知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特許7308470信号処理システム、センサシステム、信号処理方法、及びプログラム
(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】
(24)【登録日】2023-07-06
(45)【発行日】2023-07-14
(54)【発明の名称】信号処理システム、センサシステム、信号処理方法、及びプログラム
(51)【国際特許分類】
G01S 7/41 20060101AFI20230707BHJP
G01S 13/56 20060101ALI20230707BHJP
A61B 5/11 20060101ALI20230707BHJP
A61B 5/113 20060101ALI20230707BHJP
G01V 3/12 20060101ALI20230707BHJP
G01S 13/34 20060101ALN20230707BHJP
【ＦＩ】
G01S7/41
G01S13/56
A61B5/11 110
A61B5/113
G01V3/12 A
G01S13/34
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2021574583
(86)(22)【出願日】2021-01-07
(86)【国際出願番号】 JP2021000376
(87)【国際公開番号】W WO2021153188
(87)【国際公開日】2021-08-05
【審査請求日】2022-07-15
(31)【優先権主張番号】P 2020015862
(32)【優先日】2020-01-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002527
【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】井上 謙一
【審査官】東 治企
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－０９６８３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／２２０７０１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－０８３１４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０６８７００（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００８／０１１９７１６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】SEKINE, Masatoshi et al.，"Human Detection Algorithm for Doppler Radar Using Prediction Error in Autoregressive Model"，2012 8th IEEE International Symposium on Instrumentation and Control Technology(ISICT)，IEEE，2012年07月，DOI: 10.1109/ISICT.2012.6291657
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ７／００－７／６４
Ｇ０１Ｓ １３／００－１７／９５
Ａ６１Ｂ ５／１１－５／１１３
Ｇ０８Ｂ １３／００－１５／０２
ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
送信波として電波を出力し、物体で反射した前記電波を受信波として受信する電波センサから、前記電波センサと前記物体との間の距離の情報を含むセンサ信号を受け取る信号処理システムであって、基準タイミング、及び前記基準タイミングからそれぞれずれた複数の比較タイミングのそれぞれにおける前記センサ信号を用いて、前記基準タイミングにおける前記センサ信号と前記複数の比較タイミングにおける複数の前記センサ信号のそれぞれとの差を、複数の差分信号として生成し、前記複数の差分信号のそれぞれの大きさを複数の差分値として求める差分演算部と、
前記複数の差分値に基づく評価値を求め、前記評価値を用いて前記物体の状態を判定する判定部と、を備える
信号処理システム。
【請求項2】
前記複数の比較タイミングのそれぞれは、前記基準タイミングより過去のタイミングである請求項１の信号処理システム。
【請求項3】
前記複数の差分値のそれぞれは、前記複数の差分信号のそれぞれの大きさの平均値、実効値、又は標準偏差である請求項１又は２の信号処理システム。
【請求項4】
前記判定部は、前記評価値として、前記複数の差分値の比を用いる請求項１乃至３のいずれか１つの信号処理システム。
【請求項5】
前記判定部は、前記評価値を用いて、前記物体の状態として前記物体が予め決められた検出対象であるか否かを判定する対象判定部を備える請求項１乃至４のいずれか１つの信号処理システム。
【請求項6】
前記対象判定部は、前記評価値を少なくとも１つの評価閾値と比較することで、前記物体が前記検出対象であるか否かを判定する請求項５の信号処理システム。
【請求項7】
前記対象判定部は、前記評価値を２つの前記評価閾値と比較することで、前記物体が前記検出対象である可能性を３段階で判定する請求項６の信号処理システム。
【請求項8】
前記センサ信号は、前記距離に応じて周波数が変化する信号であり、前記判定部は、前記複数の差分信号の少なくとも１つのスペクトルにおいて、信号強度のピークがピーク閾値以上となる周波数をピーク周波数として検出し、前記ピーク周波数に基づいて前記物体の状態として前記距離を判定する距離判定部を備え、
前記距離判定部は、前記評価値に基づいて、前記ピーク閾値を変化させる
請求項１乃至４のいずれか１つの信号処理システム。
【請求項9】
前記センサ信号は、前記距離に応じて周波数が変化する信号であり、前記判定部は、前記複数の差分信号の少なくとも１つのスペクトルにおいて、信号強度のピークがピーク閾値以上となる周波数をピーク周波数として検出し、前記ピーク周波数に基づいて前記物体の状態として前記距離を判定する距離判定部を備え、
前記差分演算部は、前記評価値に基づいて、前記基準タイミング及び前記複数の比較タイミングのそれぞれにおける前記センサ信号の信号強度を変化させる
請求項１乃至４のいずれか１つの信号処理システム。
【請求項10】
前記判定部は、前記物体の状態として前記物体が予め決められた検出対象であるか否かを判定する対象判定部を更に備え、前記距離判定部は、前記距離を判定する毎に距離データを生成し、
前記対象判定部は、前記距離データの所定時間当たりの密度に基づく指標を求め、前記指標を指標閾値と比較することで、前記物体が前記検出対象であるか否かを判定する
請求項８又は９の信号処理システム。
【請求項11】
前記対象判定部は、前記電波センサからの前記距離が所定範囲内となる前記物体のみについて、前記検出対象であるか否かを判定する請求項５乃至７、及び１０のいずれか１つの信号処理システム。
【請求項12】
前記差分演算部は、前記複数の比較タイミングを２つの比較タイミングとし、前記基準タイミングにおける前記センサ信号と前記２つの比較タイミングにおける２つの前記センサ信号のそれぞれとの差を、２つの差分信号として生成し、前記２つの差分信号のそれぞれの大きさを２つの差分値として求める請求項１乃至１１のいずれか１つの信号処理システム。
【請求項13】
前記２つの比較タイミングは、第１比較タイミング及び第２比較タイミングであり、前記第１比較タイミングは、前記第２比較タイミングより前記基準タイミングに近く、
前記基準タイミングと前記第２比較タイミングと間の時間長さは、人の呼吸の１／４周期以上である
請求項１２の信号処理システム。
【請求項14】
請求項１乃至１３のいずれか１つの信号処理システムと、前記電波センサと、を備える
センサシステム。
【請求項15】
前記電波センサは、前記送信波を出力する送信アンテナ、及び前記受信波を受信する受信アンテナを有し、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナの少なくとも一方は指向性を有する
請求項１４のセンサシステム。
【請求項16】
送信波として電波を出力し、物体で反射した前記電波を受信波として受信する電波センサから、前記電波センサと前記物体との間の距離の情報を含むセンサ信号を受け取る信号処理方法であって、基準タイミング、及び前記基準タイミングからそれぞれずれた複数の比較タイミングのそれぞれにおける前記センサ信号を用いて、前記基準タイミングにおける前記センサ信号と前記複数の比較タイミングにおける複数の前記センサ信号のそれぞれとの差を、複数の差分信号として生成し、前記複数の差分信号のそれぞれの大きさを複数の差分値として求める差分演算ステップと、
前記複数の差分値に基づく評価値を求め、前記評価値を用いて前記物体の状態を判定する判定ステップと、を含む
信号処理方法。
【請求項17】
コンピュータシステムに、請求項１６記載の信号処理方法を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、信号処理システム、センサシステム、信号処理方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、浴室にマイクロ波（電波）を照射して得られる反射波に基づいて、入浴者の状態をセンシングする体動信号処理装置を開示している。
【0003】
体動信号処理装置は、浴室内に電波を送信し、浴室内で反射された電波を受信信号として受信し、受信信号から身体の動きを示す体動信号を検出する。そして、体動信号処理装置は、浴室に被験者（入浴者）がいない状態において検出される受信信号の体動域成分の信号の振幅値と、入浴中に検出される体動信号の振幅値と比較し、浴室における被験者の体動（心拍、呼吸等）を検出する。さらに、体動信号処理装置は、被験者の状態に応じて、注意を喚起する報知を出力する。
【0004】
上述の体動信号処理装置のような信号処理システムは、人などの物体の状態をより精度よく判定することを求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】国際公開２０１７／１４９９２３
【発明の概要】
【0006】
本開示の目的は、物体の状態を精度よく判定できる信号処理システム、センサシステム、信号処理方法、及びプログラムを提供することである。
【0007】
本開示の一態様に係る信号処理システムは、送信波として電波を出力し、物体で反射した前記電波を受信波として受信する電波センサから、前記電波センサと前記物体との間の距離の情報を含むセンサ信号を受け取る。前記信号処理システムは、差分演算部と、判定部と、を備える。前記差分演算部は、基準タイミング、及び前記基準タイミングからそれぞれずれた複数の比較タイミングのそれぞれにおける前記センサ信号を用いる。前記差分演算部は、前記基準タイミングにおける前記センサ信号と前記複数の比較タイミングにおける複数の前記センサ信号のそれぞれとの差を、複数の差分信号として生成し、前記複数の差分信号のそれぞれの大きさを複数の差分値として求める。前記判定部は、前記複数の差分値に基づく評価値を求め、前記評価値を用いて前記物体の状態を判定する。
【0008】
本開示の一態様に係るセンサシステムは、上述の信号処理システムと、前記電波センサと、を備える。
【0009】
本開示の一態様に係る信号処理方法は、送信波として電波を出力し、物体で反射した前記電波を受信波として受信する電波センサから、前記電波センサと前記物体との間の距離の情報を含むセンサ信号を受け取る。前記信号処理方法は、差分演算ステップと、判定ステップと、を備える。前記差分演算ステップは、基準タイミング、及び前記基準タイミングからそれぞれずれた複数の比較タイミングのそれぞれにおける前記センサ信号を用いる。前記差分演算ステップは、前記基準タイミングにおける前記センサ信号と前記複数の比較タイミングにおける複数の前記センサ信号のそれぞれとの差を、複数の差分信号として生成し、前記複数の差分信号のそれぞれの大きさを複数の差分値として求める。前記判定ステップは、前記複数の差分値に基づく評価値を求め、前記評価値を用いて前記物体の状態を判定する。
【0010】
本開示の一態様に係るプログラムは、コンピュータシステムに、上述の信号処理方法を実行させる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
本開示は、一般に、信号処理システム、センサシステム、信号処理方法、及びプログラムに関する。より詳細には、本開示は、電波センサを用いて物体の状態を判定する信号処理システム、センサシステム、信号処理方法、及びプログラムに関する。
【0013】
以下に説明する各実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、各実施形態及び変形例に限定されない。これらの実施形態及び変形例以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【0014】
【0015】
センサシステムＡ１は、電波センサ１、及び信号処理システム２を備える。本実施形態の信号処理システム２は、信号処理装置で構成される。
【0016】
電波センサ１は、照射エリアＲ１内に電波を送信波１０１として出力し、照射エリアＲ１内の物体９で反射された電波を受信波１０２として受信して、電波センサ１と物体９との間の距離Ｌの情報を含むセンサ信号Ｙ０を出力する。
【0017】
信号処理システム２は、電波センサ１から出力されるセンサ信号Ｙ０に信号処理を施すことで、物体９の状態を判定する。
【0018】
物体９までの距離Ｌは、物体９の移動だけでなく、物体９の一部の動きによっても変化する。例えば、物体９が人であれば、距離Ｌの情報を含むセンサ信号Ｙ０に信号処理を施すことで、人の動きとして、人の移動情報だけでなく、人の呼吸、心拍、及び脈拍などの生体情報を得ることができる。すなわち、物体９が人であれば、物体９の状態は、例えば人の存在、移動速度、位置、及び生体情報などである。
【0019】
（１．２）電波センサ
本実施形態の電波センサ１は、ＦＭＣＷ（Frequency-Modulated Continuous-Wave）方式の電波センサである。電波センサ１は、図２に示すように、送受信器１ａ、送信アンテナ１ｂ、及び受信アンテナ１ｃを備える。送受信器１ａは、周波数（送信周波数）が時間の経過に伴って変化する送信波１０１を送信アンテナ１ｂから出力し、周波数（受信周波数）が時間の経過に伴って変化する受信波１０２を受信アンテナ１ｃを介して受信する。そして、送受信器１ａは、送信周波数と受信周波数との周波数差に等しい周波数（ビート周波数）のビート信号をセンサ信号Ｙ０として生成する。信号処理システム２は、電波センサ１からセンサ信号Ｙ０を受け取り、センサ信号Ｙ０のビート周波数に基づいて物体９までの距離を求めることができる。なお、送信波１０１は、マイクロ波であることが好ましい。特に、送信波１０１の周波数は、２４．１５ＧＨｚであることが好ましい。但し、送信波１０１は、マイクロ波に限らず、ミリ波であってもよく、送信波１０１の周波数は特定の値に限定されない。
本実施形態の電波センサ１は、ＦＭＣＷ（Frequency-Modulated Continuous-Wave）方式の電波センサである。電波センサ１は、図２に示すように、送受信器１ａ、送信アンテナ１ｂ、及び受信アンテナ１ｃを備える。送受信器１ａは、周波数（送信周波数）が時間の経過に伴って変化する送信波１０１を送信アンテナ１ｂから出力し、周波数（受信周波数）が時間の経過に伴って変化する受信波１０２を受信アンテナ１ｃを介して受信する。そして、送受信器１ａは、送信周波数と受信周波数との周波数差に等しい周波数（ビート周波数）のビート信号をセンサ信号Ｙ０として生成する。信号処理システム２は、電波センサ１からセンサ信号Ｙ０を受け取り、センサ信号Ｙ０のビート周波数に基づいて物体９までの距離を求めることができる。なお、送信波１０１は、マイクロ波であることが好ましい。特に、送信波１０１の周波数は、２４．１５ＧＨｚであることが好ましい。但し、送信波１０１は、マイクロ波に限らず、ミリ波であってもよく、送信波１０１の周波数は特定の値に限定されない。
【0020】
具体的に、ＦＭＣＷ方式を用いる送受信器１ａは、送信波１０１の周波数（送信周波数）を上昇させた後に下降させるスイープ処理を繰り返す。スイープ処理では、送信周波数は、掃引時間Ｔａの間に掃引周波数幅Δｆａだけ上昇する。光速をＣとすると、送信波１０１が出力されてから時間２Ｌ／Ｃ後に、送受信器１ａは反射波を受信する。反射波の周波数（受信周波数）は、送信周波数と同様に、時間の経過に伴って変化する。そして、送受信器１ａが、送信周波数と受信周波数との周波数差に等しい周波数（ビート周波数）ｆｂのビート信号を生成して、センサ信号Ｙ０として出力する。ビート周波数ｆｂは、ｆｂ＝［（Δｆａ・２Ｌ）／（Ｃ・Ｔａ）］となる。故に、物体９までの距離Ｌは、以下の式１で表される。
Ｌ＝（ｆｂ・Ｃ・Ｔａ）／（２・Δｆａ） ……… 式１
そして、電波センサ１は、センサ信号Ｙ０（周波数ｆｂのビート信号）として、同相（In-phase）成分及び直交（Quadrature）成分を含むＩＱ信号を出力する。なお、以降の説明では、同相成分をＩ成分と呼び、直交成分をＱ成分と呼ぶことがある。
Ｌ＝（ｆｂ・Ｃ・Ｔａ）／（２・Δｆａ） ……… 式１
そして、電波センサ１は、センサ信号Ｙ０（周波数ｆｂのビート信号）として、同相（In-phase）成分及び直交（Quadrature）成分を含むＩＱ信号を出力する。なお、以降の説明では、同相成分をＩ成分と呼び、直交成分をＱ成分と呼ぶことがある。
【0021】
（１．３）信号処理システム（信号処理装置）
（１．３．１）信号処理システムの概要
信号処理システム２は、図１に示すように、前処理部２１、記憶部２２、差分演算部２３、判定部２４、及び出力部２５を備える。
（１．３．１）信号処理システムの概要
信号処理システム２は、図１に示すように、前処理部２１、記憶部２２、差分演算部２３、判定部２４、及び出力部２５を備える。
【0022】
前処理部２１は、センサ信号Ｙ０を増幅する増幅機能、及びデジタル信号に変換するＡＤ変換機能を有しており、増幅されたデジタルのセンサ信号Ｙ１を記憶部２２に格納する。センサ信号Ｙ１は、センサ信号Ｙ０に増幅処理及びＡＤ変換処理を施した信号であり、実質的にセンサ信号Ｙ０と同じ信号である。したがって、センサ信号Ｙ０及びセンサ信号Ｙ１はともに、物体９までの距離Ｌの情報を含むセンサ信号とみなすことができる。なお、電波センサ１が、前処理部２１を備えてもよい。この場合、電波センサ１から出力されたセンサ信号Ｙ１が記憶部２２に格納される。
【0023】
記憶部２２は、センサ信号Ｙ１の履歴を格納する。すなわち、記憶部２２は、前処理部２１が生成した複数のセンサ信号Ｙ１を時系列に沿って格納している。センサ信号Ｙ１の履歴は、過去の所定期間におけるセンサ信号Ｙ１の変化を表す。
【0024】
差分演算部２３は、記憶部２２に格納されているセンサ信号Ｙ１の履歴に基づいて、複数の差分信号ΔＹを生成し、複数の差分信号ΔＹのそれぞれの大きさを複数の差分値ΔＺとして求める。差分演算部２３の詳細については後述する。
【0025】
判定部２４は、複数の差分値ΔＺに基づく評価値を求め、評価値を用いて物体９の状態を判定する。物体９の状態は、物体９の種別、物体９の有無、移動速度、位置、又は動きなどである。判定部２４の詳細については後述する。
【0026】
出力部２５は、判定部２４の判定結果を通知システム３へ出力する。出力部２５と通知システム３との間の通信は、通信線を介した有線通信、又は無線信号を用いた無線通信によって行われる。有線通信は、例えばツイストペアケーブル、専用通信線、またはＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルなどを介した有線通信である。無線通信は、例えばWi-Fi（登録商標）、Bluetooth（登録商標）、ZigBee（登録商標）又は免許を必要としない小電力無線（特定小電力無線）等の規格に準拠した無線通信、あるいは赤外線通信などの無線通信である。
【0027】
上述の信号処理システム２は、コンピュータシステムを備えることが好ましい。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における信号処理システム２としての機能の少なくとも一部が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリにあらかじめ記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む一ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又はＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれる集積回路を含む。さらに、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、１つ以上のプロセッサ及び１つ以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む１乃至複数の電子回路で構成される。
【0028】
また、コンピュータシステムは、１又は複数のコンピュータで構成されるシステムであってもよい。例えば、前処理部２１、記憶部２２、差分演算部２３、判定部２４、及び出力部２５の少なくとも一部の機能は、クラウド（クラウドコンピューティング）によって実現されてもよい。
【0029】
通知システム３は、サーバ、パーソナルコンピュータ、専用端末、スマートフォン、又はタブレット端末などの少なくとも１つを含み、判定部２４の判定結果に基づいた通知動作、又は警報動作などを行う。
【0030】
（１．３．２）信号処理
本実施形態では、信号処理システム２は、差分演算部２３、及び判定部２４を備えて、照射エリアＲ１の物体９の状態として、物体９が人であるか否かを判定する。
本実施形態では、信号処理システム２は、差分演算部２３、及び判定部２４を備えて、照射エリアＲ１の物体９の状態として、物体９が人であるか否かを判定する。
【0031】
電波センサ１は室内に設けられ、室内の照射エリアＲ１に向かって送信波１０１を出力する。屋内には物体９としての電気機器（例えば扇風機、ロボット掃除機など）、及びカーテンなどの可動体が配置され、物体９としての人が照射エリアＲ１に進入及び退出する。この場合、信号処理システム２にとっては、人が検出対象であり、可動体が検出対象以外の外乱物体になる。
【0032】
（差分演算部）
差分演算部２３は、複数の差分信号ΔＹを生成し、複数の差分信号ΔＹのそれぞれの大きさを複数の差分値ΔＺとして求める。差分信号ΔＹは、タイミングの異なる一対のセンサ信号Ｙ１の差分信号であり、静止した物体９による信号成分、及び背景雑音の信号成分などが除去された信号になる。
差分演算部２３は、複数の差分信号ΔＹを生成し、複数の差分信号ΔＹのそれぞれの大きさを複数の差分値ΔＺとして求める。差分信号ΔＹは、タイミングの異なる一対のセンサ信号Ｙ１の差分信号であり、静止した物体９による信号成分、及び背景雑音の信号成分などが除去された信号になる。
【0033】
物体９が人である場合、呼吸による人の動きによって、センサ信号Ｙ１（又はＹ０）のＩ成分の大きさ、Ｑ成分の大きさ、及びＩ成分とＱ成分との位相差が変化する。図３は、センサ信号Ｙ１のＩ成分とＱ成分との位相差の波形Ｘ１を示し、波形Ｘ１は、呼吸周期Ｔ０で脈動している。図３では、基準タイミングｔ０、基準タイミングｔ０からみて過去の直近のタイミングである第１比較タイミングｔ１、及び第１比較タイミングｔ１より過去のタイミングである第２比較タイミングｔ２を示している。第２比較タイミングｔ２は、基準タイミングｔ０からみて、呼吸周期Ｔ０の１／４以上、かつ、呼吸周期Ｔ０の１／２以下の範囲の過去のタイミングである。すなわち、基準タイミングｔ０と第２比較タイミングｔ２との間の期間Ｔ２の時間長さは、基準タイミングｔ０と第１比較タイミングｔ１との間の期間Ｔ１の時間長さよりも長くなる。そして、図３の期間Ｔ２における波形Ｘ１の変動幅ΔＨ２は、図３の期間Ｔ１における波形Ｘ１の変動幅ΔＨ１よりも大きくなる。変動幅ΔＨ１は、基準タイミングｔ０における波形Ｘ１の大きさから第１比較タイミングｔ１における波形Ｘ１の大きさを引いた値である。変動幅ΔＨ２は、基準タイミングｔ０における波形Ｘ１の大きさから第２比較タイミングｔ２における波形Ｘ１の大きさを引いた値である。
【0034】
すなわち、タイミングｔｎにおけるセンサ信号Ｙ１をＹ１（ｔｎ）で表すと、物体９が人であれば、センサ信号Ｙ１（ｔ０）とセンサ信号Ｙ１（ｔ２）との差分は、センサ信号Ｙ１（ｔ０）とセンサ信号Ｙ１（ｔ１）との差分よりも大きくなる傾向にある。
【0035】
そこで、センサ信号Ｙ１（ｔ０）とセンサ信号Ｙ１（ｔ１）との差分信号ΔＹを、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）とする。また、センサ信号Ｙ１（ｔ０）とセンサ信号Ｙ１（ｔ２）との差分信号ΔＹを、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）とする。第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）は、［Ｙ１（ｔ０）－Ｙ１（ｔ１）］で表される。第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）は、［Ｙ１（ｔ０）－Ｙ１（ｔ２）］で表される。
【0036】
なお、差分演算部２３は、時間領域の差分信号ΔＹに高速フーリエ変換（FFT：Fast Fourier Transform）又は離散コサイン変換（Discrete Cosine Transform：ＤＣＴ）を施すことで、周波数領域の差分信号ΔＹを生成してもよい。この場合、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）は、［Ｙ１（ｔ０）－Ｙ１（ｔ１）］にＦＦＴ又はＤＣＴを施した周波数領域の信号になる。また、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）は、［Ｙ１（ｔ０）－Ｙ１（ｔ２）］にＦＦＴ又はＤＣＴを施した周波数領域の信号になる。周波数領域の第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、及び第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）はともに複素数で表される。
【0037】
さらに、差分演算部２３は、周波数領域の全周波数範囲を複数の周波数ビンに分割し、特定の１つ又は複数の周波数ビンにおける信号成分を差分信号ΔＹとしてもよい。特定の周波数ビンにおける信号成分を差分信号ΔＹとすることで、判定部２４は、特定の距離Ｌ又は特定の距離Ｌの範囲に存在する物体９のみに着目して、物体９の状態を判定できる。
【0038】
差分演算部２３は、上述の第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）及び第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）を一定の演算周期（呼吸周期Ｔ０よりも十分に短い周期）毎に求める。図４Ａは、物体９が就寝中の人である場合に演算周期毎に求めた第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）の軌跡をＩＱ平面上に表す。図４Ｂは、物体９が就寝中の人である場合に演算周期毎に求めた第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）の軌跡をＩＱ平面上に表す。第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）及び第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）は、Ｉ＝０、Ｑ＝０の点を中心として変化し、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）の軌跡は、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）の軌跡よりも広範囲に亘っている。そして、差分演算部２３は、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）の大きさの所定時間当たりの平均（時間平均）を第１差分値ΔＺ１として求める。また、差分演算部２３は、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）の大きさの所定時間当たりの平均（時間平均）を第２差分値ΔＺ２として求める。この場合、第２差分値ΔＺ２は第１差分値ΔＺ１よりも顕著に大きくなる。ここでは、期間Ｔ１の時間長さを５０ｍｓｅｃとし、期間Ｔ２の時間長さを５００ｍｓｅｃとしている。
【0039】
また、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）の大きさは、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）のＩ成分及びＱ成分のそれぞれの大きさ、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）のＩ成分のみの大きさ、又は第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）のＱ成分のみの大きさである。第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）の大きさは、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）のＩ成分及びＱ成分のそれぞれの大きさ、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）のみのＩ成分の大きさ、又は第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）のＱ成分のみの大きさである。
【0040】
なお、就寝中の人の呼吸を検出するのであれば、期間Ｔ２は５００ｍｓｅｃ以上、７ｓｅｃ以下の範囲内の値に設定されることが好ましい。また、覚醒中の人９１の呼吸を検出するのであれば、期間Ｔ１、Ｔ２はより短い時間長さに設定される。但し、期間Ｔ１、Ｔ２の各時間長さは、検出対象となる人、又は検出対象となる人の動作などに応じて設定されることが好ましい。
【0041】
一方、物体９がカーテンである場合、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）の軌跡及び第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）の軌跡の各範囲はほぼ同じになる。この結果、第１差分値ΔＺ１と第２差分値ΔＺ２とは、ほぼ同じになる。
【0042】
また、物体９が扇風機であり、扇風機が首振り動作をしている場合、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）の軌跡は第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）の軌跡よりも僅かに広い範囲に亘っている。この結果、第２差分値ΔＺ２は第１差分値ΔＺ１よりも僅かに大きくなる。
【0043】
また、物体９が扇風機であり、扇風機が首振り動作をしていない場合、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）の軌跡及び第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）の軌跡の各範囲はほぼ同じになる。この結果、第１差分値ΔＺ１と第２差分値ΔＺ２とは、ほぼ同じになる。
【0044】
なお、差分演算部２３は、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）の大きさの実効値（二乗平均平方根（RMS：Root Mean Square））を第１差分値ΔＺ１として求め、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）の大きさの実効値を第２差分値ΔＺ２として求めてもよい。あるいは、差分演算部２３は、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）の大きさの標準偏差を第１差分値ΔＺ１として求め、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）の大きさの標準偏差を第２差分値ΔＺ２として求めてもよい。また、差分演算部２３は、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）及び第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）の時間関数をローパスフィルタなどのフィルタを通した後に、第１差分値ΔＺ１及び第２差分値ΔＺ２を求めてもよい。
【0045】
（判定部）
判定部２４は、対象判定部２４１を備える。
判定部２４は、対象判定部２４１を備える。
【0046】
対象判定部２４１は、上述の第１差分値ΔＺ１及び第２差分値ΔＺ２に基づく評価値Ｇａを求め、評価値Ｇａを用いて物体９の状態を判定する。本実施形態では、対象判定部２４１は、物体９の状態として、物体９が人であるか否かを判定する。
【0047】
対象判定部２４１は、第１差分値ΔＺ１と第２差分値ΔＺ２との比［ΔＺ２／ΔＺ１］を用いて、評価値Ｇａを求めることが好ましい。比［ΔＺ２／ΔＺ１］を用いることで、評価値Ｇａが相対的な値（規格化された値）になり、判定処理の精度が向上する。
【0048】
例えば、対象判定部２４１は、評価値Ｇａとして、評価値Ｇａ１を下記の式２を用いて求める。式２で求められた評価値Ｇａ１は、物体９が人であれば１より大きい値になり、物体９がカーテン、扇風機などの外乱物体であればほぼ１になる。
Ｇａ１＝ΔＺ２／ΔＺ１ ……… 式２
あるいは、対象判定部２４１は、評価値Ｇａとして、評価値Ｇａ２を下記の式３を用いて求める。式３で求められた評価値Ｇａ２は、物体９が人であれば１に近付き、物体９がカーテン、扇風機などの外乱物体であれば０に近付く。
Ｇａ２＝１－ΔＺ１／ΔＺ２ ……… 式３
図８Ａ及び図８Ｂ、図９Ａ及び図９Ｂ、図１０Ａ及び図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂ、及び図１２Ａ及び図１２Ｂは、評価値Ｇａ２の時間変化を示す。図８Ａ、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、及び図１２Ａの各評価値Ｇａ２は、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）の大きさの実効値である第１差分値ΔＺ１、及び第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）の大きさの実効値である第２差分値ΔＺ２に基づいて求められている。図８Ｂ、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ、及び図１２Ｂの各評価値Ｇａ２は、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）の大きさの標準偏差である第１差分値ΔＺ１、及び第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）の大きさの標準偏差である第２差分値ΔＺ２に基づいて求められている。
Ｇａ１＝ΔＺ２／ΔＺ１ ……… 式２
あるいは、対象判定部２４１は、評価値Ｇａとして、評価値Ｇａ２を下記の式３を用いて求める。式３で求められた評価値Ｇａ２は、物体９が人であれば１に近付き、物体９がカーテン、扇風機などの外乱物体であれば０に近付く。
Ｇａ２＝１－ΔＺ１／ΔＺ２ ……… 式３
図８Ａ及び図８Ｂ、図９Ａ及び図９Ｂ、図１０Ａ及び図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂ、及び図１２Ａ及び図１２Ｂは、評価値Ｇａ２の時間変化を示す。図８Ａ、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、及び図１２Ａの各評価値Ｇａ２は、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）の大きさの実効値である第１差分値ΔＺ１、及び第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）の大きさの実効値である第２差分値ΔＺ２に基づいて求められている。図８Ｂ、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ、及び図１２Ｂの各評価値Ｇａ２は、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）の大きさの標準偏差である第１差分値ΔＺ１、及び第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）の大きさの標準偏差である第２差分値ΔＺ２に基づいて求められている。
【0049】
さらに、図８Ａ及び図８Ｂ、図９Ａ及び図９Ｂ、図１０Ａ及び図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂ、及び図１２Ａ及び図１２ＢのＫａ１、Ｋａ２は、各評価値Ｇａ２と比較する評価閾値である。本実施形態では、評価閾値Ｋａ１を０．５とし、評価閾値Ｋａ２を０．１とする。
【0050】
【0051】
図９Ａ及び図９Ｂは、物体９がカーテンである場合の評価値Ｇａ２の時間変化を示す。この場合、カーテンが風などによってはためくことで評価値Ｇａ２が増加しやすくなる。しかしながら、カーテンのはためく周期は、人の呼吸周期Ｔ０とは異なる。そこで、期間Ｔ１、Ｔ２の各時間長さを人の呼吸周期Ｔ０（図３参照）に応じた値にそれぞれ設定することで、物体９がカーテンであるときに評価値Ｇａ２の過度の増加を抑えることができる。図９Ａ及び図９Ｂでは、評価値Ｇａ２が評価閾値Ｋａ１未満、かつ、評価閾値Ｋａ２以上となる期間が長くなっている。
【0052】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、物体９が扇風機であり、扇風機が首振り動作をしている場合の評価値Ｇａ２の時間変化を示す。この場合、扇風機の首振り動作によって、評価値Ｇａ２が増加しやすくなる。しかしながら、扇風機の首振り周期は、人の呼吸周期Ｔ０とは異なる。そこで、期間Ｔ１、Ｔ２の各時間長さを人の呼吸周期Ｔ０（図３参照）に応じた値にそれぞれ設定することで、物体９が首振り中の扇風機であるときに評価値Ｇａ２の過度の増加を抑えることができる。図１０Ａ及び図１０Ｂでは、評価値Ｇａ２が評価閾値Ｋａ１未満、かつ、評価閾値Ｋａ２以上となる期間が長くなっている。
【0053】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、物体９が扇風機であり、扇風機が首振り動作をしていない（首固定）場合の評価値Ｇａ２の時間変化を示す。この場合、扇風機が首振り動作をしないことによって、図１０Ａ及び図１０Ｂに比べて、評価値Ｇａ２は小さくなる。図１１Ａ及び図１１Ｂでは、評価値Ｇａ２が評価閾値Ｋａ２未満となる期間が長くなっている。
【0054】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、照射エリアＲ１内に物体９が存在しない場合の評価値Ｇａ２の時間変化を示す。すなわち、評価値Ｇａ２は背景雑音による値である。図１２Ａ及び図１２Ｂでは、評価値Ｇａ２が評価閾値Ｋａ２未満となる期間が長くなっている。
【0055】
本実施形態の対象判定部２４１は、評価値Ｇａ２を２つの評価閾値Ｋａ１、Ｋａ２とそれぞれ比較することで、物体９が検出対象である可能性を３段階で判定する。
【0056】
対象判定部２４１は、１段階目の判定結果として、評価値Ｇａ２が評価閾値Ｋａ１以上であれば、照射エリアＲ１内に物体９として少なくとも人が存在していると判定する。すなわち、評価値Ｇａ２が評価閾値Ｋａ１以上であれば、照射エリアＲ１内に物体９として人が存在していることが確定する。しかしながら、照射エリアＲ１内に物体９として外乱物体が存在しているか否かは不明である。なお、対象判定部２４１は、評価値Ｇａ２が一定時間以上継続して評価閾値Ｋａ１以上となれば、少なくとも人が存在していると判定することが好ましい。
【0057】
対象判定部２４１は、２段階目の判定結果として、評価値Ｇａ２が評価閾値Ｋａ１未満、かつ、評価閾値Ｋａ２以上であれば、照射エリアＲ１内に物体９として少なくとも外乱物体が存在していると判定する。すなわち、評価値Ｇａ２が評価閾値Ｋａ１未満、かつ、評価閾値Ｋａ２以上であれば、照射エリアＲ１内に物体９として外乱物体が存在していることが確定する。しかしながら、照射エリアＲ１内に物体９として人が存在しているか否かは不明である。なお、対象判定部２４１は、評価値Ｇａ２が一定時間以上継続して評価閾値Ｋａ１未満、かつ、評価閾値Ｋａ２以上となれば、少なくとも外乱物体が存在していると判定することが好ましい。
【0058】
対象判定部２４１は、３段階目の判定結果として、評価値Ｇａ２が評価閾値Ｋａ２未満であれば、照射エリアＲ１内に物体９として人が存在しておらず、外乱物体も存在していないと判定する。すなわち、評価値Ｇａ２が評価閾値Ｋａ２未満であれば、照射エリアＲ１内に物体９として人及び外乱物体の両方が存在していないことが確定する。なお、対象判定部２４１は、評価値Ｇａ２が一定時間以上継続して評価閾値Ｋａ２未満となれば、人及び外乱物体が存在していないと判定することが好ましい。
【0059】
ここで、上述の特許文献１のような体動信号処理装置を比較例とする。比較例は、照射エリアＲ１に人がいない状態において検出される受信信号の体動域成分の信号の振幅値と、照射エリアＲ１に人がいるときに検出される体動信号の振幅値と比較し、照射エリアＲ１における人の体動（心拍、呼吸等）を検出する。このような比較例は、評価値Ｇａ２が評価閾値Ｋａ１未満、かつ、評価閾値Ｋａ２以上になる状況下では、照射エリアＲ１に人が存在すると判定する可能性が高い。
【0060】
一方、本実施形態のセンサシステムＡ１及び信号処理システム２は、評価値Ｇａ２を評価閾値Ｋａ１、Ｋａ２とそれぞれ比較することで、照射エリアＲ１内に存在する物体９として、人及び外乱物体のいずれであるかをより精度よく判定できる。すなわち、センサシステムＡ１及び信号処理システム２は、物体９の状態を精度よく判定できる。
【0061】
（１．３．３）信号処理方法
本実施形態の信号処理方法をまとめると、信号処理方法は図１３のフローチャートで表される。
本実施形態の信号処理方法をまとめると、信号処理方法は図１３のフローチャートで表される。
【0062】
図１３の信号処理方法は、受信ステップＳ１、記憶ステップＳ２、差分演算ステップＳ３、評価値算出ステップＳ４、及び判定ステップＳ５を備える。
【0063】
受信ステップＳ１では、前処理部２１が、電波センサ１からセンサ信号Ｙ０を受け取る。
【0064】
記憶ステップＳ２では、前処理部２１によって増幅及びＡＤ変換を施されたセンサ信号Ｙ０をセンサ信号Ｙ１とし、記憶部２２はセンサ信号Ｙ１の履歴を記憶する。
【0065】
差分演算ステップＳ３では、差分演算部２３が、記憶部２２に格納されているセンサ信号Ｙ１の履歴に基づいて、複数の差分信号ΔＹとして、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、及び第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）を生成する。そして、差分演算部２３は、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）の大きさを、第１差分値ΔＺ１として求める。差分演算部２３は、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）の大きさを、第２差分値ΔＺ２として求める。
【0066】
評価値算出ステップＳ４では、対象判定部２４１（判定部２４）が、第１差分値ΔＺ１と第２差分値ΔＺ２との比［ΔＺ２／ΔＺ１］を用いて、評価値Ｇａを求める。
【0067】
判定ステップＳ５では、対象判定部２４１（判定部２４）が、評価値Ｇａ用いて物体９が人であるか否かを判定する。
【0068】
コンピュータシステムのメモリに記録されているプログラムは、プロセッサに上述の信号処理方法を実行させることが好ましい。
【0069】
上述の信号処理方法及びプログラムも、物体９が検出対象の人であるか否かを精度よく判定できる。
【0070】
（１．４）通知システム
出力部２５は、対象判定部２４１の判定結果を通知システム３へ送信する。通知システム３は、対象判定部２４１の判定結果を画像及び音声の少なくとも一方で管理者に通知する。
出力部２５は、対象判定部２４１の判定結果を通知システム３へ送信する。通知システム３は、対象判定部２４１の判定結果を画像及び音声の少なくとも一方で管理者に通知する。
【0071】
通知システム３の一例として、物体９として人の見守りサービスの事業を行う事業者が運用する通知システムがある。この場合、検出対象の人は、福祉施設に入居している高齢者、デイサービスセンターを利用する高齢者、独居の高齢者、あるいはサービス付き高齢者向け住宅に居住する高齢者などである。
【0072】
そして、人が照射エリアＲ１に存在しない状態が一定時間以上継続すれば、通知システム３は、検出対象の人が不在である旨を予め決められた端末へ通知する。管理者又は高齢者の家族は、端末を介して検出対象の人の不在を通知されると、必要な対応をとることができる。
【0073】
なお、検出対象となる人は高齢者以外であってもよく、例えば保育施設の幼児、又は医療施設の病人が検出対象であってもよい。すなわち、検出対象となる人の年齢及び性別などは、特定の年齢及び性別などに限定されない。
【0074】
（１．５）第１変形例
上述の第１実施形態の信号処理システム２では、評価値Ｇａ２が評価閾値Ｋａ１未満、かつ、評価閾値Ｋａ２以上であれば、照射エリアＲ１内に物体９として人が存在しているか否かは不明である。
上述の第１実施形態の信号処理システム２では、評価値Ｇａ２が評価閾値Ｋａ１未満、かつ、評価閾値Ｋａ２以上であれば、照射エリアＲ１内に物体９として人が存在しているか否かは不明である。
【0075】
そこで、本変形例の判定部２４は、物体９が検出対象の人であるか否かを更に精度よく判定するために、図１４に示すように距離判定部２４２を更に備える。距離判定部２４２は、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）のスペクトル（周波数分布）に基づいて、物体９までの距離Ｌを距離判定値として求める。対象判定部２４１は、距離判定部２４２が求めた距離判定値に基づいて、物体９が人であるか否かを判定する判定処理を行う。
【0076】
また、信号処理システム２は、電波センサ１の送信アンテナ１ｂ及び受信アンテナ１ｃの少なくとも一方の指向性を検出対象の物体９に応じて予め設定することで、電波の照射エリアＲ１を検出対象の物体９に応じて制限している。具体的に、人が存在する可能性が高いエリアを照射エリアＲ１に含み、人が存在する可能性が低いエリアを照射エリアＲ１に含まないように、電波センサ１の送信アンテナ１ｂ及び受信アンテナ１ｃの少なくとも一方の指向性が設定されている。
【0077】
対象判定部２４１は、照射エリアＲ１のうち、人が存在する可能性が高い一部のエリアを判定エリアとし、判定エリア内の物体９で反射した受信波のみに基づいて、物体９が人であるか否かを判定することが好ましい。すなわち、判定エリアを制限して外乱物体の影響を人の影響に比べて相対的に小さくする。この結果、判定エリア内の人の検出漏れを抑制することができる。
【0078】
図１５は、判定エリアの設定例を示す。ここでは、矩形体状のベッド８に横たわっている人９１を検出対象の物体９とする。ベッド８の長さ方向（長手方向）の両端、及び幅方向（短手方向）の一端のそれぞれには物体９としてのカーテン９２が配置されている。
【0079】
この場合、電波センサ１は、人９１の頭側に配置される。具体的に、電波センサ１は、ベッド８のヘッドボード、ベッド８のヘッドボード側の壁などに設置される。電波センサ１の指向性は、鉛直方向から見て、照射エリアＲ１がベッド８をできるだけ含み、カーテン９２をできるだけ含まない水滴形状に設定されている。
【0080】
対象判定部２４１は、照射エリアＲ１のうち、距離Ｌが距離閾値Ｌ０未満の領域を非判定エリアＲ１０とする。対象判定部２４１は、照射エリアＲ１のうち、距離Ｌが距離閾値Ｌ０以上、かつ、距離閾値Ｌ１未満の領域を判定エリアＲ１１とする。対象判定部２４１は、照射エリアＲ１のうち、距離Ｌが距離閾値Ｌ１以上、かつ、距離閾値Ｌ２未満の領域を判定エリアＲ１２とする。対象判定部２４１は、照射エリアＲ１のうち、距離Ｌが距離閾値Ｌ２以上の領域を非判定エリアＲ１３とする。なお、距離閾値Ｌ０は、電波センサ１の近傍で人９１を含まない距離Ｌである。距離閾値Ｌ１は、人９１の上半身を含み、下半身を殆ど含まない距離Ｌである。距離閾値Ｌ２は、ベッド８の長さ方向の全長にほぼ等しい値である。
【0081】
したがって、判定エリアＲ１１は、ベッド８上の人９１の上半身を含み、カーテン９２を含まない領域となり、外乱物体を検出する可能性が低い領域になる。判定エリアＲ１２は、ベッド８上の人９１の下半身を含み、判定エリアＲ１２のエッジはカーテン９２に接する。しかし、判定エリアＲ１２のエッジのカーテン９２による影響は低い。
【0082】
そして、対象判定部２４１は、距離判定部２４２が第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）に基づいて求めた距離判定値が距離閾値Ｌ０以上、かつ、距離閾値Ｌ２未満であれば、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）及び第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）を用いた判定処理を行う。すなわち、対象判定部２４１は、第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）の第１差分値ΔＺ１、及び第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）の第２差分値ΔＺ２の比［ΔＺ２／ΔＺ１］から評価値Ｇａを求め、評価値Ｇａを用いた判定処理を行う。言い換えると、対象判定部２４１は、判定エリアＲ１１、Ｒ１２のいずれかに存在する物体９についてのみ、物体９が人であるか否かを判定する。したがって、対象判定部２４１は、カーテン９２などの外乱物体を人９１であると判定する誤判定、及び人９１をカーテン９２などの外乱物体であると判定する誤判定を抑制できる。
【0083】
（１．６）第２変形例
また、第１実施形態では、対象判定部２４１は、評価値Ｇａを少なくとも１つの評価閾値と比較することで、物体９が検出対象であるか否かを判定すればよい。
また、第１実施形態では、対象判定部２４１は、評価値Ｇａを少なくとも１つの評価閾値と比較することで、物体９が検出対象であるか否かを判定すればよい。
【0084】
例えば、対象判定部２４１は、評価値Ｇａを１つの評価閾値と比較することで、物体９が検出対象であるか否かを２段階で判定する。あるいは、対象判定部２４１は、評価値Ｇａを３つの評価閾値と比較することで、物体９が検出対象であるか否かを４段階で判定する。
【0085】
【0086】
信号処理システム２Ａは、物体９が検出対象の状態を精度よく判定するために、電波センサ１の送信アンテナ１ｂ及び受信アンテナ１ｃの少なくとも一方の指向性を検出対象の物体９に応じて予め設定することで、図１７に示すように電波の照射エリアＲ１を検出対象の物体９に応じて制限している。具体的に、人９１が存在する可能性が高いエリアを照射エリアＲ１に含み、人９１が存在する可能性が低いエリアを照射エリアＲ１に含まないように、電波センサ１の送信アンテナ１ｂ及び受信アンテナ１ｃの少なくとも一方の指向性が設定されている。
【0087】
さらに、信号処理システム２Ａの判定部２４は、距離判定部２４３、及び対象判定部２４４を備える。
【0088】
距離判定部２４３は、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）のスペクトルにおいて、信号強度のピークがピーク閾値Ｋｂ１（図１８参照）以上となる周波数をピーク周波数ｆｐとして検出する。距離判定部２４３は、ピーク周波数ｆｐに基づいて、物体９の状態として距離Ｌを判定する（距離判定値を求める）。距離判定部２４３は、距離Ｌを判定する毎に、距離判定値のデータを距離データとして生成する。
【0089】
具体的に、距離判定部２４３は、測距前処理として、時間領域の信号である第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）にＦＦＴ又はＤＣＴを施すことで、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）を周波数領域の信号である第２差分信号ΔＹ（ｆ）に変換する。
【0090】
図１８は、第２差分信号ΔＹ（ｆ）の一例を示す。距離判定部２４３は、距離判定処理として、第２差分信号ΔＹ（ｆ）の信号強度をピーク閾値Ｋｂ１と比較する。そして、距離判定部２４３は、距離判定処理として、ピーク閾値Ｋｂ１以上の領域で、第２差分信号ΔＹ（ｆ）の信号強度がピーク値をとるピーク周波数ｆｐを抽出する。ピーク周波数ｆｐはビート周波数ｆｂ（式１参照）に相当するので、距離判定部２４３は、ピーク周波数ｆｐを式１のビート周波数ｆｂに代入することで、距離Ｌを一義的に求めることができる。
【0091】
次に、対象判定部２４４は、図１７に示すように、照射エリアＲ１のうち、人９１が存在する可能性が高い一部のエリアを判定エリアＲ２１とし、再評価処理として、判定エリアＲ２１内の物体９で反射した受信波による距離データを抽出する。すなわち、判定エリアＲ２１を制限して外乱物体９３の影響を人９１の影響に比べて相対的に小さくする。この結果、判定エリアＲ２１内の人９１の検出漏れを抑制することができる。
【0092】
具体的に図１７に示すように、矩形体状のベッド８に横たわっている人９１を検出対象の物体９とする。図１７では、電波センサ１は、人９１の頭側に配置される。そして、外乱物体９３が人９１を挟んで電波センサ１と対向しているとする。この場合、電波センサ１と外乱物体９３との間の距離は、電波センサ１と人９１との間の距離よりも長くなる。
【0093】
そこで、対象判定部２４４は、距離閾値Ｌ１０、Ｌ１１を予め設定している。距離閾値Ｌ１０、Ｌ１１の大小関係は、Ｌ１０＜Ｌ１１である。対象判定部２４４は、照射エリアＲ１のうち、距離Ｌが距離閾値Ｌ１０未満の領域を非判定エリアＲ２０とする。対象判定部２４４は、照射エリアＲ１のうち、距離Ｌが距離閾値Ｌ１０以上、かつ、距離閾値Ｌ１１未満の領域を判定エリアＲ２１とする。対象判定部２４４は、照射エリアＲ１のうち、距離Ｌが距離閾値Ｌ１１以上の領域を非判定エリアＲ２２とする。なお、距離閾値Ｌ１０は、電波センサ１の近傍で人９１を含まない距離Ｌである。距離閾値Ｌ１１は、ベッド８の長さ方向の全長にほぼ等しい値である。
【0094】
対象判定部２４４は、距離判定値を距離閾値Ｌ１０、Ｌ１１と比較することで、距離判定値が距離閾値Ｌ１０以上、かつ、距離閾値Ｌ１１未満であるか否かを判定する。
【0095】
具体的に、図１９Ａは、距離判定部２４３が演算周期毎に求めた多数の距離判定値に対応する距離データＤａを時間軸に沿ってプロットしたグラフである。期間Ｔｂ１は、ベッド８に人９１が存在していない期間である。期間Ｔｂ１の後の期間Ｔｂ２は、ベッド８に人９１が仰向けに横たわっている期間である。期間Ｔｂ２の後の期間Ｔｂ３は、ベッド８に人９１が存在していない期間である。図１９Ａの多数の距離データＤａは、人９１による距離データＤａ１と、外乱物体による距離データＤａ２とが混在している。そこで、対象判定部２４４は、多数の距離データＤａのうち、距離判定値が距離閾値Ｌ１０以上、かつ、距離閾値Ｌ１１未満となる距離データＤａのみを、人９１による距離データＤａ２として抽出する。
【0096】
次に、対象判定部２４４は、指標算出処理として、抽出した距離データＤａ２を用いて、距離データＤａ２の所定時間当たりの密度に基づく指標を求める。指標は、物体９が人９１である確からしさを表す値であり、本実施形態では、指標が大きいほど物体９が人９１である可能性が高くなる。
【0097】
具体的に、対象判定部２４４は、図２０に示すように、距離閾値Ｌ１０以上、かつ、距離閾値Ｌ１１未満の範囲で所定時間Ｔｗの時間長さを有する評価窓Ｗ１を設定する。すなわち、評価窓Ｗ１に含まれる距離データＤａは距離データＤａ２であり、評価窓Ｗ１に含まれる距離データＤａの数は、距離データＤａ２の所定時間Ｔｗ当たりの密度に相当する。対象判定部２４４は、評価窓Ｗ１に含まれる距離データＤａの数（距離データＤａ２の所定時間Ｔｗ当たりの密度）を指標として求める。対象判定部２４４は、評価窓Ｗ１を予め決められたスライド時間ずつ時間経過に沿ってずらし、評価窓Ｗ１をずらす度に指標を求める。
【0098】
図１９Ｂは、図１９Ａの距離データＤａ２から求められた指標を表す。ベッド８に人９１が仰向けに横たわっている期間Ｔｂ２における指標は、ベッド８に人９１が存在しない期間Ｔｂ１、Ｔｂ３における指標に比べて、大きくなる。そこで、対象判定部２４４は、判定処理として、指標を予め決められた指標閾値Ｋｃ１と比較する。対象判定部２４４は、指標が指標閾値Ｋｃ１以上となる状態が一定時間以上継続すれば、判定エリアＲ２１に人９１が存在すると判定する。
【0099】
図２１Ａは、別の距離データＤａを時間軸に沿ってプロットしたグラフである。期間Ｔｂ１１は、ベッド８に人９１が存在していない期間である。期間Ｔｂ１１の後の期間Ｔｂ１２は、ベッド８に人９１が横向きに横たわっている期間である。期間Ｔｂ１２の後の期間Ｔｂ１３は、ベッド８に人９１が存在していない期間である。ベッド８に人９１が横向きに横たわると、ベッド８に人９１が仰向けに横たわるときに比べて、電波センサ１の送信波１０１（図１参照）が人９１の背中で反射する可能性が高くなる。すなわち、人９１の呼吸による動きが受信波１０２に反映され難くなる。しかしながら、本実施形態では図２１Ｂに示すように、ベッド８に人９１が仰向けに横たわっている期間Ｔｂ２における指標は、ベッド８に人９１が存在しない期間Ｔｂ１、Ｔｂ３における指標に比べて、大きくなる。したがって、対象判定部２４４は、指標を指標閾値Ｋｃ１と比較することで、期間Ｔｂ１２において人９１が判定エリアＲ２１に存在すると判定することができる。
【0100】
図２２Ａは、カーテンなどの外乱物体のみが判定エリアＲ２１に存在するときの距離データＤａを時間軸に沿ってプロットしたグラフである。この場合、指標は、指標閾値Ｋｃ１より小さくなる。したがって、対象判定部２４４は、指標を指標閾値Ｋｃ１と比較することで、人９１が判定エリアＲ２１に存在していないと判定することができる。
【0101】
図２３Ａは、ベッド８の中央に人９１が仰向けに横たわっているときの指標を示す。この場合、指標は、指標閾値Ｋｃ１より大きくなる。したがって、対象判定部２４４は、指標を指標閾値Ｋｃ１と比較することで、人９１が判定エリアＲ２１に存在していると判定することができる。
【0102】
図２３Ｂは、ベッド８の端に人９１が座っているときの指標を示す。この場合、指標は、指標閾値Ｋｃ１より大きくなる。したがって、対象判定部２４４は、指標を指標閾値Ｋｃ１と比較することで、人９１が判定エリアＲ２１に存在していると判定することができる。
【0103】
図２４Ａは、非判定エリアＲ２０（図１７）に物体９としてカーテンが存在するときの指標を示す。この場合、指標は、指標閾値Ｋｃ１より小さくなる。したがって、対象判定部２４４は、指標を指標閾値Ｋｃ１と比較することで、人９１が判定エリアＲ２１に存在していないと判定することができる。
【0104】
図２４Ｂは、非判定エリアＲ２２（図１７）に物体９としてカーテンが存在するときの指標を示す。この場合、指標は、指標閾値Ｋｃ１より小さくなる。したがって、対象判定部２４４は、指標を指標閾値Ｋｃ１と比較することで、人９１が判定エリアＲ２１に存在していないと判定することができる。
【0105】
図２４Ｃは、非判定エリアＲ２２（図１７）に物体９として首を振る扇風機が存在するときの指標を示す。この場合、指標は、指標閾値Ｋｃ１より小さくなる。したがって、対象判定部２４４は、指標を指標閾値Ｋｃ１と比較することで、人９１が判定エリアＲ２１に存在していないと判定することができる。
【0106】
上述のように、本実施形態のセンサシステムＡ２及び信号処理システム２Ａは、指標を指標閾値Ｋｃ１と比較することで、照射エリアＲ１内に存在する物体９が人９１であるか否かを精度よく判定できる。
【0107】
（２．２）ピーク検出の感度調整
距離判定部２４３は、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）のスペクトルにおいて、信号強度のピークがピーク閾値Ｋｂ１（図１８参照）以上となる周波数をピーク周波数ｆｐとして検出する。しかしながら、センサ信号Ｙ１（Ｙ０）の信号強度は変動することがあり、センサ信号Ｙ１（Ｙ０）の信号強度が比較的低いときには、距離判定部２４３はピーク周波数ｆｐを検出し難くなる。すなわち、センサ信号Ｙ１（Ｙ０）の信号強度が比較的低いときには、距離判定部２４３によるピーク検出の感度が比較的低くなり、その結果、対象判定部２４４による人の判定感度も比較的低くなる。
距離判定部２４３は、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）のスペクトルにおいて、信号強度のピークがピーク閾値Ｋｂ１（図１８参照）以上となる周波数をピーク周波数ｆｐとして検出する。しかしながら、センサ信号Ｙ１（Ｙ０）の信号強度は変動することがあり、センサ信号Ｙ１（Ｙ０）の信号強度が比較的低いときには、距離判定部２４３はピーク周波数ｆｐを検出し難くなる。すなわち、センサ信号Ｙ１（Ｙ０）の信号強度が比較的低いときには、距離判定部２４３によるピーク検出の感度が比較的低くなり、その結果、対象判定部２４４による人の判定感度も比較的低くなる。
【0108】
そこで、距離判定部２４３は、評価値Ｇａに基づいて、距離判定部２４３によるピーク検出の感度を変化させることで、ピーク検出の感度を所定範囲内に収める。したがって、距離判定部２４３は、センサ信号Ｙ１（Ｙ０）の信号強度が比較的低いときでも、ピーク周波数ｆｐを検出することができる。この結果、センサシステムＡ２及び信号処理システム２Ａは、物体９までの距離Ｌを精度よく判定できる。すなわち、本実施形態においても、判定部２４は、評価値Ｇａを用いて物体９の状態を精度よく判定できる。
【0109】
（２．２．１）感度調整の第１例
例えば、距離判定部２４３は、評価値Ｇａ１（式２参照）に基づいて、ピーク閾値Ｋｂ１を連続的又は段階的に変化させる。この場合、距離判定部２４３は、評価値Ｇａ１が大きいほど、ピーク閾値Ｋｂ１を大きくし、評価値Ｇａ１が小さいほど、ピーク閾値Ｋｂ１を小さくする。
例えば、距離判定部２４３は、評価値Ｇａ１（式２参照）に基づいて、ピーク閾値Ｋｂ１を連続的又は段階的に変化させる。この場合、距離判定部２４３は、評価値Ｇａ１が大きいほど、ピーク閾値Ｋｂ１を大きくし、評価値Ｇａ１が小さいほど、ピーク閾値Ｋｂ１を小さくする。
【0110】
また、距離判定部２４３は、評価値Ｇａ２（式３参照）に基づいて、ピーク閾値Ｋｂ１を連続的又は段階的に変化させてもよい。この場合、距離判定部２４３は、評価値Ｇａ２が小さいほど、ピーク閾値Ｋｂ１を大きくし、評価値Ｇａ２が大きいほど、ピーク閾値Ｋｂ１を小さくする。
【0111】
距離判定部２４３は、ピーク閾値Ｋｂ１を変化させることで、ピーク検出の感度を所定範囲内に収めることができる。
【0112】
（２．２．２）感度調整の第２例
例えば、差分演算部２３は、評価値Ｇａ１（式２参照）に基づく増幅率で、センサ信号Ｙ１（ｔ０）、Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２）のそれぞれを増幅する。この場合、差分演算部２３は、評価値Ｇａ１が大きいほど、増幅率を小さくし、評価値Ｇａ１が小さいほど、増幅率を大きくする。すなわち、差分演算部２３は、評価値Ｇａ１に基づいて、センサ信号Ｙ１（ｔ０）、Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２）の各信号強度を変化させる。なお、差分演算部２３は、増幅率を１以上にするだけでなく、１未満としてもよい。
例えば、差分演算部２３は、評価値Ｇａ１（式２参照）に基づく増幅率で、センサ信号Ｙ１（ｔ０）、Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２）のそれぞれを増幅する。この場合、差分演算部２３は、評価値Ｇａ１が大きいほど、増幅率を小さくし、評価値Ｇａ１が小さいほど、増幅率を大きくする。すなわち、差分演算部２３は、評価値Ｇａ１に基づいて、センサ信号Ｙ１（ｔ０）、Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２）の各信号強度を変化させる。なお、差分演算部２３は、増幅率を１以上にするだけでなく、１未満としてもよい。
【0113】
また、差分演算部２３は、評価値Ｇａ２（式３参照）に基づく増幅率で、センサ信号Ｙ１（ｔ０）、Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２）のそれぞれを増幅する。この場合、差分演算部２３は、評価値Ｇａ２が小さいほど、増幅率を小さくし、評価値Ｇａ１が大きいほど、増幅率を大きくする。すなわち、差分演算部２３は、評価値Ｇａ２に基づいて、センサ信号Ｙ１（ｔ０）、Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２）の各信号強度を変化させる。なお、差分演算部２３は、増幅率を１以上にするだけでなく、１未満としてもよい。
【0114】
差分演算部２３は、センサ信号Ｙ１（ｔ０）、Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２）の各信号強度を変化させることで、ピーク検出の感度を所定範囲内に収めることができる。
【0115】
（２．３）信号処理方法
本実施形態の信号処理方法をまとめると、信号処理方法は図２５のフローチャートで表される。
本実施形態の信号処理方法をまとめると、信号処理方法は図２５のフローチャートで表される。
【0116】
図２５の信号処理方法は、差分評価ステップＳ１１、感度調整ステップＳ１２、測距前処理ステップＳ１３、距離判定ステップＳ１４、再評価ステップＳ１５、指標算出ステップＳ１６、及び対象判定ステップＳ１７を備える。
【0117】
差分評価ステップＳ１１は、実施形態１の受信ステップＳ１、記憶ステップＳ２、差分演算ステップＳ３、及び評価値算出ステップＳ４（図１３参照）で構成される。すなわち、差分評価ステップＳ１１では、対象判定部２４１（判定部２４）が、第１差分値ΔＺ１と第２差分値ΔＺ２との比［ΔＺ２／ΔＺ１］を用いて、評価値Ｇａを求める。
【0118】
感度調整ステップＳ１２では、距離判定部２４３が、評価値Ｇａに基づいてピーク閾値Ｋｂ１を変化させることで、ピーク検出の感度を調整する。あるいは、感度調整ステップＳ１２では、差分演算部２３が、評価値Ｇａに基づいてセンサ信号Ｙ１（ｔ０）、Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２）の各信号強度を変化させることで、ピーク検出の感度を調整する。
【0119】
測距前処理ステップＳ１３では、距離判定部２４３が、時間領域の信号である第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）にＦＦＴ又はＤＣＴを施すことで、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２）を周波数領域の信号である第２差分信号ΔＹ（ｆ）に変換する。
【0120】
距離判定ステップＳ１４では、距離判定部２４３が、第２差分信号ΔＹ（ｆ）の信号強度をピーク閾値Ｋｂ１と比較し、ピーク閾値Ｋｂ１以上の領域で、第２差分信号ΔＹ（ｆ）の信号強度がピーク値をとるピーク周波数ｆｐを抽出する。
【0121】
再評価ステップＳ１５では、対象判定部２４４が、照射エリアＲ１のうち判定エリアＲ２１（図１７参照）内の物体９で反射した受信波による距離データＤａ１を抽出する。
【0122】
指標算出ステップＳ１６では、対象判定部２４４が、抽出した距離データＤａ１を用いて、距離データＤａ１の所定時間当たりの密度に基づく指標を求める。
【0123】
対象判定ステップＳ１７では、対象判定部２４４が、指標を予め決められた指標閾値Ｋｃ１と比較する。対象判定部２４４は、指標が指標閾値Ｋｃ１以上となる状態が一定時間以上継続すれば、判定エリアＲ２１に人９１が存在すると判定する。
【0124】
コンピュータシステムのメモリに記録されているプログラムは、プロセッサに上述の信号処理方法を実行させることが好ましい。
【0125】
上述の信号処理方法及びプログラムも、物体９の状態を精度よく判定できる。
【0126】
（３）その他の変形例
上述の信号処理システムは、２つの差分信号（第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２））の各差分値（第１差分値ΔＺ１、第２差分値ΔＺ２）を用いて、評価値Ｇａを求めている。しかしながら、信号処理システムは、３つ以上の差分信号の各差分値を用いて、評価値Ｇａを求めてもよい。
上述の信号処理システムは、２つの差分信号（第１差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、第２差分信号ΔＹ（ｔ０，ｔ２））の各差分値（第１差分値ΔＺ１、第２差分値ΔＺ２）を用いて、評価値Ｇａを求めている。しかしながら、信号処理システムは、３つ以上の差分信号の各差分値を用いて、評価値Ｇａを求めてもよい。
【0127】
また、第１差分値ΔＺ１と第２差分値ΔＺ２との比は、ΔＺ１／ΔＺ２であってもよい。
【0128】
また、検出対象となる物体９は人９１以外であってもよく、例えば犬、猫などの動物、ロボット、可動部を有する機械、移動可能な機械、可動部を有する電気機器、又は移動可能な電気機器などが検出対象であってもよい。
【0129】
また、信号処理システムは、物体９が検出対象の人９１であるときのセンサ信号Ｙ０と、物体９が外乱物体９３であるときのセンサ信号Ｙ０との差分を差分信号としてもよい。すなわち、信号処理システムは、時間的にずれた複数のセンサ信号Ｙ０の差分信号だけでなく、物体９が異なる複数のセンサ信号Ｙ０の差分信号を用いることでも、上記同様の効果を奏し得る。
【0130】
また、電波センサ１は、物体９までの距離を測定可能な電波センサであれば、ＦＭＣＷ方式の電波センサ以外であってもよい。電波センサ１は、例えば２周波ＦＳＫ（Frequency shift keying）方式の電波センサであってもよい。
【0131】
なお、上述の実施形態、及び各変形例は、適宜組み合わせることができる。
【0132】
（４）まとめ
実施形態に係る第１の態様の信号処理システム（２、２Ａ）は、電波センサ（１）から、電波センサ（１）と物体（９）との間の距離（Ｌ）の情報を含むセンサ信号（Ｙ０）を受け取る。電波センサ（１）は、送信波（１０１）として電波を出力し、物体（９）で反射した電波を受信波（１０２）として受信する。信号処理システム（２、２Ａ）は、差分演算部（２３）と、判定部（２４）と、を備える。差分演算部（２３）は、基準タイミング（ｔ０）、及び基準タイミング（ｔ０）からそれぞれずれた複数の比較タイミング（ｔ１、ｔ２）のそれぞれにおけるセンサ信号（Ｙ１（ｔ０）、Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２））を用いる。差分演算部（２３）は、基準タイミング（ｔ０）におけるセンサ信号（Ｙ１（ｔ０））と複数の比較タイミング（ｔ１、ｔ２）における複数のセンサ信号（Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２））のそれぞれとの差を、複数の差分信号（ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、ΔＹ（ｔ０，ｔ２））として生成し、複数の差分信号（ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、ΔＹ（ｔ０，ｔ２））のそれぞれの大きさを複数の差分値（ΔＺ、ΔＺ１、ΔＺ２）として求める。判定部（２４）は、複数の差分値（ΔＺ、ΔＺ１、ΔＺ２）に基づく評価値（Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２）を求め、評価値（Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２）を用いて物体（９）の状態を判定する。
実施形態に係る第１の態様の信号処理システム（２、２Ａ）は、電波センサ（１）から、電波センサ（１）と物体（９）との間の距離（Ｌ）の情報を含むセンサ信号（Ｙ０）を受け取る。電波センサ（１）は、送信波（１０１）として電波を出力し、物体（９）で反射した電波を受信波（１０２）として受信する。信号処理システム（２、２Ａ）は、差分演算部（２３）と、判定部（２４）と、を備える。差分演算部（２３）は、基準タイミング（ｔ０）、及び基準タイミング（ｔ０）からそれぞれずれた複数の比較タイミング（ｔ１、ｔ２）のそれぞれにおけるセンサ信号（Ｙ１（ｔ０）、Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２））を用いる。差分演算部（２３）は、基準タイミング（ｔ０）におけるセンサ信号（Ｙ１（ｔ０））と複数の比較タイミング（ｔ１、ｔ２）における複数のセンサ信号（Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２））のそれぞれとの差を、複数の差分信号（ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、ΔＹ（ｔ０，ｔ２））として生成し、複数の差分信号（ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、ΔＹ（ｔ０，ｔ２））のそれぞれの大きさを複数の差分値（ΔＺ、ΔＺ１、ΔＺ２）として求める。判定部（２４）は、複数の差分値（ΔＺ、ΔＺ１、ΔＺ２）に基づく評価値（Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２）を求め、評価値（Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２）を用いて物体（９）の状態を判定する。
【0133】
上述の信号処理システム（２、２Ａ）は、物体（９）の状態を精度よく判定できる。
【0134】
実施形態に係る第２の態様の信号処理システム（２、２Ａ）では、第１の態様において、複数の比較タイミング（ｔ１、ｔ２）のそれぞれは、基準タイミング（ｔ０）より過去のタイミングであることが好ましい。
【0135】
上述の信号処理システム（２、２Ａ）は、物体（９）の状態を精度よく判定できる。
【0136】
実施形態に係る第３の態様の信号処理システム（２、２Ａ）では、第１又は第２の態様において、複数の差分値（ΔＺ、ΔＺ１、ΔＺ２）のそれぞれは、複数の差分信号（ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、ΔＹ（ｔ０，ｔ２））のそれぞれの大きさの平均値、実効値、又は標準偏差であることが好ましい。
【0137】
上述の信号処理システム（２、２Ａ）は、複数の差分信号（ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、ΔＹ（ｔ０，ｔ２））のそれぞれの大きさを具体的に求めることができる。
【0138】
実施形態に係る第４の態様の信号処理システム（２、２Ａ）では、第１乃至３のいずれか１つの態様において、判定部（２４）は、評価値（Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２）として、複数の差分値（ΔＺ１、ΔＺ２）の比（ΔＺ２／ΔＺ１、ΔＺ１／ΔＺ２）を用いることが好ましい。
【0139】
上述の信号処理システム（２、２Ａ）は、評価値（Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２）が相対的な値になり、判定処理の精度が向上する。
【0140】
実施形態に係る第５の態様の信号処理システム（２）では、第１乃至第４の態様のいずれか１つにおいて、判定部（２４）は、対象判定部（２４１）を備えることが好ましい。対象判定部（２４１）は、評価値（Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２）を用いて、物体（９）の状態として物体（９）が予め決められた検出対象（９１）であるか否かを判定する。
【0141】
上述の信号処理システム（２）は、評価値（Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２）を直接的に用いて、物体（９）が検出対象（９１）であるか否かを判定することができる。
【0142】
実施形態に係る第６の態様の信号処理システム（２）では、第５の態様において、対象判定部（２４１）は、評価値（Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２）を少なくとも１つの評価閾値（Ｋａ１、Ｋａ２）と比較することで、物体（９）が検出対象（９１）であるか否かを判定することが好ましい。
【0143】
上述の信号処理システム（２）は、評価値（Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２）を直接的に用いて、物体（９）が検出対象（９１）であるか否かを判定することができる。
【0144】
実施形態に係る第７の態様の信号処理システム（２）では、第６の態様において、対象判定部（２４１）は、評価値（Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２）を２つの評価閾値（Ｋａ１、Ｋａ２）と比較することで、物体（９）が検出対象（９１）である可能性を３段階で判定することが好ましい。
【0145】
上述の信号処理システム（２）は、評価値（Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２）を直接的に用いて、物体（９）が検出対象（９１）である可能性を３段階で判定することができる。
【0146】
実施形態に係る第８の態様の信号処理システム（２Ａ）では、第１乃至第４の態様のいずれか１つにおいて、センサ信号（Ｙ０）は、距離（Ｌ）に応じて周波数が変化する信号であることが好ましい。判定部（２４）は、距離判定部（２４３）を備えることが好ましい。距離判定部（２４３）は、複数の差分信号（ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、ΔＹ（ｔ０，ｔ２））の少なくとも１つのスペクトルにおいて、信号強度のピークがピーク閾値（Ｋｂ１）以上となる周波数をピーク周波数（ｆｐ）として検出し、ピーク周波数（ｆｐ）に基づいて物体（９）の状態として距離（Ｌ）を判定する。距離判定部（２４３）は、評価値（Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２）に基づいて、ピーク閾値（Ｋｂ１）を変化させる。
【0147】
上述の信号処理システム（２Ａ）は、物体（９）までの距離（Ｌ）を精度よく判定することができる。
【0148】
実施形態に係る第９の態様の信号処理システム（２Ａ）では、第１乃至第４の態様のいずれか１つにおいて、センサ信号（Ｙ０）は、距離（Ｌ）に応じて周波数が変化する信号であることが好ましい。判定部（２４）は、距離判定部（２４３）を備えることが好ましい。距離判定部（２４３）は、複数の差分信号（ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、ΔＹ（ｔ０，ｔ２））の少なくとも１つのスペクトルにおいて、信号強度のピークがピーク閾値（Ｋｂ１）以上となる周波数をピーク周波数（ｆｐ）として検出し、ピーク周波数（ｆｐ）に基づいて物体（９）の状態として距離（Ｌ）を判定する。差分演算部（２３）は、評価値（Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２）に基づいて、基準タイミング（ｔ０）及び複数の比較タイミング（ｔ１、ｔ２）のそれぞれにおけるセンサ信号（Ｙ１（ｔ０）、Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２））の信号強度を変化させる。
【0149】
上述の信号処理システム（２Ａ）は、物体（９）までの距離（Ｌ）を精度よく判定することができる。
【0150】
実施形態に係る第１０の態様の信号処理システム（２Ａ）では、第８又は第９の態様において、判定部（２４）は、物体（９）の状態として物体（９）が予め決められた検出対象（９１）であるか否かを判定する対象判定部（２４４）を更に備えることが好ましい。距離判定部（２４３）は、距離（Ｌ）を判定する毎に距離データ（Ｄａ）を生成する。対象判定部（２４４）は、距離データ（Ｄａ）の所定時間（Ｔｗ）当たりの密度に基づく指標を求め、指標を指標閾値（Ｋｃ１）と比較することで、物体（９）が検出対象（９１）であるか否かを判定する。
【0151】
上述の信号処理システム（２Ａ）は、物体（９）が検出対象（９１）であるか否かを精度よく判定することができる。
【0152】
実施形態に係る第１１の態様の信号処理システム（２、２Ａ）では、第５乃至第７、及び第１０の態様のいずれか１つにおいて、対象判定部（２４１、２４４）は、電波センサ（１）からの距離（Ｌ）が所定範囲内となる物体（９）のみについて、検出対象（９１）であるか否かを判定することが好ましい。
【0153】
上述の信号処理システム（２、２Ａ）は、外乱物体（９３）の影響を抑えて、物体（９）が検出対象（９１）であるか否かを精度よく判定することができる。
【0154】
実施形態に係る第１２の態様の信号処理システム（２、２Ａ）では、第１乃至第１１の態様のいずれか１つにおいて、差分演算部（２３）は、複数の比較タイミングを２つの比較タイミング（ｔ１、ｔ２）とすることが好ましい。差分演算部（２３）は、基準タイミング（ｔ０）におけるセンサ信号（Ｙ１（ｔ０））と２つの比較タイミング（ｔ１、ｔ２）における２つのセンサ信号（Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２））のそれぞれとの差を、２つの差分信号（ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、ΔＹ（ｔ０，ｔ２））として生成する。差分演算部（２３）は、２つの差分信号（ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、ΔＹ（ｔ０，ｔ２））のそれぞれの大きさを２つの差分値（ΔＺ１、ΔＺ２）として求める。
【0155】
上述の信号処理システム（２、２Ａ）は、物体（９）の状態を精度よく判定できる。
【0156】
実施形態に係る第１３の態様の信号処理システム（２、２Ａ）では、第１２の態様において、２つの比較タイミングは、第１比較タイミング（ｔ１）及び第２比較タイミング（ｔ２）であることが好ましい。第１比較タイミング（ｔ１）は、第２比較タイミング（ｔ２）より基準タイミング（ｔ０）に近く、基準タイミング（ｔ０）と第２比較タイミング（ｔ２）と間の時間長さは、人の呼吸の１／４周期以上である。
【0157】
上述の信号処理システム（２、２Ａ）は、検出対象である人（９１）の状態を精度よく判定できる。
【0158】
実施形態に係る第１４の態様のセンサシステム（Ａ１、Ａ２）は、第１乃至第１３の態様のいずれか１つの信号処理システム（２、２Ａ）と、電波センサ（１）と、を備える。
【0159】
上述のセンサシステム（Ａ１、Ａ２）は、物体（９）の状態を精度よく判定できる。
【0160】
実施形態に係る第１５の態様のセンサシステム（Ａ１、Ａ２）では、第１４の態様において、電波センサ（１）は、送信波（１０１）を出力する送信アンテナ（１ｂ）、及び受信波（１０２）を受信する受信アンテナ（１ｃ）を有する。送信アンテナ（１ｂ）及び受信アンテナ（１ｃ）の少なくとも一方は指向性を有することが好ましい。
【0161】
上述のセンサシステム（Ａ１、Ａ２）は、外乱物体（９３）の影響を抑えて、物体（９）の状態を精度よく判定できる。
【0162】
実施形態に係る第１６の態様の信号処理方法は、電波センサ（１）から、電波センサ（１）と物体（９）との間の距離（Ｌ）の情報を含むセンサ信号（Ｙ０）を受け取る。電波センサ（１）は、送信波（１０１）として電波を出力し、物体（９）で反射した電波を受信波（１０２）として受信する。信号処理方法は、差分演算ステップ（Ｓ３）と、判定ステップ（Ｓ５、Ｓ１４）と、を備える。差分演算ステップ（Ｓ３）は、基準タイミング（ｔ０）、及び基準タイミング（ｔ０）からそれぞれずれた複数の比較タイミング（ｔ１、ｔ２）のそれぞれにおけるセンサ信号（Ｙ１（ｔ０）、Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２））を用いる。差分演算ステップ（Ｓ３）は、基準タイミング（ｔ０）におけるセンサ信号（Ｙ１（ｔ０））と複数の比較タイミング（ｔ１、ｔ２）における複数のセンサ信号（Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２））のそれぞれとの差を、複数の差分信号（ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、ΔＹ（ｔ０，ｔ２））として生成し、複数の差分信号（ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、ΔＹ（ｔ０，ｔ２））のそれぞれの大きさを複数の差分値（ΔＺ、ΔＺ１、ΔＺ２）として求める。判定ステップ（Ｓ５、Ｓ１４）は、複数の差分値（ΔＺ、ΔＺ１、ΔＺ２）に基づく評価値（Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２）を求め、評価値（Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２）を用いて物体（９）の状態を判定する。
【0163】
上述の信号処理方法は、物体（９）の状態を精度よく判定できる。
【0164】
実施形態に係る第１７の態様のプログラムは、コンピュータシステムに、第１６の態様の信号処理方法を実行させる。
【0165】
上述のプログラムは、物体（９）の状態を精度よく判定できる。
【符号の説明】
【0166】
１ 電波センサ
１ｂ 送信アンテナ
１ｃ 受信アンテナ
１０１ 送信波
１０２ 受信波
２、２Ａ 信号処理システム
２３ 差分演算部
２４ 判定部
２４３ 距離判定部
２４４対象判定部
９ 物体
９１ 人（検出対象）
Ｌ 距離
Ｙ０、Ｙ１（ｔ０）、Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２） センサ信号
ｔ０ 基準タイミング
ｔ１ 第１比較タイミング（比較タイミング）
ｔ２ 第２比較タイミング（比較タイミング）
ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、ΔＹ（ｔ０，ｔ２） 差分信号
ΔＺ、ΔＺ１、ΔＺ２ 差分値
Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２ 評価値
Ｋａ１、Ｋａ２ 評価閾値
Ｋｂ１ ピーク閾値
Ｋｃ１ 指標閾値
ｆｐ ピーク周波数
Ｄａ 距離データ
Ｔｗ 所定時間
Ｓ３ 差分演算ステップ
Ｓ５ 判定ステップ
Ｓ１４ 距離判定ステップ（判定ステップ）
１ｂ 送信アンテナ
１ｃ 受信アンテナ
１０１ 送信波
１０２ 受信波
２、２Ａ 信号処理システム
２３ 差分演算部
２４ 判定部
２４３ 距離判定部
２４４対象判定部
９ 物体
９１ 人（検出対象）
Ｌ 距離
Ｙ０、Ｙ１（ｔ０）、Ｙ１（ｔ１）、Ｙ１（ｔ２） センサ信号
ｔ０ 基準タイミング
ｔ１ 第１比較タイミング（比較タイミング）
ｔ２ 第２比較タイミング（比較タイミング）
ΔＹ（ｔ０，ｔ１）、ΔＹ（ｔ０，ｔ２） 差分信号
ΔＺ、ΔＺ１、ΔＺ２ 差分値
Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２ 評価値
Ｋａ１、Ｋａ２ 評価閾値
Ｋｂ１ ピーク閾値
Ｋｃ１ 指標閾値
ｆｐ ピーク周波数
Ｄａ 距離データ
Ｔｗ 所定時間
Ｓ３ 差分演算ステップ
Ｓ５ 判定ステップ
Ｓ１４ 距離判定ステップ（判定ステップ）
【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】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】