信号处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及被配置为对来自接收物体反射的无线信号的传感器的传感器信号进行信号处理的信号处理装置。
【背景技术】
[0002]提出了具有图12所示的结构的照明系统(例如，参见日本专利申请公开2011-47779 ;以下称为“文献I”)。该照明系统包括:物体检测装置101，其配备有传感器110，其中该传感器110用于检测在检测区域内有无检测对象物并且输出传感器信号；以及照明器具102。物体检测装置101控制照明器具102的点亮状态。
[0003]传感器110是如下的毫米波检测器，其中该毫米波检测器向检测区域发送毫米波，接收检测区域内移动的检测对象物所反射的毫米波，并且输出具有与所发送的毫米波和所接收到的毫米波之间的频率差等同的多普勒(Doppler)频率的传感器信号。
[0004]物体检测装置101包括放大电路111、判断部112和照明控制部113。放大电路111被配置为根据多个频率带宽对从传感器110输出的传感器信号进行分割并且针对这多个频率带宽各自进行放大。判断部112通过将放大电路111的输出与预定阈值进行比较来判断检测对象物的有无。照明控制部113根据判断部112的判断结果来控制照明器具102的点壳状态。
[0005]物体检测装置101包括频率分析部114和噪声去除部(噪声判断部115和切换电路116)。频率分析部114检测针对从传感器110输出的传感器信号的各频率的强度。通过使用频率分析部114的分析结果，噪声去除部降低恒定地发生的具有特定频率的噪声的影响。使用FFT (Fast Fourier Transform，快速傅立叶变换)分析器作为频率分析部114。判断部112、照明控制部113和噪声去除部包含在主要包括微计算机的控制块117中。放大电路111构成针对各预定的频率带宽输出传感器信号的信号处理部。文献I还提及了信号处理部可以由FFT分析器或数字滤波器构成。
[0006]放大电路111具有多个放大器118，并且使用运算放大器作为各放大器118。在各放大器118中，可以通过调整构成放大器118的电路的各种参数来设置要进行放大的信号的频率带宽。也就是说，各放大器118还用作允许特定频率带宽的信号通过的带通滤波器。然后，在放大电路111中，多个放大器118并联连接，并且放大根据多个频率带宽进行分割后的传感器信号。然后，放大器118输出分割并放大后的分别具有各频率带宽的信号成分。
[0007]判断部112包括针对各放大器118的比较器(在图12中缩写为“A/D”) 119。各比较器119将相应放大器118的输出A/D转换成数字值，然后将该数字值与预定阈值进行比较，由此判断部112判断检测对象物的有无。另外，针对各带通(即，针对放大器118)单独设置阈值，并且在相应放大器118的输出在阈值的范围外的情况下，各比较器119输出高电平信号。在该传统示例中，初始状态下(出厂之前)的各带通的阈值“Vth”是通过Vth =Vavg土Vppini所表示的值，其中“Vppini ”表示在吸波暗室中无电磁波反射的状态下、在给定时间段内所检测到的各放大器118的输出值“V”的峰-峰“Vpp”的最大值，并且“Vavg”表示所述输出值“V”的平均值。判断部112包括0R(或)电路120，其中该OR电路120获得来自比较器119的比较结果的逻辑和。如果还存在一个高电平信号，则OR电路120输出表示“检测状态”的检测信号，这意味着存在检测对象物。作为对比，如果所有信号均为低电平，则OR电路120输出表示“非检测状态”的检测信号，这意味着不存在检测对象物。检测信号在检测状态下示出“ 1”，并且在非检测状态下示出“O”。
[0008]噪声去除部包括:噪声判断部115，用于根据频率分析部114的输出来判断恒定发生的具有特定频率的噪声的有无；以及切换电路116，用于根据噪声判断部115的判断结果来切换要输出至判断部112的放大器118的输出状态。
[0009]切换电路116包括多个开关121，并且各开关121插入在放大电路111的放大器118和判断部112的相应比较器119之间。在初始状态下所有开关121均接通，然后通过噪声判断部115的输出来单独控制开关121的接通/断开状态，由此单独接通或断开从放大器118向判断部121的输出。也就是说，切换电路116根据噪声判断部115的输出来断开与具有任意带通的放大器118相对应的开关121，由此可以使放大器118的输出无效。
[0010]噪声判断部115读取从频率分析部114输出的传感器信号的各频率(频率成分)的信号强度(电压强度)，并且将各信号强度存储在存储器(未示出)中，然后通过使用所存储的数据来判断恒定地发生的具有特定频率的噪声的有无。
[0011]在噪声判断部115判断为恒定地发生具有特定频率的噪声的情况下，噪声判断部115控制切换电路116以断开插入在判断部112和具有包含噪声的频率的带通的放大器118之间的开关121。因而，在恒定地发生具有特定频率的噪声的情况下，针对包含噪声的频率带宽放大电路111向判断部112的输出变得无效。在传统示例中，每当噪声判断部115判断为周围环境处于“稳定状态”的情况下，更新各开关121的接通/断开状态。
[0012]在用于通过处理传感器信号来检测物体的运动的信号处理装置中，在通过频域中的自适应信号处理来去除诸如未知噪声或不期望信号(存在于环境中的但根据检测对象物的运动无法推导出的稳定信号)等的背景信号的情况下，通常使用快速傅立叶变换(FFT) ο
[0013]在使用FFT来将采样周期为“t”并且样本数为“2N”的时域数字信号转换成频域信号、以使得有鉴于FFT处理之后的混叠特性而将该信号用于后续信号处理的情况下，在频率范围的最大频率为“l/(2t) [Hz] ”的条件下，频率分辨率为“I/(2Nt) [Hz] ”并且有效样本数为“N”。此外，在应用FFT之前应用窗函数。因此，使用FFT的自适应滤波器需要具有至少“2N”个字的存储器，从而仅应用除自适应处理以外的FFT处理。此外，由于需要进行复数计算，因此该自适应滤波器需要相对大规模的硬件。此外，后续的自适应处理和滤波处理需要进行复数计算，这样对硬件产生较大负担。
[0014]因此，如果将使用FFT的频域自适应滤波器应用于对传感器信号进行处理的信号处理装置，则产生针对硬件的负荷增大以及高成本化的问题。针对硬件的负荷增大以及高成本化的这些问题已成为将滤波器应用于通常需要较低成本的商用传感器装置的一个障碍。
【发明内容】
[0015]本发明是有鉴于上述情形而作出的，并且本发明的目的是提供能够利用以较低成本所实现的相对简单的硬件结构来高效地去除背景信号以获得期望信号的信号处理装置。
[0016]本发明的一种信号处理装置(2)，包括:放大部(3)，其被配置为放大从用于接收物体所反射的无线信号的传感器(I)所输出的(第一)传感器信号(Sa) ;A/D转换部(4)，其被配置为将所述放大部(3)放大后的(第二)传感器信号(Sb)转换成数字(第三)传感器信号(Sc)，并且输出该数字传感器信号(Sc);以及信号处理部(5)，其被配置为进行以下操作:通过离散余弦变换处理来将从所述A/D转换部(4)输出的传感器信号(Sc)转换成频域(第四)传感器信号(Sx)，基于根据所述传感器信号(Sx)和由白噪声形成的参考信号(Sd)所获得的误差信号(Se)来估计所述频域传感器信号(Sx)中所包含的背景信号，以及根据所估计出的背景信号来设置滤波器系数(Wo)，由此使所述信号处理部作为用于在频域中从所述传感器信号(Sx)中去除所述背景信号的自适应滤波器进行工作。
[0017]在一个实施例中，所述信号处理部(5)具有能够选择性地进行切换的第一模式和第二模式，以及所述信号处理部(5)被配置为进行以下操作:在所述第一模式中，基于所述误差信号(Se)来估计所述传感器信号(Sx)中所包含的所述背景信号，并且根据所估计出的所述背景信号来更新所述滤波器系数(Wo)，以及在所述第二模式中，停止所述滤波器系数(Wo)的更新处理，并且在频域中从所述传感器信号(