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JP5222092B2 - Human body detection device - Google Patents
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JP5222092B2 - Human body detection device - Google Patents

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Description

人体から放出されるマイクロ波熱雑音に基づいて、人体の存在を検知する人体検知装置に関する。 Based on the microwave band thermal noise emitted from a human body, it relates to the human body detecting device for detecting the presence of a human body.

従来、この種の人体検知装置としては、特許文献1に示すように、乗員が着座するシートクッション内に送信素子と受信素子とを備えたセンサ部を設け、送信素子からマイクロ波を着座面に向けて送信し、その反射波を受信素子で受信することにより、シートクッションの沈み込み量(着座面までの距離)から人体の存在の有無を検知するものが知られている。
特開2006−208236号公報
Conventionally, as this type of human body detection device, as shown in Patent Document 1, a sensor unit including a transmission element and a reception element is provided in a seat cushion on which an occupant is seated, and microwaves are transmitted from the transmission element to a seating surface. It is known that the presence or absence of a human body is detected from the sinking amount of the seat cushion (distance to the seating surface) by transmitting the signal toward the receiver and receiving the reflected wave with a receiving element.
JP 2006-208236 A

ところで、現在、比較的高周波の電波であるマイクロ波は、その照射物に熱を生じ得るため、生体への影響が懸念されている。然るに、従来の人体検知装置では、送信素子からマイクロ波を乗員へ向けて送信するため、人体に及ぼす影響の観点から問題がある。   By the way, at present, microwaves, which are relatively high-frequency radio waves, can generate heat in the irradiated object, and there is concern about the influence on the living body. However, the conventional human body detection device has a problem from the viewpoint of influence on the human body because the microwave is transmitted from the transmitting element toward the occupant.

また、送信素子から送信されたマイクロ波が他の電子機器へ影響を与えることも懸念される。例えば、車両においてマイクロ波が送信された場合には、電子機器にノイズ等を生じ、計器類に異常を生じ得る点でも問題がある。   There is also a concern that the microwaves transmitted from the transmitting element may affect other electronic devices. For example, when a microwave is transmitted in a vehicle, there is a problem in that noise or the like may be generated in an electronic device and an abnormality may occur in instruments.

さらに、従来の人体検知装置では、シートクッションの沈み込み量から、人体の有無を検知している。そのため、乗員の着座以外にシートクッションが沈み込んだ場合(例えば、重量のある荷物をシートクッションに載置した場合)に、乗員が存在すると誤検知してしまうという不都合を生じる。   Furthermore, in the conventional human body detection apparatus, the presence or absence of a human body is detected from the sinking amount of the seat cushion. For this reason, when the seat cushion sinks in addition to the seating of the occupant (for example, when a heavy load is placed on the seat cushion), an inconvenience that an occupant is present is erroneously detected.

以上の事情に鑑みて、本発明は、マイクロ波を送信することなく、人体の存在を簡易かつ確実に検知することができる人体検知装置を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a human body detection device that can easily and reliably detect the presence of a human body without transmitting a microwave.

本発明者は、人体の体温が35℃〜40℃の一定の熱源であることに着目し、かかる熱源からも所定のマイクロ波熱雑音が放出され、空間の中での該マイクロ波の特徴的な変化を捉えることで人体の存在を検知できるとの知見を得た。熱雑音は、マイクロ波帯だけでなく広域の周波数帯域に出ているが、信号の取り扱い易さでマイクロ波帯を使用した。 The present inventor pays attention to the fact that the human body temperature is a constant heat source of 35 ° C. to 40 ° C., and a predetermined microwave band thermal noise is also emitted from such a heat source, and the characteristics of the microwave in the space The knowledge that the existence of the human body can be detected by capturing the change is obtained. Thermal noise appears not only in the microwave band but also in a wide frequency band, but the microwave band was used for ease of signal handling.

そこで、本発明は、人体から放出されるマイクロ波帯熱雑音に基づいて、人体の存在を検知する人体検知装置であって、前記マイクロ波を受信する受信部と、前記受信部で受信したマイクロ波から気体分子の吸収により空間減衰する帯域のマイクロ波を取り出すフィルタ部と、前記フィルタ部を介して切り出されたマイクロ波の波形を電圧波形に変換する電圧変換部と、前記電圧変換部によって変換された電圧波形に基づいて人体の存在を検知する信号処理部とを備えることを特徴とする。 Accordingly, the present invention provides a human body detection device that detects the presence of a human body based on microwave thermal noise emitted from a human body, the receiving unit receiving the microwave, and the microwave received by the receiving unit. A filter unit that extracts a microwave in a band that is spatially attenuated by absorption of gas molecules from the wave, a voltage converter that converts a microwave waveform cut out through the filter unit into a voltage waveform, and conversion by the voltage converter And a signal processing unit for detecting the presence of a human body based on the voltage waveform.

発明の人体検知装置によれば、受信部で受信したマイクロ波帯熱雑音から、人体から放出されるマイクロ波帯熱雑音が特徴的な変化となる所定の周波数帯域を取り出し、これを電圧波形に変化した上で、該電圧波形の変化に基づいて人体の有無を検知する。そのため、マイクロ波を送信する必要がなく、装置構成を簡易とすることができ、人体や他の電子機器に影響を与えることもない。
ここで、所定の周波数帯域とは、気体分子の吸収により空間減衰する帯域である。すなわち、受信部で受信したマイクロ波から水蒸気分子等の気体分子の吸収により空間減衰する帯域を取り出すことで、周辺に人体に近い熱源が存在する場合にもその影響を低減することができ、空間の中での該マイクロ波の特徴的な変化を確実に捉えることができる。これにより、人体の存在を簡易かつ確実に検知することができる。
According to the human body detection device of the present invention, a predetermined frequency band in which the microwave band thermal noise emitted from the human body is characteristically changed is extracted from the microwave band thermal noise received by the receiving unit, and the voltage waveform is obtained. Then, the presence or absence of a human body is detected based on the change in the voltage waveform. Therefore, there is no need to transmit microwaves, the apparatus configuration can be simplified, and the human body and other electronic devices are not affected.
Here, the predetermined frequency band is a band that is spatially attenuated by absorption of gas molecules. That is, by extracting a band that is spatially attenuated by absorption of gas molecules such as water vapor molecules from the microwave received by the receiving unit, the influence can be reduced even when there is a heat source close to the human body in the vicinity. The characteristic change of the microwave can be reliably captured. Thereby, presence of a human body can be detected easily and reliably.

また、人体から放出されるマイクロ波帯熱雑音を直接受信するため、シートの沈み込みといった周辺環境の物理変化に左右されず、人体の有無を確実に検知することができる。 In addition, since the microwave band thermal noise emitted from the human body is directly received, the presence or absence of the human body can be reliably detected regardless of physical changes in the surrounding environment such as the sinking of the sheet.

このように、本発明の人体検知装置によれば、マイクロ波を送信することなく、人体の存在を確実に検知することができる。   Thus, according to the human body detection device of the present invention, it is possible to reliably detect the presence of a human body without transmitting a microwave.

また、本発明の好ましい態様において、前記信号処理部は、前記電圧波形が人体から放出されるマイクロ波熱雑音に対応した上限値と下限値とのいずれか一方または両方で規定される範囲内にある場合に、人体の存在を検知することを特徴とする。 Further, in a preferred embodiment of the present invention, the signal processing unit is in the range of the voltage waveform is defined by either or both the upper limit value and the lower limit value corresponding to the microwave band thermal noise emitted from the human body In this case, the presence of a human body is detected.

かかる態様によれば、人体から放出されるマイクロ波熱雑音の特徴的な変化を電圧波形の上限値や下限値により捉えることで、閾値の設定という簡易な構成で人体の存在を検知することができる。 According to this mode, by capturing the upper limit value and the lower limit of the micro-wave band thermal noise characteristic change the voltage waveform of emitted from the human body, to detect the presence of a human body in a simple configuration of the setting of the threshold Can do.

さらに、本発明の好ましい態様において、前記受信部は指向性を有するアンテナからなり、前記信号処理部は、前記アンテナの指向範囲の人体の存在を検知することを特徴とする。   Furthermore, in a preferred aspect of the present invention, the receiving unit is composed of an antenna having directivity, and the signal processing unit detects the presence of a human body in the directivity range of the antenna.

かかる態様によれば、受信部に指向性のあるアンテナを採用することにより、指向範囲というエリア別に人体の存在を検知することができ、例えば、エリア別に不審者の侵入を検知させることで、当該人体検知装置を進入検知装置として利用することができる。   According to this aspect, by using a directional antenna in the receiving unit, it is possible to detect the presence of a human body for each area of the directional range, for example, by detecting the intrusion of a suspicious person for each area, The human body detection device can be used as an entry detection device.

さらにまた、本発明の好ましい態様において、前記アンテナが車両のシート内に指向範囲を着座者に向けて設けられてなり、前記信号処理部は、前記シートにおける着座者の存在を検知することを特徴とする。   Furthermore, in a preferred aspect of the present invention, the antenna is provided in a vehicle seat with a directivity range facing the seated person, and the signal processing unit detects the presence of the seated person on the seat. And

かかる態様によれば、アンテナをシート内に設けた場合にも、着座者から放出されるマイクロ波熱雑音を直接受信するため、シートの沈み込みといった周辺環境の物理変化に左右されず、人体の有無を確実に検知することができる。また、マイクロ波を送信しているわけではないため、車両に搭載された場合に電子機器にノイズ等が発生することを回避することもできる。 According to this embodiment, the case of providing an antenna in the seat is also for receiving a micro wave band thermal noise emitted from the seated person directly, without being affected by the physical change in the surrounding environment such as sinking of the sheet, the human body The presence or absence of can be reliably detected. In addition, since the microwave is not transmitted, it is possible to avoid the occurrence of noise or the like in the electronic device when mounted on the vehicle.

図1を参照して、本発明の一実施形態として、人体検知装置が車両に搭載される場合について説明する。   With reference to FIG. 1, the case where a human body detection apparatus is mounted in a vehicle is demonstrated as one Embodiment of this invention.

人体検知装置は、マイクロ波を受信する受信部としての複数のアンテナ1a,1bと、複数のアンテナ1a,1bから1つのアンテナを選択する切換スイッチ2と、切換スイッチに接続されて、所定の周波数帯域のマイクロ波熱雑音を取り出す帯域制限フィルタ3(本発明のフィルタ部に相当する)と、帯域制限フィルタ3に接続されて、マイクロ波を増幅するマイクロ波増幅器4と、マイクロ波増幅器4に接続されて、マイクロ波の波形を電圧波形に変換する二乗検波器5(本発明の電圧変換部に相当する)、二乗検波器5により変換された電圧値を増幅する電圧増幅器6と、電圧増幅器6にそれぞれ接続された上限値比較回路7aおよび下限値比較回路7bと、上限値比較回路7aおよび下限値比較回路7bに接続されて、人体の存在を検知する信号処理部8と、前記切換スイッチ2の選択を制御する制御部9と、制御部9および信号処理部8に接続された判定部10とを備える。 The human body detection apparatus is connected to a plurality of antennas 1a and 1b as receiving units for receiving microwaves, a selector switch 2 for selecting one antenna from the plurality of antennas 1a and 1b, and a selector switch, and has a predetermined frequency. A band limiting filter 3 (corresponding to the filter unit of the present invention) that extracts microwave band thermal noise of the band, a microwave amplifier 4 that is connected to the band limiting filter 3 and amplifies the microwave, and a microwave amplifier 4 A square detector 5 (corresponding to a voltage converter of the present invention) connected to convert a microwave waveform into a voltage waveform, a voltage amplifier 6 that amplifies a voltage value converted by the square detector 5, and a voltage amplifier 6 is connected to the upper limit comparison circuit 7a and the lower limit comparison circuit 7b, and is connected to the upper limit comparison circuit 7a and the lower limit comparison circuit 7b. It comprises a signal processing unit 8 for detecting a control unit 9 for controlling the selection of the changeover switch 2, a determining unit 10 connected to the control unit 9 and the signal processing unit 8.

アンテナ1a,1bは、例えばホーンアンテナやパッチアンテナ等からなる指向性アンテナであって、それぞれ各シート11a,11bの内部に指向範囲に着座者が入るように設置される。具体的には、図1に示すように、アンテナ1a,1bは、指向範囲の中心が着座者の腰位置となるようにシート11a,11bの背もたれの低い位置に設置される。なお、実施形態におけるアンテナ1a,1bの利得は、シート部分による損失を含めて3[dB]となっている。   The antennas 1a and 1b are directional antennas such as horn antennas and patch antennas, and are installed inside the seats 11a and 11b so that a seated person can enter the directional range. Specifically, as shown in FIG. 1, the antennas 1a and 1b are installed at positions where the backrest of the seats 11a and 11b is low so that the center of the directivity range is the waist position of the seated person. The gain of the antennas 1a and 1b in the embodiment is 3 [dB] including the loss due to the sheet portion.

切換スイッチ2は、制御部9の制御信号に基づいて、複数のアンテナアンテナ1a,1bから1つのアンテナを選択し、選択したアンテナの出力を帯域制限フィルタ3に出力する。   The changeover switch 2 selects one antenna from the plurality of antenna antennas 1 a and 1 b based on the control signal of the control unit 9, and outputs the output of the selected antenna to the band limiting filter 3.

帯域制限フィルタ3は、入力されたマイクロ波の帯域(バンド域)を気体分子の吸収により空間減衰する帯域に制限する。本実施形態において、帯域制限フィルタ3は、水蒸気分子による吸収減衰が大きい22.24GHzに制限する。なお、22.24GHzの他に、帯域制限フィルタ3は、酸素分子による吸収減衰が大きい周波数帯として60GHzや120GHz、水蒸気分子による吸収減衰が大きい周波数帯として183.3GHzを採用してもよい。マイクロ波熱雑音をこれらの帯域に制限することにより、車内に人体と同等またそれ以上の温度を示す物体が存在する場合にも、これらの影響を低減して、空間の中での人体から放出されたマイクロ波熱雑音の特徴的な変化を確実に捉えることができる。 The band limiting filter 3 limits the input microwave band (band band) to a band that is spatially attenuated by absorption of gas molecules. In the present embodiment, the band limiting filter 3 limits to 22.24 GHz where the absorption attenuation due to water vapor molecules is large. In addition to 22.24 GHz, the band limiting filter 3 may employ 60 GHz or 120 GHz as a frequency band in which absorption attenuation due to oxygen molecules is large, and 183.3 GHz as a frequency band in which absorption attenuation due to water vapor molecules is large. By limiting the microwave band thermal noise in these bands, if the object show comparable The higher temperature and the human body in the vehicle is also present, to reduce these effects, the human body in space A characteristic change of the emitted microwave band thermal noise can be reliably captured.

マイクロ波増幅器4は、ゲイン調整を目的とする増幅器であって、増幅後のマイクロ波を二乗検波器5へ送出する。本実施形態において、マイクロ波増幅器4の利得は、65.8dBであり、雑音指数は5dBとなっている。   The microwave amplifier 4 is an amplifier for gain adjustment, and sends the amplified microwave to the square detector 5. In the present embodiment, the microwave amplifier 4 has a gain of 65.8 dB and a noise figure of 5 dB.

二乗検波器5は、例えば、ショットキーダイオードにより構成され、入力値であるマイクロ波(電力値)を、その二乗に比例した直流電圧値に変換する特性を有する。そして、変換後の電圧値が電圧増幅器6に送出され、電圧増幅器6で増幅される。本実施形態において、二乗検波器5は、入力レベルが−30dBm〜−10dBmで、検波特性が、2乗:±0.1乗となっている。また、電圧増幅器6の増幅倍率は8倍となっている。   The square detector 5 is constituted by, for example, a Schottky diode, and has a characteristic of converting a microwave (power value) as an input value into a DC voltage value proportional to the square thereof. The converted voltage value is sent to the voltage amplifier 6 and amplified by the voltage amplifier 6. In the present embodiment, the square detector 5 has an input level of −30 dBm to −10 dBm and a detection characteristic of square: ± 0.1 power. The amplification factor of the voltage amplifier 6 is 8 times.

なお、二乗検波器5と電圧増幅器6との代わりに、これらの機能を一体とした対数増幅器を用いてもよい。   Instead of the square detector 5 and the voltage amplifier 6, a logarithmic amplifier in which these functions are integrated may be used.

上限値比較回路7aは、予め設定された電圧の上限値VMaxと、電圧増幅器6で増幅された電圧値とを比較してその差分に応じた出力を逐次実行する差動増幅器であり、下限値比較回路7bは、予め設定された電圧の下限値Vminと、電圧増幅器6で増幅された電圧値とを比較してその差分に応じた出力を逐次実行する差動増幅器である。 The upper limit comparison circuit 7a is a differential amplifier that compares an upper limit value V Max of a preset voltage with the voltage value amplified by the voltage amplifier 6 and sequentially executes an output corresponding to the difference. The value comparison circuit 7 b is a differential amplifier that compares a lower limit value V min of a preset voltage with the voltage value amplified by the voltage amplifier 6 and sequentially executes an output corresponding to the difference.

具体的に、上限値比較回路7aは、電源7cにより得られる基準電圧を前記電圧の上限値VMaxとして、これを+入力端子に接続し、電圧増幅器6で増幅された電圧を−入力端子に接続し、該電圧が上限値VMaxを下回っている場合には、正常値を示すHレベルの電圧信号を出力し、上限値VMaxを上回っている場合には異常を示すLレベルの電圧信号を出力する。 Specifically, the upper limit comparison circuit 7a sets the reference voltage obtained by the power source 7c as the upper limit value V Max of the voltage, and connects this to the + input terminal, and the voltage amplified by the voltage amplifier 6 is applied to the − input terminal. When the voltage is lower than the upper limit value V Max , an H level voltage signal indicating a normal value is output, and when the voltage is higher than the upper limit value V Max , an L level voltage signal indicating an abnormality is output. Is output.

一方、下限値比較回路7bは、電源7dにより得られる基準電圧を前記電圧の下限値Vminとして、これを−入力端子に接続し、電圧増幅器6で増幅された電圧を+入力端子に接続し、該電圧が下限値Vminを上回っている場合には、正常値を示すHレベルの電圧信号を出力し、下限値Vminを下回っている場合には、異常値を示すLレベルの電圧信号を出力する。 On the other hand, the lower limit comparison circuit 7b sets the reference voltage obtained by the power source 7d as the lower limit value Vmin of the voltage, connects this to the − input terminal, and connects the voltage amplified by the voltage amplifier 6 to the + input terminal. When the voltage exceeds the lower limit value Vmin , an H level voltage signal indicating a normal value is output. When the voltage is lower than the lower limit value Vmin , an L level voltage signal indicating an abnormal value is output. Is output.

ここで、上限値比較回路7aの上限値VMaxおよび下限値比較回路7bの下限値Vminの設定値について、説明する。 Here, the set values of the upper limit value V Max of the upper limit value comparison circuit 7a and the lower limit value V min of the lower limit value comparison circuit 7b will be described.

まず、マイクロ波P[W]は、温度Tの関数として下式(1)のように表される。   First, the microwave P [W] is expressed as the following equation (1) as a function of the temperature T.

P=K×T×B ・・・・・(1)
ここで、K:ボルツマン定数(1.38×10−23[J/K])
T:絶対温度[K]
B:マイクロ波電力帯域
人体として検知し得る温度範囲を30℃〜50℃とすると、まず、30℃の物体から放出されるマイクロ波P30[W]を、上式(1)に基づいて、マイクロ波電力帯域を100[MHz]として算出すると、下式(2)のように求められる。
P = K × T × B (1)
Here, K: Boltzmann constant (1.38 × 10 −23 [J / K])
T: Absolute temperature [K]
B: Microwave power band When the temperature range that can be detected as a human body is 30 ° C. to 50 ° C., first, microwave P 30 [W] emitted from an object at 30 ° C. is calculated based on the above equation (1). When the microwave power band is calculated as 100 [MHz], the following formula (2) is obtained.

30[W]=1.38×10−23×(273.5+30)×100
=4.188×10−13[W]=−93.8[dBm] ・・・・・(2)
ただし、Q[W]=10×10log10(Q×1000)[dBm]
上式(2)より、30℃の人体から放出されるマイクロ波電力は、−93.8[dBm]となるが、アンテナ1a,1bの出力値としては、−90.8[dBm]となる。ここから、帯域制限フィルタ3およびマイクロ波増幅器4における総合利得60.8[dB]およびその総合雑音指数10[dB]を加味すると、二乗検波器5への入力時のマイクロ波電力は、−20[dBm]となる。これを二乗検波器5で電圧値に変換すると0.25[V]となり、さらに、電圧増幅器で8倍に増幅することにより2.0[V]となる。
P 30 [W] = 1.38 × 10 −23 × (273.5 + 30) × 100
= 4.188 × 10 −13 [W] = − 93.8 [dBm] (2)
However, Q [W] = 10 × 10 log 10 (Q × 1000) [dBm]
From the above equation (2), the microwave power emitted from the human body at 30 ° C. is −93.8 [dBm], but the output values of the antennas 1a and 1b are −90.8 [dBm]. . From here, if the total gain 60.8 [dB] and the total noise figure 10 [dB] in the band limiting filter 3 and the microwave amplifier 4 are taken into account, the microwave power at the time of input to the square detector 5 is −20. [dBm]. When this is converted into a voltage value by the square detector 5, it becomes 0.25 [V], and further it becomes 2.0 [V] by amplifying it by a factor of 8 with a voltage amplifier.

このように、30℃の人体から放出されるマイクロ波の検出電圧は、理論的には2.0[V]となる。   Thus, the detection voltage of the microwave emitted from the human body at 30 ° C. is theoretically 2.0 [V].

同様にして、50℃の物体から放出されるマイクロ波P50[W]を、上式(1)に基づいて、マイクロ波電力帯域を100[MHz]として算出すると、下式(3)のように求められる。 Similarly, when the microwave P 50 [W] emitted from an object at 50 ° C. is calculated based on the above equation (1) and the microwave power band is 100 [MHz], the following equation (3) is obtained. Is required.

50[W]=1.38×10−23×(273.5+50)×100
=4.464×10−13[W]=−93.5[dBm] ・・・・・(3)
上式(3)より、50℃の人体から放出されるマイクロ波電力は、−93.5[dBm]となるが、アンテナ1a,1bの出力値としては、−90.5[dBm]となる。ここから、帯域制限フィルタ3およびマイクロ波増幅器4における総合利得60.8[dB]およびその総合雑音指数10[dB]を加味すると、二乗検波器5への入力時のマイクロ波電力は、−19.7[dBm]となる。これを二乗検波器5で電圧値に変換すると0.2675[
V]となり、さらに、電圧増幅器で8倍に増幅することにより2.14[V]となる。
P 50 [W] = 1.38 × 10 −23 × (273.5 + 50) × 100
= 4.464 × 10 −13 [W] = − 93.5 [dBm] (3)
From the above formula (3), the microwave power emitted from the human body at 50 ° C. is −93.5 [dBm], but the output values of the antennas 1a and 1b are −90.5 [dBm]. . From here, if the total gain 60.8 [dB] and the total noise figure 10 [dB] in the band limiting filter 3 and the microwave amplifier 4 are taken into consideration, the microwave power at the time of input to the square detector 5 is −19. .7 [dBm]. When this is converted into a voltage value by the square detector 5, 0.2675 [
V], and further amplified by a factor of 8 with a voltage amplifier to 2.14 [V].

このように、50℃の人体から放出されるマイクロ波の検出電圧は、理論的には2.14[V]となる。   Thus, the detection voltage of the microwave emitted from the human body at 50 ° C. is theoretically 2.14 [V].

以上の理論的計算結果に基づいて、上限値比較回路7aの上限値VMaxは、2.14[V]に設定され、下限値比較回路7bの下限値Vminは、2.0[V]に設定される。 Based on the above theoretical calculation results, the upper limit value V Max of the upper limit value comparison circuit 7a is set to 2.14 [V], and the lower limit value V min of the lower limit value comparison circuit 7b is 2.0 [V]. Set to

信号処理部8は、判定回路であって、上限値比較回路7aおよび下限値比較回路7bの出力値から、電圧増幅器6で増幅された電圧波形が予め設定された電圧の上限値VMaxおよび下限値Vminの範囲内にあるか否かを判定し、判定結果を判定部10へ出力する。 The signal processing unit 8 is a determination circuit, and the voltage waveform amplified by the voltage amplifier 6 is preset from the output values of the upper limit comparison circuit 7a and the lower limit comparison circuit 7b, and the upper limit value V Max and lower limit of the voltage set in advance. It is determined whether or not the value is within the range of the value V min and the determination result is output to the determination unit 10.

具体的に、信号処理部8は、上限値比較回路7aおよび下限値比較回路7bからの出力値がいずれも正常値を示すHレベルの電圧信号である場合には、正常値を示す電圧信号を判定部10へ出力し、上限値比較回路7aおよび下限値比較回路7bからの出力値のいずれか一方または両方が異常値である場合には、異常値を示す電圧信号を判定部10へ出力する。   Specifically, when the output values from the upper limit comparison circuit 7a and the lower limit comparison circuit 7b are both H level voltage signals indicating normal values, the signal processing unit 8 outputs a voltage signal indicating a normal value. When output to the determination unit 10 and one or both of the output values from the upper limit comparison circuit 7a and the lower limit comparison circuit 7b are abnormal values, a voltage signal indicating the abnormal value is output to the determination unit 10. .

判定部10は、例えば、マルチプレクサ等により構成され、制御部9による切換スイッチの動作信号と、信号処理部8が出力された判定結果とを入力として、各シート11a,11bの乗員の有無を判定する。   The determination unit 10 is configured by, for example, a multiplexer or the like, and determines whether there is an occupant in each of the seats 11a and 11b with the operation signal of the changeover switch by the control unit 9 and the determination result output from the signal processing unit 8 as inputs. To do.

具体的に判定部10は、切換スイッチによって選択されたアンテナ1a(シート11a)と同期させて、信号処理部から出力された出力結果を参照し、該出力結果が乗員の存在を示す正常値である場合には、アンテナ1a(シート11a)に対応した出力端子10aからの出力を行う。一方、出力結果が乗員の存在を示さない異常値である場合には、出力端子10aからの出力を行わない。   Specifically, the determination unit 10 refers to the output result output from the signal processing unit in synchronization with the antenna 1a (seat 11a) selected by the changeover switch, and the output result is a normal value indicating the presence of an occupant. In some cases, output from the output terminal 10a corresponding to the antenna 1a (sheet 11a) is performed. On the other hand, when the output result is an abnormal value that does not indicate the presence of an occupant, the output from the output terminal 10a is not performed.

同様に、切換スイッチによって選択されたアンテナ1b(シート11b)と同期させて、信号処理部から出力された出力結果を参照し、該出力結果が乗員の存在を示す正常値である場合には、アンテナ1b(シート11b)に対応した出力端子10bからの出力を行う。一方、出力結果が乗員の存在を示さない異常値である場合には、出力端子10bからの出力を行わない。以下、アンテナ(シート)の数だけ、これらの処理を繰り返し、各アンテナ(シート)について乗員の有無の出力を行う。   Similarly, referring to the output result output from the signal processing unit in synchronization with the antenna 1b (seat 11b) selected by the changeover switch, when the output result is a normal value indicating the presence of an occupant, Output from the output terminal 10b corresponding to the antenna 1b (sheet 11b) is performed. On the other hand, when the output result is an abnormal value that does not indicate the presence of an occupant, the output from the output terminal 10b is not performed. Thereafter, these processes are repeated for the number of antennas (seats), and the presence / absence of passengers is output for each antenna (seat).

なお、本実施形態において、判定部10は、タイマー機能を有し、一定時間出力が変動しない場合に、その出力を出力端子から出力するように構成されている。   In the present embodiment, the determination unit 10 has a timer function and is configured to output the output from the output terminal when the output does not vary for a certain period of time.

次に図2を参照して、本実施形態の人体検知装置による乗員の検知方法について説明する。図2は、横軸が経過時間[t]であり、縦軸は、電圧増幅器6の出力電圧[V]である。   Next, with reference to FIG. 2, a passenger detection method by the human body detection device of the present embodiment will be described. In FIG. 2, the horizontal axis represents elapsed time [t], and the vertical axis represents the output voltage [V] of the voltage amplifier 6.

まず、図2(a)を参照して車内およびシートが低温の場合について説明する。   First, the case where the inside of the vehicle and the seat are at a low temperature will be described with reference to FIG.

この場合、シート11a,11bに対して、乗員が近くに存在しない場合には、電圧増幅器6の出力電圧は、低電圧域でランダムに振れている。このとき、電圧増幅器6の出力電圧は、上限値VMaxと下限値Vminとによって規定される範囲内にないため、判定部10から乗員の存在を示す出力が行われることはない。 In this case, when no occupant is present near the seats 11a and 11b, the output voltage of the voltage amplifier 6 fluctuates randomly in the low voltage range. At this time, since the output voltage of the voltage amplifier 6 is not within the range defined by the upper limit value VMax and the lower limit value Vmin , the determination unit 10 does not output the presence of the occupant.

この状態から、乗員がシート11a,11bに着座すべく接近すると、次第に高電圧域に移行する。このときも、基本的には電圧増幅器6の出力電圧が、下限値Vminを下回っており、判定部10から乗員の存在を示す出力が行われることはない。 From this state, when the occupant approaches to seat on the seats 11a and 11b, the state gradually shifts to the high voltage range. Also at this time, basically, the output voltage of the voltage amplifier 6 is lower than the lower limit value Vmin , and the output indicating the presence of an occupant is not performed from the determination unit 10.

そして、乗員がシート11a,11bに着座すると、シート11a,11bに設置されたアンテナ1a,1bと乗員の腰の部分とが近接して、出力電圧がほぼ一定の値に収束する。このとき、電圧増幅器6の出力電圧は、上限値VMaxと下限値Vminとによって規定される範囲内となり、判定部10から乗員の存在を示す出力が行われる。 When the occupant sits on the seats 11a and 11b, the antennas 1a and 1b installed on the seats 11a and 11b come close to the occupant's waist and the output voltage converges to a substantially constant value. At this time, the output voltage of the voltage amplifier 6 falls within a range defined by the upper limit value V Max and the lower limit value V min, and an output indicating the presence of an occupant is performed from the determination unit 10.

次に、図2(b)を参照して車内およびシートが高温の場合について説明する。   Next, the case where the inside of the vehicle and the seat are hot will be described with reference to FIG.

この場合、シート11a,11bに対して、乗員が近くに存在しない場合には、電圧増幅器6の出力電圧は、高電圧域でランダムに振れている。このとき、電圧増幅器6の出力電圧は、上限値VMaxと下限値Vminとによって規定される範囲を逸脱しており、判定部10から乗員の存在を示す出力が行われることはない。 In this case, when no occupant is present near the seats 11a and 11b, the output voltage of the voltage amplifier 6 fluctuates randomly in the high voltage range. At this time, the output voltage of the voltage amplifier 6 deviates from the range defined by the upper limit value V Max and the lower limit value V min, and no output indicating the presence of an occupant is performed from the determination unit 10.

この状態から、乗員がシート11a,11bに着座すべく接近すると、人体から放出されるマイクロ波が加算されて、一時的に電圧増幅器6の出力電圧が上昇する。このときも、基本的には電圧増幅器6の出力電圧が、上限値VMaxを上回っており、判定部10から乗員の存在を示す出力が行われることはない。 From this state, when the occupant approaches to sit on the seats 11a and 11b, microwaves emitted from the human body are added, and the output voltage of the voltage amplifier 6 temporarily rises. Also at this time, basically, the output voltage of the voltage amplifier 6 exceeds the upper limit value V Max , and the output indicating the presence of an occupant is not output from the determination unit 10.

そして、乗員がシート11a,11bに着座すると、シート11a,11bに設置されたアンテナ1a,1bと乗員の腰の部分とが近接して、その周辺温度が一定となるため、出力電圧がほぼ一定の値に収束する。このとき、電圧増幅器6の出力電圧は、上限値VMaxと下限値Vminとによって規定される範囲内となり、判定部10から乗員の存在を示す出力が行われる。 When the occupant sits on the seats 11a and 11b, the antennas 1a and 1b installed on the seats 11a and 11b come close to the occupant's waist and the ambient temperature becomes constant, so the output voltage is almost constant. Converge to the value of. At this time, the output voltage of the voltage amplifier 6 falls within a range defined by the upper limit value V Max and the lower limit value V min, and an output indicating the presence of an occupant is performed from the determination unit 10.

次に、図3を参照して、本実施形態の変更例について説明する。なお、前記実施形態と同一の構成要素についてはこれと同一の参照符号を用いて説明を省略する。   Next, a modified example of the present embodiment will be described with reference to FIG. In addition, about the component same as the said embodiment, description is abbreviate | omitted using the same referential mark.

本実施形態では、アンテナ1a´,1b´が、その指向範囲をエリア12a,12bに向けて設置されている。ここで、エリア12a,12bは、例えば、侵入者等の人を検知すべき位置または領域である。   In the present embodiment, the antennas 1a ′ and 1b ′ are installed with their directivity ranges facing the areas 12a and 12b. Here, the areas 12a and 12b are positions or areas where a person such as an intruder should be detected, for example.

また、上限値比較回路7aおよび下限値比較回路7bには、周囲温度の影響を補償するためのサーミスタ7eおよび7fが設けられている。   The upper limit value comparison circuit 7a and the lower limit value comparison circuit 7b are provided with thermistors 7e and 7f for compensating for the influence of the ambient temperature.

かかる構成の人体検知装置によれば、上限値比較回路7aの上限値VMaxおよび下限値比較回路7bの下限値Vminを、周辺温度を加味してサーミスタ7eおよび7fにより変更可能とすることができる。そのため、前記実施形態と同様に、電圧増幅器6の出力電圧が上限値VMaxおよび下限値Vminにより規定される範囲内となっているか否かに基づいて、エリア12a,12b内の人を簡易かつ確実に検出することができる。 According to the human body detection device having such a configuration, the upper limit value V Max of the upper limit value comparison circuit 7a and the lower limit value V min of the lower limit value comparison circuit 7b can be changed by the thermistors 7e and 7f in consideration of the ambient temperature. it can. Therefore, similarly to the above embodiment, based on whether or not a range where the output voltage of the voltage amplifier 6 is defined by the upper limit value V Max and the lower limit value V min, area 12a, and 12b Uchinohito simple And it can detect reliably.

以上説明したように、前記各実施形態によれば、人体から放出されるマイクロ波熱雑音が特徴的な変化となる所定の周波数帯域を取り出して人体の有無を検知する。そのため、マイクロ波を送信する必要がなく、装置構成を簡易とすることができ、人体や他の電子機器に影響を与えることもない。さらに、人体の有無は、人体から放出されるマイクロ波を直接受信するため、シートの沈み込みといった周辺環境の物理変化に左右されず、人体の有無を確実に検知することができる。このように、本実施形態の人体検知装置によれば、マイクロ波を送信することなく、人体の存在を確実に検知することができる。 As described above, according to the each embodiment, extracts predetermined frequency band microwave band thermal noise emitted from the human body is characteristic change detecting the presence or absence of a human body. Therefore, there is no need to transmit microwaves, the apparatus configuration can be simplified, and the human body and other electronic devices are not affected. Furthermore, since the presence / absence of the human body directly receives the microwaves emitted from the human body, the presence / absence of the human body can be reliably detected regardless of physical changes in the surrounding environment such as the sinking of the sheet. Thus, according to the human body detection device of the present embodiment, it is possible to reliably detect the presence of a human body without transmitting microwaves.

また、本実施形態の人体検知装置の検知結果(判定部10の出力端子10a,10bの出力)を用いることにより、例えば、車両における乗員へのエアーコンディショナーの制御やエアバック等の安全装置の起動等や、警報エリアにおける不審者を検知して、これを外部へ通報すること等が可能となる。   Further, by using the detection result of the human body detection device according to the present embodiment (the output of the output terminals 10a and 10b of the determination unit 10), for example, the control of the air conditioner to the passenger in the vehicle and the start of the safety device such as the air bag It is possible to detect a suspicious person in the alarm area and report this to the outside.

なお、本実施形態において、図面上、アンテナ1a,1bのみが記載されているが、これに限定されるものではなく、シート11a,11b以外のシートにも複数設置されてもよい。同様に、アンテナ1a´,1b´の他、エリア12a,12b以外の複数のエリアに設置されてもよい。   In the present embodiment, only the antennas 1a and 1b are shown in the drawing, but the present invention is not limited to this, and a plurality of antennas may be installed on sheets other than the sheets 11a and 11b. Similarly, in addition to the antennas 1a ′ and 1b ′, the antennas may be installed in a plurality of areas other than the areas 12a and 12b.

本実施形態の人体検知装置構成を示す図。The figure which shows the human body detection apparatus structure of this embodiment. 本実施形態の人体検知装置による人体の検知方法を示す説明図。Explanatory drawing which shows the detection method of the human body by the human body detection apparatus of this embodiment. 図1の人体検知装置の変更例を示す図。The figure which shows the example of a change of the human body detection apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1a,1b,1a´,1b´…アンテナ、2…切換スイッチ、3…帯域制限フィルタ、4…マイクロ波増幅器、5…二乗検波器、6…電圧増幅器、7a…上限値比較回路,7b…下限値比較回路、7c,7d…電源、8…信号処理部、9…制御部、10…判定部、10a,10b…出力端子、11a,11b…シート、12a,12b…エリア。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b, 1a ', 1b' ... Antenna, 2 ... Changeover switch, 3 ... Band-limiting filter, 4 ... Microwave amplifier, 5 ... Square detector, 6 ... Voltage amplifier, 7a ... Upper limit comparison circuit, 7b ... Lower limit Value comparison circuit, 7c, 7d ... power source, 8 ... signal processing unit, 9 ... control unit, 10 ... determination unit, 10a, 10b ... output terminal, 11a, 11b ... sheet, 12a, 12b ... area.

Claims (4)

人体から放出されるマイクロ波帯熱雑音に基づいて、人体の存在を検知する人体検知装置であって、
前記マイクロ波を受信する受信部と、
前記受信部で受信したマイクロ波から気体分子の吸収により空間減衰する帯域のマイクロ波を取り出すフィルタ部と、
前記フィルタ部を介して切り出されたマイクロ波の波形を電圧波形に変換する電圧変換部と、
前記電圧変換部によって変換された電圧波形に基づいて人体の存在を検知する信号処理部と
を備えることを特徴とする人体検知装置。
A human body detection device for detecting the presence of a human body based on microwave thermal noise emitted from the human body,
A receiver for receiving the microwave;
A filter unit for extracting microwaves in a band that is spatially attenuated by absorption of gas molecules from the microwaves received by the receiving unit;
A voltage conversion unit that converts a microwave waveform cut out through the filter unit into a voltage waveform; and
A human body detection device comprising: a signal processing unit that detects the presence of a human body based on the voltage waveform converted by the voltage conversion unit.
請求項1記載の人体検知装置において、
前記信号処理部は、前記電圧波形が人体から放出されるマイクロ波帯熱雑音に対応した上限値と下限値とのいずれか一方または両方で規定される範囲内にある場合に、人体の存在を検知することを特徴とする人体検知装置。
The human body detection device according to claim 1 ,
The signal processing unit detects the presence of a human body when the voltage waveform is within a range defined by one or both of an upper limit value and a lower limit value corresponding to microwave thermal noise emitted from the human body. A human body detection device characterized by detecting.
請求項1又は2記載の人体検知装置において、
前記受信部は指向性を有するアンテナからなり、
前記信号処理部は、前記アンテナの指向範囲の人体の存在を検知することを特徴とする人体検知装置。
In the human body detection device according to claim 1 or 2 ,
The receiver is composed of a directional antenna,
The said signal processing part detects the presence of the human body of the directivity range of the said antenna, The human body detection apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項3記載の人体検知装置において、
前記アンテナが車両のシート内に指向範囲を着座者に向けて設けられてなり、
前記信号処理部は、前記シートにおける着座者の存在を検知することを特徴とする人体検知装置。
The human body detection device according to claim 3 ,
The antenna is provided in a vehicle seat with a directivity range toward a seated person,
The human body detection device, wherein the signal processing unit detects the presence of a seated person on the seat.
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