传感器装置、系统以及声音探测方法与流程

1.本发明涉及一种传感器装置、系统以及声音探测方法。


背景技术：

2.以往，已知一种麦克风装置，该麦克风装置使用多普勒雷达判定说话者是否正在说话，当从说话判定部提供规定水平的信号时，将与声音输出有关的开关设定为接通(on)(例如，参照专利文献1)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2006-047607号公报


技术实现要素：

6.本公开的一个实施方式所涉及的传感器装置，使用调频连续波雷达感测物体，所述传感器装置的特征在于，具备：信号处理部，其获取基于所述调频连续波雷达的接收波的接收信号，并输出感测所述物体而得到的处理信号；声音探测部，其基于所述处理信号探测与来自所述物体的声音有关的声音关联信号；以及模式控制部，其基于所述声音探测部的探测结果，使所述传感器装置的动作模式在用于探测所述物体的物体探测模式与用于探测来自所述物体的声音的声音探测模式之间切换。
附图说明
7.图1a示出系统200的结构的概要。
8.图1b示出发送部12所发送的fmcw雷达的一例。
9.图1c是用于说明物体300的距离r、速度v以及角度θ的图。
10.图1d是用于说明物体300的距离r、速度v、角度θ以及角度φ的图。
11.图2a示出第一模式下的信息处理的概要。
12.图2b示出第二模式下的信息处理的概要。
13.图2c示出第三模式下的信息处理的概要。
14.图3a示出输入部20和信号处理部30的结构的概要。
15.图3b示出信号处理部30和数据输出部40的结构的概要。
16.图4示出声音探测部50的结构的概要。
17.图5a示出在第一模式下要求的更新速率。
18.图5b示出在第二模式下要求的更新速率。
19.图5c示出在第三模式下要求的更新速率。
20.图5d示出在物体探测模式下要求的啁啾设定。
21.图5e示出在声音探测模式下要求的啁啾设定。
22.图6a示出物体探测模式下的传感器装置100的动作的一例。
23.图6b示出声音探测模式下的传感器装置100的动作的一例。
24.图6c示出本例的传感器装置100的动作的一例。
25.图6d示出本例的传感器装置100的动作的一例。
具体实施方式
26.下面，通过发明的实施方式来说明本发明，但以下的实施方式并非用于限定权利要求书所涉及的发明。另外，在实施方式中说明的特征的全部组合对于发明的解决方案来说不一定是必须的。
27.图1a示出系统200的结构的概要。系统200具备fmcw雷达400和传感器装置100，其中，该fmcw雷达400具有发送接收部10。系统200用于感测物体300。发送接收部10具有发送部12和接收部14。传感器装置100具有输入部20、信号处理部30、数据输出部40、声音探测部50以及模式控制部60。
28.发送部12将调频连续波雷达(fmcw雷达：frequency modulated continuous wave radar)信号作为发送波发送到物体300。fmcw雷达信号是频率被调制后的连续振荡雷达。例如，fmcw雷达信号具有包含多个啁啾的突发波。在各啁啾中，随时间扫描频率。本例的传感器装置100利用相位计算距离r，由此在用于探测以几mm为单位的微小振动的生物体感测中使用fmcw雷达信号。
29.接收部14接收由物体300反射的fmcw雷达信号的反射波，并输出if信号。if信号是下变频到与反射波的tof(time of flight：飞行时间)成比例的if(intermediate frequency：中频)频率的信号。tof是直到所发送的发送波作为反射波而被接收到为止的时间。传感器装置100与物体300的距离r越大则tof越长。传感器装置100通过对if信号进行ad变换并进行信号处理来计算物体300的距离r及速度v。传感器装置100可以具备多个接收部14。传感器装置100通过具备多个接收部14，能够获取与物体300的位置的角度θ有关的信息。
30.向输入部20输入对接收部14所接收到的物体300的反射波进行下变频而得到的if信号。输入部20将被输入的模拟的if信号变换为数字。例如，发送接收部10和输入部20是rfic等集成电路。
31.信号处理部30基于输入部20所输出的数字的接收信号来感测物体300。例如，信号处理部30是数字信号处理器(dsp)。在本说明书中，物体300的感测是指获取物体300的身体动作数据、微小振动数据以及声音数据。在本说明书中，身体动作数据是包含物体300的距离r、速度v以及角度θ等信息的数据。微小振动数据是通过对物体300的微小振动信息进行解析而得到的数据。声音数据是通过对物体300的声音信息进行解析而得到的数据。各个数据的详细情况在后面叙述。
32.信号处理部30基于输入部20所输出的数字的接收信号来获取物体300的位置信息和形态信息。在此，位置信息可以包含与物体300的距离r、速度v及角度θ有关的信息，形态信息可以包含与物体300的形状、姿态及数量有关的信息。另外，信号处理部30可以将位置信息和形态信息一并作为身体动作数据而输出到外部。
33.信号处理部30基于物体300的微小振动信息或声音信息来感测物体300。在本说明书中，微小振动信息表示物体300的以几mm为单位的振动信息。作为一例，当物体300是生物
体时，微小振动信息包含呼吸或心跳等生物体信息。在本说明书中，声音信息表示伴随物体300发出声音而产生的振动信息。作为一例，声音信息包含物体300的发声位置处的微小振动信息。
34.在一例中，传感器装置100获得使fmcw雷达信号的波长最大的分辨率的振动来作为微小振动数据。例如是在fmcw雷达400中经常使用的毫米波段(30ghz～300ghz左右的频带)的一个波长的100倍～1000倍的分辨率。
35.数据输出部40接收信号处理部30所输出的处理信号，并输出身体动作数据、微小振动数据以及声音数据。处理信号可以包含由信号处理部30所感测到的与物体300有关的身体动作数据、微小振动数据以及声音数据所包含的信息中的至少一个信息。数据输出部40可以通过后述的方法来输出所输入的处理信号中包含的数据。
36.声音探测部50探测物体300的声音关联信号。声音关联信号可以包含物体300所发出的声音信息或与用于发出声音的预备动作有关的信息。与用于发出声音的预备动作有关的信息可以是位置信息、形态信息以及微小振动信息中的至少一者。在声音关联信号中可以包含由信号处理部30感测到的与物体300有关的身体动作数据、微小振动数据以及声音数据所包含的信息中的至少一个信息。声音探测部50可以基于声音关联信号中包含的一个以上的信息来探测物体300的发声。声音探测部50基于探测结果向模式控制部60输出用于切换传感器装置100和发送接收部10的动作模式的切换信号。
37.模式控制部60获取声音探测部50所输出的切换信号。模式控制部60可以基于切换信号来切换传感器装置100和发送接收部10的动作模式。另外，模式控制部60可以基于切换信号来切换系统200的动作频率。
38.在传感器装置100和发送接收部10的动作模式中可以包括用于获取物体300的位置信息、形态信息及微小振动信息的物体探测模式、以及用于获取声音信息的声音探测模式。在物体探测模式中可以包括用于获取物体300的位置及形态信息的第一模式以及用于获取微小振动信息的第二模式。在声音探测模式中可以包括用于获取声音信息的第三模式。
39.传感器装置100通过向物体300发送fmcw雷达信号来感测物体300。传感器装置100对基于fmcw雷达信号被调制后的频率的接收信号适当地进行信号处理，由此即使在传感器装置100与物体300的相对速度为0的情况下，传感器装置100也能够视为与物体300之间的距离无变化来对物体300进行探测。
40.此外，信号处理部30也可以通过检测接收信号的功率变换谱的多个峰来感测多个物体300。传感器装置100能够通过使用fmcw雷达信号来分别获取多个物体300的距离r、速度v以及角度θ。
41.传感器装置100使用fmcw雷达信号，因此在探测存在于广阔空间内的一个或多个物体300的距离r、速度v以及角度θ的系统中用广角的光束进行扫描即可，不需要用窄光束进行扫描。另外，传感器装置100在根据fmcw雷达信号探测物体300的同时，仅通过追加相位变换等简单的信号处理，也能够实现生物体感测。
42.传感器装置100不需要麦克风等外部声音输入装置，因此能够实现噪声环境下的声音探测或同时发出多种声音的情况下的单独探测。
43.图1b示出发送部12要发送的fmcw雷达信号的一例。fmcw雷达信号在一个突发脉冲
中包含m个啁啾。m为2以上的整数。传感器装置100通过调制啁啾的频率并对发送波与接收波之差进行解析来计算物体300的距离r、速度v以及角度θ。传感器装置100可以根据物体300的位置或状态来适当调整啁啾的频率的调制宽度及周期。在本例的fmcw雷达信号中包含m个同一波形的啁啾，但也可以包含不同波形的啁啾。
44.fmcw雷达400是利用来自物体300的回波返回来的时间差来探测到目标的距离和相对速度的雷达。本例的fmcw雷达400侧重于更广角的近距离探测，采用了快速线性调频fmcw方式。例如，fmcw雷达400以几μ秒至几百μ秒左右的周期使频率线性地上升和下降，仅将上升和下降中的一方用于探测。但是，在fmcw方式中也可以将上升和下降这双方用于探测。
45.fmcw雷达400还能够通过配置多个信道来同时探测角度信息。例如，fmcw雷达400在76g频段(76ghz～77ghz)中实现长距离探测，在79g频段(77ghz～81ghz)中实现中距离探测和短距离探测。此外，fmcw雷达400也可以是以几毫秒至几百毫秒左右的周期使频率线性地上升和下降的方式。
46.与此相对地，多普勒雷达是利用由目标的相对速度引起的多普勒频移来探测到目标的距离和相对速度的雷达。例如，多普勒雷达以双频cw方式为代表。如果不存在多普勒频移，则多普勒雷达无法探测目标。另外，多普勒雷达将多个目标识别为处于中间距离的一个目标，因此无法探测多个目标。
47.图1c是用于说明物体300的距离r、速度v以及角度θ的图。该图示出从发送接收部10发送fmcw雷达信号的发送波、由发送接收部10接收来自物体300的反射波的情况。在本例中，为了简化，考虑将发送部12和接收部14设为同一位置。
48.物体300在与发送接收部10相距距离r的位置处以速度v进行变动。速度v是发送接收部10与物体300的相对速度。角度θ是从发送接收部10观察到的物体300的角度。具体地说，在将接收部14被排列的方向设为x轴方向、将射出fmcw雷达信号的与x轴垂直的方向设为y轴的情况下，角度θ是在xy平面内y轴与物体300的位置所成的角度。
49.图1d是用于说明物体300的距离r、速度v、角度θ以及角度φ的图。传感器装置100即使设为探测与xy平面垂直的新轴(z轴)的所谓的3d雷达，也能够利用同样的原理来感测物体300。在该情况下，传感器装置100除了使用将物体300投影到xy平面的角度θ以外，还使用将物体300投影到yz平面的角度φ来获取三维信息。
50.图2a是示出第一模式下的信息处理的流程的图。在第一模式下，输入部20所输出的数字的接收信号被输入到后述的fft变换部32。fft变换部32对所输入的数字的接收信号进行频率解析。由此，能够获得所探测到的物体300的位置信息。
51.信息集聚部37对物体300的位置信息进行聚类处理和追踪处理。在本说明书中，聚类处理表示通过整合针对多个坐标的位置信息来检测物体300的形状和数量。追踪处理表示通过追踪多个坐标的位置信息的变化来检测形状和数量随时间的变化。由此，能够获得所探测到的物体300的形态信息。关于信息集聚部37，在后面叙述。
52.图2b是示出第二模式下的信息处理的流程的图。与第一模式同样地，在第二模式下，fft变换部32也对所输入的数字的接收信号进行频率解析。在第二模式下，将像这样得到的与物体300有关的位置信息输出到后述的相位变换部38。
53.相位变换部38在所输入的与物体300有关的信息中确定用于探测微小振动的坐
标。接着，通过提取所确定的坐标的相位来获取物体相位数据。相位变换部38可以将提取出的物体相位数据输出到微小振动检测部39。
54.微小振动检测部39对由相位变换部38输入的物体相位数据进行频率解析。由此，能够获得所探测到的物体300的微小振动数据。
55.图2c是示出第三模式下的信息处理的流程的图。与第二模式同样地，在第三模式下也向相位变换部38输入物体300的位置信息。
56.相位变换部38在所输入的位置信息中确定伴随物体300的发声而强烈地表现发声振动的坐标。接着，通过提取所确定的坐标的相位来获取声音相位数据。相位变换部38可以将提取出的声音相位数据输出到微小振动检测部39。
57.微小振动检测部39对由相位变换部38输入的声音相位数据进行频率解析。由此，能够获得所探测到的物体300的声音数据。
58.如图2a至图2c所示，在各动作模式下感测物体300所需要的信号处理功能包含fft变换等频率解析。在本例中，fft变换部32和微小振动检测部39进行频率解析。fft变换部32和微小振动检测部39记载为不同的结构，但由于所要求的性能没有实质上的差异，因此也可以设为单个的频率解析部。
59.图3a示出传感器装置100的结构的一例。输入部20具备ad变换部22。信号处理部30具备选择部31、fft变换部32、功率变换部33、判断部34、存储部35以及数据处理部36。
60.ad变换部22将接收部14所输出的if信号变换为数字。按k个信道分别设置ad变换部22。ad变换部22将变换得到的数字的接收信号发送到信号处理部30。ad变换部22在啁啾的波形上升或下降的状态下以采样数n进行ad变换。
61.由ad变换部22进行变换而得到的数字的接收信号被输入到选择部31。选择部31在与距离fft、速度fft及角度fft中的任一方相应的定时选择数字的接收信号。选择部31将所选择出的数字的接收信号输出到fft变换部32。与k个信道对应地设置有k个选择部31。例如，选择部31在距离fft时选择接收信号，在速度fft和角度fft时选择被存储在存储部35中的数据。
62.fft变换部32对ad变换部22所输出的数字的接收信号或被存储在存储部35中的信号进行fft变换。与k个信道对应地设置有k个fft变换部32。fft变换部32根据选择部31所选择出的数据来执行距离fft、速度fft以及角度fft中的任一方。
63.功率变换部33基于fft变换部32进行变换而得到的信号来计算功率谱。通过计算功率谱，能够检测物体300的距离r、速度v以及角度θ。与k个信道对应地设置有k个功率变换部33。
64.判断部34判断功率谱的峰位置。由此，判断部34探测物体300的存在。在一例中，判断部34判断谱能级高于周边的bin。例如，判断部34执行恒虚警率(cfar：constant false alarm ratio)处理。判断部34通过执行cfar处理，能够将杂波等不需要的信号分离出从而执行精度更高的峰bin检测。与k个信道对应地设置有k个判断部34。
65.存储部35存储fft变换部32所输出的fft变换信号。存储部35将所存储的数据输出到选择部31。另外，存储部35也可以将所存储的数据输出到外部。存储部35分别存储bin数为n/2的距离数据列、bin数为m的速度数据列、以及bin数为k的角度数据列。n是每一个啁啾的adc采样数，m是每一个突发脉冲的啁啾数，k是信道数。
66.数据处理部36根据判断部34的输出结果来指定存储部35的地址。数据处理部36所示出的地址是指距离、速度以及角度各自的功率谱的峰bin位置，即，也可以作为物体300的距离、速度以及角度的探测结果而输出到外部。
67.图3b示出传感器装置100的结构的一例。该图示出图3a所示的传感器装置100的后级的结构。信号处理部30具备信息集聚部37、相位变换部38以及微小振动检测部39。数据输出部40具备身体动作数据输出部41、微小振动数据输出部42以及声音数据输出部43。
68.数据处理部36可以将物体300的位置信息输出到身体动作数据输出部41。在此，位置信息可以与形态信息一起作为身体动作数据被输出。
69.存储部35可以将所存储的位置信息输出到信息集聚部37和相位变换部38。
70.信息集聚部37可以对从存储部35输入的数据进行处理，并将物体300的形态信息输出到身体动作数据输出部41。另外，信息集聚部37可以将身体动作信息输出到相位变换部38。
71.相位变换部38使用从存储部35输入的物体300的位置信息和从信息集聚部37输入的物体300的形态信息来确定用于检测物体300的微小振动的坐标，通过提取所确定的坐标的相位来获取物体300的物体相位数据。相位变换部38可以将提取出的物体相位数据输出到微小振动检测部39。
72.微小振动检测部39可以具备用于获取物体300的微小振动数据的第一频率解析部139。微小振动检测部39通过对从相位变换部38输入的物体相位数据进行频率解析来获取物体300的微小振动数据。微小振动检测部39可以将获取到的物体300的微小振动数据输出到微小振动数据输出部42。
73.声音探测部50可以在判断为物体300正在发出声音或正在进行发出声音的预备动作或没有发出声音的情况下对模式控制部60输出用于切换模式的切换信号。使用图4对用于声音探测部50判断为物体300正在发出声音或正在进行发出声音的预备动作或没有发出声音的方法进行说明。
74.图4示出声音探测部50的结构的一例。声音探测部50具备位置确定部51和时机确定部52。
75.位置确定部51基于身体动作数据和微小振动数据来在物体300的位置坐标中确定声音的发声位置。位置确定部51可以基于成为对象的物体300的形态信息来确定在物体300发声时强烈表现微小振动的位置的坐标。例如，在物体300是生物体的情况下，可以基于形态信息来确定物体300的嘴唇或颈部的坐标。
76.另外，位置确定部51可以对感测到的物体300的物体相位数据进行解析并确定最强地得到微小振动数据的坐标。位置确定部51可以将与所确定的坐标有关的信息输出到相位变换部38。
77.时机确定部52基于身体动作数据和微小振动数据来确定物体300发出声音的时机和没有发出声音的时机。作为一例，具体地说明物体300是生物体的情况。
78.时机确定部52可以基于物体300伴随着发声而多吸气等身体动作数据来确定发声的时机。另外，时机确定部52可以基于与物体300的呼吸次数的变化有关的微小振动数据来判断物体300是否正在发出声音。另外，时机确定部52可以判断物体300是否正在进行发出声音的预备动作。
79.返回到图3b，模式控制部60基于来自声音探测部50的切换信号来切换传感器装置100和发送接收部10的动作模式。具体地说，在由声音探测部50判断为物体300正在发出声音或正在进行发出声音的预备动作的情况下，模式控制部60将传感器装置100和发送接收部10的动作模式从物体探测模式切换为声音探测模式。
80.在传感器装置100和发送接收部10在声音探测模式下进行动作时，从声音探测部50输出的与强烈地表现微小振动的坐标有关的信息被输入到相位变换部38。相位变换部38在强烈地表现微小振动的时机提取强烈地表现微小振动的坐标的相位。相位变换部38可以将提取出的声音相位数据输出到微小振动检测部39。
81.微小振动检测部39可以具备用于获取物体300所发出的声音数据的第二频率解析部239。微小振动检测部39通过对从相位变换部38输入的物体300的声音相位数据进行频率解析，来获取物体300所发出的声音数据。微小振动检测部39可以将获取到的物体300所发出的声音数据输出到声音数据输出部43和时机确定部52。
82.在传感器装置100和发送接收部10在声音探测模式下进行动作时，时机确定部52可以根据在预先决定的期间内未输出声音数据来判断为物体300没有发出声音。另外，在传感器装置100和发送接收部10在声音探测模式下进行动作时由声音探测部50判断为物体300没有发出声音的情况下，模式控制部60将传感器装置100和发送接收部10的动作模式从声音探测模式切换为物体探测模式。
83.在此，记载为微小振动检测部39使用第一频率解析部139获取微小振动数据、使用第二频率解析部239获取声音数据，但本例不限定于此。即，由于第一频率解析部139和第二频率解析部239所要求的性能没有实质上的差异，因此也可以设为微小振动检测部39作为单个的频率解析部发挥功能的结构。
84.作为一例，在微小振动检测部39作为单个的频率解析部发挥功能的情况下，在传感器装置100在物体探测模式下进行动作时，微小振动检测部39可以作为第一频率解析部139发挥功能。同样地，在传感器装置100和发送接收部10在声音探测模式下进行动作时，微小振动检测部39可以作为第二频率解析部239发挥功能。
85.身体动作数据输出部41输出由信号处理部30进行处理而得到的身体动作数据。身体动作数据输出部41可以输出传感器装置100所探测到的物体300的位置信息和形态信息。身体动作数据输出部41可以以显示空间内的点群的形式输出信息，也可以以显示数值的形式输出信息，也可以以显示文章的形式输出信息，也可以以语音朗读的形式输出信息。身体动作数据输出部41可以是监视器等能够显示影像的装置，也可以是扬声器等能够输出声音的装置。
86.微小振动数据输出部42输出由信号处理部30进行处理而得到的微小振动数据。微小振动数据输出部42可以输出传感器装置100所探测到的物体300的微小振动信息。微小振动数据输出部42可以以显示空间内的点群的形式进行信息的输出，也可以以显示数值的形式进行信息的输出，也可以以显示文章的形式进行信息的输出，也可以以语音朗读的形式进行信息的输出。微小振动数据输出部42可以是监视器等能够显示影像的装置，也可以是扬声器等能够输出声音的装置。
87.声音数据输出部43输出由信号处理部30进行处理而得到的声音数据。声音数据输出部43可以输出传感器装置100所探测到的物体300的声音信息。可以以显示空间内的点群
的形式进行信息的输出，也可以以显示数值的形式进行信息的输出，也可以以显示文章的形式进行信息的输出，也可以以语音朗读的形式进行信息的输出。声音数据输出部43可以是监视器等能够显示影像的装置，也可以是扬声器等能够输出声音的装置。
88.图5a是示出获得物体300的身体动作数据所需要的更新速率的图。如图5a所示，传感器装置100可以以几十毫秒至几百毫秒为单位更新信息，以获得物体300的身体动作数据。
89.图5b是示出获得物体300的微小振动数据所需要的更新速率的图。与图5a不同，传感器装置100可以以1毫秒至几毫秒为单位更新信息，以获得物体300的微小振动数据。即，传感器装置100可以以与获得身体动作数据的情况相比更高的频率更新信息，以获得物体300的微小振动数据。
90.图5c是示出获得物体300的声音数据所需要的更新速率的图。与图5a及图5b不同，传感器装置100可以以几十微秒为单位更新信息，以获得物体300的声音数据。即，传感器装置100可以以与获得微小振动数据的情况相比更高的频率更新信息，以获得物体300的声音数据。
91.图5d是示出在物体探测模式下获得物体300的身体动作数据和微小振动数据所需要的啁啾设定的图。如图5d所示，发送接收部10可以在物体探测模式下将啁啾的频率调制设为几兆hz/μ秒至几十兆hz/μ秒，以获得物体300的身体动作数据和微小振动数据。通过以1毫秒至几百毫秒为单位更新信息，能够在利用有限频带的ad变换部22对与tof成比例的if信号进行变换时在大的范围内进行探测，能够获得身体动作数据和微小振动数据。
92.图5e是示出在声音探测模式下获得物体300的声音数据所需要的啁啾设定的图。如图5e所示，发送接收部10可以在声音探测模式下将啁啾的频率调制设为几百兆hz/μ秒至几千兆hz/μ秒，以获得物体300的声音数据。通过以几十微秒更新信息，能够获得声音数据。
93.如图5a至图5c所示，传感器装置100可以根据传感器装置100需要探测物体300的哪些信息来切换更新速率。另外，如图5d和图5e所示，发送接收部10可以在获得身体动作数据及微小振动数据的物体探测模式与获得声音数据的声音探测模式之间切换啁啾设定。在本例中，通过在图5a及图5d示出的用于获得物体300的身体动作数据的第一模式、图5b及图5d示出的用于获得物体300的微小振动数据的第二模式以及图5c及图5e示出的用于获得物体300的声音数据的第三模式之间适当地切换，能够获得与物体300有关的信息。
94.图6a是示出物体探测模式下的动作的一例的概要图。传感器装置100和发送接收部10在物体探测模式下以在第一模式与第二模式之间切换的方式进行动作。传感器装置100和发送接收部10通过在物体探测模式下进行动作，能够获得物体300的身体动作数据和微小振动数据。
95.图6b是示出声音探测模式下的动作的一例的概要图。传感器装置100和发送接收部10在声音探测模式下以第三模式进行动作。传感器装置100和发送接收部10通过在声音探测模式下进行动作，能够获得物体300的声音数据。
96.图6c是示出传感器装置100和发送接收部10的动作的一例的概要图。在本例中，在声音探测部50没有探测到声音的定常状态的期间，传感器装置100和发送接收部10在以在第一模式与第二模式之间切换的方式进行动作的物体探测模式下进行动作。
97.在声音探测部50探测到声音的情况下，模式控制部60将传感器装置100和发送接
收部10的动作模式从物体探测模式切换为声音探测模式。在本例中，在声音探测部50探测到声音的非定常状态的期间，传感器装置100和发送接收部10以第三模式继续进行动作。
98.在声音探测部50不再探测到声音的情况下，模式控制部60将传感器装置100和发送接收部10的动作模式从声音探测模式切换为物体探测模式。通过像这样以声音探测为触发来切换动作模式，能够在减少消耗电力的同时以最小限度的信号处理能力进行包括声音探测在内的物体300的探测。
99.图6d是示出传感器装置100和发送接收部10的动作的另一例的概要图。在本例中，以声音探测模式下的动作为主动作来进行。传感器装置100和发送接收部10在预先决定的第一期间内进行物体探测模式下的探测，在预先决定的第二期间内进行声音探测模式下的探测。模式控制部60通过以使第二期间比第一期间长的方式控制动作，能够以声音探测为主动作来进行雷达探测。在这样的动作中，也通过在例如物体探测模式下的动作时将处理功能切换为低速动作等，能够在减少消耗电力的同时进行包括声音探测在内的物体300的探测。
100.此外，设想声音探测部50探测到声音的期间的动作时的、通过物体探测模式下的动作而获得的数据未必有用的情况。例如，预计在物体300正在发出声音的状态下呼吸和心跳等生物体信息大幅地变动，有可能无法进行正确的探测。另外，如图5a和图5c所示，关于在第一模式下得到的物体300的信息，有可能即使其更新速率低也不会成为问题。因而，即使在如图6d所示那样的动作中，也能够在减少消耗电力的同时以最小限度的信号处理能力进行包括声音探测在内的物体300的探测。
101.在本例中，不损害实施物体的位置及微小振动等的探测这样的fmcw雷达400的原始功能，仅通过追加简单的结构就能够进行声音探测。由此，在为了看护婴幼儿、老年人或需要看护的人等而使用雷达时，提供同时探测被看护的多个生物体的声音等以往难以实现的功能。
102.另外，在实施例等中主要说明了用于探测生物体的声音的结构，但本发明不限于此。即，即使对象是如扬声器等那样的音频设备等，也能够探测扬声器等所发生的振动，能够通过与在此之前说明的方法同样的方法来探测其位置及声音。
103.作为进一步的应用例，在作为观测对象的生物体佩戴有口罩的情况或设置有用于防止飞沫扩散的遮挡板等的情况等情况下，由于在生物体发声时口罩或遮挡板的表面会出现振动，因此也能够通过与在此之前说明的方法同样的方法来进行声音探测。在该情况下，例如通过将遮挡板等的材料设为铝箔等易于振动的材料，能够更高效地进行声音探测。
104.以上，使用实施方式说明了本发明，但本发明的保护范围不限定于上述实施方式所记载的范围。对于本领域技术人员来说显而易见的是，能够对上述实施方式进行多种变更或改进。根据权利要求书的记载显而易见的是，被施加了这种变更或改进而得到的方式也能够包含在本发明的保护范围内。
105.应该注意的是，权利要求书、说明书以及附图中示出的装置、系统、程序以及方法中的动作、过程、步骤以及阶段等各处理的执行顺序只要没有特别明确记载“在
……
之前”、“先于”等，并且不是将前一处理的输出使用于后一处理，就能够以任意的顺序来实现。关于权利要求书、说明书以及附图中的动作流程，即使方便起见使用“首先”、“接着”等进行了说明，也并不意味着必须按该顺序来实施。
106.附图标记说明
107.10：发送接收部；12：发送部；14：接收部；20：输入部；22：ad变换部；30：信号处理部；31：选择部；32：fft变换部；33：功率变换部；34：判断部；35：存储部；36：数据处理部；37：信息集聚部；38：相位变换部；39：微小振动检测部；139：第一频率解析部；239：第二频率解析部；40：数据输出部；41：身体动作数据输出部；42：微小振动数据输出部；43：声音数据输出部；50：声音探测部；51：位置确定部；52：时机确定部；60：模式控制部；100：传感器装置；200：系统；300：物体；400：fmcw雷达。

技术特征：
1.一种传感器装置，使用调频连续波雷达感测物体，所述传感器装置的特征在于，具备：信号处理部，其获取基于所述调频连续波雷达的接收波的接收信号，并输出感测所述物体而得到的处理信号；声音探测部，其基于所述处理信号探测与来自所述物体的声音有关的声音关联信号；以及模式控制部，其基于所述声音探测部的探测结果，使所述传感器装置的动作模式在用于探测所述物体的物体探测模式与用于探测来自所述物体的声音的声音探测模式之间切换。2.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述声音探测部具有时机确定部，所述时机确定部基于所述声音关联信号来确定从所述物体发声的发声时机，所述模式控制部基于所述发声时机从所述物体探测模式切换为所述声音探测模式。3.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述信号处理部具有相位变换部，所述相位变换部用于提取所感测到的所述物体的坐标的相位数据。4.根据权利要求3所述的传感器装置，其特征在于，所述信号处理部输出与所述物体的位置有关的位置信息来作为所述处理信号，所述声音探测部基于所述位置信息探测来自所述物体的声音关联信号。5.根据权利要求3所述的传感器装置，其特征在于，所述信号处理部具有微小振动检测部，所述微小振动检测部基于所述相位数据来获取与所述物体的微小振动有关的微小振动信息，所述微小振动检测部输出与所述物体的微小振动有关的微小振动信息来作为所述处理信号，所述声音探测部基于所述微小振动信息探测来自所述物体的声音关联信号。6.根据权利要求5所述的传感器装置，其特征在于，所述声音探测部具有位置确定部，所述位置确定部基于所述声音关联信号确定来自所述物体的声音的发声位置，所述微小振动检测部对与所述发声位置对应的所述相位数据进行频率解析。7.根据权利要求5所述的传感器装置，其特征在于，还具备声音数据输出部，所述声音数据输出部用于基于在所述声音探测模式下提取出的所述相位数据输出声音数据。8.根据权利要求5所述的传感器装置，其特征在于，所述物体探测模式包括用于探测所述物体的位置、速度、角度、形状、姿态及数量的第一模式、以及用于探测所述物体的微小振动的第二模式。9.根据权利要求5所述的传感器装置，其特征在于，所述微小振动检测部包括：第一频率解析部，其用于对所述相位数据进行频率解析来获得所述物体的微小振动数据；以及
第二频率解析部，其用于对所述相位数据进行频率解析来获得声音数据。10.根据权利要求9所述的传感器装置，其特征在于，所述微小振动检测部在所述物体探测模式下作为所述第一频率解析部发挥功能，在所述声音探测模式下作为所述第二频率解析部发挥功能。11.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述模式控制部响应于所述声音探测部探测到来自所述物体的声音关联信号，从所述物体探测模式切换为所述声音探测模式，所述模式控制部响应于所述声音探测部不再探测到来自所述物体的声音关联信号，从所述声音探测模式切换为所述物体探测模式。12.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器装置在预先决定的第一期间内在所述物体探测模式下进行动作，在预先决定的第二期间内在所述声音探测模式下进行动作，所述模式控制部以使所述第二期间比所述第一期间长的方式控制动作模式。13.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述信号处理部通过检测所述接收信号的功率变换谱的多个峰来探测多个物体。14.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述物体是生物体，所述传感器装置用于感测所述生物体。15.一种系统，其特征在于，具备：调频连续波雷达，其具有发送和接收调频连续波雷达信号的发送接收部；以及根据权利要求1所述的传感器装置。16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述模式控制部根据所述传感器装置的动作模式来切换所述系统的动作频率。17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述模式控制部在所述动作模式切换为所述声音探测模式时进行控制，以使所述发送接收部的啁啾的调制频率比所述物体探测模式时的调制频率高。18.一种声音探测方法，使用调频连续波雷达，所述声音探测方法包括以下阶段：获取基于所述调频连续波雷达的接收波的接收信号，并输出感测物体而得到的处理信号；基于所述处理信号探测与来自所述物体的声音有关的声音关联信号；以及基于进行所述探测的阶段的探测结果，使传感器装置的动作模式在用于探测所述物体的物体探测模式与用于探测来自所述物体的声音的声音探测模式之间切换。19.根据权利要求18所述的声音探测方法，其特征在于，输出感测所述物体而得到的处理信号的阶段包括以下阶段：基于所述接收信号输出与所述物体的位置有关的位置信息；基于所述位置信息提取相位数据；以及基于所述相位数据输出与所述物体的微小振动有关的微小振动信息，探测所述声音关联信号的阶段包括以下阶段：基于所述位置信息或所述微小振动信息探测来自所述物体的声音关联信号。20.一种雷达装置，使用调频连续波雷达感测物体，所述雷达装置的特征在于，具备：
发送部，其发送发送波；接收部，其接收从所述物体反射的接收波；以及传感器装置，其中，所述传感器装置具备：信号处理部，其获取基于所述接收波的接收信号，并输出感测所述物体而得到的处理信号；声音探测部，其基于所述处理信号探测与来自所述物体的声音有关的声音关联信号；以及模式控制部，其基于所述声音探测部的探测结果，使所述传感器装置、所述发送部以及所述接收部的动作模式在用于探测所述物体的物体探测模式与用于探测来自所述物体的声音的声音探测模式之间切换。

技术总结
提供一种传感器装置、系统以及声音探测方法，所述传感器装置使用FMCW雷达感测物体，所述传感器装置具备：信号处理部，其获取基于所述FMCW雷达的接收波的接收信号，并输出感测所述物体而得到的处理信号；声音探测部，其基于所述处理信号探测与来自所述物体的声音有关的声音关联信号；以及模式控制部，其基于所述声音探测部的探测结果，使所述传感器装置的动作模式在用于探测所述物体的物体探测模式与用于探测来自所述物体的声音的声音探测模式之间切换，所述系统具备本发明的第一方式所涉及的传感器装置、以及具有发送和接收FMCW雷达信号的发送接收部的FMCW雷达。信号的发送接收部的FMCW雷达。信号的发送接收部的FMCW雷达。


技术研发人员：竹内诚二 池内督
受保护的技术使用者：旭化成微电子株式会社
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/9/26