本公開涉及利用無線信號推定運(yùn)動物體的方向和/或位置的定位傳感器以及推定方法。

背景技術(shù)：

作為獲知人物的位置等的方法，利用無線信號的方法正在被進(jìn)行研究(例如，參照專利文獻(xiàn)1～3)。專利文獻(xiàn)1中公開了使用多普勒傳感器的生物體檢測的方法，專利文獻(xiàn)2中公開了使用多普勒傳感器和濾波器檢測人的動作或生物體信息的方法。專利文獻(xiàn)3中公開了：通過使用傅立葉變換來解析包含多普勒頻移(dopplershift)的成分，能夠獲知成為檢測對象的人物的位置或狀態(tài)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特表2014-512526號公報

專利文獻(xiàn)2：國際公開第2014/141519號

專利文獻(xiàn)3：日本特開2015-117972號公報

專利文獻(xiàn)4：日本特開2015-072173號公報

專利文獻(xiàn)5：日本特開2015-119770號公報

專利文獻(xiàn)6：日本特愿2013-558810號公報

專利文獻(xiàn)7：日本特開2014-215200號公報

專利文獻(xiàn)8：日本特開2015-117961號公報

專利文獻(xiàn)9：國際公開第2012/115220號

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：f.adib,z.kabelac,d.katabi,andr.miller,“3dtrackingviabodyradioreflections,”11thusenixsymp.net.systemsdesign\&impl.(usenixnsdi‘14),apr.2014.

非專利文獻(xiàn)2：daisasakawa,keitakonno,naokihonma,kentaronishimori,nobuyasutakemura,tsutomumitsui,“fastestimationalgorithmforlivingbodyradar,”2014internationalsymposiumonantennasandpropagation(isap2014),fr3d,pp.583-584,dec.2014

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問題

然而，在專利文獻(xiàn)1以及專利文獻(xiàn)2的方法中，存在雖然能夠檢測人物的存在、不存在，但無法檢測人物所存在的方向和/或位置的問題。

另外，在專利文獻(xiàn)3的方法中，存在難以短時間且高精度地檢測人物等生物體所存在的方向和/或生物體所存在的位置這一問題。其原因在于，由源于生物體活動的多普勒效應(yīng)而引起的頻率變化是極小的，為了通過傅立葉變換來觀測該頻率變化，需要在生物體靜止的狀態(tài)下的長時間(例如數(shù)十秒鐘)的觀測。另外，其原因在于，一般而言，生物體不會在數(shù)十秒鐘內(nèi)持續(xù)相同的姿勢和位置。

本發(fā)明是鑒于上述情形而做出的，其目的在于提供能夠利用無線信號短時間且高精度地進(jìn)行對運(yùn)動物體所存在的方向等的推定的推定裝置以及推定方法。

用于解決問題的技術(shù)方案

本公開的一個技術(shù)方案中的定位傳感器具備：發(fā)送天線元件，其向從所述定位傳感器起的運(yùn)動物體可能存在的預(yù)定范圍發(fā)送發(fā)送信號；多個接收天線元件，所述多個接收天線元件分別接收多個接收信號的各接收信號，所述多個接收信號分別包含所述運(yùn)動物體將所述發(fā)送信號反射而得到的反射信號；接收部，其以預(yù)定的取樣周期對所述多個接收信號的每一個進(jìn)行預(yù)定期間的觀測；處理器；以及存儲器，所述處理器根據(jù)所述多個接收信號的每一個，算出分別表示所述發(fā)送天線元件和所述多個接收天線元件的每一個之間的傳播特性的多個復(fù)變傳遞函數(shù)，在所述存儲器中，使所述多個復(fù)變傳遞函數(shù)的每一個以與觀測到與所述多個復(fù)變傳遞函數(shù)的每一個對應(yīng)的所述多個接收信號的各個接收信號的各個時刻相對應(yīng)的方式進(jìn)行記錄，提取多組復(fù)變傳遞函數(shù)，每組復(fù)變傳遞函數(shù)為所述多個復(fù)變傳遞函數(shù)中的與預(yù)定間隔的兩個時刻對應(yīng)的兩個復(fù)變傳遞函數(shù)，算出分別表示所述多組的各組包含的兩個復(fù)變傳遞函數(shù)的差分的多個差分信息，所述多個差分信息分別由n維向量表示，基于所述多個差分信息的各差分信息，推定所述運(yùn)動物體相對于所述定位傳感器所存在的方向。

本公開的另一技術(shù)方案中的定位傳感器具備：m個發(fā)送天線元件，m是2以上的自然數(shù)，所述m個發(fā)送天線元件分別向從所述定位傳感器起的運(yùn)動物體可能存在的預(yù)定范圍發(fā)送各發(fā)送信號；n個接收天線元件，n是2以上的自然數(shù)，所述n個接收天線元件分別接收各接收信號，所述各接收信號包含各發(fā)送信號由所述運(yùn)動物體反射后的各反射信號；接收部，其以預(yù)定的取樣周期對所述各接收信號進(jìn)行預(yù)定期間的觀測；處理器；以及存儲器，所述處理器，根據(jù)所述各接收信號，算出分別表示所述m個發(fā)送天線元件的每一個和所述n個接收天線元件的每一個之間的傳播特性的m×n個復(fù)變傳遞函數(shù)，在所述存儲器中，使所述m×n個復(fù)變傳遞函數(shù)的每一個以與觀測到與所述m×n個復(fù)變傳遞函數(shù)的每一個對應(yīng)的所述m×n個接收信號的各個接收信號的各個時刻相對應(yīng)的方式進(jìn)行記錄，提取多組復(fù)變傳遞函數(shù)，每組復(fù)變傳遞函數(shù)為所述m×n個復(fù)變傳遞函數(shù)中的與預(yù)定間隔的兩個時刻對應(yīng)的兩個復(fù)變傳遞函數(shù)，算出分別表示所述多組的各組包含的兩個復(fù)變傳遞函數(shù)的差分的多個差分信息，所述多個差分信息分別由m×n維矩陣表示，基于所述多個差分信息的各差分信息，推定所述運(yùn)動物體相對于所述定位傳感器所存在的方向。

發(fā)明效果

根據(jù)本公開，能夠利用無線信號短時間且高精度地進(jìn)行對運(yùn)動物體所存在的方向等的推定。

附圖說明

圖1是表示實施方式1中的推定裝置的結(jié)構(gòu)的一例的框圖。

圖2是表示圖1所示的推定裝置的檢測對象的一例的圖。

圖3是概念性地表示圖1所示的天線部中的信號波的傳遞狀況的圖。

圖4是表示實施方式1中的在計算差分信息時所使用的預(yù)定間隔的兩個時刻的一例的概念圖。

圖5是表示與圖4不同的預(yù)定間隔的兩個時刻的一例的概念圖。

圖6是表示實施方式1中的推定裝置的推定處理的流程圖。

圖7是表示實施方式2中的推定裝置的結(jié)構(gòu)的一例的框圖。

圖8是表示圖7所示的推定裝置的檢測對象的一例的圖。

圖9是表示實施方式2中的推定裝置的推定處理的流程圖。

圖10是表示使用了實施方式2涉及的推定方法的實驗的概念的圖。

圖11是表示使用了實施方式2涉及的推定方法的實驗結(jié)果的圖。

圖12是表示使用了實施方式2涉及的推定方法的另一實驗結(jié)果的圖。

標(biāo)號說明

10、20：推定裝置；11：天線部；11a、21a：發(fā)送天線部；11b、21b：接收天線部；12：發(fā)送機(jī)；13、23：接收部；14、24：復(fù)變傳遞函數(shù)算出部；15、25：差分信息算出部；16：方向推定處理部；22：發(fā)送部；26：位置推定處理部；50：生物體。

具體實施方式

(成為本公開的基礎(chǔ)的見解)

作為獲知人物的位置等的方法，利用無線信號的方法正在被進(jìn)行研究。

例如專利文獻(xiàn)1中公開了使用多普勒傳感器的生物體檢測的方法，專利文獻(xiàn)2中公開了使用多普勒傳感器和濾波器檢測人的動作或生物體信息的方法。

另外，例如專利文獻(xiàn)3中公開了：對預(yù)定的區(qū)域發(fā)送無線信號，用多個天線接收由檢測對象反射后的無線信號，從而推定收發(fā)天線間的復(fù)變傳遞函數(shù)。復(fù)變傳遞函數(shù)是表示輸入和輸出的關(guān)系的復(fù)變函數(shù)，在此，表示收發(fā)天線間的傳播特性。該復(fù)變傳遞函數(shù)的元素數(shù)等于發(fā)送天線數(shù)和接收天線數(shù)之積。

專利文獻(xiàn)3中進(jìn)一步公開了：通過使用傅立葉變換來解析包含多普勒頻移的成分，能夠獲知成為檢測對象的人物的位置或狀態(tài)。更具體而言，記錄復(fù)變傳遞函數(shù)的元素的時間變化，并對其時間波形進(jìn)行傅立葉變換。人物等生物體的呼吸、心跳等生物體活動會對反射波引起輕微的多普勒效應(yīng)。因此，包含多普勒頻移的成分包括人物的影響。另一方面，沒有多普勒頻移的成分并未受到人物的影響，也就是與來自固定物的反射波和/或收發(fā)天線之間的直接波對應(yīng)。基于以上原因，在專利文獻(xiàn)3中公開了：通過解析包含多普勒頻移的成分，能夠獲知成為檢測對象的人物的位置或狀態(tài)。

同樣地，例如在專利文獻(xiàn)4～專利文獻(xiàn)9中，通過對觀測得到的信號進(jìn)行傅立葉變換，來取出源于人物(生物體)的多普勒成分。而且，公開了：通過對此進(jìn)行解析來感測生物體的位置、生物體的心跳、呼吸等的狀態(tài)。

另外，例如在非專利文獻(xiàn)1中，公開了以不進(jìn)行傅立葉變換的方式檢測人體方向和位置的方法。在非專利文獻(xiàn)1中，事先測定無人狀態(tài)的傳播響應(yīng)，并認(rèn)為無人狀態(tài)與有人狀態(tài)之間的差分是因人物而產(chǎn)生的，從而通過解析差分成分來推定人物位置。更具體而言，在非專利文獻(xiàn)1所公開的位置推定方法中，觀測1ghz以上的寬頻帶的頻率響應(yīng)，計算所提取的源于人物的反射波的傳播時間，由此，推定與放置在不同地方的多個天線相距的距離，使用推定出的距離來推定人物位置。在非專利文獻(xiàn)1中，觀測有人時的復(fù)傳播信道的時間響應(yīng)，對不同的時間的復(fù)傳播信道彼此進(jìn)行減法運(yùn)算，由此，僅提取去除了來自墻壁、日常用具等固定物的反射成分后的來自人物的反射波。

另外，例如在非專利文獻(xiàn)2以及專利文獻(xiàn)6中，公開了從有人時的復(fù)變傳遞函數(shù)中去除不需要的成分，推定生物體的方向的方法。更具體而言，為了將來自固定物的反射波和/或收發(fā)天線間的直接波從復(fù)變傳遞函數(shù)中去除，預(yù)先測定無人時的復(fù)變傳遞函數(shù)。而且，由于有人時的復(fù)變傳遞函數(shù)包含來自固定物的反射波和/或收發(fā)天線間的直接波，因此，通過從有人時的復(fù)變傳遞函數(shù)減去無人時的復(fù)變傳遞函數(shù)，來去除不需要的成分。

然而，在上述的專利文獻(xiàn)1以及專利文獻(xiàn)2的方法中，雖然能夠檢測人物的存在、不存在，但無法檢測人物所存在的方向和位置。

另外，在上述的專利文獻(xiàn)3的方法中，為了進(jìn)行傅立葉變換，需要數(shù)十秒鐘的觀測時間。因此，難以短時間且高精度地進(jìn)行人物的方向和/或位置檢測。其原因在于，由源于生物體活動的多普勒效應(yīng)而引起的頻率變化是極小的，為了通過傅立葉變換來觀測該頻率變化，需要在生物體靜止的狀態(tài)下的長時間(例如數(shù)十秒鐘)的觀測。一般而言，生物體不會在數(shù)十秒鐘內(nèi)持續(xù)相同的姿勢和/或位置，因此，一旦縮短觀測時間，則會變得無法通過傅立葉變換來準(zhǔn)確地提取源于生物體的信號，人物的方向和/或位置的推定精度會降低。

關(guān)于該問題、即上述的專利文獻(xiàn)3的問題，在專利文獻(xiàn)4～專利文獻(xiàn)9所示的發(fā)明中也同樣可能發(fā)生。

另外，在專利文獻(xiàn)6以及非專利文獻(xiàn)1～2的方法中，存在需要預(yù)先測定無人時的復(fù)變傳遞函數(shù)這一問題。其原因在于，一旦諸如家具等日常用具等發(fā)生移動等而傳播環(huán)境本身產(chǎn)生變化時，則會變得無法推定人物位置。當(dāng)考慮對人物生活的環(huán)境的應(yīng)用時，可設(shè)想椅子、桌子等會頻繁發(fā)生移動的情況，因此，難以將上述的專利文獻(xiàn)6以及非專利文獻(xiàn)1～2的方法應(yīng)用于人物的生活環(huán)境。

這樣，在現(xiàn)有技術(shù)中，存在無法利用無線信號短時間且高精度地進(jìn)行對運(yùn)動物體所存在的方向等的推定這一問題。

另外，近年來，利用因生物體呼吸、心跳等某種生物體活動而使電波產(chǎn)生多普勒頻移這一特征，在多波存在的電波傳播環(huán)境中，推定生物體的存在方向等的雷達(dá)正在被進(jìn)行研究。也就是說，如下雷達(dá)正在被進(jìn)行研究，所述雷達(dá)對生物體照射電波，通過接收信號的傅立葉變換來去除不經(jīng)由生物體的信號成分，推定從生物體反射的電波的到來方向，由此推定生物體方向。

然而，如上所述，無法使用傅立葉變換來短時間且高精度地進(jìn)行生物體方向的推定。

因此，發(fā)明人鑒于此情況，想到了能夠利用無線信號來短時間且高精度地進(jìn)行對運(yùn)動物體所存在的方向等的推定的推定裝置等。

(1)本公開的一個技術(shù)方案中的定位傳感器具備：發(fā)送天線元件，其向從所述定位傳感器起的運(yùn)動物體可能存在的預(yù)定范圍發(fā)送發(fā)送信號；多個接收天線元件，所述多個接收天線元件分別接收多個接收信號的各接收信號，所述多個接收信號分別包含所述運(yùn)動物體將所述發(fā)送信號反射而得到的反射信號；接收部，其以預(yù)定的取樣周期對所述多個接收信號的每一個進(jìn)行預(yù)定期間的觀測；處理器；以及存儲器，所述處理器根據(jù)所述多個接收信號的每一個，算出分別表示所述發(fā)送天線元件和所述多個接收天線元件的每一個之間的傳播特性的多個復(fù)變傳遞函數(shù)，在所述存儲器中，使所述多個復(fù)變傳遞函數(shù)的每一個以與觀測到與所述多個復(fù)變傳遞函數(shù)的每一個對應(yīng)的所述多個接收信號的各個接收信號的各個時刻相對應(yīng)的方式進(jìn)行記錄，提取多組復(fù)變傳遞函數(shù)，每組復(fù)變傳遞函數(shù)為所述多個復(fù)變傳遞函數(shù)中的與預(yù)定間隔的兩個時刻對應(yīng)的兩個復(fù)變傳遞函數(shù)，算出分別表示所述多組的各組包含的兩個復(fù)變傳遞函數(shù)的差分的多個差分信息，所述多個差分信息分別由n維向量表示，基于所述多個差分信息的各差分信息，推定所述運(yùn)動物體相對于所述定位傳感器所存在的方向。

根據(jù)該構(gòu)成，能夠用與源于運(yùn)動物體活動的周期相當(dāng)?shù)亩虝r間的觀測時間，高精度地推定運(yùn)動物體所存在的方向。由此，能夠利用無線信號短時間且高精度地進(jìn)行對運(yùn)動物體所存在的方向的推定。

(2)在上述技術(shù)方案中，也可以為，所述多組的各組各自的所述預(yù)定間隔的兩個時刻分別是第1時刻和第2時刻，各所述第1時刻是比各所述第2時刻早的時刻，各所述第1時刻是彼此不同的時刻。

由此，由于能夠通過取得兩個以上的差分信息的平均來削弱瞬間噪聲的影響，因此，能夠進(jìn)一步提高方向推定的精度。

(3)在上述技術(shù)方案中，也可以為，所述運(yùn)動物體是生物體。

(4)在上述技術(shù)方案中，也可以為，所述預(yù)定期間是所述生物體的呼吸、心跳、體動中的至少一個的周期的大致一半。

由此，通過與呼吸、心跳、體動中的至少一個的周期對應(yīng)的期間的觀測，能夠推定生物體存在的方向。

(5)在上述技術(shù)方案中，也可以為，所述多組的各組各自的所述預(yù)定間隔的兩個時刻分別是第1時刻和第2時刻，各所述第1時刻是比各所述第2時刻早的時刻，所述處理器，基于所述多個差分信息的各差分信息，算出對于各所述第2時刻和各所述第1時刻之間的各差分時間的各相關(guān)矩陣，通過對所述各相關(guān)矩陣應(yīng)用預(yù)定的方法，推定所述反射信號相對于所述定位傳感器的到來方向，基于所述到來方向，推定所述運(yùn)動物體相對于所述定位傳感器所存在的方向。

(6)在上述技術(shù)方案中，也可以為，所述預(yù)定的方法是music算法，即多重信號分類(multiplesignalclassification)算法。

(7)本公開的另一技術(shù)方案中的定位傳感器具備：m個發(fā)送天線元件，m是2以上的自然數(shù)，所述m個發(fā)送天線元件分別向從所述定位傳感器起的運(yùn)動物體可能存在的預(yù)定范圍發(fā)送各發(fā)送信號；n個接收天線元件，n是2以上的自然數(shù)，所述n個接收天線元件分別接收各接收信號，所述各接收信號包含各發(fā)送信號由所述運(yùn)動物體反射后的各反射信號；接收部，其以預(yù)定的取樣周期對所述各接收信號進(jìn)行預(yù)定期間的觀測；處理器；以及存儲器，所述處理器，根據(jù)所述各接收信號，算出分別表示所述m個發(fā)送天線元件的每一個和所述n個接收天線元件的每一個之間的傳播特性的m×n個復(fù)變傳遞函數(shù)，在所述存儲器中，使所述m×n個復(fù)變傳遞函數(shù)的每一個以與觀測到與所述m×n個復(fù)變傳遞函數(shù)的每一個對應(yīng)的所述m×n個接收信號的各個接收信號的各個時刻相對應(yīng)的方式進(jìn)行記錄，提取多組復(fù)變傳遞函數(shù)，每組復(fù)變傳遞函數(shù)為所述m×n個復(fù)變傳遞函數(shù)中的與預(yù)定間隔的兩個時刻對應(yīng)的兩個復(fù)變傳遞函數(shù)，算出分別表示所述多組的各組包含的兩個復(fù)變傳遞函數(shù)的差分的多個差分信息，所述多個差分信息分別由m×n維矩陣表示，基于所述多個差分信息的各差分信息，推定所述運(yùn)動物體相對于所述定位傳感器所存在的方向。

根據(jù)該構(gòu)成，能夠用與源于運(yùn)動物體活動的周期相當(dāng)?shù)亩虝r間的觀測時間，高精度地推定運(yùn)動物體所存在的位置。由此，能夠利用無線信號短時間且高精度地進(jìn)行對運(yùn)動物體所存在的位置的推定。

(8)在上述技術(shù)方案中，也可以為，所述多組的各組各自的所述預(yù)定間隔的兩個時刻分別是第1時刻和第2時刻，各所述第1時刻是比各所述第2時刻早的時刻，各所述第1時刻是彼此不同的時刻。

由此，由于能夠通過取得兩個以上的差分信息的平均來削弱瞬間噪聲的影響，因此，能夠進(jìn)一步提高位置推定的精度。

(9)在上述技術(shù)方案中，也可以為，所述運(yùn)動物體是生物體。

(10)在上述技術(shù)方案中，也可以為，所述預(yù)定期間是所述生物體的呼吸、心跳、體動中的至少一個的周期的大致一半。

由此，能夠取得兩個以上的差分信息的平均，因此能夠通過削弱瞬間噪聲的影響來進(jìn)一步提高位置推定的精度。通過與呼吸、心跳、體動中的至少一個的周期對應(yīng)的期間的觀測，能夠推定生物體存在的位置。

此外，本公開不僅能夠作為裝置而實現(xiàn)，而且也能夠作為集成電路來實現(xiàn)，所述集成電路具備這種裝置所具備的處理單元，或作為使構(gòu)成該裝置的處理單元成為步驟的方法來實現(xiàn)，作為使計算機(jī)執(zhí)行這些步驟的程序來實現(xiàn)，作為表示該程序的信息、數(shù)據(jù)或者信號來實現(xiàn)。而且，這些程序、信息、數(shù)據(jù)以及信號也可以通過cd-rom等記錄介質(zhì)和/或互聯(lián)網(wǎng)等通信介質(zhì)來發(fā)布。

以下，使用附圖，詳細(xì)地對本公開的實施方式進(jìn)行說明。此外，下面說明的實施方式均表示本公開的優(yōu)選的一個具體例。在以下的實施方式中表示的數(shù)值、形狀、材料、構(gòu)成要素、構(gòu)成要素的配置位置以及連接方式、步驟、步驟的順序等僅為一例，并非旨在限定本公開。另外，對于以下的實施方式中的構(gòu)成要素中的、沒有記載在表示本公開的最上位概念的獨(dú)立權(quán)利要求中的構(gòu)成要素，作為構(gòu)成更加優(yōu)選的方式的任意的構(gòu)成要素進(jìn)行說明。此外，在本說明書以及附圖中，對具有實質(zhì)相同的功能結(jié)構(gòu)的構(gòu)成要素賦予相同的標(biāo)號，由此省略重復(fù)說明。

(實施方式1)

以下，參照附圖，對實施方式1中的推定裝置10使用在預(yù)定期間的不同的兩個時刻觀測到的復(fù)變傳遞函數(shù)的差分信息來推定作為檢測對象的運(yùn)動物體(生物體)的方向進(jìn)行說明。

[推定裝置10的結(jié)構(gòu)]

圖1是表示實施方式1中的推定裝置10的結(jié)構(gòu)的一例的框圖。圖2是表示圖1所示的推定裝置10的檢測對象的一例的圖。

圖1所示的推定裝置10具備天線部11、發(fā)送機(jī)12、接收部13、復(fù)變傳遞函數(shù)算出部14、差分信息算出部15以及方向推定處理部16，對運(yùn)動物體所存在的方向進(jìn)行推定。

[發(fā)送機(jī)12]

發(fā)送機(jī)12生成為了推定生物體50的方向所使用的高頻信號。例如，如圖2所示，發(fā)送機(jī)12將所生成的信號(發(fā)送波)通過天線部11具備的1個發(fā)送天線元件進(jìn)行發(fā)送。

[天線部11]

天線部11包括1個發(fā)送天線元件以及n個(n是2以上的自然數(shù))接收天線元件。在本實施方式中，天線部11包括發(fā)送天線部11a和接收天線部11b，發(fā)送天線部11a具備1個單元的發(fā)送天線即發(fā)送天線元件，接收天線部11b具備mr個接收天線元件(接收陣列天線)。

如上所述，1個發(fā)送天線元件對發(fā)送機(jī)12所生成的信號(發(fā)送波)進(jìn)行發(fā)送。而且，例如如圖2所示，mr個接收天線元件分別接收從該1個發(fā)送天線元件發(fā)送而由生物體50反射后的信號(接收信號)。

[接收部13]

接收部13針對與源于運(yùn)動物體活動的周期相當(dāng)?shù)牡?期間，觀測接收信號，所述接收信號是由n個接收天線元件分別接收到的信號，包括從發(fā)送天線元件發(fā)送而由運(yùn)動物體反射后的反射信號。在此，運(yùn)動物體是如圖2所示的生物體50。另外，源于運(yùn)動物體活動的周期是源于包括生物體50的呼吸、心跳、體動中的至少一個的源于生物體的周期(生物體變動周期)。

在本實施方式中，接收部13包括n個(mr個)接收機(jī)(接收機(jī)13－1～接收機(jī)13－n)。接收機(jī)13－1～接收機(jī)13－n分別將由對應(yīng)的接收天線元件接收到的高頻信號變換成能夠進(jìn)行信號處理的低頻信號。接收部13至少將第1期間的接收機(jī)13－1～接收機(jī)13－n分別變換得到的低頻信號傳遞給復(fù)變傳遞函數(shù)算出部14。

[復(fù)變傳遞函數(shù)算出部14]

復(fù)變傳遞函數(shù)算出部14根據(jù)在第1期間觀測到的多個接收信號，算出多個復(fù)變傳遞函數(shù)，所述復(fù)變傳遞函數(shù)表示發(fā)送天線元件和n個接收天線元件的每一個之間的傳播特性。

在本實施方式中，復(fù)變傳遞函數(shù)算出部14根據(jù)從接收部13傳遞來的低頻信號，算出表示1個發(fā)送天線元件與mr個接收天線元件之間的傳播特性的復(fù)變傳遞函數(shù)。以下，使用圖3，更具體地進(jìn)行說明。

圖3是概念性地表示圖1所示的天線部11中的信號波的傳遞狀況的圖。如圖3所示，由發(fā)送天線部11a的發(fā)送天線元件發(fā)送的發(fā)送波由生物體50反射后，到達(dá)接收天線部11b的接收陣列天線。在此，接收陣列天線包括mr個接收天線元件，是元件間隔為d的線性陣列。另外，設(shè)從接收陣列天線的正面觀察到的生物體50的方向為θ。設(shè)生物體50與接收陣列天線的距離足夠大，使得可將來到接收陣列天線的源于生物體的反射波視為平面波。

在該情況下，復(fù)變傳遞函數(shù)算出部14根據(jù)使用接收陣列天線觀測到的復(fù)數(shù)接收信號向量能夠算出表示發(fā)送天線元件與接收陣列天線之間的傳播特性的復(fù)變傳遞函數(shù)向量。復(fù)變傳遞函數(shù)向量例如可以通過h0＝x/s來算出。在此，s是復(fù)數(shù)發(fā)送信號，是已知的。

[差分信息算出部15]

差分信息算出部15將算出的多個復(fù)變傳遞函數(shù)按作為觀測到多個接收信號的順序的時間序列依次進(jìn)行記錄。而且，差分信息算出部15算出兩個以上的差分信息，所述差分信息表示該多個復(fù)變傳遞函數(shù)中的、預(yù)定間隔的兩個時刻的兩個復(fù)變傳遞函數(shù)的差分，該差分信息通過n維向量來表現(xiàn)。在此，兩個以上的差分信息的各差分信息中的預(yù)定間隔的兩個時刻中的起始點是不同的時刻。另外，預(yù)定間隔可以是源于生物體50的周期(生物體變動周期)的大致一半。

圖4是表示實施方式1中的在計算差分信息時所使用的預(yù)定間隔的兩個時刻的一例的概念圖。圖5是表示與圖4不同的預(yù)定間隔的兩個時刻的一例的概念圖。在圖4中，縱軸表示變動信道值，橫軸表示時間。另外，tmeas表示接收信號的觀測時間。該觀測時間tmeas是上述的第1期間。觀測時間tmeas例如與生物體的包括呼吸、心跳、體動中的至少一個的生物體變動最大周期即源于生物體變動的最大的周期相當(dāng)。在圖4所示的例子中，設(shè)觀測時間為與生物體50的呼吸活動的周期相當(dāng)?shù)募s3秒鐘。

當(dāng)在如圖4所示的觀測時間tmeas依次記錄了根據(jù)由接收部13觀測到的接收信號而算出的多個復(fù)變傳遞函數(shù)、即時變信道的情況下，由于觀測時間tmeas相當(dāng)于生物體變動最大周期，因此在觀測時間tmeas內(nèi)必定包含生物體50的變動的最大值和最小值。在此，若將生物體變動最大周期設(shè)為tmax，將源于生物體變動的最小的周期(生物體變動最小周期)設(shè)為tmin，則它們的半周期即tmax/2、tmin/2的時間差分，成為與生物體50的變動對應(yīng)的時間差。因此，能夠?qū)⒂嬎銖?fù)變傳遞函數(shù)的差分信息時的預(yù)定間隔t設(shè)在tmax/2≤t≤tmin/2的范圍。這樣，即使將預(yù)定間隔t設(shè)為源于生物體50的周期(生物體變動周期)的大致一半，也能夠從與生物體50的一個周期相當(dāng)?shù)臅r變信道中提取源于生物體的成分(分量)。

另外，在圖4所示的例子中，差分信息算出部15例如算出表示在時間t和時間t+t這兩個不同時間、即預(yù)定間隔t的兩個時刻的復(fù)變傳遞函數(shù)的差分的差分信息。而且，差分信息算出部15按照以每次錯開△t的時間為起始點的預(yù)定間隔t，進(jìn)行多次差分信息的算出。即，差分信息算出部15進(jìn)一步以不同的兩個時刻的預(yù)定間隔t(針對不同的復(fù)變傳遞函數(shù)的組)實施這種差分信息的算出。在此，算出差分信息是為了，去除經(jīng)由生物體50以外的固定物的復(fù)變傳遞函數(shù)成分，僅剩下僅經(jīng)由生物體50的復(fù)變傳遞函數(shù)成分。

在本實施方式中，有多個(mr個)接收天線元件，因此，與接收天線部11b對應(yīng)的復(fù)變傳遞函數(shù)的差分值(差分信息)的數(shù)量也為多個。將它們一并定義為復(fù)差分信道向量。若設(shè)接收天線元件的數(shù)量為mr，則復(fù)差分信道向量表示為其中，1≤l，m≤n(l≠m，n為總測定次數(shù))。另外，l、m是表示測定編號的正整數(shù)，是取樣時間。[·]^t表示轉(zhuǎn)置。此外，在圖4所示的例子中，n是信道觀測次數(shù)，與ct、ct+t等包含時間間隔t的兩個時刻的梯形的頂點(在運(yùn)算中所使用的數(shù)據(jù))的數(shù)量對應(yīng)。在觀測時間tmeas為3秒、測定(觀測)100次的情況下，n＝300。

在復(fù)變傳遞函數(shù)算出部14算出的復(fù)變傳遞函數(shù)向量中，例如如圖3所示，包含直接波和/或源于固定物的反射波等沒有經(jīng)由生物體50的反射波。另一方面，通過兩個時刻的復(fù)變傳遞函數(shù)向量的差分運(yùn)算，能消除所有沒有經(jīng)由生物體50的反射波，復(fù)差分信道向量中僅包含源于生物體的反射波。雖然也存在當(dāng)進(jìn)行該差分運(yùn)算時源于生物體50的反射波的復(fù)變傳遞函數(shù)也會被減去這一缺點，但由于因呼吸和/或心跳等生物體活動而經(jīng)由生物體50的反射波的振幅和/或相位會時常發(fā)生時變，因此，復(fù)差分信道向量不會完全變?yōu)?。也就是說，若對不同的兩個時刻的復(fù)變傳遞函數(shù)向量彼此進(jìn)行減法計算，則將會剩余對經(jīng)由生物體50的復(fù)變傳遞函數(shù)向量乘以系數(shù)后的量。

此外，如后所述，差分信息算出部15針對多個組(不同的兩個時刻的復(fù)變傳遞函數(shù))進(jìn)行差分信息的算出的原因在于，通過求取多次的平均，來削弱瞬間噪聲的影響而提高方向推定的精度。此外，進(jìn)行差分信息的算出時的預(yù)定間隔t也可以并非如圖4所示的固定值，而是任意的預(yù)定間隔、即例如如圖5所示的時間t'和時間t'+t'等兩個時刻間的預(yù)定間隔t'。

[方向推定處理部16]

方向推定處理部16使用該兩個以上的所算出的差分信息，以推定裝置10為方向基準(zhǔn)來推定運(yùn)動物體所存在的方向。更具體而言，方向推定處理部16根據(jù)兩個以上的所算出的差分信息的各差分信息，算出瞬時相關(guān)矩陣，所述瞬時相關(guān)矩陣是該差分信息中的預(yù)定間隔的兩個時刻即差分時間的相關(guān)矩陣，并使用所算出的該瞬時相關(guān)矩陣，通過預(yù)定的到來方向推定方法，推定反射信號的到來方向。而且，基于推定出的反射信號的到來方向，推定運(yùn)動物體所存在的方向。在此，預(yù)定的到來方向推定方法是基于music(multiplesignalclassification，多重信號分類)算法的推定方法。

在本實施方式中，方向推定處理部16根據(jù)差分信息算出部15算出的作為多個差分信息的復(fù)差分信道向量，算出(式1)所示的相關(guān)矩陣(以下，稱為“瞬時相關(guān)矩陣”)。由于預(yù)定間隔的兩個時刻即差分時間是瞬時的，故這樣稱呼。

rv(l，m)＝h(l，m)h^h(l，m)---(式1)

在此，[·]^h表示復(fù)共軛轉(zhuǎn)置。

另外，方向推定處理部16也可以進(jìn)一步如(式2)所示那樣對該瞬時相關(guān)矩陣進(jìn)行平均(平均運(yùn)算)。如上所述，其原因在于，由此能夠削弱瞬間噪聲的影響而提高方向推定的精度。

在此，(式1)所示的瞬時相關(guān)矩陣的秩(rank)為1。該瞬時相關(guān)矩陣是使4×1的向量成為4×4的矩陣而得到的，不過是增加了使1個行成分倍增整數(shù)倍后得到的行的矩陣。因此，無法解聯(lián)立方程式，也就是說，秩為1。

然而，通過瞬時相關(guān)矩陣的平均運(yùn)算能夠使相關(guān)矩陣的秩恢復(fù)。也就是說，通過將(式1)如(式2)那樣進(jìn)行平均化，能夠增加特征值(≒秩)，因此，使求解的變量(指標(biāo))增加。由此，(式2)增加了特征值，能夠提高推定精度。而且，將在后面進(jìn)行說明，能夠同時推定多個來波。此外，雖然利用平均運(yùn)算實現(xiàn)精度提高是在后述的music法中常常使用的方案，但是是以通常頻率成分進(jìn)行的。另一方面，在本實施方式中，不同之處在于，是在時間方向上進(jìn)行平均化。

這樣，通過在某期間以時間序列方式記錄復(fù)變傳遞函數(shù)，并利用該所記錄的多個復(fù)變傳遞函數(shù)(全部)，能獲得在觀測期間較短的情況下(例如數(shù)秒)也能夠提高推定精度這一效果。

方向推定處理部16能夠使用如上所述算出的瞬時相關(guān)矩陣來進(jìn)行反射信號的到來方向推定。

以下，說明使用根據(jù)復(fù)差分信道向量求得的瞬時相關(guān)矩陣來進(jìn)行方向推定的方法。在此對基于music算法的推定法進(jìn)行說明。

當(dāng)對(式2)所示的瞬時相關(guān)矩陣進(jìn)行特征值分解時，可以寫作r＝u∧u^h、

在此，是元素數(shù)為mr的特征向量，是與特征向量對應(yīng)的特征值，順序為l是來波的數(shù)量也就是檢測對象的生物體數(shù)。

另外，將接收陣列天線的導(dǎo)向矢量(steeringvector)(方向矢量)定義為對其應(yīng)用music法。在此，k是波數(shù)。

即，方向推定處理部16基于music法，使用接收陣列天線的導(dǎo)向矢量，搜索如下所示的評價函數(shù)pmusic(θ)的極大值，由此，能夠推定來波的方向。

方向推定處理部16通過這樣對瞬時相關(guān)矩陣進(jìn)行特征值分解，并適用music法，從而能夠推定反射信號的到來方向，因此，能夠根據(jù)推定出的反射信號的到來方向來推定生物體50所存在的方向。其原因在于，推定出的反射信號的到來方向與以推定裝置10為基準(zhǔn)的生物體50所存在的方向大致一致。

[推定裝置10的工作]

對如上所述構(gòu)成的推定裝置10的推定處理的工作進(jìn)行說明。圖6是表示實施方式1中的推定裝置10的推定處理的流程圖。

首先，推定裝置10針對與源于生物體50活動的周期相當(dāng)?shù)牡?期間，觀測包含從1個發(fā)送天線元件發(fā)送而由生物體50反射的反射信號的接收信號(s10)。

接著，推定裝置10根據(jù)在第1期間觀測到的多個接收信號，算出多個復(fù)變傳遞函數(shù)，所述復(fù)變傳遞函數(shù)表示1個發(fā)送天線元件和mr個接收天線元件的每一個之間的傳播特性(s20)。詳細(xì)內(nèi)容如上所述，因此，在此省略說明。以下也是同樣的。

接著，推定裝置10算出兩個以上的差分信息，所述差分信息表示該多個復(fù)變傳遞函數(shù)中的預(yù)定間隔的兩個時刻的兩個復(fù)變傳遞函數(shù)的差分(s30)。

然后，推定裝置10使用兩個以上的差分信息，推定生物體50所存在的方向(s40)。

[效果等]

根據(jù)本實施方式的推定裝置610以及推定方法，能夠通過算出上述的差分信息，從而不使用傅立葉變換，而以比使用傅立葉變換時短的處理時間進(jìn)行使無線信號內(nèi)僅剩下源于生物體的成分的信號處理。另外，通過使用多個差分信息，能夠?qū)崿F(xiàn)推定精度的提高。因此，能夠使用與源于運(yùn)動物體活動的周期相當(dāng)?shù)亩虝r間的觀測時間，高精度地推定運(yùn)動物體所存在的方向。由此，能夠利用無線信號短時間且高精度地進(jìn)行對運(yùn)動物體存在的方向的推定。

(實施方式2)

在實施方式1中，說明了使用在預(yù)定期間的不同的兩個時刻觀測到的復(fù)變傳遞函數(shù)的差分信息，推定作為檢測對象的運(yùn)動物體(生物體)所存在的方向的推定裝置10及其推定方法。在實施方式2中，說明在使用同樣的差分信息后推定作為檢測對象的運(yùn)動物體(生物體)的位置的推定裝置20及其推定方法。

[推定裝置20的結(jié)構(gòu)]

圖7是表示實施方式2中的推定裝置20的結(jié)構(gòu)的一例的框圖。圖8是表示圖7所示的推定裝置20的檢測對象的一例的圖。對與圖1以及圖2同樣的要素賦予相同的標(biāo)號，并省略詳細(xì)的說明。

圖7所示的推定裝置20具備發(fā)送天線部21a、接收天線部21b、發(fā)送部22、接收部23、復(fù)變傳遞函數(shù)算出部24、差分信息算出部25以及位置推定處理部26，對運(yùn)動物體的位置進(jìn)行推定。圖7所示的推定裝置20與圖1所示的推定裝置10相比，至少發(fā)送天線元件的數(shù)量不同，由此，能夠推定運(yùn)動物體的位置。

[發(fā)送部22]

發(fā)送部22生成為了推定生物體50的方向所使用的高頻信號。例如，如圖8所示，發(fā)送部22將所生成的信號(發(fā)送波)通過發(fā)送天線部21a具備的mt個發(fā)送天線元件(發(fā)送陣列天線)進(jìn)行發(fā)送。

[發(fā)送天線部21a]

發(fā)送天線部21a包括m個(m是2以上的自然數(shù))發(fā)送天線元件。在本實施方式中，發(fā)送天線部21a具備mt個發(fā)送天線元件。如上所述，mt個發(fā)送天線元件對發(fā)送部22所生成的信號(發(fā)送波)進(jìn)行發(fā)送。

[接收天線部21b]

接收天線部21b包括n個(n是2以上的自然數(shù))接收天線元件(接收陣列天線)。在本實施方式中，與實施方式1同樣地，接收天線部21b具備mr個接收天線元件(接收陣列天線)。而且，例如如圖8所示，mr個接收天線元件分別接受從該mt個發(fā)送天線元件(發(fā)送陣列天線)發(fā)送的信號被生物體50反射后的信號(接收信號)。

[接收部23]

接收部23針對與源于該運(yùn)動物體活動的周期相當(dāng)?shù)牡?期間，觀測接收信號，所述接收信號是由n個接收天線元件分別接收到的信號，包括從m個發(fā)送天線元件分別發(fā)送而由運(yùn)動物體反射后的反射信號。在此，運(yùn)動物體是如圖8所示的生物體50。與源于運(yùn)動物體活動的周期相當(dāng)。另外，源于運(yùn)動物體活動的周期是包括生物體50的呼吸、心跳、體動中的至少一個的源于生物體的周期(生物體變動周期)。

在本實施方式中，接收部23包括mr個接收機(jī)。mr個接收機(jī)分別將由對應(yīng)的接收天線元件接收到的高頻信號變換成能夠進(jìn)行信號處理的低頻信號。接收部23至少將第1期間的mr個接收機(jī)分別變換得到的低頻信號傳遞給復(fù)變傳遞函數(shù)算出部24。

[復(fù)變傳遞函數(shù)算出部24]

復(fù)變傳遞函數(shù)算出部24根據(jù)在第1期間觀測到的多個接收信號，算出多個復(fù)變傳遞函數(shù)，所述復(fù)變傳遞函數(shù)表示m個發(fā)送天線元件和n個接收天線元件各自之間的傳播特性。

在本實施方式中，復(fù)變傳遞函數(shù)算出部24根據(jù)從接收部23傳遞來的低頻信號，算出表示mt個發(fā)送天線元件與mr個接收天線元件之間的傳播特性的復(fù)變傳遞函數(shù)。以下，使用圖8，更具體地進(jìn)行說明。

在圖8中，設(shè)發(fā)送陣列天線以及接收陣列天線均為元件間隔為d的線性陣列，從發(fā)送陣列天線以及接收陣列天線各自的正面觀察到的生物體50的方向為θt、θr。假定生物體與收發(fā)陣列天線之間的距離和陣列天線的開口寬度相比足夠大，使得可將從發(fā)送陣列天線出發(fā)的以及來到接收陣列天線的經(jīng)由生物體的信號視為平面波。

如圖8所示，以角度θt從發(fā)送天線部21a的mt個發(fā)送天線元件(發(fā)送陣列天線)發(fā)送的發(fā)送波由生物體50反射，以角度θr到達(dá)接收陣列天線。

在該情況下，復(fù)變傳遞函數(shù)算出部24根據(jù)使用接收陣列天線觀測到的復(fù)數(shù)接收信號向量，能夠算出復(fù)變傳遞函數(shù)向量。復(fù)變傳遞函數(shù)向量成為矩陣形式，但可以與實施方式1同樣地算出。此外，如上所述，在算出的復(fù)變傳遞函數(shù)矩陣中含有直接波和/或源于固定物的反射波等沒有經(jīng)由生物體50的反射波。

[差分信息算出部25]

差分信息算出部25將算出的多個復(fù)變傳遞函數(shù)按作為觀測到多個接收信號的順序的時間序列依次進(jìn)行記錄。而且，差分信息算出部25算出兩個以上的差分信息，所述差分信息表示該多個復(fù)變傳遞函數(shù)中的、預(yù)定間隔的兩個時刻的兩個復(fù)變傳遞函數(shù)的差分，通過m×n維的矩陣來表現(xiàn)。在此，兩個以上的差分信息的各差分信息中的預(yù)定間隔的兩個時刻中的起始點是不同的時刻。另外，預(yù)定間隔可以是源于生物體50的周期(生物體變動周期)的大致一半。

此外，關(guān)于在計算差分信息時所使用的預(yù)定間隔的兩個時刻，如使用圖4等在實施方式1中所說明的，因此，省略這里的說明。

在本實施方式中，差分信息算出部25也算出表示由復(fù)變傳遞函數(shù)算出部24算出的復(fù)變傳遞函數(shù)中的預(yù)定間隔t的兩個不同的時刻的兩個復(fù)變傳遞函數(shù)的差分的差分信息。另外，差分信息算出部25也進(jìn)一步針對不同的兩個時刻(不同的復(fù)變傳遞函數(shù)的組)實施差分信息的算出。在此，與實施方式1同樣地，算出差分信息是為了去除經(jīng)由生物體50以外的固定物的復(fù)變傳遞函數(shù)成分，僅剩下僅經(jīng)由生物體50的復(fù)變傳遞函數(shù)成分。

在本實施方式中，發(fā)送天線元件和接收天線元件的數(shù)量均為多個。因此，與發(fā)送天線部21a、接收天線部21b對應(yīng)的復(fù)變傳遞函數(shù)的差分值(差分信息)的數(shù)量為發(fā)送天線元件×接收天線元件數(shù)(mr×mt)，將它們一并定義為復(fù)差分信道矩陣h(l，m)。差分信息算出部25算出如下所示的復(fù)差分信道矩陣h(l，m)，作為差分信息。由于通過差分運(yùn)算消除了所有沒有經(jīng)由生物體50的反射波，因此該復(fù)差分信道矩陣h(l，m)中僅包含源于生物體50的反射波。

在此，1≤l，m≤n(l≠m，n為總測定次數(shù))。另外，l、m是表示測定編號的正整數(shù)，是取樣時間。

[位置推定處理部26]

位置推定處理部26使用該兩個以上的所算出的差分信息，推定運(yùn)動物體所存在的位置。更具體而言，首先，位置推定處理部26根據(jù)兩個以上的被算出的差分信息的各差分信息，算出瞬時相關(guān)矩陣，所述瞬時相關(guān)矩陣是該差分信息中的預(yù)定間隔的兩個時刻即差分時間的相關(guān)矩陣。接著，位置推定處理部26使用所算出的該瞬時相關(guān)矩陣，通過預(yù)定的到來方向推定方法，推定從發(fā)送天線部21a向運(yùn)動物體發(fā)送的發(fā)送信號的發(fā)送方向、以及反射信號的到來方向。而且，位置推定處理部26基于推定出的發(fā)送信號的發(fā)送方向以及推定出的反射信號的到來方向，推定運(yùn)動物體所存在的位置。在此，預(yù)定的到來方向推定方法是基于music算法的推定方法。

在本實施方式中，位置推定處理部26根據(jù)差分信息算出部25算出的作為多個差分信息的復(fù)差分信道矩陣，算出瞬時相關(guān)矩陣。

更具體而言，位置推定處理部26對差分信息算出部25算出的上述的復(fù)差分信道矩陣h(l，m)的元素進(jìn)行重新排列，算出變?yōu)?式3)所示的mrmt×1的向量的復(fù)差分信道。

在此，vec(·)意味著矩陣向向量的變換。

接著，位置推定處理部26根據(jù)該復(fù)差分信道向量算出(式4)所示的瞬時相關(guān)矩陣。

ri(l，m)＝hv(l，m)hv^h(l，m)---(式4)

另外，位置推定處理部26也可以進(jìn)一步如(式5)所示那樣對該瞬時相關(guān)矩陣進(jìn)行平均(平均運(yùn)算)。如上所述，其原因在于，由此能夠削弱瞬間噪聲的影響而提高方向推定的精度。

在此，(式4)的瞬時相關(guān)矩陣的秩為1，但是，如在實施方式1中說明的那樣，也能夠通過瞬時相關(guān)矩陣的平均運(yùn)算來使相關(guān)矩陣的秩恢復(fù)。由此，不僅能夠改善推定精度，而且能夠同時推定多個來波。

這樣，通過在某期間以時間序列方式記錄復(fù)變傳遞函數(shù)，并利用該所記錄的多個復(fù)變傳遞函數(shù)(全部)，能獲得在觀測期間較短的情況下(例如數(shù)秒)也能夠提高推定精度這一效果。

位置推定處理部26能夠使用如上所述算出的瞬時相關(guān)矩陣來進(jìn)行生物體50的位置推定。

接著，說明使用根據(jù)復(fù)差分信道矩陣求得的瞬時相關(guān)矩陣來進(jìn)行方向推定的方法。在本實施方式中也對基于music算法的推定法進(jìn)行說明。

當(dāng)對(式5)所示的瞬時相關(guān)矩陣進(jìn)行特征值分解時，可以寫作r＝u∧u^h、

在此，是元素數(shù)為mr的特征向量，是與特征向量對應(yīng)的特征值，順序為l是來波的數(shù)量也就是檢測對象的生物體數(shù)。

另外，將發(fā)送陣列天線的導(dǎo)向矢量(方向矢量)定義為將接收陣列天線的導(dǎo)向矢量(方向矢量)定義為在此，k是波數(shù)。進(jìn)而，將這些導(dǎo)向矢量相乘，將考慮到收發(fā)陣列天線雙方的角度信息的導(dǎo)向矢量定義為對其應(yīng)用music法。

即，位置推定處理部26基于music法，使用相乘得到的導(dǎo)向矢量，以如下所示的評價函數(shù)pmusic(θ)搜索極大值，由此，能夠推定來波的方向。

在本實施方式中，需要對兩個角度(θt，θr)進(jìn)行評價函數(shù)的極大值的搜索，因此，實施二維的搜索處理。而且，位置推定處理部26根據(jù)如此獲得的兩個角度(θt，θr)來推定發(fā)送波向生物體50的發(fā)送方向和來自生物體50的反射波的到來方向，根據(jù)推定出的兩個方向的交點來推定生物體50的位置。

[推定裝置20的工作]

對如上所述構(gòu)成的推定裝置20的推定處理的工作進(jìn)行說明。圖9是表示實施方式2中的推定裝置20的推定處理的流程圖。

首先，推定裝置20針對與源于生物體50活動的周期相當(dāng)?shù)牡?期間，觀測包含從mt個發(fā)送天線元件發(fā)送而由生物體50反射后的反射信號的接收信號(s10a)。

接著，推定裝置20根據(jù)在第1期間觀測到的多個接收信號，算出多個復(fù)變傳遞函數(shù)，所述復(fù)變傳遞函數(shù)表示mt個發(fā)送天線元件和mr個接收天線元件的各自之間的傳播特性(s20a)。詳細(xì)內(nèi)容如上所述，因此，在此省略說明。以下也是同樣的。

接著，推定裝置20算出兩個以上的差分信息，所述差分信息表示該多個復(fù)變傳遞函數(shù)中的預(yù)定間隔的兩個時刻的兩個復(fù)變傳遞函數(shù)的差分(s30a)。

然后，推定裝置20使用兩個以上的差分信息，推定生物體50所存在的位置(s40a)。

[效果等]

根據(jù)本實施方式的推定裝置20以及推定方法，能夠通過算出上述的差分信息，從而不使用傅立葉變換，而以比使用傅立葉變換時短的處理時間進(jìn)行使無線信號內(nèi)僅剩下源于生物體的成分的信號處理。另外，通過使用多個差分信息，能夠?qū)崿F(xiàn)推定精度的提高。因此，能夠使用與源于運(yùn)動物體活動的周期相當(dāng)?shù)亩虝r間的觀測時間，高精度地推定運(yùn)動物體所存在的方向。由此，能夠利用無線信號短時間且高精度地進(jìn)行對運(yùn)動物體存在的位置的推定。

在此，為了驗證與實施方式2相關(guān)的效果，進(jìn)行了基于實驗的評價，因此，以下進(jìn)行說明。

圖10是表示使用了實施方式2涉及的推定方法的實驗的概念的圖。

圖10所示的發(fā)送陣列天線(tx陣列(array))和接收陣列天線(rx陣列(array))雙方是使用了4個元件貼片陣列天線(patcharrayantenna)的4×4mimo(multipleinputmultipleoutput：多入多出)結(jié)構(gòu)。另外，發(fā)送側(cè)使用了sp4t(single-pole-4-throw：單刀四擲)開關(guān)，接收側(cè)使用了4系統(tǒng)接收機(jī)。而且，在本實驗中，使用這些設(shè)備進(jìn)行了mimo信道的測定。

在此，設(shè)定收發(fā)天線的陣列元件間隔為0.5波長、收發(fā)間距離d為4.0m、天線高h(yuǎn)為人(living-body：生物體)直立時的胸的高度即1.0m。由發(fā)送機(jī)發(fā)送2.47125ghz的非調(diào)制連續(xù)波(cw：continuouswave)，取樣頻率(信道的取得速度)為7.0hz，信道測定時間為3.3秒。在信道測定時，除被實驗者以外沒有其他人，被實驗者為正面朝向天線側(cè)的墻壁的狀態(tài)。

圖11是表示使用了實施方式2涉及的推定方法的實驗結(jié)果的圖。在圖11中，表示了被實驗者為兩個人的情況下的生物體位置推定的結(jié)果。關(guān)于實驗時被實驗者的站立位置，被實驗者1為(x＝1.0m，y＝2.5m)，被實驗者2為(x＝3.0m，y＝2.0m)。在圖11中，用〇記號表示了實際的被實驗者的位置，用◇記號表示了通過搜索評價函數(shù)的極大值而推定出的被實驗者的位置。如圖11所示，在被實驗者為兩個人的情況下，通過搜索評價函數(shù)的極大值而推定出的被實驗者的位置也出現(xiàn)在實際的被實驗者(生物體)的附近。因此，可知通過實施方式2涉及的推定方法能夠進(jìn)行多人的生物體位置推定。

圖12是表示使用了實施方式2涉及的推定方法的另一實驗結(jié)果的圖。圖12的實線a表示對被實驗者為兩個人的情況下的生物體位置推定進(jìn)行了1500次實驗時的位置推定誤差的累積概率分布(cdf：cumulativedistributionfunction)。此外，關(guān)于圖12的虛線b，作為比較例一并表示了對作為本實驗條件的3.28秒的時間變動信道使用了原有方法即傅立葉變換的生物體位置推定法(上述專利文獻(xiàn)3)的結(jié)果(位置推定誤差的累積概率分布)。

根據(jù)圖12可知，使用了傅立葉變換的比較例的情況下的cdf90％值為1.12m，使用了實施方式2涉及的推定方法的情況下的cdf90％值為0.39m。因此，可知實施方式2涉及的推定方法能夠以高出0.73m的精度進(jìn)行推定。由此，示出了通過本實施方式即使觀測時間短也能夠高精度地推定生物體位置這一情況。

如上所述，根據(jù)本公開，能夠通過算出預(yù)定期間的兩個不同時刻的傳播信道的差分即差分信息，從而不使用傅立葉變換，而以比使用傅立葉變換時短的處理時間進(jìn)行使無線信號內(nèi)僅剩下源于生物體的成分的信號處理。另外，通過使用多個差分信息，能夠?qū)崿F(xiàn)推定精度的提高。由此，能夠用與源于運(yùn)動物體活動的周期相當(dāng)?shù)亩虝r間的觀測時間，高精度地推定運(yùn)動物體所存在的方向。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)能利用無線信號短時間且高精度地進(jìn)行對運(yùn)動物體所存在的方向和/或位置的推定的推定裝置以及推定方法。

以上，基于實施方式說明了本公開的一個技術(shù)方案涉及的定位傳感器以及方向推定方法，但本公開并不限定于這些實施方式。只要不脫離本公開的宗旨，將本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的各種變形應(yīng)用于本實施方式，或者將不同的實施方式中的構(gòu)成要素組合而構(gòu)成的形態(tài)也包含在本公開的范圍內(nèi)。

例如，在實施方式1以及實施方式2中，以生物體50的方向推定和/或位置推定為例進(jìn)行了說明，但并不限于生物體50。能夠適用于在被照射高頻的信號的情況下，由其活動對反射波引起多普勒效應(yīng)的各種運(yùn)動物體(機(jī)器等)。

另外，本公開不僅可以作為具備這種特征性構(gòu)成要素的定位傳感器而實現(xiàn)，而且也可以作為推定方法等而實現(xiàn)，所述推定方法以定位傳感器所包含的特征性構(gòu)成要素為步驟。另外，還能夠作為計算機(jī)程序而實現(xiàn)，所述計算機(jī)程序使計算機(jī)執(zhí)行這種方法所包含的特征性的各個步驟。而且，毫無疑問也可以通過cd-rom等計算機(jī)可讀的非暫時性的記錄介質(zhì)或者互聯(lián)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)來使這種計算機(jī)程序流通。