信号处理装置制造方法
【专利摘要】根据本发明的信号处理装置包括：频率分析部件，其被配置为将与被物体反射的电波相对应的传感器信号转换成频域信号，并且提取作为频带不同的滤波器组的群中的各所述滤波器组的信号；标准化部件，其被配置为利用所述频率分析部件所提取的信号的总和或者穿过预定的多个所述滤波器组的信号的强度的总和来对穿过各所述滤波器组的信号的强度进行标准化，并且输出作为标准化强度；以及认识部件，其被配置为进行用于基于根据从所述标准化部件输出的各所述滤波器组的标准化强度所确定的频率分布和所述标准化强度的成分比中的至少一个来识别所述物体的认识处理。
【专利说明】信号处理装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于对来自电波传感器的传感器信号进行信号处理的信号处理装置。
【背景技术】
[0002] 传统上，提出了具有图56所示的结构的照明系统（文献1[日本特开 2011-47779])。该照明系统包括：物体检测装置101，其包括传感器110,其中该传感器110 被配置为识别检测区域内的检测对象物体的存在与否并输出传感器信号；以及照明器具 102,其中利用物体检测装置101来控制该照明器具102的点亮状态。
[0003] 传感器110是毫米波传感器，其中该毫米波传感器被配置为将毫米波发送至 检测区域并接收被检测区域内移动的检测对象物体所反射的毫米波，并且输出多普勒 (Dopp 1 er)频率与所发送的晕米波的频率和所接收到的晕米波的频率之间的差相对应的传 感器信号。
[0004] 物体检测装置101包括：放大电路111，用于将从传感器110输出的传感器信号分 割成多个频带并且放大这些频带；以及判断部112,用于将放大电路111的输出与预定阈值 进行比较以判断是否存在检测对象物体。此外，物体检测装置101还包括照明控制部113， 其中该照明控制部113被配置为根据判断部112的判断结果来控制照明器具102的点亮状 态。
[0005] 此外,物体检测装置101还包括频率分析部114,其中该频率分析部114被配置为 测量从传感器110输出的传感器信号的各频率的强度。此外，物体检测装置101还包括噪 声去除部（噪声判断部115和切换电路116)，其中该噪声去除部被配置为通过使用频率分 析部114的分析结果来降低恒定地发生的特定频率的噪声的影响。在这方面，频率分析部 114可以包括FFT(快速傅立叶变换）分析器。判断部112、照明控制部113和噪声去除部 包括在主要由微计算机构成的控制块117中。放大电路111构成用于针对各预定的频带输 出传感器信号的信号处理部。注意，文献1公开了信号处理部可以由FFT分析器和数字过 滤器等构成。
[0006] 放大电路111包括使用运算放大器的多个放大器118,因而可以通过调节构成各 放大器118的电路的各种类型的参数来设置各放大器118对信号进行放大所用的频带。简 言之，放大器118各自用作使得具有特定频带的信号能够穿过的带通滤波器。结果，放大电 路111利用并联连接的多个放大器118来将传感器信号分割成多个频带的信号，并且利用 各放大器118放大各频带的信号并单独输出由此得到的信号。
[0007] 判断部112包括分别与放大器118相对应的比较器119。各比较器119将相应的 放大器118的输出A/D转换成数字值并将由此得到的数字值与预定阈值进行比较。由此， 判断部112判断检测对象物体的存在与否。比较器119的阈值是根据相应的通带（即，相 应的放大器118)单独设置的。在放大器118的输出在阈值所确定的范围外的情况下，比较 器119输出H电平的信号。通过Vth = Vavg土Vppini来表示在初始状态（发货状态）下 所设置的各通带的阈值Vth。Vppini表示在不存在电磁波的反射的状态（诸如电波暗室内 等）下在恒定时间段内所测量到的放大器118的输出值V的峰-峰Vpp的最大值。Vavg表 示输出值V的平均值。此外，判断部112包括逻辑和电路120,其中该逻辑和电路120被配 置为计算比较结果的逻辑和。在这些信号包括至少一个H电平的信号的情况下，逻辑和电 路120输出表示意味着存在检测对象物体的"检测状态"的检测信号。另一方面，在所有信 号都是L电平的信号的情况下，逻辑和电路120输出表示意味着不存在检测对象物体的"非 检测状态"的检测信号。检测信号在处于检测状态的情况下示出"1"，并且在处于非检测状 态的情况下示出"0"。
[0008] 噪声去除部包括：噪声判断部115,用于基于来自频率分析部114的输出来判断是 否存在恒定地发生的特定频率的噪声；以及切换电路116,用于根据噪声判断部115的判断 结果来切换各放大器118相对于判断部112的输出状态。
[0009] 切换电路116包括开关121，其中这些开关121分别插入在放大电路111的放大器 118和判断部112的比较器119之间。在初始状态下，所有的开关121都接通。通过利用 来自噪声判断部115的输出来单独接通或断开开关121，将从各放大器118向着判断部112 的输出分别设置为有效或无效。简言之，在切换电路116中，通过利用来自噪声判断部115 的输出断开与任意通带的放大器118相对应的开关121，可以使该放大器118的输出无效。
[0010] 噪声判断部115读入从频率分析部114输出的传感器信号的频率（频率成分）的 信号强度（电压强度），并将这些信号强度存储在存储器（未示出）中，并且利用所存储的 数据来判断是否存在恒定地发生的特定频率的噪声。
[0011] 在噪声判断部115判断为恒定地发生特定频率的噪声的情况下，噪声判断部115 控制切换电路116以断开判断部112和具有包括该噪声的频率的通带的放大器118之间的 开关121。结果，在恒定地发生特定频率的噪声的情况下，针对包括该噪声的频率的频带而 使针对判断部112的放大电路111的输出无效。每次噪声判断部115判断为"正常状态" 时，更新开关121的接通或断开状态。
[0012] 在文献1所公开的物体检测装置101中，考虑了除传感器110和照明控制部113以 外的组件构成用于对由毫米波传感器构成的传感器110的传感器信号进行信号处理的信 号处理装置。然而，在将物体检测装置101用在例如室外等的情况下，由于除检测对象（检 测对象物体）以外的物体的运动（例如,树的枝和叶的摇摆运动和电线的摇摆运动），因而 可能发生将除检测对象以外的物体误识别为检测对象物体的误检测。
【发明内容】
[0013] 本发明是有鉴于以上不足而作出的，并且其目的是提供能够减少由于除检测对象 以外的物体的运动所引起的误检测的信号处理装置。
[0014] 根据本发明的第一方面的一种信号处理装置，包括：频率分析部件，其被配置为将 与物体所反射的电波相对应的传感器信号转换成频域信号，并且通过使用频带不同的滤波 器组的群从该频域信号提取每一个所述滤波器组的信号；标准化部件，其被配置为利用所 述频率分析部件所提取的信号的总和或者穿过预定的多个所述滤波器组的信号的强度的 总和，对分别穿过各所述滤波器组的信号的强度进行标准化，并且输出作为标准化强度；以 及认识部件，其被配置为进行认识处理，所述认识处理用于基于根据从所述标准化部件输 出的每一个所述滤波器组的标准化强度所确定的频率分布和所述标准化强度的成分比中 的至少一个来识别所述物体。
[0015] 在根据本发明的第二方面的信号处理装置中，根据第一方面，还包括：放大部，其 被配置为放大所述传感器信号；以及A/D转换部，其被配置为将所述放大部放大后的传感 器信号转换成采用数字形式的传感器信号并输出转换后的传感器信号，其中，所述频率分 析部件被配置为将从所述A/D转换部输出的传感器信号转换成频域信号，并且提取所述滤 波器组的群中的每一个所述滤波器组的信号。
[0016] 在根据本发明的第三方面的信号处理装置中，根据第一方面或第二方面，所述频 率分析部件具有用于通过离散余弦变换将从所述A/D转换部输出的传感器信号转换成所 述频域信号的功能，各所述滤波器组各自具有多个频率区间，以及所述信号处理装置还包 括平滑化处理部件，所述平滑化处理部件插入在所述频率分析部件和所述标准化部件之 间，并且具有如下功能中的至少一个功能：用于针对各所述滤波器组中的每一个所述滤波 器组在频域中对每一个所述频率区间的信号的强度进行平滑化处理的功能；以及用于针对 各所述滤波器组中的每一个所述滤波器组在时间轴方向上对每一个所述频率区间的信号 的强度进行平滑化处理的功能。
[0017] 在根据本发明的第四方面的信号处理装置中，根据第一方面至第三方面中任一方 面，还包括：背景信号去除部件，其被配置为从穿过所述滤波器组的信号中去除背景信号。
[0018] 在根据本发明的第五方面的信号处理装置中，根据第四方面，所述背景信号去除 部件被配置为通过从穿过所述滤波器组的信号中减去所述背景信号来去除所述背景信号。
[0019] 在根据本发明的第六方面的信号处理装置中，根据第五方面，所述背景信号去除 部件被配置为将预先获得的各所述滤波器组中的每一个所述滤波器组的多个点的信号在 时间轴上的平均值作为所述背景信号去除。
[0020] 在根据本发明的第七方面的信号处理装置中，根据第五方面，所述背景信号去除 部件被配置为将每一个所述滤波器组的紧挨着的前一信号作为所述背景信号去除。
[0021] 在根据本发明的第八方面的信号处理装置中，根据第四方面，所述背景信号去除 部件是被配置为通过在频域中对所述背景信号进行滤波来去除所述背景信号的自适应滤 波器。
[0022] 在根据本发明的第九方面的信号处理装置中，根据第四方面，所述背景信号去除 部件被配置为从利用所述标准化部件进行标准化前的每一个所述滤波器组的所述信号中 去除每一个所述滤波器组的所述背景信号。
[0023] 在根据本发明的第十方面的信号处理装置中，根据第八方面，所述自适应滤波器 的自适应算法是离散余弦变换的最小均方算法。
[0024] 在根据本发明的第十一方面的信号处理装置中，根据第四方面，各所述滤波器组 各自包括多个频率区间，恒定地包含所述背景信号的频率区间是特定频率区间，以及所述 背景信号去除部件被配置为通过使所述特定频率区间的信号无效、并且利用根据与所述特 定频率区间接近的频率区间的信号的强度所估计出的信号的强度进行补充，来去除背景信 号。
[0025] 在根据本发明的第十二方面的信号处理装置中，根据第一方面至第十一方面中 任一方面，所述认识部件被配置为作为所述认识处理，通过进行利用主成分分析或卡洛 南-洛伊变换的模式识别来识别所述物体。
[0026] 在根据本发明的第十三方面的信号处理装置中，根据第一方面至第十一方面中任 一方面，所述认识部件被配置为作为所述认识处理，通过进行利用多元回归分析的认识处 理来识别所述物体。
[0027] 在根据本发明的第十四方面的信号处理装置中，根据第一方面至第十一方面中任 一方面，所述认识部件被配置为作为所述认识处理，通过进行利用神经网络的认识处理来 识别所述物体。
[0028] 在根据本发明的第十五方面的信号处理装置中，根据第一方面至第十四方面中任 一方面，所述认识部件被配置为利用基于时间轴上的奇数次的所述认识处理的结果的多数 决定，来确定识别结果。
[0029] 在根据本发明的第十六方面的信号处理装置中，根据第一方面至第十五方面中任 一方面，仅在利用所述标准化部件进行标准化前的多个所述滤波器组的所述信号的强度的 总和等于或大于预定值的情况下，才进行利用所述认识部件的所述认识处理或将利用所述 认识部件的所述认识处理的结果视为有效。
[0030] 在根据本发明的第十七方面的信号处理装置中，根据第十六方面，还包括：阈值设 置部件，其被配置为改变所述预定值。
[0031] 在根据本发明的第十八方面的信号处理装置中，根据第十七方面，所述阈值设置 部件被配置为基于在从输出所述传感器信号的电波传感器启动时起直到经过了预定时间 段为止的时间段内穿过所述滤波器组的所述标准化前的各信号的强度，来设置所述预定 值。
[0032] 在根据本发明的第十九方面的信号处理装置中，根据第十七方面或第十八方面， 所述阈值设置部件被配置为在所述认识部件识别为存在所述物体的状态持续了预定时间 段以上的情况下、或者在所述认识部件识别为不存在所述物体的状态持续了预定时间段以 上的情况下，重新设置所述预定值。
[0033] 在根据本发明的第二十方面的信号处理装置中，根据第一方面至第十九方面中任 一方面，还包括：信号成分提取部件，其被配置为从每一个所述滤波器组的所述标准化强度 中提取由于所述物体的运动所引起的信号成分；以及干扰判断部件，其被配置为在所提取 的由于所述物体的运动所引起的信号成分的每单位时间的变化量在至少一个所述滤波器 组中等于或大于第一预定值的情况下，禁止利用所述认识部件的所述认识处理、或者将利 用所述认识部件的所述认识处理的结果视为无效。
[0034] 在根据本发明的第二十一方面的信号处理装置中，根据第二十方面，所述干扰判 断部件被配置为在从每单位时间的变化量等于或大于所述第一预定值时起经过了预定时 间段之前，禁止利用所述认识部件的所述认识处理、或者将利用所述认识部件的所述认识 处理的结果视为无效。
[0035] 在根据本发明的第二十二方面的信号处理装置中，根据第二十方面或第二i^一方 面，所述干扰判断部件被配置为在从每单位时间的变化量等于或小于比所述第一预定值小 的第二预定值时起经过了预定时间段之前，禁止利用所述认识部件的所述认识处理、或者 将利用所述认识部件的所述认识处理的结果视为无效。
[0036] 根据本发明的第二十三方面的信号处理装置，根据第一方面至第十九方面中任一 方面，还包括：干扰判断部件，其被配置为在穿过至少一个所述滤波器组的信号的强度的每 单位时间的变化量等于或大于第一预定值的情况下，禁止利用所述认识部件的所述认识处 理、或者将利用所述认识部件的所述认识处理的结果视为无效。
[0037] 在根据本发明的第二十四方面的信号处理装置中，根据第二十三方面，所述干扰 判断部件被配置为在从每单位时间的变化量等于或大于所述第一预定值时起经过了预定 时间段之前，禁止利用所述认识部件的所述认识处理、或者将利用所述认识部件的所述认 识处理的结果视为无效。
[0038] 在根据本发明的第二十五方面的信号处理装置中，根据第二十三方面或第二十四 方面，所述干扰判断部件被配置为在从每单位时间的变化量等于或小于比所述第一预定值 小的第二预定值时起经过了预定时间段之前，禁止利用所述认识部件的所述认识处理、或 者将利用所述认识部件的所述认识处理的结果视为无效。
【专利附图】
【附图说明】
[0039] 图1是示出根据实施例1的包括电波传感器和信号处理装置的传感器装置的框 图。
[0040] 图2是示出根据实施例1的信号处理装置的标准化部件的说明图。
[0041] 图3是示出根据实施例1的信号处理装置的标准化部件的说明图。
[0042] 图4是示出根据实施例1的信号处理装置的标准化部件的说明图。
[0043] 图5是示出根据实施例1的信号处理装置中所使用的平滑化处理部件的说明图。
[0044] 图6是示出根据实施例1的信号处理装置中所使用的平滑化处理部件的说明图。
[0045] 图7是示出根据实施例1的信号处理装置中所使用的平滑化处理部件的说明图。
[0046] 图8是示出根据实施例1的信号处理装置的背景信号去除部件的一个示例的说明 图。
[0047] 图9是示出根据实施例1的信号处理装置的背景信号去除部件的一个示例的说明 图。
[0048] 图10是示出根据实施例1的信号处理装置的背景信号去除部件的一个示例的说 明图。
[0049] 图11是示出根据实施例1的信号处理装置的背景信号去除部件的其它示例的说 明图。
[0050] 图12是示出根据实施例1的信号处理装置的背景信号去除部件的又一示例的说 明图。
[0051] 图13是示出根据实施例1的信号处理装置的背景信号去除部件的再一示例的说 明图。
[0052] 图14是示出构成根据实施例1的信号处理装置的背景信号去除部件的另一示例 的自适应滤波器的框图。
[0053] 图15是示出根据实施例1的信号处理装置的利用主成分分析的认识处理的说明 图。
[0054] 图16是示出根据实施例1的信号处理装置的利用主成分分析的认识处理的说明 图。
[0055] 图17是示出根据实施例1的信号处理装置的利用主成分分析的认识处理的说明 图。
[0056] 图18是示出根据实施例1的传感器装置的使用形式的说明图。
[0057] 图19是示出根据实施例1的传感器装置的使用形式的说明图。
[0058] 图20是示出来自根据实施例1的传感器装置的电波传感器的传感器信号的波形 图。
[0059] 图21是示出根据实施例1的信号处理装置的标准化部件的输出的说明图。
[0060] 图22是示出根据实施例1的信号处理装置的输出信号的说明图。
[0061] 图23是示出根据实施例1的包括电波传感器和信号处理装置的传感器装置的使 用形式的说明图。
[0062] 图24是示出来自根据实施例1的传感器装置的电波传感器的传感器信号的波形 图。
[0063] 图25是示出根据实施例1的信号处理装置的输出信号的说明图。
[0064] 图26是示出根据实施例1的信号处理装置的标准化部件的输出的说明图。
[0065] 图27是示出根据实施例1的信号处理装置的输出信号的说明图。
[0066] 图28是示出通过根据实施例1的信号处理装置的多元回归分析的识别处理的说 明图。
[0067] 图29是示出通过根据实施例的1的信号处理装置的多元回归分析的识别处理的 其它说明图。
[0068] 图30是示出通过根据实施例的1的信号处理装置的多元回归分析的识别处理的 其它说明图。
[0069] 图31是示出通过根据实施例1的信号处理装置的识别部件所进行的多数决定的 说明图。
[0070] 图32是示出根据实施例1的信号处理装置的说明图。
[0071] 图33是示出根据实施例1的信号处理装置的说明图。
[0072] 图34是示出根据实施例1的滤波器组群的说明图。
[0073] 图35是根据实施例1的操作的流程图。
[0074] 图36是来自根据实施例1的传感器装置的电波传感器的传感器信号的波形图。
[0075] 图37是来自根据实施例1的传感器装置的电波传感器的传感器信号的波形图。
[0076] 图38是示出根据实施例1的信号处理装置的输出信号的说明图。
[0077] 图39是示出根据实施例1的信号处理装置的输出信号的说明图。
[0078] 图40是示出根据实施例1的信号处理装置的输出信号的说明图。
[0079] 图41是示出根据实施例1的信号处理装置的输出信号的说明图。
[0080] 图42是示出根据实施例1的信号处理装置的状态机的操作的说明图。
[0081] 图43是示出根据实施例1的信号处理装置的状态机的操作的说明图。
[0082] 图44是示出根据实施例1的信号处理装置的状态机的操作的说明图。
[0083] 图45是示出根据实施例1的信号处理装置的状态机的操作的说明图。
[0084] 图46是示出根据实施例1的信号处理装置的神经网络的示意结构图。
[0085] 图47是示出根据实施例2的包括电波传感器和信号处理装置的传感器装置的框 图。
[0086] 图48是根据实施例2的信号处理装置通过使用多元回归分析而分离得到的信号 成分的波形图。
[0087] 图49是根据实施例2的信号处理装置没有判断是否进行认识处理的情况下的输 出信号的波形图。
[0088] 图50是根据实施例2的信号处理装置判断是否进行认识处理的情况下的输出信 号的波形图。
[0089] 图51是根据实施例2的信号处理装置通过使用多元回归分析而分离得到的信号 成分的一部分的波形图。
[0090] 图52是示出根据实施例2的包括电波传感器和信号处理装置的其它传感器装置 的框图。
[0091] 图53是根据实施例2的信号强度的波形图。
[0092] 图54是根据实施例2的信号处理装置没有判断是否进行认识处理的情况下的输 出信号的波形图。
[0093] 图55是根据实施例2的信号处理装置判断是否进行认识处理的情况下的输出信 号的波形图。
[0094] 图56是示出传统的照明系统的结构的框图。
【具体实施方式】
[0095] 实施例1
[0096] 以下参考图1?图46来说明本实施例的信号处理装置2。
[0097] 信号处理装置2被配置为对从被配置为发送电波并接收被物体反射的电波的电 波传感器1所输出的传感器信号进行信号处理。注意，图1是示出包括电波传感器1和信 号处理装置2的传感器装置Se的框图。
[0098] 电波传感器1可以是多普勒传感器。该多普勒传感器将预定频率的电波发送至 检测区域并接收被该检测区域内运动的物体所反射的电波，并且输出多普勒频率与所发送 的电波的频率和所接收到的电波的频率之间的差相对应的传感器信号。因此，传感器信号 (从电波传感器1输出的传感器信号）是与物体的运动相对应的模拟时间轴信号。如上所 述，电波传感器1将电波发送至预定检测区域。在接收到来自检测区域的电波的情况下，电 波传感器1输出与所接收到的电波相对应的传感器信号（模拟传感器信号）。
[0099] 电波传感器1包括：发送机，用于将电波发送至检测区域；接收机，用于接收被检 测区域内的物体反射的电波；以及混频器，用于输出频率与所发送的电波的频率和所接收 到的电波的频率之间的差相对应的传感器信号。该发送机包括发送所用的天线。此外，该 接收机包括接收所用的天线。
[0100] 注意，从发送机发送来的电波例如可以是预定频率为24. 15GHz的毫米波。从发送 机发送来的电波不限于毫米波，并且可以是微波。此外，没有特别限制要发送的电波的预定 频率。在反射电波的物体正在检测区域内移动的情况下，通过多普勒效应来使反射波的频 率偏移。此外，电波传感器1不限于具有特定结构，并且可以是双频（多频）方式的多普勒 传感器或FMCW(调频连续波）方式的多普勒传感器等。
[0101] 信号处理装置2包括：放大部3,用于放大传感器信号（从电波传感器1输出的模 拟传感器信号）；以及A/D转换部4,用于将放大部3放大后的传感器信号（模拟传感器信 号）转换成数字传感器信号，并且输出该数字传感器信号。
[0102]放大部3例如可以由使用运算放大器的放大部构成。
[0103]A/D转换部4将放大部3放大后的模拟传感器信号转换成数字传感器信号，并且输 出该数字传感器信号。A/D转换部4的采样率为IX 103ssPs (样本/秒）。然而，没有特别 限制采样率。
[0104] 此外，信号处理装置2包括频率分析部件5,其中该频率分析部件5被配置为将从 A/D转换部4输出的传感器信号转换成频域信号（频率轴信号），并且提取作为频带（通过 频带）不同的滤波器组5a(参见图2)的群中的各滤波器组5a的信号（与滤波器组5a相 对应的信号）。
[0105] 换句话说，频率分析部件5被配置为将与被物体反射的电波相对应的传感器信号 转换成频域信号，并且将该频域信号发送至频带不同的多个滤波器组5a的群（滤波器）以 提取分别与多个滤波器组5a相对应的多个信号。在这方面，与各滤波器组5a相对应的信 号意味着穿过各滤波器组5a的信号。
[0106] 如上所述，频率分析部件5沿频率轴对传感器信号（频域信号）进行分割，并由此 生成频带不同的多个信号。
[0107] 在频率分析部件5中，滤波器组5a的群是预定数量的（例如，16个）滤波器组5a。 然而，没有特别限制滤波器组5a的数量。
[0108] 此外，信号处理装置2包括标准化部件6,其中该标准化部件6被配置为利用频率 分析部件5所提取的信号的总和（强度的总和）或者分别穿过预定的多个滤波器组5a(例 如，低频侧的四个滤波器组）的信号的强度的总和来对分别穿过各滤波器组5a的信号的强 度进行标准化以获得标准化强度，并且输出这些标准化强度。
[0109] 换句话说，标准化部件6对频率分析部件5所提取的多个信号的强度进行标准化。 如此，标准化部件6计算频率分析部件5所提取的多个信号的标准化强度。例如，标准化部 件6通过使用分别与多个滤波器组5a中的多个特定滤波器组5a相对应的多个特定信号的 强度的总和来进行标准化。注意，多个特定滤波器组5a可以是所有的多个滤波器组5a。在 这种情况下，多个特定信号是频率分析部件5所提取的所有多个信号。
[0110] 如上所述，标准化部件6被配置为通过使用分别与多个滤波器组5a中的多个特定 滤波器组5a相对应的多个特定信号的强度的总和来对多个信号的强度进行标准化，并由 此计算这多个信号的标准化强度。
[0111] 此外，信号处理装置2还包括认识部件7,其中该认识部件7被配置为进行用于基 于根据从标准化部件6输出的各滤波器组5a的标准化强度所计算出的频率分布来识别物 体的认识处理。总之，认识部件7被配置为进行用于基于与由标准化部件6计算出的标准化 强度所确定的传感器信号（频域信号）的标准化强度有关的特征来识别物体的认识处理。 在这方面，与传感器信号（频域信号）的标准化强度有关的特征是由从标准化部件6输出 的各滤波器组5a的标准化强度所确定的频率分布，其中该频率分布是指传感器信号（频域 信号）的标准化强度的频率分布。
[0112] 上述的频率分析部件5具有通过离散余弦变换（Discrete Cosine Transform:DCT)来将从A/D转换部4输出的传感器信号转换成频域信号的功能。此外，如图 2所示，各滤波器组5a各自包括多个（在例示示例中为5个）频率区间（frequency bin)。 在一些情况下，可以将使用DCT的滤波器组5a的频率区间5b称为DCT区间。各滤波器组 5a各自具有依赖于频率区间5b的宽度（图2中的Af)的分辨率。关于各滤波器组5a，没 有特别限制频率区间5b的数量，并且该数量可以为除5以外的两个或更多个或者可以为一 个。用于将从A/D转换部4输出的传感器信号转换成频域信号的正交变换不限于DCT，并且 例如可以是快速傅立叶变换（Fast Fourier Transformation:FFT)。在一些情况下，可以将 使用FFT的滤波器组5a的频率区间5b称为FFT区间。此外，用于将从A/D转换部4输出 的传感器信号转换成频域信号的正交变换可以是小波变换（Wavelet Transf〇rm:WT)。
[0113] 在各滤波器组5a各自包括多个频率区间5b的情况下，优选地，信号处理装置2在 频率分析部件5和标准化部件6之间包括平滑化处理部件8。优选地，该平滑化处理部件 8具有如下功能中的至少一个功能：用于针对各滤波器组5a在频域（频率轴方向）中对各 频率区间5b的信号的强度进行平滑化处理的功能；以及用于针对各滤波器组5a在时间轴 方向上对各频率区间5b的信号的强度进行平滑化处理的另一功能。因此，信号处理装置2 可以降低噪声所引起的影响，并且在包括这两个功能的情况下进一步降低噪声所引起的影 响。
[0114] 用于针对各滤波器组5a在频域中对各频率区间5b的信号的强度进行平滑化处理 的功能（在需要的情况下，以下称为"第一平滑化处理功能"）可以通过使用例如均值滤波 器、加权均值滤波器、中值滤波器或加权中值滤波器等来实现。在通过使用均值滤波器来实 现第一平滑化处理功能的情况下，如图2和图5所示，假定在时刻心，利用si、s2、s3、s4和 s5来分别表示作为从低频侧起的第一个滤波器组的滤波器组5a的5个频率区间5b各自的 信号的强度。在这方面，关于第一个滤波器组5a，在假定通过利用第一平滑化处理功能的 平滑化处理所获得的信号的强度是mil (参见图3和图6)的情况下，可以通过以下的公式 (1)来计算强度mil。
[0115] 数学式1
【权利要求】
1. 一种信号处理装置，包括： 频率分析部件，其被配置为将与物体所反射的电波相对应的传感器信号转换成频域 信号，并且通过使用频带不同的滤波器组的群从该频域信号提取每一个所述滤波器组的信 号； 标准化部件，其被配置为利用所述频率分析部件所提取的信号的总和或者穿过预定的 多个所述滤波器组的信号的强度的总和，对分别穿过各所述滤波器组的信号的强度进行标 准化，并且输出作为标准化强度；以及 认识部件，其被配置为进行认识处理，所述认识处理用于基于根据从所述标准化部件 输出的每一个所述滤波器组的标准化强度所确定的频率分布和所述标准化强度的成分比 中的至少一个来识别所述物体。
2. 根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，还包括： 放大部，其被配置为放大所述传感器信号；以及 A/D转换部，其被配置为将所述放大部放大后的传感器信号转换成采用数字形式的传 感器信号并输出转换后的传感器信号， 其中，所述频率分析部件被配置为将从所述A/D转换部输出的传感器信号转换成频域 信号，并且提取所述滤波器组的群中的每一个所述滤波器组的信号。
3. 根据权利要求1所述的信号处理装置，其中， 所述频率分析部件具有用于通过离散余弦变换将从所述A/D转换部输出的传感器信 号转换成所述频域信号的功能， 各所述滤波器组各自具有多个频率区间，以及 所述信号处理装置还包括平滑化处理部件，所述平滑化处理部件插入在所述频率分析 部件和所述标准化部件之间，并且具有如下功能中的至少一个功能：用于针对各所述滤波 器组中的每一个所述滤波器组在频域中对每一个所述频率区间的信号的强度进行平滑化 处理的功能；以及用于针对各所述滤波器组中的每一个所述滤波器组在时间轴方向上对每 一个所述频率区间的信号的强度进行平滑化处理的功能。
4. 根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，还包括： 背景信号去除部件，其被配置为从穿过所述滤波器组的信号中去除背景信号。
5. 根据权利要求4所述的信号处理装置，其中， 所述背景信号去除部件被配置为通过从穿过所述滤波器组的信号中减去所述背景信 号来去除所述背景信号。
6. 根据权利要求5所述的信号处理装置，其中， 所述背景信号去除部件被配置为将预先获得的各所述滤波器组中的每一个所述滤波 器组的多个点的信号在时间轴上的平均值作为所述背景信号去除。
7. 根据权利要求5所述的信号处理装置，其中， 所述背景信号去除部件被配置为将每一个所述滤波器组的紧挨着的前一信号作为所 述背景信号去除。
8. 根据权利要求4所述的信号处理装置，其中， 所述背景信号去除部件是被配置为通过在频域中对所述背景信号进行滤波来去除所 述背景信号的自适应滤波器。
9. 根据权利要求4所述的信号处理装置，其中， 所述背景信号去除部件被配置为从利用所述标准化部件进行标准化前的每一个所述 滤波器组的所述信号中去除每一个所述滤波器组的所述背景信号。
10. 根据权利要求8所述的信号处理装置，其中， 所述自适应滤波器的自适应算法是离散余弦变换的最小均方算法。
11. 根据权利要求4所述的信号处理装置，其中， 各所述滤波器组各自包括多个频率区间， 恒定地包含所述背景信号的频率区间是特定频率区间，以及 所述背景信号去除部件被配置为通过使所述特定频率区间的信号无效、并且利用根据 与所述特定频率区间接近的频率区间的信号的强度所估计出的信号的强度进行补充，来去 除背景信号。
12. 根据权利要求1所述的信号处理装置，其中， 所述认识部件被配置为作为所述认识处理，通过进行利用主成分分析或卡洛南-洛伊 变换的模式识别来识别所述物体。
13. 根据权利要求1所述的信号处理装置，其中， 所述认识部件被配置为作为所述认识处理，通过进行利用多元回归分析的认识处理来 识别所述物体。
14. 根据权利要求1所述的信号处理装置，其中， 所述认识部件被配置为作为所述认识处理，通过进行利用神经网络的认识处理来识别 所述物体。
15. 根据权利要求1所述的信号处理装置，其中， 所述认识部件被配置为利用基于时间轴上的奇数次的所述认识处理的结果的多数决 定，来确定识别结果。
16. 根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，仅在利用所述标准化部件进行标准化 前的多个所述滤波器组的所述信号的强度的总和等于或大于预定值的情况下，才进行利用 所述认识部件的所述认识处理或将利用所述认识部件的所述认识处理的结果视为有效。
17. 根据权利要求16所述的信号处理装置，其中，还包括： 阈值设置部件，其被配置为改变所述预定值。
18. 根据权利要求17所述的信号处理装置，其中， 所述阈值设置部件被配置为基于在从输出所述传感器信号的电波传感器启动时起直 到经过了预定时间段为止的时间段内穿过所述滤波器组的所述标准化前的各信号的强度， 来设置所述预定值。
19. 根据权利要求17所述的信号处理装置，其中， 所述阈值设置部件被配置为在所述认识部件识别为存在所述物体的状态持续了预定 时间段以上的情况下、或者在所述认识部件识别为不存在所述物体的状态持续了预定时间 段以上的情况下，重新设置所述预定值。
20. 根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，还包括： 信号成分提取部件，其被配置为从每一个所述滤波器组的所述标准化强度中提取由于 所述物体的运动所引起的信号成分；以及 干扰判断部件，其被配置为在所提取的由于所述物体的运动所引起的信号成分的每单 位时间的变化量在至少一个所述滤波器组中等于或大于第一预定值的情况下，禁止利用所 述认识部件的所述认识处理、或者将利用所述认识部件的所述认识处理的结果视为无效。
21. 根据权利要求20所述的信号处理装置，其中， 所述干扰判断部件被配置为在从每单位时间的变化量等于或大于所述第一预定值时 起经过了预定时间段之前，禁止利用所述认识部件的所述认识处理、或者将利用所述认识 部件的所述认识处理的结果视为无效。
22. 根据权利要求20所述的信号处理装置，其中， 所述干扰判断部件被配置为在从每单位时间的变化量等于或小于比所述第一预定值 小的第二预定值时起经过了预定时间段之前，禁止利用所述认识部件的所述认识处理、或 者将利用所述认识部件的所述认识处理的结果视为无效。
23. 根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，还包括： 干扰判断部件，其被配置为在穿过至少一个所述滤波器组的信号的强度的每单位时间 的变化量等于或大于第一预定值的情况下，禁止利用所述认识部件的所述认识处理、或者 将利用所述认识部件的所述认识处理的结果视为无效。
24. 根据权利要求23所述的信号处理装置，其中， 所述干扰判断部件被配置为在从每单位时间的变化量等于或大于所述第一预定值时 起经过了预定时间段之前，禁止利用所述认识部件的所述认识处理、或者将利用所述认识 部件的所述认识处理的结果视为无效。
25. 根据权利要求23所述的信号处理装置，其中， 所述干扰判断部件被配置为在从每单位时间的变化量等于或小于比所述第一预定值 小的第二预定值时起经过了预定时间段之前，禁止利用所述认识部件的所述认识处理、或 者将利用所述认识部件的所述认识处理的结果视为无效。
【文档编号】G01S13/52GK104350391SQ201380029970
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年6月3日 优先权日:2012年6月5日
【发明者】杉野聪, 增田达男, 村上忠 申请人:松下知识产权经营株式会社
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