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专利名称：侵入物识别装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用电波来识别侵入物侵入警戒区域内的侵入物识别装置。
背景技术：
近年来，伴随治安的恶化，安全意识急速提高。特别是，物理安全措施不仅被导入到机场或者发电厂等大规模的设施，而且还被导入到一般企业、商业设施或者公共设施等各种设施。在以往的物理安全措施中，设施的门处的入出室管理成为主流，但最近，以设施的占地整体为对象的监视正在成为主流。作为探测侵入需要警备的规定的监视区域的侵入者的以往的系统，已知专利文献I记载的侵入探测系统以及专利文献2记载的对象物检测
>j-U ρ α装直。专利文献I记载的侵入探测系统的特征在于，具备多个天线，设置于探测区域；发送器，使信号从该多个天线中的某一个天线送出；接收器，检测剩余的其他上述天线接收到的上述信号；计算器，检测由该接收器检测到的信号中产生的变化量；以及判定器，根据该变化量，判断有无向上述探测区域的侵入。此处，判定器在由计算器检测出的信号中产生的振幅变化以及相位变化中的至少一方是规定值以上的情况下，判断为有向探测区域的侵入。另外，专利文献2记载的对象物检测装置具备发送电缆、接收电缆、与该发送电缆连接并对该发送电缆送出高频电流的发送部、以及与该接收电缆连接的接收部，通过该接收电缆接收从该发送电缆送出的电磁波，并且根据通过该接收电缆接收的电磁波的强度的变化，来检测有无对象物，其特征在于，在该发送部中，设置了使在该发送电缆中发生的驻波变化的单元。具体而言，专利文献2记载的对象物检测装置在由接收部检测到接收电流强度的减少量超过了规定的阈值时，判断为侵入者通过了所埋设的接收电缆之上。专利文献I :日本特开平5 - 2690号公报。专利文献2 :日本专利第3110112号公报。非专利文献I :Emanuel Parzen, 〃0n Estimation of a Probability DensityFunction and Mode", Annals of Mathematical Statistics, Vol. 33, No. 3, pp.1065 —1076，1962.非专利文献2 :甘利俊一等、「^夕一 > 認識i学習O統計学(图案识别与学习的统计学)」、41页 43页、岩波书店、2003年4月I日发行。

发明内容
但是，根据专利文献I的侵入探测系统以及专利文献2的对象物检测装置，在由于风雨等自然现象而引起的电波变动时，也有时错误地发出通知侵入者的侵入的警报。例如，在专利文献I中，存在如下课题在风雨时由接收器检测到的信号中产生的变化量大于预先设定的规定的阈值时，进行误发报。另外，在专利文献2中，也存在如下课题在风雨时的接收电流强度的减少量超过了规定的阈值时，进行误发报。、
本发明的目的是为了解决以上的问题，提供一种侵入物识别装置，即使由于风雨等自然现象而环境变化，也能够比以往技术更准确地识别侵入物侵入。本发明提供一种侵入物识别装置，具备发送单元，发生规定的发送信号，并使用发送天线装置进行无线发送；以及接收单元，使用与所述发送天线装置对置地设置的接收天线装置，对所述发送的发送信号进行无线接收，使用所述发送信号，对所述无线接收到的接收信号进行正交检波而解调为复解调信号，其特征在于，具备标准化单元，使用在侵入物未侵入所述发送天线装置与所述接收天线装置之间的稳定状态下的复解调信号，对所输入的复解调信号在复平面上的位置进行标准化，从而发生标准化复解调信号；多维特征抽出单元，计算所述标准化复解调信号的多维的特征量；以及识别单元，根据所述计算出的多维的特征量，使用规定的识别面，识别侵入物是否侵入到所述发送天线装置与所述接收天线装置之间，并输出表示该识别结果的识别信号，所述规定的识别面是由所述多维的特征量的各轴形成并且用于识别侵入物是否侵入到所述发送天线装置与所述接收天线装置之间的边界。
根据本发明的侵入物识别装置，具备标准化单元，使用侵入物未侵入发送天线装置与接收天线装置之间的稳定状态下的复解调信号，对所输入的复解调信号在复平面上的位置进行标准化而发生标准化复解调信号；以及多维特征抽出单元，抽出标准化后的复解调信号的多维的特征量，所以相比于以往技术的使用阈值处理的侵入物识别装置，能够降低误发报，能够准确地识别侵入物侵入。


图I是示出本发明的实施方式的侵入物识别装置I的结构的框图。图2是示出图I的侵入物识别电路9的结构的框图。图3是示出图I的侵入物识别装置I、人101、以及雨102的框图。图4是在复平面上示出在人101侵入图I的发送天线4 — m (m=l，2，…，Μ)与接收天线6 — m之间时从低通滤波器86 — m输出的复解调信号的坐标图。图5是在复平面上示出在图I的发送天线4 一 m与接收天线6 — m之间的空间被风吹雨打时从低通滤波器86 — m输出的复解调信号的坐标图。图6是示出表示在图2的侵入物识别电路9中计算的特征量fl — η (η=2，3，…，M — I)的式(3)的角速度θη (j)与标准化复解调信号dan (j)的关系的坐标图。图7是示出上述式(3)的函数Ψ ( θη (j) - θη (j — I))的坐标图。图8是示出在图2的识别器96 — η中使用的三维特征空间中的识别面Pn的坐标图。(符号说明)I :侵入物识别装置；2 ΡΝ码发生器；3 :无线发送电路；4 :发送阵列天线；5 :终端器；6 :接收阵列天线；7 :终端器；8 :无线接收电路；9 :侵入物识别电路；10 :警报装置；4 -I 4 — M :发送天线；6 — I 6 — M :接收天线；31 :信号发生器；32 :乘法器；82 — I 82 — M 延迟器；83 — Γ83 — M :乘法器；84 — Γ84 — M :带通滤波器；85 — Γ85 — M :正交检波器；86 - Γ86 - M :低通滤波器；87 — Γ87 一 M :解调电路；90 — Γ90 一 M A/D变换器；91 - Γ91 - M :稳定状态推测更新电路；92 - Γ92 一 M :标准化处理电路；93 — 2 93 —M - I :定速运动特征抽出器；94 - 2^94 -M-I :非定速运动特征抽出器；95 — 2^95 一M — I :孤立运动特征抽出器；96 — 2 96 — M — I :识别器；97 — I 97 — M :标准化器；98 —2 98 -M-I :多维特征抽出器；101 :人；102 :雨。
具体实施例方式实施方式.以下，参照附图，说明本发明的实施方式。图I是示出本发明的实施方式的侵入物识别装置I的结构的框图，图2是示出图I的侵入物识别电路9的结构的框图。另外，图3是示出图I的侵入物识别装置I、人101、以及雨102的框图。在图I中，侵入物识别装置I具备PN (Pseudo Noise (伪噪声))码发生器2、无线发送电路3、发送阵列天线4、接收阵列天线6、终端器5以及7、无线接收电路8、侵入物识别电路9、以及警报装置10。进而，无线发送电路3具备信号发生器31和乘法器32，无线接收电路8具备3个以上的多个M个解调电路87 — I 87—M。此处，各解调电路87 — m (m=l，2，…，Μ)具备延迟器82 — m、乘法器83 — m、带通滤波器84 — m、正交检波器85 — m、以及低通滤波器(Lowpass Filter(LPF)) 86 - m。如详细后述，本实施方式的侵入物识别装置I的特征在于，具备(a)无线发送电路3，发生规定的发送信号，使用PN码对上述发送信号进行频谱扩散，使用具备M个发送天线4 一 f 4 一 M的发送阵列天线4进行无线发送；(b)无线接收电路8，使用具备M个接收天线6 — I飞一 M的接收阵列天线6，接收所发送的发送信号，使PN码延迟相互不同的多个延迟时间而发生多个延迟PN码，使用上述多个延迟PN码对上述无线接收到的接收信号进行逆扩散，发生多个逆扩散接收信号，并使用上述发送信号，对上述各逆扩散接收信号进行正交检波，解调为多个复解调信号；(C)标准化器97 - f 97 — M，分别输入来自无线接收电路8的多个复解调信号，将非风雨时并且人101 (侵入物)的非侵入时的稳定状态下的复解调信号用作基准信号，对所输入的复解调信号在复平面上的位置进行标准化(normalize)，发生标准化复解调信号；(d)多维特征抽出器98 - 2 98 -M- 1，输入来自标准化器97 — I 97 — M中的各3个标准化器的3个标准化复解调信号，根据该输入的3个标准化复解调信号，抽出三维特征量；以及(e)识别器96 — 2 96 — M — I,分别输入来自多维特征抽出器98 — 2 98 — M —I的多维的特征量，根据所抽出的特征量，使用规定的识别面Pm，识别人101是否侵入，输出表示识别结果的识别信号S96 - 2^S96 -M-I0进而，各多维特征抽出器98— η (n=2，3，…，M — I)的特征在于，具备(a)定速运动特征抽出器93 — η,根据从标准化器97 — η输入的标准化复解调信号，计算在人101侵入到发送天线4 一 η与接收天线6 — η之间时变化的特征量fl 一 η ;(b)非定速运动特征抽出器94 - n，根据从标准化器97 — η输入的标准化复解调信号，计算发送天线4 — η与接收天线6 — η之间的空间被风吹雨打时变化的特征量f2 —η ;以及
(c)孤立运动特征抽出器95 — η,根据从标准化器97 — η — I、η、η+1输入的3
个标准化复解调信号，计算在发送阵列天线4与接收阵列天线6的空间中的发送天线4 -η与接收天线6-η之间存在与其他空间相比在空间上孤立的强电场区域时变化的特征量f3 — n0在图I中，发送阵列天线4是具有以规定的间隔设置并且作为M个发送天线4 一广4 一 M分别发挥功能的M个狭缝的泄漏同轴电缆(LCX (Leaky Coaxial Cable))。另外，接收阵列天线6是具有以规定的间隔设置并且作为M个接收天线6 - Γ6 一 M分别发挥功能的M个狭缝的泄漏同轴电缆。进而，终端器5吸收未由发送阵列天线4放射而残留的电波，终端器7吸收由接收阵列天线6接收到的电波中的、向与无线接收电路8相反一侧行进的电波。发送阵列天线4以及接收阵列天线6的各泄漏同轴电缆是以各发送天线4-m分别对置于各接收天线6 - m的方式相互具有规定的间隔，并以包围规定的警戒区域的方式，实质上平行地敷设。如详细后述，在两条泄漏同轴电缆之间形成了电场，根据该电场的变动，识别横切两条泄漏同轴电缆而侵入警戒区域的侵入物(在本实施方式中，是图3的人101)。另外，在本实施方式中，“人101的侵入时”表示人101侵入发送阵列天线4与接收阵列天线6之间时，“风雨时”表示发送阵列天线4与接收阵列天线6之间的空间被风吹雨打时。
此处,发送天线4 — 1^4 — M的间隔以及接收天线6 — 1^6 — M的间隔被设定为从发送阵列天线4放射的电波的波长的一半以上，优选被设定为几倍以上。进而，发送阵列天线4以及接收阵列天线6的各泄漏同轴电缆之间的间隔被设定为能够在各对置的发送天线4 一 m与接收天线6 — m之间发送接收无线信号。在图I中，PN码发生器2发生规定的PN码并输出到乘法器32以及延迟器82 —Γ82 - M。另外，信号发生器31发生包含规定的频率分量的发送信号并输出到乘法器32以及正交检波器85 - Γ85 - M0乘法器32通过对来自信号发生器31的发送信号乘以PN码，从而对发送信号进行频谱扩散，并使用发送阵列天线4，将频谱扩散后的发送信号作为电波放射。即，乘法器32依照PN码对来自信号发生器31的发送信号进行调制。由发送阵列天线4放射的电波由接收阵列天线6作为接收信号接收，并被输出到乘法器83 — f 83 —M0在图I中，各延迟器82 — m (m=l，2，…，Μ)使所输入的PN码延迟该PN码从PN码发生器2输出之后至经由乘法器32、发送天线4 - m、以及接收天线6 — m输出到乘法器83 -m为止的规定的传输延迟时间，并将延迟后的PN码(以下，称为延迟PN码)输出到乘法器83 - m。进而，各乘法器83 — m通过对所输入的接收信号乘以所输入的延迟PN码，从而对接收信号进行逆扩散来发生逆扩散接收信号，并经由带通滤波器84 — m输出到正交检波器85 - m。进而，各正交检波器84 — m使用来自信号发生器31的发送信号，将来自带通滤波器84 — m的逆扩散接收信号正交检波为具有同相分量和正交分量的复解调信号，经由低通滤波器86 — m输出到侵入物识别电路9。此处，各带通滤波器84 — M的通带被设定为使来自信号发生器31的发送信号的频率分量通过，各低通滤波器86 — M的通带被设定为去除所输入的复解调信号中包含的高次谐波分量和噪声。此处,各接收天线6 — m (m=l,2,…，Μ)接收重叠了从对置的发送天线4 — m和其周边的发送天线放射的各电波的接收信号。进而，对该接收信号，通过乘法器83 — m乘以来自延迟器82 — m的延迟PN码信号。因此，经由正交检波器85 — m以及低通滤波器86 — m而输出的复解调信号实质上等于对通过接收天线6 - m只接收到来自发送天线4 一m的发送信号时的接收信号进行解调而得到的复解调信号。图4是在复平面上示出在人101侵入图I的发送天线4 一 m与接收天线6 — m之间时从低通滤波器86 — m输出的复解调信号的坐标图，图5是在复平面上示出在图I的发送天线4 一 m与接收天线6 — m之间的空间被风吹雨打时从低通滤波器86 — m输出的复解调信号的坐标图。一般情况下，在人101未侵入发送天线4 一 m与接收天线6 — m之间、并且发送天线4 一 m与接收天线6 — m之间的空间未被风吹雨打时(以下，称为稳定状态)，复解调信号集中在复平面的原点附近。另外，如图3所示，如果人101侵入发送天线4 - m与接收天线6 — m之间，则来自发送阵列天线4的电波在被人101反射以及散射之后由接收阵列天线6所接收。此时,如图4所示,从与发送天线4 一 m以及接收天线6 — m对应的低通滤波器86 — m输出的复解调信号具有在复平面上绕原点以一定的角速度进行圆周运动(以下，还称为正则运动)这样的特征。进而，如图3所示，在风雨时，由于雨102，发送阵列天线4与接收阵列天线6之间的电场紊乱。此时，如图5所示，从低通滤波器86 — m输出的复解调信号具有与稳定状态下的复解调信号以及图4的人101侵入时的复解调信号相比较，振幅的变动以及相位的变动大(以下，还称为非正则运动)这样的特征。
在图2中，侵入物识别电路9具备模拟/数字变换器(以下，称为A/D变换器)90 —Γ90 - M、标准化器97 - Γ97 - M、多维特征抽出器98 — 2 98 — M — I、以及识别器96 —2^96 -M-I0另外，各标准化器97 — m具备稳定状态推测更新电路91 一 m和标准化处理电路92 — m，各多维特征抽出器98 — η (η=2，3，…，M — I)具备定速运动特征抽出器93 - η、非定速运动特征抽出器94 - η、以及孤立运动特征抽出器95 — η。从各低通滤波器86 — m输出的复解调信号通过A/D变换器90 — m以规定的采样频率变换为数字的复解调信号dm (k)之后(k是表示采样定时的整数)，输出到稳定状态推测更新电路91 一 m以及标准化处理电路92 - m。另外，各A/D变换器90 — m中的采样频率被设定为例如16Hz。在图2中，各稳定状态推测更新电路91 - m (m=l，2，…，Μ)针对每个采样定时k，计算连续的2个采样定时k以及k 一 I时的2个复解调信号dm (k)以及dm (k 一 I)的各同相分量之差以及各正交分量之差，从而计算表示复解调信号在复平面上的轨迹的差分矢量。然后，各稳定状态推测更新电路91 一 m在所计算出的差分矢量的大小小于规定的阈值时，判断为是稳定状态，使用以下的式，计算采样定时k时的稳定状态下的复解调信号在复平面上的轨迹的重心位置pm (k)，并输出到标准化处理电路92 - m。[数I]
权利要求
1.一种侵入物识别装置，具备 发送单元，发生规定的发送信号，并使用发送天线装置进行无线发送；以及接收单元，使用与所述发送天线装置对置地设置的接收天线装置，对所发送的发送信号进行无线接收，使用所述发送信号，对所无线接收到的接收信号进行正交检波而解调为复解调号， 该侵入物识别装置的特征在于，具备 标准化单元，使用在侵入物未侵入所述发送天线装置与所述接收天线装置之间的稳定状态下的复解调信号，对所输入的复解调信号在复平面上的位置进行标准化，从而发生标准化复解调信号； 多维特征抽出单元，计算所述标准化复解调信号的多维的特征量；以及识别单元，根据所计算出的多维的特征量，使用规定的识别面，识别侵入物是否侵入到所述发送天线装置与所述接收天线装置之间，并输出表示该识别结果的识别信号，其中，所述规定的识别面是由所述多维的特征量的各轴形成并且用于识别侵入物是否侵入到所述 发送天线装置与所述接收天线装置之间的边界。
2.根据权利要求I所述的侵入物识别装置，其特征在于， 所述多维特征抽出单元具备 第I特征抽出单元，根据所述标准化复解调信号，计算在侵入物侵入到所述发送天线装置与所述接收天线装置之间时变化的第I特征量；以及 第2特征抽出单元，根据所述标准化复解调信号，计算在所述发送天线装置与所述接收天线装置之间的空间被风吹雨打时变化的第2特征量， 所述识别单元根据所计算出的第I特征量以及第2特征量，识别侵入物是否侵入到所述发送天线装置与所述接收天线装置之间。
3.根据权利要求I所述的侵入物识别装置，其特征在于， 所述发送天线装置具备3个以上的多个发送天线， 所述接收天线装置具备3个以上的多个接收天线， 所述发送单元使用所述多个发送天线，对所述发送信号进行无线发送， 所述接收单元使用所述多个接收天线，对从所述多个发送天线发送的发送信号分别进行无线接收，将所无线接收到的各接收信号解调为多个复解调信号， 所述侵入物识别装置具备 多个所述标准化单元，分别输入所述多个复解调信号； 多个所述多维特征抽出单元，输入来自多个所述标准化单元中的规定的多个标准化单元的多个所述标准化复解调信号；以及 多个所述识别单元，分别输入来自多个所述多维特征抽出单元的所述多维的特征量， 各所述多维特征抽出单元具备 第I特征抽出单元，根据所输入的多个标准化复解调信号中的规定的I个标准化复解调信号，计算在侵入物侵入到与该规定的I个标准化复解调信号对应的发送天线与接收天线之间时变化的第I特征量； 第2特征抽出单元，根据所述规定的I个标准化复解调信号，计算在与所述规定的I个标准化复解调信号对应的发送天线与接收天线之间的空间被风吹雨打时变化的第2特征量；以及 第3特征抽出单元，根据所输入的多个标准化复解调信号，计算在所述多个发送天线与所述多个接收天线之间的空间中的与所述规定的I个标准化复解调信号对应的发送天线与接收天线之间的空间中存在与其他空间相比在空间上孤立的强电场区域时变化的第3特征量， 各所述识别单元根据所计算出的第I至第3特征量，识别侵入物是否侵入到与所述规定的I个标准化复解调信号对应的发送天线与接收天线之间。
4.根据权利要求3所述的侵入物识别装置，其特征在于， 所述发送单元使用伪噪声码，对所述发送信号进行频谱扩散，使用所述多个发送天线进行无线发送， 所述接收单元使所述伪噪声码延迟相互不同的多个延迟时间而发生多个延迟伪噪声 码，使用所述多个延迟伪噪声码，对所无线接收到的各接收信号分别进行逆扩散而发生多个逆扩散接收信号，使用所述发送信号，对各所述逆扩散接收信号进行正交检波而解调为所述多个复解调信号。
5.根据权利要求3或者4所述的侵入物识别装置，其特征在于， 所述发送天线装置是第I泄漏同轴电缆， 所述接收天线装置是第2泄漏同轴电缆。
全文摘要
标准化处理电路(97－m)对来自A/D变换器(90－m)的复解调信号在复平面上的位置进行标准化，并将标准化后的标准化复解调信号输出到多维特征抽出器(94－m)。多维特征抽出器(94－m)计算在人侵入时变化的特征量(fm－1)、在风雨时变化的特征量(fm－2)、以及在存在空间上孤立的强电场区域时变化的特征量(fm－3)。识别器(96－m)根据三维特征量(fm－1、fm－2、fm－3)，识别人侵入。
文档编号G01V3/12GK102763142SQ20108006409
公开日2012年10月31日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年2月18日
发明者合泽直喜, 猪又宪治, 生田刚一, 鹫见和彦, 鹿毛裕史 申请人:三菱电机株式会社