特開 2024-174351 情報処理装置およびセンシング方法

(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】P2024174351

(43)【公開日】2024-12-17

(54)【発明の名称】情報処理装置およびセンシング方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/34 20060101AFI20241210BHJP

【ＦＩ】

G01S13/34

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023092137

(22)【出願日】2023-06-05

(71)【出願人】

【識別番号】303046277

【氏名又は名称】旭化成エレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】スタペルブルツク ヴイラム ヨハン

【テーマコード（参考）】

5J070

【Ｆターム（参考）】

5J070AB18

5J070AB24

5J070AC02

5J070AC06

5J070AC11

5J070AD05

5J070AH31

5J070AH35

5J070AK14

(57)【要約】

【課題】対象物をセンシングするための情報処理装置を提供する。
【解決手段】ＦＭＣＷレーダーを用いて対象物をセンシングする情報処理装置であって、受信信号に対して角度ＦＦＴを実行することで、前記対象物との角度に関する角度パワースペクトルを取得するデータ処理部と、前記角度パワースペクトルに基づいて、前記対象物との角度を示す角度ピークビンを取得する取得部と、前記パワースペクトル信号に応じた出力信号を抽出する抽出部と、複数のピークビンのビン番号に応じて、出力信号の位相を補正する補正部とを備え、前記データ処理部は、前記受信信号に矩形窓よりも高次の窓関数を適用し、前記補正部は、前記角度ピークビンの前記ビン番号に応じて、加算又は減算される位相差が（Ｎ－１）／２×π×ｓｉｎ（θ（ｉ））［ｒａｄ］となるように前記出力信号の位相を補正する情報処理装置。
【選択図】図５Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＦＭＣＷレーダーを用いて対象物をセンシングする情報処理装置であって、
前記ＦＭＣＷレーダーの受信波に基づく複数のアンテナの受信信号を処理して、予め定められたビン数のパワースペクトル信号を生成するデータ処理部であって、前記受信信号に対して角度ＦＦＴを実行することで、前記対象物との角度に関する角度パワースペクトルを取得する、データ処理部と、
前記パワースペクトル信号に基づいて、前記対象物に応じた複数のピークビンを取得する取得部であって、前記角度パワースペクトルに基づいて、前記対象物との角度を示す角度ピークビンを取得する、取得部と、
前記パワースペクトル信号に応じた出力信号を抽出する抽出部と、
前記複数のピークビンのビン番号に応じて、前記出力信号の位相を補正する補正部と
を備え、
前記データ処理部は、前記受信信号に矩形窓よりも高次の窓関数を適用し、
前記補正部は、前記角度ピークビンの前記ビン番号に応じて、加算又は減算される位相差が（Ｎ－１）／２×π×ｓｉｎ（θ（ｉ））［ｒａｄ］となるように前記出力信号の位相を補正し、
Ｎは、前記複数のアンテナの数であり、
ｉは、前記角度ピークビンの前記ビン番号であり、
θ（ｉ）［ｒａｄ］は、前記角度ピークビンの前記ビン番号に対応する角度である
情報処理装置。

【請求項2】

前記複数のピークビンは、予め定められた第１ビン番号のピークビンと、前記第１ビン番号と異なる第２ビン番号のピークビンとを含み、
前記補正部は、前記第１ビン番号のピークビンの位相を補正せずに、前記第２ビン番号のピークビンの位相を補正する
請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項3】

前記データ処理部は、前記受信信号に対して距離ＦＦＴを実行することで、前記対象物との距離に関する距離パワースペクトルを取得し、
前記取得部は、前記距離パワースペクトルに基づいて、前記対象物との距離を示す距離ピークビンを取得する
請求項１または２に記載の情報処理装置。

【請求項4】

前記取得部は、前記距離ＦＦＴによって特定された前記距離ピークビンの位置に応じたデータ列に基づいて、前記角度ＦＦＴの前記角度ピークビンを取得する
請求項３に記載の情報処理装置。

【請求項5】

前記補正部は、前記距離ピークビンの前記ビン番号に応じて、前記出力信号の位相を補正する
請求項３に記載の情報処理装置。

【請求項6】

前記データ処理部は、
第１の窓関数を適用した前記受信信号に対して前記距離ＦＦＴを実行することで、前記距離パワースペクトルを取得し、
前記第１の窓関数とは異なる第２の窓関数を適用した前記受信信号に対して前記角度ＦＦＴを実行することで、前記角度パワースペクトルを取得し、
前記第２の窓関数は、前記第１の窓関数よりも高次の窓関数である
請求項３に記載の情報処理装置。

【請求項7】

前記データ処理部は、前記受信信号に対して速度ＦＦＴを実行することで、前記対象物との速度に関する速度パワースペクトルを取得し、
前記取得部は、前記速度パワースペクトルに基づいて、前記対象物との速度を示す速度ピークビンを取得する
請求項１または２に記載の情報処理装置。

【請求項8】

前記取得部は、距離ＦＦＴによって特定された距離ピークビン位置に応じたデータ列に基づいて、前記速度ＦＦＴの前記速度ピークビンを取得する
請求項７に記載の情報処理装置。

【請求項9】

前記対象物に対応する複数のデータをクラスタリングしたデータに変換するデータ変換部を備える
請求項１または２に記載の情報処理装置。

【請求項10】

予め定められた期間において、前記対象物に対応するデータが得られなかった場合に、過去の前記対象物のデータに基づいて、前記対象物をトラッキングする追跡部を備える
請求項１または２に記載の情報処理装置。

【請求項11】

前記抽出部は、前記取得部が取得したピークビンから、同相成分と前記同相成分に直交する直交成分とを含むＩＱデータを抽出する
請求項１または２に記載の情報処理装置。

【請求項12】

前記データ処理部は、ＣＡＰＯＮ法または圧縮センシングのアルゴリズムを用いて、前記受信信号を処理する
請求項１または２に記載の情報処理装置。

【請求項13】

ＦＭＣＷレーダーを用いて対象物をセンシングするセンシング方法であって、
前記ＦＭＣＷレーダーの受信波に基づく複数のアンテナの受信信号を処理して、予め定められたビン数のパワースペクトル信号を生成する段階であって、前記受信信号に対して角度ＦＦＴを実行することで、前記対象物との角度に関する角度パワースペクトルを生成する、段階と、
前記パワースペクトル信号に基づいて、前記対象物に応じた複数のピークビンを取得する段階であって、前記角度パワースペクトルに基づいて、前記対象物との角度を示す角度ピークビンを取得する、段階と、
前記パワースペクトル信号に応じた出力信号を抽出する段階と、
前記複数のピークビンのビン番号に応じて、前記出力信号の位相を補正する段階と
を備え、
前記パワースペクトル信号を生成する段階は、前記受信信号に矩形窓よりも高次の窓関数を適用する段階を含み、
前記出力信号の位相を補正する段階は、前記角度ピークビンの前記ビン番号に応じて、加算又は減算される位相差が（Ｎ－１）／２×π×ｓｉｎ（θ（ｉ））［ｒａｄ］となるように前記出力信号の位相を補正する段階を含み、
Ｎは、前記複数のアンテナの数であり、
ｉは、前記角度ピークビンの前記ビン番号であり、
θ（ｉ）［ｒａｄ］は、前記角度ピークビンの前記ビン番号に対応する角度である
センシング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、情報処理装置およびセンシング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ドップラーレーダーを用いて対象物をセンシングする情報処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特許第６０２９１０８号公報

【発明の概要】

【0003】

本発明の第１の態様においては、ＦＭＣＷレーダーを用いて対象物をセンシングする情報処理装置であって、前記ＦＭＣＷレーダーの受信波に基づく複数のアンテナの受信信号を処理して、予め定められたビン数のパワースペクトル信号を生成するデータ処理部であって、前記受信信号に対して角度ＦＦＴを実行することで、前記対象物との角度に関する角度パワースペクトルを取得する、データ処理部と、前記パワースペクトル信号に基づいて、前記対象物に応じた複数のピークビンを取得する取得部であって、前記角度パワースペクトルに基づいて、前記対象物との角度を示す角度ピークビンを取得する、取得部と、前記パワースペクトル信号に応じた出力信号を抽出する抽出部と、前記複数のピークビンのビン番号に応じて、前記出力信号の位相を補正する補正部とを備え、前記データ処理部は、前記受信信号に矩形窓よりも高次の窓関数を適用し、前記補正部は、前記角度ピークビンの前記ビン番号に応じて、加算又は減算される位相差が（Ｎ－１）／２×π×ｓｉｎ（θ（ｉ））［ｒａｄ］となるように前記出力信号の位相を補正し、Ｎは、前記複数のアンテナの数であり、ｉは、前記角度ピークビンの前記ビン番号であり、θ（ｉ）［ｒａｄ］は、前記角度ピークビンの前記ビン番号に対応する角度である、情報処理装置を提供する。

【0004】

上記情報処理装置において、前記複数のピークビンは、予め定められた第１ビン番号のピークビンと、前記第１ビン番号と異なる第２ビン番号のピークビンとを含んでよい。前記補正部は、前記第１ビン番号のピークビンの位相を補正せずに、前記第２ビン番号のピークビンの位相を補正してよい。

【0005】

上記いずれかの情報処理装置において、前記データ処理部は、前記受信信号に対して距離ＦＦＴを実行することで、前記対象物との距離に関する距離パワースペクトルを取得てよい。前記取得部は、前記距離パワースペクトルに基づいて、前記対象物との距離を示す距離ピークビンを取得してよい。

【0006】

上記いずれかの情報処理装置において、前記取得部は、前記距離ＦＦＴによって特定された前記距離ピークビンの位置に応じたデータ列に基づいて、前記角度ＦＦＴの前記角度ピークビンを取得してよい。

【0007】

上記いずれかの情報処理装置において、前記補正部は、前記距離ピークビンの前記ビン番号に応じて、前記出力信号の位相を補正してよい。

【0008】

上記いずれかの情報処理装置において、前記データ処理部は、第１の窓関数を適用した前記受信信号に対して前記距離ＦＦＴを実行することで、前記距離パワースペクトルを取得し、前記第１の窓関数とは異なる第２の窓関数を適用した前記受信信号に対して前記角度ＦＦＴを実行することで、前記角度パワースペクトルを取得してよい。前記第２の窓関数は、前記第１の窓関数よりも高次の窓関数であってよい。

【0009】

上記いずれかの情報処理装置において、前記データ処理部は、前記受信信号に対して速度ＦＦＴを実行することで、前記対象物との速度に関する速度パワースペクトルを取得してよい。前記取得部は、前記速度パワースペクトルに基づいて、前記対象物との速度を示す速度ピークビンを取得してよい。

【0010】

上記いずれかの情報処理装置において、前記取得部は、距離ＦＦＴによって特定された距離ピークビン位置に応じたデータ列に基づいて、前記速度ＦＦＴの前記速度ピークビンを取得してよい。

【0011】

上記いずれかの情報処理装置は、前記対象物に対応する複数のデータをクラスタリングしたデータに変換するデータ変換部を備えてよい。

【0012】

上記いずれかの情報処理装置は、予め定められた期間において、前記対象物に対応するデータが得られなかった場合に、過去の前記対象物のデータに基づいて、前記対象物をトラッキングする追跡部を備えてよい。

【0013】

上記いずれかの情報処理装置において、前記抽出部は、前記取得部が取得したピークビンから、同相成分と前記同相成分に直交する直交成分とを含むＩＱデータを抽出してよい。

【0014】

上記いずれかの情報処理装置において、前記データ処理部は、ＣＡＰＯＮ法または圧縮センシングのアルゴリズムを用いて、前記受信信号を処理してよい。

【0015】

本発明の第２の態様においては、ＦＭＣＷレーダーを用いて対象物をセンシングするセンシング方法であって、前記ＦＭＣＷレーダーの受信波に基づく複数のアンテナの受信信号を処理して、予め定められたビン数のパワースペクトル信号を生成する段階であって、前記受信信号に対して角度ＦＦＴを実行することで、前記対象物との角度に関する角度パワースペクトルを生成する、段階と、前記パワースペクトル信号に基づいて、前記対象物に応じた複数のピークビンを取得する段階であって、前記角度パワースペクトルに基づいて、前記対象物との角度を示す角度ピークビンを取得する、段階と、 前記パワースペクトル信号に応じた出力信号を抽出する段階と、前記複数のピークビンのビン番号に応じて、前記出力信号の位相を補正する段階とを備え、前記パワースペクトル信号を生成する段階は、前記受信信号に矩形窓よりも高次の窓関数を適用する段階を含み、前記出力信号の位相を補正する段階は、前記角度ピークビンの前記ビン番号に応じて、加算又は減算される位相差が（Ｎ－１）／２×π×ｓｉｎ（θ（ｉ））［ｒａｄ］となるように前記出力信号の位相を補正する段階を含み、Ｎは、前記複数のアンテナの数であり、ｉは、前記角度ピークビンの前記ビン番号であり、θ（ｉ）［ｒａｄ］は、前記角度ピークビンの前記ビン番号に対応する角度であるセンシング方法を提供する。

【0016】

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1A】システム６００の構成の概要を示す。

【図1B】送信部１２０が送信する送信波２２０の一例を示す。

【図1C】情報処理装置５００による信号処理の一例を説明するための図である。

【図1D】対象物２１０の距離Ｒ、速度Ｖおよび角度θを説明するための図である。

【図1E】対象物２１０の距離Ｒ、速度Ｖ、角度θ１および角度θ２を説明するための図である。

【図2】システム６００の動作原理を説明するための図である。

【図3A】対象物２１０までの距離Ｒを検知する原理を説明するための図である。

【図3B】対象物２１０の速度Ｖを検知する原理を説明するための図である。

【図3C】対象物２１０の角度θを検知する原理を説明するための図である。

【図4A】体動のある対象物２１０をセンシングする方法を説明するための図である。

【図4B】対象物２１０の体動の影響の一例を示す。

【図5A】信号処理部４００の構成の一例を示す。

【図5B】信号処理部４００の動作の一例を示す。

【図5C】データ処理部４１０および取得部４２０のより詳細な構成を説明するための図面である。

【図5D】補正部４４０の位相補正アルゴリズムの一例である。

【図5E】補正部４４０の位相補正アルゴリズムの変形例である。

【図6A】ビン番号に対する信号強度と位相の関係の一例を示す。

【図6B】ビン番号に対する信号強度と位相の関係の一例を示す。

【図6C】ビン番号に対する信号強度と位相の関係の一例を示す。

【図6D】ビン番号に対する信号強度と位相の関係の一例を示す。

【図7】信号処理部４００の変形例を示す。

【図8A】信号処理部４００の変形例を示す。

【図8B】データ処理部４１０および取得部４２０のより詳細な構成を説明するための図面である。

【図9A】信号処理部４００の変形例を示す。

【図9B】信号処理部４００の動作の一例を示す。

【図9C】データ制御部４５０によるデータ変換の一例を示す。

【図10】情報処理装置５００による位相補償結果の一例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0019】

図１Ａは、システム６００の構成の概要を示す。システム６００は、送受信部１００および情報処理装置５００を備える。送受信部１００は、送信部１２０および受信部１４０を有する。

【0020】

送信部１２０は、対象物２１０に周波数変調連続波レーダー（ＦＭＣＷレーダー：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ ｒａｄａｒ）を送信波２２０として送信する。ＦＭＣＷレーダーは、周波数を変調した連続発振レーダーである。例えば、ＦＭＣＷレーダーは、複数のチャープを含むバースト波を有する。各チャープでは、周波数が時間的に掃引されている。送信部１２０は、複数の送信アンテナを有してよい。

【0021】

受信部１４０は、対象物２１０で反射したＦＭＣＷレーダーの反射波を受信する。本例の受信部１４０は、受信波２３０を復調してアナログのビート信号１５０を生成する。受信部１４０は、複数の受信アンテナを有してよい。複数の受信アンテナを設けることにより、送受信部１００からみた対象物２１０の角度θに関する情報を取得することができる。

【0022】

ビート信号１５０は、反射波のＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）に比例したＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）周波数にダウンコンバートしたＩＦ信号の一例である。ＴＯＦは、送信された送信波２２０が反射波として受信されるまでの時間であり、情報処理装置５００と対象物２１０との距離Ｒが離れるほど大きくなる。ビート信号１５０の周波数は、ＴＯＦに比例するので、距離Ｒにも比例して変化する。

【0023】

送受信制御部１６０は、送信部１２０および受信部１４０による信号の送受信を制御する。一例において、送受信制御部１６０は、送信波２２０のチャープの周波数の変調幅および周期を制御する。

【0024】

情報処理装置５００は、ビート信号１５０をＡＤ変換し、信号処理することにより、対象物２１０の距離Ｒおよび速度Ｖを算出する。本例の情報処理装置５００は、距離Ｒを位相で計算することにより、数ｍｍ単位の微小振動を検知することができる。情報処理装置５００は、入力部３００および信号処理部４００を有する。

【0025】

入力部３００は、受信部１４０から入力されたアナログのビート信号１５０をデジタルの受信信号に変換する。受信信号は、受信部１４０が有する複数のアンテナの受信信号であってよい。入力部３００は、ＲＦＩＣ等の集積回路により構成されたＡＤＣであってよい。

【0026】

信号処理部４００は、入力部３００が出力したデジタルの受信信号に基づいて、ＦＦＴなどの信号処理を実行するデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）である。信号処理部４００は、デジタルの受信信号を処理することにより、対象物２１０を検知する。本明細書において、対象物２１０の検知とは、対象物２１０の距離Ｒ、速度Ｖおよび角度θ等を取得して、対象物２１０の存在を検出することを指す。なお、対象物２１０の距離Ｒ、速度Ｖおよび角度θについては後述する。

【0027】

また、信号処理部４００は、対象物２１０の微小振動データに基づいて対象物２１０をセンシングする。本明細書において、対象物２１０のセンシングとは、対象物２１０の微小振動データ等の生体信号を取得することを指す。生体信号は、対象物２１０が生体である場合に存在するものであり、呼吸や心拍などにより発生する。

【0028】

微小振動データは、対象物２１０の心拍や呼吸に基づくデータである。一例において、情報処理装置５００は、微小振動データとして、ＦＭＣＷレーダーの波長を最大とした解像度を得ることができる。例えば、情報処理装置５００は、ＦＭＣＷレーダーで用いられるミリ波帯（３０～３００ＧＨｚ程度の周波数帯）の１波長の１００倍～１０００倍の解像度を得ることができる。

【0029】

システム６００は、対象物２１０にＦＭＣＷレーダーを送信することにより、対象物２１０をセンシングする。システム６００は、ＦＭＣＷレーダーの変調された周波数に基づく受信信号を適切に信号処理することにより、システム６００と対象物２１０との相対速度が０の場合であっても、対象物２１０をセンシングすることができる。

【0030】

図１Ｂは、送信部１２０が送信する送信波２２０の一例を示す。送信波２２０は、１バースト中にｍ個のチャープを含む。ｍは、２以上の整数である。送受信部１００は、チャープの周波数を変調し、送信波２２０と受信波２３０の差分を解析することにより、対象物２１０の距離Ｒ、速度Ｖおよび角度θを算出する。送受信部１００は、対象物２１０の位置等に応じて、チャープの周波数の変調幅または周期を適宜調整してよい。本例の送信波２２０は、ｍ個の同一波形のチャープを含むが、異なる波形のチャープを含んでもよい。

【0031】

ＦＭＣＷレーダーは、対象物２１０からのエコーが返ってくる時間差を利用して、ターゲットまでの距離と相対速度を検知するレーダーである。例えば、ＦＭＣＷレーダーは、数μ秒から数百μ秒程度の周期で周波数をリニアにアップダウンさせ、アップもしくはダウンの一方のみを検知に用いる。但し、ＦＭＣＷ方式では、アップおよびダウンの両方を検知に用いてもよい。

【0032】

ＦＭＣＷレーダーは、複数のチャンネルを配置することで角度情報も同時に検知できる。例えば、ＦＭＣＷレーダーは、７６Ｇ帯（７６～７７ＧＨｚ）において長距離検知を実現し、７９Ｇ帯（７７～８１ＧＨｚ）において中距離検知または短距離検知を実現する。なお、ＦＭＣＷレーダーは、数ミリ秒から数百ミリ秒程度の周期で周波数をリニアに上下させる方式であってもよい。

【0033】

図１Ｃは、情報処理装置５００による信号処理の一例を説明するための図である。

【0034】

送信波２２０のチャープの周波数は、時刻Ｔ０から時刻Ｔｍの期間において、低周波数から線形的に上昇している。受信波２３０は、対象物２１０までの距離Ｒに応じて遅延時間Ｔｄ後に受信される。遅延時間Ｔｄは、対象物２１０との距離Ｒに応じて変化する。

【0035】

ビート信号１５０は、送受信部１００において生成される。ビート信号１５０は、送信波２２０のチャープと受信波２３０のチャープの差分から生成される。ビート信号１５０の周波数は、遅延時間Ｔｄの大きさに比例する。

【0036】

スペクトルデータは、信号処理部４００により、ビート信号１５０の周波数が比較的安定する時刻Ｔｄと時刻Ｔｍの間の信号を用いて算出される。スペクトルデータの具体的な算出方法については後述する。

【0037】

図１Ｄは、対象物２１０の距離Ｒ、速度Ｖおよび角度θを説明するための図である。本例では、簡略化のため、送信部１２０および受信部１４０を同一の位置として考えている。

【0038】

対象物２１０は、送受信部１００から距離Ｒの位置において、速度Ｖで変動している。速度Ｖは、送受信部１００と対象物２１０との相対速度である。角度θは、送受信部１００からみた対象物２１０の角度である。具体的には、受信部１４０が配列された方向をＸ軸方向とし、ＦＭＣＷレーダーを出射する方向をＹ軸とした場合、角度θは、ＸＹ平面において、Ｙ軸と対象物２１０の位置がなす角度である。

【0039】

図１Ｅは、対象物２１０の距離Ｒ、速度Ｖ、角度θ１および角度θ２を説明するための図である。情報処理装置５００は、ＸＹ平面と垂直な新たな軸（Ｚ軸）を検知する、いわゆる３Ｄレーダーとしても同様の原理で対象物２１０を検知し、センシングすることができる。その場合、情報処理装置５００は、対象物２１０をＸＹ平面に投影した角度θ１に加えて、ＹＺ平面に投影した角度θ２を用いることにより、３次元の情報を取得する。なお、本明細書において、単に角度θと称する場合、角度θ１と角度θ２の両方を含むものと読み替てもよい。

【0040】

図２は、システム６００の動作原理を説明するための図である。システム６００は、データキューブ３８を用いて、対象物２１０の距離Ｒ、速度Ｖおよび角度θに関する情報をそれぞれ取得する。

【0041】

送受信部１００は、複数のチャネルを有する。一例において、送受信部１００は、１個の送信アンテナと、ｋ個の受信アンテナを有する。ｋは、１以上の整数である。送受信部１００は、複数のチャネルを有することにより、角度θを検出することができる。ｋ個の受信アンテナには、対象物２１０ａと対象物２１０ｂからの反射信号がそれぞれ入力される。

【0042】

データキューブ３８は、距離Ｒ、速度Ｖおよび角度θに関するデータ列をそれぞれ含む。データキューブ３８は、距離ＦＦＴにより得られた距離データ列、速度ＦＦＴにより得られた速度データ列および角度ＦＦＴにより得られた角度データ列のそれぞれを含む。

【0043】

距離データ列をパワー変換することによって、ビン数がｎ／２の距離パワースペクトルが得られる。距離パワースペクトルは、対象物２１０ａおよび対象物２１０ｂとの距離に応じた２つの距離ピークビンを含む。距離ピークビンとは、距離パワースペクトルにおいて、対象物２１０の距離に応じたピークを有するビンであってよい。

【0044】

距離パワースペクトルの距離ピークビン位置に対応したデータ列に速度ＦＦＴを実行し、新たに得られた速度データ列をパワー変換することによって、ビン数がｍの速度パワースペクトルが得られる。速度パワースペクトルは、対象物２１０ａもしくは対象物２１０ｂの速度に対応する速度ピークビンを含む。速度ピークビンとは、速度パワースペクトルにおいて、対象物２１０の速度に対応するピークを有するビンであってよい。どちらの生体の速度に対応するかは、選択した距離パワースペクトルの距離ピークビン位置に依存する。

【0045】

距離パワースペクトルの距離ピークビン位置に対応したデータ列に角度ＦＦＴを実行し、新たに得られた角度データ列をパワー変換することによって、ビン数がｋの角度パワースペクトルが得られる。角度パワースペクトルは、対象物２１０ａもしくは対象物２１０ｂの角度に対応する角度ピークビンを含む。角度ピークビンとは、角度パワースペクトルにおいて、対象物２１０の角度に対応するピークを有するビンであってよい。どちらの生体の角度に対応するかは、選択した距離パワースペクトルの距離ピークビン位置に依存する。

【0046】

情報処理装置５００は、角度ＦＦＴで得られた対象物２１０の角度データ列を位相変換することで得られる位相情報を時系列に算出し、対象物２１０の生体信号データを取得する。なお、生体信号情報として用いる位相情報のビン位置は、角度パワースペクトルの角度ピークビン位置に対応する。生体信号データは、情報処理装置５００の出力信号の一例である。

【0047】

図３Ａは、対象物２１０までの距離Ｒを検知する原理を説明するための図である。対象物２１０までの距離Ｒは、少なくとも１つのチャープの距離ＦＦＴにより算出される。グラフの実線は送信波２２０を示し、破線は受信波２３０を示す。縦軸は周波数を示し、横軸は時間を示す。

【0048】

ＩＦ周波数は、ＦＭＣＷレーダーの送信波２２０および受信波２３０をミキシングして得られるビート信号１５０の周波数である。ＩＦ周波数は、情報処理装置５００と対象物２１０との距離Ｒが大きいほど高くなる。情報処理装置５００は、一定期間、対象物２１０までの距離Ｒに比例したＩＦ周波数を得ることができる。即ち、情報処理装置５００は、ＩＦ周波数を解析することにより、対象物２１０までの距離Ｒを取得できる。

【0049】

情報処理装置５００は、チャープ毎に距離ＦＦＴ処理を実行する。例えば、ＦＦＴポイント数がｎポイントの場合、実部と虚部のデータ列がそれぞれｎ／２ポイント得られ、ビン数がｎ／２となる。情報処理装置５００は、距離ＦＦＴの結果に基づいてパワー変換することにより、距離ピークビンを算出する。情報処理装置５００は、ピークが現れる周波数に基づいて対象物２１０までの距離Ｒを算出できる。

【0050】

図３Ｂは、対象物２１０の速度Ｖを検知する原理を説明するための図である。バースト内の複数回のチャープに対する距離ＦＦＴで得られた各データ列に対し、距離パワースペクトルの距離ピークビン位置に対応する新たなデータ列に対して、速度ＦＦＴを実行する。１バーストには、ｍ回のチャープが含まれる。対象物２１０の速度Ｖは、速度ＦＦＴの結果に基づいてパワー変換することにより算出される。

【0051】

情報処理装置５００は、１バースト分で速度ＦＦＴ処理を実行する。例えば、１バースト中のチャープ数がｍの場合、実部と虚部のデータ列がそれぞれｍポイント得られ、ビン数がｍとなる。情報処理装置５００は、速度ＦＦＴの結果に基づいてパワー変換することにより、速度ピークビン位置を算出する。情報処理装置５００は、速度ＦＦＴの速度ピークビンの周波数から速度Ｖを計算することができる。

【0052】

図３Ｃは、対象物２１０の角度θを検知する原理を説明するための図である。角度θは、各チャネルのチャープに対する距離ＦＦＴで得られた各データ列に対し、距離パワースペクトルの距離ピークビン位置に対応する新たなデータ列に対して、角度ＦＦＴを実行する。１回のチャープにより、ｋ個のチャネルに応じたｋ個のチャープが含まれてよく、全体として１個のチャープが含まれてもよい。一例として、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ―Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉ－Ｏｕｔｐｕｔ）技術が用いられる場合、ｋ個のチャネルに応じたｋ個のチャープが含まれる。

【0053】

情報処理装置５００は、ｋチャネル分で角度ＦＦＴ処理を実行する。例えば、ｋチャネルの場合、実部と虚部のデータ列がそれぞれｋポイント得られ、ビン数がｋとなる。情報処理装置５００は、Ｘ軸方向に配列したｋチャネルの受信部１４０で受信波２３０を受信する。それぞれの受信部１４０が受信する受信波２３０には、対象物２１０の角度θに応じた位相差が生じるので、情報処理装置５００は、ｋチャネルの受信信号を解析することにより、対象物２１０の角度θを算出できる。

【0054】

図４Ａは、体動のある対象物２１０をセンシングする方法を説明するための図である。対象物２１０の体動は、心拍等の生体信号と比べて、大きな動きである。対象物２１０の体動があると、角度パワースペクトルの角度ピークビンの位置が移動する場合がある。対象物２１０が同一のビンに存在せず、ビンが変更されると、位相の不連続性（即ち、位相シフト）が生じる場合がある。

【0055】

情報処理装置５００は、ＦＭＣＷレーダーによる生体センシングの基本原理として、対象物２１０が角度ＦＦＴの角度ピークビンをトラックすることにより、対象物２１０の正確な角度情報を得ることができる。一方で、角度ピークビンが変更した場合においても、同一のビンのみをトラックすると、角度ピークビンに比べて得られる位相情報精度が劣化してしまう場合がある。本例の情報処理装置５００は、位相シフトを補償することにより、このような位相情報の精度の劣化を抑制することができる。

【0056】

図４Ｂは、対象物２１０の体動の影響の一例を示す。このような体動を抽出するために、チャープの多数の点で位相を取得している。しかしながら、位相値を取得する角度ピークビンが変化すると、位相信号が不連続となり、 およそπ［ｒａｄ］かそれより小さい位相シフトが生じる場合がある。位相シフトの値は、遷移するビン数によって異なる。本例では、０秒から１０秒までの期間において、角度ピークビンがビン番号９から１７の間で変化した場合に、いくつかの位相シフトが生じている。

【0057】

図５Ａは、信号処理部４００の構成の一例を示す。信号処理部４００は、データ処理部４１０と、取得部４２０と、抽出部４３０と、補正部４４０とを備える。

【0058】

データ処理部４１０は、受信波２３０に基づく複数のアンテナの受信信号を処理して、予め定められたビン数のパワースペクトル信号を生成する。本例のデータ処理部４１０は、距離ＦＦＴ、速度ＦＦＴまたは角度ＦＦＴの少なくとも１つを実行して、パワースペクトル信号を生成する。一例として、データ処理部４１０は、受信信号に対して角度ＦＦＴを実行することで、対象物２１０との角度に関する角度パワースペクトルを取得する。別の例として、データ処理部４１０は、受信信号に対して距離ＦＦＴを実行することで、対象物２１０との距離に関する距離パワースペクトルを取得してよく、受信信号に対して速度ＦＦＴを実行することで、対象物２１０との速度に関する速度パワースペクトルを取得してよい。なお、データ処理部４１０は、ＣＡＰＯＮ法または圧縮センシングなどの他のアルゴリズムを用いて、受信信号を処理してよい。

【0059】

取得部４２０は、データ処理部４１０が出力したパワースペクトル信号に基づいて、対象物２１０に応じたピークビンを取得する。取得部４２０は、対象物２１０が属するピークビンのビン番号が変更された場合は、取得するピークビンを変更してもよい。一例として、取得部４２０は、角度パワースペクトルに基づいて、対象物２１０との角度を示す角度ピークビンを取得する。別の例として、取得部４２０は、距離パワースペクトルに基づいて、対象物２１０との距離を示す距離ピークビンを取得してよく、速度パワースペクトルに基づいて、対象物２１０との速度を示す速度ピークビンを取得してよい。

【0060】

抽出部４３０は、パワースペクトル信号から予め定められた出力信号を抽出する。本例の抽出部４３０は、取得部４２０が取得したピークビンに基づいて、同相成分と、同相成分に直交する直交成分とを含むＩＱデータを抽出する。一例として、抽出部４３０は、角度パワースペクトルに応じた出力信号を抽出してよい。別の例として、抽出部４３０は、距離パワースペクトルに応じた出力信号を抽出してよく、速度パワースペクトルに応じた出力信号を抽出してよい。

【0061】

補正部４４０は、抽出部４３０が抽出したＩＱデータと取得部４２０の検出結果に基づいて、位相補正アルゴリズムを実行する。補正部４４０は、複数のピークビンのビン番号に応じて、出力信号の位相を補正する。これにより、補正部４４０は、時間変化に応じて対象物２１０の属するビン番号が変更した場合に生じる位相シフトの影響を抑制することができる。補正部４４０の具体的な動作については後述する。

【0062】

図５Ｂは、信号処理部４００の動作の一例を示す。信号処理部４００は、入力部３００でＡＤ変換されたデジタルの受信信号を受信している。

【0063】

データ処理部４１０は、距離ＦＦＴ処理を実行する。データ処理部４１０は、受信信号に対して窓関数処理と距離ＦＦＴを実行することにより、距離パワースペクトルを取得する。また、データ処理部４１０は、角度ＦＦＴを実行する。データ処理部４１０は、受信信号に対して窓関数処理と角度ＦＦＴを実行することで、角度パワースペクトルを取得する。データ処理部４１０は、生成した距離パワースペクトルと角度パワースペクトルを取得部４２０に出力する。

【0064】

取得部４２０は、距離パワースペクトルに基づいて、対象物２１０との距離Ｒを示す距離ピークビンを取得する。取得部４２０は、単純なピーク検出アルゴリズムによりピーク位置を取得してもよいし、ＣＦＡＲアルゴリズムなどの他のアルゴリズムを用いてピーク位置を取得してもよい。取得部４２０は、取得した対象物２１０との距離Ｒに関する情報を抽出部４３０に出力する。取得部４２０は、取得した対象物２１０との距離Ｒに関する情報を補正部４４０にも出力してもよい。

【0065】

取得部４２０は、角度パワースペクトルに基づいて、対象物２１０との角度θを示す角度ピークビンを取得する。本例の取得部４２０は、距離ＦＦＴによって特定された距離ピークビン位置に応じたデータ列に基づいて、角度ＦＦＴの角度ピークビンを取得している。これにより、距離Ｒに応じて選択した任意の対象物２１０の角度θを取得できる。

【0066】

抽出部４３０は、データ処理部４１０による距離ＦＦＴと角度ＦＦＴの結果から、取得部４２０が取得したピークビンに対応するＩＱデータを取得する。抽出部４３０は、パワースペクトル信号からＩＱデータを直接抽出してもよいし、圧縮センシングなどの他のアルゴリズムを使用してもよい。抽出部４３０は、ＩＱデータの抽出結果を補正部４４０に出力する。

【0067】

補正部４４０は、データ処理部４１０の出力信号の位相を補正する。本例の補正部４４０は、角度ＦＦＴ後の角度取得結果に基づいて、出力信号の位相を補正している。例えば、補正部４４０は、角度ＦＦＴによって取得された角度ピークビンのビン番号に応じて、角度パワースペクトルの角度ピークビンの位相を補正する。

【0068】

図５Ｃは、データ処理部４１０および取得部４２０のより詳細な構成を説明するための図面である。データ処理部４１０は、窓関数実行部４１１、距離ＦＦＴ実行部４１２、窓関数実行部４１３および角度ＦＦＴ実行部４１４を有する。

【0069】

窓関数実行部４１１は、デジタルの受信信号に予め定められた窓関数を実行する。窓関数実行部４１１は、矩形窓、ハン窓、ハミング窓またはブラックマン窓のような任意の窓関数を用いてよい。窓関数実行部４１１は、矩形窓よりも高次の窓関数を用いて受信信号を切り出してよい。ハン窓、ハミング窓およびブラックマン窓は、矩形窓よりも高次の窓関数の一例である。

【0070】

本例では、窓関数実行部４１１がデジタルの受信信号を切り出した後に、距離ＦＦＴ実行部４１２が距離ＦＦＴを実行して周波数ドメインの距離パワースペクトルに変換する。但し、ＦＦＴ処理と窓関数処理の順序はこれに限定されない。距離ＦＦＴ実行部４１２が距離ＦＦＴして周波数ドメインの距離パワースペクトルに変換した後に、窓関数実行部４１１が信号を切り出してもよい。スペクトル変換には、ＣＡＰＯＮ法または圧縮センシングなどの他のアルゴリズムが使用されてよい。

【0071】

窓関数実行部４１３は、デジタルの受信信号に予め定められた窓関数を作用させる。窓関数実行部４１３は、矩形窓、ハン窓、ハミング窓またはブラックマン窓のような任意の窓関数を用いてよい。窓関数実行部４１３は、矩形窓よりも高次の窓関数を用いて受信信号を切り出してよい。ハン窓、ハミング窓およびブラックマン窓は、矩形窓よりも高次の窓関数の一例である。

【0072】

本例では、窓関数実行部４１３がデジタルの受信信号を切り出した後に、角度ＦＦＴ実行部４１４が角度ＦＦＴを実行して周波数ドメインの角度パワースペクトルに変換する。但し、ＦＦＴ処理と窓関数処理の順序はこれに限定されない。角度ＦＦＴ実行部４１４が角度ＦＦＴして周波数ドメインの角度パワースペクトルに変換した後に、窓関数実行部４１３が信号を切り出してもよい。スペクトル変換には、ＣＡＰＯＮ法または圧縮センシングなどの他のアルゴリズムが使用されてよい。

【0073】

窓関数実行部４１１と窓関数実行部４１３とは、異なる次数の窓関数を用いてよい。すなわち、データ処理部４１０は、第１の窓関数を適用した受信信号に対して距離ＦＦＴを実行することで、距離パワースペクトルを取得してよく、第１の窓関数とは異なる第２の窓関数を適用した受信信号に対して角度ＦＦＴを実行することで、角度パワースペクトルを取得してよい。この場合において、第２の窓関数は、第１の窓関数よりも高次の窓関数であってよい。ただし、第１の窓関数と第２の窓関数の次数は同一であってよく、第２の窓関数は第１の窓関数よりも低次の窓関数であってもよい。

【0074】

距離ＦＦＴを実行する受信信号に対して適用する窓関数の次数が高次になると、同一の距離にある異なる対象物２１０の位相信号が互いに変調するおそれがある。一方、角度ＦＦＴを実行する受信信号に対して適用する窓関数の次数が高次になると、後述する位相シフトπの個数を低減することができ、出力信号の位相誤差を低減することができる。したがって、第２の窓関数を第１の窓関数よりも高次の窓関数とすることで、同一の距離にある異なる対象物２１０の位相信号の変調を抑制しつつ、出力信号の位相誤差を低減することができる。

【0075】

取得部４２０は、距離ＦＦＴ実行部４１２または角度ＦＦＴ実行部４１４が出力した周波数ドメインのパワースペクトル信号から、予め定められた検出アルゴリズムを用いて、対象物２１０の距離Ｒまたは角度θを示したピーク位置を検出する。取得部４２０は、単純なピーク検出アルゴリズムによりピーク位置を取得してもよいし、ＣＦＡＲアルゴリズムなどの他のアルゴリズムを用いてピーク位置を取得してもよい。取得部４２０は、取得した対象物２１０の距離Ｒおよび／または角度θに対応するピークビンを抽出部４３０および補正部４４０に出力する。本例の取得部４２０は、距離ピークビンおよび角度ピークビンを抽出部４３０に出力し、角度ピークビンを補正部４４０に出力している。

【0076】

図５Ｄは、補正部４４０の位相補正アルゴリズムの一例である。補正部４４０は、位相選択部４４１および回転部４４２を有する。

【0077】

位相選択部４４１は、角度パワースペクトルの角度ピークビンのビン番号に基づいて、（Ｎ－１）／２×π×ｓｉｎ（θ（ｉ））［ｒａｄ］に応じた大きさの位相を選択する。Ｎは複数のアンテナの数であり、ｉは角度ピークビンのビン番号であり、θ（ｉ）［ｒａｄ］は角度ピークビンのビン番号ｉに対応する角度である。

【0078】

回転部４４２は、位相選択部４４１が選択した位相でＩＱデータの位相を回転する。これにより、補正部４４０は、角度ピークビンのビン番号の変化に応じて、角度ピークビンの位相を補正することができる。

【0079】

図５Ｅは、補正部４４０の位相補正アルゴリズムの変形例である。補正部４４０は、位相選択部４４１、位相変換部４４３および加減算部４４４を有する。本例の補正部４４０は、角度ピークビンのビン番号に応じて、加算又は減算される位相差が（Ｎ－１）／２×π×ｓｉｎ（θ（ｉ））［ｒａｄ］となるように角度ピークビンの位相を補正する。Ｎは複数のアンテナの数であり、ｉは角度ピークビンのビン番号であり、θ（ｉ）［ｒａｄ］は角度ピークビンのビン番号ｉに対応する角度である。

【0080】

位相変換部４４３は、ＩＱデータを位相データに変換する。本例の位相変換部４４３は、ＩＱデータからｔａｎ^－１（Ｑ／Ｉ）を計算することによって、位相データに変換している。

【0081】

加減算部４４４は、取得部４２０が取得したビン番号に基づいて、位相変換部４４３が変換した位相データに対して、（Ｎ－１）／２×π×ｓｉｎ（θ（ｉ））［ｒａｄ］に応じた位相を加算または減算する。

【0082】

なお、データ処理部４１０は、およそπの位相シフトを除去するために、受信信号に矩形窓よりも高次の窓関数を適用してよい。高次の窓関数と、およそπの位相シフトの除去との関係については、後述する。

【0083】

以上のように、本例の情報処理装置５００は、角度ピークビンのビン番号に応じて、出力信号の位相を補正する。角度ＦＦＴに用いられるデータ数は、複数のアンテナの数に依存しているので、距離ＦＦＴに用いられるデータ数よりも少ない場合がある。このことから、出力信号の位相を補正するためには、ゼロパディングＦＦＴまたは他の複雑な変換アルゴリズムが必要となる場合がある。本例の情報処理装置５００は、角度ピークビンのビン番号に応じて、出力信号の位相を補正することで、複雑なアルゴリズムを用いずに出力信号の位相を補正することができる。

【0084】

図６Ａは、ビン番号に対する信号強度と位相の関係の一例を示す。本例のデータ処理部４１０は、窓関数として矩形窓を用いている。出力信号の位相誤差は、対象物２１０の角度θに応じた正弦関数に従う。また、出力信号の位相誤差は、角度ピークビンのビン番号に応じて位相シフトπを有する場合がある。位相シフトπの数は、使用する複数のアンテナの数Ｎに依存する。矩形窓を使用した場合の位相シフトπの合計数はＮ－１である。正弦関数に従う位相誤差は対象物２１０の角度θのみに依存し、対象物２１０の距離Ｒに依存しない。一方、位相シフトπが生じる角度θは、対象物２１０の距離Ｒに依存する。

【0085】

図６Ｂは、ビン番号に対する信号強度と位相の関係の一例を示す。本例のデータ処理部４１０は、窓関数としてハン窓を用いている。窓関数としてハン窓を用いる場合、矩形窓を用いた場合と比較して、位相シフトπが実際の目標位置からさらに離れてシフトする。

【0086】

図６Ｃは、ビン番号に対する信号強度と位相の関係の一例を示す。本例のデータ処理部４１０は、窓関数としてハミング窓を用いている。窓関数としてハミング窓を用いる場合、ハン窓を用いた場合と比較して、位相シフトπが実際の目標位置からさらに離れてシフトする。また、位相シフトπの数が２つ減少する。

【0087】

図６Ｄは、ビン番号に対する信号強度と位相の関係の一例を示す。本例のデータ処理部４１０は、窓関数としてブラックマン窓を用いている。窓関数としてブラックマン窓を用いる場合、ハミング窓を用いた場合と比較して、位相シフトπが実際の目標位置からさらに離れてシフトする。また、位相シフトπの数が２つ減少する。

【0088】

以上のように、矩形窓以外の窓関数においは、矩形窓よりも位相シフトπが実際の目標位置から離れてシフトする。また、窓関数の次数が高いほど、発生する位相シフトは少なくなる。

【0089】

なお、情報処理装置５００は、矩形窓よりも高次の窓関数を用いることにより、対象物２１０が移動した場合であっても、対象物２１０が存在するビンの位置を特定しやすくなる。複数の対象物２１０が存在する場合、対象物間の距離に応じて、適宜最適な窓関数を選択してよい。

【0090】

図７は、信号処理部４００の変形例を示す。本例では、図５Ｂの実施例と相違する点について特に説明する。その他の点は、図５Ｂと同一であってもよい。本例の取得部４２０は、取得した対象物２１０との距離Ｒに関する情報を補正部４４０にも出力する。本例の補正部４４０は、距離取得結果に基づく補正と角度取得結果に基づく補正の双方を行ってよい。角度取得結果に基づく補正についての説明は、図５Ｂに関連して説明した通りであるので、本例では省略する。

【0091】

本例の補正部４４０は、距離ＦＦＴ後の距離取得結果に基づいて、出力信号の位相を補正している。例えば、補正部４４０は、距離ＦＦＴによって取得された距離ピークビンのビン番号に応じて、距離パワースペクトルの距離ピークビンの位相を補正する。一例として、補正部４４０は、奇数のビン番号に加算又は減算する位相と、偶数のビン番号に加算又は減算する位相との差が（２×ｊ＋１）π［ｒａｄ］となるように出力信号の位相を補正してよい。ｊは、任意の整数であってよい。

【0092】

図８Ａは、信号処理部４００の変形例を示す。本例では、図５Ｂの実施例と相違する点について特に説明する。その他の点は、図５Ｂと同一であってもよい。本例のデータ処理部４１０は、距離ＦＦＴおよび角度ＦＦＴに加えて、速度ＦＦＴをそれぞれ実行する。

【0093】

データ処理部４１０は、受信信号に対して速度ＦＦＴを実行することで、速度パワースペクトルを取得する。また、データ処理部４１０は、受信信号に対して角度ＦＦＴを実行することで、角度パワースペクトルを取得する。本例のデータ処理部４１０は、距離ＦＦＴを実行した後に、距離ＦＦＴによって特定された距離ピークビン位置に応じたデータ列に基づいて、速度ＦＦＴおよび角度ＦＦＴを実行している。

【0094】

取得部４２０は、対象物２１０の距離Ｒおよび角度θに加えて、速度Ｖに関するピークビンを取得する。取得部４２０は、速度パワースペクトルに基づいて、対象物２１０の速度Ｖを示す速度ピークビンを取得する。本例の取得部４２０は、距離ＦＦＴによって特定された距離ピークビン位置に応じたデータ列に基づいて、速度ＦＦＴの速度ピークビンを取得している。これにより、距離Ｒに応じて選択した任意の対象物２１０の速度Ｖを取得できる。

【0095】

抽出部４３０は、対象物２１０の距離Ｒ、速度Ｖおよび角度θを示すピークビンに基づいて、それぞれのＩＱデータを抽出する。本例の抽出部４３０は、対象物２１０の距離Ｒの距離ピークビンに応じたビンの速度Ｖおよび角度θからＩＱデータを抽出する。抽出部４３０は、ＩＱデータを直接抽出してもよいし、圧縮センシングなどの他のアルゴリズムを用いて抽出してもよい。

【0096】

補正部４４０は、抽出部４３０が抽出した距離Ｒ、速度Ｖまたは角度θの少なくとも１つから抽出されたＩＱデータに基づいて、位相補正アルゴリズムを実行する。例えば、補正部４４０は、対象物２１０の距離Ｒ、速度Ｖおよび角度θから抽出されたＩＱデータに基づいて、距離Ｒ、速度Ｖおよび角度θのそれぞれの出力信号の位相を補正する。

【0097】

本例の情報処理装置５００は、距離Ｒ、速度Ｖおよび角度θのそれぞれについて位相を補正した出力信号を出力することができる。情報処理装置５００は、距離Ｒ、速度Ｖまたは角度θのうちいずれかの出力信号の位相のみを補正してもよい。

【0098】

図８Ｂは、データ処理部４１０および取得部４２０のより詳細な構成を説明するための図面である。本例では、速度ＦＦＴに関する処理を説明する。本例のデータ処理部４１０は、窓関数実行部４１５および速度ＦＦＴ実行部４１６を有する。

【0099】

窓関数実行部４１５は、入力された信号を切り出すために、予め定められた窓関数を実行する。速度ＦＦＴ実行部４１６は、窓関数実行部４１５が切り出した信号を速度ＦＦＴ処理することにより周波数ドメインの速度パワースペクトルに変換する。

【0100】

本例では、窓関数実行部４１５がデジタルの受信信号を切り出した後に、速度ＦＦＴ実行部４１６が速度ＦＦＴして周波数ドメインの速度パワースペクトルに変換する。但し、ＦＦＴ処理と窓関数処理の順序はこれに限定されない。速度ＦＦＴ実行部４１６が速度パワースペクトルに変換した後に、窓関数実行部４１５が信号を切り出してもよい。スペクトル変換には、ＣＡＰＯＮ法または圧縮センシングなどの他のアルゴリズムが使用されてよい。

【0101】

取得部４２０は、速度ＦＦＴ実行部４１６が出力した周波数ドメインのパワースペクトル信号から、予め定められた検出アルゴリズムを用いて、対象物２１０の速度Ｖを示したピーク位置を検出する。取得部４２０は、単純なピーク検出アルゴリズムによりピーク位置を取得してもよいし、ＣＦＡＲアルゴリズムなどの他のアルゴリズムを用いてピーク位置を取得してもよい。取得部４２０は、取得した対象物２１０の速度Ｖに対応する速度ピークビンを抽出部４３０および補正部４４０に出力する。

【0102】

図９Ａは、信号処理部４００の変形例を示す。本例では、図８Ａの実施例と相違する点について特に説明する。その他の点は、図８Ａと同一であってもよい。本例の信号処理部４００は、データ制御部４５０を有する。データ制御部４５０は、データ変換部４５２および追跡部４５４を有している。

【0103】

データ変換部４５２は、取得部４２０が取得した対象物２１０に対応する複数のデータをクラスタリングしたデータに変換する。例えば、データ変換部４５２は、同じ対象物２１０に属する可能性のある複数の検出点が発生した場合に、対象物２１０に対応する複数の検出点を１つの検出点に置き換える。これにより、情報処理装置５００は、同じ対象物２１０に対応するグループを１つの検出点にクラスタリングして、処理を簡略化することができる。

【0104】

追跡部４５４は、予め定められた期間において、対象物２１０に対応するデータが得られなかった場合に、過去の対象物２１０のデータに基づいて、対象物２１０をトラッキングする。追跡部４５４は、予め定められた時間内の処理で対象物２１０を検出できず、対象物２１０の振動の検出にデータの欠落が発生した場合であっても、トラッキングアルゴリズムを用いることにより、対象物２１０のデータを補完することができる。これにより、情報処理装置５００は、予め定められた時間内に測定データがない場合であっても、対象物２１０の位置を予測することができる。

【0105】

本例では、データ制御部４５０がクラスタリングしたデータを抽出部４３０および補正部４４０に出力するので、抽出部４３０および補正部４４０における処理を簡略化することができる。また、データ制御部４５０がトラッキングしたデータを抽出部４３０および補正部４４０に出力するので、抽出部４３０および補正部４４０においてもデータの欠落を回避することができる。

【0106】

図９Ｂは、信号処理部４００の動作の一例を示す。データ制御部４５０は、対象物２１０の距離Ｒ、速度Ｖまたは角度θの少なくとも１つに対応する検出点について、クラスタリング処理またはトラッキング処理を実行してよい。データ制御部４５０は、処理したデータをそれぞれ抽出部４３０および補正部４４０に出力する。

【0107】

図９Ｃは、データ制御部４５０によるデータ変換の一例を示す。本例のデータ変換方法は、一例でありこれに限定されない。

【0108】

ステップＳ１００において、データ制御部４５０は、取得部４２０で取得された取得データをクラスタリングする。例えば、取得データの分布に応じてそれぞれの取得データを各クラスタにクラスタリングする。本例のデータ制御部４５０は、３つのクラスタにクラスタリングしている。データ制御部４５０は、各クラスタを代表する代表値ｄ１～ｄ３を設定している。代表値は、クラスタの分布の中心近傍の値であってよい。

【0109】

ステップＳ１０２において、算出された代表値は、過去のトラッキングされた代表値ｔ１～ｔ３と関連付けられ、新しい代表値と過去の代表値のペアが形成される。本例では、代表値ｄ２が過去の代表値ｔ１と関連付けられ、代表値ｄ３が過去の代表値ｔ２と関連付けられる。

【0110】

ステップＳ１０４において、データ制御部４５０は、ターゲットを管理して、関連付けられたデータに正しいＩＤをリンクさせる。

【0111】

代表値ｄ１は、対応する代表値が存在しないので、新たな対象物２１０として新しいＩＤが付与される。代表値ｄ２とｄ３は、それぞれトラッキングされた過去の代表値ｔ１、ｔ２が存在するので、対象物２１０に対応するＩＤと関連付けられる。過去の代表値ｔ３は、今回の代表値に対応する代表値がないので除去されている。

【0112】

ステップＳ１０６において、カルマンフィルタによってフィルタリングされる。本例では、新たにトラッキングされた代表値ｔ１、ｔ２、ｔ４が存在している。代表値ｔ１およびｔ２は、引き続きトラッキングされた代表値として存在している。代表値ｔ４は、代表値ｄ１に基づく新たな代表値としてトラッキングされる。トラッキングされた代表値ｔ１、ｔ２およびｔ４は、ステップＳ１０２のターゲット連携のために使用されてよい。

【0113】

なお、検出アルゴリズムまたはトラッキングアルゴリズムによっては、隣接するビンが選択される場合がある。隣接するビンが選択され位相シフトが生じるような場合であっても、情報処理装置５００は、出力信号の位相シフトを補償することができる。

【0114】

図１０は、情報処理装置５００による位相補償結果の一例を示す。情報処理装置５００は、位相を補償することにより、位相補償がない場合と比較して位相の不連続性を除去することができる。本例の補正部４４０は、角度ピークビンがビン番号９から１７の間で変化した際にいくつかの角度ピークビンの位相を補正している。なお、位相補正するビン番号はこれに限定されない。

【0115】

情報処理装置５００は、対象物２１０の移動に伴う位相シフトを補償して、時間経過に応じて、より正確に対象物２１０をセンシングすることができる。情報処理装置５００は、非接触で対象物２１０の小さな体動を検出することができるので様々な分野において使用できる。情報処理装置５００は、心拍または呼吸のような生体信号を検出する医療分野に応用することができる。また、情報処理装置５００は、建物または橋などの構造物の振動をセンシングして欠陥を検知するために使用されてもよいし、モーターなどの振動をセンシングするために使用されてもよい。

【0116】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0117】

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0118】

３８・・・データキューブ、１００・・・送受信部、１２０・・・送信部、１４０・・・受信部、１５０・・・ビート信号、１６０・・・送受信制御部、２１０・・・対象物、２２０・・・送信波、２３０・・・受信波、３００・・・入力部、４００・・・信号処理部、４１０・・・データ処理部、４１１・・・窓関数実行部、４１２・・・距離ＦＦＴ実行部、４１３・・・窓関数実行部、４１４・・・角度ＦＦＴ実行部、４１５・・・窓関数実行部、４１６・・・速度ＦＦＴ実行部、４２０・・・取得部、４３０・・・抽出部、４４０・・・補正部、４４１・・・位相選択部、４４２・・・回転部、４４３・・・位相変換部、４４４・・・加減算部、４５０・・・データ制御部、４５２・・・データ変換部、４５４・・・追跡部、５００・・・情報処理装置、６００・・・システム

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10】