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ゆきのえ
5 years ago
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1 マイクロ波ミリ波を使用したレーダー安心安全快適を演出するセンサー技術ピーティーエム株式会社営業部

2 目次シーンに応じた機能の選択 CW ドップラー ( 低周波仕様 ) ~ 命あるかぎり ~ 離床予兆センサー (Out-Of-Bed Alarm) 定在波レーダーとは IF 信号の見方, 信号処理, パラメータ, 各パラメータの関係時間に関わるパラメータ信号処理フロー ( レーダー内部処理 GUI 表示系 ) PTM STANDARD RADAR GUI PSR148 低消費 VCO 機 /PSR162 ローコストアプローチ PSR4005 シンセサイザ搭載モデル PSR3004 モノパルスレーダー FSK+ 位相モノパルス機能 / 定在波レーダー + 位相モノパルス会社案内

3 シーンに応じた機能の選択評価キットにより実現可能な機能例用途機能機能生活活動の見守り動体検知 ( モーションセンシング ) により例えば 1 日全く動きが検知されなかった場合などシステム側にそれを知らせる事が可能です CW ドップラー安心安全見守りセンサ静止物検知により在室か空室の予測定在波レーダ非接触離床センサ微小変位観測 ( 数十 μm オーダのセンシング ) により呼吸の有無などのモニタ超低周波センシングにより安静時での動体検知動体検知により生活活動有無の予測ベッドの上での体動から離床判定を行う ( 呼吸心拍に由来する成分の抽出から判定 ) 定在波レーダ CWドップラー CWドップラー CWドップラー省エネセンサ静止物検知により離床就寝などを判定上記同様に被験者に圧迫感や見られている感を感じさせることなく見守る事が出来ます接触型センサと比較して見守る側が状況を早く知る事が出来ます明らかに一定時間空室と同じ状況であれば節電機能へのトリガとしてご使用頂けます定在波レーダ CW ドップラー方位探知機能ターゲットの到来方向の角度の識別 ( 車線識別やエリア監視 ) モノパルス方式静止物検知高精度測距静止物検知測距微小変位計測定在波レーダー動体測距速度計測動体の距離速度 FSK(2 周波 CW)

4 CW ドップラー低周波仕様従来型人感センサーの問題安静時に検知出来ない赤外線ドップラーなど起こりうる問題シーンテレビ鑑賞中にセンサーが不在と判定してしまう読書中にセンサーが不在と判定してしまう就寝中を不在と判定される個室型トイレにて子供長時間一定姿勢周囲環境のノイズに誤検知ドップラー起こりうる問題シーン観葉植物やカーテンが風になびく家庭用AC電源蛍光灯空調機械など

5 CW ドップラー低周波仕様改善提案低周波仕様ドップラーセンサー最低周波数を0.2Hzまで検知可能にした呼吸相当の周波数帯も検知する安静時も在室の判定が可能テレビ鑑賞中読書中就寝中を在室と判定される個室型トイレにて子供長時間一定姿勢も在室判定 FFT処理のデジタルフィルタ周囲環境のノイズキャンセルレベル周波数を解析観葉植物やカーテンが風になびく家庭用AC電源蛍光灯空調機械なども学習 24bit ADCの採用高精度にS/N比を稼ぐ Σ型 ADC

6 CW ドップラー低周波仕様高精度バイタルモニター動体検知 GUIスクリーンショット例 IF ドップラーの AD値を時間履歴で表示縦軸は周波数体動の中に脈動相当の軌跡も観測されている上の方下限は 0.2Hz 呼吸など周波数/ 速度の表示 I/Q 検波により接近離脱緑と赤で表示の判定 F

7 信号処理シミュレータログデータ解析 Viwerソフト判定シミュレーション IF ドップラーのAD 値を時間履歴で表示 FFT スペクトル周波数領域の波形表示判定アルゴリズムのパラメータを設定できる

8 離床予兆センサー Out-Of-Bed Alarm) 定在波レーダーを採用する事により至近距離の静止物検知が可能従来型では 1m以内はデッドゾーン高速スイープにより瞬時応答能力の劇的な向上(10ms サイクル低周波ドップラーでは計算周期が長くなるさらに至近距離というアプリケーション要求からローコスト版RFモジュールが使用出来る InnosenT IVS-465 や IPS-162, 163 なら 2000 ~ 4000円程度

9 離床予兆センサー Out-Of-Bed Alarm) 定在波レーダーを採用する事により至近距離の静止物検知が可能従来型では 1m以内はデッドゾーン高速スイープにより瞬時応答能力の劇的な向上(10ms サイクル低周波ドップラーでは計算周期が長くなるさらに至近距離というアプリケーション要求からローコスト版RFモジュールが使用出来る InnosenT IVS-465 や IPS-162, 163 なら 2000 ~ 4000円程度

10 離床予兆センサー Out-Of-Bed Alarm) 定在波レーダーを採用する事により至近距離の静止物検知が可能従来型では 1m以内はデッドゾーン高速スイープにより瞬時応答能力の劇的な向上(10ms サイクル低周波ドップラーでは計算周期が長くなるさらに至近距離というアプリケーション要求からローコスト版RFモジュールが使用出来る InnosenT IVS-465 や IPS-162, 163 なら 2000 ~ 4000円程度

11 離床予兆センサー Out-Of-Bed Alarm) 試作品イメージベッドマットの下に2個1セットとして 2 セット設置判定可能背起こし 24V Battery 在床センサー M 離床 24GHz マイクロ波センサー IVS-465)を使用しマイコン基板にて静止物検知のステータスを出力するセンサー S ベッド加算平均処理や移動平均処理を追究することで所要のご要求に対する最適化を検討します

12 定在波レーダーとは従来型 FMCW における至近距離での問題点いわゆるデッドゾーン 0m から 1m~ 2m 程度まで問題の由来 FMCW 方式反射波の遅れを計測ビート周波数をカウント 1 以上の整数の周期が必要 DC 成分により SN 比が悪い定在波レーダー送信波と反射波を合成波として扱う 1 周期以内は波形を観測する位相 Π はキャリア周波数 (24GHz) の波長をサンプリング点数の逆数を掛けるオーダー ( 例 :6mm/1024) の分解能がある偽陰疑陽の問題を解決

13 IF信号の見方 FMCWレーダ時間軸上の信号ビート信号定在波レーダ周波数軸上の信号パワースペクトル IF t 時間 f 周波数 IF 周波数を時間に対してリニアにスイープする場合 f と t は等価であり単に目盛の違いだけ f f t t 定在波レーダはパワースペクトルとして信号処理する従来のFMCWレーダの信号処理を定在波レーダと同様にできる

14 信号処理 fo (a 2 + b 2 ) (C)T.Uebo Tj Lab /4/17

15 パラメータ

16 各パラメータの関係

17 時間に関わるパラメータ

18 信号処理フローレーダー内部処理送信系 Tx : Triangle Sweep Sweep time 2ms Bandwith : 198 MHz Data sampling : 256 data FFT : 1024 Window : Hanning 受信系 Rx I/Q MIX FFT 1024 FFT 1024 Spectrum Amplitude FFT Result A-Scope mapping, Displacement mapping Real : Distance Image : Displacement 振幅レベル距離微小変位

19 信号処理フロー GUI 表示系 PLL Controled RF transmission 256 AD sampling 1024 C-FFT x 2 Scan request Re 512 data : Power /Range ReIm 512 data : Power /Range 512 data : Phase Im 512 data : Phase BPF H-side /Far L-Side / Near 0m cancel Threshold x 2 Gain A Scope Mapping (Amplitude) Absolute Moving Average Threshold Spectle cancel Phas e Reset Spctle Difference (Back) Radar Unit Judgement Header Info ; 8 targets Peak Power, Range, Phase Motion Differencial Range of Header-1 PTM Standard GUI Amplitude of Header-1

PTM STANDARD RADAR GUI 表示レンジ設定出力データ USB経由 Radarからの出力データを表示する Threshold, Gain A scope 閾値ゲイン Phase Threshold : 位相表示方位閾値 H-Side 設定した距離以遠は判定に採用しない

20 PTM STANDARD RADAR GUI 表示レンジ設定出力データ USB経由 Radarからの出力データを表示する Threshold, Gain A scope 閾値ゲイン Phase Threshold : 位相表示方位閾値 H-Side 設定した距離以遠は判定に採用しない位相スペクトル表示 En/Di L-Side 設定した距離以下は判定に採用しないビートキャンセル内乱校正スペクトラムキャンセル外乱校正 Aスコープ Radarからの出力データ履歴画面方位RESET 0 補正方位表示履歴スペクトラム差分画面背景処理やレンジフィルタの処理後の表示距離表示履歴

PSR148 低消費 VCO機 PSR148 Series 主要項目仕様電波法準拠周波数帯域 24.05 24.

21 PSR148 低消費 VCO機 PSR148 Series 主要項目仕様電波法準拠周波数帯域 GHz 占有帯域幅 150MHz FMCW時送信波出力電力 20dBm(typ) EIRP ビーム幅水平方向 32 垂直方向 14 測定周期 100msec 測定レンジ 0 90m 外形寸法 W145 x H90 x D30 [mm] FMCW : 定在波レーダー方式ローコストFM変調 CW : 動体検知周波数解析 FSK 2周波CW : 動体距離検知動体検知測距速度などニーズに応じたセンシングを可能としています外部インターフェースは柔軟に対応可能です USB CAN, RS232C, RS485, Eithernet, 無線LAN BlueTooth Zigbee 携帯電話回線など展示ホール Booth No. E42にて出展中

PSR162 ローコストアプローチ PSR162 Series 主要項目仕様電波法準拠周波数帯域 24.05 24.

22 PSR162 ローコストアプローチ PSR162 Series 主要項目仕様電波法準拠周波数帯域 GHz 占有帯域幅 150MHz FMCW時送信波出力電力 15dBm(typ) EIRP ビーム幅水平方向 45 垂直方向 38 測定周期 100msec 測定レンジ 0 50m 外形寸法 H25 x W110 x D54 [mm] FMCW : 定在波レーダー方式ローコストFM変調 CW : 動体検知周波数解析 FSK 2周波CW : 動体距離検知動体検知測距速度などニーズに応じたセンシングを可能としています外部インターフェースは柔軟に対応可能です USB CAN, RS232C, RS485, Eithernet, 無線LAN BlueTooth Zigbee 携帯電話回線など展示ホール Booth No. E42にて出展中

データシート以上のポテンシャルが見込めるキットとなっております RF フロントエンドは InnosenT IVS-4005

23 PSR4005( シンセサイザ搭載モデル ) 名刺大の小型レーダながら PLL による周波数制御を実現高精度な測距性能が可能 MMIC の採用により良好な位相バランスを発揮します FSK(2 周波 CW) も可能ですデータシート以上のポテンシャルが見込めるキットとなっております RF フロントエンドは InnosenT IVS-4005 External Communication USB +5V DSP BRD USB Driver MPU OP Amp IVS-4005 RF Connector

24 PSR3004( モノパルスレーダー ) RFE-3004 によるシステムが開発可能な SDK です受信部が 2 系統ありモノパルス方式による測角 (AOA 検知 ) が可能となっておりますまた FMCW 系と CW ドップラー /FSK 系は独立しておりいずれのファンクションでの評価開発が可能となっております付属の GUI/ Logger ソフトによりデータログも可能信号処理系の机上検討シミュレーションによる開発などにおいてお客様はすぐに開発の着手が可能です

25 PSR3004 FSK 位相モノパルス機能 FSK 動体測距 + 位相モノパルス方位探知内部処理送信系 Tx : F1- F2 Burst f 設定可能受信系 ANT1 F1 - I ANT1 F2 I FFT 1024 Spectrum Amplitude Real : Velocity Image : Distance Spectrum Amplitude ANT2 F1-I FFT 1024 振幅レベル速度距離 Real : Velocity Image : Angle 方位角

26 PSR3004 FSK+ 位相モノパルス機能 GUI 表示例 FFT 結果縦軸 : 強度横軸 ; 速度縦軸 : 距離 AOA( 方位角 )

27 PSR3004 定在波レーダー+位相モノパルス定在波レーダー静止物測距 + 位相モノパルス方位探知内部処理送信系 Tx : Triangle Sweep Sweep time 2ms Bandwith : 198 MHz Data sampling : 256 data FFT : 1024 Window : Hanning 受信系 ANT1 F1 - I FFT 1024 ANT2 F1-I FFT 1024 Spectrum Amplitude FFT Result A-Scope mapping, PPI mapping Real : Distance Image : Angle Of Arrival 振幅レベル距離方位角

会社概要及びサービスのご案内社名ピーティーエム株式会社所在地 226-0011 神奈川県横浜市緑区中山町 306 番地 -15

28 会社概要及びサービスのご案内社名ピーティーエム株式会社所在地神奈川県横浜市緑区中山町 306 番地 -15 パームビュービル 3 階電話番号 (045) FAX (045) URL

29 ご清聴有難うございましたピーティーエム株式会社 TEL; URL; ; Meet us Booth A08

コンポジットレーダ

コンポジットレーダマイクロ波およびミリ波帯の定在波を利用したレーダ ~ 定在波レーダ ~ 近畿大学生物理工学部上保徹志 1 講演項目定在波レーダ開発の経緯定在波レーダの特徴と測距原理位相情報を利用した新たな距離推定法技術評価用レーダの紹介応用例 24GHz 帯微弱電波, および 60GHz 帯特定小電力定在波レーダの紹介 2 定在波レーダ開発の経緯 98 定在波を用いた距離変位センサの特許出願 01