传感器以及推定方法技术

本公开涉及传感器以及推定方法。所述传感器具备：发送天线，其具有发送发送信号的N个发送天线元件；接收天线，其具有分别接收包括N个发送信号中的通过生物体反射后的反射信号的N个接收信号的M个接收天线元件；电路；以及存储器，电路执行：根据各接收信号，从表示各发送天线元件与各接收天线元件之间的传播特性的N×M的第1矩阵中提取与预定频率范围对应的第2矩阵，使用第2矩阵来推定生物体所存在的位置，基于推定出的位置和发送及接收天线的位置来算出对生物体的RCS(Rader cross‑section)值，使用算出的RCS值、和表示RCS值与生物体的姿势的对应关系的信息，推定生物体的姿势。

【技术实现步骤摘要】
传感器以及推定方法
本公开涉及通过利用无线信号来推定生物体的姿势的传感器以及推定方法。
技术介绍
作为获知人物的位置等的方法，利用无线信号的方法正在被进行研究(例如参照专利文献1～3)。专利文献1中公开了使用多普勒传感器的生物体检测的方法，专利文献2中公开了使用多普勒传感器和滤波器检测人的动作、生物体信息的方法。专利文献3中公开了通过使用傅立叶变换来解析包含多普勒频移(dopplershift)的成分，能够获知成为检测对象的人物的位置、状态。另外，专利文献4中公开了以多个天线的频道信息、各种传感信息为基础并通过机器学习来推定生物体的位置和/或状态的方法，专利文献5中公开了多个天线、超声波雷达、基于多个天线的生物体的状态推定方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2014-512526号公报专利文献2：国际公开第2014/141519号专利文献3：日本特开2015-117972号公报专利文献4：日本特开2014-190724号公报专利文献5：日本特开2005-292129号公报专利文献6：日本特开2001-159678号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，为了使通过利用无线信号来对生物体的姿势进行推定的精度提高，需要进一步的改善。用于解决问题的技术方案为了实现上述目的，本公开的一个方式涉及的传感器，具备：发送天线，其具有N个发送天线元件，N是2以上的自然数，所述N个发送天线元件分别向生物体可能存在的预定范围发送发送信号；接收天线，其具有M个接收天线元件，M是2以上的自然数，所述M个接收天线元件分别接收包括由所述N个发送天线元件发送的N个发送信号中的一部分发送信号通过所述生物体反射后的反射信号的N个接收信号；电路；以及存储器，所述电路，根据在所述M个接收天线元件的每一个中以预定期间接收到的所述N个接收信号的每一个，算出N×M的第1矩阵，所述N×M的第1矩阵以表示所述N个发送天线元件的每一个与所述M个接收天线元件的每一个之间的传播特性的各复传递函数(complextransmissionfunction)作为成分，通过提取所述第1矩阵中的与预定频率范围对应的第2矩阵，提取与受到所述生物体的包括呼吸、心跳以及体动中的至少一方的体征(vital)活动的影响的成分对应的所述第2矩阵，使用所述第2矩阵，推定所述生物体相对于所述传感器所存在的位置，基于所述推定出的位置、所述发送天线的位置和所述接收天线的位置，算出表示所述生物体与所述发送天线的距离的第1距离以及表示所述生物体与所述接收天线的距离的第2距离，使用所述第1距离以及所述第2距离，算出对所述生物体的RCS即雷达散射截面(Radercross-section)值，使用所述算出的RCS值、和存储于所述存储器的表示RCS值与所述生物体的姿势的对应关系的信息，推定所述生物体的姿势。专利技术效果根据本公开，通过利用无线信号，能够短时间且高精度地进行生物体的姿势的推定。附图说明图1是表示实施方式1中的传感器的构成的一例的框图。图2是表示实施方式1中的电路以及存储器的功能性结构的框图。图3示出实施方式1中的表示对应关系的信息的一例。图4是表示实施方式1中的传感器的工作的一例的流程图。图5是表示实施方式2中的传感器的构成的一例的框图。图6是表示实施方式2中的电路以及存储器的功能性结构的框图。图7示出实施方式2中的表示对应关系的信息的一例。图8是表示用于确认实施方式2的传感器的效果而实施的实验的概要的图。图9是表示使用图8中示出的实验系统的实验结果的图。图10是表示从实验结果获得的第1RCS范围～第4RCS范围的具体例、以及第1高度范围～第4高度范围的具体例的图。标号说明10、10A：传感器20、20A：发送天线21、21A：发送天线元件30、30A：接收天线31、31A：接收天线元件40、40A：电路41：存储器42、42A：表示对应关系的信息50、50A：生物体410：复传递函数算出部420：生物体成分算出部430：位置推定处理部430A：三维位置推定处理部440：RCS算出部450：姿势推定部具体实施方式(成为本公开的基础的见解)对于与利用无线信号推定生物体的状态有关的现有技术，专利技术人进行了详细的研究。其结果，已知在专利文献1以及专利文献2的方法中存在如下问题，即、虽然能够检测人物的存在、不存在，但无法检测人物所存在的方向、位置、大小、姿势等。另外，已知在专利文献3的方法中存在如下问题，即、难以短时间且高精度地对人物等生物体所存在的方向和/或生物体所存在的位置进行检测。其原因在于，由源于生物体活动的多普勒效应而引起的频率变化是极小的，为了通过傅立叶变换来观测该频率变化，需要在生物体静止的状态下的长时间(例如数十秒钟)的观测。另外，原因在于一般而言生物体很少会在数十秒钟内持续相同的姿势和/或位置。再者，已知在专利文献4中存在不得不按各个使用者来进行机器学习这一问题，另外，专利文献5具有在天花板的广阔的范围内设置多个超声波天线的安装问题、成本问题。专利技术人对以上问题反复进行研究的结果是，发现了通过使用从包括放置在不同位置的天线元件的发送天线发送并由生物体反射后的反射信号的传播特性和散射截面，能够短时间且高精度地进行对该生物体所存在的方向、位置、大小、姿势等的推定，得到了本公开。(1)本公开的一个技术方案涉及的传感器，具备：发送天线，其具有N个发送天线元件，N是2以上的自然数，所述N个发送天线元件分别向生物体可能存在的预定范围发送发送信号；接收天线，其具有M个接收天线元件，M是2以上的自然数，所述M个接收天线元件分别接收包括由所述N个发送天线元件发送的N个发送信号中的一部分发送信号通过所述生物体反射后的反射信号的N个接收信号；电路；以及存储器，所述电路，根据在所述M个接收天线元件的每一个中以预定期间接收到的所述N个接收信号的每一个，算出N×M的第1矩阵，所述N×M的第1矩阵以表示所述N个发送天线元件的每一个与所述M个接收天线元件的每一个之间的传播特性的各复传递函数作为成分，通过提取所述第1矩阵中的与预定频率范围对应的第2矩阵，提取与受到所述生物体的包括呼吸、心跳以及体动中的至少一方的体征活动的影响的成分对应的所述第2矩阵，使用所述第2矩阵，推定所述生物体相对于所述传感器所存在的位置，基于所述推定出的位置、所述发送天线的位置和所述接收天线的位置，算出表示所述生物体与所述发送天线的距离的第1距离以及表示所述生物体与所述接收天线的距离的第2距离，使用所述第1距离以及所述第2距离，算出对所述生物体的RCS即雷达散射截面(Radercross-section)值，使用所述算出的RCS值、和存储于所述存储器的表示RCS值与所述生物体的姿势的对应关系的信息，推定所述生物体的姿势。因此，能够短时间且高精度地进行生物体所存在的位置以及在该位置的生物体的姿势的推定。(2)在上述技术方案中，也可以为，所述预定期间是所述生物体的呼吸、心跳以及体动中的至少一方的周期的大致一半。因此，能够有效地进行生物体所存在的位置以及在该位置的生物体的姿势的推定。(3)在上述技术方案中，也可以为，所述电路，推定所述生物体是否是正对着与所述发送天线以及所述接收天线的排列方向垂直的方向的姿势。(4)在上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器，具备：发送天线，其具有N个发送天线元件，N是2以上的自然数，所述N个发送天线元件分别向生物体可能存在的预定范围发送发送信号；接收天线，其具有M个接收天线元件，M是2以上的自然数，所述M个接收天线元件分别接收包括由所述N个发送天线元件发送的N个发送信号中的一部分发送信号通过所述生物体反射后的反射信号的N个接收信号；电路；以及存储器，所述电路，根据在所述M个接收天线元件的每一个中以预定期间接收到的所述N个接收信号的每一个，算出N×M的第1矩阵，所述N×M的第1矩阵以表示所述N个发送天线元件的每一个与所述M个接收天线元件的每一个之间的传播特性的各复传递函数作为成分，通过提取所述第1矩阵中的与预定频率范围对应的第2矩阵，提取与受到所述生物体的包括呼吸、心跳以及体动中的至少一方的体征活动的影响的成分对应的所述第2矩阵，使用所述第2矩阵，推定所述生物体相对于所述传感器所存在的位置，基于所述推定出的位置、所述发送天线的位置和所述接收天线的位置，算出表示所述生物体与所述发送天线的距离的第1距离以及表示所述生物体与所述接收天线的距离的第2距离，使用所述第1距离以及所述第2距离，算出对所述生物体的雷达散射截面值，使用所述算出的雷达散射截面值、和存储于所述存储器的表示雷达散射截面值与所述生物体的姿势的对应关系的信息，推定所述生物体的姿势。...

【技术特征摘要】
2016.07.05 JP 2016-133283;2017.03.28 JP 2017-063501.一种传感器，具备：发送天线，其具有N个发送天线元件，N是2以上的自然数，所述N个发送天线元件分别向生物体可能存在的预定范围发送发送信号；接收天线，其具有M个接收天线元件，M是2以上的自然数，所述M个接收天线元件分别接收包括由所述N个发送天线元件发送的N个发送信号中的一部分发送信号通过所述生物体反射后的反射信号的N个接收信号；电路；以及存储器，所述电路，根据在所述M个接收天线元件的每一个中以预定期间接收到的所述N个接收信号的每一个，算出N×M的第1矩阵，所述N×M的第1矩阵以表示所述N个发送天线元件的每一个与所述M个接收天线元件的每一个之间的传播特性的各复传递函数作为成分，通过提取所述第1矩阵中的与预定频率范围对应的第2矩阵，提取与受到所述生物体的包括呼吸、心跳以及体动中的至少一方的体征活动的影响的成分对应的所述第2矩阵，使用所述第2矩阵，推定所述生物体相对于所述传感器所存在的位置，基于所述推定出的位置、所述发送天线的位置和所述接收天线的位置，算出表示所述生物体与所述发送天线的距离的第1距离以及表示所述生物体与所述接收天线的距离的第2距离，使用所述第1距离以及所述第2距离，算出对所述生物体的雷达散射截面值，使用所述算出的雷达散射截面值、和存储于所述存储器的表示雷达散射截面值与所述生物体的姿势的对应关系的信息，推定所述生物体的姿势。2.根据权利要求1所述的传感器，所述预定期间是所述生物体的呼吸、心跳以及体动中的至少一方的周期的大致一半。3.根据权利要求1或2所述的传感器，所述电路，推定所述生物体是否是正对着与所述发送天线以及所述接收天线的排列方向垂直的方向的姿势。4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器，所述N是3以上的自然数，所述N个发送天线元件中的至少3个发送天线元件分别配置在铅直方向以及水平方向不同的位置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：中山武司，饭冢翔一，本间尚树，笹川大，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP