到来方向推定方法および位置推定方法
【課題】サイトごとのブランチの設置およびこれらのブランチからの情報収集を不要とする到来方向推定方法を提供する。
【解決手段】信号を受信するブランチを配置が予め決定されている複数の仮想的なサイトに移動させ、各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求め、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトの配置と送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施し、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、送信端の方位を推定する。
【解決手段】信号を受信するブランチを配置が予め決定されている複数の仮想的なサイトに移動させ、各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求め、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトの配置と送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施し、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、送信端の方位を推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイトに到来した波動信号に所定の信号処理を施すことによって、その送信端の方向または位置を推定する到来方向推定方法および位置推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のブランチ(電波、音波、光などの波動信号を受信する受信素子)に到来する電磁波や音波の到来方向の推定に適用可能な処理のアルゴリズムについては、多様なものがあり、もちろん、従来もさまざまな提案が行われている。
また、このようなアルゴリズムに基づいて上記の到来方向を推定する装置は、後述する非特許文献１に掲載され、例えば、図２５に示す空中線系として構成される。
【０００３】
ここに、図２５に示す空中線系は、複数Ｍのサイト１０1〜１０Mにそれぞれ配置されたアレーアンテナ１１1〜１１M（複数Ｎのアンテナ素子１２11〜１２1N、…、１２M1〜１２MNの列として構成され、これらのアンテナ素子１２11〜１２1N、…、１２M1〜１２MNは、共通の間隔ｄで直線状に配置される。）と、サイト１０1〜１０Mにおいて、アンテナ素子１２11〜１２1N、…、１２M1〜１２MNの給電点にそれぞれ接続された信号処理回路１３1〜１３Mから構成される。
【０００４】
以下、アレーアンテナ１１1〜１１Mおよび信号処理回路１３1〜１３Mに共通の事項にかかわる記述では、添え番号「１」から「Ｍ」の何れにも該当し得ることを意味する添え文字「ｃ」を該当する符号に付与して説明する。なお、図２５においては、サイト１０cの詳細構成のみを示し、他のサイトについての図示は省略した。
このような構成の空中線系では、例えば、図２５に示すように、アレーアンテナ１１cに方位角θの方向から到来し、かつ到来方向の推定の対象となる到来波は、その到来波の振幅ａと、この方位角θおよび上述した間隔ｄとに応じて定まる位相差φと、上記のアンテナ素子１２c1〜１２cNの数Ｎ（≧２）とを用いて、下式(1) で示されるベクトルｒとして表記される。
【０００５】
ｒ＝[ａ ａ・ｅjφ … ａ・ｅj(N-1)φ]T ・・・(1)
信号処理回路１３cは、例えば、ＭＵＳＩＣ(MUltiple SIgnal Classification)アルゴリズムに基づいて下記の(ａ)〜(ｃ)の手順からなる処理を行うことによって、上記の到来方向を推定する。
（ａ）この到来方向がとり得る範囲（ここでは、簡単のため、マイナス９０度ないしプラス９０度の何れかに等しい方位角θで表されると仮定する。）を規定の精度（例えば、１度毎）でスキャンする。
（ｂ）そのスキャンの下で適宜仮定される方位角θの方向からアンテナ素子１２−1 〜１２−N に到来するべき到来波の方向ベクトル（これらの到来波を示すモードベクトルの全ての成分の振幅成分が「１」に正規化されることによって得られる。）ａ(θ)と、アレーアンテナ１１に到来している到来波の数Ｌと、このアレーアンテナ１１のアンテナ素子の数Ｋ（＝Ｎ）とに併せて、上述したベクトルｒに含まれる熱雑音の成分の固有値ＥN(≡［ｅL+1，…，ｅK］)に対して下式(２)で示されるＭＵＳＩＣスペクトラムＰMU(θ)を一括して求める。
【０００６】
【数１】
（ｃ）このようにして求められたＭＵＳＩＣスペクトラムＰMU(θ)が最大となる方位角θで示される方位を到来方向として推定する。
また、任意の信号処理回路１３cは、この信号処理回路１３cによって上述したようにして求められた方位角θcと、上述した信号処理回路１３1〜１３Mのうち自身以外から選択した信号処理回路１３dによって求められた方位角θdと、これらの２つの信号処理回路１３c、１３dがそれぞれ配置されたサイト１０c、１０dの位置（ここでは、既知の情報として予め与えられると仮定する。）とに基づいて、到来方向の推定対象となった到来波に対応する送信端の位置を幾何学的求める。
【０００７】
なお、例えば、単一のサイト１０cに備えられたアレーアンテナ１１cに備えられたアンテナ素子１２c1〜１２cNを区分することで構成される複数のサブアレーアンテナ毎に既述の方位角を求め、これらの方位角と、個々のサブアレーアンテナに対応する仮想的な複数のサイトの位置とに基づいて、このような送信端の位置を同様の幾何学的な手法によって求めることもできる。
【特許文献１】特開２０００−１９９７８４公報
【非特許文献１】「アレーアンテナによる適応信号処理」、第１７３ページないし第２６８ページ、科学技術出版社
【非特許文献２】http://www.mobile.ss.titech.ac.jp/mobile/seminar/ohp-011015＿hungchin.pdf
【非特許文献３】http://www.cybernet.co.jp/matlab/support/3vent/conf97/tsuji.pdf
【非特許文献４】http://maxwell.elcom.nitech.ac.jp/~kikuma/source.html
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した従来例では、複数のサイト１０1〜１０Mにそれぞれ配置されたアレーアンテナ１１1〜１１Mの全てを適用することによって既述の到来角θや送信端の位置を求めるためには、これらのアレーアンテナ１１1〜１１Mにそれぞれ備えられたアンテナ素子１２11〜１２1N、…、１２M1〜１２MNに到来した全ての到来波を同時にサンプリングしなければならない。
【０００９】
しかし、このようなサンプリングは、技術的に可能ではあっても、実際には、コストや各サイトの配置にかかわる条件などの制約に阻まれ、困難である場合が多かった。また、このようなサンプリングは、アンテナ素子１２11〜１２1N、…、１２M1〜１２MNに到来した到来波が、これらの到来波の位相の検出が容易に達成される低い帯域に周波数変換される場合であっても、これらの周波数変換に適用される局発信号の全ての位相が同じでなければ達成されなかった。
【００１０】
このようなサンプリングにかかわる課題を解決するための技術として、本出願人は、特願２００４−０１９６７４号「到来方向及び位置の推定方法」（未公開）を既に出願している。
この特願２００４−０１９６７４号の技法では、複数のサイトそれぞれに配置されたブランチによって、共通の送信端からそれぞれのサイトに到来した波動信号を個別に取得し、これらのブランチの配置と送信端について想定される位置（各ブランチから見た方位あるいは客観的な座標）とに対して定まる誤差を是正する処理を施している。これにより、ハードウェアの構成を複雑化することなく、複数箇所に分散して設置されたブランチの全てを活用して、これらのブランチに到来した波動信号の送信端の方位および位置を求めることができる。
【００１１】
しかしながら、この技法では、複数のサイトに個別にブランチを配置しているので、当然ながら、サイトの数と同数のブランチがハードウェアとして必要である上、各サイトで取得した波動信号情報を収集するための通信手段を設ける必要があった。このため、到来方向の推定または送信端の位置推定を行うために必要な装置にかかわるコストが高くなってしまう。
【００１２】
ところで、携帯電話やＰＨＳなどの移動端末の普及に伴って、地下街などにおいても移動端末を利用可能とするシステムが通信事業者などによって整えられてきている一方で、個々の商店や雑居ビルなどによって、店内やビルなどの屋内にいる顧客の移動端末の電波を正規の基地局へと中継する違法な基地局が設置される例が後を絶たない。
このような違法基地局から発信される電波は、移動通信システムの加入者端末と正規の基地局との間の通信を阻害する場合があるため、違法基地局の位置を突き止めるための技術が要望されている。
【００１３】
しかしながら、違法基地局が設置されていることが疑われる地域は日々変化しあるいは増大しているため、違法基地局を探索する分野では、探索範囲が限定されない探索技術が必要とされている。また、このような探索技術が、遭難者や漂流物を探索する分野においても、特に、山岳や海洋で遭難した人を救助するような場合に有効であることは明らかである。
【００１４】
本発明は、サイトごとのブランチの設置およびこれらのブランチからの情報収集を不要とする到来方向及び送信端位置の推定方法を提供すること、また、到来方向および送信端の位置に関する制限なしに推定可能な到来方向推定方法および位置推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明にかかわる第１の到来方向推定方法は、移動ステップと、ベクトル生成ステップと、ベクトル補正ステップと、推定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第１の到来方向推定方法の原理は、以下の通りである。
移動ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを位置およびその位置における向きによって示される配置が予め決定されている複数の仮想的なサイトに移動させる。ベクトル生成ステップは、ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求める。ベクトル補正ステップは、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されていた配置と送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施す。推定ステップは、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、送信端の方位を推定する。
【００１６】
このように構成された第１の到来方向推定方法の動作は、下記の通りである。
例えば、共通の送信端から到来する波動信号の到来方向が同一となるような範囲に仮想的なサイトを配置しておき、これらの仮想的なサイトに単一のブランチを移動させることにより、複数の仮想的なサイトの配置において、そのサイトに到来する波動信号の観測を行い、観測結果に基づいて、これらの複数の仮想的なサイトに共通して波動信号を到来させる送信端から到来した波動信号の集合を示すベクトルを生成する。
【００１７】
ここで、上述した各仮想的なサイトの配置は既知であり、またこれらの仮想的なサイトに共通の送信端から到来する波動信号の到来方向は同一であるとみなせるので、想定し得る送信端の方位それぞれについて、各仮想的なサイトの配置に対応して上述した波動信号の集合を示すベクトルおよびモードベクトルを補正するための補正行列を、推定対象の波動信号の観測に先立って求めておくことができる。
【００１８】
したがって、上述したようにして波動信号の集合を示すベクトルが求められた後に、上述した特願２００４−０１９６７４号の技法を適用し、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差を波動信号の集合を示すベクトルおよびモードベクトルについて是正し、得られた補正ベクトルおよび補正モードベクトルを送信端の方位の推定処理に供する。
【００１９】
このようにして、既知の複数の配置に移動させた単一のブランチを、あたかも各仮想的なサイトに個別に設置されたブランチであるかのように扱うことにより、単一のブランチを用いて、波動信号の送信端の方位を推定することができる。もちろん、このときの観測結果は、単一のブランチから得られるので、波動信号の集合を示すベクトルに含まれる情報要素を収集するために通信手段を備える必要はない。
【００２０】
本発明にかかわる第２の到来方向推定方法は、移動ステップと、位置計測ステップと、ベクトル生成ステップと、ベクトル補正ステップと、推定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第２の到来方向推定方法の原理は、以下の通りである。
移動ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、位置を任意に変更可能な複数の仮想的なサイトに移動させる。位置計測ステップは、各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、ブランチの位置を計測する。ベクトル生成ステップは、ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求める。ベクトル補正ステップは、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されていた向きと計測された位置とによって示される配置と送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施す。推定ステップは、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、送信端の方位を推定する。
【００２１】
このように構成された第２の到来方向推定方法の動作は、下記の通りである。
例えば、向きを固定した状態で単一のブランチを任意の複数の位置に移動させ、各位置で到来する波動信号を観測するとともに、ＧＰＳなどを利用してブランチの位置を計測することで、自由に位置を決定した複数の仮想的なサイトに到来した波動信号の集合を示すベクトルと各仮想的なサイトの位置を示す情報が得られる。
【００２２】
このようにして得られた位置情報とブランチが固定された向きとによって示される各仮想的なサイトの配置に対応して、想定し得る送信端の方位について、特願２００４−０１９６７４号の技法を適用した誤差是正処理に供され、得られた補正結果に基づいて、送信端の方位の推定処理が行われる。
このように、任意に位置が決定可能な仮想的なサイトに単一のブランチを移動させることにより、例えば、送信端が存在することが想定される範囲や送信端から放射される波動信号の強度に応じて、適切な範囲に仮想的なサイトを設置することが可能となる。つまり、到来波の観測対象の地域を自由に変更することができるので、テンポラリな運用が可能である。
【００２３】
また、複数の仮想的なサイトごとに予めブランチの向きを決定しておき、ブランチを移動させる際に、各仮想的なサイトに対応する向きにブランチを向けることもできる。
本発明にかかわる第３の到来方向推定方法は、移動ステップと、向き計測ステップと、ベクトル生成ステップと、ベクトル補正ステップと、推定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第３の到来方向推定方法の原理は、以下の通りである。
【００２４】
移動ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、予め位置が決定された複数の仮想的なサイトに任意の向きで移動させる。向き計測ステップは、各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、ブランチの向きを計測する。ベクトル生成ステップは、ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求める。ベクトル補正ステップは、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されていた位置と計測された向きとによって示される配置と送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施す。推定ステップは、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、送信端の方位を推定する。
【００２５】
このように構成された第３の到来方向推定方法の動作は、下記の通りである。
例えば、移動体に単一のブランチを固定した場合には、予め決定されている各仮想的なサイトの位置における地形などの影響により、各仮想的なサイトにこの移動体を移動させることによって単一のブランチを移動させた際に、このブランチの向きが任意に変化する場合がある。このとき、各位置で到来する波動信号を観測するとともに、このブランチの向きを計測することで、予め位置が決定された複数の仮想的なサイトに自由に決定した向きで設置したブランチに到来した波動信号の集合を示すベクトルと各仮想的なサイトにおけるブランチの向きを示す情報が得られる。
【００２６】
このようにして得られたブランチの向きを示す情報と各仮想的なサイトについて予め決定されている位置とによって示される各仮想的なサイトの配置に対応して、想定し得る送信端の方位について、特願２００４−０１９６７４号の技法を適用した誤差是正処理に供され、得られた補正結果に基づいて、各仮想的なサイトの位置およびその位置におけるブランチの向きが既知である場合と同様に、送信端の方位に関する推定処理を行うことができる。
【００２７】
本発明にかかわる第４の到来方向推定方法は、移動ステップと、計測ステップと、ベクトル生成ステップと、ベクトル補正ステップと、推定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第４の到来方向推定方法の原理は、以下の通りである。
移動ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、位置およびその位置におけるブランチの向きを任意に決定可能な複数の仮想的なサイトに移動させる。計測ステップは、各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、ブランチの位置および向きを計測する。ベクトル生成ステップは、ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求める。ベクトル補正ステップは、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトそれぞれについて計測された位置および向きによって示される配置と送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施す。推定ステップは、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、送信端の方位を推定する。
【００２８】
このように構成された第４の到来方向推定方法の動作は、下記の通りである。
単一のブランチを任意の位置に任意の向きで移動させ、各位置で到来する波動信号を観測するとともに、このブランチの位置および向きを計測することで、完全に自由な配置で設置された複数の仮想的なサイトに到来した波動信号の集合を示すベクトルとこれらの仮想的なサイトの配置を示す情報が得られる。
【００２９】
このようにして得られた各仮想的なサイトの配置に対応して、想定し得る送信端の方位について、特願２００４−０１９６７４号の技法を適用した誤差是正処理に供され、得られた補正結果に基づいて、送信端の方位の推定処理が行われる。
このように、位置もその位置におけるブランチの向きも未知である複数の仮想的なサイトにおける観測結果から送信端の位置を推定可能としたことにより、例えば、到来方向推定の対象となる送信端の存在が想定される範囲の大きさや必要とされる分解能などを考慮して、複数の仮想的なサイトの位置を適切に決定することが可能となるので、精度の高い推定結果を得ることが期待できる。
【００３０】
本発明にかかわる第１の位置推定方法は、移動ステップと、ベクトル生成ステップと、ベクトル補正ステップと、推定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第１の位置推定方法の原理は、以下の通りである。
移動ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを位置およびその位置における向きによって示される配置が予め決定されている複数の仮想的なサイトに移動させる。ベクトル生成ステップは、ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求める。ベクトル補正ステップは、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されている配置と送信端が位置し得る個々の位置とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施す。推定ステップは、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、送信端の位置を推定する。
【００３１】
このように構成された第１の位置推定方法の動作は、下記の通りである。
単一のブランチを移動させることにより、複数の仮想的なサイトの配置において、そのサイトに到来する波動信号の観測を行い、観測結果に基づいて、これらの複数の仮想的なサイトに共通して波動信号を到来させる送信端から到来した波動信号の集合を示すベクトルを生成する。
【００３２】
ここで、上述した各仮想的なサイトの配置は既知であるので、想定し得る送信端の位置それぞれについて、各仮想的なサイトの配置に対応して上述した波動信号の集合を示すベクトルおよびモードベクトルを補正するための補正行列を、推定対象の波動信号の観測に先立って求めておくことができる。
したがって、上述したようにして波動信号の集合を示すベクトルが求められた後に、上述した特願２００４−０１９６７４号の技法を適用し、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差を波動信号の集合を示すベクトルおよびモードベクトルについて是正し、得られた補正ベクトルおよび補正モードベクトルを送信端の位置の推定処理に供する。
【００３３】
このようにして、既知の複数の配置に移動させた単一のブランチを、あたかも各仮想的なサイトに個別に設置されたブランチであるかのように扱うことにより、単一のブランチを用いて、波動信号の送信端の位置を推定することができる。もちろん、このときの観測結果は、単一のブランチから得られるので、波動信号の集合を示すベクトルに含まれる情報要素を収集するために通信手段を備える必要はない。
【００３４】
本発明にかかわる第２の位置推定方法は、移動ステップと、位置計測ステップと、ベクトル生成ステップと、ベクトル補正ステップと、推定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第２の位置推定方法の原理は、以下の通りである。
移動ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、位置を任意に変更可能な複数の仮想的なサイトに移動させる。計測ステップは、各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、ブランチの位置を計測する。ベクトル生成ステップは、ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求める。ベクトル補正ステップは、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトそれぞれについて計測された位置および仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されている向きによって示される配置と送信端が位置し得る個々の位置とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施す。推定ステップは、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、送信端の位置を推定する。
【００３５】
このように構成された第２の位置推定方法の動作は、下記の通りである。
例えば、向きを固定した状態で単一のブランチを任意の複数の位置に移動させ、各位置で到来する波動信号を観測するとともに、ＧＰＳなどを利用してブランチの位置を計測することで、自由に位置を決定した複数の仮想的なサイトに到来した波動信号の集合を示すベクトルと各仮想的なサイトの位置を示す情報が得られる。
【００３６】
このようにして得られた位置情報とブランチが固定された向きとによって示される各仮想的なサイトの配置に対応して、想定し得る送信端の位置について、特願２００４−０１９６７４号の技法を適用した誤差是正処理に供され、得られた補正結果に基づいて、送信端の位置の推定処理が行われる。
このように、任意に位置が決定可能な仮想的なサイトに単一のブランチを移動させることにより、例えば、送信端が存在することが想定される範囲を取り囲むように仮想的なサイトを設置することが可能となる。これにより、波動信号の観測対象となる範囲を任意に決定可能となることで得られる運用上のメリットを享受するとともに、送信端の位置推定に関する分解能の向上をも図ることができる。
【００３７】
また、複数の仮想的なサイトごとに予めブランチの向きを決定しておき、ブランチを移動させる際に、各仮想的なサイトに対応する向きにブランチを向けることもできる。
本発明にかかわる第３の位置推定方法は、移動ステップと、向き計測ステップと、ベクトル生成ステップと、ベクトル補正ステップと、推定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第３の位置推定方法の原理は、以下の通りである。
【００３８】
移動ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、予め位置が決定された複数の仮想的なサイトに任意の向きで移動させる。向き計測ステップは、各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、ブランチの向きを計測する。ベクトル生成ステップは、ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求める。ベクトル補正ステップは、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されている位置および仮想的なサイトそれぞれについて計測された向きによって示される配置と送信端が位置し得る個々の位置とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施す。推定ステップは、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、送信端の位置を推定する。
【００３９】
このように構成された第３の位置推定方法の動作は、下記の通りである。
例えば、移動体に単一のブランチを固定した場合には、予め決定されている各仮想的なサイトの位置における地形などの影響により、各仮想的なサイトにこの移動体を移動させることによって単一のブランチを移動させた際に、このブランチの向きが任意に変化する場合がある。このとき、各位置で到来する波動信号を観測するとともに、このブランチの向きを計測することで、予め位置が決定された複数の仮想的なサイトに自由に決定した向きで設置したブランチに到来した波動信号の集合を示すベクトルと各仮想的なサイトにおけるブランチの向きを示す情報が得られる。
【００４０】
このようにして得られたブランチの向きを示す情報と各仮想的なサイトについて予め決定されている位置とによって示される各仮想的なサイトの配置に対応して、想定し得る送信端の位置について、特願２００４−０１９６７４号の技法を適用した誤差是正処理に供され、得られた補正結果に基づいて、各仮想的なサイトの位置およびその位置におけるブランチの向きが既知である場合と同様に、送信端の位置に関する推定処理を行うことができる。
本発明にかかわる第４の位置推定方法は、移動ステップと、計測ステップと、ベクトル生成ステップと、ベクトル補正ステップと、推定ステップとから構成される。
【００４１】
本発明にかかわる第４の位置推定方法の原理は、以下の通りである。
移動ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、位置およびその位置におけるブランチの向きを任意に決定可能な複数の仮想的なサイトに移動させる。計測ステップは、各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、ブランチの位置および向きを計測する。ベクトル生成ステップは、ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求める。ベクトル補正ステップは、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトそれぞれについてそれぞれ計測された位置および向きによって示される配置と送信端が位置し得る個々の位置とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施す。推定ステップは、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、送信端の位置を推定する。
【００４２】
このように構成された第４の位置推定方法の動作は、下記の通りである。
単一のブランチを任意の位置に任意の向きで移動させ、各位置で到来する波動信号を観測するとともに、このブランチの位置および向きを計測することで、完全に自由な配置で設置された複数の仮想的なサイトに到来した波動信号の集合を示すベクトルとこれらの仮想的なサイトの配置を示す情報が得られる。
【００４３】
このようにして得られた各仮想的なサイトの配置に対応して、想定し得る送信端の位置について、特願２００４−０１９６７４号の技法を適用した誤差是正処理に供され、得られた補正結果に基づいて、送信端の位置の推定処理が行われる。
このように、位置もその位置におけるブランチの向きも未知である複数の仮想的なサイトにおける観測結果から送信端の位置を推定可能としたことにより、例えば、位置推定の対象となる送信端の存在が想定される範囲の大きさや必要とされる分解能などを考慮して、複数の仮想的なサイトの位置を適切に決定することが可能となるので、精度の高い推定結果を得ることが期待できる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明にかかわる第１の到来方向推定方法および第１の位置推定方法によれば、単一のブランチを複数の仮想的なサイトに移動させる過程で得られた観測結果に基づいて、これらの仮想的なサイトに共通に到来した波動信号の送信端の方位または位置を推定することができる。これにより、到来方向または位置の推定に必要な複数のサイトに個別にブランチを備える必要性およびこれらのブランチから観測結果を収集する必要性を無くし、波動信号の到来方向または送信端の位置を推定するために必要な固定的なハードウェア量を格段に削減することができる。
【００４５】
また、単一のブランチを位置についての制限なしに移動させ、複数の仮想的なサイトの配置に高い自由度を与えることにより、方位あるいは位置の推定対象となる送信端の位置として想定される範囲に応じて、自由に設定可能な範囲から放射される波動信号を観測対象とすることができる。このような特徴は、例えば、違法基地局の捜索や遭難者の探索など、送信端の位置が任意の位置であり得るような分野において、極めて有用である。
【００４６】
特に、送信端の位置を推定する位置推定方法においては、上述したようにして、自由に設定可能な範囲から放射される波動信号を観測対象とすることにより、位置推定に関する分解能の向上を図ることもできる。
一方、単一のブランチを向きの制限なしに移動させ、複数の仮想的なサイトの配置に高い自由度を与えることにより、例えば、方位あるいは位置の推定対象となる送信端の位置として想定される範囲に応じて、複数の仮想的なサイトにおけるブランチの向きをブランチの指向性などを考慮して適切に調整し、送信端の方位あるいは位置を高い精度で推定することが可能である。
【００４７】
もちろん、ブランチの位置および向きを任意に設定可能とすることにより、これらに自由度を持たせたことによって得られるメリットの双方を享受することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１に、本発明にかかわる到来方向推定方法の第１の実施形態を示す。
図１に示した到来方向推定システムは、例えば、図２５に示したアンテナ素子１２に相当する単一のブランチ２００および信号処理回路１３を予め敷設された直線状の軌道上を移動する移動体２０１にブランチ２００の向きを固定して搭載し、この軌道上のＭ個の地点Ｐ1〜ＰMに予め位置が決定されたＭ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mに移動させ、この移動過程において得られたブランチ２００による観測結果を信号処理回路１３による到来方向推定処理に供する構成である。
【００４９】
ここで、Ｍ個の地点Ｐ1〜ＰMの位置は、到来方向の推定対象である到来波が同一の方向からのものとして観測される範囲、すなわち、推定対象の到来波に対応する送信端の位置として想定される範囲までの距離と、この到来方向推定システムに期待される到来方向に関する分解能によって決まる範囲において、予め決定されている。
図２に、信号処理回路１３の詳細構成を示す。
【００５０】
図２に示した信号処理回路１３において、サンプリング処理部２０２は、移動体２０１が各仮想的なサイトの位置に到達するごとに、ブランチ２００の出力をサンプリングすることにより、波動信号の集合を示すベクトルrを取得する。配置情報保持部２１１は、上述したＮ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mそれぞれに対応して、位置を示す座標値とブランチ２００の向きを示す向き情報とからなる配置情報を格納している。また、図２に示した位相補正値算出部２１２は、上述した各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応して配置情報保持部２１１に保持された配置情報に基づいて、波動信号の到来方向として想定し得る範囲に含まれる様々な方位角θについて、各方位角θから到来した波動信号について各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおいて見込まれる位相補正値ψ（θ）1〜ψ（θ）Mを予め算出し、位相補正レジスタ２１３に格納する。
【００５１】
この位相補正値算出部２１２は、例えば、波動信号に関する観測に先立って、方位角θの範囲−９０度から＋９０度について１度刻みで上述した位相補正値を算出し、また、位相補正レジスタ２１３は、上述した範囲の方位角θごとに、各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応してそれぞれ算出されたＭ個の位相補正値ψ（θ）1〜ψ（θ）Mを保持する。
図２に示した到来方向推定処理部２１４は、この位相補正レジスタ２１３に保持された位相補正値を用いて、特願２００４−０１９６７４号の技法により、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差を、上述したサンプリング処理部２０２によって得られたベクトルおよびモードベクトルについて是正し、得られた補正ベクトルと補正モードベクトルとの相関が最大となる方位として、波動信号の到来方向を推定する処理を行う。
【００５２】
次に、上述したように構成された到来方向推定システムの動作を説明する。
図３に、到来方向推定動作を表す流れ図を示す。
図２に示したサンプリング処理部２０２は、図３に示したステップ３０１〜ステップ３０３を繰り返し、図１に示したＭ個の地点Ｐ1〜ＰMのそれぞれにブランチ２００が移動するごとに、このブランチ２００に到来した波動信号の振幅および位相をサンプリングし、全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mに関するサンプリングが完了したときに、ステップ３０３の肯定判定としてステップ３０４に進み、波動信号の集合を示すベクトルを生成する。
【００５３】
次に、図２に示した到来方向推定処理部２１４は、波動信号の到来方向として想定し得る範囲に含まれる各方位角θについて、順次に、図３に示すステップ３０５〜ステップ３０９の処理を行う。つまり、方位角θ（−９０≦θ≦９０）に対応して位相補正レジスタ２１３に格納された位相補正値ψ（θ）1〜ψ（θ）Mを読み出し（ステップ３０５）、これらの値を用いて、到来波の位相に付帯する誤差を是正する処理を行い（ステップ３０６）、次いで、補正されたベクトルを用いてＭＵＳＩＣスペクトラムを算出する処理を行う（ステップ３０７）。その後、ステップ３０８において、全ての方位角について、ステップ３０５〜ステップ３０７の処理を完了したか否かを判定し、否定判定の場合は、ステップ３０９において方位角θを更新した後に、ステップ３０５にもどり、新たな方位角θについての処理を行う。
【００５４】
一方、上述したようにして、全ての方位角に関する処理が完了したときに（ステップ３０８の肯定判定）、到来方向推定処理部２１４は、ステップ３０７において各方位角θに対応して算出したＭＵＳＩＣスペクトラムの値に基づいて、Ｍ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通に到来した到来波に関する到来方向を推定し（ステップ３１０）、処理を終了する。
【００５５】
このようにして、単一のブランチ２００を予め位置が決定されているＭ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mに移動させ、この移動過程において得られたブランチ２００による観測結果から、これらの仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通に到来する到来波に関する到来方向を推定することができる。
なお、単一のブランチ２００を各仮想的なサイトに移動させる手段を、例えば、車両やヘリコプターなどのように自由に移動可能な移動体を、位置が既知であるランドマークを目印として移動させることで実現してもよい。また、ブランチ２００をジンバル機構（図示せず）を介して移動体２０１に搭載し、Ｍ個の仮想的なサイトごとに図２に示した配置情報保持部２１１に保持されたブランチ２００の向きを示す向き情報に応じて、各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおいてブランチ２００の方位を設定する構成とすることもできる。
（第２の実施形態）
図４に、本発明にかかわる到来方向推定方法の第２の実施形態を示す。
【００５６】
なお、図４に示す構成要素のうち、図１に示した各部と同等のものについては、図１に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図４に示した到来方向推定システムは、例えば、任意の場所に移動可能な移動体２０１に、単一のブランチ２００、位置測定装置２０３および信号処理回路１３をブランチ２００の向きを固定して搭載して構成される。
【００５７】
また、図４において、移動体２０１を共通の送信端からの到来波が同一の方向から到来する範囲において任意に決定されるＭ個の位置に移動させ、ブランチ２００による観測をそれぞれ行うことにより、Ｍ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける観測が実現される。
また、上述したブランチ２００による観測と並行して、位置測定装置２０３により、観測を行った位置を示す位置情報が取得され、この位置情報が観測結果とともに信号処理回路１３の処理に供される。
【００５８】
図５に、信号処理回路１３の詳細構成を示す。
なお、図５に示す構成要素のうち、図２に示した各部と同等のものについては、図２に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図５に示した位置測定装置２０３は、上述したブランチ２００によって、各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応する観測が行われるごとに、ブランチ２００が観測を行った地点の位置、すなわち、各仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置を測定し、この位置を示す位置情報を仮想的なサイト１０1〜１０Mそれぞれを識別するための識別情報とともに信号処理回路１３に備えられた配置情報保持部２１１に渡す。
【００５９】
また、図５に示した配置情報保持部２１１は、位置測定装置２０３から受け取った位置情報を、識別情報で示される仮想的なサイトに対応して格納し、位相補正値算出部２１２の処理に供する。
図６に、到来方向推定動作を表す流れ図を示す。
なお、図６に示すステップのうち、図３に示した各ステップと同等のものについては、図３に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
【００６０】
図５に示したサンプリング処理部２０２によって各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける到来波のサンプリング処理が実行される過程において、位置測定装置２０３は、各仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置を測定する（図６に示したステップ３１１）。これにより、ステップ３０３において、全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mに関する観測が完了したと判定されたときには、配置情報保持部２１１に全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置およびその位置におけるブランチの向きを示す配置情報が収集されている。
【００６１】
また、図５に示した位相補正値算出部２１２は、到来波の位相に付帯する誤差を是正する処理（ステップ３０６）に先立って、上述したようにして配置情報保持部２１１に収集された配置情報に基づいて、方位角θに対応するψ（θ）1〜ψ（θ）Mを算出し（ステップ３１２）、ステップ３０６の処理に供する。
このようにして、任意に位置が設定される各仮想的なサイト１０1〜１０Mについて、到来波の位相に付帯する誤差を是正し、これらの仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通して到来する到来波について到来方向を推定することができる。これにより、仮想的なサイトを設置する地点に関する制約を受けることなく、観測対象の波動信号が確実に観測できる範囲に複数の仮想的なサイトからなる観測網を展開し、これらの仮想的なサイトに共通に到達する到来波の送信端を確実に特定するに足る精度の観測結果を得ることができる。
【００６２】
なお、ブランチ２００をジンバル機構（図示せず）を介して移動体２０１に搭載し、Ｍ個の仮想的なサイトごとに図２に示した配置情報保持部２１１に保持されたブランチ２００の向きを示す向き情報に応じて、各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおいてブランチ２００の方位を設定する構成とすることもできる。
（第３の実施形態）
図７に、本発明にかかわる到来方向推定方法の第３の実施形態を示す。
【００６３】
なお、図７に示す構成要素のうち、図１に示した各部と同等のものについては、図１に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図７に示した到来方向推定システムは、例えば、任意の場所に移動可能な移動体２０１の上面などに単一のブランチ２００を固定して搭載するとともに、この移動体２０１の傾きなどに伴って変化するブランチ２００の向きを測定する向き測定装置２０５を備えて構成される。
【００６４】
また、図７において、共通の送信端からの到来波が同一の方向から到来する範囲において予め決定されたＭ個の地点Ｐ1〜ＰMに移動体２０１を移動させるとともに、ブランチ２００による観測をそれぞれ行うことにより、Ｍ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける観測が実現される。
また、上述したブランチ２００による観測と並行して、向き測定装置２０５により、観測地点Ｐ1〜ＰMにおけるブランチ２００の向きを示す向き情報が取得され、この向き情報が観測結果とともに信号処理回路１３の処理に供される。
【００６５】
図８に、信号処理回路１３の詳細構成を示す。
なお、図８に示す構成要素のうち、図２に示した各部と同等のものについては、図２に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図８に示した向き測定装置２０５は、上述したブランチ２００によって、各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応する観測が行われるごとに、ブランチ２００が観測を行った地点におけるブランチ２００の向きを測定し、この向きを示す向き情報を仮想的なサイト１０1〜１０Mそれぞれを識別するための識別情報とともに信号処理回路１３に備えられた配置情報保持部２１１に渡す。
【００６６】
また、図８に示した配置情報保持部２１１は、向き測定装置２０５から受け取った向き情報を、識別情報で示される仮想的なサイトに対応して格納し、位相補正値算出部２１２の処理に供する。
図９に、到来方向推定動作を表す流れ図を示す。
なお、図９に示すステップのうち、図３および図６に示した各ステップと同等のものについては、図３および図６に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
【００６７】
図８に示したサンプリング処理部２０２によって各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける到来波のサンプリング処理が実行される過程において、向き測定装置２０５は、各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおけるブランチ２００の向きをそれぞれ測定する（図９に示したステップ３１３）。これにより、ステップ３０３において、全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mに関する観測が完了したと判定されたときには、配置情報保持部２１１に全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置およびこれらの位置におけるブランチの向きを示す配置情報が収集されている。
【００６８】
このようにして収集された配置情報に基づいて、図８に示した位相補正値算出部２１２により、上述した第２の実施形態において説明したようにして、各方位角θに対応する位相補正値ψ（θ）1〜ψ（θ）Mが算出され（ステップ３１２）、位相補正値ψ（θ）1〜ψ（θ）Mがステップ３０６の処理に供される。
このようにして、各観測地点においてブランチ２００の向きが任意に設定される各仮想的なサイト１０1〜１０Mについて、到来波の位相に付帯する誤差を是正し、これらの仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通して到来する到来波について到来方向を推定することができる。
【００６９】
これにより、車両などの移動体の上面に固定したブランチ２００の向きが、各仮想的なサイトの位置における地形の影響などによって変化する場合においても、向き測定装置２０５によって得られる向き情報を利用して得られた配置情報を位相補正値の算出処理に利用することにより、各仮想的なサイトにおける向きにかかわらず、第１の実施形態において説明したＭ個の位置および向きが固定された仮想的なサイトを用いた観測に基づく到来方向推定結果と同等の推定結果を得ることができる。
【００７０】
同様に、ヘリコプターの機首などに搭載したブランチ２００によって波動信号の観測を行う場合などには、ヘリコプターの方位計などを向き測定装置２０５として利用し、これによって得られる向き情報を利用して得られた配置情報を位相補正値の算出処理に利用することにより、第１の実施形態において説明したＭ個の位置および向きが固定された仮想的なサイトを用いた観測に基づく到来方向推定結果と同等の推定結果を得ることができる。
【００７１】
また、観測対象の波動信号についておおよその到来方向が分かっている場合などには、ブランチ２００をジンバル機構（図示せず）などを介して移動体２０１に搭載し、おおよその到来方向にブランチ２００が向くようにジンバル機構を調整した上で、波動信号に関する観測を行うこともできる。これにより、ブランチ２００の指向特性にかかわらず、各仮想的なサイトにおけるサンプリング結果に基づいて、到来波の特徴を忠実に再現する波動信号の集合を示すベクトルを生成し、この波動信号の到来方向に関する推定処理に供することができる。
（第４の実施形態）
もちろん、仮想的なサイトの位置に自由度を与えるとともに各仮想的なサイトにおけるブランチの向きにも自由度を与えることも可能である。
【００７２】
図１０に、本発明にかかわる到来方向推定方法の第４の実施形態を示す。
なお、図１０に示す構成要素のうち、図１、図４および図７に示した各部と同等のものについては、図１、図４および図７に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１０に示した到来方向推定システムは、例えば、任意の場所に移動可能な移動体２０１の上面などに単一のブランチ２００を固定して搭載するとともに、この移動体２０１の位置を測定する位置測定装置２０３と、この移動体２０１の傾きなどに伴って変化するブランチ２００の向きを測定する向き測定装置２０５を備えて構成される。
【００７３】
また、図１０において、移動体２０１を共通の送信端からの到来波が同一の方向から到来する範囲において任意に決定されるＭ個の位置に移動させ、ブランチ２００による観測をそれぞれ行うことにより、Ｍ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける観測が実現される。
また、上述したブランチ２００による観測と並行して、位置測定装置２０３および向き測定装置２０５により、それぞれ到来波の観測が実行された観測地点Ｐ1〜ＰMの位置およびこれらの観測地点Ｐ1〜ＰMにおけるブランチ２００の向きを示す向き情報が取得され、この位置情報および向き情報が観測結果とともに信号処理回路１３の処理に供される。
【００７４】
図１１に、信号処理回路１３の詳細構成を示す。
なお、図１１に示す構成要素のうち、図２、図５および図８に示した各部と同等のものについては、図２、図５および図８に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１１に示した配置情報保持部２１１には、位置測定装置２０４によって得られた位置情報と向き測定装置２０５によって得られた向き情報との双方が、ブランチ２００による観測結果について行われるサンプリング処理部２０２によるサンプリングと並行して、仮想的なサイト１０1〜１０Mそれぞれを識別するための識別情報とともに入力される。
【００７５】
また、このようにして得られ位置情報および向き情報は、配置情報保持部２１１において、仮想的なサイトに対応して格納され、位相補正値算出部２１２の処理に供される。
図１２に、到来方向推定動作を表す流れ図を示す。
なお、図１２に示すステップのうち、図３および図６に示した各ステップと同等のものについては、図３および図６に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
【００７６】
図１１に示したサンプリング処理部２０２によって各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける到来波のサンプリング処理が実行される過程において、位置測定装置２０３および向き測定装置２０５により、各仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置およびこれらの仮想的なサイト１０1〜１０Mにおけるブランチ２００の向きがそれぞれ測定される（図１２に示したステップ３１４）。これにより、ステップ３０３において、全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mに関する観測が完了したと判定されたときには、配置情報保持部２１１に全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置およびこれらの位置におけるブランチの向きを示す配置情報が収集されている。
【００７７】
このようにして収集された配置情報に基づいて、図８に示した位相補正値算出部２１２により、上述した第２の実施形態において説明したようにして、各方位角θに対応する位相補正値ψ（θ）1〜ψ（θ）Mが算出され（ステップ３１２）、位相補正値ψ（θ）1〜ψ（θ）Mがステップ３０６の処理に供される。
このようにして、任意に決定される観測地点においてブランチ２００の向きが任意に設定される各仮想的なサイト１０1〜１０Mについて、到来波の位相に付帯する誤差を是正し、これらの仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通して到来する到来波について到来方向を推定することができる。
【００７８】
このように、各仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置およびそこでのブランチ２００の向きに完全な自由度を与えたことにより、例えば、観測対象の波動信号が確実に観測できる範囲における地形などの制約にかかわらず、複数の仮想的なサイトからなる観測網を展開することができる。
なお、上述した第２乃至第４の実施形態において、位置あるいはブランチ２００の向きを測定する手順は、ブランチ２００の出力信号に基づくサンプリングをサンプリング処理部２０２が行うのに先立って行われてもよいし、また、当然ながら、このサンプリング処理と並行して実行されてもよい。
【００７９】
また、全ての仮想的なサイトに関する配置情報がそろった段階において、第１の実施形態において説明したのと同様に、全ての方位角（例えば、−９０度≦θ≦９０度）に対応する位相補正値をまとめて算出して位相補正レジスタ２１３に格納しておき、各方位角θに対応する位相補正値をこの位相補正レジスタ２１３から読み出して、該当する到来波の位相に関する誤差を是正する処理に供することもできる。
（第５の実施形態）
図１３に、本発明にかかわる位置推定方法の第１の実施形態を示す。
【００８０】
なお、図１３に示す構成要素のうち、図１に示した各部と同等のものについては、図１に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１３に示した位置推定システムは、例えば、任意の場所に移動可能な移動体２０１に、単一のブランチ２００の向きを鉛直方向に固定して搭載し、この移動体２０１を予め決定されたＭ個の地点Ｐ1〜ＰMに移動体２０１を移動させ、ブランチ２００による観測をそれぞれ行うことにより、Ｍ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける観測を行い、観測結果を信号処理回路１３の処理に供する構成である。なお、図１３は、上述した位置推定システムの構成要素が仮想的なサイト１０1に存在する状態を示しており、他の仮想的なサイトに存在する状態についての図示は省略した。
【００８１】
また、図１３において、仮想的なサイト１０1、１０2〜１０Mの位置Ｐ1、Ｐ2〜ＰMは、予め決定された観測対象の領域（図１３において鎖線で囲んで示した）を取り囲むような位置に予め決定されており、また、これらの仮想的なサイトにおいてブランチ２００を向けるべき方向もまた予め決定されている。
図１４に、信号処理回路１３の詳細構成を示す。
【００８２】
なお、図１４に示す構成要素のうち、図２に示した各部と同等のものについては、図２に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
上述した仮想的なサイト１０1〜１０Mの配置に関する配置情報は、あらかじめ、図１４に示す信号処理回路１３に備えられた配置情報保持部２１１に各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応して格納されている。
【００８３】
また、図１４に示す信号処理回路１３において、位相補正値算出部２２１は、上述した各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応して配置情報保持部２１１に保持された配置情報に基づいて、上述した観測対象の領域に含まれる各地点の座標（ｘ、ｙ）について、この地点に存在する送信端から到来した波動信号について各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおいて見込まれる位相補正値ψ（ｘ、ｙ）1〜ψ（ｘ、ｙ）Mを算出する。また、これらの位相補正値ψ（ｘ、ｙ）1〜ψ（ｘ、ｙ）Mは、各仮想的なサイトに関する観測に先立って、位相補正レジスタ２１３に格納され、位置推定処理部２２２の処理に供される。
【００８４】
この位置推定処理部２２２は、上述した位相補正レジスタ２１３に保持された位相補正値を用いて、特願２００４−０１９６７４号の技法により、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差を、上述したサンプリング処理部２０２によって得られたベクトルおよびモードベクトルについて是正し、得られた補正ベクトルと補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、波動信号の送信端の位置を推定する処理を行う。
【００８５】
次に、上述したように構成された位置推定システムの動作を説明する。
図１５に、位置推定動作を表す流れ図を示す。
なお、図１５に示すステップのうち、図３に示した各ステップと同等のものについては、図３に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１５に示した流れ図では、図３に示したステップ３０５に代えて、位置推定処理部２２２により上述した観測対象の領域に含まれる各位置の座標（ｘ、ｙ）に対応して位相補正レジスタ２１３に格納された各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応する位相補正値ψ（ｘ、ｙ）1〜ψ（ｘ、ｙ）Mを読み出し（ステップ３２１）、これらの位相補正値を適用して、到来波の位相に付帯する誤差を是正する処理を行い（ステップ３０６）、誤差が是正された波動信号の集合を示すベクトルおよびモードベクトルとに基づいてＭＵＳＩＣスペクトラムを算出する処理を行う（ステップ３０７）。
【００８６】
その後、ステップ３２２において、上述した観測対象の領域に含まれる全ての地点についてＭＵＳＩＣスペクトラムの算出処理が完了したか否かを判定し、否定判定の場合には、ステップ３２３に進んで処理対象となる座標（ｘ、ｙ）を更新してから、ステップ３２１に戻り、新たな座標で示される地点に関する処理を行う。
このようにして、観測対象の領域に含まれる全ての地点についてＭＵＳＩＣスペクトラムの算出処理が完了したときに（ステップ３２２の肯定判定）、位置推定処理部２２２は、得られたＭＵＳＩＣスペクトラムの値に基づき、送信端の位置を推定し（ステップ３２４）、処理を終了する。
【００８７】
このように、単一のブランチ２００を予め位置が決定されているＭ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mに移動させ、この移動過程において得られたブランチ２００による観測結果を得ることにより、上述した観測対象領域の中に位置を推定すべき対象となる送信端が存在すれば、これらの仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通に到来する到来波の送信端の位置を推定することができる。
（第６の実施形態）
次に、位置を推定すべき対象となる送信端が存在し得る範囲に応じて、観測対象領域を任意に決定する方法について説明する。
【００８８】
図１６に、本発明にかかわる位置推定方法の第２の実施形態を示す。
なお、図１６に示す構成要素のうち、図４および図１３に示した各部と同等のものについては、図４および図１３に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１６に示した位置推定システムは、例えば、任意の場所に移動可能な移動体２０１に、単一のブランチ２００、位置測定装置２０３および信号処理回路１３をブランチ２００の向きを鉛直方向に固定した状態で搭載して構成される。
【００８９】
また、図１６においては、例えば、位置を推定する対象となる送信端が存在することが想定される地域において、移動体２０１をこの移動体２０１の操縦者が任意のルートを経由して移動させ、このルート上に存在する任意のＭ個の位置において、ブランチ２００による観測をそれぞれ行うことにより、Ｍ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける観測が実現される。
【００９０】
例えば、違法基地局を探索する作業においては、移動通信端末への電波障害の発生状況などに基づいて、違法基地局が存在することが想定される地域を大まかに特定できる場合がある。
このようにして特定された地域の周辺を取り囲むように移動体２０１の移動ルートを設定し、このルートに従って移動する過程において、適切な間隔でブランチ２００による到来波に関する観測を行い、また、この観測と並行して、位置測定装置２０３により、観測を行った位置を示す位置情報を取得し、この位置情報を観測結果とともに信号処理回路１３の処理に供する。
【００９１】
図１７に、信号処理回路１３の詳細構成を示す。
なお、図１７に示す構成要素のうち、図２および図１４に示した各部と同等のものについては、図２および図１４に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１７に示した位置測定装置２０３は、上述した第２の実施形態（到来方向推定方法の第２の実施形態）と同様に、上述したブランチ２００によって、各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応する観測が行われるごとに、各仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置を測定し、この位置を示す位置情報を信号処理回路１３に備えられた配置情報保持部２１１に渡す。
【００９２】
また、図１７に示した配置情報保持部２１１は、位置測定装置２０３から受け取った位置情報を、識別情報で示される仮想的なサイトに対応して格納し、位相補正値算出部２２１および観測領域決定部２２３の処理に供する。
図１７に示した観測領域決定部２２３は、上述したようにして得られた位置情報に基づいて、これらの位置情報で示されるＭ個の仮想的なサイトに共通して到来する到来波にかかわる送信端が存在し得る領域を観測対象領域として特定する。また、位相補正値算出部２２１は、この観測対象領域に含まれる各地点についての位相補正値を算出し、位相補正レジスタ２１３に格納する。
【００９３】
次に、このように構成された位置推定システムによる位置推定動作について説明する。
図１８に、位置推定動作を表す流れ図を示す。
なお、図１８に示すステップのうち、図１５に示した各ステップと同等のものについては、図１５に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１７に示したサンプリング処理部２０２によって各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける到来波のサンプリング処理が実行される過程において、位置測定装置２０３は、各仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置を測定する（図１８に示したステップ３１１）。これにより、ステップ３０３において、全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mに関する観測が完了したと判定されたときには、配置情報保持部２１１に全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置およびその位置におけるブランチの向きを示す配置情報が収集されている。
【００９４】
このとき、観測領域決定部２２３は、配置情報保持部２１１に保持された各サイトの位置情報に基づいて、位相補正値を算出すべき観測対象領域を特定し（ステップ３２５）、この観測対象領域を位相補正値算出部２２１の処理に供する。
これに応じて、図１５に示した位相補正値算出部２２１は、図１８に示したステップ３２１において、配置情報保持部２１１に収集された配置情報に基づいて、上述したようにして決定された観測対象領域から順次に選択される地点の座標（ｘ、ｙ）に対応して、この座標で示される位置に送信端が存在した場合についての位相補正値ψ（ｘ、ｙ）1〜ψ（ｘ、ｙ）Mを算出し、ステップ３０６の処理に供する。
【００９５】
このようにして、任意に位置が設定される各仮想的なサイト１０1〜１０Mについて、到来波の位相に付帯する誤差を是正し、これらの仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通して到来する到来波の送信端の位置を推定することができる。これにより、仮想的なサイトを設置する地点に関する制約を受けることなく、観測対象の波動信号が確実に観測できる範囲に複数の仮想的なサイトからなる観測網を展開し、これらの仮想的なサイトに共通に到達する到来波の送信端の位置を確実に特定するに足る精度の観測結果を得ることができる。
【００９６】
なお、第５および第６の実施形態において、ブランチ２００をジンバル機構（図示せず）を介して移動体２０１に搭載し、Ｍ個の仮想的なサイトごとに配置情報保持部２１１に予め保持されたブランチ２００の向きを示す向き情報に応じて、各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおいてブランチ２００の方位を設定する構成とすることもできる。
（第７の実施形態）
図１９に、本発明にかかわる位置推定方法の第３の実施形態を示す。
【００９７】
なお、図１９に示す構成要素のうち、図７および図１３に示した各部と同等のものについては、図７および図１３に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１９に示した位置推定システムは、図７に示した到来方向推定システムと同様に、例えば、任意の場所に移動可能な移動体２０１の上面などに単一のブランチ２００を固定して搭載するとともに、この移動体２０１の傾きなどに伴って変化するブランチ２００の向きを測定する向き測定装置２０５を備えて構成される。
【００９８】
また、図１９において、予め決定されたＭ個の地点Ｐ1〜ＰMに移動体２０１を移動させるとともに、ブランチ２００による観測をそれぞれ行うことにより、Ｍ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける観測が実現される。
また、上述したブランチ２００による観測と並行して、向き測定装置２０５により、観測地点Ｐ1〜ＰMにおけるブランチ２００の向きを示す向き情報が取得され、この向き情報が観測結果とともに信号処理回路１３の処理に供される。
【００９９】
図２０に、信号処理回路１３の詳細構成を示す。
なお、図２０に示す構成要素のうち、図８および図１４に示した各部と同等のものについては、図８および図１４に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
上述した第３の実施形態（到来方向推定方法の第３の実施形態）において説明したように、各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応する観測が行われる過程において、向き測定装置２０５によって測定されたブランチ２００の向きを示す情報は、仮想的なサイト１０1〜１０Mそれぞれを識別するための識別情報とともに信号処理回路１３に備えられた配置情報保持部２１１に渡され、位相補正値算出部２２１の処理に供される。
【０１００】
図２１に、位置推定動作を表す流れ図を示す。
なお、図２１に示すステップのうち、図９および図１５に示した各ステップと同等のものについては、図９および図１５に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
上述した第３の実施形態（到来方向推定方法の第３の実施形態）において説明したようにして、各仮想的なサイト１０1〜１０Mに到来する波動信号に関する観測と並行して、向き測定装置２０５によるブランチ２００の向きに関する測定が行われるので、ステップ３０３において、全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mに関する観測が完了したと判定されたときには、配置情報保持部２１１に全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置およびこれらの位置におけるブランチの向きを示す配置情報の収集が完了している。
【０１０１】
このようにして収集された配置情報に基づいて、図２０に示した位相補正値算出部２２１により、配置情報保持部２１１に収集された配置情報に基づいて、各仮想的なサイトの位置に応じて予め決定された観測対象領域（図１９において破線で囲んで示した）から順次に選択される地点の座標（ｘ、ｙ）に対応して、この座標で示される位置に送信端が存在した場合についての位相補正値ψ（ｘ、ｙ）1〜ψ（ｘ、ｙ）Mを算出し（図２１に示したステップ３２１）、ステップ３０６の処理に供する。
【０１０２】
このようにして、各観測地点においてブランチ２００の向きが任意に設定される各仮想的なサイト１０1〜１０Mについて、到来波の位相に付帯する誤差を是正し、これらの仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通して到来波を到来せしめる送信端の位置を推定することができる。
これにより、車両などの移動体の上面に固定したブランチ２００の向きが、各仮想的なサイトの位置における地形の影響などによって変化する場合においても、向き測定装置２０５によって得られる向き情報を利用して得られた配置情報を位相補正値の算出処理に利用することにより、各仮想的なサイトにおける向きにかかわらず、第５の実施形態（位置推定方法の第１の実施形態）において説明したＭ個の位置および向きが固定された仮想的なサイトを用いた観測に基づく位置推定結果と同等の推定結果を得ることができる。
【０１０３】
同様に、ヘリコプターの機首などに搭載したブランチ２００によって波動信号の観測を行う場合などには、ヘリコプターの方位計などを向き測定装置２０５として利用し、これによって得られる向き情報を利用して得られた配置情報を位相補正値の算出処理に利用することにより、第１の実施形態において説明したＭ個の位置および向きが固定された仮想的なサイトを用いた観測に基づく位置推定結果と同等の推定結果を得ることができる。
【０１０４】
なお、各仮想的なサイトの配置は、図１９に示した観測対象領域に含まれる任意の座標を各仮想的なサイトから見たときに、それぞれの仮想的なサイトとその座標とを結ぶ直線が互いに十分に大きな角度で交わるように決定すればよい。
（第８の実施形態）
もちろん、仮想的なサイトの位置とともに各仮想的なサイトにおけるブランチの向きが未知である場合にも位置推定を実現することができる。
【０１０５】
図２２に、本発明にかかわる位置推定方法の第４の実施形態を示す。
なお、図２２に示す構成要素のうち、図１０および図１３に示した各部と同等のものについては、図１０および図１３に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図２２に示した位置推定システムは、例えば、図１０に示した到来方向推定システムと同様に、任意の場所に移動可能な移動体２０１の上面などに単一のブランチ２００を固定して搭載するとともに、この移動体２０１の位置を測定する位置測定装置２０３と、この移動体２０１の傾きなどに伴って変化するブランチ２００の向きを測定する向き測定装置２０５を備え、これらの測定結果を信号処理回路１３の処理に供する構成を備えている。
【０１０６】
また、図２２においては、上述した第６の実施形態（位置推定方法の第２の実施形態）において説明したようにして、移動体２０１を任意に決定されるＭ個の位置に移動させ、また、上述した第７の実施形態（位置推定方法の第３の実施形態）において説明したようにして、ブランチ２００の向きを適切な向きに調整した状態で、ブランチ２００による観測をそれぞれ行うことにより、Ｍ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける観測が実現される。
【０１０７】
図２３に、信号処理回路１３の詳細構成を示す。
なお、図２３に示す構成要素のうち、図１１および図１４に示した各部と同等のものについては、図１１および図１４に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図２３に示した配置情報保持部２１１には、上述した第４の実施形態（到来方向推定方法の第４の実施形態）において説明したようにして、ブランチ２００による観測結果についてのサンプリングと並行して、位置情報と向き情報との双方が仮想的なサイト１０1〜１０Mそれぞれの識別情報ととも入力され、配置情報保持部２１１に格納される。
【０１０８】
図２４に、到来方向推定動作を表す流れ図を示す。
なお、図２４に示すステップのうち、図１２、図１５、図１８および図２１に示した各ステップと同等のものについては、図１２、図１５、図１８および図２１に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
上述した第４の実施形態（到来方向推定方法の第４の実施形態）において説明したようにして、各仮想的なサイト１０1〜１０Mについて、到来波に関するサンプリング処理とともに、位置測定装置２０３および向き測定装置２０５による位置および向きに関する測定が行われ、これらの測定結果が配置情報保持部２１１に収集される。
【０１０９】
このようにして収集された配置情報に基づいて、上述した第６の実施形態（位置推定方法の第２の実施形態）において説明したようにして、任意に決定された各仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置に対応して観測対象領域が決定される（ステップ３２５）。そして、ステップ３２１において、このようにして決定された観測対象領域（図１９において破線で囲んで示した）から順次に選択される地点の座標（ｘ、ｙ）に対応して、位相補正値算出部２２１により、この座標で示される位置に送信端が存在した場合についての位相補正値ψ（ｘ、ｙ）1〜ψ（ｘ、ｙ）Mが算出され（図２１に示したステップ３２１）、ステップ３０６の処理に供される。
【０１１０】
このようにして、任意に決定される観測地点においてブランチ２００の向きが任意に設定される各仮想的なサイト１０1〜１０Mについて、到来波の位相に付帯する誤差を是正し、これらの仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通して到来波を到来せしめる送信端の位置を推定することができる。
このように、各仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置およびそこでのブランチ２００の向きに完全な自由度を与えたことにより、例えば、観測対象の波動信号が確実に観測できる範囲における地形などの制約にかかわらず、複数の仮想的なサイトからなる観測網を展開することができる。
【０１１１】
なお、上述した第６乃至第８の実施形態（位置推定方法の第２の実施形態乃至第４の実施形態）において、位置あるいはブランチ２００の向きを測定する手順は、ブランチ２００の出力信号に基づくサンプリングをサンプリング処理部２０２が行うのに先立って行われてもよいし、また、当然ながら、このサンプリング処理と並行して実行されてもよい。
また、全ての仮想的なサイトに関する配置情報がそろった段階において、第５の実施形態（位置推定方法の第１の実施形態）において説明したのと同様に、観測対象領域に含まれる全ての座標に対応する位相補正値をまとめて算出して、位相補正レジスタ２１３に各座標値に対応して格納しておき、各座標値に対応する位相補正値をこの位相補正レジスタ２１３から読み出して、該当する到来波の位相に関する誤差を是正する処理に供することもできる。
【０１１２】
また、上述した各実施形態において到来方向を推定するために用いるアルゴリズムとして、上述したＭＵＳＩＣアルゴリズムに代えて、例えば、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒアルゴリズムやＣａｐｏｎアルゴリズム、ＬＰアルゴリズム、Ｍｉｎ−Ｎｏｒｍアルゴリズムなど、波動信号の集合を示すベクトルとモードベクトルとの相互相関の値が最大である方位角θあるいは座標を特定可能なアルゴリズムを適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
以上に説明したように、本発明にかかわる到来方向推定方法あるいは位置推定方法によれば、単一のブランチを移動させることにより複数の仮想的なサイトからなる観測網を形成し、これらの仮想的なサイトによる観測結果に基づいて、これらの仮想的なサイトに共通して到来する到来波の到来方向あるいはこれらの仮想的なサイトに共通して到来波を到来せしめる送信端の位置を推定することができる。
【０１１４】
例えば、深宇宙からの電波信号について到来方向を推定する分野では、地球上の対向する表面全域、ひいては、地球を周回する衛星軌道上の各点において、この電波源を見込む方向が同一であることが期待できる。その一方、このような極めて微弱な電波信号を観測可能なハードウェアは一般に高価であるので、このような分野において、単一のブランチの移動によって、複数のサイトによる観測を実現するメリットは極めて大きい。
【０１１５】
したがって、本発明にかかわる到来方向推定方法は、このような天文関連の技術分野において、非常に高い有用性を発揮すると期待できる。
また、一方、本発明にかかわる位置推定方法では、例えば、違法基地局が設置されていることが疑われる地域や遭難者あるいは漂流物の存在が期待できる地域に応じて、適宜に、探索範囲を設定し、所望の観測位置において観測を実行するという、極めてテンポラリな運用を実現することができる。これにより、建造物が密集している地域においても、違法基地局などの違法電波源が設置されている建物までをも確実に特定することが可能となるので、違法基地局の発見および撤去を確実に進めることが可能となるので、移動通信サービスを維持するための保守作業分野において極めて有用である。
【０１１６】
もちろん、上述した本発明にかかわる位置推定方法の特徴は、遭難者の救助や漂流物の回収などを迅速に実現する上でも非常に有効である。
また、工場やショッピングモールや遊園地などの施設において、本発明にかかわる位置推定方法を適用すれば、複数の仮想的なサイトを予め決定された適切な場所に配置することにより、屋内に存在する人や物の位置を特定することができ、例えば、工場内での人員の管理やショッピングモール内での入場者の動向の把握などに貢献することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明にかかわる到来方向推定方法の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明にかかわる信号処理回路の詳細構成を示す図である。
【図３】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図４】本発明にかかわる到来方向推定方法の第２の実施形態を示す図である。
【図５】本発明にかかわる信号処理回路の詳細構成を示す図である。
【図６】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図７】本発明にかかわる到来方向推定方法の第３の実施形態を示す図である。
【図８】本発明にかかわる信号処理回路の詳細構成を示す図である。
【図９】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図１０】本発明にかかわる到来方向推定方法の第４の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明にかかわる信号処理回路の詳細構成を示す図である。
【図１２】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図１３】本発明にかかわる位置推定方法の第１の実施形態を示す図である。
【図１４】本発明にかかわる信号処理回路の詳細構成を示す図である。
【図１５】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図１６】本発明にかかわる位置推定方法の第２の実施形態を示す図である。
【図１７】本発明にかかわる信号処理回路の詳細構成を示す図である。
【図１８】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図１９】本発明にかかわる位置推定方法の第３の実施形態を示す図である。
【図２０】本発明にかかわる信号処理回路の詳細構成を示す図である。
【図２１】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図２２】本発明にかかわる位置推定方法の第４の実施形態を示す図である。
【図２３】本発明にかかわる信号処理回路の詳細構成を示す図である。
【図２４】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図２５】空中線系の説明図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０ サイト
１１ アレーアンテナ
１２ アンテナ素子
１３ 信号処理回路
２００ ブランチ
２０１ 移動体
２０２ サンプリング処理部
２０３ 位置測定装置
２０５ 向き測定装置
２１１ 配置情報保持部
２１２ 位相補正値算出部
２１３ 位相補正レジスタ
２１４ 到来方向推定処理部
２２１ 位相補正値算出部
２２２ 位置推定処理部
２２３ 観測領域決定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイトに到来した波動信号に所定の信号処理を施すことによって、その送信端の方向または位置を推定する到来方向推定方法および位置推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のブランチ(電波、音波、光などの波動信号を受信する受信素子)に到来する電磁波や音波の到来方向の推定に適用可能な処理のアルゴリズムについては、多様なものがあり、もちろん、従来もさまざまな提案が行われている。
また、このようなアルゴリズムに基づいて上記の到来方向を推定する装置は、後述する非特許文献１に掲載され、例えば、図２５に示す空中線系として構成される。
【０００３】
ここに、図２５に示す空中線系は、複数Ｍのサイト１０1〜１０Mにそれぞれ配置されたアレーアンテナ１１1〜１１M（複数Ｎのアンテナ素子１２11〜１２1N、…、１２M1〜１２MNの列として構成され、これらのアンテナ素子１２11〜１２1N、…、１２M1〜１２MNは、共通の間隔ｄで直線状に配置される。）と、サイト１０1〜１０Mにおいて、アンテナ素子１２11〜１２1N、…、１２M1〜１２MNの給電点にそれぞれ接続された信号処理回路１３1〜１３Mから構成される。
【０００４】
以下、アレーアンテナ１１1〜１１Mおよび信号処理回路１３1〜１３Mに共通の事項にかかわる記述では、添え番号「１」から「Ｍ」の何れにも該当し得ることを意味する添え文字「ｃ」を該当する符号に付与して説明する。なお、図２５においては、サイト１０cの詳細構成のみを示し、他のサイトについての図示は省略した。
このような構成の空中線系では、例えば、図２５に示すように、アレーアンテナ１１cに方位角θの方向から到来し、かつ到来方向の推定の対象となる到来波は、その到来波の振幅ａと、この方位角θおよび上述した間隔ｄとに応じて定まる位相差φと、上記のアンテナ素子１２c1〜１２cNの数Ｎ（≧２）とを用いて、下式(1) で示されるベクトルｒとして表記される。
【０００５】
ｒ＝[ａ ａ・ｅjφ … ａ・ｅj(N-1)φ]T ・・・(1)
信号処理回路１３cは、例えば、ＭＵＳＩＣ(MUltiple SIgnal Classification)アルゴリズムに基づいて下記の(ａ)〜(ｃ)の手順からなる処理を行うことによって、上記の到来方向を推定する。
（ａ）この到来方向がとり得る範囲（ここでは、簡単のため、マイナス９０度ないしプラス９０度の何れかに等しい方位角θで表されると仮定する。）を規定の精度（例えば、１度毎）でスキャンする。
（ｂ）そのスキャンの下で適宜仮定される方位角θの方向からアンテナ素子１２−1 〜１２−N に到来するべき到来波の方向ベクトル（これらの到来波を示すモードベクトルの全ての成分の振幅成分が「１」に正規化されることによって得られる。）ａ(θ)と、アレーアンテナ１１に到来している到来波の数Ｌと、このアレーアンテナ１１のアンテナ素子の数Ｋ（＝Ｎ）とに併せて、上述したベクトルｒに含まれる熱雑音の成分の固有値ＥN(≡［ｅL+1，…，ｅK］)に対して下式(２)で示されるＭＵＳＩＣスペクトラムＰMU(θ)を一括して求める。
【０００６】
【数１】
（ｃ）このようにして求められたＭＵＳＩＣスペクトラムＰMU(θ)が最大となる方位角θで示される方位を到来方向として推定する。
また、任意の信号処理回路１３cは、この信号処理回路１３cによって上述したようにして求められた方位角θcと、上述した信号処理回路１３1〜１３Mのうち自身以外から選択した信号処理回路１３dによって求められた方位角θdと、これらの２つの信号処理回路１３c、１３dがそれぞれ配置されたサイト１０c、１０dの位置（ここでは、既知の情報として予め与えられると仮定する。）とに基づいて、到来方向の推定対象となった到来波に対応する送信端の位置を幾何学的求める。
【０００７】
なお、例えば、単一のサイト１０cに備えられたアレーアンテナ１１cに備えられたアンテナ素子１２c1〜１２cNを区分することで構成される複数のサブアレーアンテナ毎に既述の方位角を求め、これらの方位角と、個々のサブアレーアンテナに対応する仮想的な複数のサイトの位置とに基づいて、このような送信端の位置を同様の幾何学的な手法によって求めることもできる。
【特許文献１】特開２０００−１９９７８４公報
【非特許文献１】「アレーアンテナによる適応信号処理」、第１７３ページないし第２６８ページ、科学技術出版社
【非特許文献２】http://www.mobile.ss.titech.ac.jp/mobile/seminar/ohp-011015＿hungchin.pdf
【非特許文献３】http://www.cybernet.co.jp/matlab/support/3vent/conf97/tsuji.pdf
【非特許文献４】http://maxwell.elcom.nitech.ac.jp/~kikuma/source.html
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した従来例では、複数のサイト１０1〜１０Mにそれぞれ配置されたアレーアンテナ１１1〜１１Mの全てを適用することによって既述の到来角θや送信端の位置を求めるためには、これらのアレーアンテナ１１1〜１１Mにそれぞれ備えられたアンテナ素子１２11〜１２1N、…、１２M1〜１２MNに到来した全ての到来波を同時にサンプリングしなければならない。
【０００９】
しかし、このようなサンプリングは、技術的に可能ではあっても、実際には、コストや各サイトの配置にかかわる条件などの制約に阻まれ、困難である場合が多かった。また、このようなサンプリングは、アンテナ素子１２11〜１２1N、…、１２M1〜１２MNに到来した到来波が、これらの到来波の位相の検出が容易に達成される低い帯域に周波数変換される場合であっても、これらの周波数変換に適用される局発信号の全ての位相が同じでなければ達成されなかった。
【００１０】
このようなサンプリングにかかわる課題を解決するための技術として、本出願人は、特願２００４−０１９６７４号「到来方向及び位置の推定方法」（未公開）を既に出願している。
この特願２００４−０１９６７４号の技法では、複数のサイトそれぞれに配置されたブランチによって、共通の送信端からそれぞれのサイトに到来した波動信号を個別に取得し、これらのブランチの配置と送信端について想定される位置（各ブランチから見た方位あるいは客観的な座標）とに対して定まる誤差を是正する処理を施している。これにより、ハードウェアの構成を複雑化することなく、複数箇所に分散して設置されたブランチの全てを活用して、これらのブランチに到来した波動信号の送信端の方位および位置を求めることができる。
【００１１】
しかしながら、この技法では、複数のサイトに個別にブランチを配置しているので、当然ながら、サイトの数と同数のブランチがハードウェアとして必要である上、各サイトで取得した波動信号情報を収集するための通信手段を設ける必要があった。このため、到来方向の推定または送信端の位置推定を行うために必要な装置にかかわるコストが高くなってしまう。
【００１２】
ところで、携帯電話やＰＨＳなどの移動端末の普及に伴って、地下街などにおいても移動端末を利用可能とするシステムが通信事業者などによって整えられてきている一方で、個々の商店や雑居ビルなどによって、店内やビルなどの屋内にいる顧客の移動端末の電波を正規の基地局へと中継する違法な基地局が設置される例が後を絶たない。
このような違法基地局から発信される電波は、移動通信システムの加入者端末と正規の基地局との間の通信を阻害する場合があるため、違法基地局の位置を突き止めるための技術が要望されている。
【００１３】
しかしながら、違法基地局が設置されていることが疑われる地域は日々変化しあるいは増大しているため、違法基地局を探索する分野では、探索範囲が限定されない探索技術が必要とされている。また、このような探索技術が、遭難者や漂流物を探索する分野においても、特に、山岳や海洋で遭難した人を救助するような場合に有効であることは明らかである。
【００１４】
本発明は、サイトごとのブランチの設置およびこれらのブランチからの情報収集を不要とする到来方向及び送信端位置の推定方法を提供すること、また、到来方向および送信端の位置に関する制限なしに推定可能な到来方向推定方法および位置推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明にかかわる第１の到来方向推定方法は、移動ステップと、ベクトル生成ステップと、ベクトル補正ステップと、推定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第１の到来方向推定方法の原理は、以下の通りである。
移動ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを位置およびその位置における向きによって示される配置が予め決定されている複数の仮想的なサイトに移動させる。ベクトル生成ステップは、ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求める。ベクトル補正ステップは、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されていた配置と送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施す。推定ステップは、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、送信端の方位を推定する。
【００１６】
このように構成された第１の到来方向推定方法の動作は、下記の通りである。
例えば、共通の送信端から到来する波動信号の到来方向が同一となるような範囲に仮想的なサイトを配置しておき、これらの仮想的なサイトに単一のブランチを移動させることにより、複数の仮想的なサイトの配置において、そのサイトに到来する波動信号の観測を行い、観測結果に基づいて、これらの複数の仮想的なサイトに共通して波動信号を到来させる送信端から到来した波動信号の集合を示すベクトルを生成する。
【００１７】
ここで、上述した各仮想的なサイトの配置は既知であり、またこれらの仮想的なサイトに共通の送信端から到来する波動信号の到来方向は同一であるとみなせるので、想定し得る送信端の方位それぞれについて、各仮想的なサイトの配置に対応して上述した波動信号の集合を示すベクトルおよびモードベクトルを補正するための補正行列を、推定対象の波動信号の観測に先立って求めておくことができる。
【００１８】
したがって、上述したようにして波動信号の集合を示すベクトルが求められた後に、上述した特願２００４−０１９６７４号の技法を適用し、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差を波動信号の集合を示すベクトルおよびモードベクトルについて是正し、得られた補正ベクトルおよび補正モードベクトルを送信端の方位の推定処理に供する。
【００１９】
このようにして、既知の複数の配置に移動させた単一のブランチを、あたかも各仮想的なサイトに個別に設置されたブランチであるかのように扱うことにより、単一のブランチを用いて、波動信号の送信端の方位を推定することができる。もちろん、このときの観測結果は、単一のブランチから得られるので、波動信号の集合を示すベクトルに含まれる情報要素を収集するために通信手段を備える必要はない。
【００２０】
本発明にかかわる第２の到来方向推定方法は、移動ステップと、位置計測ステップと、ベクトル生成ステップと、ベクトル補正ステップと、推定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第２の到来方向推定方法の原理は、以下の通りである。
移動ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、位置を任意に変更可能な複数の仮想的なサイトに移動させる。位置計測ステップは、各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、ブランチの位置を計測する。ベクトル生成ステップは、ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求める。ベクトル補正ステップは、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されていた向きと計測された位置とによって示される配置と送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施す。推定ステップは、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、送信端の方位を推定する。
【００２１】
このように構成された第２の到来方向推定方法の動作は、下記の通りである。
例えば、向きを固定した状態で単一のブランチを任意の複数の位置に移動させ、各位置で到来する波動信号を観測するとともに、ＧＰＳなどを利用してブランチの位置を計測することで、自由に位置を決定した複数の仮想的なサイトに到来した波動信号の集合を示すベクトルと各仮想的なサイトの位置を示す情報が得られる。
【００２２】
このようにして得られた位置情報とブランチが固定された向きとによって示される各仮想的なサイトの配置に対応して、想定し得る送信端の方位について、特願２００４−０１９６７４号の技法を適用した誤差是正処理に供され、得られた補正結果に基づいて、送信端の方位の推定処理が行われる。
このように、任意に位置が決定可能な仮想的なサイトに単一のブランチを移動させることにより、例えば、送信端が存在することが想定される範囲や送信端から放射される波動信号の強度に応じて、適切な範囲に仮想的なサイトを設置することが可能となる。つまり、到来波の観測対象の地域を自由に変更することができるので、テンポラリな運用が可能である。
【００２３】
また、複数の仮想的なサイトごとに予めブランチの向きを決定しておき、ブランチを移動させる際に、各仮想的なサイトに対応する向きにブランチを向けることもできる。
本発明にかかわる第３の到来方向推定方法は、移動ステップと、向き計測ステップと、ベクトル生成ステップと、ベクトル補正ステップと、推定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第３の到来方向推定方法の原理は、以下の通りである。
【００２４】
移動ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、予め位置が決定された複数の仮想的なサイトに任意の向きで移動させる。向き計測ステップは、各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、ブランチの向きを計測する。ベクトル生成ステップは、ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求める。ベクトル補正ステップは、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されていた位置と計測された向きとによって示される配置と送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施す。推定ステップは、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、送信端の方位を推定する。
【００２５】
このように構成された第３の到来方向推定方法の動作は、下記の通りである。
例えば、移動体に単一のブランチを固定した場合には、予め決定されている各仮想的なサイトの位置における地形などの影響により、各仮想的なサイトにこの移動体を移動させることによって単一のブランチを移動させた際に、このブランチの向きが任意に変化する場合がある。このとき、各位置で到来する波動信号を観測するとともに、このブランチの向きを計測することで、予め位置が決定された複数の仮想的なサイトに自由に決定した向きで設置したブランチに到来した波動信号の集合を示すベクトルと各仮想的なサイトにおけるブランチの向きを示す情報が得られる。
【００２６】
このようにして得られたブランチの向きを示す情報と各仮想的なサイトについて予め決定されている位置とによって示される各仮想的なサイトの配置に対応して、想定し得る送信端の方位について、特願２００４−０１９６７４号の技法を適用した誤差是正処理に供され、得られた補正結果に基づいて、各仮想的なサイトの位置およびその位置におけるブランチの向きが既知である場合と同様に、送信端の方位に関する推定処理を行うことができる。
【００２７】
本発明にかかわる第４の到来方向推定方法は、移動ステップと、計測ステップと、ベクトル生成ステップと、ベクトル補正ステップと、推定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第４の到来方向推定方法の原理は、以下の通りである。
移動ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、位置およびその位置におけるブランチの向きを任意に決定可能な複数の仮想的なサイトに移動させる。計測ステップは、各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、ブランチの位置および向きを計測する。ベクトル生成ステップは、ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求める。ベクトル補正ステップは、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトそれぞれについて計測された位置および向きによって示される配置と送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施す。推定ステップは、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、送信端の方位を推定する。
【００２８】
このように構成された第４の到来方向推定方法の動作は、下記の通りである。
単一のブランチを任意の位置に任意の向きで移動させ、各位置で到来する波動信号を観測するとともに、このブランチの位置および向きを計測することで、完全に自由な配置で設置された複数の仮想的なサイトに到来した波動信号の集合を示すベクトルとこれらの仮想的なサイトの配置を示す情報が得られる。
【００２９】
このようにして得られた各仮想的なサイトの配置に対応して、想定し得る送信端の方位について、特願２００４−０１９６７４号の技法を適用した誤差是正処理に供され、得られた補正結果に基づいて、送信端の方位の推定処理が行われる。
このように、位置もその位置におけるブランチの向きも未知である複数の仮想的なサイトにおける観測結果から送信端の位置を推定可能としたことにより、例えば、到来方向推定の対象となる送信端の存在が想定される範囲の大きさや必要とされる分解能などを考慮して、複数の仮想的なサイトの位置を適切に決定することが可能となるので、精度の高い推定結果を得ることが期待できる。
【００３０】
本発明にかかわる第１の位置推定方法は、移動ステップと、ベクトル生成ステップと、ベクトル補正ステップと、推定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第１の位置推定方法の原理は、以下の通りである。
移動ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを位置およびその位置における向きによって示される配置が予め決定されている複数の仮想的なサイトに移動させる。ベクトル生成ステップは、ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求める。ベクトル補正ステップは、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されている配置と送信端が位置し得る個々の位置とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施す。推定ステップは、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、送信端の位置を推定する。
【００３１】
このように構成された第１の位置推定方法の動作は、下記の通りである。
単一のブランチを移動させることにより、複数の仮想的なサイトの配置において、そのサイトに到来する波動信号の観測を行い、観測結果に基づいて、これらの複数の仮想的なサイトに共通して波動信号を到来させる送信端から到来した波動信号の集合を示すベクトルを生成する。
【００３２】
ここで、上述した各仮想的なサイトの配置は既知であるので、想定し得る送信端の位置それぞれについて、各仮想的なサイトの配置に対応して上述した波動信号の集合を示すベクトルおよびモードベクトルを補正するための補正行列を、推定対象の波動信号の観測に先立って求めておくことができる。
したがって、上述したようにして波動信号の集合を示すベクトルが求められた後に、上述した特願２００４−０１９６７４号の技法を適用し、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差を波動信号の集合を示すベクトルおよびモードベクトルについて是正し、得られた補正ベクトルおよび補正モードベクトルを送信端の位置の推定処理に供する。
【００３３】
このようにして、既知の複数の配置に移動させた単一のブランチを、あたかも各仮想的なサイトに個別に設置されたブランチであるかのように扱うことにより、単一のブランチを用いて、波動信号の送信端の位置を推定することができる。もちろん、このときの観測結果は、単一のブランチから得られるので、波動信号の集合を示すベクトルに含まれる情報要素を収集するために通信手段を備える必要はない。
【００３４】
本発明にかかわる第２の位置推定方法は、移動ステップと、位置計測ステップと、ベクトル生成ステップと、ベクトル補正ステップと、推定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第２の位置推定方法の原理は、以下の通りである。
移動ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、位置を任意に変更可能な複数の仮想的なサイトに移動させる。計測ステップは、各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、ブランチの位置を計測する。ベクトル生成ステップは、ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求める。ベクトル補正ステップは、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトそれぞれについて計測された位置および仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されている向きによって示される配置と送信端が位置し得る個々の位置とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施す。推定ステップは、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、送信端の位置を推定する。
【００３５】
このように構成された第２の位置推定方法の動作は、下記の通りである。
例えば、向きを固定した状態で単一のブランチを任意の複数の位置に移動させ、各位置で到来する波動信号を観測するとともに、ＧＰＳなどを利用してブランチの位置を計測することで、自由に位置を決定した複数の仮想的なサイトに到来した波動信号の集合を示すベクトルと各仮想的なサイトの位置を示す情報が得られる。
【００３６】
このようにして得られた位置情報とブランチが固定された向きとによって示される各仮想的なサイトの配置に対応して、想定し得る送信端の位置について、特願２００４−０１９６７４号の技法を適用した誤差是正処理に供され、得られた補正結果に基づいて、送信端の位置の推定処理が行われる。
このように、任意に位置が決定可能な仮想的なサイトに単一のブランチを移動させることにより、例えば、送信端が存在することが想定される範囲を取り囲むように仮想的なサイトを設置することが可能となる。これにより、波動信号の観測対象となる範囲を任意に決定可能となることで得られる運用上のメリットを享受するとともに、送信端の位置推定に関する分解能の向上をも図ることができる。
【００３７】
また、複数の仮想的なサイトごとに予めブランチの向きを決定しておき、ブランチを移動させる際に、各仮想的なサイトに対応する向きにブランチを向けることもできる。
本発明にかかわる第３の位置推定方法は、移動ステップと、向き計測ステップと、ベクトル生成ステップと、ベクトル補正ステップと、推定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第３の位置推定方法の原理は、以下の通りである。
【００３８】
移動ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、予め位置が決定された複数の仮想的なサイトに任意の向きで移動させる。向き計測ステップは、各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、ブランチの向きを計測する。ベクトル生成ステップは、ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求める。ベクトル補正ステップは、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されている位置および仮想的なサイトそれぞれについて計測された向きによって示される配置と送信端が位置し得る個々の位置とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施す。推定ステップは、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、送信端の位置を推定する。
【００３９】
このように構成された第３の位置推定方法の動作は、下記の通りである。
例えば、移動体に単一のブランチを固定した場合には、予め決定されている各仮想的なサイトの位置における地形などの影響により、各仮想的なサイトにこの移動体を移動させることによって単一のブランチを移動させた際に、このブランチの向きが任意に変化する場合がある。このとき、各位置で到来する波動信号を観測するとともに、このブランチの向きを計測することで、予め位置が決定された複数の仮想的なサイトに自由に決定した向きで設置したブランチに到来した波動信号の集合を示すベクトルと各仮想的なサイトにおけるブランチの向きを示す情報が得られる。
【００４０】
このようにして得られたブランチの向きを示す情報と各仮想的なサイトについて予め決定されている位置とによって示される各仮想的なサイトの配置に対応して、想定し得る送信端の位置について、特願２００４−０１９６７４号の技法を適用した誤差是正処理に供され、得られた補正結果に基づいて、各仮想的なサイトの位置およびその位置におけるブランチの向きが既知である場合と同様に、送信端の位置に関する推定処理を行うことができる。
本発明にかかわる第４の位置推定方法は、移動ステップと、計測ステップと、ベクトル生成ステップと、ベクトル補正ステップと、推定ステップとから構成される。
【００４１】
本発明にかかわる第４の位置推定方法の原理は、以下の通りである。
移動ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、位置およびその位置におけるブランチの向きを任意に決定可能な複数の仮想的なサイトに移動させる。計測ステップは、各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、ブランチの位置および向きを計測する。ベクトル生成ステップは、ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求める。ベクトル補正ステップは、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、仮想的なサイトそれぞれについてそれぞれ計測された位置および向きによって示される配置と送信端が位置し得る個々の位置とに対して定まる誤差を、波動信号の集合を示すベクトルおよび送信端から仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施す。推定ステップは、誤差が波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと誤差がモードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、送信端の位置を推定する。
【００４２】
このように構成された第４の位置推定方法の動作は、下記の通りである。
単一のブランチを任意の位置に任意の向きで移動させ、各位置で到来する波動信号を観測するとともに、このブランチの位置および向きを計測することで、完全に自由な配置で設置された複数の仮想的なサイトに到来した波動信号の集合を示すベクトルとこれらの仮想的なサイトの配置を示す情報が得られる。
【００４３】
このようにして得られた各仮想的なサイトの配置に対応して、想定し得る送信端の位置について、特願２００４−０１９６７４号の技法を適用した誤差是正処理に供され、得られた補正結果に基づいて、送信端の位置の推定処理が行われる。
このように、位置もその位置におけるブランチの向きも未知である複数の仮想的なサイトにおける観測結果から送信端の位置を推定可能としたことにより、例えば、位置推定の対象となる送信端の存在が想定される範囲の大きさや必要とされる分解能などを考慮して、複数の仮想的なサイトの位置を適切に決定することが可能となるので、精度の高い推定結果を得ることが期待できる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明にかかわる第１の到来方向推定方法および第１の位置推定方法によれば、単一のブランチを複数の仮想的なサイトに移動させる過程で得られた観測結果に基づいて、これらの仮想的なサイトに共通に到来した波動信号の送信端の方位または位置を推定することができる。これにより、到来方向または位置の推定に必要な複数のサイトに個別にブランチを備える必要性およびこれらのブランチから観測結果を収集する必要性を無くし、波動信号の到来方向または送信端の位置を推定するために必要な固定的なハードウェア量を格段に削減することができる。
【００４５】
また、単一のブランチを位置についての制限なしに移動させ、複数の仮想的なサイトの配置に高い自由度を与えることにより、方位あるいは位置の推定対象となる送信端の位置として想定される範囲に応じて、自由に設定可能な範囲から放射される波動信号を観測対象とすることができる。このような特徴は、例えば、違法基地局の捜索や遭難者の探索など、送信端の位置が任意の位置であり得るような分野において、極めて有用である。
【００４６】
特に、送信端の位置を推定する位置推定方法においては、上述したようにして、自由に設定可能な範囲から放射される波動信号を観測対象とすることにより、位置推定に関する分解能の向上を図ることもできる。
一方、単一のブランチを向きの制限なしに移動させ、複数の仮想的なサイトの配置に高い自由度を与えることにより、例えば、方位あるいは位置の推定対象となる送信端の位置として想定される範囲に応じて、複数の仮想的なサイトにおけるブランチの向きをブランチの指向性などを考慮して適切に調整し、送信端の方位あるいは位置を高い精度で推定することが可能である。
【００４７】
もちろん、ブランチの位置および向きを任意に設定可能とすることにより、これらに自由度を持たせたことによって得られるメリットの双方を享受することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１に、本発明にかかわる到来方向推定方法の第１の実施形態を示す。
図１に示した到来方向推定システムは、例えば、図２５に示したアンテナ素子１２に相当する単一のブランチ２００および信号処理回路１３を予め敷設された直線状の軌道上を移動する移動体２０１にブランチ２００の向きを固定して搭載し、この軌道上のＭ個の地点Ｐ1〜ＰMに予め位置が決定されたＭ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mに移動させ、この移動過程において得られたブランチ２００による観測結果を信号処理回路１３による到来方向推定処理に供する構成である。
【００４９】
ここで、Ｍ個の地点Ｐ1〜ＰMの位置は、到来方向の推定対象である到来波が同一の方向からのものとして観測される範囲、すなわち、推定対象の到来波に対応する送信端の位置として想定される範囲までの距離と、この到来方向推定システムに期待される到来方向に関する分解能によって決まる範囲において、予め決定されている。
図２に、信号処理回路１３の詳細構成を示す。
【００５０】
図２に示した信号処理回路１３において、サンプリング処理部２０２は、移動体２０１が各仮想的なサイトの位置に到達するごとに、ブランチ２００の出力をサンプリングすることにより、波動信号の集合を示すベクトルrを取得する。配置情報保持部２１１は、上述したＮ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mそれぞれに対応して、位置を示す座標値とブランチ２００の向きを示す向き情報とからなる配置情報を格納している。また、図２に示した位相補正値算出部２１２は、上述した各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応して配置情報保持部２１１に保持された配置情報に基づいて、波動信号の到来方向として想定し得る範囲に含まれる様々な方位角θについて、各方位角θから到来した波動信号について各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおいて見込まれる位相補正値ψ（θ）1〜ψ（θ）Mを予め算出し、位相補正レジスタ２１３に格納する。
【００５１】
この位相補正値算出部２１２は、例えば、波動信号に関する観測に先立って、方位角θの範囲−９０度から＋９０度について１度刻みで上述した位相補正値を算出し、また、位相補正レジスタ２１３は、上述した範囲の方位角θごとに、各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応してそれぞれ算出されたＭ個の位相補正値ψ（θ）1〜ψ（θ）Mを保持する。
図２に示した到来方向推定処理部２１４は、この位相補正レジスタ２１３に保持された位相補正値を用いて、特願２００４−０１９６７４号の技法により、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差を、上述したサンプリング処理部２０２によって得られたベクトルおよびモードベクトルについて是正し、得られた補正ベクトルと補正モードベクトルとの相関が最大となる方位として、波動信号の到来方向を推定する処理を行う。
【００５２】
次に、上述したように構成された到来方向推定システムの動作を説明する。
図３に、到来方向推定動作を表す流れ図を示す。
図２に示したサンプリング処理部２０２は、図３に示したステップ３０１〜ステップ３０３を繰り返し、図１に示したＭ個の地点Ｐ1〜ＰMのそれぞれにブランチ２００が移動するごとに、このブランチ２００に到来した波動信号の振幅および位相をサンプリングし、全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mに関するサンプリングが完了したときに、ステップ３０３の肯定判定としてステップ３０４に進み、波動信号の集合を示すベクトルを生成する。
【００５３】
次に、図２に示した到来方向推定処理部２１４は、波動信号の到来方向として想定し得る範囲に含まれる各方位角θについて、順次に、図３に示すステップ３０５〜ステップ３０９の処理を行う。つまり、方位角θ（−９０≦θ≦９０）に対応して位相補正レジスタ２１３に格納された位相補正値ψ（θ）1〜ψ（θ）Mを読み出し（ステップ３０５）、これらの値を用いて、到来波の位相に付帯する誤差を是正する処理を行い（ステップ３０６）、次いで、補正されたベクトルを用いてＭＵＳＩＣスペクトラムを算出する処理を行う（ステップ３０７）。その後、ステップ３０８において、全ての方位角について、ステップ３０５〜ステップ３０７の処理を完了したか否かを判定し、否定判定の場合は、ステップ３０９において方位角θを更新した後に、ステップ３０５にもどり、新たな方位角θについての処理を行う。
【００５４】
一方、上述したようにして、全ての方位角に関する処理が完了したときに（ステップ３０８の肯定判定）、到来方向推定処理部２１４は、ステップ３０７において各方位角θに対応して算出したＭＵＳＩＣスペクトラムの値に基づいて、Ｍ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通に到来した到来波に関する到来方向を推定し（ステップ３１０）、処理を終了する。
【００５５】
このようにして、単一のブランチ２００を予め位置が決定されているＭ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mに移動させ、この移動過程において得られたブランチ２００による観測結果から、これらの仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通に到来する到来波に関する到来方向を推定することができる。
なお、単一のブランチ２００を各仮想的なサイトに移動させる手段を、例えば、車両やヘリコプターなどのように自由に移動可能な移動体を、位置が既知であるランドマークを目印として移動させることで実現してもよい。また、ブランチ２００をジンバル機構（図示せず）を介して移動体２０１に搭載し、Ｍ個の仮想的なサイトごとに図２に示した配置情報保持部２１１に保持されたブランチ２００の向きを示す向き情報に応じて、各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおいてブランチ２００の方位を設定する構成とすることもできる。
（第２の実施形態）
図４に、本発明にかかわる到来方向推定方法の第２の実施形態を示す。
【００５６】
なお、図４に示す構成要素のうち、図１に示した各部と同等のものについては、図１に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図４に示した到来方向推定システムは、例えば、任意の場所に移動可能な移動体２０１に、単一のブランチ２００、位置測定装置２０３および信号処理回路１３をブランチ２００の向きを固定して搭載して構成される。
【００５７】
また、図４において、移動体２０１を共通の送信端からの到来波が同一の方向から到来する範囲において任意に決定されるＭ個の位置に移動させ、ブランチ２００による観測をそれぞれ行うことにより、Ｍ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける観測が実現される。
また、上述したブランチ２００による観測と並行して、位置測定装置２０３により、観測を行った位置を示す位置情報が取得され、この位置情報が観測結果とともに信号処理回路１３の処理に供される。
【００５８】
図５に、信号処理回路１３の詳細構成を示す。
なお、図５に示す構成要素のうち、図２に示した各部と同等のものについては、図２に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図５に示した位置測定装置２０３は、上述したブランチ２００によって、各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応する観測が行われるごとに、ブランチ２００が観測を行った地点の位置、すなわち、各仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置を測定し、この位置を示す位置情報を仮想的なサイト１０1〜１０Mそれぞれを識別するための識別情報とともに信号処理回路１３に備えられた配置情報保持部２１１に渡す。
【００５９】
また、図５に示した配置情報保持部２１１は、位置測定装置２０３から受け取った位置情報を、識別情報で示される仮想的なサイトに対応して格納し、位相補正値算出部２１２の処理に供する。
図６に、到来方向推定動作を表す流れ図を示す。
なお、図６に示すステップのうち、図３に示した各ステップと同等のものについては、図３に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
【００６０】
図５に示したサンプリング処理部２０２によって各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける到来波のサンプリング処理が実行される過程において、位置測定装置２０３は、各仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置を測定する（図６に示したステップ３１１）。これにより、ステップ３０３において、全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mに関する観測が完了したと判定されたときには、配置情報保持部２１１に全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置およびその位置におけるブランチの向きを示す配置情報が収集されている。
【００６１】
また、図５に示した位相補正値算出部２１２は、到来波の位相に付帯する誤差を是正する処理（ステップ３０６）に先立って、上述したようにして配置情報保持部２１１に収集された配置情報に基づいて、方位角θに対応するψ（θ）1〜ψ（θ）Mを算出し（ステップ３１２）、ステップ３０６の処理に供する。
このようにして、任意に位置が設定される各仮想的なサイト１０1〜１０Mについて、到来波の位相に付帯する誤差を是正し、これらの仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通して到来する到来波について到来方向を推定することができる。これにより、仮想的なサイトを設置する地点に関する制約を受けることなく、観測対象の波動信号が確実に観測できる範囲に複数の仮想的なサイトからなる観測網を展開し、これらの仮想的なサイトに共通に到達する到来波の送信端を確実に特定するに足る精度の観測結果を得ることができる。
【００６２】
なお、ブランチ２００をジンバル機構（図示せず）を介して移動体２０１に搭載し、Ｍ個の仮想的なサイトごとに図２に示した配置情報保持部２１１に保持されたブランチ２００の向きを示す向き情報に応じて、各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおいてブランチ２００の方位を設定する構成とすることもできる。
（第３の実施形態）
図７に、本発明にかかわる到来方向推定方法の第３の実施形態を示す。
【００６３】
なお、図７に示す構成要素のうち、図１に示した各部と同等のものについては、図１に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図７に示した到来方向推定システムは、例えば、任意の場所に移動可能な移動体２０１の上面などに単一のブランチ２００を固定して搭載するとともに、この移動体２０１の傾きなどに伴って変化するブランチ２００の向きを測定する向き測定装置２０５を備えて構成される。
【００６４】
また、図７において、共通の送信端からの到来波が同一の方向から到来する範囲において予め決定されたＭ個の地点Ｐ1〜ＰMに移動体２０１を移動させるとともに、ブランチ２００による観測をそれぞれ行うことにより、Ｍ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける観測が実現される。
また、上述したブランチ２００による観測と並行して、向き測定装置２０５により、観測地点Ｐ1〜ＰMにおけるブランチ２００の向きを示す向き情報が取得され、この向き情報が観測結果とともに信号処理回路１３の処理に供される。
【００６５】
図８に、信号処理回路１３の詳細構成を示す。
なお、図８に示す構成要素のうち、図２に示した各部と同等のものについては、図２に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図８に示した向き測定装置２０５は、上述したブランチ２００によって、各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応する観測が行われるごとに、ブランチ２００が観測を行った地点におけるブランチ２００の向きを測定し、この向きを示す向き情報を仮想的なサイト１０1〜１０Mそれぞれを識別するための識別情報とともに信号処理回路１３に備えられた配置情報保持部２１１に渡す。
【００６６】
また、図８に示した配置情報保持部２１１は、向き測定装置２０５から受け取った向き情報を、識別情報で示される仮想的なサイトに対応して格納し、位相補正値算出部２１２の処理に供する。
図９に、到来方向推定動作を表す流れ図を示す。
なお、図９に示すステップのうち、図３および図６に示した各ステップと同等のものについては、図３および図６に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
【００６７】
図８に示したサンプリング処理部２０２によって各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける到来波のサンプリング処理が実行される過程において、向き測定装置２０５は、各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおけるブランチ２００の向きをそれぞれ測定する（図９に示したステップ３１３）。これにより、ステップ３０３において、全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mに関する観測が完了したと判定されたときには、配置情報保持部２１１に全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置およびこれらの位置におけるブランチの向きを示す配置情報が収集されている。
【００６８】
このようにして収集された配置情報に基づいて、図８に示した位相補正値算出部２１２により、上述した第２の実施形態において説明したようにして、各方位角θに対応する位相補正値ψ（θ）1〜ψ（θ）Mが算出され（ステップ３１２）、位相補正値ψ（θ）1〜ψ（θ）Mがステップ３０６の処理に供される。
このようにして、各観測地点においてブランチ２００の向きが任意に設定される各仮想的なサイト１０1〜１０Mについて、到来波の位相に付帯する誤差を是正し、これらの仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通して到来する到来波について到来方向を推定することができる。
【００６９】
これにより、車両などの移動体の上面に固定したブランチ２００の向きが、各仮想的なサイトの位置における地形の影響などによって変化する場合においても、向き測定装置２０５によって得られる向き情報を利用して得られた配置情報を位相補正値の算出処理に利用することにより、各仮想的なサイトにおける向きにかかわらず、第１の実施形態において説明したＭ個の位置および向きが固定された仮想的なサイトを用いた観測に基づく到来方向推定結果と同等の推定結果を得ることができる。
【００７０】
同様に、ヘリコプターの機首などに搭載したブランチ２００によって波動信号の観測を行う場合などには、ヘリコプターの方位計などを向き測定装置２０５として利用し、これによって得られる向き情報を利用して得られた配置情報を位相補正値の算出処理に利用することにより、第１の実施形態において説明したＭ個の位置および向きが固定された仮想的なサイトを用いた観測に基づく到来方向推定結果と同等の推定結果を得ることができる。
【００７１】
また、観測対象の波動信号についておおよその到来方向が分かっている場合などには、ブランチ２００をジンバル機構（図示せず）などを介して移動体２０１に搭載し、おおよその到来方向にブランチ２００が向くようにジンバル機構を調整した上で、波動信号に関する観測を行うこともできる。これにより、ブランチ２００の指向特性にかかわらず、各仮想的なサイトにおけるサンプリング結果に基づいて、到来波の特徴を忠実に再現する波動信号の集合を示すベクトルを生成し、この波動信号の到来方向に関する推定処理に供することができる。
（第４の実施形態）
もちろん、仮想的なサイトの位置に自由度を与えるとともに各仮想的なサイトにおけるブランチの向きにも自由度を与えることも可能である。
【００７２】
図１０に、本発明にかかわる到来方向推定方法の第４の実施形態を示す。
なお、図１０に示す構成要素のうち、図１、図４および図７に示した各部と同等のものについては、図１、図４および図７に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１０に示した到来方向推定システムは、例えば、任意の場所に移動可能な移動体２０１の上面などに単一のブランチ２００を固定して搭載するとともに、この移動体２０１の位置を測定する位置測定装置２０３と、この移動体２０１の傾きなどに伴って変化するブランチ２００の向きを測定する向き測定装置２０５を備えて構成される。
【００７３】
また、図１０において、移動体２０１を共通の送信端からの到来波が同一の方向から到来する範囲において任意に決定されるＭ個の位置に移動させ、ブランチ２００による観測をそれぞれ行うことにより、Ｍ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける観測が実現される。
また、上述したブランチ２００による観測と並行して、位置測定装置２０３および向き測定装置２０５により、それぞれ到来波の観測が実行された観測地点Ｐ1〜ＰMの位置およびこれらの観測地点Ｐ1〜ＰMにおけるブランチ２００の向きを示す向き情報が取得され、この位置情報および向き情報が観測結果とともに信号処理回路１３の処理に供される。
【００７４】
図１１に、信号処理回路１３の詳細構成を示す。
なお、図１１に示す構成要素のうち、図２、図５および図８に示した各部と同等のものについては、図２、図５および図８に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１１に示した配置情報保持部２１１には、位置測定装置２０４によって得られた位置情報と向き測定装置２０５によって得られた向き情報との双方が、ブランチ２００による観測結果について行われるサンプリング処理部２０２によるサンプリングと並行して、仮想的なサイト１０1〜１０Mそれぞれを識別するための識別情報とともに入力される。
【００７５】
また、このようにして得られ位置情報および向き情報は、配置情報保持部２１１において、仮想的なサイトに対応して格納され、位相補正値算出部２１２の処理に供される。
図１２に、到来方向推定動作を表す流れ図を示す。
なお、図１２に示すステップのうち、図３および図６に示した各ステップと同等のものについては、図３および図６に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
【００７６】
図１１に示したサンプリング処理部２０２によって各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける到来波のサンプリング処理が実行される過程において、位置測定装置２０３および向き測定装置２０５により、各仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置およびこれらの仮想的なサイト１０1〜１０Mにおけるブランチ２００の向きがそれぞれ測定される（図１２に示したステップ３１４）。これにより、ステップ３０３において、全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mに関する観測が完了したと判定されたときには、配置情報保持部２１１に全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置およびこれらの位置におけるブランチの向きを示す配置情報が収集されている。
【００７７】
このようにして収集された配置情報に基づいて、図８に示した位相補正値算出部２１２により、上述した第２の実施形態において説明したようにして、各方位角θに対応する位相補正値ψ（θ）1〜ψ（θ）Mが算出され（ステップ３１２）、位相補正値ψ（θ）1〜ψ（θ）Mがステップ３０６の処理に供される。
このようにして、任意に決定される観測地点においてブランチ２００の向きが任意に設定される各仮想的なサイト１０1〜１０Mについて、到来波の位相に付帯する誤差を是正し、これらの仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通して到来する到来波について到来方向を推定することができる。
【００７８】
このように、各仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置およびそこでのブランチ２００の向きに完全な自由度を与えたことにより、例えば、観測対象の波動信号が確実に観測できる範囲における地形などの制約にかかわらず、複数の仮想的なサイトからなる観測網を展開することができる。
なお、上述した第２乃至第４の実施形態において、位置あるいはブランチ２００の向きを測定する手順は、ブランチ２００の出力信号に基づくサンプリングをサンプリング処理部２０２が行うのに先立って行われてもよいし、また、当然ながら、このサンプリング処理と並行して実行されてもよい。
【００７９】
また、全ての仮想的なサイトに関する配置情報がそろった段階において、第１の実施形態において説明したのと同様に、全ての方位角（例えば、−９０度≦θ≦９０度）に対応する位相補正値をまとめて算出して位相補正レジスタ２１３に格納しておき、各方位角θに対応する位相補正値をこの位相補正レジスタ２１３から読み出して、該当する到来波の位相に関する誤差を是正する処理に供することもできる。
（第５の実施形態）
図１３に、本発明にかかわる位置推定方法の第１の実施形態を示す。
【００８０】
なお、図１３に示す構成要素のうち、図１に示した各部と同等のものについては、図１に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１３に示した位置推定システムは、例えば、任意の場所に移動可能な移動体２０１に、単一のブランチ２００の向きを鉛直方向に固定して搭載し、この移動体２０１を予め決定されたＭ個の地点Ｐ1〜ＰMに移動体２０１を移動させ、ブランチ２００による観測をそれぞれ行うことにより、Ｍ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける観測を行い、観測結果を信号処理回路１３の処理に供する構成である。なお、図１３は、上述した位置推定システムの構成要素が仮想的なサイト１０1に存在する状態を示しており、他の仮想的なサイトに存在する状態についての図示は省略した。
【００８１】
また、図１３において、仮想的なサイト１０1、１０2〜１０Mの位置Ｐ1、Ｐ2〜ＰMは、予め決定された観測対象の領域（図１３において鎖線で囲んで示した）を取り囲むような位置に予め決定されており、また、これらの仮想的なサイトにおいてブランチ２００を向けるべき方向もまた予め決定されている。
図１４に、信号処理回路１３の詳細構成を示す。
【００８２】
なお、図１４に示す構成要素のうち、図２に示した各部と同等のものについては、図２に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
上述した仮想的なサイト１０1〜１０Mの配置に関する配置情報は、あらかじめ、図１４に示す信号処理回路１３に備えられた配置情報保持部２１１に各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応して格納されている。
【００８３】
また、図１４に示す信号処理回路１３において、位相補正値算出部２２１は、上述した各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応して配置情報保持部２１１に保持された配置情報に基づいて、上述した観測対象の領域に含まれる各地点の座標（ｘ、ｙ）について、この地点に存在する送信端から到来した波動信号について各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおいて見込まれる位相補正値ψ（ｘ、ｙ）1〜ψ（ｘ、ｙ）Mを算出する。また、これらの位相補正値ψ（ｘ、ｙ）1〜ψ（ｘ、ｙ）Mは、各仮想的なサイトに関する観測に先立って、位相補正レジスタ２１３に格納され、位置推定処理部２２２の処理に供される。
【００８４】
この位置推定処理部２２２は、上述した位相補正レジスタ２１３に保持された位相補正値を用いて、特願２００４−０１９６７４号の技法により、共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差を、上述したサンプリング処理部２０２によって得られたベクトルおよびモードベクトルについて是正し、得られた補正ベクトルと補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、波動信号の送信端の位置を推定する処理を行う。
【００８５】
次に、上述したように構成された位置推定システムの動作を説明する。
図１５に、位置推定動作を表す流れ図を示す。
なお、図１５に示すステップのうち、図３に示した各ステップと同等のものについては、図３に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１５に示した流れ図では、図３に示したステップ３０５に代えて、位置推定処理部２２２により上述した観測対象の領域に含まれる各位置の座標（ｘ、ｙ）に対応して位相補正レジスタ２１３に格納された各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応する位相補正値ψ（ｘ、ｙ）1〜ψ（ｘ、ｙ）Mを読み出し（ステップ３２１）、これらの位相補正値を適用して、到来波の位相に付帯する誤差を是正する処理を行い（ステップ３０６）、誤差が是正された波動信号の集合を示すベクトルおよびモードベクトルとに基づいてＭＵＳＩＣスペクトラムを算出する処理を行う（ステップ３０７）。
【００８６】
その後、ステップ３２２において、上述した観測対象の領域に含まれる全ての地点についてＭＵＳＩＣスペクトラムの算出処理が完了したか否かを判定し、否定判定の場合には、ステップ３２３に進んで処理対象となる座標（ｘ、ｙ）を更新してから、ステップ３２１に戻り、新たな座標で示される地点に関する処理を行う。
このようにして、観測対象の領域に含まれる全ての地点についてＭＵＳＩＣスペクトラムの算出処理が完了したときに（ステップ３２２の肯定判定）、位置推定処理部２２２は、得られたＭＵＳＩＣスペクトラムの値に基づき、送信端の位置を推定し（ステップ３２４）、処理を終了する。
【００８７】
このように、単一のブランチ２００を予め位置が決定されているＭ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mに移動させ、この移動過程において得られたブランチ２００による観測結果を得ることにより、上述した観測対象領域の中に位置を推定すべき対象となる送信端が存在すれば、これらの仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通に到来する到来波の送信端の位置を推定することができる。
（第６の実施形態）
次に、位置を推定すべき対象となる送信端が存在し得る範囲に応じて、観測対象領域を任意に決定する方法について説明する。
【００８８】
図１６に、本発明にかかわる位置推定方法の第２の実施形態を示す。
なお、図１６に示す構成要素のうち、図４および図１３に示した各部と同等のものについては、図４および図１３に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１６に示した位置推定システムは、例えば、任意の場所に移動可能な移動体２０１に、単一のブランチ２００、位置測定装置２０３および信号処理回路１３をブランチ２００の向きを鉛直方向に固定した状態で搭載して構成される。
【００８９】
また、図１６においては、例えば、位置を推定する対象となる送信端が存在することが想定される地域において、移動体２０１をこの移動体２０１の操縦者が任意のルートを経由して移動させ、このルート上に存在する任意のＭ個の位置において、ブランチ２００による観測をそれぞれ行うことにより、Ｍ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける観測が実現される。
【００９０】
例えば、違法基地局を探索する作業においては、移動通信端末への電波障害の発生状況などに基づいて、違法基地局が存在することが想定される地域を大まかに特定できる場合がある。
このようにして特定された地域の周辺を取り囲むように移動体２０１の移動ルートを設定し、このルートに従って移動する過程において、適切な間隔でブランチ２００による到来波に関する観測を行い、また、この観測と並行して、位置測定装置２０３により、観測を行った位置を示す位置情報を取得し、この位置情報を観測結果とともに信号処理回路１３の処理に供する。
【００９１】
図１７に、信号処理回路１３の詳細構成を示す。
なお、図１７に示す構成要素のうち、図２および図１４に示した各部と同等のものについては、図２および図１４に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１７に示した位置測定装置２０３は、上述した第２の実施形態（到来方向推定方法の第２の実施形態）と同様に、上述したブランチ２００によって、各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応する観測が行われるごとに、各仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置を測定し、この位置を示す位置情報を信号処理回路１３に備えられた配置情報保持部２１１に渡す。
【００９２】
また、図１７に示した配置情報保持部２１１は、位置測定装置２０３から受け取った位置情報を、識別情報で示される仮想的なサイトに対応して格納し、位相補正値算出部２２１および観測領域決定部２２３の処理に供する。
図１７に示した観測領域決定部２２３は、上述したようにして得られた位置情報に基づいて、これらの位置情報で示されるＭ個の仮想的なサイトに共通して到来する到来波にかかわる送信端が存在し得る領域を観測対象領域として特定する。また、位相補正値算出部２２１は、この観測対象領域に含まれる各地点についての位相補正値を算出し、位相補正レジスタ２１３に格納する。
【００９３】
次に、このように構成された位置推定システムによる位置推定動作について説明する。
図１８に、位置推定動作を表す流れ図を示す。
なお、図１８に示すステップのうち、図１５に示した各ステップと同等のものについては、図１５に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１７に示したサンプリング処理部２０２によって各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける到来波のサンプリング処理が実行される過程において、位置測定装置２０３は、各仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置を測定する（図１８に示したステップ３１１）。これにより、ステップ３０３において、全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mに関する観測が完了したと判定されたときには、配置情報保持部２１１に全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置およびその位置におけるブランチの向きを示す配置情報が収集されている。
【００９４】
このとき、観測領域決定部２２３は、配置情報保持部２１１に保持された各サイトの位置情報に基づいて、位相補正値を算出すべき観測対象領域を特定し（ステップ３２５）、この観測対象領域を位相補正値算出部２２１の処理に供する。
これに応じて、図１５に示した位相補正値算出部２２１は、図１８に示したステップ３２１において、配置情報保持部２１１に収集された配置情報に基づいて、上述したようにして決定された観測対象領域から順次に選択される地点の座標（ｘ、ｙ）に対応して、この座標で示される位置に送信端が存在した場合についての位相補正値ψ（ｘ、ｙ）1〜ψ（ｘ、ｙ）Mを算出し、ステップ３０６の処理に供する。
【００９５】
このようにして、任意に位置が設定される各仮想的なサイト１０1〜１０Mについて、到来波の位相に付帯する誤差を是正し、これらの仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通して到来する到来波の送信端の位置を推定することができる。これにより、仮想的なサイトを設置する地点に関する制約を受けることなく、観測対象の波動信号が確実に観測できる範囲に複数の仮想的なサイトからなる観測網を展開し、これらの仮想的なサイトに共通に到達する到来波の送信端の位置を確実に特定するに足る精度の観測結果を得ることができる。
【００９６】
なお、第５および第６の実施形態において、ブランチ２００をジンバル機構（図示せず）を介して移動体２０１に搭載し、Ｍ個の仮想的なサイトごとに配置情報保持部２１１に予め保持されたブランチ２００の向きを示す向き情報に応じて、各仮想的なサイト１０1〜１０Mにおいてブランチ２００の方位を設定する構成とすることもできる。
（第７の実施形態）
図１９に、本発明にかかわる位置推定方法の第３の実施形態を示す。
【００９７】
なお、図１９に示す構成要素のうち、図７および図１３に示した各部と同等のものについては、図７および図１３に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１９に示した位置推定システムは、図７に示した到来方向推定システムと同様に、例えば、任意の場所に移動可能な移動体２０１の上面などに単一のブランチ２００を固定して搭載するとともに、この移動体２０１の傾きなどに伴って変化するブランチ２００の向きを測定する向き測定装置２０５を備えて構成される。
【００９８】
また、図１９において、予め決定されたＭ個の地点Ｐ1〜ＰMに移動体２０１を移動させるとともに、ブランチ２００による観測をそれぞれ行うことにより、Ｍ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける観測が実現される。
また、上述したブランチ２００による観測と並行して、向き測定装置２０５により、観測地点Ｐ1〜ＰMにおけるブランチ２００の向きを示す向き情報が取得され、この向き情報が観測結果とともに信号処理回路１３の処理に供される。
【００９９】
図２０に、信号処理回路１３の詳細構成を示す。
なお、図２０に示す構成要素のうち、図８および図１４に示した各部と同等のものについては、図８および図１４に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
上述した第３の実施形態（到来方向推定方法の第３の実施形態）において説明したように、各仮想的なサイト１０1〜１０Mに対応する観測が行われる過程において、向き測定装置２０５によって測定されたブランチ２００の向きを示す情報は、仮想的なサイト１０1〜１０Mそれぞれを識別するための識別情報とともに信号処理回路１３に備えられた配置情報保持部２１１に渡され、位相補正値算出部２２１の処理に供される。
【０１００】
図２１に、位置推定動作を表す流れ図を示す。
なお、図２１に示すステップのうち、図９および図１５に示した各ステップと同等のものについては、図９および図１５に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
上述した第３の実施形態（到来方向推定方法の第３の実施形態）において説明したようにして、各仮想的なサイト１０1〜１０Mに到来する波動信号に関する観測と並行して、向き測定装置２０５によるブランチ２００の向きに関する測定が行われるので、ステップ３０３において、全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mに関する観測が完了したと判定されたときには、配置情報保持部２１１に全ての仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置およびこれらの位置におけるブランチの向きを示す配置情報の収集が完了している。
【０１０１】
このようにして収集された配置情報に基づいて、図２０に示した位相補正値算出部２２１により、配置情報保持部２１１に収集された配置情報に基づいて、各仮想的なサイトの位置に応じて予め決定された観測対象領域（図１９において破線で囲んで示した）から順次に選択される地点の座標（ｘ、ｙ）に対応して、この座標で示される位置に送信端が存在した場合についての位相補正値ψ（ｘ、ｙ）1〜ψ（ｘ、ｙ）Mを算出し（図２１に示したステップ３２１）、ステップ３０６の処理に供する。
【０１０２】
このようにして、各観測地点においてブランチ２００の向きが任意に設定される各仮想的なサイト１０1〜１０Mについて、到来波の位相に付帯する誤差を是正し、これらの仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通して到来波を到来せしめる送信端の位置を推定することができる。
これにより、車両などの移動体の上面に固定したブランチ２００の向きが、各仮想的なサイトの位置における地形の影響などによって変化する場合においても、向き測定装置２０５によって得られる向き情報を利用して得られた配置情報を位相補正値の算出処理に利用することにより、各仮想的なサイトにおける向きにかかわらず、第５の実施形態（位置推定方法の第１の実施形態）において説明したＭ個の位置および向きが固定された仮想的なサイトを用いた観測に基づく位置推定結果と同等の推定結果を得ることができる。
【０１０３】
同様に、ヘリコプターの機首などに搭載したブランチ２００によって波動信号の観測を行う場合などには、ヘリコプターの方位計などを向き測定装置２０５として利用し、これによって得られる向き情報を利用して得られた配置情報を位相補正値の算出処理に利用することにより、第１の実施形態において説明したＭ個の位置および向きが固定された仮想的なサイトを用いた観測に基づく位置推定結果と同等の推定結果を得ることができる。
【０１０４】
なお、各仮想的なサイトの配置は、図１９に示した観測対象領域に含まれる任意の座標を各仮想的なサイトから見たときに、それぞれの仮想的なサイトとその座標とを結ぶ直線が互いに十分に大きな角度で交わるように決定すればよい。
（第８の実施形態）
もちろん、仮想的なサイトの位置とともに各仮想的なサイトにおけるブランチの向きが未知である場合にも位置推定を実現することができる。
【０１０５】
図２２に、本発明にかかわる位置推定方法の第４の実施形態を示す。
なお、図２２に示す構成要素のうち、図１０および図１３に示した各部と同等のものについては、図１０および図１３に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図２２に示した位置推定システムは、例えば、図１０に示した到来方向推定システムと同様に、任意の場所に移動可能な移動体２０１の上面などに単一のブランチ２００を固定して搭載するとともに、この移動体２０１の位置を測定する位置測定装置２０３と、この移動体２０１の傾きなどに伴って変化するブランチ２００の向きを測定する向き測定装置２０５を備え、これらの測定結果を信号処理回路１３の処理に供する構成を備えている。
【０１０６】
また、図２２においては、上述した第６の実施形態（位置推定方法の第２の実施形態）において説明したようにして、移動体２０１を任意に決定されるＭ個の位置に移動させ、また、上述した第７の実施形態（位置推定方法の第３の実施形態）において説明したようにして、ブランチ２００の向きを適切な向きに調整した状態で、ブランチ２００による観測をそれぞれ行うことにより、Ｍ個の仮想的なサイト１０1〜１０Mにおける観測が実現される。
【０１０７】
図２３に、信号処理回路１３の詳細構成を示す。
なお、図２３に示す構成要素のうち、図１１および図１４に示した各部と同等のものについては、図１１および図１４に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図２３に示した配置情報保持部２１１には、上述した第４の実施形態（到来方向推定方法の第４の実施形態）において説明したようにして、ブランチ２００による観測結果についてのサンプリングと並行して、位置情報と向き情報との双方が仮想的なサイト１０1〜１０Mそれぞれの識別情報ととも入力され、配置情報保持部２１１に格納される。
【０１０８】
図２４に、到来方向推定動作を表す流れ図を示す。
なお、図２４に示すステップのうち、図１２、図１５、図１８および図２１に示した各ステップと同等のものについては、図１２、図１５、図１８および図２１に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
上述した第４の実施形態（到来方向推定方法の第４の実施形態）において説明したようにして、各仮想的なサイト１０1〜１０Mについて、到来波に関するサンプリング処理とともに、位置測定装置２０３および向き測定装置２０５による位置および向きに関する測定が行われ、これらの測定結果が配置情報保持部２１１に収集される。
【０１０９】
このようにして収集された配置情報に基づいて、上述した第６の実施形態（位置推定方法の第２の実施形態）において説明したようにして、任意に決定された各仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置に対応して観測対象領域が決定される（ステップ３２５）。そして、ステップ３２１において、このようにして決定された観測対象領域（図１９において破線で囲んで示した）から順次に選択される地点の座標（ｘ、ｙ）に対応して、位相補正値算出部２２１により、この座標で示される位置に送信端が存在した場合についての位相補正値ψ（ｘ、ｙ）1〜ψ（ｘ、ｙ）Mが算出され（図２１に示したステップ３２１）、ステップ３０６の処理に供される。
【０１１０】
このようにして、任意に決定される観測地点においてブランチ２００の向きが任意に設定される各仮想的なサイト１０1〜１０Mについて、到来波の位相に付帯する誤差を是正し、これらの仮想的なサイト１０1〜１０Mに共通して到来波を到来せしめる送信端の位置を推定することができる。
このように、各仮想的なサイト１０1〜１０Mの位置およびそこでのブランチ２００の向きに完全な自由度を与えたことにより、例えば、観測対象の波動信号が確実に観測できる範囲における地形などの制約にかかわらず、複数の仮想的なサイトからなる観測網を展開することができる。
【０１１１】
なお、上述した第６乃至第８の実施形態（位置推定方法の第２の実施形態乃至第４の実施形態）において、位置あるいはブランチ２００の向きを測定する手順は、ブランチ２００の出力信号に基づくサンプリングをサンプリング処理部２０２が行うのに先立って行われてもよいし、また、当然ながら、このサンプリング処理と並行して実行されてもよい。
また、全ての仮想的なサイトに関する配置情報がそろった段階において、第５の実施形態（位置推定方法の第１の実施形態）において説明したのと同様に、観測対象領域に含まれる全ての座標に対応する位相補正値をまとめて算出して、位相補正レジスタ２１３に各座標値に対応して格納しておき、各座標値に対応する位相補正値をこの位相補正レジスタ２１３から読み出して、該当する到来波の位相に関する誤差を是正する処理に供することもできる。
【０１１２】
また、上述した各実施形態において到来方向を推定するために用いるアルゴリズムとして、上述したＭＵＳＩＣアルゴリズムに代えて、例えば、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒアルゴリズムやＣａｐｏｎアルゴリズム、ＬＰアルゴリズム、Ｍｉｎ−Ｎｏｒｍアルゴリズムなど、波動信号の集合を示すベクトルとモードベクトルとの相互相関の値が最大である方位角θあるいは座標を特定可能なアルゴリズムを適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
以上に説明したように、本発明にかかわる到来方向推定方法あるいは位置推定方法によれば、単一のブランチを移動させることにより複数の仮想的なサイトからなる観測網を形成し、これらの仮想的なサイトによる観測結果に基づいて、これらの仮想的なサイトに共通して到来する到来波の到来方向あるいはこれらの仮想的なサイトに共通して到来波を到来せしめる送信端の位置を推定することができる。
【０１１４】
例えば、深宇宙からの電波信号について到来方向を推定する分野では、地球上の対向する表面全域、ひいては、地球を周回する衛星軌道上の各点において、この電波源を見込む方向が同一であることが期待できる。その一方、このような極めて微弱な電波信号を観測可能なハードウェアは一般に高価であるので、このような分野において、単一のブランチの移動によって、複数のサイトによる観測を実現するメリットは極めて大きい。
【０１１５】
したがって、本発明にかかわる到来方向推定方法は、このような天文関連の技術分野において、非常に高い有用性を発揮すると期待できる。
また、一方、本発明にかかわる位置推定方法では、例えば、違法基地局が設置されていることが疑われる地域や遭難者あるいは漂流物の存在が期待できる地域に応じて、適宜に、探索範囲を設定し、所望の観測位置において観測を実行するという、極めてテンポラリな運用を実現することができる。これにより、建造物が密集している地域においても、違法基地局などの違法電波源が設置されている建物までをも確実に特定することが可能となるので、違法基地局の発見および撤去を確実に進めることが可能となるので、移動通信サービスを維持するための保守作業分野において極めて有用である。
【０１１６】
もちろん、上述した本発明にかかわる位置推定方法の特徴は、遭難者の救助や漂流物の回収などを迅速に実現する上でも非常に有効である。
また、工場やショッピングモールや遊園地などの施設において、本発明にかかわる位置推定方法を適用すれば、複数の仮想的なサイトを予め決定された適切な場所に配置することにより、屋内に存在する人や物の位置を特定することができ、例えば、工場内での人員の管理やショッピングモール内での入場者の動向の把握などに貢献することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明にかかわる到来方向推定方法の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明にかかわる信号処理回路の詳細構成を示す図である。
【図３】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図４】本発明にかかわる到来方向推定方法の第２の実施形態を示す図である。
【図５】本発明にかかわる信号処理回路の詳細構成を示す図である。
【図６】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図７】本発明にかかわる到来方向推定方法の第３の実施形態を示す図である。
【図８】本発明にかかわる信号処理回路の詳細構成を示す図である。
【図９】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図１０】本発明にかかわる到来方向推定方法の第４の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明にかかわる信号処理回路の詳細構成を示す図である。
【図１２】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図１３】本発明にかかわる位置推定方法の第１の実施形態を示す図である。
【図１４】本発明にかかわる信号処理回路の詳細構成を示す図である。
【図１５】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図１６】本発明にかかわる位置推定方法の第２の実施形態を示す図である。
【図１７】本発明にかかわる信号処理回路の詳細構成を示す図である。
【図１８】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図１９】本発明にかかわる位置推定方法の第３の実施形態を示す図である。
【図２０】本発明にかかわる信号処理回路の詳細構成を示す図である。
【図２１】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図２２】本発明にかかわる位置推定方法の第４の実施形態を示す図である。
【図２３】本発明にかかわる信号処理回路の詳細構成を示す図である。
【図２４】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図２５】空中線系の説明図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０ サイト
１１ アレーアンテナ
１２ アンテナ素子
１３ 信号処理回路
２００ ブランチ
２０１ 移動体
２０２ サンプリング処理部
２０３ 位置測定装置
２０５ 向き測定装置
２１１ 配置情報保持部
２１２ 位相補正値算出部
２１３ 位相補正レジスタ
２１４ 到来方向推定処理部
２２１ 位相補正値算出部
２２２ 位置推定処理部
２２３ 観測領域決定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを位置およびその位置における向きによって示される配置が予め決定されている複数の仮想的なサイトに移動させる移動ステップと、
前記ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求めるベクトル生成ステップと、
前記共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、前記仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されていた配置と前記送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、前記波動信号の集合を示すベクトルおよび前記送信端から前記仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施すベクトル補正ステップと、
前記誤差が前記波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと前記誤差が前記モードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、前記送信端の方位を推定する推定ステップと
を備えたことを特徴とする到来方向推定方法。
【請求項２】
音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、位置を任意に変更可能な複数の仮想的なサイトに移動させる移動ステップと、
前記各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、前記ブランチの位置を計測する位置計測ステップと、
前記ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求めるベクトル生成ステップと、
前記共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、前記仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されていた向きと計測された位置とによって示される配置と前記送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、前記波動信号の集合を示すベクトルおよび前記送信端から前記仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施すベクトル補正ステップと、
前記誤差が前記波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと前記誤差が前記モードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、前記送信端の方位を推定する推定ステップと
を備えたことを特徴とする到来方向推定方法。
【請求項３】
音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、予め位置が決定された複数の仮想的なサイトに任意の向きで移動させる移動ステップと、
前記各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、前記ブランチの向きを計測する向き計測ステップと、
前記ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求めるベクトル生成ステップと、
前記共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、前記仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されていた位置と計測された向きとによって示される配置と前記送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、前記波動信号の集合を示すベクトルおよび前記送信端から前記仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施すベクトル補正ステップと、
前記誤差が前記波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと前記誤差が前記モードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、前記送信端の方位を推定する推定ステップと
を備えたことを特徴とする到来方向推定方法。
【請求項４】
音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、位置およびその位置におけるブランチの向きを任意に決定可能な複数の仮想的なサイトに移動させる移動ステップと、
前記各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、前記ブランチの位置および向きを計測する計測ステップと、
前記ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求めるベクトル生成ステップと、
前記共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、前記仮想的なサイトそれぞれについて計測された位置および向きによって示される配置と前記送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、前記波動信号の集合を示すベクトルおよび前記送信端から前記仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施すベクトル補正ステップと、
前記誤差が前記波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと前記誤差が前記モードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、前記送信端の方位を推定する推定ステップと
を備えたことを特徴とする到来方向推定方法。
【請求項５】
音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを位置およびその位置における向きによって示される配置が予め決定されている複数の仮想的なサイトに移動させる移動ステップと、
前記ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求めるベクトル生成ステップと、
前記共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、前記仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されている配置と前記送信端が位置し得る個々の位置とに対して定まる誤差を、前記波動信号の集合を示すベクトルおよび前記送信端から前記仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施すベクトル補正ステップと、
前記誤差が前記波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと前記誤差が前記モードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、前記送信端の位置を推定する推定ステップと
を備えたことを特徴とする位置推定方法。
【請求項６】
音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、位置を任意に変更可能な複数の仮想的なサイトに移動させる移動ステップと、
前記各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、前記ブランチの位置を計測する計測ステップと、
前記ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求めるベクトル生成ステップと、
前記共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、前記仮想的なサイトそれぞれについて計測された位置および前記仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されている向きによって示される配置と前記送信端が位置し得る個々の位置とに対して定まる誤差を、前記波動信号の集合を示すベクトルおよび前記送信端から前記仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施すベクトル補正ステップと、
前記誤差が前記波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと前記誤差が前記モードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、前記送信端の位置を推定する推定ステップと
を備えたことを特徴とする位置推定方法。
【請求項７】
音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、予め位置が決定された複数の仮想的なサイトに任意の向きで移動させる移動ステップと、
前記各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、前記ブランチの向きを計測する向き計測ステップと、
前記ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求めるベクトル生成ステップと、
前記共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、前記仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されている位置および前記仮想的なサイトそれぞれについて計測された向きによって示される配置と前記送信端が位置し得る個々の位置とに対して定まる誤差を、前記波動信号の集合を示すベクトルおよび前記送信端から前記仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施すベクトル補正ステップと、
前記誤差が前記波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと前記誤差が前記モードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、前記送信端の位置を推定する推定ステップと
を備えたことを特徴とする位置推定方法。
【請求項８】
音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、位置およびその位置におけるブランチの向きを任意に決定可能な複数の仮想的なサイトに移動させる移動ステップと、
前記各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、前記ブランチの位置および向きを計測する計測ステップと、
前記ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求めるベクトル生成ステップと、
前記共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、前記仮想的なサイトそれぞれについてそれぞれ計測された位置および向きによって示される配置と前記送信端が位置し得る個々の位置とに対して定まる誤差を、前記波動信号の集合を示すベクトルおよび前記送信端から前記仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施すベクトル補正ステップと、
前記誤差が前記波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと前記誤差が前記モードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、前記送信端の位置を推定する推定ステップと
を備えたことを特徴とする位置推定方法。
【請求項１】
音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを位置およびその位置における向きによって示される配置が予め決定されている複数の仮想的なサイトに移動させる移動ステップと、
前記ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求めるベクトル生成ステップと、
前記共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、前記仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されていた配置と前記送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、前記波動信号の集合を示すベクトルおよび前記送信端から前記仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施すベクトル補正ステップと、
前記誤差が前記波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと前記誤差が前記モードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、前記送信端の方位を推定する推定ステップと
を備えたことを特徴とする到来方向推定方法。
【請求項２】
音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、位置を任意に変更可能な複数の仮想的なサイトに移動させる移動ステップと、
前記各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、前記ブランチの位置を計測する位置計測ステップと、
前記ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求めるベクトル生成ステップと、
前記共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、前記仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されていた向きと計測された位置とによって示される配置と前記送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、前記波動信号の集合を示すベクトルおよび前記送信端から前記仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施すベクトル補正ステップと、
前記誤差が前記波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと前記誤差が前記モードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、前記送信端の方位を推定する推定ステップと
を備えたことを特徴とする到来方向推定方法。
【請求項３】
音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、予め位置が決定された複数の仮想的なサイトに任意の向きで移動させる移動ステップと、
前記各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、前記ブランチの向きを計測する向き計測ステップと、
前記ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求めるベクトル生成ステップと、
前記共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、前記仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されていた位置と計測された向きとによって示される配置と前記送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、前記波動信号の集合を示すベクトルおよび前記送信端から前記仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施すベクトル補正ステップと、
前記誤差が前記波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと前記誤差が前記モードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、前記送信端の方位を推定する推定ステップと
を備えたことを特徴とする到来方向推定方法。
【請求項４】
音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、位置およびその位置におけるブランチの向きを任意に決定可能な複数の仮想的なサイトに移動させる移動ステップと、
前記各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、前記ブランチの位置および向きを計測する計測ステップと、
前記ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求めるベクトル生成ステップと、
前記共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、前記仮想的なサイトそれぞれについて計測された位置および向きによって示される配置と前記送信端が位置し得る個々の方向とに対して定まる誤差を、前記波動信号の集合を示すベクトルおよび前記送信端から前記仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施すベクトル補正ステップと、
前記誤差が前記波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと前記誤差が前記モードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる方向として、前記送信端の方位を推定する推定ステップと
を備えたことを特徴とする到来方向推定方法。
【請求項５】
音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを位置およびその位置における向きによって示される配置が予め決定されている複数の仮想的なサイトに移動させる移動ステップと、
前記ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求めるベクトル生成ステップと、
前記共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、前記仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されている配置と前記送信端が位置し得る個々の位置とに対して定まる誤差を、前記波動信号の集合を示すベクトルおよび前記送信端から前記仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施すベクトル補正ステップと、
前記誤差が前記波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと前記誤差が前記モードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、前記送信端の位置を推定する推定ステップと
を備えたことを特徴とする位置推定方法。
【請求項６】
音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、位置を任意に変更可能な複数の仮想的なサイトに移動させる移動ステップと、
前記各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、前記ブランチの位置を計測する計測ステップと、
前記ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求めるベクトル生成ステップと、
前記共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、前記仮想的なサイトそれぞれについて計測された位置および前記仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されている向きによって示される配置と前記送信端が位置し得る個々の位置とに対して定まる誤差を、前記波動信号の集合を示すベクトルおよび前記送信端から前記仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施すベクトル補正ステップと、
前記誤差が前記波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと前記誤差が前記モードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、前記送信端の位置を推定する推定ステップと
を備えたことを特徴とする位置推定方法。
【請求項７】
音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、予め位置が決定された複数の仮想的なサイトに任意の向きで移動させる移動ステップと、
前記各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、前記ブランチの向きを計測する向き計測ステップと、
前記ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求めるベクトル生成ステップと、
前記共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、前記仮想的なサイトそれぞれについて予め決定されている位置および前記仮想的なサイトそれぞれについて計測された向きによって示される配置と前記送信端が位置し得る個々の位置とに対して定まる誤差を、前記波動信号の集合を示すベクトルおよび前記送信端から前記仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施すベクトル補正ステップと、
前記誤差が前記波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと前記誤差が前記モードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、前記送信端の位置を推定する推定ステップと
を備えたことを特徴とする位置推定方法。
【請求項８】
音波および電磁波を含む波動信号を受信するブランチを、位置およびその位置におけるブランチの向きを任意に決定可能な複数の仮想的なサイトに移動させる移動ステップと、
前記各仮想的なサイトにブランチが移動したときに、前記ブランチの位置および向きを計測する計測ステップと、
前記ブランチが各仮想的なサイトに対応する位置に存在したときに共通の送信端からこのブランチに到来した波動信号にかかわる情報要素からなる集合を示すベクトルを求めるベクトル生成ステップと、
前記共通の送信端から到来した波動信号の位相に付帯する誤差であって、前記仮想的なサイトそれぞれについてそれぞれ計測された位置および向きによって示される配置と前記送信端が位置し得る個々の位置とに対して定まる誤差を、前記波動信号の集合を示すベクトルおよび前記送信端から前記仮想的なサイトに到来すべき波動信号の集合を示すモードベクトルについて是正する処理を施すベクトル補正ステップと、
前記誤差が前記波動信号の集合を示すベクトルについて是正された補正ベクトルと前記誤差が前記モードベクトルについて是正された補正モードベクトルとの相関が最大となる位置として、前記送信端の位置を推定する推定ステップと
を備えたことを特徴とする位置推定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００６−１７０８６５（Ｐ２００６−１７０８６５Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６５０８０（Ｐ２００４−３６５０８０）
【出願日】平成１６年１２月１６日（２００４．１２．１６）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１６日（２００４．１２．１６）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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