(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023136586
(43)【公開日】2023-09-29
(54)【発明の名称】屋内位置検知装置
(51)【国際特許分類】
G01V 8/20 20060101AFI20230922BHJP
G01S 17/88 20060101ALI20230922BHJP
G01S 17/87 20200101ALI20230922BHJP
G01S 15/87 20060101ALI20230922BHJP
【ＦＩ】
G01V8/20 P
G01S17/88
G01S17/87
G01S15/87
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022042338
(22)【出願日】2022-03-17
(71)【出願人】
【識別番号】504163612
【氏名又は名称】株式会社ＬＩＸＩＬ
(74)【代理人】
【識別番号】100141139
【弁理士】
【氏名又は名称】及川 周
(74)【代理人】
【識別番号】100161506
【弁理士】
【氏名又は名称】川渕 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100179833
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 将尚
(72)【発明者】
【氏名】宮内 隆
【テーマコード（参考）】
2G105
5J083
5J084
【Ｆターム（参考）】
2G105AA01
2G105BB02
2G105BB16
2G105DD02
2G105EE02
2G105HH01
2G105HH04
2G105KK01
2G105KK04
2G105KK06
5J083AA02
5J083AB20
5J083AC40
5J083AD01
5J083AE08
5J083AE10
5J083AF01
5J083AG20
5J083BE16
5J083CA13
5J083DC01
5J084AA05
5J084AB07
5J084AD01
5J084BA20
(57)【要約】
【課題】屋内における物体の位置を検知することが可能な屋内位置検知装置を提供する。
【解決手段】屋内に離間して配置される複数の測距センサと、測距センサの検出信号に基づいて物体の移動を検知する物体検知部とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】屋内に離間して配置される複数の測距センサと、測距センサの検出信号に基づいて物体の移動を検知する物体検知部とを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
屋内に離間して配置される複数の測距センサと、
前記測距センサの検出信号に基づいて物体の移動を検知する物体検知部と
を備える屋内位置検知装置。
前記測距センサの検出信号に基づいて物体の移動を検知する物体検知部と
を備える屋内位置検知装置。
【請求項2】
複数の前記測距センサは、屋内の一面に仮想的に設定される直交格子の交点に各々配置される請求項１に記載の屋内位置検知装置。
【請求項3】
複数の前記測距センサは、屋内の一面に仮想的に設定されるハニカム構造の頂点に各々配置される請求項１に記載の屋内位置検知装置。
【請求項4】
複数の前記測距センサは、屋内の天井に離間して配置される請求項１～３のいずれか一項に記載の屋内位置検知装置。
【請求項5】
前記物体検知部は、複数の前記検出信号に所定の統計処理を施すことにより物体の移動を検知する請求項１～４のいずれか一項に記載の屋内位置検知装置。
【請求項6】
前記統計処理は、移動平均処理である請求項５に記載の屋内位置検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、屋内位置検知装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、監視領域の天井に複数の距離変化測定センサを設けることにより通過人数を検知する通過人数検知装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平１０－７９０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の通過人数検知装置は、距離変化測定センサ（測距センサ）用いることにより監視領域の通過人数を検知する音ができるが、屋内における人の位置を検知することができない。
【0005】
本開示は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、屋内における物体の位置を検知することが可能な屋内位置検知装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様は、屋内に離間して配置される複数の測距センサと、前記測距センサの検出信号に基づいて物体の移動を検知する物体検知部とを備える屋内位置検知装置である。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】屋内位置検知装置Ａの機能構成を示すブロック図である。
【図2】屋内位置検知装置Ａにおける距離検知を示す模式図である。
【図3】測距センサ１における検出距離の空間的な変化を示す模式図である。
【図4】測距センサ１における検出距離の時間変化を示す表である。
【図5】物体検知部２における統計処理（移動平均処理）を示す表である。
【図6】測距センサ１の配置の変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本実施形態に係る屋内位置検知装置は、屋内における物体の移動を検知する装置である。屋内において移動し得る物体（移動物体）が人に限定される場合、本実施形態に係る屋内位置検知装置は、人の移動を検知する装置として機能する。屋内において移動物体がペットに限定される場合、本実施形態に係る屋内位置検知装置は、ペットの移動を検知する装置として機能する。屋内において移動物体が装置に限定される場合、本実施形態に係る屋内位置検知装置は、装置の移動を検知する装置として機能する。
【0009】
本実施形態に係る屋内位置検知装置Ａは、図１に示すように複数の測距センサ１、物体検知部２及び出力部３を備えている。複数の測距センサ１は、建屋（屋内）における検知領域の天井（一面）に離間して配置されている。複数の測距センサ１は、図１に示すように、例えば建屋（屋内）の天井に仮想的に設定される直交格子の交点に各々配置される。
【0010】
複数の測距センサ１には、天井における二次元的な位置を示す座標（センサ座標）が予め割り当てられている。センサ座標は、例えば図１に示すようにＸ軸及びＹ軸からなる直交座標である。複数の測距センサ１のうち、図１の最上行はＸ＝１に相当する位置であり、最下行はＸ＝８に相当する位置である。複数の測距センサ１のうち、図１の最左列はＹ＝１に相当する位置であり、最右列はＹ＝８に相当する位置である。
【0011】
複数の測距センサ１は、検出線の方向が垂直方向となるように天井に設けられており、天井から下方に位置する物体（床または移動物体）迄の距離を検出値Ｒとして検出する。複数の測距センサ１は、赤外線センサまたは超音波センサ等であり、検出値Ｒを示す検出信号を物体検知部２に各々出力する。
【0012】
図２（上段図）に示すように、天井と床までの間に移動物体が存在しない場合、検出値Ｒは値ｈ０（例えば２．５ｍ）となる。天井と床までの間に直立状態の人が検知領域に侵入した場合、検出値Ｒは値ｈ１（例えば０．８ｍ）となる。検知領域において直立状態の人が転倒した場合、検出値Ｒは値ｈ２（例えば２．２ｍ）となる。値ｈ０、値ｈ１及び値ｈ２の間には有意な差があり、ｈ０＞ｈ２＞ｈ１の関係が成立する。
【0013】
図２（下段図）に示すように、天井と床までの間に移動物体が存在しない状態において、直立状態の人が検知領域に侵入してきた場合、検出値Ｒは実線に示すように２．５ｍから０．８ｍに変化する。検知領域に侵入してきた人が転倒した場合、検出値Ｒは実線に示すように０．８ｍから２．２ｍに変化する。天井と床までの間に移動物体が存在しない状態において、転倒した人が検知領域に侵入してきた場合、検出値Ｒは一点鎖線に示すように２．５ｍから２．２ｍに変化する。
【0014】
物体検知部２は、複数の測距センサ１の各検出信号に基づいて物体の移動を検知する。物体検知部２は、センサ座標を予め記憶しており、複数の検出信号が示す検出値Ｒをセンサ座標に対応付けて取り込む。例えば、物体検知部２は、センサ座標が（１，１）の測距センサ１の検出値Ｒを検出値Ｒ１，１として取り込み、センサ座標が（８，８）の測距センサ１の検出値Ｒを検出値Ｒ８，８として取り込む。
【0015】
物体検知部２は、複数の測距センサ１に関する検出値Ｒ１，１、検出値Ｒ１，２、……、検出値Ｒ８，８を所定のタイムインターバル（時間間隔）で取り込む。時間間隔は、例えば０．０５時間に設定されている。物体検知部２は、検出値Ｒ１，１、検出値Ｒ１，２、……、検出値Ｒ８，８を０．０５時間の間隔で順次取り込む。
【0016】
物体検知部２は、所定のタイムインターバル（時間間隔）で取り込んだ検出値Ｒ１，１、検出値Ｒ１，２、……、検出値Ｒ８，８に所定の統計処理を施すことにより外乱を排除した状態で物体の移動を検知する。統計処理は、時間軸上における移動平均処理であり、突発的な外乱を排除する機能を有する。物体検知部２は、統計処理によって得られる検出値Ｒ１，１、検出値Ｒ１，２、……、検出値Ｒ８，８の処理値に基づいて移動物体を検知したか否かを判定し、判定結果を出力部３に出力する。
【0017】
出力部３は、物体検知部２から入力される判定結果を移動物体の検知結果として外部に出力する。出力部３は、表示装置、記憶装置及び通信装置のうち、いずれか１つあるいは複数である。出力部３が表示装置の場合、出力部３は移動物体の検知結果を画面に表示する。出力部３が記憶装置の場合、出力部３は移動物体の検知結果を所定の記憶媒体に保存する。出力部３が通信装置の場合、出力部３は移動物体の検知結果を外部の通信装置に送信する。
【0018】
【0019】
検知領域に人等の移動物体が侵入する場合、複数の測距センサ１の検出値Ｒは、図３に示すように変化する。図３において、「丸」は測距センサ１を示しており、「丸」における塗りつぶし態様は検出値Ｒを示している。塗りつぶしのない白丸は、検出値Ｒが定常状態である２．５ｍ（移動物体が存在しない状態）であることを示している。
【0020】
「丸」におけるクロスハッチングの塗りつぶし態様は、検出値Ｒが０．８ｍ（直立状態の人が存在する状態）であることを示している。「丸」における斜線の塗りつぶし態様は、検出値Ｒが２．２ｍ（転倒状態の人が存在する状態）であることを示している。
【0021】
移動物体が検知領域に侵入する前の状態では、図３（上段図）に示すように全ての測距センサ１の検出値Ｒは、白丸（２．５ｍ）を示している。左側（Ｘ軸の原点側）から直立状態の人が検知領域に侵入すると、検知領域の左端近傍に位置する４つの測距センサ１の検出値Ｒは、白丸（２．５ｍ）からクロスハッチングの丸（０．８ｍ）に変化する。
【0022】
左側から検知領域に侵入した人が右側に移動すると、４つの測距センサ１の検出値Ｒのうち、左側の２つの測距センサ１の検出値Ｒはクロスハッチングの丸（０．８ｍ）から白丸（２．５ｍ）に戻る。４つの測距センサ１の右に位置する２つの測距センサ１の検出値Ｒは、白丸（２．５ｍ）からクロスハッチングの丸（０．８ｍ）に変化する。図３（ｂ）は、検知領域の左側から移動物体が侵入し、時間の経過とともに右側に移動したことを示している。
【0023】
図３（下段図）では、移動物体が検知領域に侵入する前の状態において全ての測距センサ１の検出値Ｒが白丸（２．５ｍ）を示している。左側（Ｘ軸の原点側）から直立状態の人が検知領域に侵入すると、検知領域の左端近傍に位置する４つの測距センサ１の検出値Ｒは、白丸（２．５ｍ）からクロスハッチングの丸（０．８ｍ）に変化する。
【0024】
人が右側に移動するとともに転倒すると、４つの測距センサ１のうち、左側の２つの測距センサ１の検出値Ｒはクロスハッチングの丸（０．８ｍ）から白丸（２．５ｍ）に戻る。４つの測距センサ１のうち、残りの２つの測距センサ１の検出値Ｒは、クロスハッチングの丸（０．８ｍ）から斜線の丸（２．２ｍ）に変化し、右側に位置する４つの白丸（２．５ｍ）が斜線の丸（２．２ｍ）に変化する。
【0025】
図３では、検出値Ｒが同時に変化する測距センサ１の個数が４になっているが、検知領域に侵入する移動物体の大きさや測距センサ１の配置密度に応じて検出値Ｒが同時に変化する測距センサ１の個数は異なる。例えば、移動物体が比較的小型のものであれば、１あるいは２つの測距センサ１の検出値Ｒが同時に変化することになる。移動物体が比較的大型のものであれば、１０個程度の測距センサ１の検出値Ｒが同時に変化し得る。
【0026】
図３に示すように、検知領域に離間配置された複数の測距センサ１の検出値Ｒは、検知領域に侵入した移動物体の移動や状態（起立や転倒）を空間的に示す物理量である。複数の測距センサ１の検出値Ｒによれば、検知領域の二次元平面（Ｘ－Ｙ平面）における移動物体の挙動を的確に把握することが可能である。
【0027】
図３（上段図）に対応したセンサ座標（２，１）、（２，２）、（２，３）の測距センサ１の検出値Ｒ（Ｒ２，１、Ｒ２，２、Ｒ２，３）の時間変化は、図４のように示される。図４において、「時間」は、監視時間の経過を示し、「定常値」は、測距センサ１が移動物体を検出しない状態（床までの距離を検出している状態）における検出値Ｒ（＝２．５ｍ）を示している。
【0028】
図４における「差分」は、定常値と検出値Ｒとの差であり、定常値から検出値Ｒを減算した値である。図４における「状態」は、移動物体の検知の有無を示している。「状態」における二重丸は移動物体を検知した状態を示し、「状態」における空欄は、移動物体を検知していない状態を示している。
【0029】
センサ座標（２，１）の測距センサ１における検出値Ｒ２，１は、図４（左図）に示すように０～０．２５の時間範囲では２．５ｍ（床までの距離を検出している状態）である。センサ座標（２，１）の測距センサ１における検出値Ｒ２，１は、０．３０～０．４０の時間範囲では０．８ｍ（直立状態の人を検出している状態）である。センサ座標（２，１）の測距センサ１における検出値Ｒ２，１は、０．４５以降の時間範囲では２．５ｍに復帰している。
【0030】
センサ座標（２，２）の測距センサ１の検出値Ｒ２，２は、図４（中央図）に示すように０～０．４０の時間範囲では２．５ｍ（床までの距離を検出している状態）である。センサ座標（２，２）の検出値Ｒ２，２は、０．４５～０．５５の時間範囲では０．８ｍ（直立状態の人を検出している状態）である。センサ座標（２，２）の検出値Ｒ２，２は、０．６０以降の時間範囲では２．５ｍに復帰している。
【0031】
センサ座標（２，３）の測距センサ１の検出値Ｒ２，３は、図４（右図）に示すように０～０．５５の時間範囲では２．５ｍ（床までの距離を検出している状態）である。センサ座標（２，３）の検出値Ｒ２，３は、０．６０～０．７０の時間範囲では０．８ｍ（直立状態の人を検出している状態）である。センサ座標（２，３）の検出値Ｒ２，３は、０．７５以降の時間範囲では２．５ｍに復帰している。
【0032】
図５は、物体検知部２が検出値Ｒに対して行う移動平均処理の一例を示している。物体検知部２は、複数の測距センサ１の検出値Ｒに対して、図５に示すような移動平均処理を施し、移動平均処理によって得られた移動平均値に基づいて移動物体の検知／非検知を判定する。図５の状態１及び状態２における二重丸は、物体検知部２が移動物体を検知したことを示している。
【0033】
移動平均処理は、図５に示すように、時系列的に連続する６つの検出値Ｒを１単位とするものであり、１単位の時間を時間軸上で順次シフトさせつつ１単位における検出値Ｒの平均値（移動平均値）を求めるものである。移動平均処理は、一種のローパスフィルタ処理であり、時間軸上における突発的な外乱を排除することができる。
【0034】
図５において、差分１は定常値と検出値Ｒとの差分であり、定常値から検出値Ｒを減算した値である。状態１は、物体検知部２が差分１に基づいて移動物体の検知／非検知を判定した結果である。物体検知部２は、差分１を予め記憶している判定しきい値と比較することにより移動物体の検知／非検知を判定する。
【0035】
差分２は、定常値と移動平均値との差分であり、定常値から移動平均値を減算した値である。状態２は、物体検知部２が差分２に基づいて移動物体の検知／非検知を判定した結果である。物体検知部２は、差分２を予め記憶している第２判定しきい値と比較することにより移動物体の検知／非検知を判定する。
【0036】
第２判定しきい値は、差分２がプラスの値となることを前提条件としており、定常値に対して有意な差を持つ移動平均値を移動物体の検知したと判定する。図５に示すように、状態１と状態２とは一致した結果となっている。
【0037】
本実施形態に係る屋内位置検知装置Ａによれば、屋内に離間して配置される複数の測距センサ１と、測距センサ１の検出信号に基づいて物体の移動を検知する物体検知部２とを備える。本実施形態によれば、屋内における二次元空間的な物体の有無及び位置を検知することが可能である。
【0038】
本実施形態に係る屋内位置検知装置Ａによれば、屋内に離間して配置される複数の測距センサ１と、測距センサ１の検出信号に基づいて物体の移動を検知する物体検知部２とを備える。本実施形態によれば、複数の測距センサ１の検出値Ｒの時間的な変化に基づいて移動物体の移動方向及び移動速度を検知することが可能である。
【0039】
本実施形態に係る屋内位置検知装置Ａによれば、屋内に離間して配置される複数の測距センサ１と、測距センサ１の検出信号に基づいて物体の移動を検知する物体検知部２とを備える。本実施形態によれば、人等の移動物体の高さを検知することが可能である。
【0040】
本実施形態に係る屋内位置検知装置Ａによれば、屋内に離間して配置される複数の測距センサ１と、測距センサ１の検出信号に基づいて物体の移動を検知する物体検知部２とを備える。本実施形態によれば、移動物体が人に限定される場合、人の身長を検知することが可能である。
【0041】
本実施形態に係る屋内位置検知装置Ａによれば、屋内に離間して配置される複数の測距センサ１と、測距センサ１の検出信号に基づいて物体の移動を検知する物体検知部２とを備える。本実施形態によれば、移動物体が人に限定される場合、複数の測距センサ１の検出値Ｒの時間的な変化に基づいて人の転倒を検知することが可能である。
【0042】
本実施形態に係る屋内位置検知装置Ａによれば、屋内に離間して配置される複数の測距センサ１と、測距センサ１の検出信号に基づいて物体の移動を検知する物体検知部２とを備える。本実施形態によれば、検知領域が被介護者の居室である場合、被介護者の布団やベッドからの抜け出しを検知することが可能である。
【0043】
本実施形態に係る屋内位置検知装置Ａによれば、屋内に離間して配置される複数の測距センサ１と、測距センサ１の検出信号に基づいて物体の移動を検知する物体検知部２とを備える。本実施形態によれば、移動物体が人に限定される場合、出力部３に記憶された複数の測距センサ１の検出値Ｒを分析することにより、認知症の早期発見を実現することが可能である。
【0044】
なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が考えられる。
【0045】
（１）本実施形態では、複数の測距センサ１を直交格子の交点に配置したが、本開示はこれに限定されない。複数の測距センサ１は屋内の検知領域に少なくとも離間配置されていれば物体の移動を検出することが可能であるが、図６に示すように、例えば屋内の天井（一面）に仮想的に設定されるハニカム構造の頂点に複数の測距センサ１を配置してもよい。
【0046】
（２）本実施形態では屋内の一面として天井に複数の測距センサ１を設けたが、本開示はこれに限定されない。複数の測距センサ１を屋内における天井以外の一面、例えば側壁に設けてもよい。複数の測距センサ１を側壁に設けた場合、検知領域に定常的に存在し得る物体によって移動物体の検出における死角が発生する虞があるが、定常的に物体が存在しないような検知領域については、複数の測距センサ１を側壁に設けることが可能となる。
【0047】
（３）本実施形態では時系列的な検出値Ｒに移動平均処理を施す物体検知部２について説明したが、本開示における統計処理は移動平均処理に限定されない。
【符号の説明】
【0048】
Ａ…屋内位置検知装置、１…測距センサ、２…物体検知部、３…出力部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】