特許 6672037 対象物体検知装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6672037

(24)【登録日】2020年3月6日

(45)【発行日】2020年3月25日

(54)【発明の名称】対象物体検知装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/86 20060101AFI20200316BHJP

   G08B 21/00 20060101ALI20200316BHJP

   G08B 13/16 20060101ALI20200316BHJP

   G08B 13/196 20060101ALI20200316BHJP

   G01S 3/808 20060101ALI20200316BHJP

   G01S 13/42 20060101ALI20200316BHJP

   G01S 13/34 20060101ALN20200316BHJP

【ＦＩ】

   G01S13/86

   G08B21/00 Z

   G08B13/16 C

   G08B13/196

   G01S3/808

   G01S13/42

   !G01S13/34

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-64257(P2016-64257)

(22)【出願日】2016年3月28日

(65)【公開番号】特開2017-181100(P2017-181100A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2019年2月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000108085

【氏名又は名称】セコム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067323

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 教光

(74)【代理人】

【識別番号】100124268

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 典行

(72)【発明者】

【氏名】牧山 雅人

(72)【発明者】

【氏名】藤井 清人

【審査官】 蔵田 真彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−９８２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１６８４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−７７４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２０３８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−２０１５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２８０８４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平１１−１０９０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２０４１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 セコム株式会社，接近してくるドローンを検知 「セコム・ドローン検知システム」を発売 早期の侵入検知で迅速な対応を支援，[online]，２０１６年 １月１４日，[２０２０年１月２９日検索]，インターネット<URL:https://www.secom.co.jp/corporate/release/2015/>

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ３／８０−３／８６、５／１８−７／６４、

１３／００−１７／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の送信波を送信し、前記送信波に対する反射波から少なくとも物体までの距離と方向を検知可能な物体検知手段と、
空間上に複数配置された音響信号入力手段と、
前記複数の音響信号入力手段に入力した複数の音響信号を時刻情報と共に現在から遡った過去所定時間分記憶する記憶手段と、
前記複数の音響信号を処理して音源方向を特定する音響信号処理手段と、
を備えた対象物体検知装置であって、
前記音響信号処理手段は、前記物体検知手段が物体を検知すると、検知時刻を取得し、前記記憶手段に記憶された前記検知時刻における前記音響信号を処理して音源方向を特定し、前記検知した物体の方向と前記特定した音源方向が略一致すると対象物体があると判定することを特徴とする対象物体検知装置。

【請求項2】

前記物体検知手段は、方位角方向にビーム幅が狭く仰角方向にビーム幅が広い電波を送受信するアンテナと、前記アンテナを所定周期で回転させる回転機構とを備え、前記アンテナから送信された送信波に対する反射波から検知物体までの距離と方位角及び、仰角範囲を特定可能であり、
前記音響信号処理手段は、前記仰角範囲内で、前記音響信号を遅延和処理により生成した遅延和信号が最大となる仰角において、当該遅延和信号が閾値以上であると対象物体があると判定する請求項１に記載の対象物体検知装置。

【請求項3】

前記物体検知手段は、仰角範囲が異なる複数のアンテナを備え、前記物体を検知したアンテナに基づき仰角範囲を設定する請求項２に記載の対象物体検知装置。

【請求項4】

前記閾値の値が遠方ほど小さくなるよう設定され、
前記音響信号処理手段は、前記物体検知手段から距離情報を取得し、当該距離において設定された閾値と前記遅延和信号を比較して対象物体の有無を判定する請求項２または３に記載の対象物体検知装置。

【請求項5】

さらに撮像方向が可変可能な撮像部を備え、検知すべき対象物体が複数検知されているときは、前記対象物体ごとに監視優先度を定め、当該監視優先度が高い対象物体の現在の位置情報を前記物体検知手段から取得して前記撮像部の撮像方向を制御する請求項１〜４の何れかに記載の対象物体検知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、所定の監視領域内に存在する対象物体（例えばドローン等の飛行物体）を検知する対象物体検知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ドローンと呼ばれる小型で無人のマルチコプターが実用化され、農薬散布や施設点検などさまざまな用途に有効利用されている。

【0003】

一方で、盗撮や危険物運搬などドローンを悪用した犯罪も懸念されつつあり、このようなドローンが監視領域内への侵入を早期に検出するシステムも現れ始めている。

【0004】

従来、例えば下記特許文献１や特許文献２に開示されるように、音を発しながら飛行する飛行物体の監視目的として互いに不得手とする部分を補完する、もしくは誤検知を防止させるためにレーダ及びそのセンサを組み合わせて複合的に判定しようとするものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開昭６０−１７４９７０号公報

【特許文献2】特開２００３−９８２５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１には、レーダ装置において音響アレイを付加し、レーダの死角から接近する飛行物体を音響アレイで捉えることにより早期警戒が可能なことが記載されている。また、特許文献２には、目標物体の種類に応じて目標物体の特定にレーダ信号処理と音響信号処理のいずれかが最適な情報源であるか判定を行うことが記載されている。

【0007】

上記特許文献１，２は、レーダまたは音響アレイのいずれかの出力結果を用いて判定を行うものであるが、両者の結果を統合して検知物体の判定を行う場合、高速の飛行物体などでは、レーダで物体を検知後、音響アレイの指向性を検知方向に制御してもレーダで検知した物体は既に検知位置に存在しないと正しい判定ができない。

【0008】

また、複数の物体が検知されている場合は、レーダによる対象物体か否かの判定及び物体の方向へ指向性を制御して対象物体か否かの判定を各々行うと、処理に遅延が発生する可能性がある。

【0009】

本発明は、上記課題を解決しようとするものであり、監視領域内に存在する対象物を失報することなく、また監視領域の騒音源を誤報として検知することなく、対象物体の位置を精度良く求めることが可能な対象物体検知装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記した目的を達成するために、本発明に係る対象物体検知装置は、所定の送信波を送信し、前記送信波に対する反射波から少なくとも物体までの距離と方向を検知可能な物体検知手段と、
空間上に複数配置された音響信号入力手段と、
前記複数の音響信号入力手段に入力した複数の音響信号を時刻情報と共に現在から遡った過去所定時間分記憶する記憶手段と、
前記複数の音響信号を処理して音源方向を特定する音響信号処理手段と、
を備えた対象物体検知装置であって、
前記音響信号処理手段は、前記物体検知手段が物体を検知すると、検知時刻を取得し、前記記憶手段に記憶された前記検知時刻における前記音響信号を処理して音源方向を特定し、前記検知した物体の方向と前記特定した音源方向が略一致すると対象物体があると判定することを特徴とする。

【0011】

また、本発明に係る対象物体検知装置は、前記物体検知手段が、方位角方向にビーム幅が狭く仰角方向にビーム幅が広い電波を送受信するアンテナと、前記アンテナを所定周期で回転させる回転機構とを備え、前記アンテナから送信された送信波に対する反射波から検知物体までの距離と方位角及び、仰角範囲を特定可能であり、
前記音響信号処理手段が、前記仰角範囲内で、前記音響信号を遅延和処理により生成した遅延和信号が最大となる仰角において、当該遅延和信号が閾値以上であると対象物体があると判定してもよい。

【0012】

さらに、本発明に係る対象物体検知装置は、前記物体検知手段が、仰角範囲が異なる複数のアンテナを備え、前記物体を検知したアンテナに基づき仰角範囲を設定してもよい。

【0013】

また、本発明に係る対象物体検知装置は、前記閾値の値が遠方ほど小さくなるよう設定され、
前記音響信号処理手段が、前記物体検知手段から距離情報を取得し、当該距離において設定された閾値と前記遅延和信号を比較して対象物体の有無を判定してもよい。

【0014】

さらに、本発明に係る対象物体検知装置は、さらに撮像方向が可変可能な撮像部を備え、検知すべき対象物体が複数検知されているときは、前記対象物体ごとに監視優先度を定め、当該監視優先度が高い対象物体の現在の位置情報を前記物体検知手段から取得して前記撮像部の撮像方向を制御してもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明の対象物体検知装置によれば、物体検知手段は、所定の送信波を送信し、送信波に対する反射波から少なくとも物体までの距離と方向を検知する。音響信号入力手段は、空間上に複数配置され、監視領域から音響信号を取得する。記憶手段は、複数の音響信号入力手段に入力した音響信号を時刻情報と共に現在から遡った過去所定時間分記憶する。音響信号処理手段は、複数の音響信号を処理して音源方向を特定するものであり、物体検知手段が物体を検知すると、検知時刻を取得し、記憶手段に記憶された検知時刻における音響信号を処理して音源方向を特定し、検知物体の方向と特定した音源方向が略一致すると対象物体があると判定する。かかる構成により、監視領域から取得した複数の音響信号を時刻情報と共に現在から遡った過去所定時間分だけ記憶手段に記憶しておき、物体検知手段にて物体を検知したときに、この物体を検知した検知時刻に対応する記憶手段の音響信号を処理して検知時刻における音源方向を特定し、物体を検知した方向と特定した音源方向が略一致したときに対象物体があると判定するので、対象物体を失報することなく、また監視領域の騒音源を誤報として検知することなく、対象物体の位置を精度良く求めることができる。

【0016】

また、本発明の対象物体検知装置によれば、物体検知手段は、方位角方向にビーム幅が狭く仰角方向にビーム幅が広い電波を送受信するアンテナと、アンテナを所定周期で回転させる回転機構とを備え、アンテナから送信された送信波に対する反射波から検知物体までの距離と方位角及び、仰角範囲を特定する。音響信号処理手段は、物体検知手段が特定した仰角範囲内で、音響信号を遅延和処理により生成した遅延和信号が最大となる仰角において、遅延和信号が閾値以上であると対象物体があると判定する。かかる構成により、アンテナから送信される送信波に対する反射波から検知物体までの距離、方位角及び仰角範囲を特定し、特定した仰角範囲内における遅延和信号が最大となる仰角で遅延和信号が閾値以上のときに監視領域内に対象物体が存在すると判定することができる。

【0017】

さらに、本発明の対象物体検知装置によれば、物体検知手段は、仰角範囲が異なる複数のアンテナを備え、物体を検知したアンテナに基づき仰角範囲を設定する。かかる構成により、仰角範囲が異なるアンテナを多段構成とすることで仰角探索範囲を限定することができる。

【0018】

また、本発明の対象物体検知装置によれば、閾値の値が遠方ほど小さくなるよう設定される。そして、音響信号処理手段は、物体検知手段から距離情報を取得し、取得した距離において設定された閾値と遅延和信号を比較して対象物体の有無を判定する。かかる構成により、遠方ほど小さくなるように閾値を設定しておき、物体検知手段から距離情報を取得し、取得した距離情報の距離に対応する閾値と遅延和信号とを比較することで対象物体の有無を判定することができる。

【0019】

さらに、本発明の対象物体検知装置によれば、撮像方向が可変可能な撮像部を備え、検知すべき対象物体が複数検知されているときは、対象物体ごとに監視優先度を定め、この監視優先度が高い対象物体の現在の位置情報を物体検知手段から取得して撮像部の撮像方向を制御する。かかる構成により、対象物体が複数検知された場合に、監視優先度が高い対象物体の現在の位置情報を物体検知手段から取得して撮像部の撮像方向を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明に係る対象物体検知装置の全体構成を示すブロック図である。

【図2】本発明に係る対象物体検知装置における監視範囲の概略斜視図である。

【図3】本発明に係る対象物体検知装置における監視用レーダの概略構成を示す図である。

【図4】本発明に係る対象物体検知装置におけるマイクアレイの一例を示す概略図である。

【図5】本発明に係る対象物体検知装置の動作フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面の図１〜５を参照しながら詳細に説明する。

【0022】

［本発明の概要について］
本発明は、所定の監視領域内に存在する所定レベル以上の音響信号を発しながら移動する物体を対象物体（例えばドローン等の飛行物体）とし、これを検知する対象物体検知装置に関するものである。

【0023】

対象物体検知装置にレーダとマイクアレイを備え、これら双方で物体を検知すると、対象である検知物体（音を出して移動する物体）を検知したとして警報を出力する場合、検知物体をレーダで検知後に、検知方向にマイクアレイの指向性を制御して物体の有無を判定しようとしても検知物体が既に他の場所へ移動してしまうと、対象物体と判定できない可能性がある。

【0024】

そこで、本発明の対象物体検知装置は、マイクアレイを構成するマイクロホンで所定時間データ（音響信号）のバッファリングを実行しておき、レーダが物体を検知すると、マイクアレイがレーダから物体の検知時刻を取得し、バッファリングされたデータを処理して物体の検知時刻における音源方向を特定し、レーダが検知した物体の方向と特定した音源方向とが略一致すれば対象物体があると判定する機能を有する。

【0025】

［対象物体検知装置の構成について］
図１に示すように、本実施の形態の対象物体検知装置１は、物体検知部２、音響信号入力部３、撮像部４、制御部５、表示部６を含んで概略構成される。

【0026】

対象物体検知装置１は、図２の点線で示す円ａの中心に設置され、半球面を監視範囲Ｅとしている。対象物体検知装置１は、物体検知部２により監視範囲Ｅ内の対象物体Ｗを検知したと判定すると、物体検知部２の近傍に設置された撮像部４により対象物体Ｗを含む撮像が行われる。以下、対象物体Ｗを飛行物体として説明する。

【0027】

［物体検知部（監視用レーダ）］
物体検知部２は、監視範囲Ｅ内の飛行物体Ｗを検知する監視用レーダで構成される。監視用レーダ２は、監視領域の所定箇所に固定設置され、複数のレーダを組み合わせて半球面の監視範囲Ｅを監視する構成としている。

【0028】

監視用レーダ２は、レーダから送信される送受信波として周波数変調された連続波を使用して測距を行うＦＭ−ＣＷ方式を採用し、所定周期（例えば１回転／１秒）で方位角方向に所定の水平ビーム幅（例えば２度）のビームを３６０度回転させ、所定周期（例えば３ｍｓ）ごとに電波を送受信することで、飛行物体Ｗの方位角を検知できる。

【0029】

また、監視用レーダ２の回転速度は、レーダの最大検知距離（例えば１００ｍ）に応じて決定されるビームの往復時間と比較して、アンテナが停止しているとみなせるほど小さい速度に設定される。

【0030】

仰角方向は、斜め上方、及び上空方向に水平ビーム幅より広い送信ビーム（例えば６０度）を放射し、斜め上方に送信した領域を上下に分割した領域からの電波を受信する２つの受信アンテナ、及び上空方向からの受信波を受信する２つの受信アンテナ（例えば３０度）を用いて監視領域内に侵入した飛行物体Ｗからの反射波を受信する。

【0031】

監視用レーダ２は、レーダ方式としてはＦＭ−ＣＷ方式が採用することで、レーダを中心とした飛行物体Ｗの方位角、物体までの距離、速度、受信強度、検知した受信アンテナが監視する仰角範囲の情報が取得できる。

【0032】

さらに監視用レーダ２の構成について図３を参照しながら説明する。ここでの監視用レーダ２は、斜方監視用レーダと天面監視用レーダによる２つのレーダ装置を組み合わせて半球面の監視範囲Ｅを監視する構成としている。以下、２つのレーダ装置にＦＭ−ＣＷレーダを用いた場合を例にとって説明する。

【0033】

図３は２つのレーダ装置で構成される監視領域のイメージを示している。固定位置に設置されたＦＭ−ＣＷレーダは、図３に示すように、斜め上方、及び上空方向のそれぞれに送信ビームＴ１，Ｔ２を放射し、斜め上方に送信した領域を上下に分割した領域からの電波Ｒ１を受信する２つの受信アンテナ、及び上空方向からの電波Ｒ２を受信する２つの受信アンテナを用いて監視領域内に存在する飛行物体Ｗからの反射ビームを受信する。

【0034】

ここでは、ＦＭ−ＣＷレーダの原理の詳細な説明については省略するが、その概略について説明すると、監視用レーダ２としてのＦＭ−ＣＷレーダは、送信アンテナ、複数の受信アンテナ、送受信装置、Ａ／Ｄ変換器、信号処理装置を含んで構成される。

【0035】

各部について説明すると、送信アンテナは、送信ビームを前方に放射する。仰角範囲の異なる複数の受信アンテナは、送信ビームの範囲あるいは、送信ビームの範囲を分割した監視領域からの電波を受信する。送受信装置は、ＦＭ−ＣＷ送信波を生成し、また受信ビームを信号処理装置で処理可能な周波数に変換する。Ａ／Ｄ変換器は、送受信装置が出力する受信ビーム強度をデジタル変換する。信号処理装置は、Ａ／Ｄ変換器が出力する受信ビーム強度から監視領域にある飛行物体Ｗの相対距離、相対速度、及び受信ビーム中の飛行物体Ｗからの反射ビーム成分の強度を求める。

【0036】

さらに説明すると、信号処理装置では、Ａ／Ｄ変換器から入力した反射ビームの信号の周波数分析を行い、各周波数における信号強度を演算する。次に、信号強度が閾値以上となる周波数を求めて、その周波数を飛行物体Ｗからの反射ビーム成分の周波数とする。そして、求めた飛行物体Ｗからの反射ビーム成分の周波数と、送信ビームの周波数の差を演算してビート周波数を算出し、このビート周波数から飛行物体Ｗの相対距離、相対速度を演算して出力する。また、信号処理装置は、回転させているレーダがどの位置で飛行物体Ｗを検知したかに基づいて方位角を出力する。さらに、信号処理装置は、複数ある受信アンテナの内、いずれかで受信したかを出力する。これにより、仰角範囲を求めることができる。

【0037】

尚、監視用レーダ２は、監視領域に存在する飛行物体Ｗの相対距離、相対速度、及び受信ビーム中の飛行物体Ｗからの反射ビーム成分の強度などの飛行物体Ｗに関する各種情報を取得できればよく、図３に示すＦＭ−ＣＷレーダに限定されるものではない。例えば、他のレーダ方式として、２周波ＣＷ、パルスドップラレーダを適用することができる。また、レーダ以外のセンサとして、走査型のレーザエリアセンサを適用することもできる。

【0038】

［音響信号入力部］
音響信号入力部３は、複数のマイクロホンからなるマイクアレイ、マイクアンプ、多チャンネルＡ／Ｄ変換器などを含んで構成される。

【0039】

図４はマイクアレイの入力部のイメージ図を示す。マイクアレイのマイクロホンは、音源の３次元的な空間位置を測定するため、３個のマイクロホンと、これら３個のマイクロホンと同一面ない１個のマイクロホンの計４個のマイクロホンを最低限必要とする。図４は三角推の各辺上に複数のマイクロホンＭを所定間隔で配置した例を示している。

【0040】

尚、マイクロホンの数は、多ければノイズ抑圧性能、方向検出精度が向上し、監視用レーダ２との監視距離に応じて適宜設定される。

【0041】

また、マイクロホンの入力部は、図４の形状に限定されることはなく、例えば球面状とし、この球面にマイクロホンを配置するようにしてもよい。

【0042】

監視領域内の音響信号取得手段であるマイクロホンは、無指向性のコンデンサマイクを採用することができる。

【0043】

また、マイクロホンの間隔は、飛行物体Ｗが発生する音響信号の主要周波数帯域（波長）との関係で十分に方向推定が可能な値（位相差が生じ易い）に設定される。

【0044】

音響信号入力部３は、マイクロホンが取得した音響信号をマイクアンプで増幅した後にＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換して制御部５に出力する。

【0045】

［撮像部］
撮像部４は、パン、チルト、ズーム機能を備えた高解像度、高感度のカメラで構成される。撮像部４は、監視領域を撮像可能な位置に固定設置され、制御部５の制御により、パン、チルト及びズームが可能であり、目標の飛行物体Ｗが画面中央に映し出せるように撮像範囲が可変される。

【0046】

撮像部４は、監視用レーダ２と連動し、監視用レーダ２で検知した飛行物体Ｗの位置情報に基づく制御部５の制御により、飛行物体Ｗが画像中心になるように旋回台を旋回、上下方向を調整し、撮像画像を制御部５を介して表示部６に送信し、モニタ表示する。

【0047】

尚、音響信号入力部３と撮像部４は、監視用レーダ２の上部または下部、あるいは監視用レーダ２近傍の別の場所に設置されてもよい。また、監視用レーダ２、音響信号入力部３及び撮像部４の相対位置は、対象物体検知装置１の後述の記憶部５ｂとは異なる不図示の記憶部に記憶されている。

【0048】

［制御部］
制御部５は、監視用レーダ２の出力（各レーダ出力）、音響信号入力部３の出力（マイクアレイの出力）を信号処理して飛行物体Ｗ（例えばドローン）と判定すると、撮像部４が撮像したカメラ画像を表示部６へ出力するものであり、レーダ信号処理部５ａ、記憶部５ｂ、音響信号処理部５ｃ、判定部５ｄを含んで構成される。

【0049】

上記各処理部は１つの装置内に含んで構成されるようにしてもよいし、複数の離れた装置内に各々制御部を設けて実現するようにしてもよい。例えば、監視用レーダ２と監視用レーダ２の信号を処理するレーダ信号処理部５ａを含む制御部で構成する装置と、マイクアレイとマイクアレイの信号を処理する音響信号処理部５ｃを含む制御部で構成する装置を通信網を介して接続し本対象物体検知装置１を実現するようにしてもよい。この場合、２つの装置間で伝送遅延が生じても、監視用レーダ２で飛行物体Ｗを検知した検知時刻情報を検知情報と共に音響信号処理部５ｃ側へ送信することで飛行物体Ｗを検知した時刻における音響信号の有無を確認できる。

【0050】

（レーダ信号処理部）
レーダ信号処理部５ａは、監視用レーダ２が出力した情報からノイズ除去処理等を行い、監視用レーダ２が出力した信号の強度、大きさ、速度などから飛行物体Ｗである可能性があるか否かの判定を行う。

【0051】

（記憶部）
記憶部５ｂは、音響信号入力部３のマイクアレイの各マイクロホンが取得した音響信号に、音響信号を取得した時刻情報を関連付け、現在から遡った過去一定期間分のデータを一時記憶するリングバッファとして機能するメモリで構成され、メモリの容量がフルになると古いデータから消去される。

【0052】

尚、バッファサイズはレーダ信号処理部５ａでの処理遅延時間、レーダ信号処理部５ａと音響信号処理部５ｃを別々の装置して実現した場合の伝送遅延時間などの遅延時間に基づき少なくとも設定される。或いは監視領域内に複数の飛行物体Ｗが検知されている場合に優先順位に基づいて飛行物体Ｗの出現から消失までを追跡してから、他の飛行物体Ｗの追跡を開始してもよいように、ある程度の余裕を持ってバッファサイズを設定するようにしてもよい。

【0053】

（音響信号処理部）
音響信号処理部５ｃは、音響信号入力部３のマイクアレイの出力信号を処理して音源方向の特定を行う。この音源方向の特定を行うための音源方向特定処理は、相関関数、遅延和アレイ、高分解能法などが知られている（大賀、山崎、金田共著”音響システムとディジタル処理”電子情報通信学会、1995年、pp.199-200）。

【0054】

ここでは遅延和アレイを用いた場合を例にとって、その原理について説明する。説明を簡単にするため、間隔ｄで直線上に配置されたマイクロホンＭ₁ 〜Ｍ_m に対し、音源がθ_L の方向から到来すると、基準となるマイクロホンＭ₁ で受音される信号と他のマイクロホンで受音される信号の間には（ｍ−１）（ｄｓｉｎθ_L ）／ｃの遅延が発生する。

【0055】

各マイクロホンから受音した信号に各々遅延を付加すると、各マイクロホンから受音した信号が同相化され、この同相化された信号を加算すると、音源方向θ_L から到来する信号が強調される。一方でθ_L 以外から到来する信号は、同相化されないため加算しても強調されない。これにより、指向性を音源方向に向けるように制御できる。直線ではなく三次元的に配置されたマイクアレイの場合もマイクロホン位置が既知であるため、幾何学的に特定方向から到来する信号を同相化することができる。

【0056】

ここで、目的の方向θ_L を走査して、マイクアレイの出力信号を監視し、出力信号が最大となった角度が音源方向と特定できる。

【0057】

本発明においては、レーダ信号処理部５ａから、飛行物体Ｗの検知情報として、方位角と、どの受信アンテナが検知したかに基づき仰角範囲の情報が取得される。

【0058】

そして、記憶部５ｂに記憶された監視用レーダ２で検知した時刻情報に対応する各マイクロホンの信号に対し、方位角は監視用レーダ２から取得した値を用い、仰角方向は検知した受信アンテナが監視する角度範囲の中で走査してマイクアレイの出力信号を監視し、パワーが最大となった角度を仰角として特定する。

【0059】

このように、音響信号処理部５ｃでは、レーダ信号処理部５ａから取得した方位角と仰角範囲情報を取得することで走査範囲を絞ることができ、処理が高速化できる。また、複数の音源が存在する場合であっても、対象である飛行物体Ｗの方向のみ音源の有無を判定すればよく、処理の高速化を図ることができる。

【0060】

（判定部）
判定部５ｄは、レーダ信号処理部５ａで検知した飛行物体Ｗの方向に、音響信号入力部３のマイクアレイの出力信号である遅延和信号が所定値以上であれば対象である飛行物体Ｗを検知したと判定する。

【0061】

具体的に、判定部５ｄは、遅延和処理された遅延和信号の最大振幅値、或いは所定期間内のパワー平均値が所定の閾値を超えるか否かで音響信号の有無を判定する。

【0062】

尚、音響信号は距離に応じて減衰するため、上記閾値は、マイクロアレイからの距離に応じて小さくなるように設定されるのが望ましい。通常、マイクアレイによる遅延和処理では音源方向が特定できるが音源までの距離は特定できない。しかし、距離情報を監視用レーダ２から取得することで、遅延和信号出力が、当該距離に応じて設定された閾値を越えていると音響信号があると判定できる。この距離に応じて設定される閾値は、音響信号の距離減衰の理論値に基づいて設定されてもよいし、マイクアレイの設定環境に応じた実験値に基づいて設定されるようにしてもよい。

【0063】

［表示部］
表示部６は、制御部５と接続されて監視卓に設置され、監視用レーダ２で検知した付近のカメラ画像を表示するモニタである。

【0064】

表示部６は、監視用レーダ２が監視領域内で飛行物体Ｗを検知すると、制御部５の制御により、監視用レーダ２近傍の撮像部４が撮像したカメラ画像を表示させる。その際、制御部５は、監視用レーダ２から取得した飛行物体Ｗの位置情報に基づき撮像部４のパン・チルト・ズーム制御（以下、ＰＴＺ制御と言う）を行い、検知した飛行物体Ｗが画面中央に映し出せるようにする。

【0065】

［対象物体検知装置の動作について］
次に、上記のように構成される対象物体検知装置１における制御部５の動作について図５のフローチャートを参照しながら説明する。

【0066】

尚、ここでは、監視領域内に進入した人工的な飛行物体であって、有人無人を問わず、自律的或いは人が操作するものであり、飛行時に音響信号を発生させる飛行物体を対象物体Ｗとする。具体的な対象物体Ｗとしては、例えばドローン等のマルチコプター、ヘリコプター、ラジコン飛行機等が上げられる。

【0067】

まず、制御部５は、監視用レーダ２が飛行物体Ｗを検知しているか否かを判定する（Ｓ１０１）。尚、監視用レーダ２が複数の飛行物体Ｗを検知している場合は、監視領域内に存在する重要監視ポイントにより近い飛行物体Ｗから処理を行う。

【0068】

制御部５のレーダ信号処理部５ａは、監視用レーダ２が反射波より飛行物体Ｗを検知すると（Ｓ１０１−Ｙ）、レーダ信号処理として、監視用レーダ２からのレーダ信号に対してノイズ除去処理を行う（Ｓ１０２）。その後、検知した飛行物体Ｗの飛行速度、大きさ等から明らかに鳥や、ビニール袋等の飛来物は非対象物体として除外する。

【0069】

制御部５は、Ｓ１０２の処理の結果、対象物体である飛行物体Ｗの可能性があるかを判定し（Ｓ１０３）、飛行物体Ｗの大きさが所定以上である等の判定条件を満たし、対象物体である飛行物体Ｗの可能性がある場合はＳ１０４に進み、非対象物体とした飛行物体Ｗの場合はＳ１０７に進む。

【0070】

制御部５は、対象物体である飛行物体Ｗの可能性があると判定すると（Ｓ１０３−Ｙ）、レーダ信号処理部５ａから検知した飛行物体Ｗの距離情報、方位角、複数ある受信アンテナのいずれが受信したかの情報（受信領域を特定する情報）を取得する。また、制御部５は、対象物体である飛行物体Ｗの可能性があると判定した時刻情報もあわせて取得する。

【0071】

続いて、制御部５は、飛行物体Ｗを検知した時刻情報に対応するマイクロホンの入力信号を記憶部５ｂから読み出す。この読み出したマイクロホンの入力信号に対し、監視用レーダ２から取得した方位角、仰角範囲の情報に基づき、仰角範囲で遅延和処理により角度を走査させ、マイクアレイの出力が最大となる角度を飛行物体Ｗの仰角として特定する（Ｓ１０４）。

【0072】

制御部５は、監視用レーダ２で求めた方位角、Ｓ１０４で遅延和処理により求めた仰角で特定される方向においてマイクアレイの遅延和信号の最大振幅値、或いは所定期間内のパワー平均値が所定の閾値を超えるか否かで音響信号の有無を判定する（Ｓ１０５）。

【0073】

尚、上記閾値は、監視用レーダ２から取得した距離情報に基づき選択され、前述したように、マイクアレイからの距離に応じて小さくなるように設定される。

【0074】

制御部５は、Ｓ１０３の監視用レーダ２による判定結果、Ｓ１０５のマイクアレイによる判定結果により、検知した飛行物体が対象物体であると判定すると（Ｓ１０５−Ｙ）、優先的に警戒すべきか否かの優先順位を設定する（Ｓ１０６）。本例では、最初に検知した物体の優先順位を１位とする。仮に、他に優先順位が設定されている物体がある場合は、いずれの物体が優先的に警戒すべきかを判定し、優先順位を設定する。

【0075】

尚、優先順位の設定は、監視領域内に存在する重要監視ポイントへの距離、接近速度等に応じて比較し、設定される。

【0076】

制御部５は、優先順位が設定されるか（Ｓ１０６）、対象物体である飛行物体Ｗの可能性がないと判定すると（Ｓ１０３−Ｎ）、監視領域内に他の飛行物体Ｗが有るか否かを判定する（Ｓ１０７）。制御部５は、監視領域内に他の飛行物体Ｗがあり、監視領域内に複数の飛行物体Ｗがあると判定すると（Ｓ１０７−Ｙ）、Ｓ１０２へ戻る。

【0077】

制御部５は、監視領域内に他の飛行物体Ｗが無いと判定すると（Ｓ１０７−Ｎ）、監視領域内に存在する検知すべき対象物体の中で最も優先的に警戒すべき飛行物体Ｗの情報を撮像部４へ送る（Ｓ１０８）。その際、撮像部４に送信する情報は、現在の飛行物体Ｗの位置情報である。

【0078】

撮像部４は、制御部５から現在の飛行物体Ｗの位置情報を取得すると、優先的に警戒すべき飛行物体Ｗの位置等に応じてカメラを飛行物体Ｗの検知方向にＰＴＺ制御し、撮像を行う。このとき撮像した画像は、表示部６に表示、或いは記憶部５ｂに記憶する。

【0079】

ところで、上述した処理において、新たな飛行物体Ｗが検知された場合には、更新処理として、飛行物体Ｗの優先順位が設定される。また、更新処理では、既に検知済みであり継続検知している飛行物体Ｗが消失、移動等により優先順位が変更していないかが判定される。そして、最優先の警戒対象の飛行物体Ｗが変更されていると、その情報（位置情報等）を撮像部４へ送る。

【0080】

このように、本実施の形態の対象物体検知装置は、監視領域から取得した複数の音響信号を時刻情報とともに記憶部５ｂに記憶しておき、監視用レーダ２にて物体を検知したときに、この物体を検知対象として検知した検知時刻に対応する記憶部５ｂの音響信号を処理して検知時刻における音源方向を特定し、物体を検知した方向と特定した音源方向とが略一致したときに対象物体があると判定する。これにより、対象物体を失報することなく、かつ監視領域の騒音源を誤報として検知することなく、対象物体の位置を精度良く求めることができる。

【0081】

以上、本発明に係る対象物体検知装置の最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術などはすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。

【符号の説明】

【0082】

１ 対象物体検知装置
２ 物体検知部（監視用レーダ）
３ 音響信号入力部
４ 撮像部
５ 制御部
５ａ レーダ信号処理部
５ｂ 記憶部
５ｃ 音響信号処理部
５ｄ 判定部
６ 表示部
Ｅ 監視範囲
Ｍ マイクロホン
Ｗ 対象物体（飛行物体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】