無線監視システム
【課題】無線監視システムにおいて、安価な構成で、モニタ装置と複数のカメラ装置との間で高感度かつ高速な通信を行う。
【解決手段】通信待受モードにおいては、狭帯域フィルタ３５ａを用いると共に、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を時間の経過に応じて変更しながらカメラ装置２から通信許可要求信号が送信されるのを待ち受ける。いずれかのカメラ装置２から送信された通信許可要求信号を受信したとき、広帯域フィルタ３５ｂに切り替えると共に、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を固定して、高速通信を行う。
【解決手段】通信待受モードにおいては、狭帯域フィルタ３５ａを用いると共に、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を時間の経過に応じて変更しながらカメラ装置２から通信許可要求信号が送信されるのを待ち受ける。いずれかのカメラ装置２から送信された通信許可要求信号を受信したとき、広帯域フィルタ３５ｂに切り替えると共に、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を固定して、高速通信を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互に無線通信可能なカメラ装置とモニタ装置を用いた無線監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から戸建や集合住宅等の住宅内、又は事業所等の非住宅内で侵入者や不審者等を監視する監視システムにおいては、カメラ装置の設置の便宜を図るために、カメラ装置とモニタ装置の相互間において無線通信により画像データ等を送受信する無線監視システムが使用されている。例えば、特許文献１には、カメラ装置の周辺に無線センサを配置し、相互に無線通信することにより、親機であるモニタ装置と無線センサとの通信を廃して、モニタ装置の負荷を軽減する無線監視システムが示されている。
【０００３】
カメラ装置とモニタ装置との間の通信においては、長距離通信を可能とするために、通常、スペクトラム拡散やＯＦＤＭ（直交波周波数分割多重）などの複雑な変復調方式を用いたり、誤り訂正符号などを追加したりしていた。
【特許文献１】特開２００４−１２８６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながらスペクトラム拡散やＯＦＤＭなどの変復調方式はシステム構成が複雑になりコストが増大してしまうという課題があり、また誤り訂正符号は使用可能な周波数帯域が限られている無線伝送において伝送速度の上限を高くできないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、簡素でかつ安価な構成でありながらも、カメラ装置とモニタ装置との間で高感度かつ高速な通信を行うことができる無線監視システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、画像を撮像する撮像手段と、この撮像手段が撮像した画像のデータを無線により送信する送信手段とを有し、特定の場所に設置される複数のカメラ装置と、前記カメラ装置の送信手段から送信された無線信号を受信するための複数のアンテナ及び該アンテナの指向性を変更するための位相変更手段を有するフェーズドアレイアンテナと、このフェーズドアレイアンテナによって受信された無線信号を復調する信号復調手段と、この信号復調手段によって復調された信号にフィルタをかけるフィルタ手段と、このフィルタ手段を通過した信号に基づいて画像を表示する表示手段と、前記位相変更手段、信号復調手段、フィルタ手段及び表示手段を制御する制御手段とを有するモニタ装置とを備えた無線監視システムにおいて、前記制御手段は、通常の通信待受モードにおいて、前記位相変更手段を制御して、前記フェーズドアレイアンテナの指向方向を時間の経過に応じて変更しながらカメラ装置から通信許可要求信号が送信されるのを待ち受け、いずれかのカメラ装置から送信された通信許可要求信号を受信したとき、通信実行モードに移行して前記フェーズドアレイアンテナの指向方向を固定するように前記位相変更手段を制御して、画像データを受信することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の無線監視システムにおいて、前記フィルタ手段は、第１帯域の信号を通過させる第１帯域フィルタと、前記第１帯域よりも広い第２帯域の信号を通過させる第２帯域フィルタとを有し、いずれかのフィルタを択一的に選択可能であり、前記制御手段は、通常の通信待受モードにおいて、前記フィルタ手段に第１帯域フィルタを選択させ、通信実行モードに移行した後は、前記フィルタ手段に第２帯域フィルタを選択させることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の無線監視システムにおいて、前記制御手段は、通信実行モードにおいて、カメラ装置から画像データの送信が完了した後、通常の通信待受モードに戻ることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の無線監視システムにおいて、前記制御部は、各カメラ装置が設置されている方向を記憶し、通信実行モードにおいて、通信を行うカメラ装置の方向に合わせて前記フェーズドアレイアンテナの指向方向を固定するように前記位相変更手段を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、制御手段は、通常の通信待受モードにおいて、フェーズドアレイアンテナの指向方向を時間の経過に応じて変更するように位相変更手段を制御する。これにより、通信エリア内の全方位においてカメラ装置からの通信を待ち受けることができる。フェーズドアレイアンテナが一定の周期で常にいずれかの特定の方向に向けられることとなるので、無指向状態でカメラ装置と通信する場合と比較して、その特定の方向の受信感度を高めることができる。そのため、複雑なシステム構成を必要とする変復調方式を用いることなく、カメラ装置との間における通信可能距離を大きくすることができ、通信エリアを拡張することができる。また、カメラ装置から送信される電波の強度を抑制してもモニタ装置との間で良好な通信を継続できるので、通常の通信待受モードにおけるカメラ装置の消費電力を低減することが可能となる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、通常の通信待受モードにおいて、制御手段がフィルタ手段に第１帯域フィルタを選択させるので、信号復調手段によって復調された信号に混入しているノイズを効果的に除去することができ、受信感度をさらに高めることが可能となる。これによりカメラ装置から送信される電波の強度を更に抑制でき、通常の通信待受モードにおけるカメラ装置の消費電力のさらなる低減を図ることができる。一方、いずれかのカメラ装置から送信された通信許可要求信号を受信して通信実行モードに移行すると、制御手段が第２帯域フィルタを選択するようにフィルタ手段を制御するので、カメラ装置との間で広帯域の電波を用いて高速な通信を行えるようになる。また、回転しているモニタ装置のフェーズドアレイアンテナの指向性がずれていてもカメラ装置からの通信許可要求信号を受信しやすくなるため、カメラ装置のより早い検知が可能となる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、通信実行モードにおいて、カメラ装置から画像データの送信が完了した後、通常の通信待受モードに戻るので、カメラ装置の消費電力を低減して、システムのランニングコストの低減を図ることが可能となる。また、別のカメラ装置との通信を待ち受けることができるようになる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、制御手段は、各カメラ装置が設置されている方向を記憶し、通信実行モードにおいて、通信を行うカメラ装置の方向に合わせてフェーズドアレイアンテナの指向性を固定するので、フェーズドアレイアンテナの指向性をカメラ装置の方向に正確に合わせることができ、受信電波の強度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態による無線監視システムについて図面を参照して説明する。図１は住居等の設備として備え付けられる無線監視システムを示している。無線監視システム１は、複数のカメラ装置２と、各カメラ装置２によって撮像された画像を表示するモニタ装置３等によって構成されている。各カメラ装置２とモニタ装置３とは、同一の周波数チャンネルを用いて無線によって相互に通信可能である。
【００１５】
カメラ装置２は、画像を撮像して電子データとして出力するＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子（撮像手段）２１と、撮像素子２１が撮像した画像の電子データを無線により送受信する送受信部（送信手段）２２等を有している。カメラ装置２は、例えば住居等の要所に設置される。
【００１６】
モニタ装置３は、フェーズドアレイアンテナ（位相配列アンテナ）３０、送受信切替スイッチ３３、受信部３４、フィルタ部３５、送信部３６、ベースバンド処理部３７、表示部３８、制御部（制御手段）３９等によって構成されている。フェーズドアレイアンテナ３０は、例えば、平面上に配列された複数のアンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ．．．及びそれらに対応する位相変換器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ．．．等を有し、各アンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ．．．の放射する電波の位相を変換（移相）することによってその指向性を変更し、各カメラ装置２の送受信部２２との間で無線信号を送受信する。各アンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ．．．の放射する電波の位相は、位相変換部３２によって変換される。送受信切替スイッチ３３は、制御部３９から出力された制御信号に応じてモニタ装置３の送受信動作を切り替える。受信部３４は、フェーズドアレイアンテナ３０を介して電波を受信するチューナ３４ａと、チューナ３４ａによって受信された信号を復調する受信復調部（信号復調手段）３４ｂ等を有している。なお、フェーズドアレイアンテナ３０を構成するアンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ．．．及び位相変換器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ．．．は、適宜増減可能である。基本原理として、アンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ．．．の本数を増やすことによりフェーズドアレイアンテナ３０の指向性が高まる傾向にあるため、高い指向性が必要な場合はアンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ．．．の本数を増やせばよい。
【００１７】
フィルタ部３５は、受信復調部３４ｂによって復調された受信ベースバンド信号の不要成分にフィルタをかけ、受信感度を高める。フィルタ部３５は、比較的狭い第１帯域の受信ベースバンド信号を通過させる狭帯域フィルタ（第１帯域フィルタ）３５ａと、第１帯域よりも広い第２帯域の受信ベースバンド信号を通過させる広帯域フィルタ（第２帯域フィルタ）３５ｂとを有し、制御部３９から出力された制御信号に応じていずれかのフィルタを択一的に選択可能に構成されている。すなわち、狭帯域フィルタ３５ａ及び広帯域フィルタ３５ｂは、フィルタ部３５に設けられているフィルタ切り替えスイッチ（図示せず）にて選択される。送信部３６は、送受信切替スイッチ３３、位相変換部３２及びフェーズドアレイアンテナ３０を介してカメラ装置２に信号を送信する。ベースバンド処理部３７は、送受信するベースバンド信号を処理する。表示部３８は、ベースバンド処理部３７によって処理された信号に基づいて画像を表示する。より具体的には、いずれかのカメラ装置２によって撮像された画像が表示部３８に表示される。制御部３９は、モニタ装置３の上記各部の制御を司る。制御部３９は、各カメラ装置２が設置されている方向を記憶しており、その方向に合わせてフェーズドアレイアンテナ３０の指向性を制御する。
【００１８】
図２はフェーズドアレイアンテナ３０を構成するアンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの配置を、図３は、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性をそれぞれ示している。本実施形態においては、アンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄとして４本の半波長ダイポールアンテナを適用している。アンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、通信に用いる電波の波長をλとすると、図２（ｂ）に示すように平面視で一辺がλ／４の正方形の頂点に、正方形の平面に垂直に配置されている。上述のごとくアンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを配置し、位相変換器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ．．．によって移相を行うことにより、Ｘ−Ｙ平面上のアンテナ指向性を制御することができる。
【００１９】
図２（ｂ）中、Ａ方向にフェーズドアレイアンテナ３０の指向性を合わせたときのフェーズドアレイアンテナ３０の指向性パターンを図３（ａ）に、Ｄ方向にフェーズドアレイアンテナ３０の指向性を合わせたときのフェーズドアレイアンテナ３０の指向性パターンを図３（ｂ）にそれぞれ示している。フェーズドアレイアンテナ３０の指向性を合わせた方向の利得が最も高くなり、その周辺領域の利得も高められている。
【００２０】
図４は、各カメラ装置２とモニタ装置３との通信状態とフェーズドアレイアンテナ３０の指向性を示している。モニタ装置３は、通常の通信待受モードと高速通信モードで動作する。通常の通信待受モードとは、いずれかのカメラ装置２からの通信開始を待ち受けているモードである。高速通信モードとは、通信を開始したカメラ装置２との間で画像データ等を高速に通信するモードである。
【００２１】
通常の通信待受モードにおいては、図４（ａ）に示すように、制御部３９は、いずれのカメラ装置２とも通信可能なように、位相変換器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ．．．を制御してフェーズドアレイアンテナ３０を指向方向を時間の経過に応じて変更する。同図では、時間Ｔが０、ｔ１，ｔ２，ｔ３と経過することに応じてフェーズドアレイアンテナ３０を指向方向を時計回りに４５゜ずつ変更する例を示している。制御部３９がさらに細かく位相変換器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ．．．を制御することにより、フェーズドアレイアンテナ３０を指向方向を時計回り、もしくは反時計回りに連続的に、例えば１゜ずつ変更するようにしてもよい。この場合にあっては、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性がフェーズドアレイアンテナ３０を中心として時計回りに回転することとなる。
【００２２】
図５（ａ）は、モニタ装置３からみた各カメラ装置２の方向を、図５（ｂ）は、モニタ装置３の制御部３９が各カメラ装置２に割り当てられているカメラＩＤと各カメラ装置２の方向を記憶するためのテーブルをそれぞれ示している。カメラ装置２Ａ乃至２Ｄには、それぞれカメラＩＤ００１〜１００が割り当てられ、Ａ方向〜Ｈ方向には、図５（ａ）に示すように、方向コードとして０００〜１１１が割り当てられている。制御部３９は、カメラ装置毎にカメラＩＤと方向コードとを対応づけて記憶し、その方向コードを読み込むことにより各カメラ装置２Ａ乃至２Ｄが設置されている方向を特定し、通信を開始するカメラ装置２の方向にフェーズドアレイアンテナ３０の指向性を合わせる。
【００２３】
以下、カメラ装置２Ａとモニタ装置３との間で通信を行う場合について説明する。カメラ装置２Ａは、モニタ装置３との間で通信を行うにあたって通信許可要求信号を送信する。この通信許可要求信号は、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向が１周回に亘って変更され元の方向に戻る時間より、長く送信される。カメラ装置２Ａから通信許可要求信号が送信されると、時間Ｔ＝ｔ１のときフェーズドアレイアンテナ３０の指向方向がモニタ装置３からみたカメラ装置２Ａの設置方向と一致して、モニタ装置３は上記通信許可要求信号を受信することができる。通信許可要求信号を受信したモニタ装置３は、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を固定して、通信実行モードに移行する。これにより、フェーズドアレイアンテナ３０の受信感度が高まり、カメラ装置２Ａとの間で安定した通信状態が確保されることとなる。なお、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向は、通信許可要求信号を受信したときの指向方向として固定してもよいし、図５（ｂ）に示すテーブルに基づいて固定してもよい。
【００２４】
図４（ａ）に示すように、通常の待受モードにおいて、制御部３９は、狭帯域フィルタ３５ａを選択するようにフィルタ部３５を制御し、受信ベースバンドフィルタを狭帯域としている。これは、カメラ装置２からの通信許可要求信号が低速であり、モニタ装置３のベースバンドフィルタの帯域が狭くなるほどノイズが除去されてＳＮ比が大きくなり、感度が高まって通信エリアを拡大することができるからである。例えば、高速通信モードにおける伝送速度は１６Ｍｂｐｓであるのに対して、カメラ装置２からの通信許可要求信号の伝送速度を１．６Ｍｂｐｓ程度とすると、狭帯域フィルタ３５ａを用いて通信することができる。この場合、１０ｌｏｇ１０＝１０ｄＢの感度向上が期待できる。このように、アンテナを無指向性とし、狭帯域フィルタ３５ａを用いる場合、広帯域フィルタ３５ｂを用いる場合に比べて雑音量（ノイズ）が少なくなり、全方向に対して信号のＳＮ比を向上させ通信距離を長距離化することができる。
【００２５】
一方、高速通信モードにおいては、受信ベースバンドフィルタを広帯域化する必要があるが、それにより受信感度が劣化するという問題が生ずる。そこで、図４（ｂ）に示すように、本実施形態においては、モニタ装置３が例えばカメラ装置２Ａから送信された通信許可要求信号を受信すると、制御部３９は、広帯域フィルタ３５ｂを選択して受信ベースバンドフィルタを広帯域化することに加え、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性を、通信を開始するカメラ装置２Ａの方向に固定することにより、結果として感度を劣化させることなく高速通信を実現する。ここでいう「カメラ装置２Ａの方向」とは、例えば、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性をその方向に向けたとき、受信強度（受信信号の電界強度）又はＳＮ比が最大となる方向のことであり、カメラ装置２Ａと通信を行うにあたって最適なフェーズドアレイアンテナ３０の指向方向をいう（周辺の電波伝搬環境により、カメラ装置２Ａが存在する方向と一致するとは限らない）。
【００２６】
図６は、無線監視システム１において、モニタ装置３の動作モードを通常の通信待受モードから通信実行モードに切り替えて通信を開始する手順を示している。モニタ装置３は、どこに設置されたカメラ装置２とも通信が可能なように、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を時間経過に応じて変更して、カメラ装置２からの通信を待ち受ける（＃１）。いずれかのカメラ装置２に何らかのトリガ入力がなされ、それに応じてそのカメラ装置２から通信許可要求信号が送信されると（＃２においてＹＥＳ）、モニタ装置３がその通信許可要求信号を受信する（＃３）。そうすると、モニタ装置３の制御部３９は、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を固定して、カメラ装置２に通信許可信号を送信する（＃４）。これにより、モニタ装置３は通信実行モードに移行する。カメラ装置２が、上記通信許可信号を受信すると（＃５においてＹＥＳ）、カメラ装置２からモニタ装置３に画像データの伝送を開始する（＃６）。これにより、いずれかのカメラ装置２とモニタ装置３との間で１対１の通信がなされる。
【００２７】
図７は、無線監視システム１において、モニタ装置３の動作モードを通常の通信待受モードからより高速で通信可能な高速通信モードに切り替えて通信を行う手順を示している。モニタ装置３は、まず、フィルタ部３５に狭帯域フィルタ３５ａを選択させて、受信ベースバンド信号の不要成分にかけるフィルタを狭帯域化し、（＃１１）、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を時間経過に応じて変更して、カメラ装置２からの通信を待ち受ける（＃１２）。いずれかのカメラ装置２に何らかのトリガ入力がなされ、それに応じてそのカメラ装置２から通信許可要求信号が送信されると（＃１３においてＹＥＳ）、モニタ装置３がその通信許可要求信号を受信する（＃１４）。そうすると、モニタ装置３の制御部３９は、フィルタ部３５に広帯域フィルタ３５ｂを選択させて、受信ベースバンド信号の不要成分にかけるフィルタを広帯域化し、（＃１５）、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を固定して、カメラ装置２に通信許可信号を送信する（＃１６）。これにより、モニタ装置３は図６に示す通信実行モードよりも高速で通信が可能な高速通信モードに移行する。カメラ装置２が、上記通信許可信号を受信すると（＃１７においてＹＥＳ）、カメラ装置２からモニタ装置３に画像データの伝送を開始する（＃１８）。これにより、いずれかのカメラ装置２とモニタ装置３との間で１対１の高速通信がなされる。カメラ装置２からモニタ装置３への画像データの伝送が終了すると（＃１９）、＃１１に戻り、モニタ装置３の動作モードが、再び通常の通信待受モードに移行する。
【００２８】
図６に示した手順中＃４の処理において固定するフェーズドアレイアンテナ３０の指向方向は、通信許可要求信号を受信したときのフェーズドアレイアンテナ３０の指向方向としてもよいし、図５（ｂ）に示すテーブルに基づいて設定してもよい。図７に示した手順中＃１６の処理において固定するフェーズドアレイアンテナ３０の指向方向についても、同様である。
【００２９】
図８は、図５（ｂ）に示したテーブルを作成する手順を示している。テーブルの作成は、例えば、いずれかのカメラ装置２が設置され、モニタ装置３及びカメラ装置２の電源がオンされたとき行うものとする。モニタ装置３及びカメラ装置２の電源がオンされると（＃２１）、モニタ装置３の制御部３９は、カメラ装置２のカメラＩＤを登録する（＃２２）。例えば、図５（ｂ）においては、４個のカメラ装置２のカメラＩＤ００１〜１００を登録しているが、８個のカメラ装置２のカメラＩＤ０００〜１１１まで登録可能である。すべてのカメラ装置２のカメラＩＤの登録が完了すると（＃２３においてＹＥＳ）、モニタ装置３の制御部３９は、カメラ装置２のカメラ方向の設定を開始する（＃２４）。まず、モニタ装置３の制御部３９は、カメラ装置２の方向を認識し（＃２５）、その方向コードを記憶することによりテーブルを作成する（＃２６）。本実施形態においては、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性をＡ〜Ｈの８方向に設定可能であり、カメラ装置２がＡ〜Ｈの８方向のうちどの方向に相当するかを認識し、カメラ装置２の方向を設定する。カメラ装置２の方向の設定は、システム管理者が手動にてテーブルを完成させることにより行うものとしてもよいが、制御部３９が、自動的に行うようにしてもよい。すべてのカメラ装置２の方向を設定を完了するまで＃２５、＃２６の処理を繰り返し（＃２７においてＮＯ）、完了すると（＃２７においてＹＥＳ）、処理を終了する。
【００３０】
以上の手順により、図５（ｂ）に示したテーブルが作成され、制御部３９は、このテーブルを参照することにより、＃２４において通信を開始するカメラ装置２の方向を特定することができる。例えば、モニタ装置３が＃２０において受信した通信許可要求信号に含まれるカメラＩＤが００１である場合、制御部３９は、それに対応する方向コード００１からカメラ装置２がＢ方向に設置されていると判断し、位相変換器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ．．．を制御してフェーズドアレイアンテナ３０の指向性をＢ方向に設定する。図５（ｂ）に示したテーブルを用いることにより、制御部３９として１つのマイクロコンピュータでフェーズドアレイアンテナ３０の指向性を制御できるようになるため、同等の機能をハードウェアで実現する場合と比べて、システムの管理が容易となり、低コスト化が図れる。ここでは、接続可能なカメラ台数と設置方向をそれぞれ８台、８方向としているが、ターゲットとなるシステムに応じて適宜増減が可能である。
【００３１】
本実施形態によれば、制御部３９が、複数のカメラ装置２が設置されている方向を、各カメラ装置２に割り当てられているカメラＩＤと各カメラ装置の方向が関連づけられたテーブルによって記憶しているので、システムの管理が容易なものとなり、運営コストの低減を図ることが可能となる。
【００３２】
以下、図８に示す＃２５において、モニタ装置３の制御部３９が、カメラ装置２の方向を認識する手順について説明する。既に述べたように、図２に示すようにアンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを配置し、位相変換器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ．．．によって移相を行うことにより、X-Y平面上のアンテナ指向性を制御することができる。
【００３３】
図９は、アンテナ指向性と移相量の関係を示している。ここでは無指向性を得る場合と、Ｚ軸の周りに４５゜刻みで８方向の指向性を得る場合の合計９通りについて対応する移相量を示したが、移相量を適宜調整することにより、さらに細かく指向性を制御することも可能である。無線監視システム１は、大別して学習モードと通信モードの２つの動作モードをもつ。学習モードは、モニタ装置３が各カメラ装置２に対して最適なアンテナ指向性を割り当てるためのモードであり、主として無線監視システム１の設置後、通信モードに入る前に実施する。通信モードは、モニタ装置３と各カメラ装置２との間で通信を行うためのモードであり、上記通信実行モード、高速通信モード及び通信待受モードを含む。
【００３４】
学習モードにおいて、モニタ装置３は、位相変換器３２ａ（移相器ＰＳ１）、３２ｂ（移相器ＰＳ２）、３２ｃ（移相器ＰＳ３）、３２ｄ（移相器ＰＳ４）の移相量をすべて0に設定し、アンテナ指向性を無指向にする。ここでカメラ装置２Ａから、カメラ装置２ＡのＩＤ情報を含むテスト信号を連続的に送信させる。モニタ装置３はカメラ装置２Ａからのテスト信号を受信すると、まず移相器ＰＳ１〜ＰＳ４の移相量をそれぞれ９０°、９０°、０°、０°に設定する。このように移相量を設定すると、アンテナの指向性は図９に示したようにＡ方向に設定され、このときの受信信号強度をベースバンド処理部３７内の記憶部に記憶させる。次に移相器ＰＳ１〜ＰＳ４の移相量をそれぞれ６４°、０°、−６４°、０°に設定する。このように移相量を設定すると、アンテナの指向性はＢ方向に設定され、このときの受信信号強度をベースバンド処理部３７内の記憶部に記憶させる。以下同様に、８通りのアンテナ指向性に対して、それぞれの場合における受信信号強度を求める。その結果、最も受信信号の強度が強くなったアンテナの指向性の方向にカメラ装置２Ａが存在すると判断し、図５におけるテーブルに記憶する。カメラ装置２Ｂ〜２Ｄに関しても同様に、方向を認識してテーブルに記憶する。移相器ＰＳ１〜ＰＳ４の移相量を適宜設定することにより、アンテナ指向性を１゜ずつ変更し、その受信強度に基づいてカメラ装置２Ａの方向を認識するものとしてもよい。
【００３５】
図１０は、モニタ装置３の制御部３９が、カメラ装置２の方向を認識する手順を示している。このフローチャートでは、Ａ方向から時計回りにＨ方向まで順次アンテナの指向性を４５゜ずつ変更して、受信強度を測定する例を示している。モニタ装置３の制御部３９は、まず、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性をＡ方向に合わせて（＃３１）、カメラ装置２から送信された信号を受信し、その受信強度を測定し（＃３２）、その値を記憶する（＃３３）。そして、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性を時計回りに４５゜変更して（＃３４においてＮＯ、＃３７）、＃３２に戻る。こうして＃３２、＃３３、＃３４及び＃３７の処理を繰り返して、すべての方向の受信強度を記憶すると（＃３４においてＹＥＳ）、Ａ〜Ｈ方向の受信強度を比較し（＃３５）、最も受信強度が大きい方向をカメラ装置２の方向として設定し（＃３６）、処理を終了する。
【００３６】
上記手順によれば、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性を変更しながら受信した無線信号の受信強度を検知し、該受信強度が最大となる方向を該カメラ装置２が設置されている方向として制御部３９が記憶するので、カメラ装置２の方向が自動的に制御部３９に記憶される。これにより、システムの管理がより一層容易なものとなり、低コスト化を図ることが可能となる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態の無線監視システムによれば、制御部３９は、通常の通信待受モードにおいて、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を時間の経過に応じて変更するように移相変換器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ．．．を制御する。これにより、通信エリア内の全方位においてカメラ装置２からの通信を待ち受けることができる。フェーズドアレイアンテナ３０が一定の周期で常にいずれかの特定の方向に向けられることとなるので、無指向状態でカメラ装置２と通信する場合と比較して、その特定の方向の受信感度を高めることができる。よって、複雑なシステム構成を必要とする変復調方式を用いることなく、カメラ装置との間における通信可能距離を大きくすることができ、通信エリアを拡張することができる。また、カメラ装置２から送信される電波の強度を抑制してもモニタ装置３との間で良好な通信を継続できるので、通常の通信待受モードにおけるカメラ装置２の消費電力を低減することが可能となる。
【００３８】
また、通常の通信待受モードにおいて、制御部３９がフィルタ部３５に狭帯域フィルタ３５ａを選択させるので、受信復調部３４ｂによって復調された信号に混入しているノイズを効果的に除去することができ、受信感度をさらに高めることが可能となる。これにより、通常の通信待受モードにおけるカメラ装置２の消費電力のさらなる低減を図ることができる。一方、いずれかのカメラ装置２から送信された通信許可要求信号を受信して通信実行モードに移行すると、制御部３９が広帯域フィルタ３５ｂを選択するようにフィルタ部３５を制御するので、カメラ装置２との間で広帯域の電波を用いて高速な通信を行えるようになる。また、回転しているモニタ装置３のフェーズドアレイアンテナ３０の指向性がずれていてもカメラ装置２からの通信許可要求信号を受信しやすくなるため、カメラ装置２のより早い検知が可能となる。
【００３９】
また、通信実行モードにおいて、カメラ装置２から画像データの送信が完了した後、通常の通信待受モードに戻るので、カメラ装置２の消費電力を低減して、システムのランニングコストの低減を図ることが可能となる。また、別のカメラ装置２との通信を待ち受けることができるようになる。また、制御部３９は、各カメラ装置２が設置されている方向を記憶し、通信実行モードにおいて、通信を行うカメラ装置２の方向に合わせてフェーズドアレイアンテナ３０の指向性を固定するので、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性をカメラ装置の方向に正確に合わせることができ、受信電波の強度を高めることができる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくともフェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を時間の経過に応じて変更しながらカメラ装置２から通信許可要求信号が送信されるのを待ち受け、いずれかのカメラ装置２から送信された通信許可要求信号を受信したとき、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向をカメラ装置２の方向に固定して通信を行うように構成されていればよい。また、本発明は種々の変形が可能であり、例えば、フェーズドアレイアンテナ３０を構成するアンテナは、４本に限られることなく、何本であってもよい。また、カメラ装置２の個数及び配置は、図４に示した例に限られることなく、監視領域に応じて適宜設定することができる。また、上記各実施形態におけるカメラ装置とモニタ装置を適宜組み合わせて無線通信システムを構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態１による無線監視システムの構成を示すブロック図。
【図２】（ａ）は、同システムに適用されるフェーズドアレイアンテナを構成するアンテナの配置例を示す斜視図、（ｂ）は、同平面図。
【図３】フェーズドアレイアンテナの指向性を示す図
【図４】各カメラ装置とモニタ装置との通信状態とフェーズドアレイアンテナの指向性を示す図。
【図５】（ａ）は、実施形態２の無線監視システムにおいて、モニタ装置からみた各カメラ装置の方向を、（ｂ）は、モニタ装置の制御部が各カメラ装置に割り当てられているカメラＩＤと方向を記憶するためのテーブルを示す図。
【図６】モニタ装置３の動作モードを通常の通信待受モードから通信実行モードに切り替えて通信を開始する手順を示すフローチャート。
【図７】モニタ装置の動作モードを通常の通信待受モードからより高速で通信可能な高速通信モードに切り替えて通信を行う手順を示すフローチャート。
【図８】図５（ｂ）に示したテーブルを作成する手順を示すフローチャート。
【図９】フェーズドアレイアンテナの指向性と移相量の関係を示す図。
【図１０】モニタ装置の制御部が、カメラ装置の方向を認識する手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４２】
１ 無線監視システム
２ カメラ装置
３ モニタ装置
３０ フェーズドアレイアンテナ（位相配列アンテナ）
３３ 送受信切替スイッチ
３４ｂ 受信復調部（信号復調手段）
３５ フィルタ部
３５ａ 狭帯域フィルタ（第１帯域フィルタ）
３５ｂ 広帯域フィルタ（第２帯域フィルタ）
３８ 表示部
３９ 制御部（制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互に無線通信可能なカメラ装置とモニタ装置を用いた無線監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から戸建や集合住宅等の住宅内、又は事業所等の非住宅内で侵入者や不審者等を監視する監視システムにおいては、カメラ装置の設置の便宜を図るために、カメラ装置とモニタ装置の相互間において無線通信により画像データ等を送受信する無線監視システムが使用されている。例えば、特許文献１には、カメラ装置の周辺に無線センサを配置し、相互に無線通信することにより、親機であるモニタ装置と無線センサとの通信を廃して、モニタ装置の負荷を軽減する無線監視システムが示されている。
【０００３】
カメラ装置とモニタ装置との間の通信においては、長距離通信を可能とするために、通常、スペクトラム拡散やＯＦＤＭ（直交波周波数分割多重）などの複雑な変復調方式を用いたり、誤り訂正符号などを追加したりしていた。
【特許文献１】特開２００４−１２８６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながらスペクトラム拡散やＯＦＤＭなどの変復調方式はシステム構成が複雑になりコストが増大してしまうという課題があり、また誤り訂正符号は使用可能な周波数帯域が限られている無線伝送において伝送速度の上限を高くできないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、簡素でかつ安価な構成でありながらも、カメラ装置とモニタ装置との間で高感度かつ高速な通信を行うことができる無線監視システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、画像を撮像する撮像手段と、この撮像手段が撮像した画像のデータを無線により送信する送信手段とを有し、特定の場所に設置される複数のカメラ装置と、前記カメラ装置の送信手段から送信された無線信号を受信するための複数のアンテナ及び該アンテナの指向性を変更するための位相変更手段を有するフェーズドアレイアンテナと、このフェーズドアレイアンテナによって受信された無線信号を復調する信号復調手段と、この信号復調手段によって復調された信号にフィルタをかけるフィルタ手段と、このフィルタ手段を通過した信号に基づいて画像を表示する表示手段と、前記位相変更手段、信号復調手段、フィルタ手段及び表示手段を制御する制御手段とを有するモニタ装置とを備えた無線監視システムにおいて、前記制御手段は、通常の通信待受モードにおいて、前記位相変更手段を制御して、前記フェーズドアレイアンテナの指向方向を時間の経過に応じて変更しながらカメラ装置から通信許可要求信号が送信されるのを待ち受け、いずれかのカメラ装置から送信された通信許可要求信号を受信したとき、通信実行モードに移行して前記フェーズドアレイアンテナの指向方向を固定するように前記位相変更手段を制御して、画像データを受信することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の無線監視システムにおいて、前記フィルタ手段は、第１帯域の信号を通過させる第１帯域フィルタと、前記第１帯域よりも広い第２帯域の信号を通過させる第２帯域フィルタとを有し、いずれかのフィルタを択一的に選択可能であり、前記制御手段は、通常の通信待受モードにおいて、前記フィルタ手段に第１帯域フィルタを選択させ、通信実行モードに移行した後は、前記フィルタ手段に第２帯域フィルタを選択させることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の無線監視システムにおいて、前記制御手段は、通信実行モードにおいて、カメラ装置から画像データの送信が完了した後、通常の通信待受モードに戻ることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の無線監視システムにおいて、前記制御部は、各カメラ装置が設置されている方向を記憶し、通信実行モードにおいて、通信を行うカメラ装置の方向に合わせて前記フェーズドアレイアンテナの指向方向を固定するように前記位相変更手段を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、制御手段は、通常の通信待受モードにおいて、フェーズドアレイアンテナの指向方向を時間の経過に応じて変更するように位相変更手段を制御する。これにより、通信エリア内の全方位においてカメラ装置からの通信を待ち受けることができる。フェーズドアレイアンテナが一定の周期で常にいずれかの特定の方向に向けられることとなるので、無指向状態でカメラ装置と通信する場合と比較して、その特定の方向の受信感度を高めることができる。そのため、複雑なシステム構成を必要とする変復調方式を用いることなく、カメラ装置との間における通信可能距離を大きくすることができ、通信エリアを拡張することができる。また、カメラ装置から送信される電波の強度を抑制してもモニタ装置との間で良好な通信を継続できるので、通常の通信待受モードにおけるカメラ装置の消費電力を低減することが可能となる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、通常の通信待受モードにおいて、制御手段がフィルタ手段に第１帯域フィルタを選択させるので、信号復調手段によって復調された信号に混入しているノイズを効果的に除去することができ、受信感度をさらに高めることが可能となる。これによりカメラ装置から送信される電波の強度を更に抑制でき、通常の通信待受モードにおけるカメラ装置の消費電力のさらなる低減を図ることができる。一方、いずれかのカメラ装置から送信された通信許可要求信号を受信して通信実行モードに移行すると、制御手段が第２帯域フィルタを選択するようにフィルタ手段を制御するので、カメラ装置との間で広帯域の電波を用いて高速な通信を行えるようになる。また、回転しているモニタ装置のフェーズドアレイアンテナの指向性がずれていてもカメラ装置からの通信許可要求信号を受信しやすくなるため、カメラ装置のより早い検知が可能となる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、通信実行モードにおいて、カメラ装置から画像データの送信が完了した後、通常の通信待受モードに戻るので、カメラ装置の消費電力を低減して、システムのランニングコストの低減を図ることが可能となる。また、別のカメラ装置との通信を待ち受けることができるようになる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、制御手段は、各カメラ装置が設置されている方向を記憶し、通信実行モードにおいて、通信を行うカメラ装置の方向に合わせてフェーズドアレイアンテナの指向性を固定するので、フェーズドアレイアンテナの指向性をカメラ装置の方向に正確に合わせることができ、受信電波の強度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態による無線監視システムについて図面を参照して説明する。図１は住居等の設備として備え付けられる無線監視システムを示している。無線監視システム１は、複数のカメラ装置２と、各カメラ装置２によって撮像された画像を表示するモニタ装置３等によって構成されている。各カメラ装置２とモニタ装置３とは、同一の周波数チャンネルを用いて無線によって相互に通信可能である。
【００１５】
カメラ装置２は、画像を撮像して電子データとして出力するＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子（撮像手段）２１と、撮像素子２１が撮像した画像の電子データを無線により送受信する送受信部（送信手段）２２等を有している。カメラ装置２は、例えば住居等の要所に設置される。
【００１６】
モニタ装置３は、フェーズドアレイアンテナ（位相配列アンテナ）３０、送受信切替スイッチ３３、受信部３４、フィルタ部３５、送信部３６、ベースバンド処理部３７、表示部３８、制御部（制御手段）３９等によって構成されている。フェーズドアレイアンテナ３０は、例えば、平面上に配列された複数のアンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ．．．及びそれらに対応する位相変換器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ．．．等を有し、各アンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ．．．の放射する電波の位相を変換（移相）することによってその指向性を変更し、各カメラ装置２の送受信部２２との間で無線信号を送受信する。各アンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ．．．の放射する電波の位相は、位相変換部３２によって変換される。送受信切替スイッチ３３は、制御部３９から出力された制御信号に応じてモニタ装置３の送受信動作を切り替える。受信部３４は、フェーズドアレイアンテナ３０を介して電波を受信するチューナ３４ａと、チューナ３４ａによって受信された信号を復調する受信復調部（信号復調手段）３４ｂ等を有している。なお、フェーズドアレイアンテナ３０を構成するアンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ．．．及び位相変換器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ．．．は、適宜増減可能である。基本原理として、アンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ．．．の本数を増やすことによりフェーズドアレイアンテナ３０の指向性が高まる傾向にあるため、高い指向性が必要な場合はアンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ．．．の本数を増やせばよい。
【００１７】
フィルタ部３５は、受信復調部３４ｂによって復調された受信ベースバンド信号の不要成分にフィルタをかけ、受信感度を高める。フィルタ部３５は、比較的狭い第１帯域の受信ベースバンド信号を通過させる狭帯域フィルタ（第１帯域フィルタ）３５ａと、第１帯域よりも広い第２帯域の受信ベースバンド信号を通過させる広帯域フィルタ（第２帯域フィルタ）３５ｂとを有し、制御部３９から出力された制御信号に応じていずれかのフィルタを択一的に選択可能に構成されている。すなわち、狭帯域フィルタ３５ａ及び広帯域フィルタ３５ｂは、フィルタ部３５に設けられているフィルタ切り替えスイッチ（図示せず）にて選択される。送信部３６は、送受信切替スイッチ３３、位相変換部３２及びフェーズドアレイアンテナ３０を介してカメラ装置２に信号を送信する。ベースバンド処理部３７は、送受信するベースバンド信号を処理する。表示部３８は、ベースバンド処理部３７によって処理された信号に基づいて画像を表示する。より具体的には、いずれかのカメラ装置２によって撮像された画像が表示部３８に表示される。制御部３９は、モニタ装置３の上記各部の制御を司る。制御部３９は、各カメラ装置２が設置されている方向を記憶しており、その方向に合わせてフェーズドアレイアンテナ３０の指向性を制御する。
【００１８】
図２はフェーズドアレイアンテナ３０を構成するアンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの配置を、図３は、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性をそれぞれ示している。本実施形態においては、アンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄとして４本の半波長ダイポールアンテナを適用している。アンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、通信に用いる電波の波長をλとすると、図２（ｂ）に示すように平面視で一辺がλ／４の正方形の頂点に、正方形の平面に垂直に配置されている。上述のごとくアンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを配置し、位相変換器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ．．．によって移相を行うことにより、Ｘ−Ｙ平面上のアンテナ指向性を制御することができる。
【００１９】
図２（ｂ）中、Ａ方向にフェーズドアレイアンテナ３０の指向性を合わせたときのフェーズドアレイアンテナ３０の指向性パターンを図３（ａ）に、Ｄ方向にフェーズドアレイアンテナ３０の指向性を合わせたときのフェーズドアレイアンテナ３０の指向性パターンを図３（ｂ）にそれぞれ示している。フェーズドアレイアンテナ３０の指向性を合わせた方向の利得が最も高くなり、その周辺領域の利得も高められている。
【００２０】
図４は、各カメラ装置２とモニタ装置３との通信状態とフェーズドアレイアンテナ３０の指向性を示している。モニタ装置３は、通常の通信待受モードと高速通信モードで動作する。通常の通信待受モードとは、いずれかのカメラ装置２からの通信開始を待ち受けているモードである。高速通信モードとは、通信を開始したカメラ装置２との間で画像データ等を高速に通信するモードである。
【００２１】
通常の通信待受モードにおいては、図４（ａ）に示すように、制御部３９は、いずれのカメラ装置２とも通信可能なように、位相変換器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ．．．を制御してフェーズドアレイアンテナ３０を指向方向を時間の経過に応じて変更する。同図では、時間Ｔが０、ｔ１，ｔ２，ｔ３と経過することに応じてフェーズドアレイアンテナ３０を指向方向を時計回りに４５゜ずつ変更する例を示している。制御部３９がさらに細かく位相変換器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ．．．を制御することにより、フェーズドアレイアンテナ３０を指向方向を時計回り、もしくは反時計回りに連続的に、例えば１゜ずつ変更するようにしてもよい。この場合にあっては、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性がフェーズドアレイアンテナ３０を中心として時計回りに回転することとなる。
【００２２】
図５（ａ）は、モニタ装置３からみた各カメラ装置２の方向を、図５（ｂ）は、モニタ装置３の制御部３９が各カメラ装置２に割り当てられているカメラＩＤと各カメラ装置２の方向を記憶するためのテーブルをそれぞれ示している。カメラ装置２Ａ乃至２Ｄには、それぞれカメラＩＤ００１〜１００が割り当てられ、Ａ方向〜Ｈ方向には、図５（ａ）に示すように、方向コードとして０００〜１１１が割り当てられている。制御部３９は、カメラ装置毎にカメラＩＤと方向コードとを対応づけて記憶し、その方向コードを読み込むことにより各カメラ装置２Ａ乃至２Ｄが設置されている方向を特定し、通信を開始するカメラ装置２の方向にフェーズドアレイアンテナ３０の指向性を合わせる。
【００２３】
以下、カメラ装置２Ａとモニタ装置３との間で通信を行う場合について説明する。カメラ装置２Ａは、モニタ装置３との間で通信を行うにあたって通信許可要求信号を送信する。この通信許可要求信号は、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向が１周回に亘って変更され元の方向に戻る時間より、長く送信される。カメラ装置２Ａから通信許可要求信号が送信されると、時間Ｔ＝ｔ１のときフェーズドアレイアンテナ３０の指向方向がモニタ装置３からみたカメラ装置２Ａの設置方向と一致して、モニタ装置３は上記通信許可要求信号を受信することができる。通信許可要求信号を受信したモニタ装置３は、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を固定して、通信実行モードに移行する。これにより、フェーズドアレイアンテナ３０の受信感度が高まり、カメラ装置２Ａとの間で安定した通信状態が確保されることとなる。なお、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向は、通信許可要求信号を受信したときの指向方向として固定してもよいし、図５（ｂ）に示すテーブルに基づいて固定してもよい。
【００２４】
図４（ａ）に示すように、通常の待受モードにおいて、制御部３９は、狭帯域フィルタ３５ａを選択するようにフィルタ部３５を制御し、受信ベースバンドフィルタを狭帯域としている。これは、カメラ装置２からの通信許可要求信号が低速であり、モニタ装置３のベースバンドフィルタの帯域が狭くなるほどノイズが除去されてＳＮ比が大きくなり、感度が高まって通信エリアを拡大することができるからである。例えば、高速通信モードにおける伝送速度は１６Ｍｂｐｓであるのに対して、カメラ装置２からの通信許可要求信号の伝送速度を１．６Ｍｂｐｓ程度とすると、狭帯域フィルタ３５ａを用いて通信することができる。この場合、１０ｌｏｇ１０＝１０ｄＢの感度向上が期待できる。このように、アンテナを無指向性とし、狭帯域フィルタ３５ａを用いる場合、広帯域フィルタ３５ｂを用いる場合に比べて雑音量（ノイズ）が少なくなり、全方向に対して信号のＳＮ比を向上させ通信距離を長距離化することができる。
【００２５】
一方、高速通信モードにおいては、受信ベースバンドフィルタを広帯域化する必要があるが、それにより受信感度が劣化するという問題が生ずる。そこで、図４（ｂ）に示すように、本実施形態においては、モニタ装置３が例えばカメラ装置２Ａから送信された通信許可要求信号を受信すると、制御部３９は、広帯域フィルタ３５ｂを選択して受信ベースバンドフィルタを広帯域化することに加え、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性を、通信を開始するカメラ装置２Ａの方向に固定することにより、結果として感度を劣化させることなく高速通信を実現する。ここでいう「カメラ装置２Ａの方向」とは、例えば、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性をその方向に向けたとき、受信強度（受信信号の電界強度）又はＳＮ比が最大となる方向のことであり、カメラ装置２Ａと通信を行うにあたって最適なフェーズドアレイアンテナ３０の指向方向をいう（周辺の電波伝搬環境により、カメラ装置２Ａが存在する方向と一致するとは限らない）。
【００２６】
図６は、無線監視システム１において、モニタ装置３の動作モードを通常の通信待受モードから通信実行モードに切り替えて通信を開始する手順を示している。モニタ装置３は、どこに設置されたカメラ装置２とも通信が可能なように、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を時間経過に応じて変更して、カメラ装置２からの通信を待ち受ける（＃１）。いずれかのカメラ装置２に何らかのトリガ入力がなされ、それに応じてそのカメラ装置２から通信許可要求信号が送信されると（＃２においてＹＥＳ）、モニタ装置３がその通信許可要求信号を受信する（＃３）。そうすると、モニタ装置３の制御部３９は、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を固定して、カメラ装置２に通信許可信号を送信する（＃４）。これにより、モニタ装置３は通信実行モードに移行する。カメラ装置２が、上記通信許可信号を受信すると（＃５においてＹＥＳ）、カメラ装置２からモニタ装置３に画像データの伝送を開始する（＃６）。これにより、いずれかのカメラ装置２とモニタ装置３との間で１対１の通信がなされる。
【００２７】
図７は、無線監視システム１において、モニタ装置３の動作モードを通常の通信待受モードからより高速で通信可能な高速通信モードに切り替えて通信を行う手順を示している。モニタ装置３は、まず、フィルタ部３５に狭帯域フィルタ３５ａを選択させて、受信ベースバンド信号の不要成分にかけるフィルタを狭帯域化し、（＃１１）、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を時間経過に応じて変更して、カメラ装置２からの通信を待ち受ける（＃１２）。いずれかのカメラ装置２に何らかのトリガ入力がなされ、それに応じてそのカメラ装置２から通信許可要求信号が送信されると（＃１３においてＹＥＳ）、モニタ装置３がその通信許可要求信号を受信する（＃１４）。そうすると、モニタ装置３の制御部３９は、フィルタ部３５に広帯域フィルタ３５ｂを選択させて、受信ベースバンド信号の不要成分にかけるフィルタを広帯域化し、（＃１５）、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を固定して、カメラ装置２に通信許可信号を送信する（＃１６）。これにより、モニタ装置３は図６に示す通信実行モードよりも高速で通信が可能な高速通信モードに移行する。カメラ装置２が、上記通信許可信号を受信すると（＃１７においてＹＥＳ）、カメラ装置２からモニタ装置３に画像データの伝送を開始する（＃１８）。これにより、いずれかのカメラ装置２とモニタ装置３との間で１対１の高速通信がなされる。カメラ装置２からモニタ装置３への画像データの伝送が終了すると（＃１９）、＃１１に戻り、モニタ装置３の動作モードが、再び通常の通信待受モードに移行する。
【００２８】
図６に示した手順中＃４の処理において固定するフェーズドアレイアンテナ３０の指向方向は、通信許可要求信号を受信したときのフェーズドアレイアンテナ３０の指向方向としてもよいし、図５（ｂ）に示すテーブルに基づいて設定してもよい。図７に示した手順中＃１６の処理において固定するフェーズドアレイアンテナ３０の指向方向についても、同様である。
【００２９】
図８は、図５（ｂ）に示したテーブルを作成する手順を示している。テーブルの作成は、例えば、いずれかのカメラ装置２が設置され、モニタ装置３及びカメラ装置２の電源がオンされたとき行うものとする。モニタ装置３及びカメラ装置２の電源がオンされると（＃２１）、モニタ装置３の制御部３９は、カメラ装置２のカメラＩＤを登録する（＃２２）。例えば、図５（ｂ）においては、４個のカメラ装置２のカメラＩＤ００１〜１００を登録しているが、８個のカメラ装置２のカメラＩＤ０００〜１１１まで登録可能である。すべてのカメラ装置２のカメラＩＤの登録が完了すると（＃２３においてＹＥＳ）、モニタ装置３の制御部３９は、カメラ装置２のカメラ方向の設定を開始する（＃２４）。まず、モニタ装置３の制御部３９は、カメラ装置２の方向を認識し（＃２５）、その方向コードを記憶することによりテーブルを作成する（＃２６）。本実施形態においては、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性をＡ〜Ｈの８方向に設定可能であり、カメラ装置２がＡ〜Ｈの８方向のうちどの方向に相当するかを認識し、カメラ装置２の方向を設定する。カメラ装置２の方向の設定は、システム管理者が手動にてテーブルを完成させることにより行うものとしてもよいが、制御部３９が、自動的に行うようにしてもよい。すべてのカメラ装置２の方向を設定を完了するまで＃２５、＃２６の処理を繰り返し（＃２７においてＮＯ）、完了すると（＃２７においてＹＥＳ）、処理を終了する。
【００３０】
以上の手順により、図５（ｂ）に示したテーブルが作成され、制御部３９は、このテーブルを参照することにより、＃２４において通信を開始するカメラ装置２の方向を特定することができる。例えば、モニタ装置３が＃２０において受信した通信許可要求信号に含まれるカメラＩＤが００１である場合、制御部３９は、それに対応する方向コード００１からカメラ装置２がＢ方向に設置されていると判断し、位相変換器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ．．．を制御してフェーズドアレイアンテナ３０の指向性をＢ方向に設定する。図５（ｂ）に示したテーブルを用いることにより、制御部３９として１つのマイクロコンピュータでフェーズドアレイアンテナ３０の指向性を制御できるようになるため、同等の機能をハードウェアで実現する場合と比べて、システムの管理が容易となり、低コスト化が図れる。ここでは、接続可能なカメラ台数と設置方向をそれぞれ８台、８方向としているが、ターゲットとなるシステムに応じて適宜増減が可能である。
【００３１】
本実施形態によれば、制御部３９が、複数のカメラ装置２が設置されている方向を、各カメラ装置２に割り当てられているカメラＩＤと各カメラ装置の方向が関連づけられたテーブルによって記憶しているので、システムの管理が容易なものとなり、運営コストの低減を図ることが可能となる。
【００３２】
以下、図８に示す＃２５において、モニタ装置３の制御部３９が、カメラ装置２の方向を認識する手順について説明する。既に述べたように、図２に示すようにアンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを配置し、位相変換器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ．．．によって移相を行うことにより、X-Y平面上のアンテナ指向性を制御することができる。
【００３３】
図９は、アンテナ指向性と移相量の関係を示している。ここでは無指向性を得る場合と、Ｚ軸の周りに４５゜刻みで８方向の指向性を得る場合の合計９通りについて対応する移相量を示したが、移相量を適宜調整することにより、さらに細かく指向性を制御することも可能である。無線監視システム１は、大別して学習モードと通信モードの２つの動作モードをもつ。学習モードは、モニタ装置３が各カメラ装置２に対して最適なアンテナ指向性を割り当てるためのモードであり、主として無線監視システム１の設置後、通信モードに入る前に実施する。通信モードは、モニタ装置３と各カメラ装置２との間で通信を行うためのモードであり、上記通信実行モード、高速通信モード及び通信待受モードを含む。
【００３４】
学習モードにおいて、モニタ装置３は、位相変換器３２ａ（移相器ＰＳ１）、３２ｂ（移相器ＰＳ２）、３２ｃ（移相器ＰＳ３）、３２ｄ（移相器ＰＳ４）の移相量をすべて0に設定し、アンテナ指向性を無指向にする。ここでカメラ装置２Ａから、カメラ装置２ＡのＩＤ情報を含むテスト信号を連続的に送信させる。モニタ装置３はカメラ装置２Ａからのテスト信号を受信すると、まず移相器ＰＳ１〜ＰＳ４の移相量をそれぞれ９０°、９０°、０°、０°に設定する。このように移相量を設定すると、アンテナの指向性は図９に示したようにＡ方向に設定され、このときの受信信号強度をベースバンド処理部３７内の記憶部に記憶させる。次に移相器ＰＳ１〜ＰＳ４の移相量をそれぞれ６４°、０°、−６４°、０°に設定する。このように移相量を設定すると、アンテナの指向性はＢ方向に設定され、このときの受信信号強度をベースバンド処理部３７内の記憶部に記憶させる。以下同様に、８通りのアンテナ指向性に対して、それぞれの場合における受信信号強度を求める。その結果、最も受信信号の強度が強くなったアンテナの指向性の方向にカメラ装置２Ａが存在すると判断し、図５におけるテーブルに記憶する。カメラ装置２Ｂ〜２Ｄに関しても同様に、方向を認識してテーブルに記憶する。移相器ＰＳ１〜ＰＳ４の移相量を適宜設定することにより、アンテナ指向性を１゜ずつ変更し、その受信強度に基づいてカメラ装置２Ａの方向を認識するものとしてもよい。
【００３５】
図１０は、モニタ装置３の制御部３９が、カメラ装置２の方向を認識する手順を示している。このフローチャートでは、Ａ方向から時計回りにＨ方向まで順次アンテナの指向性を４５゜ずつ変更して、受信強度を測定する例を示している。モニタ装置３の制御部３９は、まず、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性をＡ方向に合わせて（＃３１）、カメラ装置２から送信された信号を受信し、その受信強度を測定し（＃３２）、その値を記憶する（＃３３）。そして、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性を時計回りに４５゜変更して（＃３４においてＮＯ、＃３７）、＃３２に戻る。こうして＃３２、＃３３、＃３４及び＃３７の処理を繰り返して、すべての方向の受信強度を記憶すると（＃３４においてＹＥＳ）、Ａ〜Ｈ方向の受信強度を比較し（＃３５）、最も受信強度が大きい方向をカメラ装置２の方向として設定し（＃３６）、処理を終了する。
【００３６】
上記手順によれば、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性を変更しながら受信した無線信号の受信強度を検知し、該受信強度が最大となる方向を該カメラ装置２が設置されている方向として制御部３９が記憶するので、カメラ装置２の方向が自動的に制御部３９に記憶される。これにより、システムの管理がより一層容易なものとなり、低コスト化を図ることが可能となる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態の無線監視システムによれば、制御部３９は、通常の通信待受モードにおいて、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を時間の経過に応じて変更するように移相変換器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ．．．を制御する。これにより、通信エリア内の全方位においてカメラ装置２からの通信を待ち受けることができる。フェーズドアレイアンテナ３０が一定の周期で常にいずれかの特定の方向に向けられることとなるので、無指向状態でカメラ装置２と通信する場合と比較して、その特定の方向の受信感度を高めることができる。よって、複雑なシステム構成を必要とする変復調方式を用いることなく、カメラ装置との間における通信可能距離を大きくすることができ、通信エリアを拡張することができる。また、カメラ装置２から送信される電波の強度を抑制してもモニタ装置３との間で良好な通信を継続できるので、通常の通信待受モードにおけるカメラ装置２の消費電力を低減することが可能となる。
【００３８】
また、通常の通信待受モードにおいて、制御部３９がフィルタ部３５に狭帯域フィルタ３５ａを選択させるので、受信復調部３４ｂによって復調された信号に混入しているノイズを効果的に除去することができ、受信感度をさらに高めることが可能となる。これにより、通常の通信待受モードにおけるカメラ装置２の消費電力のさらなる低減を図ることができる。一方、いずれかのカメラ装置２から送信された通信許可要求信号を受信して通信実行モードに移行すると、制御部３９が広帯域フィルタ３５ｂを選択するようにフィルタ部３５を制御するので、カメラ装置２との間で広帯域の電波を用いて高速な通信を行えるようになる。また、回転しているモニタ装置３のフェーズドアレイアンテナ３０の指向性がずれていてもカメラ装置２からの通信許可要求信号を受信しやすくなるため、カメラ装置２のより早い検知が可能となる。
【００３９】
また、通信実行モードにおいて、カメラ装置２から画像データの送信が完了した後、通常の通信待受モードに戻るので、カメラ装置２の消費電力を低減して、システムのランニングコストの低減を図ることが可能となる。また、別のカメラ装置２との通信を待ち受けることができるようになる。また、制御部３９は、各カメラ装置２が設置されている方向を記憶し、通信実行モードにおいて、通信を行うカメラ装置２の方向に合わせてフェーズドアレイアンテナ３０の指向性を固定するので、フェーズドアレイアンテナ３０の指向性をカメラ装置の方向に正確に合わせることができ、受信電波の強度を高めることができる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくともフェーズドアレイアンテナ３０の指向方向を時間の経過に応じて変更しながらカメラ装置２から通信許可要求信号が送信されるのを待ち受け、いずれかのカメラ装置２から送信された通信許可要求信号を受信したとき、フェーズドアレイアンテナ３０の指向方向をカメラ装置２の方向に固定して通信を行うように構成されていればよい。また、本発明は種々の変形が可能であり、例えば、フェーズドアレイアンテナ３０を構成するアンテナは、４本に限られることなく、何本であってもよい。また、カメラ装置２の個数及び配置は、図４に示した例に限られることなく、監視領域に応じて適宜設定することができる。また、上記各実施形態におけるカメラ装置とモニタ装置を適宜組み合わせて無線通信システムを構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態１による無線監視システムの構成を示すブロック図。
【図２】（ａ）は、同システムに適用されるフェーズドアレイアンテナを構成するアンテナの配置例を示す斜視図、（ｂ）は、同平面図。
【図３】フェーズドアレイアンテナの指向性を示す図
【図４】各カメラ装置とモニタ装置との通信状態とフェーズドアレイアンテナの指向性を示す図。
【図５】（ａ）は、実施形態２の無線監視システムにおいて、モニタ装置からみた各カメラ装置の方向を、（ｂ）は、モニタ装置の制御部が各カメラ装置に割り当てられているカメラＩＤと方向を記憶するためのテーブルを示す図。
【図６】モニタ装置３の動作モードを通常の通信待受モードから通信実行モードに切り替えて通信を開始する手順を示すフローチャート。
【図７】モニタ装置の動作モードを通常の通信待受モードからより高速で通信可能な高速通信モードに切り替えて通信を行う手順を示すフローチャート。
【図８】図５（ｂ）に示したテーブルを作成する手順を示すフローチャート。
【図９】フェーズドアレイアンテナの指向性と移相量の関係を示す図。
【図１０】モニタ装置の制御部が、カメラ装置の方向を認識する手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４２】
１ 無線監視システム
２ カメラ装置
３ モニタ装置
３０ フェーズドアレイアンテナ（位相配列アンテナ）
３３ 送受信切替スイッチ
３４ｂ 受信復調部（信号復調手段）
３５ フィルタ部
３５ａ 狭帯域フィルタ（第１帯域フィルタ）
３５ｂ 広帯域フィルタ（第２帯域フィルタ）
３８ 表示部
３９ 制御部（制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を撮像する撮像手段と、この撮像手段が撮像した画像のデータを無線により送信する送信手段とを有し、特定の場所に設置される複数のカメラ装置と、
前記カメラ装置の送信手段から送信された無線信号を受信するための複数のアンテナ及び該アンテナの指向性を変更するための位相変更手段を有するフェーズドアレイアンテナと、このフェーズドアレイアンテナによって受信された無線信号を復調する信号復調手段と、この信号復調手段によって復調された信号にフィルタをかけるフィルタ手段と、このフィルタ手段を通過した信号に基づいて画像を表示する表示手段と、前記位相変更手段、信号復調手段、フィルタ手段及び表示手段を制御する制御手段とを有するモニタ装置とを備えた無線監視システムにおいて、
前記制御手段は、
通常の通信待受モードにおいて、前記位相変更手段を制御して、前記フェーズドアレイアンテナの指向方向を時間の経過に応じて変更しながらカメラ装置から通信許可要求信号が送信されるのを待ち受け、
いずれかのカメラ装置から送信された通信許可要求信号を受信したとき、通信実行モードに移行して前記フェーズドアレイアンテナの指向方向を固定するように前記位相変更手段を制御して、画像データを受信することを特徴とする無線監視システム。
【請求項２】
前記フィルタ手段は、第１帯域の信号を通過させる第１帯域フィルタと、前記第１帯域よりも広い第２帯域の信号を通過させる第２帯域フィルタとを有し、いずれかのフィルタを択一的に選択可能であり、
前記制御手段は、
通常の通信待受モードにおいて、前記フィルタ手段に第１帯域フィルタを選択させ、
通信実行モードに移行した後は、前記フィルタ手段に第２帯域フィルタを選択させることを特徴とする請求項１に記載の無線監視システム。
【請求項３】
前記制御手段は、
通信実行モードにおいて、カメラ装置から画像データの送信が完了した後、通常の通信待受モードに戻ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線監視システム。
【請求項４】
前記制御部は、各カメラ装置が設置されている方向を記憶し、通信実行モードにおいて、通信を行うカメラ装置の方向に合わせて前記フェーズドアレイアンテナの指向方向を固定するように前記位相変更手段を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の無線監視システム。
【請求項１】
画像を撮像する撮像手段と、この撮像手段が撮像した画像のデータを無線により送信する送信手段とを有し、特定の場所に設置される複数のカメラ装置と、
前記カメラ装置の送信手段から送信された無線信号を受信するための複数のアンテナ及び該アンテナの指向性を変更するための位相変更手段を有するフェーズドアレイアンテナと、このフェーズドアレイアンテナによって受信された無線信号を復調する信号復調手段と、この信号復調手段によって復調された信号にフィルタをかけるフィルタ手段と、このフィルタ手段を通過した信号に基づいて画像を表示する表示手段と、前記位相変更手段、信号復調手段、フィルタ手段及び表示手段を制御する制御手段とを有するモニタ装置とを備えた無線監視システムにおいて、
前記制御手段は、
通常の通信待受モードにおいて、前記位相変更手段を制御して、前記フェーズドアレイアンテナの指向方向を時間の経過に応じて変更しながらカメラ装置から通信許可要求信号が送信されるのを待ち受け、
いずれかのカメラ装置から送信された通信許可要求信号を受信したとき、通信実行モードに移行して前記フェーズドアレイアンテナの指向方向を固定するように前記位相変更手段を制御して、画像データを受信することを特徴とする無線監視システム。
【請求項２】
前記フィルタ手段は、第１帯域の信号を通過させる第１帯域フィルタと、前記第１帯域よりも広い第２帯域の信号を通過させる第２帯域フィルタとを有し、いずれかのフィルタを択一的に選択可能であり、
前記制御手段は、
通常の通信待受モードにおいて、前記フィルタ手段に第１帯域フィルタを選択させ、
通信実行モードに移行した後は、前記フィルタ手段に第２帯域フィルタを選択させることを特徴とする請求項１に記載の無線監視システム。
【請求項３】
前記制御手段は、
通信実行モードにおいて、カメラ装置から画像データの送信が完了した後、通常の通信待受モードに戻ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線監視システム。
【請求項４】
前記制御部は、各カメラ装置が設置されている方向を記憶し、通信実行モードにおいて、通信を行うカメラ装置の方向に合わせて前記フェーズドアレイアンテナの指向方向を固定するように前記位相変更手段を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の無線監視システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−３４７９６（Ｐ２０１０−３４７９６Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９３９８６（Ｐ２００８−１９３９８６）
【出願日】平成２０年７月２８日（２００８．７．２８）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２８日（２００８．７．２８）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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