JP5652233B2 - Detection device, detection system, and detection method - Google Patents
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Description
本発明は、検知装置、検知システム、および検知方法に関する。 The present invention relates to a detection device, a detection system, and a detection method.
部屋などの区切られた領域内の物体、人物などを検知する方法として、磁界検出システムを使用することがある。この磁界検出システムでは、磁界強度を検出して固有の識別信号を発信する磁界検出装置を、検知対象(物体、人物など)に装備させる。一方、区切られた領域にはコイルを設置し、このコイルに交流電流を流すことによって磁界を発生させる。それにより、領域内に一定強度以上の磁界を発生させることができる。磁界検出装置は、磁界を検出した場合に、検知対象が領域内に存在すると判断して信号を発信する。 A magnetic field detection system may be used as a method for detecting an object, a person, or the like in a partitioned area such as a room. In this magnetic field detection system, a detection target (an object, a person, etc.) is equipped with a magnetic field detection device that detects a magnetic field intensity and transmits a unique identification signal. On the other hand, a coil is installed in the divided area, and a magnetic field is generated by passing an alternating current through the coil. Thereby, a magnetic field having a certain intensity or more can be generated in the region. When the magnetic field detection device detects a magnetic field, the magnetic field detection device determines that the detection target exists in the area and transmits a signal.
例えば、特許文献1は、RFIDタグにXYZ方向の3次元磁界検出コイルを設け、磁界のXYZ方向のベクトル成分を検出し、磁界強度が一定レベルを超える場合にRFIDタグの識別信号を送信する技術を開示している。
For example,
ところで、セキュリティシステムでは、区切られた領域の外での誤検知を防止する必要がある。すなわち、領域外の磁界強度を、磁界検出装置が領域内として検出する強度以下としなくてはならない。しかしながら、領域内の磁界が一定以上の強度になるようにコイルで磁界を発生させると、磁界の性質上、領域外にも磁界が発生する。特許文献1の技術では、領域外でも一定強度以上の磁界が検出されてしまうため、誤検知が生じるおそれがある。
By the way, in the security system, it is necessary to prevent false detection outside the partitioned area. That is, the magnetic field intensity outside the region must be equal to or less than the strength that the magnetic field detection device detects as being within the region. However, if a magnetic field is generated by a coil so that the magnetic field in the region has a certain level or more, a magnetic field is also generated outside the region due to the nature of the magnetic field. In the technique of
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、誤検知を抑制しつつ、特定の領域内における物体、人物などの存在を検知することができる検知装置、検知システム、および検知方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a detection device, a detection system, and a detection method capable of detecting the presence of an object, a person, and the like in a specific region while suppressing erroneous detection. With the goal.
上記課題を解決するために、明細書開示の検知装置は、コイルが発生する交流磁界強度を、前記コイルが形成する平面上の軸成分と、前記コイルが形成する平面と垂直方向の軸成分とに分離して検出する検出部と、前記平面上の軸成分と前記垂直方向の軸成分との比率に応じて、前記検出部が所定の領域内に存在するか否かを判定する判定部と、を備え、前記判定部は、前記垂直方向の軸成分が所定値を上回る場合において、前記垂直方向の軸成分に対する前記平面上の軸成分の比が所定値を下回る場合に、前記検出部が前記所定の領域内に存在すると判定するものである。 In order to solve the above-described problem, the detection device disclosed in the specification includes an AC magnetic field intensity generated by a coil, an axial component on a plane formed by the coil, and an axial component perpendicular to the plane formed by the coil. And a detection unit that determines whether or not the detection unit exists in a predetermined region according to a ratio between the axial component on the plane and the vertical axis component. And when the ratio of the axial component on the plane to the vertical axial component is lower than a predetermined value when the vertical axial component exceeds a predetermined value, It is determined that it exists in the predetermined area .
上記課題を解決するために、明細書開示の検知システムは、コイルが発生する交流磁界強度を、前記コイルが形成する平面上の軸方向と、前記コイルが形成する平面と垂直方向の軸成分とに分離して検出する検出部と、前記平面上の軸成分と前記垂直方向の軸成分との比率に応じて、前記検出部が所定の領域内に存在するか否かを判定する判定部と、前記判定部の判定結果を送信する送信部と、を備える検知装置と、前記検知装置の送信部から送信される信号を受信する受信機と、を備え、前記判定部は、前記垂直方向の軸成分が所定値を上回る場合において、前記垂直方向の軸成分に対する前記平面上の軸成分の比が所定値を下回る場合に、前記検出部が前記所定の領域内に存在すると判定するものである。 In order to solve the above-described problem, the detection system disclosed in the specification includes an alternating magnetic field intensity generated by a coil, an axial direction on a plane formed by the coil, and an axial component perpendicular to the plane formed by the coil. And a detection unit that determines whether or not the detection unit exists in a predetermined region according to a ratio between the axial component on the plane and the vertical axis component. And a transmitter that transmits a determination result of the determination unit, and a receiver that receives a signal transmitted from the transmission unit of the detection device . When the axial component exceeds a predetermined value, and the ratio of the axial component on the plane to the vertical axial component falls below a predetermined value, it is determined that the detection unit exists in the predetermined region. .
上記課題を解決するために、明細書開示の検知方法は、検出部を用いて、コイルが発生する交流磁界強度を、前記コイルが形成する平面上の軸成分と、前記コイルが形成する平面と垂直方向の軸成分とに分離して検出し、前記平面上の軸成分と前記垂直方向の軸成分との比率に応じて、前記検出部が所定の領域内に存在するか否かを判定するに際して、前記垂直方向の軸成分が所定値を上回る場合において、前記垂直方向の軸成分に対する前記平面上の軸成分の比が所定値を下回る場合に、前記検出部が前記所定の領域内に存在すると判定するものである。 In order to solve the above-described problem, the detection method disclosed in the specification uses a detection unit to determine the AC magnetic field intensity generated by the coil, the axial component on the plane formed by the coil, and the plane formed by the coil. and separately detecting the vertical direction of the axis component, depending on the ratio of the axial component and the vertical axis component on the plane, the detection unit to determine whether present in a given area When the axial component in the vertical direction exceeds a predetermined value, the detection unit exists in the predetermined region when the ratio of the axial component on the plane to the vertical axial component is lower than the predetermined value. Then, it is determined .
明細書開示の検知装置、検知システム、および検知方法によれば、誤検知を抑制しつつ、特定の領域内における物体、人物などの存在を検知することができる。 According to the detection device, the detection system, and the detection method disclosed in the specification, it is possible to detect the presence of an object, a person, or the like in a specific region while suppressing erroneous detection.
以下、図面を参照しつつ、実施例について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
図1は、実施例1に係る検知システム200の全体構成を説明するためのブロック図である。図1を参照して、検知システム200は、検知装置100、交流電流供給源210、コイル220、受信機230、管理サーバ240、設定装置250などを含む。
FIG. 1 is a block diagram for explaining the overall configuration of the
交流電流供給源210は、コイル220に交流電流を供給する。それにより、コイル220は、交流磁界を発生させる。検知装置100は、自装置が所定の領域α内に位置するか否かを検知し、位置する場合には信号を送信する。受信機230は、検知装置100から信号を受信した場合に、管理サーバ240に信号を送信する。以上の構成により、検知装置100を携帯する人物、検知装置100を装備した物体などが所定の領域α内に位置するか否かを検知することができる。なお、検知装置100が用いる各パラメータは、設定装置250によって設定される。
The alternating
図2(a)および図2(b)は、上記領域αの一例について説明するため模式図である。図2(a)は、領域αを鉛直上方から見た透過図である。図2(b)は、領域αのβ−β線断面図である。図2(a)および図2(b)を参照して、領域αは、壁面で囲まれた直方体内部の領域である。コイル220は、いずれかの壁面の外周部を囲むように配置されている。それにより、コイル220は、領域αを平面的に囲む。言い換えれば、領域αは、コイル220が形成する平面を該平面と垂直方向に伸ばした領域に含まれる。
2A and 2B are schematic diagrams for explaining an example of the region α. FIG. 2A is a transmission diagram of the region α viewed from vertically above. FIG. 2B is a cross-sectional view of the region α taken along the line β-β. With reference to FIG. 2A and FIG. 2B, the region α is a region inside a rectangular parallelepiped surrounded by wall surfaces. The
図2(a)および図2(b)の例では、コイル220は、領域αの床の外周を囲むように配置されている。また、コイル220は、図2(a)および図2(b)の例では領域Aを画定する内壁に沿って配置されているが、外壁に沿って配置されていてもよい。また、コイル220は、図2(a)および図2(b)の例では領域αの床の外周を囲んでいるが、領域αの天井の外周を囲んでいてもよく、床と天井との間の外周を囲んでいてもよい。
In the example of FIG. 2A and FIG. 2B, the
図3は、検知装置100の全体構成を説明するためのブロック図である。図3を参照して、検知装置100は、磁界検出部10、角度検出部20、記憶部30、演算部40、制御部50、送信部60などを含む。
FIG. 3 is a block diagram for explaining the overall configuration of the
磁界検出部10は、コイル220が発生する交流磁界強度を、コイル220が形成する平面上の2軸方向の成分と、コイル220が形成する平面と垂直方向の成分とに分離して検出するセンサである。一例として、磁界検出部10は、3軸センサであり、X軸センサ11x、Y軸センサ11y、Z軸センサ11z、およびアンプ12x,12y,12zを含む。X軸センサ11x、Y軸センサ11yおよびZ軸センサ11zは、コイルおよびコンデンサを含む共振回路を用いて、コイル220が発生する磁束の変化により生じる起電力を検出する。X軸センサ11x、Y軸センサ11yおよびZ軸センサ11zは、互いに直交する3軸(X軸、Y軸、Z軸)方向の磁束変化により生じる起電力を検出する。Z軸方向は、コイル220が形成する平面と垂直をなす方向である。X軸方向およびY軸方向は、コイル220が形成する平面において互いに直交する2方向である。
The magnetic
X軸センサ11xは、X軸方向の起電力を検出する。Y軸センサ11yは、Y軸方向の起電力を検出する。Z軸センサ11zは、Z軸方向の起電力を検出する。アンプ12xは、X軸センサ11xの出力信号を増幅して出力する。アンプ12yは、Y軸センサ11yの出力信号を増幅して出力する。アンプ12zは、Z軸センサ11zの出力信号を増幅して出力する。
The
3軸センサが検出する軸方向は、上記の直交する3軸からずれることがある。そこで、角度検出部20は、ジャイロセンサなどを用いて、X軸センサ11x、Y軸センサ11y、Z軸センサ11zが検出する軸方向がX軸、Y軸、Z軸からそれぞれずれた角度θx,θy,θzを測定して、出力する。
The axial direction detected by the three-axis sensor may deviate from the three orthogonal axes. Therefore, the
記憶部30は、測定強度記憶部31、測定角度記憶部32、磁界情報記憶部33、および条件記憶部34を含む。測定強度記憶部31は、アンプ12xの出力値を測定磁界強度Hxとして記憶し、アンプ12yの出力値を測定磁界強度Hyとして記憶し、アンプ12zの出力値を測定磁界強度Hzとして記憶する。測定角度記憶部32は、角度θx,θy,θzを記憶する。磁界情報記憶部33は、磁界分布情報を記憶する。条件記憶部34は、しきい値条件を記憶する。磁界分布情報およびしきい値条件の詳細については後述する。
The
演算部40は、補正部41および処理部42を含む。補正部41は、測定強度記憶部31から測定磁界強度Hx,Hy,Hzを取得し、測定角度記憶部32から角度θx,θy,θzを取得する。補正部41は、角度θxを用いて測定磁界強度Hxを補正することによって、X軸方向の補正磁界強度Hx´を求める。また、補正部41は、角度θyを用いて測定磁界強度Hyを補正することによって、Y軸方向の補正磁界強度Hy´を求める。さらに、補正部41は、角度θzを用いて測定磁界強度Hzを補正することによって、Z軸方向の補正磁界強度Hz´を求める。
The
処理部42は、磁界情報抽出部43、比較部44、比率算出部45、および判定部46として機能する。磁界情報抽出部43は、磁界情報記憶部33から磁界分布情報Hxn,Hyn,Hzn(nは1以上の整数)を取得して比較部44に与える。比較部44は、補正部41が求めた補正磁界強度Hx´,Hy´、Hz´と磁界分布情報Hxn,Hyn,Hznとを比較し、その結果を判定部46に与える。比率算出部45は、補正部41が求めた補正磁界強度Hx´,Hy´,Hz´の比率を算出し、判定部46に与える。判定部46は、比較部44または比率算出部45から与えられた情報に基づいて、磁界検出部10が領域α内に存在するか否かを判定し、その結果を制御部50に与える。
The
なお、磁界検出部10が領域α内に存在するか否かを判定することによって、検知装置100が領域α内に存在するか否かを判定することができる。検知装置100が領域αに存在するか否かを判定することによって、検知装置100を携帯する人物、検知装置100を装備した物体などが領域αに存在するか否かを判定することができる。
In addition, it can be determined whether the
制御部50は、検知装置100が領域α内に存在すると判定された場合には送信部60に信号を送信させ、検知装置100が領域α内に存在すると判定されなかった場合には送信部60に信号を送信させない。あるいは、制御部50は、検知装置100が領域α内に存在すると判定された場合と判定されなかった場合とで、送信部60に異なる信号を送信させてもよい。このように、送信部60は、判定部46の判定結果を送信する。なお、送信部60は、判定部46の判定結果を送信する際に、検知装置100の識別情報を併せて送信してもよい。それにより、管理サーバ240は、いずれの検知装置が領域α内に存在するか否かを判定することができる。
The
続いて、磁界分布情報について説明する。図4は、磁界分布情報を説明するための図である。領域α内の各ブロック(位置)における磁界強度は、コイル220に流す交流電流の大きさに応じて定まる。したがって、領域α内の各ブロックにおける磁界強度をあらかじめ取得することができる。図4の各値は、コイル220によって発生する、領域α内の各ブロックにおけるX軸方向の磁界強度(磁界分布情報Hxn)、Y軸方向の磁界強度(磁界分布情報Hyn)およびZ軸方向の磁界強度(磁界分布情報Hzn)の一例である。図4の例では、「n」は1〜9のいずれかの値を示す。「N/A」は領域αの外を意味する。
Next, the magnetic field distribution information will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining magnetic field distribution information. The magnetic field strength in each block (position) within the region α is determined according to the magnitude of the alternating current flowing through the
補正部41によって求められた補正磁界強度Hx´,Hy´,Hz´の組み合わせと図4のいずれかのブロックの値の組み合わせとが一致する場合には、検知装置100が領域α内に存在すると判断することができる。なお、領域α内の磁界強度は連続的に変化するため、領域α内の位置に応じて磁界強度は連続的に変化している。したがって、補正磁界強度Hx´,Hy´,Hz´の組み合わせと図4のいずれかのブロックの値の組み合わせとが完全一致していなくてもよい。具体的には、補正磁界強度Hx´,Hy´,Hz´の各値が、図4のいずれかのブロックの値を含む所定範囲に含まれていれば、検知装置100が領域α内に存在すると判断することができる。
When the combination of the correction magnetic field strengths Hx ′, Hy ′, and Hz ′ obtained by the
続いて、しきい値条件について説明する。磁界情報記憶部33に磁界情報が記憶されていない場合などには、しきい値を用いて、検知装置100が領域α内に存在するか否かを判定することができる。本実施例においては、しきい値条件には、第1しきい値a、第2しきい値b、および第3しきい値cが含まれる。
Next, threshold conditions will be described. When the magnetic field information is not stored in the magnetic field
図5は、コイル220が発生するZ軸方向の磁界を模式的に表した図である。図5の例では、コイル220が矩形状を有していると仮定する。コイル220が形成する矩形の各頂点を点P、点Q、点R、および点Sとする。点Pと点Qとで形成される辺を第1辺とし、点Qと点Rとで形成される辺を第2辺とし、点Rと点Sとで形成される辺を第3辺とし、点Sと点Pとで形成される辺を第4辺とする。X軸正方向は、点Sから点Pに向かう方向および点Rから点Qに向かう方向である。Y軸正方向は、点Pから点Qに向かう方向および点Sから点Rに向かう方向である。Z軸正方向は、点PQRSで形成される平面と垂直な方向であり、図2(b)の例では、領域αの床から天井に向かう方向である。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a magnetic field in the Z-axis direction generated by the
Z軸方向において磁界検出部10が検出可能な強度以上の所定値を第1しきい値aとする。領域α内において第1しきい値a以上の強度でZ軸方向の磁界を発生させると、領域αの外にもZ軸方向の磁界強度が第1しきい値a以上となる領域βが広がる。したがって、Z軸方向の磁界強度のみを用いて領域αの内外を判定すると、領域βにおいて誤検知が生じるおそれがある。そこで、本実施例においては、各軸方向の磁界強度の比を用いて領域αの内外を判定する。
A predetermined value equal to or greater than the intensity that can be detected by the
図6(a)は、X軸と磁界強度Hxとの関係を説明するための図である。図6(b)は、X軸と磁界強度Hyとの関係を説明するための図である。図6(c)は、X軸と磁界強度Hzとの関係を説明するための図である。磁界強度Hx,Hy,Hzは、コイル220が発生する磁界のX軸成分、Y軸成分およびZ軸成分である。図6(a)〜図6(c)において、第1ラインは、図5において第1辺PQの中心および第3辺RSの中心を通る線であり、第2ラインは、第4辺SPを通る線である。また、第1ラインおよび第2ラインは、Z軸方向「ゼロ」を通る。
FIG. 6A is a diagram for explaining the relationship between the X axis and the magnetic field strength Hx. FIG. 6B is a diagram for explaining the relationship between the X-axis and the magnetic field strength Hy. FIG. 6C is a diagram for explaining the relationship between the X axis and the magnetic field strength Hz. The magnetic field strengths Hx, Hy, Hz are the X-axis component, the Y-axis component, and the Z-axis component of the magnetic field generated by the
図6(a)を参照して、磁界強度Hxは、第2ラインよりも第1ラインにおいて大きくなる。また、磁界強度Hxは、第1ラインおよび第2ラインのいずれにおいても、領域αの中心においてゼロを示し、中心から離れるに従って大きくなり、領域αの外側で極大値となり、領域αからさらに離れるに従って小さくなる。したがって、磁界強度Hxは、領域αにおいては、中心から離れるに従って大きくなる。磁界強度Hxが領域αの外で極大値を示す理由を以下で説明する。 Referring to FIG. 6A, the magnetic field strength Hx is larger in the first line than in the second line. Further, the magnetic field strength Hx shows zero at the center of the region α in both the first line and the second line, increases as it goes away from the center, reaches a maximum value outside the region α, and increases further away from the region α. Get smaller. Therefore, the magnetic field strength Hx increases as the distance from the center increases in the region α. The reason why the magnetic field intensity Hx shows a maximum value outside the region α will be described below.
まず、領域α内の所定点T(X,Y,Z)における磁界強度について説明する。図7は、コイル220と磁界強度との関係を説明するための図である。コイル220を流れる電流Iは、第4辺SPの中心付近から点P、点Q、点R、点Sの順に流れ、第4辺SPの中心付近から取り出される。コイル220のターン数を「N」とする。コイル220が形成する矩形平面からの点Tの高さを「h」とする。第2辺QRおよび第4辺SPの長さを「L1」とする。第1辺PQおよび第3辺RSの長さを「L2」とする。辺TPと辺PQとがなす角度を「θ1」とする。辺TQと辺PQとがなす角度を「θ2」とする。点Tと第1辺PQとの距離を「r1」とする。
First, the magnetic field strength at the predetermined point T (X, Y, Z) in the region α will be described. FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the
点Tが第1辺PQから受ける磁界H1は、下記式(1)で表される。
磁界H1がX軸となす角度をθ3とすると、磁界H1のZ軸成分H1Zは下記式(2)で表され、磁界H1のX軸成分H1Xは下記式(3)で表される。点Tが第2辺QRから受ける磁界H2、第3辺RSから受ける磁界H3、および第4辺SPから受ける磁界H4についても、同様の式で求めることができる。
したがって、点Tにおける磁界のX軸成分HXは下記式(4)で表され、Y軸成分HYは下記式(5)で表され、Z軸成分HZは下記式(6)で表される。なお、H3xは、磁界H3のX軸成分である。H2yは、磁界H2のY軸成分である。H4yは、磁界H4のY軸成分である。H2zは、磁界H2のZ軸成分である。H3zは、磁界H3のZ軸成分である。H4zは、磁界H4のZ軸成分である。
続いて、第2辺QRと第4辺SPとの間の領域におけるX軸方向の線(line1)上の磁界強度について説明する。図8(a)は、コイル220が形成する平面に対するline1の高さを説明するための図であり、コイル220を第4辺SP側からみた正面図である。図8(b)は、コイル220の平面図である。図8(a)および図8(b)を参照して、line1の高さは「h」であり、line1の第4辺SPからY軸方向の距離は「d」である。line1上の任意の点と第3辺RSとの距離を「r3」とする。
Next, the magnetic field intensity on the line (line 1) in the X-axis direction in the region between the second side QR and the fourth side SP will be described. FIG. 8A is a view for explaining the height of the
ここで、line1上において、r1<r3およびr3≧√2の関係を満たす範囲のX軸方向の磁界強度Hxについて説明する。なお、L1=1、L2=3、h=1、d=1.5、I=1.5の条件が成立するものとする。この場合、磁界強度Hxは、下記式(7)のように表すことができる。なお、距離r1と距離r3との関係は、下記式(8)のように表すことができる。式(7)において、「θ4」は辺TRと辺RSとがなす角度であり、「θ5」は辺TSと辺RSとがなす角度であり、「θ6」は磁界H3がX軸となる角度である。
磁界強度Hxの極大値とその座標は、式(7)の微分関数がゼロとなる「r1」、「r3」の値から求めることができる。図9は、「r1」と「r3」との関係を説明するための図である。図9を参照して、式(7)の極大値は、第1辺PQの上ではなく、コイル220の外側に位置する。以上のことから、磁界強度Hxは、領域αの外で極大値を示す。
The maximum value of the magnetic field strength Hx and its coordinates can be obtained from the values of “r 1 ” and “r 3 ” at which the differential function of Equation (7) becomes zero. FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between “r 1 ” and “r 3 ”. Referring to FIG. 9, the local maximum value of Expression (7) is not on the first side PQ but outside the
再度、図6(b)を参照して、磁界強度Hyは、第1ラインのどの点においてほぼゼロとなる。これは、第2辺QRが発生する磁界と第4辺SPが発生する磁界とが互いに相殺するからである。磁界強度Hyは、第1ラインから離れるに従って、所定の大きさを有するようになる。例えば。磁界強度Hyは、第2ラインでは、領域αの中心部で極大となり、領域αの中心から離れるに従って小さくなる。 Referring to FIG. 6B again, the magnetic field strength Hy becomes almost zero at any point on the first line. This is because the magnetic field generated by the second side QR and the magnetic field generated by the fourth side SP cancel each other. The magnetic field strength Hy has a predetermined magnitude as the distance from the first line increases. For example. In the second line, the magnetic field strength Hy becomes maximum at the center of the region α, and decreases as the distance from the center of the region α increases.
図6(c)を参照して、磁界強度Hzは、領域αの中心部で極大となり、領域αの中心から離れるに従って小さくなる。したがって、磁界強度Hzは、コイル220が形成する矩形状の各頂点において最も小さくなる。
Referring to FIG. 6C, the magnetic field intensity Hz becomes maximum at the center of the region α, and decreases as the distance from the center of the region α increases. Therefore, the magnetic field intensity Hz is the smallest at each rectangular apex formed by the
図6(a)〜図6(c)で説明したように、コイル220が発生する磁界は、位置に応じて、また各軸成分に応じて、異なる強度分布を有する。領域α内でZ軸方向の磁界強度が最も小さくなる点を基準点として理想モデルに用いる。矩形状を有するコイル220では、各頂点が基準点となる。本実施例においては、点Sを基準点として用いることにする。基準点における磁界強度を(Hxref,Hyref,Hzref)と表す。L1=1、L2=3、h=1、I=1.5、N=1とすると、上記基準点の磁界強度を値にすると、(593,808,648)となる。この例では、第1しきい値aは、「648」またはそれ以下に設定される。領域α内すべてが第1しきい値aを十分に超えるためのマージンを考慮して、第1しきい値aは、例えばHzref×0.8に設定される(a=518)。
As described with reference to FIGS. 6A to 6C, the magnetic field generated by the
領域α内のZ軸方向成分は、すべてa=518以上になる一方、領域α外でもa=518以上になる位置がある。ここで、X軸方向およびY軸方向の強度分布が異なる点を利用し、Z軸方向成分とX軸方向成分との強度比率およびZ軸方向成分とY軸方向成分との強度比率をそれぞれ算出し、領域αの内外の判定に利用する。 The components in the Z-axis direction in the region α are all a = 518 or more, while there are positions where a = 518 or more outside the region α. Here, using the difference in intensity distribution between the X-axis direction and the Y-axis direction, the intensity ratio between the Z-axis direction component and the X-axis direction component and the intensity ratio between the Z-axis direction component and the Y-axis direction component are calculated. And used for determination of the inside and outside of the region α.
図10(a)は、X軸方向成分とZ軸方向成分との磁界強度比率(Hx/Hz)を説明するための図である。図10(b)は、Y軸方向成分とZ軸方向成分との磁界強度比率(Hy/Hz)を説明するための図である。図10(a)および図10(b)においては、第1ラインおよび第2ラインの両方が描かれている。 FIG. 10A is a diagram for explaining the magnetic field strength ratio (Hx / Hz) between the X-axis direction component and the Z-axis direction component. FIG. 10B is a diagram for explaining the magnetic field strength ratio (Hy / Hz) between the Y-axis direction component and the Z-axis direction component. In FIG. 10A and FIG. 10B, both the first line and the second line are drawn.
図10(a)を参照して、第1ラインおよび第2ラインのいずれにおいても、Hx/Hzは、領域α内において、中心でゼロを示し、中心から離れるに従って大きくなる。したがって、領域αの端におけるHx/Hzを第2しきい値bとして用い、Hx/Hzが第2しきい値b未満であれば検知装置100が領域α内に存在すると判定することができる。なお、Hx/Hzは、基準点において最も大きくなるため、基準点におけるHx/Hzを第2しきい値bに設定することができる。本実施例においては、第2しきい値b=0.92である。
Referring to FIG. 10A, in both the first line and the second line, Hx / Hz indicates zero at the center in the region α and increases as the distance from the center increases. Accordingly, Hx / Hz at the end of the region α is used as the second threshold value b, and if Hx / Hz is less than the second threshold value b, it can be determined that the
図10(b)を参照して、第1ラインにおけるHyがゼロであることから、第1ラインにおけるHy/Hzはゼロである。第1ラインから離れるとHyが所定の大きさを有するようになることから、Hy/Hzも所定の大きさを有するようになる。この場合、Hy(≠0)/Hzは、領域α内において、中心で最も小さくなり、中心から離れるに従って大きくなる。したがって、領域αの端におけるHy/Hzを第3しきい値cとして用い、Hy/Hzが第3しきい値c未満であれば検知装置100が領域α内に存在すると判定することができる。なお、Hy/Hzは、基準点において最も大きくなるため、基準点におけるHy/Hzを第3しきい値cに設定することができる。本実施例においては、第3しきい値c=1.25である。
Referring to FIG. 10B, Hy / Hz in the first line is zero because Hy in the first line is zero. Since Hy has a predetermined size when moving away from the first line, Hy / Hz also has a predetermined size. In this case, Hy (≠ 0) / Hz is the smallest at the center in the region α and increases as the distance from the center increases. Therefore, Hy / Hz at the end of the region α is used as the third threshold value c, and if Hy / Hz is less than the third threshold value c, it can be determined that the
表1は、領域αの内外の各点における磁界強度Hx,Hy,Hzおよび各比率の計算結果を示す。再度図5を参照して、点Aは、第1ライン上において領域αの外に位置する点である。点Oは、領域αの中心点であり、第1ライン上に位置する。点Bは、頂点Sと一致する基準点であり、第2ライン上に位置する。点Cは、第2ラインの中心に位置する点である。点Dは、第1ラインにおいて領域αの端に位置する点である。点Eは、第1ラインと第2ラインとの間の任意の点である。
表1を参照して、領域α内においては、いずれの点におけるHzも、点BにおけるHzよりも大きくなった。また、領域α内においては、いずれの点におけるHx/Hzも、点BにおけるHx/Hzよりも小さくなった。さらに、領域α内においては、いずれの点におけるHy/Hzも、点BにおけるHy/Hzよりも小さくなった。したがって、点BにおけるHzの値またはそれ以下の値を第1しきい値aとして用い、点BにおけるHx/Hzを第2しきい値bとして用い、点BにおけるHy/Hzを第3しきい値cとして用いることができる。 Referring to Table 1, in the region α, the Hz at any point was larger than the Hz at the point B. Further, in the region α, Hx / Hz at any point was smaller than Hx / Hz at point B. Furthermore, within the region α, Hy / Hz at any point was smaller than Hy / Hz at point B. Therefore, the value of Hz at point B or lower is used as the first threshold value a, Hx / Hz at point B is used as the second threshold value b, and Hy / Hz at point B is the third threshold value. Can be used as the value c.
判定部46は、Hz´が第1しきい値aを上回り、かつ、(Hx´/Hz´)<第2しきい値bおよび(Hy´/Hz´)<第3しきい値cの少なくともいずれか一方が成立する場合に、検知装置100が領域α内に存在すると判定する。この場合、誤判定を抑制することができる。なお、Hz´が第1しきい値aを上回り、かつ、(Hx´/Hz´)<第2しきい値bおよび(Hy´/Hz´)<第3しきい値cの両方の関係が成立する場合に、磁界検出部10が領域α内に存在すると判定してもよい。この場合、誤判定をより抑制することができる。
The
図11は、しきい値a,b,cを設定する際に設定装置250によって実行されるフローチャートの一例を説明するための図である。図11を参照して、設定装置250は、パラメータ「L1」、「L2」、「h」、「I」、「N」を設定する(ステップS1)。これらのパラメータは、ユーザによって設定装置250に入力される。
FIG. 11 is a diagram for explaining an example of a flowchart executed by the
次に、設定装置250は、図5の基準点の座標(x,y,z)を決定する(ステップS2)。次いで、設定装置250は、基準点における磁界強度(Hxref,Hyref,Hzref)を計算する(ステップS3)。次に、設定装置250は、Hzref×0.8を第1しきい値aに設定し、Hxref/Hzrefを第2しきい値bに設定し、Hyref/Hzrefを第3しきい値cに設定する(ステップS4)。以上の手順により、各しきい値が設定される。これらのしきい値は、条件記憶部34に記憶される。
Next, the
図12は、検知装置100が領域α内に存在するか否かを判定する際に実行するフローチャートの一例を説明するための図である。図12を参照して、磁界検出部10は、任意の点(3軸センサの位置)における磁界強度(Hx,Hy,Hz)を測定する(ステップS11)。なお、測定された磁界強度は補正部41によって補正され、補正磁界強度(Hx´,Hy´,Hz´)が求められる。次に、比率算出部45は、磁界強度比率Hx´/Hz´,Hy´/Hz´を算出する(ステップS12)。
FIG. 12 is a diagram for explaining an example of a flowchart executed when determining whether or not the
次に、判定部46は、Hz´が第1しきい値a以下であるか否かを判定する(ステップS13)。ステップS13において「Yes」と判定された場合、判定部46は、検知装置100が領域αの外にあると判定し(ステップS17)、フローチャートの実行を終了する。ステップS13において「No」と判定された場合、判定部46は、磁界強度比率Hx´/Hz´が第2しきい値b以上であるか否かを判定する(ステップS14)。ステップS14において「Yes」と判定された場合、判定部46は、検知装置100が領域αの外にあると判定し(ステップS17)、フローチャートの実行を終了する。ステップS14において「No」と判定された場合、判定部46は、磁界強度比率Hy´/Hz´が第3しきい値c以上であるか否かを判定する(ステップS15)。
Next, the
ステップS15において「Yes」と判定された場合、判定部46は、検知装置100が領域αの外にあると判定し(ステップS17)、フローチャートの実行を終了する。ステップS15において「No」と判定された場合、判定部46は、検知装置100が領域αの内にあると判定し(ステップS16)、フローチャートの実行を終了する。以上の手順により、検知装置100が領域αの内外のいずれにあるか判定することができる。
When it determines with "Yes" in step S15, the
本実施例によれば、コイル220が形成する平面上の軸成分と該平面と垂直方向の軸成分との比率を用いることによって、誤検知を抑制しつつ、領域α内における物体、人物などの存在を検知することができる。
According to the present embodiment, by using the ratio between the axial component on the plane formed by the
なお、本実施例においては、磁界検出部10は、3軸方向の磁界強度成分を検出しているが、少なくとも、コイル220が形成する平面上の軸成分と該平面と垂直方向をなす軸成分とを検出すればよい。また、本実施例においては、コイル220が形成する平面上の直行する2軸(X軸、Y軸)方向の磁界強度成分を直接検出しているが、それに限られない。例えば、コイル220が形成する平面上の直交しない2軸方向の磁界強度成分を検出し、直行する2軸方向の成分に変換してもよい。
In the present embodiment, the magnetic
また、本実施例においては領域αが直方体形状を有していたが、それに限られない。例えば、領域αは、多角柱、円柱、球などであってもよい。この場合、コイル220は、領域αを平面的に囲む形状を有していればよい。例えば、コイル220は、領域αの形状に合わせて、円形状、ひし形状、多角形状を有していてもよい。
In the present embodiment, the region α has a rectangular parallelepiped shape, but is not limited thereto. For example, the region α may be a polygonal column, a cylinder, a sphere, or the like. In this case, the
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
10 磁界検出部
11 軸センサ
12 アンプ
20 角度検出部
30 記憶部
31 測定強度記憶部
32 測定角度記憶部
33 磁界情報記憶部
34 条件記憶部
40 演算部
41 補正部
42 処理部
43 磁界情報抽出部
44 比較部
45 比率算出部
46 判定部
50 制御部
60 送信部
100 検知装置
200 検知システム
210 交流電流供給源
220 コイル
230 受信機
240 管理サーバ
250 設定装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記平面上の軸成分と前記垂直方向の軸成分との比率に応じて、前記検出部が所定の領域内に存在するか否かを判定する判定部と、を備え、
前記判定部は、前記垂直方向の軸成分が所定値を上回る場合において、前記垂直方向の軸成分に対する前記平面上の軸成分の比が所定値を下回る場合に、前記検出部が前記所定の領域内に存在すると判定することを特徴とする検知装置。 A detection unit that detects an alternating magnetic field intensity generated by the coil separately into an axial component on a plane formed by the coil and an axial component perpendicular to the plane formed by the coil;
A determination unit that determines whether or not the detection unit exists in a predetermined region in accordance with a ratio between an axial component on the plane and the vertical axis component ;
In the case where the vertical axis component exceeds a predetermined value, the determination unit determines that the detection unit detects the predetermined region when the ratio of the axial component on the plane to the vertical axis component is lower than a predetermined value. A detection device characterized in that it is determined to be present in the inside .
前記判定部は、前記垂直方向の軸成分が第1しきい値を上回る場合において、前記垂直方向の軸成分に対する前記2軸成分の一方の比が第2しきい値を下回りかつ前記垂直方向の軸成分に対する前記2軸成分の他方の比が第3しきい値を下回る場合に、前記検出部が前記所定の領域内に存在すると判定することを特徴とする請求項1記載の検知装置。 The detection unit detects a biaxial component on a plane formed by the coil from the alternating magnetic field intensity generated by the coil,
When the vertical axis component exceeds a first threshold value, the determination unit is configured such that one ratio of the two axis components to the vertical axis component is lower than a second threshold value and the vertical axis component is lower than the first threshold value. The detection device according to claim 1, wherein when the other ratio of the two-axis component to the axis component is lower than a third threshold value, it is determined that the detection unit exists in the predetermined region.
前記コイルが形成する平面上の2軸方向は、前記矩形状の互いに直交する各辺と一致することを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の検知装置。 The coil has a rectangular winding, and surrounds the predetermined area in a plane,
5. The detection device according to claim 2 , wherein a biaxial direction on a plane formed by the coil coincides with the rectangular sides that are orthogonal to each other.
前記検知装置の送信部から送信される信号を受信する受信機と、を備え、
前記判定部は、前記垂直方向の軸成分が所定値を上回る場合において、前記垂直方向の軸成分に対する前記平面上の軸成分の比が所定値を下回る場合に、前記検出部が前記所定の領域内に存在すると判定することを特徴とする検知システム。 A detection unit that detects an alternating magnetic field intensity generated by the coil separately into an axial direction on a plane formed by the coil and an axial component perpendicular to the plane formed by the coil; and an axial component on the plane And a determination unit that determines whether or not the detection unit exists within a predetermined region according to a ratio between the vertical axis component and the vertical axis component, and a transmission unit that transmits a determination result of the determination unit A detection device;
A receiver for receiving a signal transmitted from the transmission unit of the detection device ,
In the case where the vertical axis component exceeds a predetermined value, the determination unit determines that the detection unit detects the predetermined region when the ratio of the axial component on the plane to the vertical axis component is lower than a predetermined value. The detection system characterized by determining that it exists in the inside .
前記平面上の軸成分と前記垂直方向の軸成分との比率に応じて、前記検出部が所定の領域内に存在するか否かを判定するに際して、前記垂直方向の軸成分が所定値を上回る場合において、前記垂直方向の軸成分に対する前記平面上の軸成分の比が所定値を下回る場合に、前記検出部が前記所定の領域内に存在すると判定することを特徴とする検知方法。 Using the detection unit, the alternating magnetic field intensity generated by the coil is detected by separating the axial component on the plane formed by the coil and the axial component perpendicular to the plane formed by the coil,
Depending on the ratio of the axial component and the vertical axis component on the plane, when the detection unit to determine whether present in a given area, the axial component of the vertical direction exceeds a predetermined value In this case, when the ratio of the axial component on the plane to the vertical axial component is lower than a predetermined value, it is determined that the detection unit is present in the predetermined region .
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