(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】P2023173684
(43)【公開日】2023-12-07
(54)【発明の名称】位置検出システム、プログラム、及び、位置検出方法
(51)【国際特許分類】
G01S 13/56 20060101AFI20231130BHJP
G01S 13/34 20060101ALN20231130BHJP
【ＦＩ】
G01S13/56
G01S13/34
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022086115
(22)【出願日】2022-05-26
(71)【出願人】
【識別番号】598121341
【氏名又は名称】慶應義塾
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100124800
【弁理士】
【氏名又は名称】諏澤 勇司
(74)【代理人】
【識別番号】100206966
【弁理士】
【氏名又は名称】崎山 翔一
(72)【発明者】
【氏名】大槻 知明
(72)【発明者】
【氏名】石川 智大
【テーマコード（参考）】
5J070
【Ｆターム（参考）】
5J070AB18
5J070AC02
5J070AC13
5J070AD05
5J070AD09
5J070AE09
5J070AE10
5J070AF01
5J070AH04
5J070AH12
5J070AH35
5J070AK15
5J070AK16
(57)【要約】
【課題】検出対象の位置検出の正確度が向上し得る位置検出システムを提供する。
【解決手段】位置検出システム１において、情報取得部３１は、実空間における互いに異なる複数の領域の各々にそれぞれ対応する複数の信号変化情報を取得する。相関情報演算部３２は、複数の信号変化情報から選択された第一信号変化情報と、複数の信号変化情報のうち第一信号変化情報と異なる複数の第二信号変化情報の各々との相関情報である。検出部は、相関情報に基づいて、検出対象の位置を検出する。複数の第二信号変化情報は、複数の領域のうち、第一信号変化情報に対応する第一領域と異なる複数の第二領域に対応している。
【選択図】図１
【解決手段】位置検出システム１において、情報取得部３１は、実空間における互いに異なる複数の領域の各々にそれぞれ対応する複数の信号変化情報を取得する。相関情報演算部３２は、複数の信号変化情報から選択された第一信号変化情報と、複数の信号変化情報のうち第一信号変化情報と異なる複数の第二信号変化情報の各々との相関情報である。検出部は、相関情報に基づいて、検出対象の位置を検出する。複数の第二信号変化情報は、複数の領域のうち、第一信号変化情報に対応する第一領域と異なる複数の第二領域に対応している。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
実空間における互いに異なる複数の領域の各々にそれぞれ対応する複数の信号変化情報を取得する情報取得部と、
前記複数の信号変化情報から選択された第一信号変化情報と、前記複数の信号変化情報のうち前記第一信号変化情報と異なる複数の第二信号変化情報の各々との相関情報を演算する相関情報演算部と、
前記相関情報に基づいて、前記実空間における検出対象の位置を検出する検出部と、を備え、
前記複数の第二信号変化情報は、前記複数の領域のうち、前記第一信号変化情報に対応する第一領域と異なる複数の第二領域に対応している、位置検出システム。
前記複数の信号変化情報から選択された第一信号変化情報と、前記複数の信号変化情報のうち前記第一信号変化情報と異なる複数の第二信号変化情報の各々との相関情報を演算する相関情報演算部と、
前記相関情報に基づいて、前記実空間における検出対象の位置を検出する検出部と、を備え、
前記複数の第二信号変化情報は、前記複数の領域のうち、前記第一信号変化情報に対応する第一領域と異なる複数の第二領域に対応している、位置検出システム。
【請求項2】
前記信号変化情報は、当該信号変化情報に対応する前記領域からの反射波に関する信号のパワー情報を含んでおり、
前記相関情報演算部は、前記複数の信号変化情報から複数の前記第一信号変化情報を決定し、前記複数の第一信号変化情報の各々に対して前記相関情報を演算し、
前記複数の第一信号変化情報は、前記複数の信号変化情報のうち、前記複数の第一信号変化情報以外の前記信号変化情報が示すパワー情報よりも大きいパワー情報を示している、請求項１に記載の位置検出システム。
前記相関情報演算部は、前記複数の信号変化情報から複数の前記第一信号変化情報を決定し、前記複数の第一信号変化情報の各々に対して前記相関情報を演算し、
前記複数の第一信号変化情報は、前記複数の信号変化情報のうち、前記複数の第一信号変化情報以外の前記信号変化情報が示すパワー情報よりも大きいパワー情報を示している、請求項１に記載の位置検出システム。
【請求項3】
前記相関情報演算部は、前記第一信号変化情報と、前記複数の第二信号変化情報との複数の前記相関情報を含む相関マップを演算し、
前記検出部は、前記相関マップにおける前記複数の相関情報の状態を評価し、前記複数の相関情報の評価結果に基づいて、前記検出対象の位置を検出する、請求項１に記載の位置検出システム。
前記検出部は、前記相関マップにおける前記複数の相関情報の状態を評価し、前記複数の相関情報の評価結果に基づいて、前記検出対象の位置を検出する、請求項１に記載の位置検出システム。
【請求項4】
前記検出部は、前記複数の相関情報の評価結果に基づいて、前記相関マップの演算において選択された前記第一信号変化情報に対応する前記第一領域に、前記検出対象が位置しているか否かを判断する、請求項３に記載の位置検出システム。
【請求項5】
前記相関マップは、前記複数の相関情報として、前記第一信号変化情報と、前記複数の第二信号変化情報の各々との相関値を含んでおり、
前記検出部は、前記相関マップについて前記相関値の標準偏差を演算し、前記標準偏差が０以下０．１以上である場合に、前記第一領域に前記検出対象が位置していないと判断する、請求項４に記載の位置検出システム。
前記検出部は、前記相関マップについて前記相関値の標準偏差を演算し、前記標準偏差が０以下０．１以上である場合に、前記第一領域に前記検出対象が位置していないと判断する、請求項４に記載の位置検出システム。
【請求項6】
前記相関情報演算部は、複数の前記相関マップを演算し、
前記複数の相関マップは、それぞれ、前記複数の領域のうち互いに異なる領域に対応する前記第一信号変化情報に対して演算された複数の前記相関情報を含んでおり、
前記検出部は、前記複数の相関マップの各々における前記複数の相関情報の状態を評価し、前記複数の相関マップの各々における前記複数の相関情報の評価結果に基づいて、前記検出対象の位置を検出する、請求項３に記載の位置検出システム。
前記複数の相関マップは、それぞれ、前記複数の領域のうち互いに異なる領域に対応する前記第一信号変化情報に対して演算された複数の前記相関情報を含んでおり、
前記検出部は、前記複数の相関マップの各々における前記複数の相関情報の状態を評価し、前記複数の相関マップの各々における前記複数の相関情報の評価結果に基づいて、前記検出対象の位置を検出する、請求項３に記載の位置検出システム。
【請求項7】
前記相関マップは、複数の画素を含んでいる相関情報画像を含んでおり、
前記相関情報画像の前記複数の画素は、それぞれ、互いに異なる前記領域における前記相関情報を示しており、
前記検出部は、前記相関情報画像に基づいて、前記検出対象の位置を検出する、請求項３に記載の位置検出システム。
前記相関情報画像の前記複数の画素は、それぞれ、互いに異なる前記領域における前記相関情報を示しており、
前記検出部は、前記相関情報画像に基づいて、前記検出対象の位置を検出する、請求項３に記載の位置検出システム。
【請求項8】
前記情報取得部は、前記複数の信号変化情報を含む信号データセットを取得し、
前記検出部は、前記相関情報に基づいて前記信号データセットを更新し、更新された前記信号データセットに基づいて、前記実空間における検出対象の位置を検出する、請求項１から７のいずれか一項に記載の位置検出システム。
前記検出部は、前記相関情報に基づいて前記信号データセットを更新し、更新された前記信号データセットに基づいて、前記実空間における検出対象の位置を検出する、請求項１から７のいずれか一項に記載の位置検出システム。
【請求項9】
前記信号変化情報は、当該信号変化情報に対応する前記領域からの反射波に関する信号のパワー情報を含んでおり、
前記更新された信号データセットは、複数の画素を含んでいる信号情報画像を含んでおり、
前記信号情報画像の前記複数の画素は、それぞれ、互いに異なる前記領域に対応する前記信号変化情報の前記パワー情報を示しており、
前記検出部は、前記信号情報画像に基づいて、前記検出対象の位置を検出する、請求項８に記載の位置検出システム。
前記更新された信号データセットは、複数の画素を含んでいる信号情報画像を含んでおり、
前記信号情報画像の前記複数の画素は、それぞれ、互いに異なる前記領域に対応する前記信号変化情報の前記パワー情報を示しており、
前記検出部は、前記信号情報画像に基づいて、前記検出対象の位置を検出する、請求項８に記載の位置検出システム。
【請求項10】
前記信号変化情報は、当該信号変化情報に対応する前記領域からの反射波に関する信号のパワー情報を含んでおり、
前記検出部は、前記更新された信号データセットに含まれる複数の前記信号変化情報から少なくとも１つの前記信号変化情報を選択し、前記少なくとも１つの信号変化情報の前記パワー情報が閾値よりも低い場合に、前記少なくとも１つの信号変化情報に対応する前記領域に前記検出対象が位置していないと判断し、
前記閾値は、前記更新された信号データセットに含まれる前記複数の信号変化情報のうち、前記少なくとも１つの信号変化情報に関連する複数の前記信号変化情報の前記パワー情報の平均に基づいており、
前記少なくとも１つの信号変化情報に関連する複数の前記信号変化情報は、前記少なくとも１つの信号変化情報に対応する前記領域の周辺に位置する複数の前記領域に対応している、請求項８に記載の位置検出システム。
前記検出部は、前記更新された信号データセットに含まれる複数の前記信号変化情報から少なくとも１つの前記信号変化情報を選択し、前記少なくとも１つの信号変化情報の前記パワー情報が閾値よりも低い場合に、前記少なくとも１つの信号変化情報に対応する前記領域に前記検出対象が位置していないと判断し、
前記閾値は、前記更新された信号データセットに含まれる前記複数の信号変化情報のうち、前記少なくとも１つの信号変化情報に関連する複数の前記信号変化情報の前記パワー情報の平均に基づいており、
前記少なくとも１つの信号変化情報に関連する複数の前記信号変化情報は、前記少なくとも１つの信号変化情報に対応する前記領域の周辺に位置する複数の前記領域に対応している、請求項８に記載の位置検出システム。
【請求項11】
前記複数の信号変化情報は、センサによって検出された信号に基づいており、
前記複数の領域は、それぞれ、前記センサからの距離、及び、前記センサに対する方位の少なくとも一つが互いに異なる範囲である、請求項１から７のいずれか一項に記載の位置検出システム。
前記複数の領域は、それぞれ、前記センサからの距離、及び、前記センサに対する方位の少なくとも一つが互いに異なる範囲である、請求項１から７のいずれか一項に記載の位置検出システム。
【請求項12】
前記情報取得部は、
前記実空間からの反射波に関する信号を取得する信号取得部と、
前記信号取得部によって取得された信号を複数の成分に分解し、前記複数の成分をそれぞれ座標軸とする空間における前記信号の軌跡の長さに関する値を前記信号変化情報として演算する変化情報演算部と、を含んでいる、請求項１から７のいずれか一項に記載の位置検出システム。
前記実空間からの反射波に関する信号を取得する信号取得部と、
前記信号取得部によって取得された信号を複数の成分に分解し、前記複数の成分をそれぞれ座標軸とする空間における前記信号の軌跡の長さに関する値を前記信号変化情報として演算する変化情報演算部と、を含んでいる、請求項１から７のいずれか一項に記載の位置検出システム。
【請求項13】
前記検出対象は、被検出生体又は被検出生体の部位を含んでおり、
前記検出部は、前記複数の信号変化情報に基づいて、前記検出対象の生体情報を検出する、請求項１から７のいずれか一項に記載の位置検出システム。
前記検出部は、前記複数の信号変化情報に基づいて、前記検出対象の生体情報を検出する、請求項１から７のいずれか一項に記載の位置検出システム。
【請求項14】
実空間における互いに異なる複数の領域の各々にそれぞれ対応する複数の信号変化情報を取得することと、
前記複数の信号変化情報から選択された第一信号変化情報と、前記複数の信号変化情報のうち前記第一信号変化情報と異なる複数の第二信号変化情報の各々との相関情報を演算することと、
前記相関情報に基づいて、前記実空間における検出対象の位置を検出することと、をコンピュータに実行させ、
前記複数の第二信号変化情報は、前記複数の領域のうち、前記第一信号変化情報に対応する第一領域と異なる複数の第二領域に対応している、プログラム。
前記複数の信号変化情報から選択された第一信号変化情報と、前記複数の信号変化情報のうち前記第一信号変化情報と異なる複数の第二信号変化情報の各々との相関情報を演算することと、
前記相関情報に基づいて、前記実空間における検出対象の位置を検出することと、をコンピュータに実行させ、
前記複数の第二信号変化情報は、前記複数の領域のうち、前記第一信号変化情報に対応する第一領域と異なる複数の第二領域に対応している、プログラム。
【請求項15】
実空間における互いに異なる複数の領域の各々にそれぞれ対応する複数の信号変化情報を取得することと、
前記複数の信号変化情報から選択された第一信号変化情報と、前記複数の信号変化情報のうち前記第一信号変化情報と異なる複数の第二信号変化情報の各々との相関情報を演算することと、
前記相関情報に基づいて、前記実空間における検出対象の位置を検出することと、を有しており、
前記複数の第二信号変化情報は、前記複数の領域のうち、前記第一信号変化情報に対応する第一領域と異なる複数の第二領域に対応している、位置検出方法。
前記複数の信号変化情報から選択された第一信号変化情報と、前記複数の信号変化情報のうち前記第一信号変化情報と異なる複数の第二信号変化情報の各々との相関情報を演算することと、
前記相関情報に基づいて、前記実空間における検出対象の位置を検出することと、を有しており、
前記複数の第二信号変化情報は、前記複数の領域のうち、前記第一信号変化情報に対応する第一領域と異なる複数の第二領域に対応している、位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、位置検出システム、プログラム、及び、位置検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
レーダを用いて検出対象の位置を検出する技術が知られている。例えば、非特許文献１には、ＭＩＭＯ ＦＭＣＷレーダを用いて、人の位置を検出する技術が記載されている。この文献において、複数人の位置を検出することが試みられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】K. Han，S. Hong， “Detection and Localization ofMultiple Humans Based on Curve Length of I / Q Signal Trajectory Using MIMOFMCW Radar,” IEEE Microwave and Wireless ComponentsLetter，2021.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
レーダは、例えば、送信波を発振し、検出対象において反射した反射波を示す信号を取得する。このようなレーダを用いて検出対象の位置を検出する場合、検出対象以外の障害物からの反射波を示す信号の取得などによってクラッタが発生するおそれがある。クラッタが発生する場合、検出対象を示す信号情報とクラッタを示す信号情報とが区別され難く、検出対象の位置が正しく検出されないおそれがある。
【0005】
これに対して、レーダによって取得された信号情報の処理において、検出対象を示す信号のパワーとクラッタを示す信号のパワーとの違いに着目し、クラッタを示す信号情報を除外することが考えられる。しかし、障害物における送信波の反射に基づく信号の信号強度、又は、レーダの送信波に起因しない信号の信号強度が比較的大きい場合には、クラッタを示す信号情報が除去され難い。このため、この場合も、検出対象の位置が正しく検出されないおそれがある。
【0006】
レーダにおいて取得された信号情報において、検出対象に起因する位相変化の大きさと障害物に起因する位相変化の大きさとの違いに着目し、クラッタを示す信号情報を除外することも考えられる。しかし、この場合においても、送信波及び反射波の伝播経路における信号の位相変化によってクラッタが生じる場合には、当該クラッタを示す信号情報は除去され難い。例えば、マルチパスによって、クラッタが生じるおそれがある。
【0007】
本発明の一つの態様は、検出対象の位置検出の正確度が向上し得る位置検出システム、プログラム、及び、位置検出方法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】
【0008】
本発明の一つの態様における位置検出システムは、情報取得部と、相関情報演算部と、検出部とを備えている。情報取得部は、実空間における互いに異なる複数の領域の各々にそれぞれ対応する複数の信号変化情報を取得する。相関情報演算部は、相関情報を演算する。演算される相関情報は、複数の信号変化情報から選択された第一信号変化情報と、複数の信号変化情報のうち第一信号変化情報と異なる複数の第二信号変化情報の各々との相関情報である。検出部は、相関情報に基づいて、検出対象の位置を検出する。複数の第二信号変化情報は、複数の領域のうち、第一信号変化情報に対応する第一領域と異なる複数の第二領域に対応している。
【発明の効果】
【0009】
本発明の一つの態様は、検出対象の位置検出の正確度が向上し得る位置検出システム、プログラム、及び、位置検出方法を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本実施形態における位置検出システムのブロック図である。
【図2】位置検出システムの概略説明図である。
【図3】送信波の信号と受信される反射波の信号との関係の一例を示す図である。
【図4】信号データセットを示す図である。
【図5】Ｉ／Ｑ信号の軌跡を示す図である。
【図6】（ａ）及び（ｂ）は、信号情報画像を示す図である。
【図7】複数の選択領域に対応する画素を示す図である。
【図8】選択領域と参照領域との比較を説明するための図である。
【図9】相関情報画像を示す図である。
【図10】相関情報画像を示す図である。
【図11】ＣＡ－ＣＦＡＲを説明するための図である。
【図12】（ａ）及び（ｂ）は、ＣＡ－ＣＦＡＲが実行された相関マップを示す図である。
【図13】位置検出システムのハードウェア構成の一例を示す図である。
【図14】位置検出方法の一例を示すフローチャートである。
【図15】位置検出システムと検出対象との位置関係を示す図である。
【図16】実験例における相関マップを示す図である。
【図17】ＲＯＣ曲線及びＡＵＣを示す図である。
【図18】（ａ）は実験例における信号データセットを示す図であり、（ｂ）は信号データセットにＣＡ－ＣＦＡＲが実行された状態を示す図であり、（ｃ）は相関マップにＣＡ－ＣＦＡＲが実行された状態を示す図である。
【図19】（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態における位置検出システムの実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
［本開示の実施形態の説明］
【0012】
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
【0013】
［１］本開示の実施形態における位置検出システムは、実空間における互いに異なる複数の領域の各々にそれぞれ対応する複数の信号変化情報を取得する情報取得部と、前記複数の信号変化情報から選択された第一信号変化情報と、前記複数の信号変化情報のうち前記第一信号変化情報と異なる複数の第二信号変化情報の各々との相関情報を演算する相関情報演算部と、前記相関情報に基づいて、前記実空間における検出対象の位置を検出する検出部と、を備え、前記複数の第二信号変化情報は、前記複数の領域のうち、前記第一信号変化情報に対応する第一領域と異なる複数の第二領域に対応している。
【0014】
上記［１］における位置検出システムにおいて、相関情報演算部が相関情報を演算し、検出部が相関情報に基づいて実空間における検出対象の位置を検出する。相関情報演算部は、第一信号変化情報と、複数の第二信号変化情報の各々との相関情報を演算する。複数の第二信号変化情報は、複数の領域のうち第一信号変化情報に対応する第一領域と異なる複数の第二領域に対応している。この場合、クラッタの影響が抑制された位置検出が実現され得る。例えば、マルチパスによって生じるクラッタの影響も抑制され得る。この結果、検出対象の位置検出の正確度が向上し得る。
【0015】
［２］上記［１］の位置検出システムにおいて、前記信号変化情報は、当該信号変化情報に対応する前記領域からの反射波に関する信号のパワー情報を含んでいてもよく、前記相関情報演算部は、前記複数の信号変化情報から複数の前記第一信号変化情報を決定し、前記複数の第一信号変化情報の各々に対して前記相関情報を演算してもよい、前記複数の第一信号変化情報は、前記複数の信号変化情報のうち、前記複数の第一信号変化情報以外の前記信号変化情報が示すパワー情報よりも大きいパワー情報を示していてもよい。この場合、検出対象が位置している可能性が高い第一信号変化情報について、相関情報が演算される。このため、処理負担が抑制されながら、クラッタの影響がさらに抑制された位置検出が実現され得る。
【0016】
［３］上記［１］又は［２］の位置検出システムにおいて、前記相関情報演算部は、前記第一信号変化情報と、前記複数の第二信号変化情報との複数の前記相関情報を含む相関マップを演算してもよく、前記検出部は、前記相関マップにおける前記複数の相関情報の状態を評価し、前記複数の相関情報の評価結果に基づいて、前記検出対象の位置を検出してもよい。この場合、相関マップに含まれる複数の相関情報に基づいて、検出対象の位置が検出される。このため、クラッタの影響がさらに抑制された位置検出が実現され得る。
【0017】
［４］上記［３］の位置検出システムにおいて、前記検出部は、前記複数の相関情報の評価結果に基づいて、前記相関マップの演算において選択された前記第一信号変化情報に対応する前記第一領域に、前記検出対象が位置しているか否かを判断してもよい。この場合、複数の領域のうちの第一領域において、検出対象が位置しているか否かが確実に判断され得る。
【0018】
［５］上記［４］の位置検出システムにおいて、前記相関マップは、前記複数の相関情報として、前記第一信号変化情報と、前記複数の第二信号変化情報の各々との相関値を含んでいてもよく、前記検出部は、前記相関マップについて前記相関値の標準偏差を演算し、前記標準偏差が０以下０．１以上である場合に、前記第一領域に前記検出対象が位置していないと判断してもよい。この場合、クラッタの影響がさらに抑制された位置検出が実現され得る。
【0019】
［６］上記［３］から［５］のいずれか１つの位置検出システムにおいて、前記相関情報演算部は、複数の前記相関マップを演算してもよく、前記複数の相関マップは、それぞれ、前記複数の領域のうち互いに異なる領域に対応する前記第一信号変化情報に対して演算された複数の前記相関情報を含んでいてもよく、前記検出部は、前記複数の相関マップの各々における前記複数の相関情報の状態を評価し、前記複数の相関マップの各々における前記複数の相関情報の評価結果に基づいて、前記検出対象の位置を検出してもよい。この場合、各相関マップに基づいて、クラッタの影響が抑制され得る。この結果、検出対象の位置検出の正確度がさらに向上し得る。
【0020】
［７］上記［３］から［６］のいずれか１つの位置検出システムにおいて、前記相関マップは、複数の画素を含んでいる相関情報画像を含んでいてもよく、前記相関情報画像の前記複数の画素は、それぞれ、互いに異なる前記領域における前記相関情報を示していてもよく、前記検出部は、前記相関情報画像に基づいて、前記検出対象の位置を検出してもよい。この場合、相関マップが相関情報画像を含んでいる。相関情報画像の複数の画素は、それぞれ、互いに異なる領域における相関情報を示している。この場合、データの管理が容易であるともに、相関情報画像に含まれる相関情報によってクラッタの影響がさらに抑制され得る。
【0021】
［８］上記［１］から［７］のいずれか１つの位置検出システムにおいて、前記情報取得部は、前記複数の信号変化情報を含む信号データセットを取得してもよく、前記検出部は、前記相関情報に基づいて前記信号データセットを更新し、更新された前記信号データセットに基づいて、前記実空間における検出対象の位置を検出してもよい。この場合、信号データセットにおけるクラッタの影響が抑制され、検出対象の位置検出の正確度がさらに向上し得る。
【0022】
［９］上記［８］の位置検出システムにおいて、前記信号変化情報は、当該信号変化情報に対応する前記領域からの反射波に関する信号のパワー情報を含んでいてもよく、前記更新された信号データセットは、複数の画素を含んでいる信号情報画像を含んでいてもよく、前記信号情報画像の前記複数の画素は、それぞれ、互いに異なる前記領域に対応する前記信号変化情報の前記パワー情報を示していてもよく、前記検出部は、前記信号情報画像に基づいて、前記検出対象の位置を検出してもよい。この場合、データの管理が容易であるともに、信号情報画像における検出対象に対応する信号変化情報の検出も比較的容易である。
【0023】
［１０］上記［８］又は［９］の位置検出システムにおいて、前記信号変化情報は、当該信号変化情報に対応する前記領域からの反射波に関する信号のパワー情報を含んでいてもよく、前記検出部は、前記更新された信号データセットに含まれる複数の前記信号変化情報から少なくとも１つの前記信号変化情報を選択し、前記少なくとも１つの信号変化情報の前記パワー情報が閾値よりも低い場合に、前記少なくとも１つの信号変化情報に対応する前記領域に前記検出対象が位置していないと判断してもよく、前記閾値は、前記更新された信号データセットに含まれる前記複数の信号変化情報のうち、前記少なくとも１つの信号変化情報に関連する複数の前記信号変化情報の前記パワー情報の平均に基づいていてもよく、前記少なくとも１つの信号変化情報に関連する複数の前記信号変化情報は、前記少なくとも１つの信号変化情報に対応する前記領域の周辺に位置する複数の前記領域に対応していてもよい。この場合、信号データセットにおけるクラッタの影響がさらに抑制され、検出対象の位置検出の正確度がさらに向上し得る。
【0024】
［１１］上記［１］から［１０］のいずれか１つの位置検出システムにおいて、前記複数の信号変化情報は、センサによって検出された信号に基づいていてもよく、前記複数の領域は、それぞれ、前記センサからの距離、及び、前記センサに対する方位の少なくとも一つが互いに異なる範囲であってもよい。この場合、センサからの距離及びセンサに対する方位を考慮した範囲において、高精度な検出対象の位置検出が提供され得る。
【0025】
［１２］上記［１］から［１１］のいずれか１つの位置検出システムにおいて、前記情報取得部は、前記実空間からの反射波に関する信号を取得する信号取得部と、前記信号取得部によって取得された信号を複数の成分に分解し、前記複数の成分をそれぞれ座標軸とする空間における前記信号の軌跡の長さに関する値を前記信号変化情報として演算する変化情報演算部と、を含んでいてもよい。この場合、静止した障害物に起因して生じるクラッタの影響がさらに抑制され得る。
【0026】
［１３］上記［１］から［１２］のいずれか１つの位置検出システムにおいて、前記検出対象は、被検出生体又は被検出生体の部位を含んでいてもよく、前記検出部は、前記複数の信号変化情報に基づいて、前記検出対象の生体情報を検出してもよい。相関情報に基づいて検出対象の位置検出が行われる場合、生体起因の信号情報は生体周辺の信号情報と相関関係が比較的低い。このため、処理負担が抑制されながら、被検出生体又は被検出生体の部位の位置と共に生体情報が検出される。
【0027】
［１４］本開示の別の実施形態におけるプログラムは、実空間における互いに異なる複数の領域の各々にそれぞれ対応する複数の信号変化情報を取得することと、前記複数の信号変化情報から選択された第一信号変化情報と、前記複数の信号変化情報のうち前記第一信号変化情報と異なる複数の第二信号変化情報の各々との相関情報を演算することと、前記相関情報に基づいて、前記実空間における検出対象の位置を検出することと、をコンピュータに実行させ、前記複数の第二信号変化情報は、前記複数の領域のうち、前記第一信号変化情報に対応する第一領域と異なる複数の第二領域に対応している。
【0028】
［１５］本開示のさらに別の実施形態における位置検出方法は、実空間における互いに異なる複数の領域の各々にそれぞれ対応する複数の信号変化情報を取得することと、前記複数の信号変化情報から選択された第一信号変化情報と、前記複数の信号変化情報のうち前記第一信号変化情報と異なる複数の第二信号変化情報の各々との相関情報を演算することと、前記相関情報に基づいて、前記実空間における検出対象の位置を検出することと、を有しており、前記複数の第二信号変化情報は、前記複数の領域のうち、前記第一信号変化情報に対応する第一領域と異なる複数の第二領域に対応している。
［本開示の実施形態の詳細］
［本開示の実施形態の詳細］
【0029】
以下、図面を参照しつつ本発明における位置検出システムの実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【0030】
まず、図１から図１２（ａ）及び図１２（ｂ）を参照して、本開示の実施形態における位置検出システムの概略構成について説明する。図１は、本実施形態における位置検出システム１のブロック図である。図２は、位置検出システム１の概略説明図である。図３は、送信波の信号と受信される反射波の信号との関係の一例を示す図である。図４は、信号データセットを示す図である。図５は、Ｉ／Ｑ信号の軌跡を示す図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、信号情報画像を示す図である。図７は、複数の選択領域に対応する画素を示す図である。図８は、選択領域と参照領域との比較を説明するための図である。図９及び図１０は、相関情報画像を示す図である。図１１は、ＣＡ－ＣＦＡＲを説明するための図である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、ＣＡ－ＣＦＡＲが実行された相関マップを示す図である。
【0031】
位置検出システム１は、実空間Ｓにおける検出対象ＴＡの位置を検出する。位置検出システム１による検出対象ＴＡは、例えば、被検出体又は被検出体の部位である。被検出体は、たとえば、被検出生体、及び、被検出物を含んでいる。被検出生体は、生物の全般を意味し、例えば、人、及び、人以外の動物を含んでいる。被検出物は、ロボットなどの機械を含んでいる。本実施形態に示す一例として、検出対象ＴＡは、人である。位置検出システム１は、信号制御部２と、信号処理部３とを含んでいる。
【0032】
信号制御部２は、センサ１０を含んでいる。たとえば、センサ１０は、実空間Ｓに位置する。実空間Ｓは、たとえば、壁Ｗによって画定されている。実空間Ｓには、検出対象ＴＡ、及び、障害物Ｂ１が位置している。検出対象ＴＡは、例えば、複数の被検出生体Ｍ１，Ｍ２，Ｍ２を含んでいる。センサ１０において、実空間Ｓの少なくとも一部が検出範囲ＲＡとして設定されている。信号制御部２は、電磁波又は音波などの送信波Ｔを照射し、反射波Ｒに関する情報を取得する。電磁波は、可視光を含んでいてもよい。信号制御部２は、互いに異なる複数の反射波Ｒに関する情報を取得する。「反射波に関する情報」とは、反射波の位相変化を示す情報である。換言すれば、「反射波に関する情報」とは、反射波の振幅の時間変化を示す情報である。
【0033】
信号制御部２は、センサ１０として、少なくとも一つの信号送信部１１と少なくとも一つの信号受信部１２とを含んでいる。信号送信部１１は、送信波Ｔを発振する。送信波Ｔは、例えば、無変調連続波（ＣＷ：Continuous Wave）である。信号受信部１２は、反射波Ｒを受信する。
【0034】
センサ１０は、例えば、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ：Frequency Modulated Continuous Wave radar）レーダである。ＦＭＣＷレーダは、マイクロ波を対象物に向かって送信し、ＦＭＣＷレーダから対象物までの距離に応じたマイクロ波の位相変化を取得する。この結果、ＦＭＣＷレーダから検出対象ＴＡまでの距離が計測され得る。
【0035】
図２に示されているように、信号送信部１１は、例えば、複数の送信アンテナ２１を含んでいる。例えば、信号送信部１１は、複数の送信アンテナ２１から送信波Ｔを検出範囲ＲＡに向けて発信し、検出範囲ＲＡにおいて周期的に掃引する。本実施形態の変形例として、信号送信部１１が含む送信アンテナ２１は、１つであってもよい。
【0036】
信号受信部１２は、送信波Ｔの反射波Ｒを受信する。信号受信部１２は、例えば、複数の受信アンテナ２２を含んでいる。本実施形態の変形例として、信号受信部１２が含む受信アンテナ２２は、１つであってもよい。受信アンテナ２２は、反射波Ｒを信号に変換する。信号受信部１２は、デジタル信号に変換した信号を信号処理部３に出力する。
【0037】
図３において、信号送信部１１から送信される送信波Ｔと、信号受信部１２において受信される反射波Ｒとの関係の一例が示されている。信号送信部１１は、例えば、図３に示されているように、送信する送信波Ｔの周波数を直線的に掃引する。図３において、“ΔＦ”は掃引周波数であり、“Ｔｃ”は掃引時間であり、“ｆｂ”は所定時刻に送信される送信波Ｔと当該所定時刻に受信される反射波Ｒとの周波数差である。光速が“ｃ”であり、センサ１０から送信波Ｔを反射した対象までの距離が“ｄ”である場合、以下の式（１）が成立する。
【数1】
【0038】
センサ１０として、例えば、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）レーダである。信号制御部２は、ビームフォーミングを行う。センサ１０は、例えば、ＭＩＭＯ ＦＭＣＷレーダである。図２に示されているように、信号制御部２は、所定の検出範囲ＲＡに対して、各領域Ａ１のビームフォーミングを行う。
【0039】
信号受信部１２は、例えば、受信した反射波Ｒに対応する信号に直交ミキサーを適用して、同相信号と直交信号とを取得する。同相信号と直交信号とは、互いに対してπ／２の位相差を有している。Ｉ信号は、送信波Ｔを生成する信号の位相と同一の位相である同相（In-phase）成分を有している信号である。Ｑ信号は、送信波Ｔを生成する信号の位相に対して直交する直交位相（Quadrature）成分を有している信号である。
【0040】
信号処理部３は、情報取得部３１、相関情報演算部３２、及び、検出部３３を含んでいる。情報取得部３１は、信号受信部１２から出力された情報を取得する。例えば、情報取得部３１は、信号受信部１２から取得した情報に対して各種処理を行うことによって、検出対象ＴＡに対応する周波数成分に応じた信号を生成し、生成された信号の情報（以下、「信号変化情報」ともいう）を取得する。
【0041】
情報取得部３１は、例えば、信号取得部４１と、変化情報演算部４２とを含んでいる。信号取得部４１は、実空間Ｓからの反射波Ｒに関する信号を取得する。変化情報演算部４２は、信号取得部４１によって取得された信号に基づいて、信号変化情報を演算する。本実施形態の変形例として、情報取得部３１は、情報取得部３１の外部から信号変化情報を取得してもよい。
【0042】
情報取得部３１は、実空間Ｓにおける互いに異なる複数の領域Ａ１の各々にそれぞれ対応する複数の信号変化情報を取得する。複数の領域Ａ１は、検出範囲ＲＡに含まれている。情報取得部３１は、互いに異なる領域Ａ１において反射した複数の反射波Ｒに関する信号の信号変化情報を取得する。信号変化情報は、反射波Ｒの位相変化に関する情報を含んでいる。反射波Ｒに関する信号は、たとえば、反射波Ｒを示す信号に相当する。
【0043】
複数の領域Ａ１の各々にそれぞれ対応する複数の信号変化情報は、センサ１０によって検出された信号に基づいている。複数の領域Ａ１は、それぞれ、センサ１０からの距離、及び、方位の少なくとも一つが互いに異なる範囲である。領域Ａ１に対応する信号変化情報は、当該領域Ａ１からの反射波Ｒに関する情報を含んでいる。以下、「領域に対応する信号変化情報」を単に「領域の信号片化情報」ともいう。信号変化情報は、当該信号変化情報に対応する領域Ａ１に検出対象ＴＡ又は障害物Ｂ１が位置していることを示す情報を含んでいる。
【0044】
信号変化情報は、例えば、領域情報とパワー情報とを含んでいる。領域情報は、領域Ａ１の位置を示す情報である。領域情報は、領域Ａ１の基準点からの距離及び基準点に対応する方位を示す情報を含んでいる。領域情報は、複数の領域Ａ１における位置関係を示す情報であってもよい。パワー情報は、領域Ａ１に対応する信号のパワーに関する情報である。パワー情報は、例えば、信号変化情報に対応する領域Ａ１からの反射波Ｒに関する信号のパワーを示す情報である。
【0045】
例えば、情報取得部３１は、センサ１０の掃引時間に基づく時間区分毎に、複数の領域Ａ１の各々にそれぞれ対応する複数の信号変化情報を取得する。例えば、変化情報演算部４２が、信号取得部４１によって取得された信号に基づいて、複数の領域Ａ１の各々にそれぞれ対応する複数の信号変化情報を演算する。これらの複数の領域Ａ１は、例えば、信号送信部１１によって送信波Ｔが送信された所定の範囲の空間に相当する。これらの複数の領域Ａ１は、例えば、複数の受信アンテナ２２に到達する複数の反射波Ｒが反射した位置の範囲に相当する。これらの複数の領域Ａ１は、例えば、基準点からの距離、及び、基準点に対する方位の少なくとも１つが互いに異なる範囲である。基準点に対する方位は、基準点を中心とした方位に相当する。基準点に対する方位は、例えば、受信アンテナ２２に対する複数の反射波Ｒの入射角に相当する。基準点は、例えば、任意の位置に設定される。基準点は、例えば、センサ１０の位置である。
【0046】
変化情報演算部４２は、例えば、信号取得部４１によって取得された信号の情報に対して短時間フーリエ変換（STFT：Short-Time Fourier Transform）を行う。本明細書において、「短時間フーリエ変換」とは、入力された情報から複数の時間区分の情報を作成し、時間区分毎にフーリエ変換を行うことをいう。例えば、短時間フーリエ変換において、入力された情報に窓関数をずらしながら掛けることによって、複数の時間区分の情報が作成される。この結果、変化情報演算部４２は、短時間フーリエ変換によって、時間区分毎に、入力された情報を時間領域から周波数領域に変換する。各時間区分は、例えば、互いに同一の時間幅を有している。
【0047】
変化情報演算部４２は、信号取得部４１において取得された複数の信号の情報に対して短時間フーリエ変換を行う。換言すれば、変化情報演算部４２は、信号取得部４１において取得された複数の信号の情報ごとに短時間フーリエ変換を行う。例えば、変化情報演算部４２は、互いに異なる領域の各々に対応する信号の情報に対して短時間フーリエ変換を行う。
【0048】
変化情報演算部４２は、入力された情報に対して短時間フーリエ変換を行うことによって、時間区分毎に、各周波数のパワーを示す情報を演算する。例えば、変化情報演算部４２は、受信アンテナ２２ごとに、取得された信号の情報に対して高速フーリエ変換を行う。例えば、変化情報演算部４２は、高速フーリエ変換によって、各受信アンテナ２２から、当該受信アンテナ２２において受信された反射波Ｒが反射した位置までの距離を演算する。変化情報演算部４２は、複数の受信アンテナ２２において取得された複数の信号の情報に基づいて、ビームフォーミングによって、基準点に対する各方位における信号の情報を演算する。この結果、変化情報演算部４２において、互いに異なる領域Ａ１のそれぞれに対して、信号変化情報が演算される。変化情報演算部４２において、互いに異なる領域Ａ１のそれぞれに対して、反射波Ｒに関する信号のパワー情報が演算される。
【0049】
変化情報演算部４２は、信号取得部４１において取得された複数の信号の情報に基づいて、時間区分毎に、信号データセットＤＳ１を演算する。図４は、信号データセットＤＳ１を画像として示した図である。図４において、縦軸は基準点からの距離に対応しており、横軸は基準点に対する左右方向の方位に対応している。信号データセットＤＳ１は、複数の信号変化情報を含んでいる。信号データセットＤＳ１は、領域情報とパワー情報とを関連付けている。信号データセットＤＳ１は、各領域Ａ１に、当該領域Ａ１に対応する信号のパワー情報を関連付けている。
【0050】
変化情報演算部４２は、例えば、左右方向における所定の範囲の方位からの反射波Ｒに対応する複数の信号変化情報に基づいて、信号データセットＤＳ１を作成する。換言すれば、変化情報演算部４２は、例えば、左右方向における所定の範囲の方位における複数の領域Ａ１について、各領域Ａ１にパワー情報を関連付けた信号データセットＤＳ１を作成する。変化情報演算部４２は、例えば、基準点に対して＋４０°から－４０°の範囲の方位において、信号データセットＤＳ１を作成する。本実施形態の変形例として、変化情報演算部４２は、上下方向における所定の範囲の方位における複数の信号変化情報、又は、上下左右方向における所定の範囲の方位における複数の信号変化情報に基づいて、信号データセットＤＳ１を作成してもよい。
【0051】
変化情報演算部４２は、例えば、基準点から所定距離の範囲からの反射波Ｒに対応する複数の信号変化情報に基づいて、信号データセットＤＳ１を作成する。換言すれば、変化情報演算部４２は、例えば、基準点から所定距離の範囲における複数の領域Ａ１について、各領域Ａ１にパワー情報を関連付けた信号データセットＤＳ１を作成する。変化情報演算部４２は、例えば、基準点から０ｍ～９ｍの範囲からの反射波Ｒに対応する複数の信号変化情報に基づいて、信号データセットＤＳ１を作成する。
【0052】
例えば、変化情報演算部４２は、信号取得部４１によって取得された信号を複数の成分に分解し、複数の成分をそれぞれ座標軸とする空間における信号の軌跡の長さに関する値を信号変化情報のパワー情報として演算する。本実施形態の変形例として、変化情報演算部４２は、信号取得部４１によって取得された信号の振幅を信号変化情報のパワー情報として演算してもよい。
【0053】
例えば、情報取得部３１は、信号受信部１２において受信された信号に基づいて、Ｉ／Ｑ信号の軌跡の曲線長を信号変化情報として演算する。Ｉ／Ｑ信号の軌跡とは、Ｉ信号の値を示す軸とＱ信号の値を示す軸とによって形成される平面空間に、Ｉ／Ｑ信号の時間変化をプロットした場合に描かれる線に相当する。例えば、図５において、横軸はＩ信号の値を示しており、縦軸はＱ信号の値を示している。データＤ１，Ｄ２，Ｄ３は、それぞれ、人が位置する領域に対応するＩ／Ｑ信号の軌跡を示している。データＤ４は、実空間Ｓを仕切る壁Ｗが位置する領域に対応するＩ／Ｑ信号の軌跡を示している。Ｉ／Ｑ信号の軌跡は、信号の位相変化の軌跡に相当する。Ｉ／Ｑ信号の位相ブレが大きいほど、Ｉ／Ｑ信号の上記曲線長も大きい。生体の体動に応じて、生体からの反射波Ｒに基づくＩ／Ｑ信号の曲線長は変化する。Ｉ／Ｑ信号の上記曲線長は、例えば、下記の式（２）によって表される。“ＴＭ”は、コヒーレント処理間隔を示している。図５に示されている例において、データＤ１，Ｄ２，Ｄ３の軌跡の曲線長は、データＤ４の軌跡の曲線長よりも大きい。
【数2】
【0054】
変化情報演算部４２は、複数の画素を含んでいる信号情報画像Ｖ１を形成してもよい。信号データセットＤＳ１は、信号情報画像Ｖ１を含んでいる。信号情報画像Ｖ１は、２次元配列された複数の画素を含んでいる。信号情報画像Ｖ１の複数の画素は、実空間Ｓにおいて互いに異なる領域Ａ１にそれぞれ対応している。信号情報画像Ｖ１の複数の画素は、実空間Ｓにおいて互いに異なる領域Ａ１における信号変化情報を示している。信号情報画像Ｖ１の各画素は、信号データセットＤＳ１の各信号変化情報に対応する。例えば、信号情報画像Ｖ１は、各画素において、画素に対応する領域Ａ１において反射した反射波Ｒに関する信号のパワー情報を示している。
【0055】
変化情報演算部４２は、例えば、図６（ａ）又は図６（ｂ）に示されているように、時間区分毎に作成された信号データセットＤＳ１に基づいて信号情報画像Ｖ１を作成してもよい。変化情報演算部４２は、時間区分毎に、複数の信号情報画像Ｖ１を作成してもよい。信号情報画像Ｖ１において、信号のパワーが高い画素ほど、明るく示されている。信号情報画像Ｖ１において、縦軸は基準点からの距離に対応しており、横軸は基準点に対する左右方向の方位に対応している。
【0056】
信号情報画像Ｖ１は、基準点を原点として、左右方向において＋４０°から－４０°の範囲に対応する位置におけるパワー情報を示している。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示されている信号情報画像Ｖ１は、基準点を原点として、０ｍから９ｍの範囲に対応する位置におけるパワー情報を示している。
【0057】
図６（ａ）及び図６（ｂ）において、信号情報画像Ｖ１は、範囲Ｒ１１及び範囲Ｒ１２を含んでいる。範囲Ｒ１１は、検出対象ＴＡが位置してない領域Ａ１を示している。範囲Ｒ１２は、検出対象ＴＡが位置している領域Ａ１を示している。図６（ａ）における信号情報画像Ｖ１は、情報取得部３１によって取得された信号の振幅に関する情報を信号変化情報のパワー情報として示している。図６（ｂ）における信号情報画像Ｖ１は、情報取得部３１によって取得されたＩ／Ｑ信号の軌跡の曲線長を信号変化情報のパワー情報として示している。図６（ａ）においては、クラッタが範囲Ｒ１１に顕著に示されている。図６（ｂ）においては、範囲Ｒ１１においてクラッタの発生が抑制されている。このように、Ｉ／Ｑ信号の軌跡の曲線長を信号変化情報のパワー情報として信号データセットＤＳ１が作成される場合、ＳＣＲ（Signal-to-Clutter Ratio）が改善され得る。
【0058】
相関情報演算部３２は、複数の信号変化情報から選択された第一信号変化情報と、複数の信号変化情報のうち第一信号変化情報と異なる複数の第二信号変化情報の各々との相関情報を演算する。第一信号変化情報に対応する領域は、選択領域に相当する。第二信号変化情報に対応する領域は、参照領域に相当する。参照領域は、複数の領域Ａ１のうち選択領域と異なる領域である。換言すれば、複数の第二信号変化情報は、複数の領域Ａ１のうち、第一信号変化情報に対応する選択領域と異なる複数の参照領域に対応している。相関情報の値は、例えば、相関値である。例えば、選択領域及び参照領域は、それぞれ複数の領域Ａ１のうちの１又は複数の領域Ａ１に相当する。例えば、複数の参照領域は、複数の領域Ａ１のうち、第一信号変化情報に対応する選択領域以外の領域Ａ１である。例えば、選択領域は第一領域に相当し、参照領域は第二領域に相当する。
【0059】
相関情報演算部３２は、相関マップＤＳ２を演算する。相関マップＤＳ２は、検出範囲ＲＡにおける領域Ａ１ごとの相関情報を含んでいる。相関マップＤＳ２は、選択された第一信号変化情報と、信号データセットＤＳ１における複数の信号変化情報のうち、選択された第一信号情報と異なる複数の第二信号変化情報の複数の相関値を含んでいる。換言すれば、相関マップＤＳ２は、第一信号変化情報と、複数の領域Ａ１のうち選択領域と異なる複数の参照領域に対応する複数の第二信号変化情報の各々との相関値を含んでいる。相関マップＤＳ２は、各領域Ａ１に、当該領域Ａ１に対応する信号の相関情報を関連付けている。
【0060】
例えば、相関情報演算部３２は、信号データセットＤＳ１に含まれる複数の信号変化情報から複数の第一信号変化情報を決定する。相関情報演算部３２は、複数の第一信号変化情報の各々に対して相関情報を演算する。相関情報演算部３２は、例えば、信号情報画像Ｖ１に基づいて、相関情報を演算する。
【0061】
相関情報演算部３２は、例えば、各領域Ａ１の信号変化情報に基づいて、信号データセットＤＳ１の複数の信号変化情報から複数の第一信号変化情報を決定する。例えば、相関情報演算部３２は、信号データセットＤＳ１の複数の信号変化情報を信号変化情報の値が大きいものから順に並べた場合に、信号変化情報の値が上位ｎ個の複数の信号変化情報を第一信号変化情報として決定する。この場合、ｎは自然数である。第一信号変化情報は、信号データセットＤＳ１に含まれる複数の信号変化情報の数よりも少ない。複数の第一信号変化情報は、信号データセットＤＳ１に含まれる複数の信号変化情報のうち、複数の第一信号変化情報以外の信号変化情報が示すパワー情報よりも大きいパワー情報を示している。
【0062】
相関情報演算部３２は、複数の第一信号変化情報が決定される場合に、複数の相関マップＤＳ２を演算する。複数の相関マップＤＳ２は、それぞれ、互いに異なる第一信号変化情報に対して演算された複数の相関情報を含んでいる。換言すれば、相関情報演算部３２は、各第一信号変化情報に対して相関マップＤＳ２を演算する。
【0063】
相関情報の演算について、図７から図１０を参照して更に詳細に説明する。信号データセットＤＳ１は、複数のセルＣＥ１，ＣＥ２を含んでいる。例えば、セルＣＥ１，ＣＥ２は、２次元配列されている。相関情報演算部３２は、信号データセットＤＳ１から、少なくとも１つのセルＣＥ１を選択する。セルＣＥ１は、少なくとも１つの領域Ａ１に対応する信号変化情報を含んでいる。セルＣＥ１は、１つの選択領域に対応する信号変化情報を含んでいる。すなわち、セルＣＥ１を選択することは、第一信号変化情報を選択することに相当する。セルＣＥ１，ＣＥ２は、例えば、それぞれ、互いに異なる領域Ａ１に対応している。
【0064】
例えば、相関情報演算部３２は、図７に示されているように、信号データセットＤＳ１から、互いに異なる複数のセルＣＥ１を決定する。複数のセルＣＥ１は、それぞれ、互いに異なる選択領域の信号変化情報を含んでいる。各セルＣＥ１は、例えば、信号情報画像Ｖ１おける少なくとも１つの画素を含んでいる。図７に示されている例おいて、各セルＣＥ１は、信号情報画像Ｖ１おける複数の画素を含んでいる。
【0065】
相関情報演算部３２は、選択されたセルＣＥ１の信号変化情報と、セルＣＥ２の信号変化情報との相関情報を演算する。図８に示されているように、セルＣＥ２は、信号データセットＤＳ１のうち、選択されたセルＣＥ１と異なる信号変化情報を含んでいる。セルＣＥ２は、少なくとも１つの領域Ａ１に対応する信号変化情報を含んでいる。セルＣＥ２は、１つの参照領域に対応する信号変化情報を含んでいる。
【0066】
相関情報演算部３２は、選択されたセルＣＥ１の信号変化情報と、複数のセルＣＥ２の各々の信号変化情報との相関情報を演算する。複数のセルＣＥ２は、それぞれ、互いに異なる信号変化情報を含んでいる。複数のセルＣＥ２の各々は、例えば、信号データセットＤＳ１のうち、選択されたセルＣＥ１以外の信号変化情報を含んでいる。相関情報演算部３２は、セルＣＥ２毎に、選択されたセルＣＥ１に対する相関情報を演算する。各セルＣＥ２は、例えば、信号情報画像Ｖ１おける少なくとも１つの画素を含んでいる。図８に示されている例において、各セルＣＥ２は、信号情報画像Ｖ１おける複数の画素を含んでいる。
【0067】
相関情報演算部３２は、相関マップＤＳ２を演算する。相関マップＤＳ２は、選択されたセルＣＥ１の信号変化情報と、複数のセルＣＥ２の各々の信号変化情報との複数の相関情報を含んでいる。相関マップＤＳ２は、図９及び図１０に示されているように、検出範囲ＲＡにおける領域Ａ１ごとの相関情報を示す相関マップを含んでいる。例えば、相関マップにおいて、相関値が０．４以上の相関情報の値は維持され、相関値が０．４未満の相関情報の値がゼロに設定される。相関値が０．４未満の相関情報の値は、Ｎｕｌｌに設定されてもよい。検出部３３は、相関情報演算部３２において演算された相関情報に基づいて相関マップＤＳ２を更新する。
【0068】
相関情報演算部３２は、複数の画素を含んでいる相関情報画像Ｖ２を形成してもよい。相関マップＤＳ２は、相関情報画像Ｖ２を含んでいる。相関情報画像Ｖ２は、相関マップに相当する。図９及び図１０に示されている相関情報画像Ｖ２において、相関情報の値が大きい画素ほど、明るく示されている。相関情報画像Ｖ２において、縦軸は基準点からの距離に対応しており、横軸は基準点に対する左右方向の方位に対応している。
【0069】
相関情報画像Ｖ２は、２次元配列された複数の画素を含んでいる。相関情報画像Ｖ２の複数の画素は、実空間Ｓにおいて互いに異なる領域Ａ１にそれぞれ対応している。相関情報画像Ｖ２の複数の画素は、それぞれ、信号データセットＤＳ１のうち互いに異なる第二信号変化情報に対して演算された相関情報を示している。各画素が示す相関情報は、当該画素に対応する信号変化情報と、選択されている第一信号変化情報との相対情報に相当する。換言すれば、相関情報画像Ｖ２の複数の画素は、それぞれ、互いに異なる領域Ａ１における相関情報を示している。例えば、相関情報画像Ｖ２の複数の画素は、当該画素に対応するセルＣＥ２とセルＣＥ１との相関情報を示している。
【0070】
相関情報画像Ｖ２の各画素は、相関マップＤＳ２の各相関情報に対応する。例えば、相関情報画像Ｖ２に含まれる複数の画素は、それぞれ、信号情報画像Ｖ１に含まれる複数の画素に対応している。相関情報画像Ｖ２の各画素の位置は、当該画素の相関情報の演算に用いられた信号情報画像Ｖ１の画素の位置に対応している。例えば、信号情報画像Ｖ１と相関情報画像Ｖ２とを重ねた場合において、相関情報画像Ｖ２の各画素は、当該画素に対応する信号情報画像Ｖ１の画素と重なるように配置される。
【0071】
相関情報演算部３２は、複数の第一信号変化情報が決定される場合に、複数の相関情報画像Ｖ２を形成する。各相関情報画像Ｖ２は、それぞれ、互いに異なる第一信号変化情報に対して演算された複数の相関情報を含んでいる。換言すれば、相関情報演算部３２は、各第一信号変化情報に対して相関情報画像Ｖ２を形成する。
【0072】
検出部３３は、相関情報演算部３２において演算された相関情報に基づいて、実空間Ｓにおける検出対象ＴＡの位置を検出する。例えば、検出部３３は、相関情報演算部３２において演算された相関情報と信号データセットＤＳ１とに基づいて、実空間Ｓにおける検出対象ＴＡの位置を検出する。検出部３３は、例えば、相関情報画像Ｖ２に基づいて検出対象ＴＡの位置を検出する。
【0073】
検出部３３は、相関情報演算部３２において演算された相関情報に基づいて信号データセットＤＳ１を更新し、更新された信号データセットＤＳ１に基づいて、実空間Ｓにおける検出対象ＴＡの位置を検出する。例えば、更新された信号データセットＤＳ１における信号情報画像Ｖ１に含まれる複数の画素は、それぞれ、互いに異なる領域Ａ１に対応する信号変化情報のパワーを示す。検出部３３は、更新された信号情報画像Ｖ１に基づいて、検出対象ＴＡの位置を検出する。
【0074】
検出部３３は、相関情報演算部３２において演算された相関情報に基づいて、実空間Ｓにおいて検出対象ＴＡが位置していない領域Ａ１を判断する。検出部３３は、相関情報演算部３２において演算された相関情報に基づいて、選択領域に検出対象ＴＡが位置しているか否かを判断する。例えば、検出部３３は、相関情報演算部３２において演算された相関情報に基づいて、複数の選択領域のうちから検出対象ＴＡが位置していない領域Ａ１を判断する。例えば、検出部３３は、相関情報演算部３２において演算された相関情報に基づいて、セルＣＥ１が検出対象ＴＡの信号変化情報を示しているか否かを判断する。
【0075】
例えば、検出部３３は、相関マップＤＳ２に含まれる複数の相関情報に基づいて、当該相関マップＤＳ２の演算において選択された第一信号変化情報に、検出対象ＴＡが位置しているか否かを判断する。検出部３３は、相関情報演算部３２によって複数の第一信号変化情報にそれぞれ対応する複数の相関マップＤＳ２が演算された場合に、各相関マップＤＳ２に含まれる複数の相関情報に基づいて、各相関マップＤＳ２の第一信号変化情報に検出対象ＴＡが位置しているか否かを判断する。
【0076】
例えば、検出部３３は、相関マップＤＳ２における複数の相関情報の状態を評価し、複数の相関情報の評価結果に基づいて、検出対象ＴＡの位置を検出する。例えば、検出部３３は、複数の相関マップＤＳ２の各々における複数の相関情報の状態を評価し、複数の相関マップＤＳ２の各々における複数の相関情報の評価結果に基づいて、検出対象ＴＡの位置を検出する。例えば、検出部３３は、複数の相関情報の評価結果に基づいて、当該相関マップＤＳ２の演算において選択された第一信号変化情報に対応する選択領域に、検出対象が位置しているか否かを判断する。換言すれば、検出部３３は、信号データセットＤＳ１内の複数のセルＣＥ２に対する複数の相関情報の状態を評価し、複数の相関情報の評価結果に基づいて、選択されたセルＣＥ１に、検出対象ＴＡが位置しているか否かを判断する。
【0077】
本実施形態に示す例において、検出部３３は、相関マップＤＳ２に含まれる複数の相関情報において、相関情報の値が閾値以上の相関情報を抽出し、抽出された相関情報に基づいて、実空間Ｓにおいて検出対象ＴＡが位置していない領域Ａ１を判断する。検出部３３は、例えば、信号データセットＤＳ１において、検出対象ＴＡが位置していないと判断した領域Ａ１に対応する信号変化情報をゼロ又はＮｕｌｌに設定する。検出部３３は、例えば、信号データセットＤＳ１において、検出対象ＴＡが位置していないと判断した領域Ａ１に対応するセルＣＥ１の値をゼロ又はＮｕｌｌに設定する。換言すれば、検出部３３は、相関情報演算部３２において演算された相関情報に基づいて信号データセットＤＳ１を更新する。
【0078】
例えば、検出部３３は、相関マップＤＳ２における相関情報のバラツキ、又は、相関マップＤＳ２に含まれる複数の相関情報のうち抽出された相関情報が占める割合などに基づいて、検出対象ＴＡが位置していない領域Ａ１を判断する。相関マップＤＳ２における相関情報のバラツキは、例えば、抽出された相関情報に対応する領域Ａ１の実空間Ｓにおけるバラツキを含んでいる。
【0079】
本実施形態に示す例において、検出部３３は、相関マップＤＳ２における相関情報のバラツキが所定の範囲である場合に、当該相関マップＤＳ２の演算において選択された第一信号変化情報に対応する選択領域に検出対象ＴＡが位置していないと判断する。換言すれば、検出部３３は、相関マップＤＳ２において相関情報のバラツキが所定の範囲である場合に、当該相関マップＤＳ２の演算において選択されていたセルＣＥ１が検出対象ＴＡ以外の信号変化情報を示していると判断する。
【0080】
本実施形態に示す例において、検出部３３は、相関マップＤＳ２において、相関値が０．４以上の相関情報の値を維持し、相関値が０．４未満の相関情報の値をゼロに設定した相関マップＤＳ２を形成する。検出部３３は、当該相関マップについて相関値の標準偏差を演算する。検出部３３は、標準偏差が所定の範囲を満たさない場合に、当該相関マップＤＳ２の演算において選択された第一信号変化情報に対応する選択領域に、検出対象ＴＡが位置していないと判断する。例えば、検出部３３は、標準偏差が０以下０．１以上である場合に、当該相関マップＤＳ２の演算において選択された第一信号変化情報に対応する選択領域に、検出対象ＴＡが位置していないと判断する。本実施形態の変形例として、検出部３３は、標準偏差が０．３～０．５の範囲である場合に、当該相関マップＤＳ２の演算において選択された第一信号変化情報に対応する選択領域に、検出対象ＴＡが位置していないと判断してもよい。本実施形態の別の変形例として、検出部３３は、標準偏差が０．０２～０．０９の範囲外である場合に、当該相関マップＤＳ２の演算において選択された第一信号変化情報に対応する選択領域に、検出対象ＴＡが位置していないと判断してもよい。
【0081】
本実施形態の変形例として、検出部３３は、相関マップＤＳ２に含まれる複数の相関情報に対する、抽出された相関情報の割合が閾値よりも大きい場合に、当該相関マップＤＳ２の演算において選択された第一信号変化情報に対応する選択領域に、検出対象ＴＡが位置していないと判断してもよい。相関マップＤＳ２に含まれる複数の相関情報に対する、抽出された相関情報の割合は、例えば、相関マップＤＳ２に含まれる相対情報の数に対する、抽出された相関情報の数の割合である。相関マップＤＳ２に含まれる複数の相関情報に対する、抽出された相関情報の割合は、相関情報画像Ｖ２において相関情報を示す画素の面積に対する、抽出された相関情報を示す画素の面積の割合であってもよい。
【0082】
本実施形態のさらに別の変形例として、検出部３３は、検出範囲ＲＡの複数の領域Ａ１に対する複数の相関情報における、相関情報の値の分散を演算し、演算された分散に基づいて、検出対象ＴＡの位置を検出してもよい。換言すれば、検出部３３は、相関マップＤＳ２に含まれる複数の相関情報において、相関情報の値の分散を演算し、演算された分散に基づいて、検出対象ＴＡの位置を検出してもよい。例えば、検出部３３は、演算された分散が閾値よりも大きい場合に、当該相関マップＤＳ２の演算において選択された第一信号変化情報に対応する選択領域に、検出対象ＴＡが位置していないと判断してもよい。
【0083】
例えば、検出部３３は、信号データセットＤＳ１に対して、ＣＡ－ＣＦＡＲ（Cell Average Constant False Alarm Rate）を適用する。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、ＣＡ－ＣＦＡＲが適用された信号データセットＤＳ１に相当する信号情報画像Ｖ３が示されている。検出部３３は、信号データセットＤＳ１に対するＣＡ－ＣＦＡＲの適用によって、検出対象ＴＡの位置を検出する。
【0084】
検出部３３は、例えば、相関マップＤＳ２に基づいて信号データセットＤＳ１を更新し、その後、更新された信号データセットＤＳ１に対して上述したＣＡ－ＣＦＡＲを適用する。更新された信号データセットＤＳ１においては、相関マップＤＳ２に基づいて検出対象ＴＡが位置していないと判断された領域Ａ１に対応する信号変化情報が、ゼロ又はＮｕｌｌに設定されている。図１２（ａ）は、更新される前の信号データセットＤＳ１に対してＣＡ－ＣＦＡＲを提供した信号情報画像Ｖ３を示している。更新される前の信号データセットＤＳ１は、情報取得部３１において取得された信号データセットＤＳ１である。図１２（ｂ）は、更新された信号データセットＤＳ１に対してＣＡ－ＣＦＡＲを提供した信号情報画像Ｖ３を示している。
【0085】
ＣＡ－ＣＦＡＲの適用において、検出部３３は、更新された信号データセットＤＳ１に含まれる複数の信号変化情報から少なくとも１つの信号変化情報を選択する。検出部３３は、少なくとも１つの信号変化情報のパワー情報が閾値よりも低い場合に、少なくとも１つの信号変化情報に対応する領域Ａ１に検出対象ＴＡが位置していないと判断する。閾値は、更新された信号データセットＤＳ１に含まれる複数の信号変化情報のうち、少なくとも１つの信号変化情報に関連する複数の信号変化情報のパワー情報の平均に基づいている。少なくとも１つの信号変化情報に関連する複数の信号変化情報は、少なくとも１つの信号変化情報に対応する領域Ａ１の周辺に位置する複数の領域Ａ１に対応している。
【0086】
例えば、更新された信号データセットＤＳ１は、複数のセルＣＥ１１，ＣＥ１２，ＣＥ１３を含んでいる。例えば、セルＣＥ１，ＣＥ２，ＣＥ１３は、２次元配列されている。セルＣＥ１１，ＣＥ１２，ＣＥ１３は、例えば、それぞれ、互いに異なる領域Ａ１に対応している。
【0087】
検出部３３は、例えば、図１１に示されているように、信号データセットＤＳ１におけるセルＣＥ１１を選択する。検出部３３は、選択されたセルＣＥ１１の周辺のセルＣＥ１３における信号変化情報のパワー情報の平均μを演算する。セルＣＥ１１とセルＣＥ１３との間には、セルＣＥ１２が位置している。例えば、セルＣＥ１１は、セルＣＥ１２に囲われている。セルＣＥ１１及びセルＣＥ１２は、セルＣＥ１３に囲われている。セルＣＥ１１は注目セル（ＣＵＴ：Cell Under Test）に相当し、セルＣＥ１２はトレーニングセルに相当し、セルＣＥ１３はガードセルに相当する。
【0088】
検出部３３は、セルＣＥ１１における信号変換情報のパワー情報が閾値Ｖｔｈを超えているか否かを判断する。検出部３３は、当該パワー情報が閾値Ｖｔｈを超えている場合には、当該セルＣＥ１に対応する領域Ａ１に検出対象ＴＡが位置していると判断する。閾値Ｖｔｈは、例えば、上述した平均μに閾値係数αを掛けた値である。
【0089】
検出部３３は、例えば、検出対象ＴＡの生体情報をさらに検出する。この場合、位置検出システム１の検出対象ＴＡは、被検生体又は被検出生体の部位である。位置検出システム１は、生体情報を非接触で検出する。「生体情報」は、例えば、生体において周期的に繰り返される動作の情報であり、心拍、及び、呼吸の情報を含んでいる。検出部３３は、生体からの複数の反射波Ｒに関する情報を取得する。検出部３３は、例えば、取得された複数の反射波Ｒに関する情報に基づいて、複数の反射波Ｒによるダイバーシチ効果を利用して、生体情報を検出する。検出部３３は、例えば、複数の反射波Ｒに関する情報に基づいて生体情報の時間変化の周期を示す複数のピークを推定することによって、生体情報を検出する。「生体情報の時間変化の周期」とは、例えば、生体の動作の周期である。例えば、生体情報として、心拍の周期、又は、呼吸の周期などの生体の動作の周期が検出される。
【0090】
【0091】
信号処理部３は、プロセッサ１０１と、主記憶装置１０２と、補助記憶装置１０３と、通信装置１０４と、入力装置１０５と、出力装置１０６とを備えている。信号処理部３は、これらのハードウェアと、プログラム等のソフトウェアとにより構成された、１又は複数のコンピュータを含んでいる。情報取得部３１、相関情報演算部３２、検出部３３のそれぞれは、１つのコンピュータによって構成されていてもよいし、複数のコンピュータによって構成されていてもよい。位置検出システム１は、ハードウェアと協働して実現されている。
【0092】
信号処理部３が、複数のコンピュータによって構成される場合には、これらのコンピュータはローカルで接続されてもよいし、インターネット又はイントラネットなどの通信ネットワークを介して接続されてもよい。この接続によって、論理的に１つの位置検出システム１が構築される。
【0093】
プロセッサ１０１は、オペレーティングシステム及びアプリケーション・プログラムなどを実行する。主記憶装置１０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory)及びＲＡＭ（Random Access Memory）により構成される。例えば、信号処理部３の各種機能部の少なくとも一部は、プロセッサ１０１及び主記憶装置１０２によって実現され得る。
【0094】
補助記憶装置１０３は、ハードディスク及びフラッシュメモリなどにより構成される記憶媒体である。補助記憶装置１０３は、一般的に主記憶装置１０２よりも大量のデータを記憶する。例えば、格納部６９の少なくとも一部は、補助記憶装置１０３によって実現され得る。
【0095】
通信装置１０４は、ネットワークカード又は無線通信モジュールにより構成される。例えば、情報取得部３１の少なくとも一部は、通信装置１０４によって実現され得る。入力装置１０５は、キーボード、マウス、及び、タッチパネルなどにより構成される。例えば、情報取得部３１の少なくとも一部は、入力装置１０５によって実現され得る。出力装置１０６は、プリンタ、及び、ディスプレイなどにより構成される。例えば、相関情報演算部３２及び検出部３３の少なくとも一部は、出力装置１０６によって実現され得る。
【0096】
補助記憶装置１０３は、予め、プログラム及び処理に必要なデータを格納している。このプログラムは、位置検出システム１の各機能要素をコンピュータに実行させる。このプログラムによって、例えば、後述する位置検出方法における各処理がコンピュータにおいて実行される。このプログラムは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどの有形の記録媒体に記録された上で提供されてもよい。このプログラムは、データ信号として通信ネットワークを介して提供されてもよい。
【0097】
【0098】
まず、ビームフォーミングが実行される（処理Ｓ１）。例えば、処理Ｓ１において、信号送信部１１が送信波Ｔを検出範囲ＲＡに向けて送信し、信号受信部１２が反射波Ｒを受信する。例えば、変化情報演算部４２は、受信アンテナ２２ごとに、取得された信号の情報に対して高速フーリエ変換を行う。これによって、基準点から反射波Ｒの反射位置までの距離が算出され得る。変化情報演算部４２は、複数の受信アンテナ２２において取得された複数の信号の情報に基づいて、ビームフォーミングによって、基準点に対する各方位における信号の情報を演算する。情報取得部３１は、検出範囲ＲＡにおけるＩ／Ｑ信号に関する情報を取得する。
【0099】
次に、Ｉ／Ｑ信号の軌跡の曲線長が演算される（処理Ｓ１２）。例えば、情報取得部３１が、Ｉ／Ｑ信号の軌跡の曲線長を信号変化情報として演算する。情報取得部３１は、実空間Ｓにおける互いに異なる複数の領域Ａ１の各々にそれぞれ対応する複数の信号変化情報を取得する。
【0100】
次に、複数の第一信号変化情報が決定される（処理Ｓ１３）。例えば、相関情報演算部３２が、信号データセットＤＳ１における複数の信号変化情報から複数の第一信号変化情報を決定する。複数の第一信号変化情報は、例えば、複数の信号変化情報のうち、複数の第一信号変化情報以外の信号変化情報が示すパワーよりも大きいパワーを示している。
【0101】
次に、相関情報が演算される（処理Ｓ１４）。例えば、相関情報演算部３２が、複数の第一信号変化情報の各々に対して相関情報を演算する。相関情報演算部３２は、複数の信号変化情報から選択された第一信号変化情報と、複数の第二信号変化情報の各々との相関情報を演算する。
【0102】
次に、不要データが除去される（処理Ｓ１５）。例えば、検出部３３が、相関マップＤＳ２における複数の相関情報の状態を評価する。検出部３３は、複数の相関情報の評価結果に基づいて、当該相関マップＤＳ２の演算における選択領域に、検出対象ＴＡが位置しているか否かを判断する。検出部３３は、相関マップＤＳ２の演算における選択領域に、検出対象ＴＡが位置していないと判断した場合に、不要データとして、当該選択領域に対応する信号変化情報を信号データセットＤＳ１から除去する。例えば、検出部３３は、例えば、信号データセットＤＳ１において、検出対象ＴＡが位置していないと判断した選択領域に対応する信号変化情報をゼロ又はＮｕｌｌに設定する。換言すれば、検出部３３は、相関マップＤＳ２の相関情報に基づいて信号データセットＤＳ１を更新する。
【0103】
次に、位置検出が実行される（処理Ｓ１６）。例えば、検出部３３が、検出対象ＴＡの位置を検出する。検出部３３は、信号データセットＤＳ１に基づいて検出対象ＴＡの位置を検出する。
【0104】
次に、上述した実施形態における位置検出システム１、プログラム、位置検出方法による作用効果について説明する。
【0105】
上述した位置検出システム１、プログラム、位置検出方法において、相関情報演算部３２が相関情報を演算し、検出部３３が相関情報に基づいて実空間Ｓにおける検出対象ＴＡの位置を検出する。相関情報演算部３２は、選択された第一信号変化情報と、選択された第一信号変化情報と異なる複数の第二信号変化情報の各々との相関情報を演算する。複数の第二信号変化情報は、複数の領域Ａ１のうち第一信号変化情報に対応する選択領域と異なる複数の参照領域に対応している。この場合、クラッタの影響が抑制された位置検出が実現され得る。例えば、マルチパスによって生じるクラッタの影響も抑制され得る。この結果、検出対象ＴＡの位置検出の正確度が向上し得る。
【0106】
信号変化情報は、当該信号変化情報に対応する領域Ａ１からの反射波Ｒに関する信号のパワー情報を含んでいる。相関情報演算部３２は、複数の信号変化情報から複数の第一信号変化情報を決定する。決定された複数の第一信号変化情報の各々に対して相関情報が演算される。決定された複数の第一信号変化情報は、複数の信号変化情報のうち、複数の第一信号変化情報以外の信号変化情報が示すパワー情報よりも大きいパワー情報を示している。この場合、検出対象ＴＡが位置している可能性が高い第一信号変化情報について、相関情報が演算される。このため、処理負担が抑制されながら、クラッタの影響がさらに抑制された位置検出が実現され得る。
【0107】
相関情報演算部３２は、選択された第一信号変化情報と、複数の第二信号変化情報との複数の相関情報を含む相関マップＤＳ２を演算する。検出部３３は、相関マップＤＳ２における複数の相関情報の状態を評価し、複数の相関情報の評価結果に基づいて、検出対象ＴＡの位置を検出する。この場合、相関マップＤＳ２に含まれる複数の相関情報に基づいて、検出対象ＴＡの位置が検出される。このため、クラッタの影響がさらに抑制された位置検出が実現され得る。
【0108】
検出部３３は、複数の相関情報の評価結果に基づいて、当該相関マップＤＳ２の演算において選択された第一信号変化情報に対応する選択領域に、検出対象ＴＡが位置しているか否かを判断する。この場合、複数の領域Ａ１のうちの選択領域において、検出対象ＴＡが位置しているか否かが確実に判断され得る。
【0109】
相関マップＤＳ２は、複数の相関情報として、選択された第一信号変化情報と、複数の第二信号変化情報の各々との相関値を含んでいる。検出部３３は、相関マップＤＳ２について相関値の標準偏差を演算する。検出部３３は、標準偏差が０以下０．１以上である場合に、選択領域に検出対象ＴＡが位置していないと判断する。この場合、クラッタの影響がさらに抑制された位置検出が実現され得る。
【0110】
相関情報演算部３２は、複数の相関マップＤＳ２を演算する。複数の相関マップＤＳ２は、それぞれ、複数の領域Ａ１のうち互いに異なる領域Ａ１に対応する第一信号変化情報に対して演算された複数の相関情報を含んでいる。検出部３３は、複数の相関マップＤＳ２の各々における複数の相関情報の状態を評価する。検出部３３は、複数の相関マップＤＳ２の各々における複数の相関情報の評価結果に基づいて、検出対象ＴＡの位置を検出する。この場合、各相関マップＤＳ２に基づいて、クラッタの影響が抑制され得る。この結果、検出対象ＴＡの位置検出の正確度がさらに向上し得る。
【0111】
相関マップＤＳ２は、複数の画素を含んでいる相関情報画像Ｖ２を含んでいる。相関情報画像Ｖ２の複数の画素は、それぞれ、互いに異なる領域Ａ１における相関情報を示している。検出部３３は、相関情報画像Ｖ２に基づいて、検出対象ＴＡの位置を検出する。この場合、相関マップＤＳ２が相関情報画像Ｖ２を含んでいる。相関情報画像Ｖ２の複数の画素は、それぞれ、互いに異なる領域Ａ１における相関情報を示している。この場合、データの管理が容易であるともに、相関情報画像Ｖ２に含まれる相関情報によってクラッタの影響がさらに抑制され得る。
【0112】
情報取得部３１は、複数の信号変化情報を含む信号データセットＤＳ１を取得している。検出部３３は、相関情報に基づいて信号データセットＤＳ１を更新する。検出部３３は、更新された信号データセットＤＳ１に基づいて、実空間Ｓにおける検出対象ＴＡの位置を検出する。この場合、信号データセットＤＳ１におけるクラッタの影響が抑制され、検出対象ＴＡの位置検出の正確度がさらに向上し得る。
【0113】
更新された信号データセットＤＳ１は、複数の画素を含んでいる信号情報画像Ｖ１を含んでいる。信号情報画像Ｖ１の複数の画素は、それぞれ、互いに異なる領域Ａ１に対応する信号変化情報のパワーを示していてもよい。検出部３３は、信号情報画像Ｖ１に基づいて、検出対象ＴＡの位置を検出している。この場合、データの管理が容易であるともに、信号情報画像Ｖ１における検出対象ＴＡに対応する信号変化情報の検出も比較的容易である。
【0114】
検出部３３は、更新された信号データセットＤＳ１に含まれる複数の信号変化情報から少なくとも１つの信号変化情報を選択する。検出部３３は、上記少なくとも１つの信号変化情報のパワー情報が閾値よりも低い場合に、上記少なくとも１つの信号変化情報に対応する領域Ａ１に検出対象ＴＡが位置していないと判断する。上記閾値は、更新された信号データセットＤＳ１に含まれる複数の信号変化情報のうち、上記少なくとも１つの信号変化情報に関連する複数の信号変化情報のパワー情報の平均に基づいている。上記少なくとも１つの信号変化情報に関連する複数の信号変化情報は、上記少なくとも１つの信号変化情報に対応する領域Ａ１の周辺に位置する複数の領域Ａ１に対応している。この場合、信号データセットＤＳ１におけるクラッタの影響がさらに抑制され、検出対象ＴＡの位置検出の正確度がさらに向上し得る。
【0115】
複数の信号変化情報は、センサ１０によって検出された信号に基づいている。複数の領域Ａ１は、それぞれ、センサ１０からの距離、及び、センサ１０に対する方位の少なくとも一つが互いに異なる範囲である。この場合、センサ１０からの距離及びセンサ１０に対する方位を考慮した範囲において、高精度な検出対象ＴＡの位置検出が提供され得る。
【0116】
情報取得部３１は、信号取得部４１と、変化情報演算部４２とを含んでいる。信号取得部４１は、実空間Ｓからの反射波Ｒに関する信号を取得する。変化情報演算部４２は、信号取得部４１によって取得された信号を複数の成分に分解し、複数の成分をそれぞれ座標軸とする空間における信号の軌跡の長さに関する値を信号変化情報として演算する。この場合、静止した障害物に起因して生じるクラッタの影響がさらに抑制され得る。
【0117】
検出対象ＴＡは、被検出生体又は被検出生体の部位を含んでいる。検出部３３は、複数の信号変化情報に基づいて、検出対象ＴＡの生体情報を検出している。相関情報に基づいて検出対象ＴＡの位置検出が行われる場合、生体起因の信号情報は生体周辺の信号情報と相関関係が比較的低い。このため、処理負担が抑制されながら、被検出生体又は被検出生体の部位の位置と共に生体情報が検出される。
【0118】
次に、図１５から図１９（ａ）及び図１９（ｂ）を参照して、上述した位置検出システム１及び処理Ｓ１から処理Ｓ１６による位置検出方法の検証の一例を説明する。以下、上述した位置検出システム１を用いた位置検出方法、及び、処理Ｓ１から処理Ｓ１５による位置検出方法を「本提案手法」という。
【0119】
本検証の諸条件は以下の通りである。本検証において、センサ１０としてＭＩＭＯ ＦＭＣＷレーダが用いられた。このセンサ１０は、３つの送信アンテナ２１と４つの受信アンテナ２２を含んでいた。掃引開始周波数は、７７．０６ＧＨｚであった。帯域幅は、３．４３ＧＨｚであった。チャープ内サンプル数は、２４０であった。検出範囲ＲＡの角度範囲は、－４０度から＋４０度であった。計測時間は、６０秒であった。被験者Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４は、図１５に示されるように位置していた。センサ１０から被験者Ｍ１３，Ｍ１４までの距離Ｌ１は、２．５ｍであった。センサ１０から被験者Ｍ１１，Ｍ１２までの距離Ｌ２は、５．０ｍであった。センサ１０から壁Ｗまでの距離Ｌ３は、６．０ｍであった。
【0120】
ＣＡ－ＣＦＡＲは、以下のパラメータによって適用された。基準点からの距離に関するガードセル長は、３であった。基準点に対する方位に関するガードセル長は、７であった。基準点からの距離に関するトレーニングセル長は、５であった。基準点に対する方位に関するトレーニングセル長は、７であった。
【0121】
位置検出システム１は、１３個の信号データセットＤＳ１を作成した。１３個の信号データセットＤＳ１は、位置検出システム１によって４秒ステップで１２秒ごとに作成された。換言すれば、１３個の信号データセットＤＳ１の各々における検出時間は、それぞれ、０～１２秒、４～１６秒、８～２０秒、１２～２４秒、１６～２８秒、２０～３２秒、２４～３６秒、２８～４０秒、３２～４４秒、３６～４８秒、４０～５２秒、４４～５６秒、４８～６０秒であった。
【0122】
作成された１３個の信号データセットＤＳ１に対して、検出率Ｐｄと誤警報率Ｐｆａとが算出された。１３個の信号データセットＤＳ１には、ＣＡ－ＣＦＡＲが適用された。検出率Ｐｄと誤警報率Ｐｆａとは、検出結果に応じた１３個の信号データセットＤＳ１のポイントの平均によって算出された。検出結果は、例えば、範囲Ｒ２１及び範囲Ｒ２２とゼロより大きい信号変化情報の位置との関係に応じて決定された。
【0123】
図１６は、ＣＡ－ＣＦＡＲが適用された信号データセットＤＳ１の信号情報画像Ｖ１１を示している。図１６に示した例において、範囲Ｒ２１は、被験者Ｍ１１が位置する範囲であった。範囲Ｒ２２は、被験者Ｍ１４が位置する範囲であった。ゼロより大きい信号変化情報は、信号情報画像Ｖ１１において白で示されている。以下、「ゼロより大きい信号変化情報の存在が確認された」ことを「信号が確認された」と称する。
【0124】
検出率Ｐｄの算出において、範囲Ｒ２１と範囲Ｒ２２との何れかに信号が確認された場合は０．５の値、範囲Ｒ２１と範囲Ｒ２２との双方に信号が確認された場合は１の値、範囲Ｒ２１と範囲Ｒ２２との何れにも信号が確認されない場合は０の値が加算され、１３個の信号データセットＤＳ１のポイントの平均が検出率Ｐｄとして算出された。誤警報率Ｐｆａの算出において、範囲Ｒ２１及び範囲Ｒ２２の外側に信号が確認された場合は１の値、信号情報画像Ｖ１１に信号が確認されない場合は０の値が加算され、１３個の信号データセットＤＳ１のポイントの平均が誤警報率Ｐｆａとして算出された。
【0125】
図１７は、上述した検出率Ｐｄと誤警報率Ｐｆａとを用いて算出されたＲＯＣ（Receiver Operating Characteristic）曲線及びＡＵＣ（Area Under Curve）を示している。ＲＯＣ曲線及びＡＵＣの算出において、ＣＡ－ＣＦＡＲの閾値係数αを１．０から９．９まで０．１ステップずつずらすことによって、検出率Ｐｄと誤警報率Ｐｆａとの組み合わせについて９０組のデータが演算された。Ｐｄ－Ｐｆａ平面において、検出率Ｐｄと誤警報率Ｐｆａとの組み合わせがプロットされている。曲線Ｃ３０は、ＲＯＣ曲線に相当する。曲線Ｃ３０によって囲まれたエリアＡ３０は、ＡＵＣに相当する。以上の条件において、以下の実験結果が得られた。
【0126】
図１８（ａ）は、情報取得部３１において取得された信号データセットＤＳ１を示している。図１８（ｂ）は、情報取得部３１において取得された信号データセットＤＳ１にＣＡ－ＣＦＡＲが適用された信号データセットＤＳ１の信号情報画像Ｖ１０３を示している。図１８（ｃ）は、情報取得部３１において取得された信号データセットＤＳ１に対して、相関マップＤＳ２に基づく更新が実行され、さらにＣＡ－ＣＦＡＲが適用された信号情報画像Ｖ３を示している。
【0127】
図１８（ａ）において、範囲Ｒ３１及び範囲Ｒ３２に、被験者Ｍ１１及び被験者Ｍ１２に基づく信号が確認された。しかし、範囲Ｒ４１及び範囲Ｒ４２には、壁Ｗに基づくクラッタを示す信号が確認された。相関マップＤＳ２を用いずに単にＣＡ－ＣＦＡＲのみが適用された場合には、図１８（ｂ）に示されているように、クラッタを示す信号が確認された。この場合、クラッタを示す信号によって、被験者の位置が誤検出されるおそれがある。
【0128】
相関マップＤＳ２に基づく更新が実行され、さらにＣＡ－ＣＦＡＲが適用された場合には、図１８（ｃ）に示されているように、クラッタを示す信号が確認されなかった。すなわち、マルチパスの影響が低減されることが確認された。この場合、被験者の位置の誤検出が低減され得る。
【0129】
図１９（ａ）及び図１９（ｂ）は、相関マップＤＳ２に基づく更新が実行された場合と、相関マップＤＳ２に基づく更新が実行さていない場合とのそれぞれにおけるＡＵＣを示している。図１９（ａ）及び図１９（ｂ）において、縦軸はＡＵＣを示しており、横軸はセルＣＥ１が選択されたポイント数である。横軸によって示されているポイント数だけ、互いの異なるセルＣＥ１に関して相関マップＤＳ２が演算されている。
【0130】
データＤ１１は、被験者Ｍ１１及び被験者Ｍ１２において、相関マップＤＳ２を用いずに単にＣＡ－ＣＦＡＲのみが適用された場合におけるＡＵＣを示している。データＤ１２は、被験者Ｍ１２及び被験者Ｍ１３において、相関マップＤＳ２を用いずに単にＣＡ－ＣＦＡＲのみが適用された場合におけるＡＵＣを示している。データＤ１３は、被験者Ｍ１１及び被験者Ｍ１２において、相関マップＤＳ２に基づく更新が実行され、更にＣＡ－ＣＦＡＲのみが適用された場合におけるＡＵＣを示している。データＤ１４は、被験者Ｍ１２及び被験者Ｍ１３において、相関マップＤＳ２に基づく更新が実行され、更にＣＡ－ＣＦＡＲのみが適用された場合におけるＡＵＣを示している。
【0131】
データＤ２１は、被験者Ｍ１１及び被験者Ｍ１４において、相関マップＤＳ２に基づく更新が実行され、さらにＣＡ－ＣＦＡＲのみが適用された場合におけるＡＵＣを示している。データＤ２２は、被験者Ｍ１１及び被験者Ｍ１４において、相関マップＤＳ２を用いずに単にＣＡ－ＣＦＡＲのみが適用された場合におけるＡＵＣを示している。データＤ２３は、被験者Ｍ１３及び被験者Ｍ１４において、相関マップＤＳ２に基づく更新が実行され、さらにＣＡ－ＣＦＡＲのみが適用された場合におけるＡＵＣを示している。データＤ２４は、被験者Ｍ１３及び被験者Ｍ１４において、相関マップＤＳ２を用いずに単にＣＡ－ＣＦＡＲのみが適用された場合におけるＡＵＣを示している。
【0132】
データＤ１１及びデータＤ１３によって、壁Ｗの付近に被験者Ｍ１１，Ｍ１２が位置している場合には、相関マップＤＳ２を用いることによってＡＵＣが約１７％以上改善されることが確認された。ポイント数が増え、相関マップＤＳ２が増えるほど、ＡＵＣも改善されることが確認された。データＤ１１及びデータＤ１１以外のデータによって、壁Ｗの付近に被験者が位置していない場合にも、相関マップＤＳ２を用いることによってＡＵＣの平均値が約４％以上改善されることが確認された。
【0133】
以上、本発明の実施形態及び変形例について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【0134】
例えば、位置検出システム１におけるセンサ１０は、ＭＩＭＯ ＦＭＣＷレーダに限らず、ＳＩＭＯ、ＭＩＳＯなどのレーダであってもよい。センサ１０は、互いに異なる複数種のレーダを含んでいてもよい。
【符号の説明】
【0135】
１…位置検出システム、１０…センサ、３１…情報取得部、３２…相関情報演算部、３３…検出部、４１…信号取得部、４２…変化情報演算部、Ａ１…領域、ＤＳ１…信号データセット、ＤＳ２…相関マップ、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…距離、Ｍ１，Ｍ２…被検出生体、Ｒ…反射波、Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２…範囲、Ｓ…実空間、ＴＡ…検出対象、Ｖ１，Ｖ３…信号情報画像、Ｖ２…相関情報画像。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】