測位装置及び測位方法
【課題】ターゲットの測位精度を高めることができる測位装置及び測位方法を得ることを目的とする。
【解決手段】測位処理部８によるターゲットの測位値を用いて、測角観測部２により観測された全ての測角値の残差及び電力観測部３により観測された全ての電力観測値の残差を算出して、全ての測角値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出部９を設け、グループ更新処理部１０が、残差総和算出部９により算出された残差の総和が最小になるように、各測角値の属するグループを更新する。
【解決手段】測位処理部８によるターゲットの測位値を用いて、測角観測部２により観測された全ての測角値の残差及び電力観測部３により観測された全ての電力観測値の残差を算出して、全ての測角値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出部９を設け、グループ更新処理部１０が、残差総和算出部９により算出された残差の総和が最小になるように、各測角値の属するグループを更新する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、測位対象物であるターゲットから時系列に到来する信号を移動プラットホーム上で観測して、そのターゲットを測位する測位装置及び測位方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８は例えば非特許文献１に開示されている従来の測位方法が適用されるシチュエーションの一例を示す説明図であり、図９は従来の測位方法の概要を示す説明図である。
また、図１０は測角値のグルーピング処理を示すフローチャートである。
従来の測位方法では、図８に示すように、移動プラットホームにおいて、複数のターゲットに関する何らかの測定量が時系列に得られる場合を想定している。
移動プラットホームは、ターゲットに関する何らかの測定量を観測する機器を搭載している移動体であればよく、例えば、車両、船、航空機、衛星などが該当する。
【０００３】
図９に示す測位方法では、ターゲットに関する測定量として、ターゲットから到来する信号の角度を示す到来角度値を時系列に観測し、時系列に得られる到来角度値からターゲットを測位するようにしている。
図９の例では、測角方向に伸びている法線の交点が測位置となる。
しかし、実際には、移動プラットホームにおける測定量が、どのターゲットから到来している信号に関するものであるのかが未知であるため、何らかの方法で、各測定量をターゲット毎にグルーピングしてから、グループ毎にターゲットを測位する必要がある。
【０００４】
そこで、従来の測位方法では、測定量の残差を算出して、その残差が小さくなるように測定量を各ターゲットにグルーピングしながら測位を行うようにしている。
例えば、測定量として到来角度値（測角値）が得られると、その測角値の残差の二乗和が最小となるようなグルーピング及び測位を行っている。
具体的には、下記の式（１）の指標値が最小となるようなグルーピング及び測位を行っている。
【０００５】
式（１）において、Ｊはターゲット数、θ（ｔｋ）は時刻ｔｋにおける測角値（ｋ＝１，・・・，Ｋ）である。
θハットｊ（ｔｋ）は時刻ｔｋにおける第ｊターゲットの角度推定値、ｘハットｊは第ｊターゲットの測位置ベクトル（ｊ＝１，・・・，Ｊ）である。
ここでは、電子出願の関係上、アルファベット文字に付いている「＾」をハットと表記している。
σθは測角誤差標準偏差である。
【０００６】
図９の測位方法では、残差の一例として、最初に、第１ターゲットからの測角値｛θ（ｔ１），θ（ｔ３），θ（ｔ６）｝を用いて、第１ターゲットの測位置ベクトルｘハット１を計算する。
例えば、下記の最小二乗解によって、測位置ベクトルｘハット１を計算することができる。
【０００７】
【０００８】
次に、時刻ｔｋにおける第１ターゲットの角度推定値θハット１（ｔｋ）を下記の式（８）で計算する。
【０００９】
時刻ｔｋ＝ｔ１，ｔ３，ｔ６について、式（８）を計算する場合、第１ターゲットの測角値残差は、下記の式（９）のようになる。
【００１０】
上記のようにして、第１ターゲットの測角値残差を算出すると、第２ターゲットについても、同様にして、測角値残差を算出する。
そして、第１ターゲットの測角値残差と第２ターゲットの測角値残差との和を算出し、その残差の和が最小化するように、測角値θ（ｔｋ）のグルーピングを行う。
そして、各グループに属する測角値θ（ｔｋ）を用いて、グループ毎にターゲットを測位する。
【００１１】
ここで、式（１）の指標値を最小化する方法を説明する。
最小化の方法は種々あるが、例えば、図１０に示すようなグルーピング処理が考えられる。
図１０のグルーピング処理は、以下の手順（１）〜（４）を実行するものである。
【００１２】
（１）初期グループ設定
時刻ｔｋにおける測角値θ（ｔｋ）（ｋ＝１，・・・，Ｋ）が属するグループをランダムに割り振る。
（２）各グループ測位
各グループに属している測角値θ（ｔｋ）を用いて、グループ毎にターゲートの測位値である測位置ベクトルｘハットｊ（ｊ＝１，・・・，Ｊ）を計算する。
【００１３】
（３）θによるグループ更新
時刻ｔｋにおける移動プラットホームの位置Ｘｐ（ｔｋ）と、第ｊターゲートの測位値である測位置ベクトルｘハットｊとから、第ｊターゲットの角度推定値θハットｊ（ｔｋ）を計算する。
そして、第ｊターゲットの角度推定値θハットｊ（ｔｋ）と各測角値θ（ｔｋ）の残差を算出し、各測角値θ（ｔｋ）が属するグループを、最も残差が小さい位置ベクトルｘハットｊのグループに変更する。
（４）収束判定
手順（２）〜（３）を繰り返しても、全ての測角値θ（ｔｋ）の属するグループの変更がなくなると、収束しているものとして判定して、一連の処理を終了する。
測角値θ（ｔｋ）が属するグループが変更されている場合、手順（２）〜（３）を繰り返し実施する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｐｅｉ−ｙｉｈ Ｔｉｎｇ ａｎｄ Ｒｏｎａｌｄ Ａ．Ｉｌｔｉｓ，“Ｍｕｌｔｉｔａｒｇｅｔ Ｍｏｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ａ ＤＳＮ”，ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ，ＭＡＮ，ＡＮＤ ＣＹＢＥＲＮＥＴＩＣＳ，ＶＯＬ．２１． ＮＯ．５， １９９１．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来の測位方法は以上のように構成されているので、測角値の残差が小さくなるように測角値が属するグループが更新される。しかし、測角値の残差だけを基準にしてグループを更新しても、精度よく測角値をグルーピングすることができず、十分な測位性能が得られないなどの課題があった。
【００１６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ターゲットの測位精度を高めることができる測位装置及び測位方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明に係る測位装置は、測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、上記信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測手段と、観測手段から時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け手段と、グループ分け手段により分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、測位対象物を測位する測位手段と、測位手段による測位対象物の測位値を用いて、観測手段から出力された全ての信号観測値の残差及び全ての電力観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出手段とを設け、グループ更新手段が、残差総和算出手段により算出された残差の総和が最小になるように、その信号観測値が属しているグループを更新するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、上記信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測手段と、観測手段から時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け手段と、グループ分け手段により分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、測位対象物を測位する測位手段と、測位手段による測位対象物の測位値を用いて、観測手段から出力された全ての信号観測値の残差及び全ての電力観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出手段とを設け、グループ更新手段が、残差総和算出手段により算出された残差の総和が最小になるように、その信号観測値が属しているグループを更新するように構成したので、測位対象物であるターゲットの測位精度を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１による測位装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による測位装置の処理内容（測位方法）を示すフローチャートである。
【図３】電力−距離の関係と未知係数のフィッティングを示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２による測位装置を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２による測位装置の処理内容（測位方法）を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態３による測位装置を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態３による測位装置の処理内容（測位方法）を示すフローチャートである。
【図８】非特許文献１に開示されている従来の測位方法が適用されるシチュエーションの一例を示す説明図である。
【図９】従来の測位方法の概要を示す説明図である。
【図１０】測角値のグルーピング処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による測位装置を示す構成図である。
図１において、信号受信部１は例えばアンテナなどから構成されており、移動プラットホーム上で、測位対象物であるターゲットから時系列に到来する信号を受信する処理を実施する。
測角観測部２は信号受信部１により時系列に受信された信号の受信角度を示す測角値（信号観測値）を観測する観測機器である。
電力観測部３は信号受信部１により時系列に受信された信号の電力を観測する観測機器である。
なお、信号受信部１、測角観測部２及び電力観測部３から観測手段が構成されている。
ここでは、観測手段が信号受信部１、測角観測部２及び電力観測部３から構成されている例を示しているが、信号受信部１、測角観測部２及び電力観測部３が一体化されているものであってもよい。
【００２１】
測角値格納部４は測角観測部２により観測された測角値を格納するメモリである。
電力観測値格納部５は電力観測部３により観測された電力観測値を格納するメモリである。
グルーピング部６は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、測角値格納部４により格納されている測角値をランダムにグループ分けする処理を実施する。なお、グルーピング部６はグループ分け手段を構成している。
【００２２】
グループメモリ部７はメモリ領域がグループ別に分割されており、各グループに属している測角値を格納する。
測位処理部８は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、グルーピング部６により分けられたグループ毎に、当該グループに属している測角値を用いて、ターゲットを測位する処理を実施する。なお、測位処理部８は測位手段を構成している。
【００２３】
残差総和算出部９は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、測位処理部８によるターゲットの測位値を用いて、測角値格納部４により格納されている全ての測角値の残差及び電力観測値格納部５により格納されている全ての電力観測値の残差を算出して、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する処理を実施する。なお、残差総和算出部９は残差総和算出手段を構成している。
グループ更新処理部１０は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、残差総和算出部９により算出された残差の総和が最小になるように、グループメモリ部７においてグループ毎に格納されている測角値の属するグループを更新する処理を実施する。なお、グループ更新処理部１０はグループ更新手段を構成している。
【００２４】
図１では、測位装置の構成要素である信号受信部１、測角観測部２、電力観測部３、測角値格納部４、電力観測値格納部５、グルーピング部６、グループメモリ部７、測位処理部８、残差総和算出部９及びグループ更新処理部１０のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを示したが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。この場合には、信号受信部１、測角観測部２、電力観測部３、グルーピング部６、測位処理部８、残差総和算出部９及びグループ更新処理部１０の処理内容を記述しているプログラムの全部又は一部をコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図２はこの発明の実施の形態１による測位装置の処理内容（測位方法）を示すフローチャートである。
【００２５】
次に動作について説明する。
信号受信部１は、移動プラットホーム上で、測位対象物であるターゲットから時系列に到来する信号を受信する（ステップＳＴ１）。
測角観測部２は、信号受信部１がターゲットから時系列に到来する信号を受信すると、その信号の受信角度を観測し、その観測結果である観測時刻ｔｋの測角値θ（ｔｋ）（ｋ＝１，・・・，Ｋ）を測角値格納部４に格納する（ステップＳＴ２）。
電力観測部３は、信号受信部１がターゲットから時系列に到来する信号を受信すると、その信号の電力を観測し、その観測結果である観測時刻ｔｋの電力観測値Ｐ（ｔｋ）（ｋ＝１，・・・，Ｋ）を電力観測値格納部５に格納する（ステップＳＴ３）。
【００２６】
グルーピング部６は、測角値格納部４により格納されている観測時刻ｔｋの測角値θ（ｔｋ）をランダムにグループ分けし、その測角値θ（ｔｋ）をグループメモリ部７に格納する（ステップＳＴ４）。
例えば、測角値θ（ｔｋ）が属するグループが第１グループであれば、グループメモリ部７における第１グループの対応領域に測角値θ（ｔｋ）を格納し、その測角値θ（ｔｋ）が属するグループが第２グループであれば、グループメモリ部７における第２グループの対応領域に測角値θ（ｔｋ）を格納する。
【００２７】
測位処理部８は、グルーピング部６が観測時刻ｔｋの測角値θ（ｔｋ）をランダムにグループ分けすると、グループメモリ部７に格納されている各グループに属している測角値θ（ｔｋ）を用いて、グループ毎にターゲットを測位する（ステップＳＴ５）。
即ち、測位処理部８は、例えば、図９に示すように、２つのターゲットから信号が到来してきており、観測時刻ｔｋ（ｋ＝１，２，３・・・，６）の測角値θ（ｔｋ）が２つのグループに分けられる場合、例えば、第１ターゲットの測位値である測位置ベクトルｘハット１については、測角値｛θ（ｔ１），θ（ｔ３），θ（ｔ６）｝を用いて、計算することができる。
【００２８】
第１ターゲットの測位値である測位置ベクトルｘハット１は、例えば、下記の最小二乗解によって計算することができる。
【００２９】
第２ターゲットの測位値である測位置ベクトルｘハット２については、測角値｛θ（ｔ２），θ（ｔ４），θ（ｔ５）｝を用いて、同様に計算することができる。
これにより、各ターゲットの測位値が得られるが、グルーピング部６による測角値θ（ｔｋ）のグループ分けはランダムに行われたものであって、その測角値θ（ｔｋ）の到来元を正確に判別してグループ分けしたものではない。
したがって、この段階での各ターゲットの測位値は誤差を含んでおり、高精度な測位値を得るには、各測角値θ（ｔｋ）が属しているグループを更新する必要がある。
【００３０】
この実施の形態１では、下記の式（１７）の指標値が最小となるようなグルーピングを行う。
【００３１】
式（１７）において、Ｊはターゲット数、θ（ｔｋ）は時刻ｔｋにおける測角値（ｋ＝１，・・・，Ｋ）である。
θハットｊ（ｔｋ）は時刻ｔｋにおける第ｊターゲットの角度推定値、ｘハットｊは第ｊターゲットの測位置ベクトル（ｊ＝１，・・・，Ｊ）、σθは測角値の測定誤差標準偏差である。
Ｐ（ｔｋ）は時刻ｔｋにおける電力観測値、Ｐハットｊ（ｔｋ）は時刻ｔｋにおける第ｊターゲットの電力推定値、σＰは電力観測値の測定誤差標準偏差である。
ここでは、電子出願の関係上、アルファベット文字に付いている「＾」をハットと表記している。
【００３２】
以下、グループの更新処理を具体的に説明する。
残差総和算出部９は、測角値格納部４により格納されている全ての測角値θ（ｔｋ）の残差を算出する（ステップＳＴ６）。
即ち、残差総和算出部９は、測位処理部８による第ｊターゲットの測位値である測位置ベクトルｘハットｊと、時刻ｔｋにおける移動プラットホームの位置Ｘｐ（ｔｋ）から、時刻ｔｋにおける第ｊターゲットの角度推定値θハットｊ（ｔｋ）を算出する。
図９の例では、第１ターゲットの角度推定値θハット１（ｔｋ）については下記の式（１８）で算出することができる。
【００３３】
残差総和算出部９は、時刻ｔｋにおける第ｊターゲットの角度推定値θハットｊ（ｔｋ）を算出すると、その角度推定値θハットｊ（ｔｋ）と時刻ｔｋにおける測角値θ（ｔｋ）から、第ｊターゲットの測角値残差を算出する。
図９の例では、時刻ｔｋ＝ｔ１，ｔ３，ｔ６について、式（１８）を計算する場合、第１ターゲットの測角値残差は、下記の式（１９）のようになる。
【００３４】
次に、残差総和算出部９は、電力観測値格納部５により格納されている全ての電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差を算出する（ステップＳＴ７）。
即ち、残差総和算出部９は、信号の電力はターゲットと移動プラットホームの距離ｒの二乗に反比例するため、下記の式（２０）の関数において、未知係数αについてのフィッティングを行うと、その関数と電力観測値Ｐ（ｔｋ）の差が残差となる。
フィッティング方法は特に限定するものではないが、例えば、最小二乗フィッティングの解は次式で与えられる。
【００３５】
【００３６】
残差総和算出部９は、各グループについて計算することにより、それぞれのグループのフィッティング関数を求める。例えば、図３に示すように、２つのターゲットがある場合、第１ターゲットと第２ターゲットについてフィッティング関数を求める。
これらのフィッティング関数と、それぞれの時刻ｔｋにおける電力観測値Ｐ（ｔｋ）の差が残差となり、これらの和が最終的な電力観測値残差となる。
【００３７】
残差総和算出部９は、全ての測角値θ（ｔｋ）の残差と、全ての電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差とを算出すると、式（１７）に示すように、全ての測角値θ（ｔｋ）の残差と全ての電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差との総和を算出する（ステップＳＴ８）。
【００３８】
グループ更新処理部１０は、残差総和算出部９が測角値残差と電力観測値残差の総和を算出すると、その総和が最小になるように、グループメモリ部７において、グループ毎に格納されている測角値θ（ｔｋ）の属するグループを更新する（ステップＳＴ９）。
例えば、２つのターゲットが存在するとき、ある測角値θ（ｔｋ）が第１グループに属している場合よりも、第２グループに属している方が、測角値残差と電力観測値残差の総和が小さくなる場合、その測角値θ（ｔｋ）の属するグループを第１グループから第２グループに変更する。
【００３９】
グループ更新処理部１０は、測角値残差と電力観測値残差の総和が最小化して、測角値θ（ｔｋ）の属するグループを変更する必要が無くなると、測角値θ（ｔｋ）の属するグループが収束しているものと判定し（ステップＳＴ１０）、一連の処理を終了する。
なお、測角値θ（ｔｋ）の属するグループが変更されると、グループ更新処理部１０により収束していないと判定されて（ステップＳＴ１０）、ステップＳＴ５の処理に戻り、ステップＳＴ５〜ＳＴ１０の処理が繰り返される。
【００４０】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ターゲットから時系列に到来する信号の受信角度を示す測角値を観測する測角観測部２と、上記信号の電力を観測する電力観測部３と、測角観測部２により観測された測角値のグループ分けを行うグルーピング部６と、グルーピング部６により分けられたグループ毎に、当該グループに属している測角値を用いて、ターゲットを測位する測位処理部８と、測位処理部８によるターゲットの測位値を用いて、測角観測部２により観測された全ての測角値の残差及び電力観測部３により観測された全ての電力観測値の残差を算出して、全ての測角値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出部９とを設け、グループ更新処理部１０が、残差総和算出部９により算出された残差の総和が最小になるように、各測角値の属するグループを更新するように構成したので、測角値のグルーピング精度が向上する。その結果、ターゲットの測位精度を高めることができる効果を奏する。
【００４１】
この実施の形態１では、残差総和算出部９が、全ての測角値θ（ｔｋ）の残差と、全ての電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差との総和を算出するものを示したが、下記の式（２４）に示すように、全ての測角値θ（ｔｋ）の残差と、全ての電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差との重み付け和を算出し、グループ更新処理部１０が、残差総和算出部９により算出された重み付け和が最小になるように、各測角値θ（ｔｋ）の属するグループを更新するようにしてもよい。
【００４２】
【００４３】
この実施の形態１では、信号受信部１により時系列に受信された信号の観測値として、測角観測部２が測角値θ（ｔｋ）を観測するものを示したが、信号観測値はターゲットに関する測定量であれば、測角値θ（ｔｋ）に限るものではない。
例えば、信号の観測値として、信号の到来時間を示すＴＯＡ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）値や、信号の到来周波数を示すＦＯＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）値などでもよい。
また、２機の移動プラットホームがある場合、２機の移動プラットホームで受信した信号の到来時間差を示すＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）値や、到来周波数差を示すＦＤＯＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）値などでもよい。
【００４４】
信号の観測値として、ＴＯＡ値、ＦＯＡ値、ＴＤＯＡ値やＦＤＯＡ値を用いる場合、式（１７）におけるθの代わりに、ＴＯＡ値、ＦＯＡ値、ＴＤＯＡ値やＦＤＯＡ値を使用すればよい。
具体的には、ＴＯＡ値をτ、ＦＯＡ値をｆ、ＴＤＯＡ値をΔτ、ＦＤＯＡ値をΔｆとすると、式（１７）の代わりに、下記の式（２５）〜（２８）を用いればよい。
【００４５】
【００４６】
ここで、στはＴＯＡ値の測定誤差標準偏差、σｆはＦＯＡ値の測定誤差標準偏差、σΔτはＴＤＯＡ値の測定誤差標準偏差、σΔｆはＦＤＯＡ値の測定誤差標準偏差である。
ＴＯＡ値、ＦＯＡ値、ＴＤＯＡ値やＦＤＯＡ値に基づく測位方法では、式（１１）から式（１６）と同様の連立方程式を立てて、ターゲットの測位位置ベクトルｘハットについて最小二乗解を計算すればよい。
詳細は、例えば、下記の非特許文献２，３に開示されている。
［非特許文献２］
ＰＡＵＬ Ｃ．ＣＨＥＳＴＮＵＴ，“Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ａｃｃｕｒａｃｙ Ｕｓｉｎｇ ＴＤＯＡ ａｎｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｄｏｐｐｌｅｒ”，ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＡＥＲＯＳＰＡＣＥ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＳＹＳＴＥＭＳ ＶＯＬ．ＡＥＳ−１８，ＮＯ．２ ＭＡＲＣＨ １９８２
［非特許文献３］
Ｕ．Ｅｎｇｅｌ，“Ａ Ｇｅｏｌｏｃａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ ＴＯＡ ａｎｄ ＦＯＡ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ”，ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ ＯＦ ＴＨＥ ６ｔｈ ＷＯＲＫＳＨＯＰ ＯＮ ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ，ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ２００９ （ＷＰＮＣ’０９）．
【００４７】
なお、各時刻で複数の種類の信号観測値が得られる場合があるが、例えば、ＴＤＯＡ値とＦＤＯＡ値のペアが得られる場合、下記の式（２９）を用いればよい。
【００４８】
また、測角値として、方位角Ａｚと仰角Ｅｌのペアが得られる場合、下記の式（３０）を用いればよい。
【００４９】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による測位装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
グルーピング部１１は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、測角値格納部４により格納されている測角値を総当りでグループ分けする処理を実施する。なお、グルーピング部１１はグループ分け手段を構成している。
【００５０】
測位処理部１２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、グルーピング部１１により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、任意のグループの組み合わせを選択し、その組み合わせのグループ毎に、当該グループに属している測角値を用いて、ターゲットを測位する処理を実施する。なお、測位処理部１２は測位手段を構成している。
グループ選択部１３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、グルーピング部１１により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、残差総和算出部９により算出された残差の総和が最小のグループの組み合わせを選択する処理を実施する。なお、グループ選択部１３はグループ選択手段を構成している。
【００５１】
図４では、測位装置の構成要素である信号受信部１、測角観測部２、電力観測部３、測角値格納部４、電力観測値格納部５、グルーピング部１１、グループメモリ部７、測位処理部１２、残差総和算出部９及びグループ選択部１３のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを示したが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。この場合には、信号受信部１、測角観測部２、電力観測部３、グルーピング部１１、測位処理部１２、残差総和算出部９及びグループ選択部１３の処理内容を記述しているプログラムの全部又は一部をコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図５はこの発明の実施の形態２による測位装置の処理内容（測位方法）を示すフローチャートである。
【００５２】
次に動作について説明する。
この実施の形態２では、信号受信部１により時系列に受信された信号の観測値として、測角観測部２が測角値θ（ｔｋ）を観測するものについて説明するが、上記実施の形態１と同様に、信号観測値はターゲットに関する測定量であれば、測角値θ（ｔｋ）に限るものではなく、例えば、信号の観測値として、ＴＯＡ値、ＦＯＡ値、ＴＤＯＡ値やＦＤＯＡ値などを観測するようにしてもよい。
【００５３】
グルーピング部１１は、上記実施の形態１と同様にして、測角観測部２が観測時刻ｔｋの測角値θ（ｔｋ）（ｋ＝１，・・・，Ｋ）を測角値格納部４に格納すると、測角値格納部４により格納されている観測時刻ｔｋの測角値θ（ｔｋ）を総当りでグループ分けし、その測角値θ（ｔｋ）をグループメモリ部７に格納する（ステップＳＴ１１）。
例えば、２つのターゲットがあるとき、３つの測角値θ（ｔ１），θ（ｔ２），θ（ｔ３）が得られている場合、３つの測角値θ（ｔ１），θ（ｔ２），θ（ｔ３）を２つのグループに振り分ける組み合わせは下記の８通りとなるため、３つの測角値θ（ｔ１），θ（ｔ２），θ（ｔ３）を８通りのグループの組み合わせに振り分けを行う。
【００５４】
第１グループ 第２グループ
（１） θ（ｔ１） θ（ｔ２），θ（ｔ３）
（２） θ（ｔ２） θ（ｔ１），θ（ｔ３）
（３） θ（ｔ３） θ（ｔ１），θ（ｔ２）
（４） θ（ｔ１），θ（ｔ２） θ（ｔ３）
（５） θ（ｔ１），θ（ｔ３） θ（ｔ２）
（６） θ（ｔ２），θ（ｔ３） θ（ｔ１）
（７） θ（ｔ１），θ（ｔ２），θ（ｔ３） なし
（８） なし θ（ｔ１），θ（ｔ２），θ（ｔ３）
【００５５】
測位処理部１２は、グルーピング部１１が観測時刻ｔｋの測角値θ（ｔｋ）を総当りでグループ分けすると、総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、未だ選択していない任意のグループの組み合わせを選択する（ステップＳＴ１２）。
測位処理部１２は、任意のグループの組み合わせを選択すると、その組み合わせのグループ毎に、当該グループに属している測角値θ（ｔｋ）を用いて、ターゲットを測位する（ステップＳＴ１３）。
ターゲットの測位処理自体は、図１の測位処理部８と同様であるため詳細な説明を省略するが、例えば、組み合わせ（１）を選択する場合、測角値θ（ｔ１）を用いて、第１ターゲットの測位を行い、測角値θ（ｔ２），θ（ｔ３）を用いて、第２ターゲットの測位を行う。
【００５６】
残差総和算出部９は、測位処理部１２がターゲットを測位すると、上記実施の形態１と同様に、測角値格納部４により格納されている全ての測角値θ（ｔｋ）の残差を算出する（ステップＳＴ６）。
例えば、組み合わせ（１）が選択されている場合、測角値θ（ｔ１）が第１グループに属し、測角値θ（ｔ２），θ（ｔ３）が第２グループに属しているものとして、測角値θ（ｔｋ）の残差を算出する。
また、残差総和算出部９は、上記実施の形態１と同様に、電力観測値格納部５により格納されている全ての電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差を算出する（ステップＳＴ７）。
また、残差総和算出部９は、上記実施の形態１と同様に、全ての測角値θ（ｔｋ）の残差と全ての電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差との総和を算出する（ステップＳＴ８）。
【００５７】
測位処理部１２は、グルーピング部１１により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中で、未だ選択していないグループの組み合わせが残っているか否かを判定し（ステップＳＴ１４）、選択していないグループの組み合わせが残っていれば、ステップＳＴ１２の処理に戻って、未選択のグループの組み合わせを選択する。以降、ステップＳＴ１３，ＳＴ６〜ＳＴ８，ＳＴ１４の処理を繰り返し実施する。
【００５８】
グループ選択部１３は、全てのグループの組み合わせが選択されて、残差総和算出部９により残差の総和が算出されると、グルーピング部１１により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中で、残差総和算出部９により算出された残差の総和が最小のグループの組み合わせを選択する（ステップＳＴ１５）。
例えば、組み合わせ（３）が選択されたときの残差の総和が最小である場合、測角値θ（ｔ３）を用いて測位された第１ターゲットの測位値ｘハット１と、測角値θ（ｔ１），θ（ｔ２）を用いて測位された第２ターゲットの測位値ｘハット２とが測位結果として出力される。
【００５９】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、ターゲットから時系列に到来する信号の受信角度を示す測角値を観測する測角観測部２と、上記信号の電力を観測する電力観測部３と、測角観測部２により観測された測角値を総当りでグループ分けを行うグルーピング部１１と、グルーピング部１１により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、任意のグループの組み合わせを選択し、その組み合わせのグループ毎に、当該グループに属している測角値を用いて、ターゲットを測位する測位処理部１２と、測位処理部１２によるターゲットの測位値を用いて、測角観測部２により観測された全ての測角値の残差及び電力観測部３により観測された全ての電力観測値の残差を算出して、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出部９とを設け、グループ選択部１３が、グルーピング部１１により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、残差総和算出部９により算出された残差の総和が最小のグループの組み合わせを選択するように構成したので、測角値のグルーピング精度が向上する。その結果、ターゲットの測位精度を高めることができる効果を奏する。
【００６０】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３による測位装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
測位処理部２１は図１の測位処理部８と同様の処理部であり、測位処理部２１は第１の測手段を構成している。
残差総和算出部２２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、測位処理部２１によるターゲットの測位値を用いて、測角値格納部４により格納されている全ての測角値の残差を算出し、全ての測角値の残差の総和を算出する処理を実施する。なお、残差総和算出部２２は残差総和算出手段を構成している。
【００６１】
グループ更新処理部２３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、残差総和算出部２２により算出された残差の総和が最小になるように、グループメモリ部７においてグループ毎に格納されている測角値の属するグループを更新する処理を実施する。なお、グループ更新処理部２３は第１のグループ更新手段を構成している。
信号観測値除外部２４は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、グループ更新処理部２３により更新されたグループに属している測角値と同じ観測時刻の信号の電力観測値の残差を算出し、その測角値の残差又は電力観測値の残差が所定の閾値以上である場合、当該グループから上記測角値を除外する処理を実施する。なお、信号観測値除外部２４は信号観測値除外手段を構成している。
【００６２】
測位処理部２５は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、信号観測値除外部２４によりグループから除外されずに残っている測角値を用いて、グループ毎に測位対象物を測位する処理を実施する。なお、測位処理部２５は第２の測位手段を構成している。
図６の例では、２つの測位処理部２１，２５が実装されているが、測位処理部２１と測位処理部２５が一体化されていてもよい。
【００６３】
グループ更新処理部２６は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、測位処理部２５による測位対象物の測位値を用いて、信号観測値除外部２４によりグループから除外されずに残っている全ての測角値の残差を算出し、全ての測角値の残差の総和が最小になるように、上記測角値が属しているグループを更新する処理を実施する。なお、グループ更新処理部２６は第２のグループ更新手段を構成している。
図６の例では、２つのグループ更新処理部２３，２６が実装されているが、グループ更新処理部２３とグループ更新処理部２６が一体化されていてもよい。
【００６４】
図６では、測位装置の構成要素である信号受信部１、測角観測部２、電力観測部３、測角値格納部４、電力観測値格納部５、グルーピング部６、グループメモリ部７、測位処理部２１，２５、残差総和算出部２２、信号観測値除外部２４及びグループ更新処理部２３，２６のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを示したが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。この場合には、信号受信部１、測角観測部２、電力観測部３、グルーピング部６、測位処理部２１，２５、残差総和算出部２２、信号観測値除外部２４及びグループ更新処理部２３，２６の処理内容を記述しているプログラムの全部又は一部をコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図７はこの発明の実施の形態３による測位装置の処理内容（測位方法）を示すフローチャートである。
【００６５】
次に動作について説明する。
この実施の形態３では、信号受信部１により時系列に受信された信号の観測値として、測角観測部２が測角値θ（ｔｋ）を観測するものについて説明するが、上記実施の形態１と同様に、信号観測値はターゲットに関する測定量であれば、測角値θ（ｔｋ）に限るものではなく、例えば、信号の観測値として、ＴＯＡ値、ＦＯＡ値、ＴＤＯＡ値やＦＤＯＡ値などを観測するようにしてもよい。
【００６６】
図７において、ステップＳＴ１〜ＳＴ４の処理内容は、上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
測位処理部２１は、図１の測位処理部８と同様に、グルーピング部６により分けられたグループ毎に、当該グループに属している測角値θ（ｔｋ）を用いて、ターゲットを測位する（ステップＳＴ５）。
残差総和算出部２２は、測位処理部２１がターゲットを測位すると、図１の残差総和算出部９と同様に、測角値格納部４により格納されている全ての測角値θ（ｔｋ）の残差を算出し（ステップＳＴ６）、全ての測角値θ（ｔｋ）の残差の総和を算出する（ステップＳＴ２１）。
【００６７】
グループ更新処理部２３は、残差総和算出部２２が全ての測角値θ（ｔｋ）の残差の総和を算出すると、図１のグループ更新処理部１０と同様に、その総和が最小になるように、グループメモリ部７において、グループ毎に格納されている測角値θ（ｔｋ）の属するグループを更新する（ステップＳＴ９）。
【００６８】
グループ更新処理部２３は、全ての測角値θ（ｔｋ）の残差の総和が最小化して、測角値θ（ｔｋ）の属するグループを変更する必要が無くなると、測角値θ（ｔｋ）の属するグループが収束しているものと判定し（ステップＳＴ１０）、次のステップＳＴ２２に移行する。
なお、測角値θ（ｔｋ）の属するグループが変更されると、グループ更新処理部２３により収束していないと判定されて（ステップＳＴ１０）、ステップＳＴ５の処理に戻り、ステップＳＴ５，ＳＴ６，ＳＴ２１，ＳＴ９，ＳＴ１０の処理が繰り返される。
【００６９】
信号観測値除外部２４は、グループ更新処理部２３が収束していると判定すると、グループ更新処理部２３により更新されたグループに属している測角値θ（ｔｋ）の残差（残差総和算出部２２により算出された測角値θ（ｔｋ）の残差）と予め設定されている閾値θｔｈを比較し、その測角値θ（ｔｋ）の残差が閾値θｔｈ以上である場合には、その測角値θ（ｔｋ）は誤検出（何らかの影響で、正しい値から大きく外れている測定値）であるとみなして、当該グループからその測角値θ（ｔｋ）を除外する（ステップＳＴ２２）。即ち、誤検出の測角値θ（ｔｋ）は、どのターゲットにも属さないため、新たに誤検出グループを用意して、その測角値θ（ｔｋ）を誤検出グループに移動させる。
【００７０】
次に、信号観測値除外部２４は、電力観測値格納部５から、グループ更新処理部２３により更新されたグループに属している測角値θ（ｔｋ）と同じ観測時刻ｔｋの信号の電力観測値Ｐ（ｔｋ）を取得し、図１の残差総和算出部９と同様の方法で、その電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差を算出する。
そして、信号観測値除外部２４は、その電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差と予め設定されている閾値Ｐｔｈを比較し、その電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差が閾値Ｐｔｈ以上である場合には、その電力観測値Ｐ（ｔｋ）は誤検出であるとみなして、当該グループからその電力観測値Ｐ（ｔｋ）と同じ観測時刻ｔｋの信号の測角値θ（ｔｋ）を除外する（ステップＳＴ２３）。
【００７１】
測位処理部２５は、信号観測値除外部２４によりグループから除外されずに残っている測角値θ（ｔｋ）を用いて、グループ毎に測位対象物を測位する（ステップＳＴ２４）。
ターゲットの測位処理自体は、図１の測位処理部８と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００７２】
グループ更新処理部２６は、測位処理部２５がターゲットを測位すると、残差総和算出部２２と同様の方法で、信号観測値除外部２４によりグループから除外されずに残っている全ての測角値θ（ｔｋ）の残差を算出して、全ての測角値θ（ｔｋ）の残差の総和を算出する（ステップＳＴ２５）。
ここでは、グループ更新処理部２６が測角値θ（ｔｋ）の残差を算出しているが、残差総和算出部２２により算出された測角値θ（ｔｋ）の残差を利用するようにしてもよい。
【００７３】
グループ更新処理部２６は、グループから除外されずに残っている全ての測角値θ（ｔｋ）の残差の総和を算出すると、その総和が最小になるように、グループメモリ部７において、グループ毎に格納されている測角値θ（ｔｋ）の属するグループを更新する（ステップＳＴ２６）。
例えば、２つのターゲットが存在するとき、ある測角値θ（ｔｋ）が第１グループに属している場合よりも、第２グループに属している方が、測角値θ（ｔｋ）の残差の総和が小さくなる場合、その測角値θ（ｔｋ）の属するグループを第１グループから第２グループに変更する。
【００７４】
ここでは、グループから除外されずに残っている全ての測角値θ（ｔｋ）の残差の総和が最小になるように、その測角値θ（ｔｋ）の属するグループを更新するようにしているが、図１のグループ更新処理部１０と同様に、測角値θ（ｔｋ）の残差と電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差との総和が最小になるように、その測角値θ（ｔｋ）の属するグループを更新するようにしてもよい。
【００７５】
グループ更新処理部２６は、残差の総和が最小化して、測角値θ（ｔｋ）の属するグループを変更する必要が無くなると、測角値θ（ｔｋ）の属するグループが収束しているものと判定し（ステップＳＴ２７）、一連の処理を終了する。
なお、測角値θ（ｔｋ）の属するグループが変更されると、グループ更新処理部２６により収束していないと判定されて（ステップＳＴ２７）、ステップＳＴ２２の処理に戻り、ステップＳＴ２２〜ＳＴ２７の処理が繰り返される。
【００７６】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、測角値θ（ｔｋ）の属するグループの更新処理を２段階で行うとともに、測角値θ（ｔｋ）及び電力観測値Ｐ（ｔｋ）を閾値と比較して、誤検出の測角値θ（ｔｋ）をグループから除外するようにしているので、測角値Ｐ（ｔｋ）のグルーピング精度が向上する。その結果、ターゲットの測位精度を高めることができる効果を奏する。
【００７７】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１ 信号受信部（観測手段）、２ 測角観測部（観測手段）、３ 電力観測部（観測手段）、４ 測角値格納部、５ 電力観測値格納部、６，１１ グルーピング部（グループ分け手段）、７ グループメモリ部、８，１２ 測位処理部（測位手段）、９ 残差総和算出部（残差総和算出手段）、１０ グループ更新処理部（グループ更新手段）、１３ グループ選択部（グループ選択手段）、２１ 測位処理部（第１の測手段）、２２ 残差総和算出部（残差総和算出手段）、２３ グループ更新処理部（第１のグループ更新手段）、２４ 信号観測値除外部（信号観測値除外手段）、２５ 測位処理部（第２の測位手段）、２６ グループ更新処理部（第２のグループ更新手段）。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、測位対象物であるターゲットから時系列に到来する信号を移動プラットホーム上で観測して、そのターゲットを測位する測位装置及び測位方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８は例えば非特許文献１に開示されている従来の測位方法が適用されるシチュエーションの一例を示す説明図であり、図９は従来の測位方法の概要を示す説明図である。
また、図１０は測角値のグルーピング処理を示すフローチャートである。
従来の測位方法では、図８に示すように、移動プラットホームにおいて、複数のターゲットに関する何らかの測定量が時系列に得られる場合を想定している。
移動プラットホームは、ターゲットに関する何らかの測定量を観測する機器を搭載している移動体であればよく、例えば、車両、船、航空機、衛星などが該当する。
【０００３】
図９に示す測位方法では、ターゲットに関する測定量として、ターゲットから到来する信号の角度を示す到来角度値を時系列に観測し、時系列に得られる到来角度値からターゲットを測位するようにしている。
図９の例では、測角方向に伸びている法線の交点が測位置となる。
しかし、実際には、移動プラットホームにおける測定量が、どのターゲットから到来している信号に関するものであるのかが未知であるため、何らかの方法で、各測定量をターゲット毎にグルーピングしてから、グループ毎にターゲットを測位する必要がある。
【０００４】
そこで、従来の測位方法では、測定量の残差を算出して、その残差が小さくなるように測定量を各ターゲットにグルーピングしながら測位を行うようにしている。
例えば、測定量として到来角度値（測角値）が得られると、その測角値の残差の二乗和が最小となるようなグルーピング及び測位を行っている。
具体的には、下記の式（１）の指標値が最小となるようなグルーピング及び測位を行っている。
【０００５】
式（１）において、Ｊはターゲット数、θ（ｔｋ）は時刻ｔｋにおける測角値（ｋ＝１，・・・，Ｋ）である。
θハットｊ（ｔｋ）は時刻ｔｋにおける第ｊターゲットの角度推定値、ｘハットｊは第ｊターゲットの測位置ベクトル（ｊ＝１，・・・，Ｊ）である。
ここでは、電子出願の関係上、アルファベット文字に付いている「＾」をハットと表記している。
σθは測角誤差標準偏差である。
【０００６】
図９の測位方法では、残差の一例として、最初に、第１ターゲットからの測角値｛θ（ｔ１），θ（ｔ３），θ（ｔ６）｝を用いて、第１ターゲットの測位置ベクトルｘハット１を計算する。
例えば、下記の最小二乗解によって、測位置ベクトルｘハット１を計算することができる。
【０００７】
【０００８】
次に、時刻ｔｋにおける第１ターゲットの角度推定値θハット１（ｔｋ）を下記の式（８）で計算する。
【０００９】
時刻ｔｋ＝ｔ１，ｔ３，ｔ６について、式（８）を計算する場合、第１ターゲットの測角値残差は、下記の式（９）のようになる。
【００１０】
上記のようにして、第１ターゲットの測角値残差を算出すると、第２ターゲットについても、同様にして、測角値残差を算出する。
そして、第１ターゲットの測角値残差と第２ターゲットの測角値残差との和を算出し、その残差の和が最小化するように、測角値θ（ｔｋ）のグルーピングを行う。
そして、各グループに属する測角値θ（ｔｋ）を用いて、グループ毎にターゲットを測位する。
【００１１】
ここで、式（１）の指標値を最小化する方法を説明する。
最小化の方法は種々あるが、例えば、図１０に示すようなグルーピング処理が考えられる。
図１０のグルーピング処理は、以下の手順（１）〜（４）を実行するものである。
【００１２】
（１）初期グループ設定
時刻ｔｋにおける測角値θ（ｔｋ）（ｋ＝１，・・・，Ｋ）が属するグループをランダムに割り振る。
（２）各グループ測位
各グループに属している測角値θ（ｔｋ）を用いて、グループ毎にターゲートの測位値である測位置ベクトルｘハットｊ（ｊ＝１，・・・，Ｊ）を計算する。
【００１３】
（３）θによるグループ更新
時刻ｔｋにおける移動プラットホームの位置Ｘｐ（ｔｋ）と、第ｊターゲートの測位値である測位置ベクトルｘハットｊとから、第ｊターゲットの角度推定値θハットｊ（ｔｋ）を計算する。
そして、第ｊターゲットの角度推定値θハットｊ（ｔｋ）と各測角値θ（ｔｋ）の残差を算出し、各測角値θ（ｔｋ）が属するグループを、最も残差が小さい位置ベクトルｘハットｊのグループに変更する。
（４）収束判定
手順（２）〜（３）を繰り返しても、全ての測角値θ（ｔｋ）の属するグループの変更がなくなると、収束しているものとして判定して、一連の処理を終了する。
測角値θ（ｔｋ）が属するグループが変更されている場合、手順（２）〜（３）を繰り返し実施する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｐｅｉ−ｙｉｈ Ｔｉｎｇ ａｎｄ Ｒｏｎａｌｄ Ａ．Ｉｌｔｉｓ，“Ｍｕｌｔｉｔａｒｇｅｔ Ｍｏｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ａ ＤＳＮ”，ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ，ＭＡＮ，ＡＮＤ ＣＹＢＥＲＮＥＴＩＣＳ，ＶＯＬ．２１． ＮＯ．５， １９９１．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来の測位方法は以上のように構成されているので、測角値の残差が小さくなるように測角値が属するグループが更新される。しかし、測角値の残差だけを基準にしてグループを更新しても、精度よく測角値をグルーピングすることができず、十分な測位性能が得られないなどの課題があった。
【００１６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ターゲットの測位精度を高めることができる測位装置及び測位方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明に係る測位装置は、測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、上記信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測手段と、観測手段から時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け手段と、グループ分け手段により分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、測位対象物を測位する測位手段と、測位手段による測位対象物の測位値を用いて、観測手段から出力された全ての信号観測値の残差及び全ての電力観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出手段とを設け、グループ更新手段が、残差総和算出手段により算出された残差の総和が最小になるように、その信号観測値が属しているグループを更新するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、上記信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測手段と、観測手段から時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け手段と、グループ分け手段により分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、測位対象物を測位する測位手段と、測位手段による測位対象物の測位値を用いて、観測手段から出力された全ての信号観測値の残差及び全ての電力観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出手段とを設け、グループ更新手段が、残差総和算出手段により算出された残差の総和が最小になるように、その信号観測値が属しているグループを更新するように構成したので、測位対象物であるターゲットの測位精度を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１による測位装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による測位装置の処理内容（測位方法）を示すフローチャートである。
【図３】電力−距離の関係と未知係数のフィッティングを示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２による測位装置を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２による測位装置の処理内容（測位方法）を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態３による測位装置を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態３による測位装置の処理内容（測位方法）を示すフローチャートである。
【図８】非特許文献１に開示されている従来の測位方法が適用されるシチュエーションの一例を示す説明図である。
【図９】従来の測位方法の概要を示す説明図である。
【図１０】測角値のグルーピング処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による測位装置を示す構成図である。
図１において、信号受信部１は例えばアンテナなどから構成されており、移動プラットホーム上で、測位対象物であるターゲットから時系列に到来する信号を受信する処理を実施する。
測角観測部２は信号受信部１により時系列に受信された信号の受信角度を示す測角値（信号観測値）を観測する観測機器である。
電力観測部３は信号受信部１により時系列に受信された信号の電力を観測する観測機器である。
なお、信号受信部１、測角観測部２及び電力観測部３から観測手段が構成されている。
ここでは、観測手段が信号受信部１、測角観測部２及び電力観測部３から構成されている例を示しているが、信号受信部１、測角観測部２及び電力観測部３が一体化されているものであってもよい。
【００２１】
測角値格納部４は測角観測部２により観測された測角値を格納するメモリである。
電力観測値格納部５は電力観測部３により観測された電力観測値を格納するメモリである。
グルーピング部６は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、測角値格納部４により格納されている測角値をランダムにグループ分けする処理を実施する。なお、グルーピング部６はグループ分け手段を構成している。
【００２２】
グループメモリ部７はメモリ領域がグループ別に分割されており、各グループに属している測角値を格納する。
測位処理部８は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、グルーピング部６により分けられたグループ毎に、当該グループに属している測角値を用いて、ターゲットを測位する処理を実施する。なお、測位処理部８は測位手段を構成している。
【００２３】
残差総和算出部９は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、測位処理部８によるターゲットの測位値を用いて、測角値格納部４により格納されている全ての測角値の残差及び電力観測値格納部５により格納されている全ての電力観測値の残差を算出して、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する処理を実施する。なお、残差総和算出部９は残差総和算出手段を構成している。
グループ更新処理部１０は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、残差総和算出部９により算出された残差の総和が最小になるように、グループメモリ部７においてグループ毎に格納されている測角値の属するグループを更新する処理を実施する。なお、グループ更新処理部１０はグループ更新手段を構成している。
【００２４】
図１では、測位装置の構成要素である信号受信部１、測角観測部２、電力観測部３、測角値格納部４、電力観測値格納部５、グルーピング部６、グループメモリ部７、測位処理部８、残差総和算出部９及びグループ更新処理部１０のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを示したが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。この場合には、信号受信部１、測角観測部２、電力観測部３、グルーピング部６、測位処理部８、残差総和算出部９及びグループ更新処理部１０の処理内容を記述しているプログラムの全部又は一部をコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図２はこの発明の実施の形態１による測位装置の処理内容（測位方法）を示すフローチャートである。
【００２５】
次に動作について説明する。
信号受信部１は、移動プラットホーム上で、測位対象物であるターゲットから時系列に到来する信号を受信する（ステップＳＴ１）。
測角観測部２は、信号受信部１がターゲットから時系列に到来する信号を受信すると、その信号の受信角度を観測し、その観測結果である観測時刻ｔｋの測角値θ（ｔｋ）（ｋ＝１，・・・，Ｋ）を測角値格納部４に格納する（ステップＳＴ２）。
電力観測部３は、信号受信部１がターゲットから時系列に到来する信号を受信すると、その信号の電力を観測し、その観測結果である観測時刻ｔｋの電力観測値Ｐ（ｔｋ）（ｋ＝１，・・・，Ｋ）を電力観測値格納部５に格納する（ステップＳＴ３）。
【００２６】
グルーピング部６は、測角値格納部４により格納されている観測時刻ｔｋの測角値θ（ｔｋ）をランダムにグループ分けし、その測角値θ（ｔｋ）をグループメモリ部７に格納する（ステップＳＴ４）。
例えば、測角値θ（ｔｋ）が属するグループが第１グループであれば、グループメモリ部７における第１グループの対応領域に測角値θ（ｔｋ）を格納し、その測角値θ（ｔｋ）が属するグループが第２グループであれば、グループメモリ部７における第２グループの対応領域に測角値θ（ｔｋ）を格納する。
【００２７】
測位処理部８は、グルーピング部６が観測時刻ｔｋの測角値θ（ｔｋ）をランダムにグループ分けすると、グループメモリ部７に格納されている各グループに属している測角値θ（ｔｋ）を用いて、グループ毎にターゲットを測位する（ステップＳＴ５）。
即ち、測位処理部８は、例えば、図９に示すように、２つのターゲットから信号が到来してきており、観測時刻ｔｋ（ｋ＝１，２，３・・・，６）の測角値θ（ｔｋ）が２つのグループに分けられる場合、例えば、第１ターゲットの測位値である測位置ベクトルｘハット１については、測角値｛θ（ｔ１），θ（ｔ３），θ（ｔ６）｝を用いて、計算することができる。
【００２８】
第１ターゲットの測位値である測位置ベクトルｘハット１は、例えば、下記の最小二乗解によって計算することができる。
【００２９】
第２ターゲットの測位値である測位置ベクトルｘハット２については、測角値｛θ（ｔ２），θ（ｔ４），θ（ｔ５）｝を用いて、同様に計算することができる。
これにより、各ターゲットの測位値が得られるが、グルーピング部６による測角値θ（ｔｋ）のグループ分けはランダムに行われたものであって、その測角値θ（ｔｋ）の到来元を正確に判別してグループ分けしたものではない。
したがって、この段階での各ターゲットの測位値は誤差を含んでおり、高精度な測位値を得るには、各測角値θ（ｔｋ）が属しているグループを更新する必要がある。
【００３０】
この実施の形態１では、下記の式（１７）の指標値が最小となるようなグルーピングを行う。
【００３１】
式（１７）において、Ｊはターゲット数、θ（ｔｋ）は時刻ｔｋにおける測角値（ｋ＝１，・・・，Ｋ）である。
θハットｊ（ｔｋ）は時刻ｔｋにおける第ｊターゲットの角度推定値、ｘハットｊは第ｊターゲットの測位置ベクトル（ｊ＝１，・・・，Ｊ）、σθは測角値の測定誤差標準偏差である。
Ｐ（ｔｋ）は時刻ｔｋにおける電力観測値、Ｐハットｊ（ｔｋ）は時刻ｔｋにおける第ｊターゲットの電力推定値、σＰは電力観測値の測定誤差標準偏差である。
ここでは、電子出願の関係上、アルファベット文字に付いている「＾」をハットと表記している。
【００３２】
以下、グループの更新処理を具体的に説明する。
残差総和算出部９は、測角値格納部４により格納されている全ての測角値θ（ｔｋ）の残差を算出する（ステップＳＴ６）。
即ち、残差総和算出部９は、測位処理部８による第ｊターゲットの測位値である測位置ベクトルｘハットｊと、時刻ｔｋにおける移動プラットホームの位置Ｘｐ（ｔｋ）から、時刻ｔｋにおける第ｊターゲットの角度推定値θハットｊ（ｔｋ）を算出する。
図９の例では、第１ターゲットの角度推定値θハット１（ｔｋ）については下記の式（１８）で算出することができる。
【００３３】
残差総和算出部９は、時刻ｔｋにおける第ｊターゲットの角度推定値θハットｊ（ｔｋ）を算出すると、その角度推定値θハットｊ（ｔｋ）と時刻ｔｋにおける測角値θ（ｔｋ）から、第ｊターゲットの測角値残差を算出する。
図９の例では、時刻ｔｋ＝ｔ１，ｔ３，ｔ６について、式（１８）を計算する場合、第１ターゲットの測角値残差は、下記の式（１９）のようになる。
【００３４】
次に、残差総和算出部９は、電力観測値格納部５により格納されている全ての電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差を算出する（ステップＳＴ７）。
即ち、残差総和算出部９は、信号の電力はターゲットと移動プラットホームの距離ｒの二乗に反比例するため、下記の式（２０）の関数において、未知係数αについてのフィッティングを行うと、その関数と電力観測値Ｐ（ｔｋ）の差が残差となる。
フィッティング方法は特に限定するものではないが、例えば、最小二乗フィッティングの解は次式で与えられる。
【００３５】
【００３６】
残差総和算出部９は、各グループについて計算することにより、それぞれのグループのフィッティング関数を求める。例えば、図３に示すように、２つのターゲットがある場合、第１ターゲットと第２ターゲットについてフィッティング関数を求める。
これらのフィッティング関数と、それぞれの時刻ｔｋにおける電力観測値Ｐ（ｔｋ）の差が残差となり、これらの和が最終的な電力観測値残差となる。
【００３７】
残差総和算出部９は、全ての測角値θ（ｔｋ）の残差と、全ての電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差とを算出すると、式（１７）に示すように、全ての測角値θ（ｔｋ）の残差と全ての電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差との総和を算出する（ステップＳＴ８）。
【００３８】
グループ更新処理部１０は、残差総和算出部９が測角値残差と電力観測値残差の総和を算出すると、その総和が最小になるように、グループメモリ部７において、グループ毎に格納されている測角値θ（ｔｋ）の属するグループを更新する（ステップＳＴ９）。
例えば、２つのターゲットが存在するとき、ある測角値θ（ｔｋ）が第１グループに属している場合よりも、第２グループに属している方が、測角値残差と電力観測値残差の総和が小さくなる場合、その測角値θ（ｔｋ）の属するグループを第１グループから第２グループに変更する。
【００３９】
グループ更新処理部１０は、測角値残差と電力観測値残差の総和が最小化して、測角値θ（ｔｋ）の属するグループを変更する必要が無くなると、測角値θ（ｔｋ）の属するグループが収束しているものと判定し（ステップＳＴ１０）、一連の処理を終了する。
なお、測角値θ（ｔｋ）の属するグループが変更されると、グループ更新処理部１０により収束していないと判定されて（ステップＳＴ１０）、ステップＳＴ５の処理に戻り、ステップＳＴ５〜ＳＴ１０の処理が繰り返される。
【００４０】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ターゲットから時系列に到来する信号の受信角度を示す測角値を観測する測角観測部２と、上記信号の電力を観測する電力観測部３と、測角観測部２により観測された測角値のグループ分けを行うグルーピング部６と、グルーピング部６により分けられたグループ毎に、当該グループに属している測角値を用いて、ターゲットを測位する測位処理部８と、測位処理部８によるターゲットの測位値を用いて、測角観測部２により観測された全ての測角値の残差及び電力観測部３により観測された全ての電力観測値の残差を算出して、全ての測角値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出部９とを設け、グループ更新処理部１０が、残差総和算出部９により算出された残差の総和が最小になるように、各測角値の属するグループを更新するように構成したので、測角値のグルーピング精度が向上する。その結果、ターゲットの測位精度を高めることができる効果を奏する。
【００４１】
この実施の形態１では、残差総和算出部９が、全ての測角値θ（ｔｋ）の残差と、全ての電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差との総和を算出するものを示したが、下記の式（２４）に示すように、全ての測角値θ（ｔｋ）の残差と、全ての電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差との重み付け和を算出し、グループ更新処理部１０が、残差総和算出部９により算出された重み付け和が最小になるように、各測角値θ（ｔｋ）の属するグループを更新するようにしてもよい。
【００４２】
【００４３】
この実施の形態１では、信号受信部１により時系列に受信された信号の観測値として、測角観測部２が測角値θ（ｔｋ）を観測するものを示したが、信号観測値はターゲットに関する測定量であれば、測角値θ（ｔｋ）に限るものではない。
例えば、信号の観測値として、信号の到来時間を示すＴＯＡ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）値や、信号の到来周波数を示すＦＯＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）値などでもよい。
また、２機の移動プラットホームがある場合、２機の移動プラットホームで受信した信号の到来時間差を示すＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）値や、到来周波数差を示すＦＤＯＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）値などでもよい。
【００４４】
信号の観測値として、ＴＯＡ値、ＦＯＡ値、ＴＤＯＡ値やＦＤＯＡ値を用いる場合、式（１７）におけるθの代わりに、ＴＯＡ値、ＦＯＡ値、ＴＤＯＡ値やＦＤＯＡ値を使用すればよい。
具体的には、ＴＯＡ値をτ、ＦＯＡ値をｆ、ＴＤＯＡ値をΔτ、ＦＤＯＡ値をΔｆとすると、式（１７）の代わりに、下記の式（２５）〜（２８）を用いればよい。
【００４５】
【００４６】
ここで、στはＴＯＡ値の測定誤差標準偏差、σｆはＦＯＡ値の測定誤差標準偏差、σΔτはＴＤＯＡ値の測定誤差標準偏差、σΔｆはＦＤＯＡ値の測定誤差標準偏差である。
ＴＯＡ値、ＦＯＡ値、ＴＤＯＡ値やＦＤＯＡ値に基づく測位方法では、式（１１）から式（１６）と同様の連立方程式を立てて、ターゲットの測位位置ベクトルｘハットについて最小二乗解を計算すればよい。
詳細は、例えば、下記の非特許文献２，３に開示されている。
［非特許文献２］
ＰＡＵＬ Ｃ．ＣＨＥＳＴＮＵＴ，“Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ａｃｃｕｒａｃｙ Ｕｓｉｎｇ ＴＤＯＡ ａｎｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｄｏｐｐｌｅｒ”，ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＡＥＲＯＳＰＡＣＥ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＳＹＳＴＥＭＳ ＶＯＬ．ＡＥＳ−１８，ＮＯ．２ ＭＡＲＣＨ １９８２
［非特許文献３］
Ｕ．Ｅｎｇｅｌ，“Ａ Ｇｅｏｌｏｃａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ ＴＯＡ ａｎｄ ＦＯＡ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ”，ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ ＯＦ ＴＨＥ ６ｔｈ ＷＯＲＫＳＨＯＰ ＯＮ ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ，ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ２００９ （ＷＰＮＣ’０９）．
【００４７】
なお、各時刻で複数の種類の信号観測値が得られる場合があるが、例えば、ＴＤＯＡ値とＦＤＯＡ値のペアが得られる場合、下記の式（２９）を用いればよい。
【００４８】
また、測角値として、方位角Ａｚと仰角Ｅｌのペアが得られる場合、下記の式（３０）を用いればよい。
【００４９】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による測位装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
グルーピング部１１は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、測角値格納部４により格納されている測角値を総当りでグループ分けする処理を実施する。なお、グルーピング部１１はグループ分け手段を構成している。
【００５０】
測位処理部１２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、グルーピング部１１により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、任意のグループの組み合わせを選択し、その組み合わせのグループ毎に、当該グループに属している測角値を用いて、ターゲットを測位する処理を実施する。なお、測位処理部１２は測位手段を構成している。
グループ選択部１３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、グルーピング部１１により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、残差総和算出部９により算出された残差の総和が最小のグループの組み合わせを選択する処理を実施する。なお、グループ選択部１３はグループ選択手段を構成している。
【００５１】
図４では、測位装置の構成要素である信号受信部１、測角観測部２、電力観測部３、測角値格納部４、電力観測値格納部５、グルーピング部１１、グループメモリ部７、測位処理部１２、残差総和算出部９及びグループ選択部１３のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを示したが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。この場合には、信号受信部１、測角観測部２、電力観測部３、グルーピング部１１、測位処理部１２、残差総和算出部９及びグループ選択部１３の処理内容を記述しているプログラムの全部又は一部をコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図５はこの発明の実施の形態２による測位装置の処理内容（測位方法）を示すフローチャートである。
【００５２】
次に動作について説明する。
この実施の形態２では、信号受信部１により時系列に受信された信号の観測値として、測角観測部２が測角値θ（ｔｋ）を観測するものについて説明するが、上記実施の形態１と同様に、信号観測値はターゲットに関する測定量であれば、測角値θ（ｔｋ）に限るものではなく、例えば、信号の観測値として、ＴＯＡ値、ＦＯＡ値、ＴＤＯＡ値やＦＤＯＡ値などを観測するようにしてもよい。
【００５３】
グルーピング部１１は、上記実施の形態１と同様にして、測角観測部２が観測時刻ｔｋの測角値θ（ｔｋ）（ｋ＝１，・・・，Ｋ）を測角値格納部４に格納すると、測角値格納部４により格納されている観測時刻ｔｋの測角値θ（ｔｋ）を総当りでグループ分けし、その測角値θ（ｔｋ）をグループメモリ部７に格納する（ステップＳＴ１１）。
例えば、２つのターゲットがあるとき、３つの測角値θ（ｔ１），θ（ｔ２），θ（ｔ３）が得られている場合、３つの測角値θ（ｔ１），θ（ｔ２），θ（ｔ３）を２つのグループに振り分ける組み合わせは下記の８通りとなるため、３つの測角値θ（ｔ１），θ（ｔ２），θ（ｔ３）を８通りのグループの組み合わせに振り分けを行う。
【００５４】
第１グループ 第２グループ
（１） θ（ｔ１） θ（ｔ２），θ（ｔ３）
（２） θ（ｔ２） θ（ｔ１），θ（ｔ３）
（３） θ（ｔ３） θ（ｔ１），θ（ｔ２）
（４） θ（ｔ１），θ（ｔ２） θ（ｔ３）
（５） θ（ｔ１），θ（ｔ３） θ（ｔ２）
（６） θ（ｔ２），θ（ｔ３） θ（ｔ１）
（７） θ（ｔ１），θ（ｔ２），θ（ｔ３） なし
（８） なし θ（ｔ１），θ（ｔ２），θ（ｔ３）
【００５５】
測位処理部１２は、グルーピング部１１が観測時刻ｔｋの測角値θ（ｔｋ）を総当りでグループ分けすると、総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、未だ選択していない任意のグループの組み合わせを選択する（ステップＳＴ１２）。
測位処理部１２は、任意のグループの組み合わせを選択すると、その組み合わせのグループ毎に、当該グループに属している測角値θ（ｔｋ）を用いて、ターゲットを測位する（ステップＳＴ１３）。
ターゲットの測位処理自体は、図１の測位処理部８と同様であるため詳細な説明を省略するが、例えば、組み合わせ（１）を選択する場合、測角値θ（ｔ１）を用いて、第１ターゲットの測位を行い、測角値θ（ｔ２），θ（ｔ３）を用いて、第２ターゲットの測位を行う。
【００５６】
残差総和算出部９は、測位処理部１２がターゲットを測位すると、上記実施の形態１と同様に、測角値格納部４により格納されている全ての測角値θ（ｔｋ）の残差を算出する（ステップＳＴ６）。
例えば、組み合わせ（１）が選択されている場合、測角値θ（ｔ１）が第１グループに属し、測角値θ（ｔ２），θ（ｔ３）が第２グループに属しているものとして、測角値θ（ｔｋ）の残差を算出する。
また、残差総和算出部９は、上記実施の形態１と同様に、電力観測値格納部５により格納されている全ての電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差を算出する（ステップＳＴ７）。
また、残差総和算出部９は、上記実施の形態１と同様に、全ての測角値θ（ｔｋ）の残差と全ての電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差との総和を算出する（ステップＳＴ８）。
【００５７】
測位処理部１２は、グルーピング部１１により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中で、未だ選択していないグループの組み合わせが残っているか否かを判定し（ステップＳＴ１４）、選択していないグループの組み合わせが残っていれば、ステップＳＴ１２の処理に戻って、未選択のグループの組み合わせを選択する。以降、ステップＳＴ１３，ＳＴ６〜ＳＴ８，ＳＴ１４の処理を繰り返し実施する。
【００５８】
グループ選択部１３は、全てのグループの組み合わせが選択されて、残差総和算出部９により残差の総和が算出されると、グルーピング部１１により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中で、残差総和算出部９により算出された残差の総和が最小のグループの組み合わせを選択する（ステップＳＴ１５）。
例えば、組み合わせ（３）が選択されたときの残差の総和が最小である場合、測角値θ（ｔ３）を用いて測位された第１ターゲットの測位値ｘハット１と、測角値θ（ｔ１），θ（ｔ２）を用いて測位された第２ターゲットの測位値ｘハット２とが測位結果として出力される。
【００５９】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、ターゲットから時系列に到来する信号の受信角度を示す測角値を観測する測角観測部２と、上記信号の電力を観測する電力観測部３と、測角観測部２により観測された測角値を総当りでグループ分けを行うグルーピング部１１と、グルーピング部１１により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、任意のグループの組み合わせを選択し、その組み合わせのグループ毎に、当該グループに属している測角値を用いて、ターゲットを測位する測位処理部１２と、測位処理部１２によるターゲットの測位値を用いて、測角観測部２により観測された全ての測角値の残差及び電力観測部３により観測された全ての電力観測値の残差を算出して、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出部９とを設け、グループ選択部１３が、グルーピング部１１により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、残差総和算出部９により算出された残差の総和が最小のグループの組み合わせを選択するように構成したので、測角値のグルーピング精度が向上する。その結果、ターゲットの測位精度を高めることができる効果を奏する。
【００６０】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３による測位装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
測位処理部２１は図１の測位処理部８と同様の処理部であり、測位処理部２１は第１の測手段を構成している。
残差総和算出部２２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、測位処理部２１によるターゲットの測位値を用いて、測角値格納部４により格納されている全ての測角値の残差を算出し、全ての測角値の残差の総和を算出する処理を実施する。なお、残差総和算出部２２は残差総和算出手段を構成している。
【００６１】
グループ更新処理部２３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、残差総和算出部２２により算出された残差の総和が最小になるように、グループメモリ部７においてグループ毎に格納されている測角値の属するグループを更新する処理を実施する。なお、グループ更新処理部２３は第１のグループ更新手段を構成している。
信号観測値除外部２４は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、グループ更新処理部２３により更新されたグループに属している測角値と同じ観測時刻の信号の電力観測値の残差を算出し、その測角値の残差又は電力観測値の残差が所定の閾値以上である場合、当該グループから上記測角値を除外する処理を実施する。なお、信号観測値除外部２４は信号観測値除外手段を構成している。
【００６２】
測位処理部２５は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、信号観測値除外部２４によりグループから除外されずに残っている測角値を用いて、グループ毎に測位対象物を測位する処理を実施する。なお、測位処理部２５は第２の測位手段を構成している。
図６の例では、２つの測位処理部２１，２５が実装されているが、測位処理部２１と測位処理部２５が一体化されていてもよい。
【００６３】
グループ更新処理部２６は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、測位処理部２５による測位対象物の測位値を用いて、信号観測値除外部２４によりグループから除外されずに残っている全ての測角値の残差を算出し、全ての測角値の残差の総和が最小になるように、上記測角値が属しているグループを更新する処理を実施する。なお、グループ更新処理部２６は第２のグループ更新手段を構成している。
図６の例では、２つのグループ更新処理部２３，２６が実装されているが、グループ更新処理部２３とグループ更新処理部２６が一体化されていてもよい。
【００６４】
図６では、測位装置の構成要素である信号受信部１、測角観測部２、電力観測部３、測角値格納部４、電力観測値格納部５、グルーピング部６、グループメモリ部７、測位処理部２１，２５、残差総和算出部２２、信号観測値除外部２４及びグループ更新処理部２３，２６のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを示したが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。この場合には、信号受信部１、測角観測部２、電力観測部３、グルーピング部６、測位処理部２１，２５、残差総和算出部２２、信号観測値除外部２４及びグループ更新処理部２３，２６の処理内容を記述しているプログラムの全部又は一部をコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図７はこの発明の実施の形態３による測位装置の処理内容（測位方法）を示すフローチャートである。
【００６５】
次に動作について説明する。
この実施の形態３では、信号受信部１により時系列に受信された信号の観測値として、測角観測部２が測角値θ（ｔｋ）を観測するものについて説明するが、上記実施の形態１と同様に、信号観測値はターゲットに関する測定量であれば、測角値θ（ｔｋ）に限るものではなく、例えば、信号の観測値として、ＴＯＡ値、ＦＯＡ値、ＴＤＯＡ値やＦＤＯＡ値などを観測するようにしてもよい。
【００６６】
図７において、ステップＳＴ１〜ＳＴ４の処理内容は、上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
測位処理部２１は、図１の測位処理部８と同様に、グルーピング部６により分けられたグループ毎に、当該グループに属している測角値θ（ｔｋ）を用いて、ターゲットを測位する（ステップＳＴ５）。
残差総和算出部２２は、測位処理部２１がターゲットを測位すると、図１の残差総和算出部９と同様に、測角値格納部４により格納されている全ての測角値θ（ｔｋ）の残差を算出し（ステップＳＴ６）、全ての測角値θ（ｔｋ）の残差の総和を算出する（ステップＳＴ２１）。
【００６７】
グループ更新処理部２３は、残差総和算出部２２が全ての測角値θ（ｔｋ）の残差の総和を算出すると、図１のグループ更新処理部１０と同様に、その総和が最小になるように、グループメモリ部７において、グループ毎に格納されている測角値θ（ｔｋ）の属するグループを更新する（ステップＳＴ９）。
【００６８】
グループ更新処理部２３は、全ての測角値θ（ｔｋ）の残差の総和が最小化して、測角値θ（ｔｋ）の属するグループを変更する必要が無くなると、測角値θ（ｔｋ）の属するグループが収束しているものと判定し（ステップＳＴ１０）、次のステップＳＴ２２に移行する。
なお、測角値θ（ｔｋ）の属するグループが変更されると、グループ更新処理部２３により収束していないと判定されて（ステップＳＴ１０）、ステップＳＴ５の処理に戻り、ステップＳＴ５，ＳＴ６，ＳＴ２１，ＳＴ９，ＳＴ１０の処理が繰り返される。
【００６９】
信号観測値除外部２４は、グループ更新処理部２３が収束していると判定すると、グループ更新処理部２３により更新されたグループに属している測角値θ（ｔｋ）の残差（残差総和算出部２２により算出された測角値θ（ｔｋ）の残差）と予め設定されている閾値θｔｈを比較し、その測角値θ（ｔｋ）の残差が閾値θｔｈ以上である場合には、その測角値θ（ｔｋ）は誤検出（何らかの影響で、正しい値から大きく外れている測定値）であるとみなして、当該グループからその測角値θ（ｔｋ）を除外する（ステップＳＴ２２）。即ち、誤検出の測角値θ（ｔｋ）は、どのターゲットにも属さないため、新たに誤検出グループを用意して、その測角値θ（ｔｋ）を誤検出グループに移動させる。
【００７０】
次に、信号観測値除外部２４は、電力観測値格納部５から、グループ更新処理部２３により更新されたグループに属している測角値θ（ｔｋ）と同じ観測時刻ｔｋの信号の電力観測値Ｐ（ｔｋ）を取得し、図１の残差総和算出部９と同様の方法で、その電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差を算出する。
そして、信号観測値除外部２４は、その電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差と予め設定されている閾値Ｐｔｈを比較し、その電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差が閾値Ｐｔｈ以上である場合には、その電力観測値Ｐ（ｔｋ）は誤検出であるとみなして、当該グループからその電力観測値Ｐ（ｔｋ）と同じ観測時刻ｔｋの信号の測角値θ（ｔｋ）を除外する（ステップＳＴ２３）。
【００７１】
測位処理部２５は、信号観測値除外部２４によりグループから除外されずに残っている測角値θ（ｔｋ）を用いて、グループ毎に測位対象物を測位する（ステップＳＴ２４）。
ターゲットの測位処理自体は、図１の測位処理部８と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００７２】
グループ更新処理部２６は、測位処理部２５がターゲットを測位すると、残差総和算出部２２と同様の方法で、信号観測値除外部２４によりグループから除外されずに残っている全ての測角値θ（ｔｋ）の残差を算出して、全ての測角値θ（ｔｋ）の残差の総和を算出する（ステップＳＴ２５）。
ここでは、グループ更新処理部２６が測角値θ（ｔｋ）の残差を算出しているが、残差総和算出部２２により算出された測角値θ（ｔｋ）の残差を利用するようにしてもよい。
【００７３】
グループ更新処理部２６は、グループから除外されずに残っている全ての測角値θ（ｔｋ）の残差の総和を算出すると、その総和が最小になるように、グループメモリ部７において、グループ毎に格納されている測角値θ（ｔｋ）の属するグループを更新する（ステップＳＴ２６）。
例えば、２つのターゲットが存在するとき、ある測角値θ（ｔｋ）が第１グループに属している場合よりも、第２グループに属している方が、測角値θ（ｔｋ）の残差の総和が小さくなる場合、その測角値θ（ｔｋ）の属するグループを第１グループから第２グループに変更する。
【００７４】
ここでは、グループから除外されずに残っている全ての測角値θ（ｔｋ）の残差の総和が最小になるように、その測角値θ（ｔｋ）の属するグループを更新するようにしているが、図１のグループ更新処理部１０と同様に、測角値θ（ｔｋ）の残差と電力観測値Ｐ（ｔｋ）の残差との総和が最小になるように、その測角値θ（ｔｋ）の属するグループを更新するようにしてもよい。
【００７５】
グループ更新処理部２６は、残差の総和が最小化して、測角値θ（ｔｋ）の属するグループを変更する必要が無くなると、測角値θ（ｔｋ）の属するグループが収束しているものと判定し（ステップＳＴ２７）、一連の処理を終了する。
なお、測角値θ（ｔｋ）の属するグループが変更されると、グループ更新処理部２６により収束していないと判定されて（ステップＳＴ２７）、ステップＳＴ２２の処理に戻り、ステップＳＴ２２〜ＳＴ２７の処理が繰り返される。
【００７６】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、測角値θ（ｔｋ）の属するグループの更新処理を２段階で行うとともに、測角値θ（ｔｋ）及び電力観測値Ｐ（ｔｋ）を閾値と比較して、誤検出の測角値θ（ｔｋ）をグループから除外するようにしているので、測角値Ｐ（ｔｋ）のグルーピング精度が向上する。その結果、ターゲットの測位精度を高めることができる効果を奏する。
【００７７】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１ 信号受信部（観測手段）、２ 測角観測部（観測手段）、３ 電力観測部（観測手段）、４ 測角値格納部、５ 電力観測値格納部、６，１１ グルーピング部（グループ分け手段）、７ グループメモリ部、８，１２ 測位処理部（測位手段）、９ 残差総和算出部（残差総和算出手段）、１０ グループ更新処理部（グループ更新手段）、１３ グループ選択部（グループ選択手段）、２１ 測位処理部（第１の測手段）、２２ 残差総和算出部（残差総和算出手段）、２３ グループ更新処理部（第１のグループ更新手段）、２４ 信号観測値除外部（信号観測値除外手段）、２５ 測位処理部（第２の測位手段）、２６ グループ更新処理部（第２のグループ更新手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、上記信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測手段と、上記観測手段から時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け手段と、上記グループ分け手段により分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する測位手段と、上記測位手段による測位対象物の測位値を用いて、上記観測手段から出力された全ての信号観測値の残差及び全ての電力観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出手段と、上記残差総和算出手段により算出された残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新するグループ更新手段とを備えた測位装置。
【請求項２】
測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、上記信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測手段と、上記観測手段から時系列に出力された信号観測値を総当りでグループ分けを行うグループ分け手段と、上記グループ分け手段により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、任意のグループの組み合わせを選択し、その組み合わせのグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する測位手段と、上記測位手段による測位対象物の測位値を用いて、上記観測手段から出力された全ての信号観測値の残差及び全ての電力観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出手段と、上記グループ分け手段により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、上記残差総和算出手段により算出された残差の総和が最小のグループの組み合わせを選択するグループ選択手段とを備えた測位装置。
【請求項３】
測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、上記信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測手段と、上記観測手段から時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け手段と、上記グループ分け手段により分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する第１の測位手段と、上記第１の測位手段による測位対象物の測位値を用いて、上記観測手段から出力された全ての信号観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差の総和を算出する残差総和算出手段と、上記残差総和算出手段により算出された残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新する第１のグループ更新手段と、上記第１のグループ更新手段により更新されたグループに属している信号観測値と同じ観測時刻の信号の電力観測値の残差を算出し、上記信号観測値の残差又は上記電力観測値の残差が所定の閾値以上である場合、当該グループから上記信号観測値を除外する信号観測値除外手段と、上記信号観測値除外手段によりグループから除外されずに残っている信号観測値を用いて、グループ毎に上記測位対象物を測位する第２の測位手段と、上記第２の測位手段による測位対象物の測位値を用いて、上記信号観測値除外手段によりグループから除外されずに残っている全ての信号観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新する第２のグループ更新手段とを備えた測位装置。
【請求項４】
観測手段が測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、上記信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測処理ステップと、グループ分け手段が上記観測処理ステップで時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け処理ステップと、測位手段が上記グループ分け処理ステップで分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する測位処理ステップと、残差総和算出手段が上記測位処理ステップでの測位対象物の測位値を用いて、上記観測処理ステップで出力された全ての信号観測値の残差及び全ての電力観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出処理ステップと、グループ更新手段が上記残差総和算出処理ステップで算出された残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新するグループ更新処理ステップとを備えた測位方法。
【請求項５】
観測手段が測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、上記信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測処理ステップと、グループ分け手段が上記観測処理ステップで時系列に出力された信号観測値を総当りでグループ分けを行うグループ分け処理ステップと、測位手段が上記グループ分け処理ステップで総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、任意のグループの組み合わせを選択し、その組み合わせのグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する測位処理ステップと、残差総和算出手段が上記測位処理ステップでの測位対象物の測位値を用いて、上記観測処理ステップで出力された全ての信号観測値の残差及び全ての電力観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出処理ステップと、グループ選択手段が上記グループ分け処理ステップで総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、上記残差総和算出処理ステップで算出された残差の総和が最小のグループの組み合わせを選択するグループ選択処理ステップとを備えた測位方法。
【請求項６】
観測手段が測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、上記信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測処理ステップと、第１の測位手段が上記観測処理ステップで時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け処理ステップと、第１の測位手段が上記グループ分け処理ステップで分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する第１の測位処理ステップと、残差総和算出手段が上記第１の測位処理ステップでの測位対象物の測位値を用いて、上記観測処理ステップで出力された全ての信号観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差の総和を算出する残差総和算出処理ステップと、第１のグループ更新手段が上記残差総和算出処理ステップで算出された残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新する第１のグループ更新処理ステップと、信号観測値除外手段が上記第１のグループ更新処理ステップで更新されたグループに属している信号観測値と同じ観測時刻の信号の電力観測値の残差を算出し、上記信号観測値の残差又は上記電力観測値の残差が所定の閾値以上である場合、当該グループから上記信号観測値を除外する信号観測値除外処理ステップと、第２の測位手段が上記信号観測値除外処理ステップでグループから除外されずに残っている信号観測値を用いて、グループ毎に上記測位対象物を測位する第２の測位処理ステップと、第２のグループ更新手段が上記第２の測位処理ステップでの測位対象物の測位値を用いて、上記信号観測値除外処理ステップでグループから除外されずに残っている全ての信号観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新する第２のグループ更新処理ステップとを備えた測位方法。
【請求項７】
第２のグループ更新処理ステップでは、第２の測位処理ステップでの測位対象物の測位値を用いて、信号観測値除外処理ステップでグループから除外されずに残っている全ての信号観測値の残差の他に、上記信号観測値と同じ観測時刻の信号の電力観測値の残差を算出し、上記信号観測値の残差と上記電力観測値の残差との総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新することを特徴とする請求項６記載の測位方法。
【請求項８】
残差総和算出処理ステップでは、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和として、全ての信号観測値の残差の総和と、全ての電力観測値の残差の総和との重み付け和を算出することを特徴とする請求項４、請求項５または請求項７記載の測位方法。
【請求項９】
観測処理ステップでは、測位対象物から時系列に到来する信号の測角値を観測し、上記測角値を信号観測値として出力することを特徴とする請求項４から請求項８のうちのいずれか１項記載の測位方法。
【請求項１０】
観測処理ステップでは、測位対象物から時系列に到来する信号のＴＯＡ値を観測し、上記ＴＯＡ値を信号観測値として出力することを特徴とする請求項４から請求項８のうちのいずれか１項記載の測位方法。
【請求項１１】
観測処理ステップでは、測位対象物から時系列に到来する信号のＦＯＡ値を観測し、上記ＦＯＡ値を信号観測値として出力することを特徴とする請求項４から請求項８のうちのいずれか１項記載の測位方法。
【請求項１２】
観測処理ステップでは、測位対象物から時系列に到来する信号のＴＤＯＡ値を観測し、上記ＴＤＯＡ値を信号観測値として出力することを特徴とする請求項４から請求項８のうちのいずれか１項記載の測位方法。
【請求項１３】
観測処理ステップでは、測位対象物から時系列に到来する信号のＦＤＯＡ値を観測し、上記ＦＤＯＡ値を信号観測値として出力することを特徴とする請求項４から請求項８のうちのいずれか１項記載の測位方法。
【請求項１】
測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、上記信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測手段と、上記観測手段から時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け手段と、上記グループ分け手段により分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する測位手段と、上記測位手段による測位対象物の測位値を用いて、上記観測手段から出力された全ての信号観測値の残差及び全ての電力観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出手段と、上記残差総和算出手段により算出された残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新するグループ更新手段とを備えた測位装置。
【請求項２】
測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、上記信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測手段と、上記観測手段から時系列に出力された信号観測値を総当りでグループ分けを行うグループ分け手段と、上記グループ分け手段により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、任意のグループの組み合わせを選択し、その組み合わせのグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する測位手段と、上記測位手段による測位対象物の測位値を用いて、上記観測手段から出力された全ての信号観測値の残差及び全ての電力観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出手段と、上記グループ分け手段により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、上記残差総和算出手段により算出された残差の総和が最小のグループの組み合わせを選択するグループ選択手段とを備えた測位装置。
【請求項３】
測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、上記信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測手段と、上記観測手段から時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け手段と、上記グループ分け手段により分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する第１の測位手段と、上記第１の測位手段による測位対象物の測位値を用いて、上記観測手段から出力された全ての信号観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差の総和を算出する残差総和算出手段と、上記残差総和算出手段により算出された残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新する第１のグループ更新手段と、上記第１のグループ更新手段により更新されたグループに属している信号観測値と同じ観測時刻の信号の電力観測値の残差を算出し、上記信号観測値の残差又は上記電力観測値の残差が所定の閾値以上である場合、当該グループから上記信号観測値を除外する信号観測値除外手段と、上記信号観測値除外手段によりグループから除外されずに残っている信号観測値を用いて、グループ毎に上記測位対象物を測位する第２の測位手段と、上記第２の測位手段による測位対象物の測位値を用いて、上記信号観測値除外手段によりグループから除外されずに残っている全ての信号観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新する第２のグループ更新手段とを備えた測位装置。
【請求項４】
観測手段が測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、上記信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測処理ステップと、グループ分け手段が上記観測処理ステップで時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け処理ステップと、測位手段が上記グループ分け処理ステップで分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する測位処理ステップと、残差総和算出手段が上記測位処理ステップでの測位対象物の測位値を用いて、上記観測処理ステップで出力された全ての信号観測値の残差及び全ての電力観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出処理ステップと、グループ更新手段が上記残差総和算出処理ステップで算出された残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新するグループ更新処理ステップとを備えた測位方法。
【請求項５】
観測手段が測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、上記信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測処理ステップと、グループ分け手段が上記観測処理ステップで時系列に出力された信号観測値を総当りでグループ分けを行うグループ分け処理ステップと、測位手段が上記グループ分け処理ステップで総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、任意のグループの組み合わせを選択し、その組み合わせのグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する測位処理ステップと、残差総和算出手段が上記測位処理ステップでの測位対象物の測位値を用いて、上記観測処理ステップで出力された全ての信号観測値の残差及び全ての電力観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出処理ステップと、グループ選択手段が上記グループ分け処理ステップで総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、上記残差総和算出処理ステップで算出された残差の総和が最小のグループの組み合わせを選択するグループ選択処理ステップとを備えた測位方法。
【請求項６】
観測手段が測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、上記信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測処理ステップと、第１の測位手段が上記観測処理ステップで時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け処理ステップと、第１の測位手段が上記グループ分け処理ステップで分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する第１の測位処理ステップと、残差総和算出手段が上記第１の測位処理ステップでの測位対象物の測位値を用いて、上記観測処理ステップで出力された全ての信号観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差の総和を算出する残差総和算出処理ステップと、第１のグループ更新手段が上記残差総和算出処理ステップで算出された残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新する第１のグループ更新処理ステップと、信号観測値除外手段が上記第１のグループ更新処理ステップで更新されたグループに属している信号観測値と同じ観測時刻の信号の電力観測値の残差を算出し、上記信号観測値の残差又は上記電力観測値の残差が所定の閾値以上である場合、当該グループから上記信号観測値を除外する信号観測値除外処理ステップと、第２の測位手段が上記信号観測値除外処理ステップでグループから除外されずに残っている信号観測値を用いて、グループ毎に上記測位対象物を測位する第２の測位処理ステップと、第２のグループ更新手段が上記第２の測位処理ステップでの測位対象物の測位値を用いて、上記信号観測値除外処理ステップでグループから除外されずに残っている全ての信号観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新する第２のグループ更新処理ステップとを備えた測位方法。
【請求項７】
第２のグループ更新処理ステップでは、第２の測位処理ステップでの測位対象物の測位値を用いて、信号観測値除外処理ステップでグループから除外されずに残っている全ての信号観測値の残差の他に、上記信号観測値と同じ観測時刻の信号の電力観測値の残差を算出し、上記信号観測値の残差と上記電力観測値の残差との総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新することを特徴とする請求項６記載の測位方法。
【請求項８】
残差総和算出処理ステップでは、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和として、全ての信号観測値の残差の総和と、全ての電力観測値の残差の総和との重み付け和を算出することを特徴とする請求項４、請求項５または請求項７記載の測位方法。
【請求項９】
観測処理ステップでは、測位対象物から時系列に到来する信号の測角値を観測し、上記測角値を信号観測値として出力することを特徴とする請求項４から請求項８のうちのいずれか１項記載の測位方法。
【請求項１０】
観測処理ステップでは、測位対象物から時系列に到来する信号のＴＯＡ値を観測し、上記ＴＯＡ値を信号観測値として出力することを特徴とする請求項４から請求項８のうちのいずれか１項記載の測位方法。
【請求項１１】
観測処理ステップでは、測位対象物から時系列に到来する信号のＦＯＡ値を観測し、上記ＦＯＡ値を信号観測値として出力することを特徴とする請求項４から請求項８のうちのいずれか１項記載の測位方法。
【請求項１２】
観測処理ステップでは、測位対象物から時系列に到来する信号のＴＤＯＡ値を観測し、上記ＴＤＯＡ値を信号観測値として出力することを特徴とする請求項４から請求項８のうちのいずれか１項記載の測位方法。
【請求項１３】
観測処理ステップでは、測位対象物から時系列に到来する信号のＦＤＯＡ値を観測し、上記ＦＤＯＡ値を信号観測値として出力することを特徴とする請求項４から請求項８のうちのいずれか１項記載の測位方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１６７９９６（Ｐ２０１２−１６７９９６Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２８６５７（Ｐ２０１１−２８６５７）
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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