターゲット４００毎に分類し、分類した計測情報を基に、ターゲット４００の位置について、電波送受信手段２００の長さ方向の位置（長手方向の距離）Ｚと電波送受信手段２００からの距離Ｒを算出するものである。
【００１８】
接近判定手段１４３は、演算手段１４２で算出された値と予め定められた所定の警報領域の情報とに基づいてターゲット４００の接近の有無を判定し、この接近の有無や位置Ｚ、距離Ｒを含む接近情報を警報器３００に出力するものである。尚、これら計測手段１４１、演算手段１４２および接近判定手段１４３は、それぞれの機能に対応したソフトウェアと、これらのソフトウェアを実行するためのＣＰＵやメモリといったハードウェアから構成されるものである。
【００１９】
電波送受信手段２００において、漏洩ケーブル２０１，２１１は、それぞれ周波数によって放射指向性が変化するケーブル状の電波送信手段および電波受信手段である。これら漏洩ケーブル２０１，２１１は、例えば漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸ：Ｌｅａｋｙ ＣｏａＸｉａｌ ｃａｂｌｅ）や漏洩導波管を利用してもよい。ここで、漏洩同軸ケーブルや漏洩導波管は、外皮導体に開けられたスロットにより電波を漏洩する。このとき、スロット間隔によって放射指向性が発生し、その角度は周波数に依存する。周波数と放射指向性の関係は図２に示す。尚、図２中の基本モードや高次モードといった項目については後で詳述する。
【００２０】
同軸ケーブル２０２，２１２は、それぞれセンサ１００と電波送受信手段２００とを接続するための信号伝送路を構成するケーブルである。また、終端器２０３，２１３は、それぞれ漏洩ケーブル２０１，２１１のセンサ１００とは反対側の端（以下、遠端と呼ぶ）に接続され、これら漏洩ケーブル２０１，２１１における信号を吸収するためのものである。即ち、同軸ケーブル２０２から漏洩ケーブル２０１に入力された信号は、この漏洩ケーブル２０１から空間中に電波として送信される。そして、送信されなかった信号は終端器２０３によって吸収される。
【００２１】
また、漏洩ケーブル２０１から送信した電波は、ターゲット４００で反射し、その反射した電波である反射波は漏洩ケーブル２１１で受信される。漏洩ケーブル２１１は、一般的には漏洩ケーブル２０１とほぼ平行に配置するが、完全に平行にする必要はなく、部分的に相互の間隔が広がったり、狭くなったりしてもよい。ただし、漏洩ケーブル２０１と漏洩ケーブル２１１との敷設間隔は、観測に利用する周波数帯域幅によって定まる測距精度に対し狭くする必要がある。測距精度より敷設間隔を広げると、「ケーブル状の電波送信手段」と「ケーブル状の電波受信手段」からなる電波送受信手段２００の長さ方向のターゲットの位置Ｚと電波送受信手段２００から離れる方向の距離Ｒが精度よく求められなくなる。例えば観測に利用する周波数帯域幅が１０ＭＨｚであった場合、測距精度は光速÷（２×帯域幅）＝３×１０＾８÷（２×１０×１０＾６）＝１５ｍとなり、この間隔より狭くする必要がある。
【００２２】
漏洩ケーブル２１１の遠端に接続された終端器２１３は、漏洩ケーブル２１１が受信した信号の内の、終端器２１３側に向かって伝搬する信号を吸収するためのものである。また、漏洩ケーブル２１１が受信した信号の内のセンサ１００側に向かって伝搬する信号は、同軸ケーブル２１２を通って、信号受信手段１２０に入力されるよう構成されている。
【００２３】
警報器３００は、例えばディスプレイ等の表示手段とスピーカ等の音声出力手段とを備え、接近判定手段１４３から出力される接近情報に基づいて、警報を鳴らし、かつ、接近位置である電波送受信手段２００とターゲット４００の位置Ｚや距離Ｒを表示するよう構成されている。
【００２４】
次に、実施の形態１の動作について説明する。先ず、記憶部１３０に記憶されるデータについて説明する。
図３は、記憶部１３０に記憶されるデータと制御部１４０における各手段との関係を示す説明図である。
信号受信手段１２０の直交復調器１２３の出力であるＩ成分とＱ成分は、図３中に示すように直交検波結果１３１として記憶部１３０に記憶される。計測手段１４１は、直交検波結果１３１、即ちＩ成分とＱ成分を参照して、侵入物情報１３６を出力するが、その処理は次の通りである。
【００２５】
侵入物情報１３６とは電波送受信手段２００に接近するターゲット４００による反射波の信号の振幅と送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間である。尚、この計測を実現する方法にはＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）で利用されるパルス方式、ＦＭ−ＣＷ方式、スペクトル拡散方式等があるが、ここでは周波数チャープ方式での構成方法を説明する。
【００２６】
計測手段１４１は信号発生手段１１０の正弦波発生器１１１に対して発振周波数を設定し、このとき観測される直交検波結果１３１を記憶部１３０の周波数軸データ列１３２に記憶させる。そして、設定する発振周波数を徐々に変化させていき、それぞれの直交検波結果１３１を列に並べて記憶部１３０に記憶させる。すると、記憶部１３０には各周波数に対する直交検波結果１３１である周波数軸データ列１３２が出来上がる。この周波数軸データ列１３２はＩ成分とＱ成分の列であるが、数値計算上、Ｉ成分を実数、Ｑ成分を虚数として扱う。よって、この周波数軸データ列１３２を複素数として逆フーリエ変換することができ、逆フーリエ変換して得られる時間軸データ列１３３を記憶部１３０に記憶させる。この時間軸データ列１３３は、いわゆるパルス波を送信したときのインパルスレスポンスに相当するもので、この時間軸データ列にはターゲット４００で反射した電波の情報が含まれている。そのため、ターゲット４００で反射した電波の情報を得るには、予め取得しておいた、ターゲット４００が無い、初期状態における時間軸データ列を基準に差分をとればよい。
【００２７】
記憶部１３０には、そのように、予め取得しておいた初期状態における基準時間軸データ列１３４を記憶しておき、計測手段１４１は、基準時間軸データ列１３４と時間軸データ列１３３の差分を取ることでターゲット時間軸データ列１３５を得る。このターゲット時間軸データ列１３５には、信号発生手段１１０が信号を出力してから信号受信手段１２０で受信されるまでの伝搬遅延時間に相当する時間位置にピークが現れる。即ち、パルス波を送信して、ターゲット４００に当ったパルス波が時間遅延して戻ってくる波形が現れる。ここで、ターゲット４００が複数あった場合、それぞれのターゲット４００に対応するピークが現れる。そのため、予め定めておいた閾値を越えるピークを全て抽出し、各ピークの大きさである振幅と位相と伝搬遅延時間を抽出する。
【００２８】
さて、計測手段１４１は信号発生手段１１０の正弦波発生器１１１に対し発振周波数を設定しながら周波数軸データ列１３２を取得し、上記の、送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間と振幅を得る工程を別の周波数範囲においても行う。すると、振幅と位相と伝搬遅延時間が２セット得られ、この２組の振幅と位相と伝搬遅延時間からなる侵入物情報１３６を計測手段１４１は記憶部１３０に出力する。
【００２９】
この動作の意味を図４を用いて説明する。
漏洩ケーブル２０１，２１１は、周波数によって放射指向性が変化する特性がある。そのため、図４（ａ）に示すように、周波数Ｆ１の放射角５１１、周波数Ｆ２の放射角５１２において、放射角の中央の角度が９０度となる周波数Ｆ１，Ｆ２を選ぶ。この周波数Ｆ１からＦ２に掛けて計測手段１４１でターゲット時間軸データ列１３５を取得し、そこから伝搬遅延時間５２１を得る。また、周波数Ｆ３の放射角５１３、周波数Ｆ４の放射角５１４において、放射角の中央の角度が４５度となる周波数Ｆ３，Ｆ４を選ぶ。この周波数Ｆ３からＦ４に掛けて計測手段１４１でターゲット時間軸データ列１３５を取得し、そこから伝搬遅延時間５２２を得る。伝搬遅延時間５２１は、図４（ｂ）に示すように、
Ｔ１＝２×（ｔ１＋ｔ２） （１）
であり、伝搬遅延時間５２２は、図４（ｃ）に示すように、
Ｔ２＝２×（ｔ１＋ｔ３＋ｔ４） （２）
である。尚、図４（ｂ），（ｃ）において、ターゲット時間軸データ列１３５における波形のピークは反射波を示している。
【００３０】
漏洩ケーブル２０１，２１１の中は空気中と誘電率が異なるため、電波の速度が遅くなり、波長が短縮する。この短縮率を波長短縮率（以下、Ｋとする）という。また、電波の速度が遅い分、電気的な長さが１÷波長短縮率だけ長くなる。これらの点を考慮し、図４（ａ）〜（ｃ）から
ｔ２＝ｔ３÷Ｋ （３）
ｔ２＝ｔ４ｃｏｓ（４５°）＝ｔ４÷（√２） （４）
の関係なども導かれる。
【００３１】
これらの連立方程式を解くことで、ｔ１とｔ２が求められる。この計算は演算手段１４２で行われるが、ｔ１とｔ２が分かれば、ケーブル状の電波送信手段とケーブル状の電波受信手段からなる電波送受信手段２００の長さ方向のターゲット４００の位置Ｚと、その位置における電波送受信手段２００とターゲット４００との距離Ｒを算出することが可能となる。
【００３２】
次に、周波数Ｆ１，Ｆ２と周波数Ｆ３，Ｆ４の範囲について説明する。
一般に周波数範囲を広げるほど、時間波形でのインパルスレスポンスが鋭くなるため、ターゲットの測距精度は向上する。しかし、漏洩ケーブルを用いているため周波数範囲を広げると放射角度範囲が広がる。そのため、逆にターゲット像がボケてしまう。また、図２の「ＩＩ」の範囲で示すように、漏洩ケーブルは周波数が高いと複数の方向に指向性が向く高次モードが存在する。ここでは、ターゲット時間軸データ列１３５の各要素の大きさを時間の早い方から順に調べて行き、最初に現れるピークをターゲットとしているため、複数の方向に電波が放射されると、１つのターゲットにつき複数のピークが存在することになり、計算が成り立たなくなる。そのため、放射方向が１つしか存在しない周波数帯の中、つまり図２の「Ｉ」の範囲から周波数Ｆ１，Ｆ２と周波数Ｆ３，Ｆ４を選ぶ。また、本発明において、図２の「Ｉ」の範囲を、基本モード領域と称することとする。
【００３３】
放射方向が１つしか存在しない周波数帯は、漏洩同軸ケーブルや漏洩導波管の外皮導体に開けられたスロットのピッチと波長短縮率によって次式の範囲となる。
（１／Ｋ＋１）／２＜使用周波数／スロットピッチ＜１／Ｋ＋１
尚、上式については既知であるため、導出方法等の説明は省略する。
【００３４】
さて、ターゲットの位置計測精度を上げたい場合、できるだけ、２つの角度の差を広くしたい。ところで、先の説明では、放射角を、例えば９０度と４５度に選んだ。このとき、このままの角度で遠端付近にターゲット４００が入った場合、測定精度が著しく劣化する。遠端付近では残りの漏洩ケーブル２０１，２１１が短いため、４５度の放射電波が弱くなるためである。これを回避する方法として、遠端付近は１３５度と９０度の組合せで観測する方法がある。つまり、周波数の組合せを変えて観測することで、漏洩ケーブル２０１，２１１の端の部分でも測定精度を落とすことなく、ターゲット４００の測定が可能となる。
【００３５】
ところで、上記使用周波数の範囲は通常の漏洩同軸ケーブルではそれほど厳密に管理されない。なぜなら、通常の漏洩同軸ケーブルでは放送を主な目的としており、漏洩同軸ケーブルの周辺に電波が放射されれば目的が達成できるためである。しかし、本発明で求める位置の測定には放射の方向の確度や放射方向の数が重要な要素となる。
【００３６】
次に、計測手段１４１による具体的な計測処理について説明する。
図５は、計測手段１４１の動作例を示すフローチャートである。
先ず、処理回数カウント、また周波数軸データ列１３２の書き込み位置、時間軸データ列１３３の書き込み位置の初期化を行う（ステップＳＴ１０１）。次に、処理回数カウントを検査し、１回目であればステップＳＴ１０３へ、２回目であればステップＳＴ１０４へ移る。ステップＳＴ１０３では、周波数Ｆ１の値を周波数設定変数に、周波数Ｆ２の値を終了確認変数にセットし、ステップＳＴ１０５へ移る。ステップＳＴ１０４では、周波数Ｆ３の値を周波数設定変数に、周波数Ｆ４の値を終了確認変数にセットし、ステップＳＴ１０５へ移る。
【００３７】
ステップＳＴ１０５では、信号発生手段１１０の正弦波発生器１１１に対し周波数設定変数の値を設定する。設定後に次回設定のための周波数設定変数を終了確認変数の値に向け少しずれた周波数に更新する。次に、記憶部１３０の直交検波結果１３１が更新されるのを待ち、更新されたら、直交検波結果１３１を周波数軸データ列１３２に書き込む（ステップＳＴ１０６）。Ｉ成分は実部、Ｑ成分は虚部とする。書き込み後に、次回の書き込み位置を更新する。
【００３８】
次に、ステップＳＴ１０７において、周波数設定変数が終了確認変数を越えたかどうか確認し、越えてなければステップＳＴ１０５に戻り、越えていればステップＳＴ１０８に進む。ステップＳＴ１０８では、周波数軸データ列１３２の値をフーリエ変換処理し、時間軸データ列１３３に書き込む。書き込み後に、次回の処理のため、周波数軸データ列１３２の書き込み位置、時間軸データ列１３３の位置を処理回数毎に区別できる位置に初期化する。
【００３９】
次に、ステップＳＴ１０９において、処理回数カウントを調べ、処理回数カウントが１回目であれば、処理回数カウントを２回目にして（ステップＳＴ１１０）、ステップＳＴ１０２へ戻り、処理回数カウントが２回目であればステップＳＴ１１１へ移る。ステップＳＴ１１１では、予め取得しておいた、基準時間軸データ列１３４と時間軸データ列１３３の差分をとり、ターゲット時間軸データ列１３５に書き込む。基準時間軸データ列１３４と時間軸データ列１３３はそれぞれ周波数Ｆ１からＦ２とＦ３からＦ４に対応する２組のデータ列が入っているため、それぞれのデータ列で差分をとり、２組のターゲット時間軸データ列１３５を得る。
【００４０】
次に、ステップＳＴ１１２では、２組のターゲット時間軸データ列１３５から予め定めておいた閾値を越えるピークを全て抽出し、各ピークの大きさである振幅と位相と伝搬遅延時間を抽出し侵入物情報１３６として記憶部１３０に出力する。侵入物情報１３６は２組できる。
以上で、計測手段１４１による処理は終了し、次に演算手段１４２に移る。
【００４１】
上述したように、演算手段１４２は、ターゲット４００の侵入物情報１３６をターゲット４００毎に分類し、分類した計測情報を基に、ターゲット４００の位置について、電波送受信手段２００の長さ方向のターゲット４００の位置Ｚと電波送受信手段２００との距離Ｒを算出するものである。ここで、ターゲット４００が複数あった場合、演算手段１４２は、２組の侵入物情報１３６の各組間でターゲット毎の組合せを決定する必要がある。例えば、２つのターゲットがあった場合、それぞれの侵入物情報１３６の各組には２つのターゲットに関する情報がある。よって、この組合せを誤るとターゲット位置は全く誤ったものとなる。
【００４２】
この組合せを方法は、単純なものには侵入物情報１３６の中の振幅を用いる方法がある。即ち、振幅値が近いもの同士で組合せる方法である。しかし、ターゲットが漏洩ケーブルに近いと振幅値は近い値となるが、遠いとその差はひらく。様々な距離に複数のターゲットがあった場合、組合せを誤る危険がある。しかし、漏洩ケーブルに近いと振幅値は近い値となり、伝搬遅延時間もほぼ同じ値になる。そのため、組合せ精度は向上し、接近検知システムとしては問題とならない。
【００４３】
但し、より精度を向上させるため、振幅と位相の時間変化を利用する。
振幅、位相の時間微分値が単純な例であるが、信号が変化するタイミングや振幅、位相の時間変化をフーリエ変換などで周波数解析する方法が有効である。
図６は２つのターゲットの観測状況を説明する図であり、ターゲット４０１と４０２による観測状況を示している。
周波数Ｆ１からＦ２の観測ではターゲット時間軸データ列１３５として、反射波Ａと反射波Ｂの２つの反射波を検出する（図６（ｂ）参照）。また、周波数Ｆ３からＦ４の観測ではターゲット時間軸データ列１３５として、反射波Ｃと反射波Ｄの２つの反射波を検出する（図６（ｃ）参照）。次に、反射波Ａの伝搬遅延時間５２１と、反射波Ｂの伝搬遅延時間５２３と、反射波Ｃの伝搬遅延時間５２２と、反射波Ｄの伝搬遅延時間５２４との間で、各ターゲット４０１，４０２に対応した伝搬遅延時間の組合せを分類する。
【００４４】
この分類には先ほど説明したように、振幅を用いる方法がある。
振幅で比較すれば、反射波Ａ＜反射波Ｂ、反射波Ｃ＜反射波Ｄの関係があり、（反射波Ａと反射波Ｃ）、（反射波Ｂと反射波Ｄ）の分類ができる（図６（ｂ），（ｃ）における破線部分５３０，５４０参照）。
【００４５】
また、振幅だけでは、誤分類する恐れがあるので、信号が変化するタイミングも利用することができる。
図７は、各伝搬遅延時間で観測される反射波強度の時間履歴の図である。
図中、（ａ）〜（ｄ）がそれぞれ反射波Ａ〜反射波Ｄの波形に対応している。
図７において、反射波Ａ（ａ）と反射波Ｃ（ｃ）が同時に立ち上がって、信号の変化が起こっている。また、反射波Ｂ（ｂ）と反射波Ｄ（ｄ）が同時に立ち上がって、信号の変化が起こっている。よって、（反射波Ａと反射波Ｃ）、（反射波Ｂと反射波Ｄ）の分類ができる。また、各信号が立ち上がっている頂点部分で反射波Ａと反射波Ｃは細かく変動し、また、反射波Ａと反射波Ｃは大きく緩やかに変動している。この違いは変動周波数として周波数解析をすることで容易に検出でき、変動周波数同士の組合せでも分類できる。
このように、各ピークの立ち上がりタイミングによる分類や、時間変化を周波数解析し、同じ周波数同士で組合せる分類を行うことで精度の高い組合せの抽出が可能となる。
【００４６】
以上説明した組合せにより、演算手段１４２は、ターゲット４００に応じた伝搬遅延時間Ｔ１とＴ２を得る（図４に示す場合）。このＴ１とＴ２からターゲット４００の位置を計算する。この計算には先に説明した式（１）から式（４）の連列方程式を解くことによって得られる次の式（５），式（６）を用いてｔ１とｔ２を得る。
ｔ１＝Ｔ１÷２−（Ｔ２−Ｔ１）÷（２×（Ｋ＋√２−１）） （５）
ｔ２＝（Ｔ２−Ｔ１）÷（２×（Ｋ＋√２−１）） （６）
【００４７】
ここで、Ｔ１とは周波数Ｆ１からＦ２を用いて求められた、侵入物情報１３６の１番目に記憶されている伝搬遅延時間であり、Ｔ２とは周波数Ｆ３からＦ４を用いて求められた、侵入物情報１３６の２番目に記憶されている伝搬遅延時間である。
ｔ１は、図４（ａ）に示すように電波送受信手段２００のセンサ１００側から、ターゲット４００から電波送受信手段２００に下ろした垂線の交点までの距離、つまり電波送受信手段２００の長さ方向のターゲットの位置Ｚまで信号が伝搬する時間である。また、ｔ２は、上記交点とターゲット４００の距離、つまり電波送受信手段２００とターゲット４００間の距離Ｒを信号が伝搬する時間である。
【００４８】
そして、位置Ｚ、距離Ｒはｔ１，ｔ２から次の式（７）、式（８）を用いて求められる。
Ｚ＝ｔ１×Ｋ×Ｃ （７）
Ｒ＝ｔ２×Ｃ （８）
ここで、Ｃは光速（＝３×１０＾８）である。
演算手段１４２は、このような演算を行うことで、位置Ｚ、距離Ｒからなる侵入物位置情報１３７を記憶部１３０に出力する。
【００４９】
次に、接近判定手段１４３の動作について説明する。
上述したように、接近判定手段１４３は、侵入物位置情報１３７を用いて、ターゲット４００の接近を検知する。これは予め記憶部１３０の警報領域情報１３８で示された範囲内にターゲット４００の位置Ｚ、距離Ｒが入っているかを探査することで実行される。
警報領域情報１３８には電波送受信手段２００にある一定以上近づくターゲットを全て検知するには、距離Ｒの閾値だけを設定すればよい。また、例えば、入出門のように、接近通過が許される部分なども位置Ｚ、距離Ｒの警報範囲を細かく指定すれば実現できる。更に、時計と組合せて、日中と夜間で検知範囲を変更することも出来る。
接近判定手段１４３は、ターゲット４００が警報領域情報１３８で設定された範囲に侵入した場合、接近情報として接近の有無、位置Ｚ、距離Ｒを警報器３００に出力する。警報器３００は、接近情報から接近有りを検出すると、所定の警報音を発生させ、かつ、接近位置である位置Ｚ、距離Ｒを表示する。
【００５０】
ところで、送信周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４は様々な組合せで観測することが望ましい。なぜなら、先にも説明したように、例えば、９０度と４５度に選んだとき、このままの角度で遠端付近にターゲット４００が入った場合、測定精度が著しく劣化するためである。
【００５１】
周波数を変えて、放射方向を変えた場合、式（５）、式（６）の代わりに次式を用いる。
【数１】
【００５２】
ここで、θ１＝π／２、θ２＝π／４とすると式（９）は式（５）と一致し、式（１０）は式（６）と一致する。更に、送信周波数の組合せを常に変化させることにより、一部の周波数が電波妨害等で利用できなくとも、別の周波数で観測できるなど、妨害に強くなり、セキュリティシステムとしての価値も向上する。また、漏洩ケーブル２０１，２１１の端の部分でも測定精度を落とすことなく、ターゲット４００の測定が可能となる。
【００５３】
更に、周波数の組合せを変化させることで、複数ターゲットを観測したときに現れる、複数のピークの組合せを根本的に解決する方法がある。それは、２つの周波数の組合せを初めは同じか近い値にしておいて、徐々に広げながら観測するのである。そうすると、複数のピークは、２組の侵入物情報１３６の各組間で最初は同じ伝搬遅延時間だったものが、少しずつその差が開いていく。そうすれば、組合せを誤る心配もなく、必要な測定精度が得られる程度に差が開いたところで、位置を計算すればよい。
【００５４】
また、少しずつ２つの周波数の組合せを開いていくことに時間が掛かる場合は、周波数軸データ列を十分に広い範囲で取得しておき、その中から必要な周波数を抜き出して、その後の処理を行えば、計測行為は１回で済み、後は計算だけなので、非常に高速に、かつ高精度な位置計測が可能となる。
【００５５】
尚、上記実施の形態１では、ターゲットの反射波の振幅と伝搬遅延時間を測定するのに、周波数チャープ方式で、信号発生手段と信号受信手段と計測手段を構成した。しかし、この計測を実現する方法にはＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）で利用されるパルス方式、ＦＭ−ＣＷ方式、スペクトル拡散方式等も利用可能であり、それらを用いても構わない。但し、送信周波数のスペクトルの周波数範囲は、所定の式で示される範囲内（基本モード領域の範囲内）とする必要がある。
【００５６】
以上のように、実施の形態１の接近検知システムによれば、周波数によって放射指向性が変化するケーブル状の電波送信手段と、電波送信手段に対し略平行に敷設され、電波送信手段から送信された電波を受信するケーブル状の電波受信手段とからなる電波送受信手段と、電波送信手段から複数の周波数帯域の電波を送信したときに、ターゲットで反射され、電波受信手段で受信される複数の周波数帯域の電波に基づいて、周波数帯域毎の反射波の信号強度と位相と送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間とからなる計測情報を出力する計測手段と、各周波数帯域の反射波の信号強度と位相の情報に基づいて、計測情報をターゲット毎に分類し、分類した計測情報を基に、ターゲットの位置について、電波送受信手段の長さ方向の位置と電波送受信手段からの距離とを算出する演算手段とを備えたので、ターゲットが電波送受信手段に対してどのような位置関係にあっても、確実にターゲットの存在を検知することができ、また、ターゲットが複数存在してもこれらを個別に位置検知することができる。
【００５７】
また、実施の形態１の接近検知システムによれば、電波送信手段から送信される電波の周波数帯域は、電波送信手段に対して単一の信号を与えた場合に出力される信号の放射方向が単一である基本モード領域の範囲であり、かつ、基本モード領域の範囲で、電波送信手段に対して複数の周波数帯域の信号が与えられるようにしたので、漏洩ケーブルの高次モードによる複数方向への電波の放射を防ぎ、確実かつ正確にターゲットを検出できる。
【００５８】
また、実施の形態１の接近検知システムによれば、警報を出力する警報器を備え、所定の警報領域内にターゲットが存在した場合は、前記警報器から警報を発生させるようにしたので、予め指定した警報領域内にターゲットが侵入した場合でも、容易にその事態を認識することができる。
【００５９】
実施の形態２．
実施の形態２は観測に利用する周波数範囲として高次モード領域（これについては後述する）を用いるようにしたものである。
【００６０】
図面上の構成は、実施の形態１と同様であるため図１〜図４を援用して説明する。実施の形態２における計測手段１４１は、信号発生手段１１０に対して漏洩ケーブル２０１,２１１における高次モード領域の範囲内の周波数を出力するよう指示する点が実施の形態１とは異なる点である。即ち、漏洩ケーブル２０１から送信される電波の周波数が次の示される範囲となるよう信号発生手段１１０に指示する。
使用周波数／スロットピッチ＜（１／波長短縮率＋１）／２
これは、図２における「ＩＩ」の領域にあたるもので、この領域の周波数を用いると漏洩ケーブル２０１から複数の方向に電波が放射される。本発明では、図２における「ＩＩ」の領域を高次モード領域と称することとする。尚、上式についても既知であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６１】
その他のセンサ１００内における各部の構成は実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００６２】
次に、実施の形態２の接近検知システムの動作について説明する。
本実施の形態では、１つの周波数範囲だけでターゲット４００を観測し、ケーブル状の電波送信手段とケーブル状の電波受信手段からなる電波送受信手段２００の長さ方向のターゲットの位置Ｚと電波送受信手段２００との距離Ｒを求める。
【００６３】
ターゲット４００の観察に利用する周波数帯は、図２における「ＩＩ」の領域であるため、適切な周波数Ｆ５からＦ６を選択すると、同時に２つの角度でターゲット４００を観測できる。そのため、計測手段１４１で実行する周波数軸データ列１３２の取得は１回でよい。その代わり、フーリエ変換後に基準時間軸データ列１３４との差分で得られるターゲット時間軸データ列１３５には２つのピークが現れる。このピークがそれぞれの角度による観測結果に対応する。よって、この２つのピークを測定し、伝搬遅延時間Ｔ１とＴ２を得る。以下、計測手段１４１の動作を詳細に説明する。
【００６４】
図８は、計測手段１４１の動作を示すフローチャートである。
先ず、ステップＳＴ２０１において、周波数軸データ列１３２の書き込み位置、時間軸データ列１３３の書き込み位置の初期化を行う。また、周波数Ｆ５の値を周波数設定変数に、周波数Ｆ６の値を終了確認変数にセットする。尚、これら周波数Ｆ５，Ｆ６の値は、図２に示すように、上述した高次モード領域の周波数である。
【００６５】
次に、ステップＳＴ２０２において、信号発生手段１１０の正弦波発生器１１１に対し周波数設定変数の値を設定する。設定後に次回設定のための周波数設定変数を終了確認変数の値に向け少しずれた周波数に更新する。次に、ステップＳＴ２０３において、記憶部１３０の直交検波結果１３１が更新されるのを待ち、更新されたら、直交検波結果１３１を周波数軸データ列１３２に書き込む。Ｉ成分は実部、Ｑ成分は虚部とする。書き込み後に、次回の書き込み位置を更新する。
【００６６】
次に、ステップＳＴ２０４において、周波数設定変数が終了確認変数を越えたかどうか確認し、越えてなければステップＳＴ２０２に戻り、越えていればステップＳＴ２０５に進む。ステップＳＴ２０５では、周波数軸データ列１３２の値をフーリエ変換処理し、時間軸データ列１３３に書き込む。次に、ステップＳＴ２０６において、予め取得しておいた、基準時間軸データ列１３４と時間軸データ列１３３の差分をとり、ターゲット時間軸データ列１３５に書き込む。
【００６７】
次に、ステップＳＴ２０７において、ターゲット時間軸データ列１３５をそれぞれ時間の早い方から順に実部と虚部の二乗和の平方根である振幅をサーチし、最初に所定の閾値を越えたピークと２番目に所定の閾値を越えたピークを検出し、そのときの時間軸の値と、振幅を侵入物情報１３６として記憶部１３０に出力する。侵入物情報１３６は２組できる。
これで計測手段１４１の処理は終了し、次に演算手段１４２の処理に移る。
【００６８】
演算手段１４２は、所定の数式で時間ｔ１とｔ２を求め、位置ＺとＲを算出し、侵入物位置情報１３７を出力する。ここで、放射角度が実施の形態１と同じとは限らないため、実施の形態１で利用した式を利用できるとは限らないが、どのような角度であっても、連立方程式を立てて解くことにより、実施の形態１で示した式（５）、式（６）を導き出すことはできる。例えば、第１の周波数による２種類の角度をθ１およびθ２とすると、式（５）、式（６）に対応する式は、実施の形態１における式（９）および式（１０）となる。ここで、θ１＝π／２、θ２＝π／４とすると式（９）は式（５）と一致し、式（１０）は式（６）と一致する。そして、位置Ｚ、距離Ｒはｔ１、ｔ２から実施の形態１で示した式（７）、式（８）を用いて求められる。演算手段１４２は、このような演算を行うことで、位置Ｚ、距離Ｒからなる侵入物位置情報１３７を記憶部１３０に出力する。接近判定手段１４３は、侵入物位置情報１３７を用いて、ターゲット４００の接近を検知するが、これ以降の動作は実施の形態１と同じであるため、ここでの説明は省略する。
【００６９】
尚、上記実施の形態２においても、演算手段１４２は、図６および図７で示したようなターゲットが複数存在するような場合でも実施の形態１と同様の動作により、複数のターゲット４０１，４０２の位置を検出することができる。
【００７０】
以上のように、実施の形態２の接近検知システムによれば、電波送信手段から送信される電波の周波数帯域は、電波送信手段に対して単一の信号を与えた場合に出力される信号の放射方向が複数存在する高次モード領域の範囲であり、かつ、高次モード領域の範囲で、電波送信手段に対して単一の周波数帯域の信号が与えられるようにしたので、１つの周波数で複数の方向からターゲットに電波を放射することができるため、測定にかかる時間を短縮することができる。
【００７１】
実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１または実施の形態２の接近検知システムの構成を複数組備え、ターゲット４００の３次元位置を計測するようにしたものである。
【００７２】
図９は、実施の形態３の接近検知システムの構成と動作原理を示す説明図である。
実施の形態３の接近検知システムは、２組のセンサや電波送受信手段を備えている。即ち、センサ１００ａ、同軸ケーブル２０２ａ，２１２ａ、漏洩ケーブル２０１ａ，２１１ａ、終端器２０３ａ，２１３ａからなる一方の組と、センサ１００ｂ、同軸ケーブル２０２ｂ，２１２ｂ、漏洩ケーブル２０１ｂ，２１１ｂ、終端器２０３ｂ，２１３ｂからなる他方の組とを備えている。それぞれの構成は、実施の形態１または実施の形態２におけるセンサ１００、同軸ケーブル２０２，２１２、漏洩ケーブル２０１，２１１、終端器２０３，２１３と同様であるため、ここでの説明は省略する。但し、実施の形態３においては、接近判定手段１４３や警報領域情報１３８に相当する構成は３次元位置計測手段５００で備えているものとする。
【００７３】
また、実施の形態３において、電波送受信手段２００ａ側の長さ方向のターゲット４００の位置をＺ１、ターゲット４００への距離をＲ１とし、電波送受信手段２００ｂ側の長さ方向のターゲット４００の位置をＺ２、ターゲット４００への距離をＲ２とする。
【００７４】
３次元位置計測手段５００は、上述したように、それぞれのセンサ１００ａ，１００ｂで求められたターゲット４００の電波送受信手段２００ａ，２００ｂの長さ方向の位置Ｚ１，Ｚ２と、電波送受信手段２００ａ，２００ｂからの距離Ｒ１，Ｒ２とに基づいて、ターゲット４００の３次元位置を求め、この３次元位置に基づいてターゲット４００の接近判定を行い、接近情報として接近の有無や電波送受信手段２００ａ，２００ｂとターゲット４００との距離を警報器３００に出力するものである。警報器３００については実施の形態１または実施の形態２と同様である。
【００７５】
次に、実施の形態３の動作について説明する。
それぞれの漏洩ケーブル２０１ａ，２１１ａおよび漏洩ケーブル２０１ｂ，２１１ｂを用いたターゲット４００の電波送受信手段２００ａ，２００ｂの長さ方向の位置Ｚ１，Ｚ２および距離Ｒ１，Ｒ２の求め方は実施の形態１または実施の形態２における位置Ｚおよび距離Ｒの場合と同様である。
【００７６】
３次元位置計測手段５００には、センサ１００ａから、接近の有無、位置Ｚ１、距離Ｒ１の情報を含む第１の接近情報が、センサ１００ｂから、接近の有無、位置Ｚ２、距離Ｒ２の情報を含む第２の接近情報が入力される。これにより、３次元位置計測手段５００は、漏洩ケーブル２０１ａ，２１１ａと漏洩ケーブル２０１ｂ，２１１ｂの配置を基準に、第１および第２の接近情報として得られる距離Ｚ１，Ｚ２，Ｒ１，Ｒ２からターゲット４００の３次元位置を計測することが可能となる。
【００７７】
例えば、図９に示す構成の場合は次式により３次元位置を計測することが可能である。
【数２】
【００７８】
３次元位置計測手段５００は、ターゲット４００の３次元位置を計算すると、求めたｚ，ｙ，ｈと、予め定めておいた空間的な警報領域の値とを比較する。そして、この警報領域内にターゲットの３次元位置が入ったときに接近有りとしてターゲット４００の３次元位置とを含む接近情報を警報器３００に出力する。これにより、警報器３００は、警報を出力すると共に、ターゲット４００の３次元位置を表示する。
【００７９】
以上のように、実施の形態３の接近検知システムによれば、周波数によって放射指向性が変化するケーブル状の電波送信手段と、電波送信手段に対し略平行に敷設され、電波送信手段から送信された電波を受信するケーブル状の電波受信手段とからなる電波送受信手段と、電波送信手段から複数の周波数帯域の電波を送信したときに、ターゲットで反射され、電波受信手段で受信される複数の周波数帯域の電波に基づいて、周波数帯域毎の反射波の信号強度と位相と送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間とからなる計測情報を出力する計測手段と、各周波数帯域の反射波の信号強度と位相の情報に基づいて、計測情報をターゲット毎に分類し、ターゲットの位置について、電波送受信手段の長さ方向の位置と電波送受信手段からの距離とを算出する演算手段とを複数組備えると共に、複数組の電波送受信手段、計測手段および演算手段によって得られた複数組のターゲットの位置と距離とに基づいて、ターゲットの３次元位置を測定する３次元位置計測手段とを備えたので、ターゲットの３次元位置を計測することが可能となる。これにより、例えば、３次元的な細かい警報領域を設定することができ、また、上空からの侵入なのか、地上からの侵入なのかといった区別をすることも可能となる。
【００８０】
尚、上記各実施の形態では、ケーブル状の電波送信手段とケーブル状の電波受信手段とからなる電波送受信手段２００，２００ａ，２００ｂは、略直線状に配置されているとして説明したが、若干、曲線状に配置されている場合であっても同様に適用することができる。このような曲線状に配置されている場合、ターゲット４００の位置は、電波送受信手段２００，２００ａ，２００ｂの長さ方向の位置Ｚ，Ｚ１，Ｚ２と、この位置Ｚ，Ｚ１，Ｚ２を通る法線におけるターゲット４００と電波送受信手段２００，２００ａ，２００ｂとの距離Ｒ，Ｒ１，Ｒ２として求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】この発明の実施の形態１による接近検知システムを示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による接近検知システムの漏洩ケーブルの放射指向性特性を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１による接近検知システムの記憶部のデータと制御部との関係を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１による接近検知システムの動作原理を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１による接近検知システムの計測手段の動作を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１による接近検知システムのターゲットが複数存在する場合の動作原理の説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１による接近検知システムの各伝搬遅延時間で観測される反射波強度の時間履歴を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２による接近検知システムの計測手段の動作を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態３による接近検知システムの構成と動作原理を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８２】
１００，１００ａ，１００ｂ センサ、１４１ 計測手段、１４２ 演算手段、１４３ 接近判定手段、２００，２００ａ，２００ｂ 電波送受信手段、２０１，２０１ａ，２０１ｂ 漏洩ケーブル（電波送信手段）、２１１，２１１ａ，２１１ｂ 漏洩ケーブル（電波受信手段）、３００ 警報器、４００，４０１，４０２ ターゲット、５００ ３次元位置計測手段。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ケーブル状の電波送受信手段を用いてターゲットの位置を検出する接近検知システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、漏洩ケーブルといった漏洩伝送路を用いてターゲットの接近を検知する接近検知システムが知られている。従来、このような接近検知システムとして、例えば、漏洩伝送路を監視したい敷地周辺に配置し、このような漏洩伝送路によって電波の送受信を行い、ターゲットが漏洩伝送路に近づくことで生じる電界変動に基づいてターゲットを検知するようにしたものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、上記のような構成に加えて、漏洩伝送路から離れた方向の位置も検知することができるようにしたものがあった（例えば、特許文献２参照）。これは、漏洩伝送路から遠方端に電波を反射する反射器を設置した構成で実現したものである。
【０００４】
更に、送信側に周波数によって放射指向性が変化する漏洩同軸ケーブルを用い、異なる周波数で交互に観測し、送信用漏洩ケーブルと受信用漏洩ケーブルで挟まれた面内に存在するターゲットを、観測距離差を利用してその位置を特定するようにしたものがあった（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−９５３３８号公報
【特許文献２】国際公開第０５／０１３２２３号パンフレット
【特許文献３】特開２００４−１２５６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来のシステムでは次のような問題があった。
例えば、特許文献１に示されたようなシステムでは、ターゲットの漏洩伝送路方向の距離しか測定できず、漏洩伝送路から離れる方向の距離を算出することはできない。そのため、遠くの物体で本来検知したくない場合でも、その物体サイズが大きく、反射波のレベルが大きい場合、誤って誤検知する問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に示されたようなシステムでは、１つのターゲットのみについて漏洩伝送路に対し離れた方向の位置を測定することが可能だが、複数のターゲットを個別に位置測定することが出来ない問題があった。例えば、２つのターゲットが存在した場合、２つのターゲットの反射波が合成され漏洩伝送路の開放端で反射する。そのため、２つのターゲットの個々の直角方向の距離は区別が付かなくなる。更に、特許文献２のようなシステムでは、ターゲットが漏洩伝送路から遠くないと、直角方向の距離が分からないという問題もあった。これは、遠端結合波の信号成分より遠方に現れるターゲット成分を観測して直角方向の距離を算出しているが、遠端結合波は非常に強いため、ターゲットが漏洩伝送路からかなり離れていないと、ターゲットの成分が遠端結合波に覆い隠されて検出できないためである。
【０００８】
また、特許文献３に示されたようなシステムにおいても、複数のターゲットが入った場合には、正確に計測できない問題があった。更に、このようなシステムでは、原理的に２本の漏洩同軸ケーブルの間に存在するターゲットしか検知できないため、２本の漏洩同軸ケーブルより外側のターゲットに対しては動作の保証がなく、ターゲットの位置検知もできないという問題があった。しかも、特許文献３のシステムでは、使用する周波数の選び方が悪いと、漏洩ケーブルから全く電波が出力されないことや、複数の方向に同時に電波が出力される等の現象が発生する。そして、このような周波数で測定を行うとターゲット位置を計測できない問題があった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ターゲットがどのような位置に存在していても、これを確実に検知することのできる接近検知システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る接近検知システムは、周波数によって放射指向性が変化するケーブル状の電波送信手段および電波受信手段とからなる電波送受信手段と、電波送信手段から複数の周波数帯域の電波を送信したときに、ターゲットで反射され、電波受信手段で受信される複数の周波数帯域の電波に基づいて、周波数帯域毎の反射波の信号強度と位相と送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間とからなる計測情報を出力する計測手段と、各周波数帯域の反射波の信号強度と位相の情報に基づいて、計測情報をターゲット毎に分類し、分類した計測情報を基に、ターゲットの位置について、電波送受信手段の長さ方向の位置と電波送受信手段からの距離とを算出する演算手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の接近検知システムは、電波送信手段の指向性が周波数に依存することを利用し、ターゲットに対して複数の方向から電波を放射してその反射波を観測し、演算手段によって、電波送受信手段の長さ方向のターゲットの位置と距離とを算出するようにしたので、ターゲットが電波送受信手段に対してどのような位置関係にあっても、確実にターゲットの存在を検知することができ、また、ターゲットが複数存在してもこれらを個別に位置検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による接近検知システムを示す構成図である。
図において、接近検知システムは、センサ１００、電波送受信手段２００、同軸ケーブル２０２，２１２、終端器２０３，２１３、警報器３００を備えている。
センサ１００は、電波送受信手段２００を用いて、ターゲット４００の位置を検出するものであり、信号発生手段１１０、信号受信手段１２０、記憶部１３０、制御部１４０を備えている。ここで、信号発生手段１１０は、正弦波発生器１１１と増幅器１１２を備え、信号受信手段１２０は、フィルタ１２１、増幅器１２２、直交復調器１２３を備えている。また、制御部１４０は、計測手段１４１、演算手段１４２、接近判定手段１４３を備えている。更に、電波送受信手段２００は、電波送信手段を実現する漏洩ケーブル２０１と電波受信手段を実現する漏洩ケーブル２１１から構成されている。
【００１３】
信号発生手段１１０において、正弦波発生器１１１は、制御部１４０からの命令に従い、命令された周波数の正弦波を発生し、増幅器１１２に出力するものである。増幅器１１２は、正弦波発生器１１１の出力を所定のレベルまで増幅し、同軸ケーブル２０２を介して電波送受信手段２００の漏洩ケーブル２０１に送出するものである。
信号受信手段１２０において、フィルタ１２１は、同軸ケーブル２１２を通って入力される信号から、漏洩ケーブル２０１が放射するスペクトルとは異なる、不要なスペクトルの信号を除去するフィルタである。増幅器１２２は、フィルタ１２１から出力された信号を所定のレベルまで増幅する増幅器である。
【００１４】
直交復調器１２３は、正弦波発生器１１１の信号を基準に、受信用の漏洩ケーブル２１１における受信信号を直交検波するものである。ここで直交検波とは、Ｉ／Ｑ検波とも呼ばれるものであって、基準信号に対して、漏洩ケーブル２１１から入力される受信信号をＩｎ−Ｐｈａｓｅ成分（以下、Ｉ成分と呼ぶ）とＱｕａｄｒａｔｕｒｅ成分（以下、Ｑ成分と呼ぶ）に分けるものである。また、直交検波によって、正弦波信号が除去され、ベースバンド成分が出力される。
【００１５】
尚、直交復調器１２３の出力段には図示しない低域通過フィルタ（ＬＰＦ）が入っており、高周波帯のスペクトルは除去されて、必要な低周波帯（ベースバンド成分）のみが出力されるように構成されている。更に、直交復調器１２３には図示しないＡ／Ｄ変換器を備えており、ディジタル変換されたベースバンド成分であるＩ成分とＱ成分を出力するよう構成されている。
【００１６】
記憶部１３０は、信号受信手段１２０から出力された信号データを保持すると共に、制御部１４０における計測手段１４１〜接近判定手段１４３の処理データを保持するための記憶部である。尚、これらデータの詳細については後述する。
【００１７】
制御部１４０は、ＣＰＵやメモリ等からなり、センサ１００における各部の制御を司るものである。計測手段１４１は、漏洩ケーブル２０１から複数の周波数帯域の電波を送信したときに、ターゲット４００で反射され、漏洩ケーブル２１１で受信される複数の周波数帯域の電波に基づいて、各周波数帯域毎の反射波の信号強度と位相と送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間とからなる計測情報を出力するものである。演算手段１４２は、計測手段１４１から出力される計測情報における各周波数帯域の反射波の信号強度と位相の情報に基づいて、計測情報をターゲット４００毎に分類し、分類した計測情報を基に、ターゲット４００の位置について、電波送受信手段２００の長さ方向の位置（長手方向の距離）Ｚと電波送受信手段２００からの距離Ｒを算出するものである。
【００１８】
接近判定手段１４３は、演算手段１４２で算出された値と予め定められた所定の警報領域の情報とに基づいてターゲット４００の接近の有無を判定し、この接近の有無や位置Ｚ、距離Ｒを含む接近情報を警報器３００に出力するものである。尚、これら計測手段１４１、演算手段１４２および接近判定手段１４３は、それぞれの機能に対応したソフトウェアと、これらのソフトウェアを実行するためのＣＰＵやメモリといったハードウェアから構成されるものである。
【００１９】
電波送受信手段２００において、漏洩ケーブル２０１，２１１は、それぞれ周波数によって放射指向性が変化するケーブル状の電波送信手段および電波受信手段である。これら漏洩ケーブル２０１，２１１は、例えば漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸ：Ｌｅａｋｙ ＣｏａＸｉａｌ ｃａｂｌｅ）や漏洩導波管を利用してもよい。ここで、漏洩同軸ケーブルや漏洩導波管は、外皮導体に開けられたスロットにより電波を漏洩する。このとき、スロット間隔によって放射指向性が発生し、その角度は周波数に依存する。周波数と放射指向性の関係は図２に示す。尚、図２中の基本モードや高次モードといった項目については後で詳述する。
【００２０】
同軸ケーブル２０２，２１２は、それぞれセンサ１００と電波送受信手段２００とを接続するための信号伝送路を構成するケーブルである。また、終端器２０３，２１３は、それぞれ漏洩ケーブル２０１，２１１のセンサ１００とは反対側の端（以下、遠端と呼ぶ）に接続され、これら漏洩ケーブル２０１，２１１における信号を吸収するためのものである。即ち、同軸ケーブル２０２から漏洩ケーブル２０１に入力された信号は、この漏洩ケーブル２０１から空間中に電波として送信される。そして、送信されなかった信号は終端器２０３によって吸収される。
【００２１】
また、漏洩ケーブル２０１から送信した電波は、ターゲット４００で反射し、その反射した電波である反射波は漏洩ケーブル２１１で受信される。漏洩ケーブル２１１は、一般的には漏洩ケーブル２０１とほぼ平行に配置するが、完全に平行にする必要はなく、部分的に相互の間隔が広がったり、狭くなったりしてもよい。ただし、漏洩ケーブル２０１と漏洩ケーブル２１１との敷設間隔は、観測に利用する周波数帯域幅によって定まる測距精度に対し狭くする必要がある。測距精度より敷設間隔を広げると、「ケーブル状の電波送信手段」と「ケーブル状の電波受信手段」からなる電波送受信手段２００の長さ方向のターゲットの位置Ｚと電波送受信手段２００から離れる方向の距離Ｒが精度よく求められなくなる。例えば観測に利用する周波数帯域幅が１０ＭＨｚであった場合、測距精度は光速÷（２×帯域幅）＝３×１０＾８÷（２×１０×１０＾６）＝１５ｍとなり、この間隔より狭くする必要がある。
【００２２】
漏洩ケーブル２１１の遠端に接続された終端器２１３は、漏洩ケーブル２１１が受信した信号の内の、終端器２１３側に向かって伝搬する信号を吸収するためのものである。また、漏洩ケーブル２１１が受信した信号の内のセンサ１００側に向かって伝搬する信号は、同軸ケーブル２１２を通って、信号受信手段１２０に入力されるよう構成されている。
【００２３】
警報器３００は、例えばディスプレイ等の表示手段とスピーカ等の音声出力手段とを備え、接近判定手段１４３から出力される接近情報に基づいて、警報を鳴らし、かつ、接近位置である電波送受信手段２００とターゲット４００の位置Ｚや距離Ｒを表示するよう構成されている。
【００２４】
次に、実施の形態１の動作について説明する。先ず、記憶部１３０に記憶されるデータについて説明する。
図３は、記憶部１３０に記憶されるデータと制御部１４０における各手段との関係を示す説明図である。
信号受信手段１２０の直交復調器１２３の出力であるＩ成分とＱ成分は、図３中に示すように直交検波結果１３１として記憶部１３０に記憶される。計測手段１４１は、直交検波結果１３１、即ちＩ成分とＱ成分を参照して、侵入物情報１３６を出力するが、その処理は次の通りである。
【００２５】
侵入物情報１３６とは電波送受信手段２００に接近するターゲット４００による反射波の信号の振幅と送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間である。尚、この計測を実現する方法にはＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）で利用されるパルス方式、ＦＭ−ＣＷ方式、スペクトル拡散方式等があるが、ここでは周波数チャープ方式での構成方法を説明する。
【００２６】
計測手段１４１は信号発生手段１１０の正弦波発生器１１１に対して発振周波数を設定し、このとき観測される直交検波結果１３１を記憶部１３０の周波数軸データ列１３２に記憶させる。そして、設定する発振周波数を徐々に変化させていき、それぞれの直交検波結果１３１を列に並べて記憶部１３０に記憶させる。すると、記憶部１３０には各周波数に対する直交検波結果１３１である周波数軸データ列１３２が出来上がる。この周波数軸データ列１３２はＩ成分とＱ成分の列であるが、数値計算上、Ｉ成分を実数、Ｑ成分を虚数として扱う。よって、この周波数軸データ列１３２を複素数として逆フーリエ変換することができ、逆フーリエ変換して得られる時間軸データ列１３３を記憶部１３０に記憶させる。この時間軸データ列１３３は、いわゆるパルス波を送信したときのインパルスレスポンスに相当するもので、この時間軸データ列にはターゲット４００で反射した電波の情報が含まれている。そのため、ターゲット４００で反射した電波の情報を得るには、予め取得しておいた、ターゲット４００が無い、初期状態における時間軸データ列を基準に差分をとればよい。
【００２７】
記憶部１３０には、そのように、予め取得しておいた初期状態における基準時間軸データ列１３４を記憶しておき、計測手段１４１は、基準時間軸データ列１３４と時間軸データ列１３３の差分を取ることでターゲット時間軸データ列１３５を得る。このターゲット時間軸データ列１３５には、信号発生手段１１０が信号を出力してから信号受信手段１２０で受信されるまでの伝搬遅延時間に相当する時間位置にピークが現れる。即ち、パルス波を送信して、ターゲット４００に当ったパルス波が時間遅延して戻ってくる波形が現れる。ここで、ターゲット４００が複数あった場合、それぞれのターゲット４００に対応するピークが現れる。そのため、予め定めておいた閾値を越えるピークを全て抽出し、各ピークの大きさである振幅と位相と伝搬遅延時間を抽出する。
【００２８】
さて、計測手段１４１は信号発生手段１１０の正弦波発生器１１１に対し発振周波数を設定しながら周波数軸データ列１３２を取得し、上記の、送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間と振幅を得る工程を別の周波数範囲においても行う。すると、振幅と位相と伝搬遅延時間が２セット得られ、この２組の振幅と位相と伝搬遅延時間からなる侵入物情報１３６を計測手段１４１は記憶部１３０に出力する。
【００２９】
この動作の意味を図４を用いて説明する。
漏洩ケーブル２０１，２１１は、周波数によって放射指向性が変化する特性がある。そのため、図４（ａ）に示すように、周波数Ｆ１の放射角５１１、周波数Ｆ２の放射角５１２において、放射角の中央の角度が９０度となる周波数Ｆ１，Ｆ２を選ぶ。この周波数Ｆ１からＦ２に掛けて計測手段１４１でターゲット時間軸データ列１３５を取得し、そこから伝搬遅延時間５２１を得る。また、周波数Ｆ３の放射角５１３、周波数Ｆ４の放射角５１４において、放射角の中央の角度が４５度となる周波数Ｆ３，Ｆ４を選ぶ。この周波数Ｆ３からＦ４に掛けて計測手段１４１でターゲット時間軸データ列１３５を取得し、そこから伝搬遅延時間５２２を得る。伝搬遅延時間５２１は、図４（ｂ）に示すように、
Ｔ１＝２×（ｔ１＋ｔ２） （１）
であり、伝搬遅延時間５２２は、図４（ｃ）に示すように、
Ｔ２＝２×（ｔ１＋ｔ３＋ｔ４） （２）
である。尚、図４（ｂ），（ｃ）において、ターゲット時間軸データ列１３５における波形のピークは反射波を示している。
【００３０】
漏洩ケーブル２０１，２１１の中は空気中と誘電率が異なるため、電波の速度が遅くなり、波長が短縮する。この短縮率を波長短縮率（以下、Ｋとする）という。また、電波の速度が遅い分、電気的な長さが１÷波長短縮率だけ長くなる。これらの点を考慮し、図４（ａ）〜（ｃ）から
ｔ２＝ｔ３÷Ｋ （３）
ｔ２＝ｔ４ｃｏｓ（４５°）＝ｔ４÷（√２） （４）
の関係なども導かれる。
【００３１】
これらの連立方程式を解くことで、ｔ１とｔ２が求められる。この計算は演算手段１４２で行われるが、ｔ１とｔ２が分かれば、ケーブル状の電波送信手段とケーブル状の電波受信手段からなる電波送受信手段２００の長さ方向のターゲット４００の位置Ｚと、その位置における電波送受信手段２００とターゲット４００との距離Ｒを算出することが可能となる。
【００３２】
次に、周波数Ｆ１，Ｆ２と周波数Ｆ３，Ｆ４の範囲について説明する。
一般に周波数範囲を広げるほど、時間波形でのインパルスレスポンスが鋭くなるため、ターゲットの測距精度は向上する。しかし、漏洩ケーブルを用いているため周波数範囲を広げると放射角度範囲が広がる。そのため、逆にターゲット像がボケてしまう。また、図２の「ＩＩ」の範囲で示すように、漏洩ケーブルは周波数が高いと複数の方向に指向性が向く高次モードが存在する。ここでは、ターゲット時間軸データ列１３５の各要素の大きさを時間の早い方から順に調べて行き、最初に現れるピークをターゲットとしているため、複数の方向に電波が放射されると、１つのターゲットにつき複数のピークが存在することになり、計算が成り立たなくなる。そのため、放射方向が１つしか存在しない周波数帯の中、つまり図２の「Ｉ」の範囲から周波数Ｆ１，Ｆ２と周波数Ｆ３，Ｆ４を選ぶ。また、本発明において、図２の「Ｉ」の範囲を、基本モード領域と称することとする。
【００３３】
放射方向が１つしか存在しない周波数帯は、漏洩同軸ケーブルや漏洩導波管の外皮導体に開けられたスロットのピッチと波長短縮率によって次式の範囲となる。
（１／Ｋ＋１）／２＜使用周波数／スロットピッチ＜１／Ｋ＋１
尚、上式については既知であるため、導出方法等の説明は省略する。
【００３４】
さて、ターゲットの位置計測精度を上げたい場合、できるだけ、２つの角度の差を広くしたい。ところで、先の説明では、放射角を、例えば９０度と４５度に選んだ。このとき、このままの角度で遠端付近にターゲット４００が入った場合、測定精度が著しく劣化する。遠端付近では残りの漏洩ケーブル２０１，２１１が短いため、４５度の放射電波が弱くなるためである。これを回避する方法として、遠端付近は１３５度と９０度の組合せで観測する方法がある。つまり、周波数の組合せを変えて観測することで、漏洩ケーブル２０１，２１１の端の部分でも測定精度を落とすことなく、ターゲット４００の測定が可能となる。
【００３５】
ところで、上記使用周波数の範囲は通常の漏洩同軸ケーブルではそれほど厳密に管理されない。なぜなら、通常の漏洩同軸ケーブルでは放送を主な目的としており、漏洩同軸ケーブルの周辺に電波が放射されれば目的が達成できるためである。しかし、本発明で求める位置の測定には放射の方向の確度や放射方向の数が重要な要素となる。
【００３６】
次に、計測手段１４１による具体的な計測処理について説明する。
図５は、計測手段１４１の動作例を示すフローチャートである。
先ず、処理回数カウント、また周波数軸データ列１３２の書き込み位置、時間軸データ列１３３の書き込み位置の初期化を行う（ステップＳＴ１０１）。次に、処理回数カウントを検査し、１回目であればステップＳＴ１０３へ、２回目であればステップＳＴ１０４へ移る。ステップＳＴ１０３では、周波数Ｆ１の値を周波数設定変数に、周波数Ｆ２の値を終了確認変数にセットし、ステップＳＴ１０５へ移る。ステップＳＴ１０４では、周波数Ｆ３の値を周波数設定変数に、周波数Ｆ４の値を終了確認変数にセットし、ステップＳＴ１０５へ移る。
【００３７】
ステップＳＴ１０５では、信号発生手段１１０の正弦波発生器１１１に対し周波数設定変数の値を設定する。設定後に次回設定のための周波数設定変数を終了確認変数の値に向け少しずれた周波数に更新する。次に、記憶部１３０の直交検波結果１３１が更新されるのを待ち、更新されたら、直交検波結果１３１を周波数軸データ列１３２に書き込む（ステップＳＴ１０６）。Ｉ成分は実部、Ｑ成分は虚部とする。書き込み後に、次回の書き込み位置を更新する。
【００３８】
次に、ステップＳＴ１０７において、周波数設定変数が終了確認変数を越えたかどうか確認し、越えてなければステップＳＴ１０５に戻り、越えていればステップＳＴ１０８に進む。ステップＳＴ１０８では、周波数軸データ列１３２の値をフーリエ変換処理し、時間軸データ列１３３に書き込む。書き込み後に、次回の処理のため、周波数軸データ列１３２の書き込み位置、時間軸データ列１３３の位置を処理回数毎に区別できる位置に初期化する。
【００３９】
次に、ステップＳＴ１０９において、処理回数カウントを調べ、処理回数カウントが１回目であれば、処理回数カウントを２回目にして（ステップＳＴ１１０）、ステップＳＴ１０２へ戻り、処理回数カウントが２回目であればステップＳＴ１１１へ移る。ステップＳＴ１１１では、予め取得しておいた、基準時間軸データ列１３４と時間軸データ列１３３の差分をとり、ターゲット時間軸データ列１３５に書き込む。基準時間軸データ列１３４と時間軸データ列１３３はそれぞれ周波数Ｆ１からＦ２とＦ３からＦ４に対応する２組のデータ列が入っているため、それぞれのデータ列で差分をとり、２組のターゲット時間軸データ列１３５を得る。
【００４０】
次に、ステップＳＴ１１２では、２組のターゲット時間軸データ列１３５から予め定めておいた閾値を越えるピークを全て抽出し、各ピークの大きさである振幅と位相と伝搬遅延時間を抽出し侵入物情報１３６として記憶部１３０に出力する。侵入物情報１３６は２組できる。
以上で、計測手段１４１による処理は終了し、次に演算手段１４２に移る。
【００４１】
上述したように、演算手段１４２は、ターゲット４００の侵入物情報１３６をターゲット４００毎に分類し、分類した計測情報を基に、ターゲット４００の位置について、電波送受信手段２００の長さ方向のターゲット４００の位置Ｚと電波送受信手段２００との距離Ｒを算出するものである。ここで、ターゲット４００が複数あった場合、演算手段１４２は、２組の侵入物情報１３６の各組間でターゲット毎の組合せを決定する必要がある。例えば、２つのターゲットがあった場合、それぞれの侵入物情報１３６の各組には２つのターゲットに関する情報がある。よって、この組合せを誤るとターゲット位置は全く誤ったものとなる。
【００４２】
この組合せを方法は、単純なものには侵入物情報１３６の中の振幅を用いる方法がある。即ち、振幅値が近いもの同士で組合せる方法である。しかし、ターゲットが漏洩ケーブルに近いと振幅値は近い値となるが、遠いとその差はひらく。様々な距離に複数のターゲットがあった場合、組合せを誤る危険がある。しかし、漏洩ケーブルに近いと振幅値は近い値となり、伝搬遅延時間もほぼ同じ値になる。そのため、組合せ精度は向上し、接近検知システムとしては問題とならない。
【００４３】
但し、より精度を向上させるため、振幅と位相の時間変化を利用する。
振幅、位相の時間微分値が単純な例であるが、信号が変化するタイミングや振幅、位相の時間変化をフーリエ変換などで周波数解析する方法が有効である。
図６は２つのターゲットの観測状況を説明する図であり、ターゲット４０１と４０２による観測状況を示している。
周波数Ｆ１からＦ２の観測ではターゲット時間軸データ列１３５として、反射波Ａと反射波Ｂの２つの反射波を検出する（図６（ｂ）参照）。また、周波数Ｆ３からＦ４の観測ではターゲット時間軸データ列１３５として、反射波Ｃと反射波Ｄの２つの反射波を検出する（図６（ｃ）参照）。次に、反射波Ａの伝搬遅延時間５２１と、反射波Ｂの伝搬遅延時間５２３と、反射波Ｃの伝搬遅延時間５２２と、反射波Ｄの伝搬遅延時間５２４との間で、各ターゲット４０１，４０２に対応した伝搬遅延時間の組合せを分類する。
【００４４】
この分類には先ほど説明したように、振幅を用いる方法がある。
振幅で比較すれば、反射波Ａ＜反射波Ｂ、反射波Ｃ＜反射波Ｄの関係があり、（反射波Ａと反射波Ｃ）、（反射波Ｂと反射波Ｄ）の分類ができる（図６（ｂ），（ｃ）における破線部分５３０，５４０参照）。
【００４５】
また、振幅だけでは、誤分類する恐れがあるので、信号が変化するタイミングも利用することができる。
図７は、各伝搬遅延時間で観測される反射波強度の時間履歴の図である。
図中、（ａ）〜（ｄ）がそれぞれ反射波Ａ〜反射波Ｄの波形に対応している。
図７において、反射波Ａ（ａ）と反射波Ｃ（ｃ）が同時に立ち上がって、信号の変化が起こっている。また、反射波Ｂ（ｂ）と反射波Ｄ（ｄ）が同時に立ち上がって、信号の変化が起こっている。よって、（反射波Ａと反射波Ｃ）、（反射波Ｂと反射波Ｄ）の分類ができる。また、各信号が立ち上がっている頂点部分で反射波Ａと反射波Ｃは細かく変動し、また、反射波Ａと反射波Ｃは大きく緩やかに変動している。この違いは変動周波数として周波数解析をすることで容易に検出でき、変動周波数同士の組合せでも分類できる。
このように、各ピークの立ち上がりタイミングによる分類や、時間変化を周波数解析し、同じ周波数同士で組合せる分類を行うことで精度の高い組合せの抽出が可能となる。
【００４６】
以上説明した組合せにより、演算手段１４２は、ターゲット４００に応じた伝搬遅延時間Ｔ１とＴ２を得る（図４に示す場合）。このＴ１とＴ２からターゲット４００の位置を計算する。この計算には先に説明した式（１）から式（４）の連列方程式を解くことによって得られる次の式（５），式（６）を用いてｔ１とｔ２を得る。
ｔ１＝Ｔ１÷２−（Ｔ２−Ｔ１）÷（２×（Ｋ＋√２−１）） （５）
ｔ２＝（Ｔ２−Ｔ１）÷（２×（Ｋ＋√２−１）） （６）
【００４７】
ここで、Ｔ１とは周波数Ｆ１からＦ２を用いて求められた、侵入物情報１３６の１番目に記憶されている伝搬遅延時間であり、Ｔ２とは周波数Ｆ３からＦ４を用いて求められた、侵入物情報１３６の２番目に記憶されている伝搬遅延時間である。
ｔ１は、図４（ａ）に示すように電波送受信手段２００のセンサ１００側から、ターゲット４００から電波送受信手段２００に下ろした垂線の交点までの距離、つまり電波送受信手段２００の長さ方向のターゲットの位置Ｚまで信号が伝搬する時間である。また、ｔ２は、上記交点とターゲット４００の距離、つまり電波送受信手段２００とターゲット４００間の距離Ｒを信号が伝搬する時間である。
【００４８】
そして、位置Ｚ、距離Ｒはｔ１，ｔ２から次の式（７）、式（８）を用いて求められる。
Ｚ＝ｔ１×Ｋ×Ｃ （７）
Ｒ＝ｔ２×Ｃ （８）
ここで、Ｃは光速（＝３×１０＾８）である。
演算手段１４２は、このような演算を行うことで、位置Ｚ、距離Ｒからなる侵入物位置情報１３７を記憶部１３０に出力する。
【００４９】
次に、接近判定手段１４３の動作について説明する。
上述したように、接近判定手段１４３は、侵入物位置情報１３７を用いて、ターゲット４００の接近を検知する。これは予め記憶部１３０の警報領域情報１３８で示された範囲内にターゲット４００の位置Ｚ、距離Ｒが入っているかを探査することで実行される。
警報領域情報１３８には電波送受信手段２００にある一定以上近づくターゲットを全て検知するには、距離Ｒの閾値だけを設定すればよい。また、例えば、入出門のように、接近通過が許される部分なども位置Ｚ、距離Ｒの警報範囲を細かく指定すれば実現できる。更に、時計と組合せて、日中と夜間で検知範囲を変更することも出来る。
接近判定手段１４３は、ターゲット４００が警報領域情報１３８で設定された範囲に侵入した場合、接近情報として接近の有無、位置Ｚ、距離Ｒを警報器３００に出力する。警報器３００は、接近情報から接近有りを検出すると、所定の警報音を発生させ、かつ、接近位置である位置Ｚ、距離Ｒを表示する。
【００５０】
ところで、送信周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４は様々な組合せで観測することが望ましい。なぜなら、先にも説明したように、例えば、９０度と４５度に選んだとき、このままの角度で遠端付近にターゲット４００が入った場合、測定精度が著しく劣化するためである。
【００５１】
周波数を変えて、放射方向を変えた場合、式（５）、式（６）の代わりに次式を用いる。
【数１】
【００５２】
ここで、θ１＝π／２、θ２＝π／４とすると式（９）は式（５）と一致し、式（１０）は式（６）と一致する。更に、送信周波数の組合せを常に変化させることにより、一部の周波数が電波妨害等で利用できなくとも、別の周波数で観測できるなど、妨害に強くなり、セキュリティシステムとしての価値も向上する。また、漏洩ケーブル２０１，２１１の端の部分でも測定精度を落とすことなく、ターゲット４００の測定が可能となる。
【００５３】
更に、周波数の組合せを変化させることで、複数ターゲットを観測したときに現れる、複数のピークの組合せを根本的に解決する方法がある。それは、２つの周波数の組合せを初めは同じか近い値にしておいて、徐々に広げながら観測するのである。そうすると、複数のピークは、２組の侵入物情報１３６の各組間で最初は同じ伝搬遅延時間だったものが、少しずつその差が開いていく。そうすれば、組合せを誤る心配もなく、必要な測定精度が得られる程度に差が開いたところで、位置を計算すればよい。
【００５４】
また、少しずつ２つの周波数の組合せを開いていくことに時間が掛かる場合は、周波数軸データ列を十分に広い範囲で取得しておき、その中から必要な周波数を抜き出して、その後の処理を行えば、計測行為は１回で済み、後は計算だけなので、非常に高速に、かつ高精度な位置計測が可能となる。
【００５５】
尚、上記実施の形態１では、ターゲットの反射波の振幅と伝搬遅延時間を測定するのに、周波数チャープ方式で、信号発生手段と信号受信手段と計測手段を構成した。しかし、この計測を実現する方法にはＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）で利用されるパルス方式、ＦＭ−ＣＷ方式、スペクトル拡散方式等も利用可能であり、それらを用いても構わない。但し、送信周波数のスペクトルの周波数範囲は、所定の式で示される範囲内（基本モード領域の範囲内）とする必要がある。
【００５６】
以上のように、実施の形態１の接近検知システムによれば、周波数によって放射指向性が変化するケーブル状の電波送信手段と、電波送信手段に対し略平行に敷設され、電波送信手段から送信された電波を受信するケーブル状の電波受信手段とからなる電波送受信手段と、電波送信手段から複数の周波数帯域の電波を送信したときに、ターゲットで反射され、電波受信手段で受信される複数の周波数帯域の電波に基づいて、周波数帯域毎の反射波の信号強度と位相と送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間とからなる計測情報を出力する計測手段と、各周波数帯域の反射波の信号強度と位相の情報に基づいて、計測情報をターゲット毎に分類し、分類した計測情報を基に、ターゲットの位置について、電波送受信手段の長さ方向の位置と電波送受信手段からの距離とを算出する演算手段とを備えたので、ターゲットが電波送受信手段に対してどのような位置関係にあっても、確実にターゲットの存在を検知することができ、また、ターゲットが複数存在してもこれらを個別に位置検知することができる。
【００５７】
また、実施の形態１の接近検知システムによれば、電波送信手段から送信される電波の周波数帯域は、電波送信手段に対して単一の信号を与えた場合に出力される信号の放射方向が単一である基本モード領域の範囲であり、かつ、基本モード領域の範囲で、電波送信手段に対して複数の周波数帯域の信号が与えられるようにしたので、漏洩ケーブルの高次モードによる複数方向への電波の放射を防ぎ、確実かつ正確にターゲットを検出できる。
【００５８】
また、実施の形態１の接近検知システムによれば、警報を出力する警報器を備え、所定の警報領域内にターゲットが存在した場合は、前記警報器から警報を発生させるようにしたので、予め指定した警報領域内にターゲットが侵入した場合でも、容易にその事態を認識することができる。
【００５９】
実施の形態２．
実施の形態２は観測に利用する周波数範囲として高次モード領域（これについては後述する）を用いるようにしたものである。
【００６０】
図面上の構成は、実施の形態１と同様であるため図１〜図４を援用して説明する。実施の形態２における計測手段１４１は、信号発生手段１１０に対して漏洩ケーブル２０１,２１１における高次モード領域の範囲内の周波数を出力するよう指示する点が実施の形態１とは異なる点である。即ち、漏洩ケーブル２０１から送信される電波の周波数が次の示される範囲となるよう信号発生手段１１０に指示する。
使用周波数／スロットピッチ＜（１／波長短縮率＋１）／２
これは、図２における「ＩＩ」の領域にあたるもので、この領域の周波数を用いると漏洩ケーブル２０１から複数の方向に電波が放射される。本発明では、図２における「ＩＩ」の領域を高次モード領域と称することとする。尚、上式についても既知であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６１】
その他のセンサ１００内における各部の構成は実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００６２】
次に、実施の形態２の接近検知システムの動作について説明する。
本実施の形態では、１つの周波数範囲だけでターゲット４００を観測し、ケーブル状の電波送信手段とケーブル状の電波受信手段からなる電波送受信手段２００の長さ方向のターゲットの位置Ｚと電波送受信手段２００との距離Ｒを求める。
【００６３】
ターゲット４００の観察に利用する周波数帯は、図２における「ＩＩ」の領域であるため、適切な周波数Ｆ５からＦ６を選択すると、同時に２つの角度でターゲット４００を観測できる。そのため、計測手段１４１で実行する周波数軸データ列１３２の取得は１回でよい。その代わり、フーリエ変換後に基準時間軸データ列１３４との差分で得られるターゲット時間軸データ列１３５には２つのピークが現れる。このピークがそれぞれの角度による観測結果に対応する。よって、この２つのピークを測定し、伝搬遅延時間Ｔ１とＴ２を得る。以下、計測手段１４１の動作を詳細に説明する。
【００６４】
図８は、計測手段１４１の動作を示すフローチャートである。
先ず、ステップＳＴ２０１において、周波数軸データ列１３２の書き込み位置、時間軸データ列１３３の書き込み位置の初期化を行う。また、周波数Ｆ５の値を周波数設定変数に、周波数Ｆ６の値を終了確認変数にセットする。尚、これら周波数Ｆ５，Ｆ６の値は、図２に示すように、上述した高次モード領域の周波数である。
【００６５】
次に、ステップＳＴ２０２において、信号発生手段１１０の正弦波発生器１１１に対し周波数設定変数の値を設定する。設定後に次回設定のための周波数設定変数を終了確認変数の値に向け少しずれた周波数に更新する。次に、ステップＳＴ２０３において、記憶部１３０の直交検波結果１３１が更新されるのを待ち、更新されたら、直交検波結果１３１を周波数軸データ列１３２に書き込む。Ｉ成分は実部、Ｑ成分は虚部とする。書き込み後に、次回の書き込み位置を更新する。
【００６６】
次に、ステップＳＴ２０４において、周波数設定変数が終了確認変数を越えたかどうか確認し、越えてなければステップＳＴ２０２に戻り、越えていればステップＳＴ２０５に進む。ステップＳＴ２０５では、周波数軸データ列１３２の値をフーリエ変換処理し、時間軸データ列１３３に書き込む。次に、ステップＳＴ２０６において、予め取得しておいた、基準時間軸データ列１３４と時間軸データ列１３３の差分をとり、ターゲット時間軸データ列１３５に書き込む。
【００６７】
次に、ステップＳＴ２０７において、ターゲット時間軸データ列１３５をそれぞれ時間の早い方から順に実部と虚部の二乗和の平方根である振幅をサーチし、最初に所定の閾値を越えたピークと２番目に所定の閾値を越えたピークを検出し、そのときの時間軸の値と、振幅を侵入物情報１３６として記憶部１３０に出力する。侵入物情報１３６は２組できる。
これで計測手段１４１の処理は終了し、次に演算手段１４２の処理に移る。
【００６８】
演算手段１４２は、所定の数式で時間ｔ１とｔ２を求め、位置ＺとＲを算出し、侵入物位置情報１３７を出力する。ここで、放射角度が実施の形態１と同じとは限らないため、実施の形態１で利用した式を利用できるとは限らないが、どのような角度であっても、連立方程式を立てて解くことにより、実施の形態１で示した式（５）、式（６）を導き出すことはできる。例えば、第１の周波数による２種類の角度をθ１およびθ２とすると、式（５）、式（６）に対応する式は、実施の形態１における式（９）および式（１０）となる。ここで、θ１＝π／２、θ２＝π／４とすると式（９）は式（５）と一致し、式（１０）は式（６）と一致する。そして、位置Ｚ、距離Ｒはｔ１、ｔ２から実施の形態１で示した式（７）、式（８）を用いて求められる。演算手段１４２は、このような演算を行うことで、位置Ｚ、距離Ｒからなる侵入物位置情報１３７を記憶部１３０に出力する。接近判定手段１４３は、侵入物位置情報１３７を用いて、ターゲット４００の接近を検知するが、これ以降の動作は実施の形態１と同じであるため、ここでの説明は省略する。
【００６９】
尚、上記実施の形態２においても、演算手段１４２は、図６および図７で示したようなターゲットが複数存在するような場合でも実施の形態１と同様の動作により、複数のターゲット４０１，４０２の位置を検出することができる。
【００７０】
以上のように、実施の形態２の接近検知システムによれば、電波送信手段から送信される電波の周波数帯域は、電波送信手段に対して単一の信号を与えた場合に出力される信号の放射方向が複数存在する高次モード領域の範囲であり、かつ、高次モード領域の範囲で、電波送信手段に対して単一の周波数帯域の信号が与えられるようにしたので、１つの周波数で複数の方向からターゲットに電波を放射することができるため、測定にかかる時間を短縮することができる。
【００７１】
実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１または実施の形態２の接近検知システムの構成を複数組備え、ターゲット４００の３次元位置を計測するようにしたものである。
【００７２】
図９は、実施の形態３の接近検知システムの構成と動作原理を示す説明図である。
実施の形態３の接近検知システムは、２組のセンサや電波送受信手段を備えている。即ち、センサ１００ａ、同軸ケーブル２０２ａ，２１２ａ、漏洩ケーブル２０１ａ，２１１ａ、終端器２０３ａ，２１３ａからなる一方の組と、センサ１００ｂ、同軸ケーブル２０２ｂ，２１２ｂ、漏洩ケーブル２０１ｂ，２１１ｂ、終端器２０３ｂ，２１３ｂからなる他方の組とを備えている。それぞれの構成は、実施の形態１または実施の形態２におけるセンサ１００、同軸ケーブル２０２，２１２、漏洩ケーブル２０１，２１１、終端器２０３，２１３と同様であるため、ここでの説明は省略する。但し、実施の形態３においては、接近判定手段１４３や警報領域情報１３８に相当する構成は３次元位置計測手段５００で備えているものとする。
【００７３】
また、実施の形態３において、電波送受信手段２００ａ側の長さ方向のターゲット４００の位置をＺ１、ターゲット４００への距離をＲ１とし、電波送受信手段２００ｂ側の長さ方向のターゲット４００の位置をＺ２、ターゲット４００への距離をＲ２とする。
【００７４】
３次元位置計測手段５００は、上述したように、それぞれのセンサ１００ａ，１００ｂで求められたターゲット４００の電波送受信手段２００ａ，２００ｂの長さ方向の位置Ｚ１，Ｚ２と、電波送受信手段２００ａ，２００ｂからの距離Ｒ１，Ｒ２とに基づいて、ターゲット４００の３次元位置を求め、この３次元位置に基づいてターゲット４００の接近判定を行い、接近情報として接近の有無や電波送受信手段２００ａ，２００ｂとターゲット４００との距離を警報器３００に出力するものである。警報器３００については実施の形態１または実施の形態２と同様である。
【００７５】
次に、実施の形態３の動作について説明する。
それぞれの漏洩ケーブル２０１ａ，２１１ａおよび漏洩ケーブル２０１ｂ，２１１ｂを用いたターゲット４００の電波送受信手段２００ａ，２００ｂの長さ方向の位置Ｚ１，Ｚ２および距離Ｒ１，Ｒ２の求め方は実施の形態１または実施の形態２における位置Ｚおよび距離Ｒの場合と同様である。
【００７６】
３次元位置計測手段５００には、センサ１００ａから、接近の有無、位置Ｚ１、距離Ｒ１の情報を含む第１の接近情報が、センサ１００ｂから、接近の有無、位置Ｚ２、距離Ｒ２の情報を含む第２の接近情報が入力される。これにより、３次元位置計測手段５００は、漏洩ケーブル２０１ａ，２１１ａと漏洩ケーブル２０１ｂ，２１１ｂの配置を基準に、第１および第２の接近情報として得られる距離Ｚ１，Ｚ２，Ｒ１，Ｒ２からターゲット４００の３次元位置を計測することが可能となる。
【００７７】
例えば、図９に示す構成の場合は次式により３次元位置を計測することが可能である。
【数２】
【００７８】
３次元位置計測手段５００は、ターゲット４００の３次元位置を計算すると、求めたｚ，ｙ，ｈと、予め定めておいた空間的な警報領域の値とを比較する。そして、この警報領域内にターゲットの３次元位置が入ったときに接近有りとしてターゲット４００の３次元位置とを含む接近情報を警報器３００に出力する。これにより、警報器３００は、警報を出力すると共に、ターゲット４００の３次元位置を表示する。
【００７９】
以上のように、実施の形態３の接近検知システムによれば、周波数によって放射指向性が変化するケーブル状の電波送信手段と、電波送信手段に対し略平行に敷設され、電波送信手段から送信された電波を受信するケーブル状の電波受信手段とからなる電波送受信手段と、電波送信手段から複数の周波数帯域の電波を送信したときに、ターゲットで反射され、電波受信手段で受信される複数の周波数帯域の電波に基づいて、周波数帯域毎の反射波の信号強度と位相と送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間とからなる計測情報を出力する計測手段と、各周波数帯域の反射波の信号強度と位相の情報に基づいて、計測情報をターゲット毎に分類し、ターゲットの位置について、電波送受信手段の長さ方向の位置と電波送受信手段からの距離とを算出する演算手段とを複数組備えると共に、複数組の電波送受信手段、計測手段および演算手段によって得られた複数組のターゲットの位置と距離とに基づいて、ターゲットの３次元位置を測定する３次元位置計測手段とを備えたので、ターゲットの３次元位置を計測することが可能となる。これにより、例えば、３次元的な細かい警報領域を設定することができ、また、上空からの侵入なのか、地上からの侵入なのかといった区別をすることも可能となる。
【００８０】
尚、上記各実施の形態では、ケーブル状の電波送信手段とケーブル状の電波受信手段とからなる電波送受信手段２００，２００ａ，２００ｂは、略直線状に配置されているとして説明したが、若干、曲線状に配置されている場合であっても同様に適用することができる。このような曲線状に配置されている場合、ターゲット４００の位置は、電波送受信手段２００，２００ａ，２００ｂの長さ方向の位置Ｚ，Ｚ１，Ｚ２と、この位置Ｚ，Ｚ１，Ｚ２を通る法線におけるターゲット４００と電波送受信手段２００，２００ａ，２００ｂとの距離Ｒ，Ｒ１，Ｒ２として求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】この発明の実施の形態１による接近検知システムを示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による接近検知システムの漏洩ケーブルの放射指向性特性を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１による接近検知システムの記憶部のデータと制御部との関係を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１による接近検知システムの動作原理を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１による接近検知システムの計測手段の動作を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１による接近検知システムのターゲットが複数存在する場合の動作原理の説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１による接近検知システムの各伝搬遅延時間で観測される反射波強度の時間履歴を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２による接近検知システムの計測手段の動作を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態３による接近検知システムの構成と動作原理を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８２】
１００，１００ａ，１００ｂ センサ、１４１ 計測手段、１４２ 演算手段、１４３ 接近判定手段、２００，２００ａ，２００ｂ 電波送受信手段、２０１，２０１ａ，２０１ｂ 漏洩ケーブル（電波送信手段）、２１１，２１１ａ，２１１ｂ 漏洩ケーブル（電波受信手段）、３００ 警報器、４００，４０１，４０２ ターゲット、５００ ３次元位置計測手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数によって放射指向性が変化するケーブル状の電波送信手段と、前記電波送信手段に対し略平行に敷設され、当該電波送信手段から送信された電波を受信するケーブル状の電波受信手段とからなる電波送受信手段と、
前記電波送信手段から複数の周波数帯域の電波を送信したときに、ターゲットで反射され、前記電波受信手段で受信される前記複数の周波数帯域の電波に基づいて、周波数帯域毎の反射波の信号強度と位相と送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間とからなる計測情報を出力する計測手段と、
前記各周波数帯域の反射波の信号強度と位相の情報に基づいて、前記計測情報を前記ターゲット毎に分類し、分類した計測情報を基に、前記ターゲットの位置について、前記電波送受信手段の長さ方向の位置と前記電波送受信手段からの距離とを算出する演算手段とを備えた接近検知システム。
【請求項２】
電波送信手段から送信される電波の周波数帯域は、当該電波送信手段に対して単一の信号を与えた場合に出力される信号の放射方向が単一である基本モード領域の範囲であり、かつ、当該基本モード領域の範囲で、前記電波送信手段に対して複数の周波数帯域の信号が与えられることを特徴とする請求項１記載の接近検知システム。
【請求項３】
電波送信手段から送信される電波の周波数帯域は、当該電波送信手段に対して単一の信号を与えた場合に出力される信号の放射方向が複数存在する高次モード領域の範囲であり、かつ、当該高次モード領域の範囲で、前記電波送信手段に対して単一の周波数帯域の信号が与えられることを特徴とする請求項１記載の接近検知システム。
【請求項４】
周波数によって放射指向性が変化するケーブル状の電波送信手段と、前記電波送信手段に対し略平行に敷設され、当該電波送信手段から送信された電波を受信するケーブル状の電波受信手段とからなる電波送受信手段と、前記電波送信手段から複数の周波数帯域の電波を送信したときに、ターゲットで反射され、前記電波受信手段で受信される前記複数の周波数帯域の電波に基づいて、周波数帯域毎の反射波の信号強度と位相と送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間とからなる計測情報を出力する計測手段と、前記各周波数帯域の反射波の信号強度と位相の情報に基づいて、前記計測情報を前記ターゲット毎に分類し、分類した計測情報を基に、前記ターゲットの位置について、前記電波送受信手段の長さ方向の位置と前記電波送受信手段からの距離とを算出する演算手段とを複数組備えると共に、
前記複数組の電波送受信手段、計測手段および演算手段によって得られた複数組の前記ターゲットの位置と距離とに基づいて、当該ターゲットの３次元位置を測定する３次元位置計測手段とを備えたことを特徴とする接近検知システム。
【請求項５】
警報を出力する警報器を備え、所定の警報領域内にターゲットが存在した場合は、前記警報器から警報を発生させることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の接近検知システム。
【請求項１】
周波数によって放射指向性が変化するケーブル状の電波送信手段と、前記電波送信手段に対し略平行に敷設され、当該電波送信手段から送信された電波を受信するケーブル状の電波受信手段とからなる電波送受信手段と、
前記電波送信手段から複数の周波数帯域の電波を送信したときに、ターゲットで反射され、前記電波受信手段で受信される前記複数の周波数帯域の電波に基づいて、周波数帯域毎の反射波の信号強度と位相と送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間とからなる計測情報を出力する計測手段と、
前記各周波数帯域の反射波の信号強度と位相の情報に基づいて、前記計測情報を前記ターゲット毎に分類し、分類した計測情報を基に、前記ターゲットの位置について、前記電波送受信手段の長さ方向の位置と前記電波送受信手段からの距離とを算出する演算手段とを備えた接近検知システム。
【請求項２】
電波送信手段から送信される電波の周波数帯域は、当該電波送信手段に対して単一の信号を与えた場合に出力される信号の放射方向が単一である基本モード領域の範囲であり、かつ、当該基本モード領域の範囲で、前記電波送信手段に対して複数の周波数帯域の信号が与えられることを特徴とする請求項１記載の接近検知システム。
【請求項３】
電波送信手段から送信される電波の周波数帯域は、当該電波送信手段に対して単一の信号を与えた場合に出力される信号の放射方向が複数存在する高次モード領域の範囲であり、かつ、当該高次モード領域の範囲で、前記電波送信手段に対して単一の周波数帯域の信号が与えられることを特徴とする請求項１記載の接近検知システム。
【請求項４】
周波数によって放射指向性が変化するケーブル状の電波送信手段と、前記電波送信手段に対し略平行に敷設され、当該電波送信手段から送信された電波を受信するケーブル状の電波受信手段とからなる電波送受信手段と、前記電波送信手段から複数の周波数帯域の電波を送信したときに、ターゲットで反射され、前記電波受信手段で受信される前記複数の周波数帯域の電波に基づいて、周波数帯域毎の反射波の信号強度と位相と送信してから受信されるまでの伝搬遅延時間とからなる計測情報を出力する計測手段と、前記各周波数帯域の反射波の信号強度と位相の情報に基づいて、前記計測情報を前記ターゲット毎に分類し、分類した計測情報を基に、前記ターゲットの位置について、前記電波送受信手段の長さ方向の位置と前記電波送受信手段からの距離とを算出する演算手段とを複数組備えると共に、
前記複数組の電波送受信手段、計測手段および演算手段によって得られた複数組の前記ターゲットの位置と距離とに基づいて、当該ターゲットの３次元位置を測定する３次元位置計測手段とを備えたことを特徴とする接近検知システム。
【請求項５】
警報を出力する警報器を備え、所定の警報領域内にターゲットが存在した場合は、前記警報器から警報を発生させることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の接近検知システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−３２７８８３（Ｐ２００７−３２７８８３Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６００９０（Ｐ２００６−１６００９０）
【出願日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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