(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナに到来する多重伝搬波に含まれる垂直偏波成分の到来方向毎の受信レベルを検出する第１の到来波検出部と、
アンテナに到来する多重伝搬波に含まれる水平偏波成分の到来方向毎の受信レベルを検出する第２の到来波検出部と、
前記第１及び第２の到来波検出部によって検出された多重伝搬波の到来方向毎の受信レベルに基づいて、到来波の種別を判定する到来波種別判定部と、を具備し、
前記第１及び第２の到来波検出部は、
それぞれ、最大の受信レベルが得られる到来方向を検出することで、主波の到来方向を検出し、
前記到来波種別判定部は、
前記第１の到来波検出部によって検出された主波の到来方向と、前記第２の到来波検出部によって検出された主波の到来方向との差が所定の閾値以内である場合、直接波が到来していると判定し、前記差が前記閾値よりも大きい場合、直接波が到来していないと判定する、
到来波種別判別装置。
【請求項２】
前記到来波種別判定部は、
設定された同一の到来方向について、
前記第１の到来波検出部によって検出された受信レベルと、前記第２の到来波検出部によって検出された受信レベルとのレベル差が所定の閾値以内である場合、前記設定された方向から到来する到来波は直接波であると判定し、
前記レベル差が前記閾値よりも大きく、かつ、前記第１の到来波検出部によって検出された受信レベルが前記第２の到来波検出部によって検出された受信レベルよりも小さい場合、前記設定された方向から到来する到来波は回折波であると判定する、
請求項１に記載の到来波種別判別装置。
【請求項３】
前記到来波種別判定部は、さらに、
前記設定された同一の到来方向について、
前記レベル差が前記閾値よりも大きく、かつ、前記第１の到来波検出部によって検出された受信レベルが前記第２の到来波検出部によって検出された受信レベル以上の場合、前記設定された方向から到来する到来波は反射波であると判定する、
請求項２に記載の到来波種別判別装置。
【請求項４】
周囲の状況を取得する周囲状況取得部と、
前記周囲状況取得部から、電波が回折して到来することが予想される回折ポイントの方向を抽出する回折ポイント方向抽出部と、
前記到来波種別判定部による判定対象方向を、前記回折ポイントの方向に設定する対象方向設定部と、
をさらに具備する請求項２に記載の到来波種別判別装置。
【請求項５】
周囲の状況を取得する周囲状況取得部と、
前記周囲状況取得部から、電波が回折して到来することが予想される回折ポイントの方向を抽出する回折ポイント方向抽出部と、
前記到来波種別判定部による判定対象方向を、前記回折ポイントの方向に設定する対象方向設定部と、
をさらに具備する請求項３に記載の到来波種別判別装置。
【請求項６】
アンテナに到来する多重伝搬波に含まれる垂直偏波成分の到来方向毎の受信レベルを検出する第１の到来波検出ステップと、
アンテナに到来する多重伝搬波に含まれる水平偏波成分の到来方向毎の受信レベルを検出する第２の到来波検出ステップと、
前記第１及び第２の到来波検出ステップによって検出された垂直偏波及び水平偏波それぞれの到来方向毎の受信レベルに基づいて、到来波の種別を判定する到来波種別判定ステップと、を含み、
前記第１及び第２の到来波検出ステップは、
それぞれ、最大の受信レベルが得られる到来方向を検出することで、主波の到来方向を検出し、
前記到来波種別判定ステップは、
前記第１の到来波検出ステップによって検出された主波の到来方向と、前記第２の到来波検出ステップによって検出された主波の到来方向との差が所定の閾値以内である場合、直接波が到来していると判定し、前記差が前記閾値よりも大きい場合、直接波が到来していないと判定する、
到来波種別判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、到来波の種別を判別する到来波種別判別装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電波の到来する方向を検出することで、発信源の方向を推定する方法が提案され、実用化もされている。単純に電波の発信源と観測位置との間に見通しが確保されていて、発信源から直接電波（以降、直接波と呼ぶ）が到来し、かつ電波を反射する反射物が周囲に存在しなければ、発信源は電波の到来する方向に存在すると言える。
【０００３】
しかしながら、マルチパス環境下では、電波は建物等により複雑に反射や回折を繰り返して到来する。このため、単一の発信源から発信された電波であっても、観測点（受信点）では複数の方向から到来する（多重伝搬波が到来する）ので、単純に電波の到来方向から、発信源の方向や位置を推定することは困難である。
【０００４】
電波の到来方向に基づいて発信源の位置を推定する発信位置推定装置の応用例としては、例えば、車両に搭載することが考えられている。この場合、発信位置推定装置は、歩行者等が保持する発信機の位置を推定することで、歩行者等の衝突回避対象の位置を特定する。これにより、歩行者等の衝突回避対象が車両から見通し外に存在する場合でも、運転者に歩行者等の存在を認知させ、又は歩行者等の位置に応じて車両を制御することで、交通事故を未然に防ぐことができると考えられる。
【０００５】
特許文献１では、電波の到来方向に歩行者等が存在するとして、電波の到来方向を表示することで、運転者に歩行者等の存在を認知させる装置が記載されている。具体的には、電波の到来方向を推定し、到来する電波を画像化処理し、これを別途カメラ等で取得した背景画像と合成することで、図１Ａに示すような合成画像を得る。この合成画像はカーナビゲーション等に表示され、運転者はこの合成画像を見ることで視覚的に衝突回避対象の位置を認知できる。
【０００６】
しかしながら、見通し環境下であれば、電波到来方向と発信源（歩行者等）の方向がほぼ一致するが、マルチパス環境下では電波到来方向と発信源（歩行者等）の方向は一致しない場合が多い。つまり、マルチパス環境下では、電波到来方向に発信源（歩行者等）が存在するとは限らない。
【０００７】
例えば図１Ｂの建物Ｂのようにマルチパスの原因となる壁面が存在する場合、回折波に加えて、歩行者の位置とは無関係な方向からも電波が到来する。このため、歩行者の正しい位置を推定することが困難となる。道路環境は建物等の反射物が多く存在するため、マルチパス環境であることが一般的である。従って、多重伝搬波が到来する場合でも、電波の発信位置を精度良く推定する技術が必要となる。
【０００８】
特許文献２では、山等による反射波が存在する状況において、垂直偏波のみを発信する移動体からの電波の到来方向を精度良く求める装置が提案されている。この装置は、受信波の垂直偏波面の電界強度及び方位を測定する方位測定受信機と、受信波の水平偏波面の電界強度及び方位を測定する水平偏波受信機と、前記各受信機により測定された垂直偏波面の電界強度と水平偏波面の電界強度との比を所定値と比較することにより、求めるべき
垂直偏波の方位を補正する方位補正回路とを有している。
【０００９】
一般に、垂直偏波発信用のアンテナから直接到来する直接波は、垂直偏波面の電界強度が水平偏波面の電界強度よりもはるかに大きい。一方、山等で反射された後に到来する電波は、反射によって偏波面が変わるので、垂直偏波面と水平偏波面の電界強度の差が小さくなる。この差は、電界強度がデシベル（ｄＢ）で表示されることから、厳密に言えば、電界強度の比である。
【００１０】
反射波は直接波に比べて電界強度の比が小さくなるので、受信側でこの比を所定値と比較すれば、到来してきた電波が直接波であるか（つまり到来波の方向が正しい方向か）、もしくは反射波であるか（つまり到来波の方向が偽りの方向であるか）を識別できる。このように、特許文献２には、反射波の影響を排除することで、発信源の方向を精度良く求めることができる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−２４９９１１号公報
【特許文献２】特開昭５６−１８７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、道路環境のようなマルチパス環境下においては、電波は直接波および反射波の他、物体を回り込んで到来する電波（以下、回折波という）をも含む多重伝搬波が、複数の方向から観測点（受信点）へ到来する。また、電波は、回折時に偏波面が回転しない。従って、特許文献２の技術では、マルチパス環境下において、直接波と回折波とを識別し、到来波の種別を判別することが困難である。
【００１５】
本発明の目的は、マルチパス環境下でも、到来波の種別を正しく判別できる装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の到来波種別判別装置の一つの態様は、アンテナに到来する多重伝搬波に含まれる垂直偏波成分の到来方向毎の受信レベルを検出する第１の到来波検出部と、アンテナに到来する多重伝搬波に含まれる水平偏波成分の到来方向毎の受信レベルを検出する第２の到来波検出部と、前記第１及び第２の到来波検出部によって検出された多重伝搬波の到来方向毎の受信レベルに基づいて、到来波の種別を判定する到来波種別判定部と、を具備し、前記第１及び第２の到来波検出部は、それぞれ、最大の受信レベルが得られる到来方向を検出することで、主波の到来方向を検出し、前記到来波種別判定部は、前記第１の到来波検出部によって検出された主波の到来方向と、前記第２の到来波検出部によって検出された主波の到来方向との差が所定の閾値以内である場合、直接波が到来していると判定し、前記差が前記閾値よりも大きい場合、直接波が到来していないと判定する、構成を採る。
【００１７】
本発明の到来波種別判別方法の一つの態様は、アンテナに到来する多重伝搬波に含まれる垂直偏波成分の到来方向毎の受信レベルを検出する第１の到来波検出ステップと、アンテナに到来する多重伝搬波に含まれる水平偏波成分の到来方向毎の受信レベルを検出する第２の到来波検出ステップと、前記第１及び第２の到来波検出ステップによって検出された垂直偏波及び水平偏波それぞれの到来方向毎の受信レベルに基づいて、到来波の種別を判定する到来波種別判定ステップと、を含み、前記第１及び第２の到来波検出ステップは、それぞれ、最大の受信レベルが得られる到来方向を検出することで、主波の到来方向を検出し、前記到来波種別判定ステップは、前記第１の到来波検出ステップによって検出された主波の到来方向と、前記第２の到来波検出ステップによって検出された主波の到来方向との差が所定の閾値以内である場合、直接波が到来していると判定し、前記差が前記閾値よりも大きい場合、直接波が到来していないと判定する、ようにした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、マルチパス環境下でも、到来波の種別を正しく判別できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１Ａは特許文献１に示された合成画像を示す図、図１Ｂはマルチパス環境下での到来波の説明に供する図
【図２】道路環境の一例を示す図
【図３】図３Ａは発信機と受信機との関係が見通し外の場合の到来波の様子を示す図、図３Ｂは発信機と受信機との関係が見通し内の場合の到来波の様子を示す図
【図４】反射波に含まれる垂直偏波成分及び水平偏波成分と、回折波に含まれる垂直偏波成分及び水平偏波成分との到来レベルを示す図
【図５】実施の形態１に係る発信位置推定装置及び到来波種別判別装置の構成を示すブロック図
【図６】実施の形態２に係る到来波種別判別装置の構成を示すブロック図
【図７】実施の形態２の到来波種別判別装置の動作の説明に供するフローチャート
【図８】道路環境の一例を示す図
【図９】実施の形態３に係る発信位置推定装置の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
（原理）
先ず、図２、図３及び図４を用いて、実施の形態の原理について説明する。
【００２６】
図２及び図３は、道路環境を示したものである。道路環境には、車両１０、歩行者２０ａ、２０ｂ及び建物３０等が存在する。車両１０には、後述する到来波種別判別装置及び発信位置推定装置を有する受信機（車載機）４０が搭載されている。また、歩行者２０ａ、２０ｂは、それぞれ携帯電話等の発信機２１ａ、２１ｂを保持している。
【００２７】
ここで、図２及び図３の道路環境は、周囲が建物３０によって囲まれている交差点を想定している。このような環境で、発信機２１ａ、２１ｂから電波が発信されると、その電波は、マルチパスの影響を受けて多重伝搬波となり、受信点である受信機４０に複数の方向から到来する。
【００２８】
図３Ａは、発信機２１と受信機４０との位置関係が見通し外である場合を示しており、図３Ｂは、発信機２１と受信機４０との位置関係が見通し内である場合を示している。
【００２９】
ここで、発信機２１は、円偏波で電波を発信している。すなわち、発信される電波には垂直偏波成分と水平偏波成分が同じレベルで含まれている。
【００３０】
図３Ａのように、発信機２１と受信機４０との位置関係が建物等で遮蔽されていて見通し外である場合、受信機４０には、直接波は到来せず、反射波と回折波が到来する。
【００３１】
ところで、媒質の境界面における電波の反射率は、フレネルの式として表現され、偏波依存性があることが知られている。任意の偏波特性を持つ電波は、直交する２つの偏波成分に分解することができるので、入射電界が入射面内にあるとき（平行偏波）と入射面に垂直なとき（直交偏波）とに分けて考えると、フレネルの式から、一般に平行偏波の反射率は、直交偏波の反射率よりも小さいと言える。
【００３２】
従って、発信機２１と受信機４０のアンテナ地上高をほぼ同じとすれば、地面に垂直な壁面からの反射波に含まれる偏波成分のうち、垂直偏波成分（地面に垂直な壁面に対しては、直交偏波に相当）に比べ、水平偏波成分（地面に垂直な壁面に対しては、平行偏波に相当）のほうが大きく減衰する。一方、回折時の減衰率にも同様に偏波依存性があることも一般に知られている。これにより、鉛直方向の角における回折波に含まれる成分のうち、水平偏波成分に比べ、垂直偏波成分のほうが大きく減衰する。なお、道路環境下では、発信機２１と受信機４０のアンテナ地上高は、ほぼ同じと想定してよい。
【００３３】
また、前述の回折時の減衰率には周波数依存性もあるため、発信機２１が発信する電波の周波数として適切な周波数を選択することにより、図４に示すように、反射波に含まれる垂直偏波成分のレベルよりも、回折波に含まれる垂直偏波成分のレベルが小さくなり、かつ、反射波に含まれる水平偏波成分のレベルよりも、回折波に含まれる水平偏波成分のレベルが大きくなるようにすることができる。発明者らは、上記周波数の一例として、UHF帯（710MHz）を選択することにより、前述のような特徴を実現できることをシミュレーションによって確認している。なお、UHF帯の電波は、適度に回折するので、本発明の応用には好適な周波数帯であるといえる。
【００３４】
このことから、図３Ａのような見通し外環境において、垂直偏波成分のみに着目した場合の最大レベルの到来波（つまり、主波）の到来方向は、反射波の方向になる。一方、水平偏波成分のみに着目した場合の主波の到来方向は、回折波の方向になる。つまり、見通し外環境では、受信機４０における垂直偏波成分の主波と水平偏波成分の主波の到来方向が異なるという特徴が現れる。
【００３５】
一方、図３Ｂのように、発信機２１と受信機４０との位置関係が見通し内である場合、受信機４０には、多重反射波に必ず直接波が含まれて到来する。直接波以外では、反射波が到来する。一般に、反射波は、垂直偏波成分、水平偏波成分共に、反射時に減衰するため、垂直偏波成分と水平偏波成分の主波の方向は共に、直接波の方向になる。つまり、見通し内環境で直接波が到来している場合は、受信機４０における垂直偏波成分の主波と水平偏波成分の主波の到来方向が一致するという特徴が現れる。
【００３６】
なお、ここでは、携帯電話等の発信機２１と受信機４０との関係を例にして説明したが、上述した関係は、全ての送信機及び受信機について当てはまる。
【００３７】
本発明の発明者らは、考察の結果、上述の特徴を見出し、この特徴を活用することで、マルチパス環境下でも、到来波の種別及び発信機の位置を正しく判別できる装置及び方法を実現するに至った。
【００３８】
（実施の形態１）
図５は、全体として、本発明の実施の形態１に係る発信位置推定装置の構成を示す。発信位置推定装置１００は、到来波種別判別装置１１０と、発信機位置特定部１２０とを有する。
【００３９】
到来波種別判別装置１１０は、発信機から送信された電波を垂直偏波アレーアンテナ部１０１−１及び水平偏波アレーアンテナ部１０１−２によって受信する。垂直偏波用アレーアンテナ部１０１−１は、複数のアンテナ素子から構成され、垂直偏波成分を受信する。水平偏波用アレーアンテナ部１０１−２は、複数のアンテナ素子から構成され、水平偏波成分を受信する。
【００４０】
なお、垂直偏波用アレーアンテナ部１０１−１と水平偏波用アレーアンテナ部１０１−２のそれぞれのアンテナ素子は、物理的に全く同じ位置に配置されていると考えることができる程度に、互いに近接して配置されていることが好ましい。
【００４１】
各アレーアンテナ部１０１−１、１０１−２によって受信された信号は、周波数変換部１０２−１、１０２−２に送られる。周波数変換部１０２−１、１０２−２は、受信信号を以後の処理方式に合った周波数に変換（ダウンコンバート）する。周波数変換されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換部１０３−１、１０３−２によって、全ての信号が同期された状態でディジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換部１０３−１の出力は垂直偏波主波到来
方向検出部１０４−１に入力され、Ａ／Ｄ変換部１０３−２の出力は水平偏波主波到来方向検出部１０４−２に入力される。
【００４２】
垂直偏波主波到来方向検出部１０４−１と水平偏波主波到来方向検出部１０４−２は、入力される信号が電波の垂直偏波成分に関する信号と電波の水平偏波成分に関する信号であるという点のみが異なり、入力されたディジタル信号に対して同一の処理を施す。具体的には、垂直偏波主波到来方向検出部１０４−１及び水平偏波主波到来方向検出部１０４−２は、同一時点における、それぞれの偏波成分の主波の到来方向を求める。
【００４３】
垂直偏波主波到来方向検出部１０４−１、水平偏波主波到来方向検出部１０４−２は、それぞれ、到来方向推定部１０５−１、１０５−２と、最大レベル方向検出部１０６−１、１０６−２とを有する。
【００４４】
到来方向推定部１０５−１、１０５−２は、ビームフォーマ法、ＣＡＰＯＮ法、ＭＵＳＩＣ法といった既知の到来方向推定アルゴリズムのうちのいずれかのアルゴリズムを用いて、到来波の方向と各到来波方向の受信レベルとを検出する。具体的には、到来方向推定部１０５−１、１０５−２は、それぞれ、受信レベルの大きい方からＮ個の到来波の到来方向とその各到来方向の受信レベルを検出して、それらを出力する。最大レベル方向検出部１０６−１、１０６−２は、受信レベルが最大である到来方向を検出することで、主波の方向を検出する。
【００４５】
垂直偏波主波到来方向検出部１０４−１によって検出された垂直偏波成分の主波の到来方向はメモリ１０７−１に格納され、水平偏波主波到来方向検出部１０４−２によって検出された水平偏波成分の主波の到来方向はメモリ１０７−２に格納される。
【００４６】
到来波種別判定部１０８は、メモリ１０７−１、１０７−２から同一の時点における、垂直偏波成分の主波の到来方向と水平偏波成分の主波の到来方向と読み出して、それらを比較する。
【００４７】
到来波種別判定部１０８は、垂直偏波成分の主波の到来方向と水平偏波成分の主波の到来方向が異なる比較結果が得られた場合は、前述の「原理」の項で説明した理由により、直接波が到来していないと判定する。これに対して、到来波種別判定部１０８は、垂直偏波成分の主波の到来方向と水平偏波成分の主波の到来方向が一致する比較結果が得られた場合は、前述の「原理」の項で説明した理由により、直接波が到来していると判定する。
【００４８】
なお、垂直偏波主波到来方向検出部１０４−１及び水平偏波主波到来方向検出部１０４−２の検出結果には、到来方向推定部１０５−１、１０５−２での推定誤差や、垂直偏波用アレーアンテナ部１０１−１と水平偏波用アレーアンテナ部１０１−２との設置位置の違いに起因する方向の差が含まれるので、実際には主波が同一の方向から到来している場合であっても、完全に検出結果が一致するとは限らない。これを考慮して、到来波種別判定部１０８は、垂直偏波主波到来波検出部１０４−１によって検出された主波の到来方向と、水平偏波主波到来波検出部１０４−２によって検出された主波の到来方向との差が所定の閾値以内である場合、直接波が到来していると判定し、差が前記閾値よりも大きい場合、直接波が到来していないと判定する。
【００４９】
このようにして、到来波種別判別装置１１０は、受信波に直接波が含まれているか否かを判別することができる。
【００５０】
発信位置推定装置１００は、到来波種別判別装置１１０の到来波種別判定部１０８によって得られた判定結果を発信機位置特定部１２０に入力する。
【００５１】
発信機位置特定部１２０は、直接波が到来していないことを示す判定結果を入力した場合には発信機は見通し外の場所に存在していると判定し、直接波が到来していることを示す判定結果を入力した場合には発信機は見通し内の場所に存在していると判定する。
【００５２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、マルチパスの影響で多重伝搬波が到来する環境下であっても、反射波や回折波に惑わされずに、発信機（発信源）が見通し内に存在するのか又は見通し外に存在するのかを正しく判定することができるので、精度良く発信源の位置（方向）を特定することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態では、発信機が円偏波の電波を送信している（つまり垂直偏波成分と水平偏波成分が同一レベルの電波を送信している）という前提で説明をしたが、発信位置推定装置１００及び到来波種別判別装置１１０は、垂直偏波成分と水平偏波成分について別々に主波の到来方向を検出しているので、発信機によって垂直偏波成分と水平偏波成分が同一レベルで送信される必要は無く、両方の偏波成分が含まれていればよい。
【００５４】
また、本実施の形態では、垂直偏波成分の主波の到来方向と水平偏波成分の主波の到来方向とを検出するために、アレーアンテナと到来方向推定アルゴリズムを用いたが、これに限らない。つまり、到来波種別判定部１０８はそれぞれの偏波成分の主波の到来方向が得られれば直接波が含まれているか否かを判別することができるので、垂直偏波アレーアンテナ部１０１−１、水平偏波アレーアンテナ部１０１−２に換えて、垂直偏波用及び水平偏波用それぞれの狭指向性アンテナを設け、これらを同時に物理的に高速に走査することで、それぞれの偏波成分の主波の到来方向を求めてもよい。
【００５５】
また、本実施の形態では、アレーアンテナ部１０１−１、１０１−２は１次元アレーであり、主波到来方向検出部１０４−１、１０４−２は水平面内の方向のみ検知する場合を説明したが、アレーアンテナ部１０１−１、１０１−２が２次元アレーであり、主波到来方向検出部１０４−１、１０４−２が２次元方向で主波の方向を検出できる構成としてもよい。このようにすれば、各到来波を大地反射波と分離して検出することができるため、フェージングの影響が排除され、より精度良く主波方向を検出できるようになる。
【００５６】
（実施の形態２）
実施の形態１の到来波種別判別装置は、多重伝搬波が到来する環境において、多重伝搬波の中に直接波が到来しているか否かの判別を可能とすることに特徴があったのに対し、本実施の形態で説明する到来波種別判別装置は、マルチパスの影響で複数の方向から電波が到来している状態において、それぞれの方向から到来する電波が直接波であるのか、あるいは回折波であるのかを方向別に識別することを可能とすることを特徴とする。
【００５７】
図２を再び用いて、本実施の形態における到来波種別判別方法の特徴について説明する。実施の形態１における到来波種別判別方法では、発信機２１ａ、２１ｂから送信される電波は、垂直偏波成分と水平偏波成分が同一レベルである必要は無く、両方の偏波成分を含んでいればよいことを説明した。これに対して、本実施の形態における到来波種別判別方法では、発信機２１から送信される電波は、円偏波であるか、もしくは垂直偏波成分と水平偏波成分が同じレベルで含まれている必要があるという点で相違する。
【００５８】
図３Ａのように、発信機２１と受信機４０との位置関係が見通し外である場合、受信機４０には、反射波又は回折波が到来する。ところで、「原理」の項で説明したように、地面に対して垂直な壁面からの反射波においては、発信機２１と受信機４０のアンテナ地上高がほぼ同じであれば、垂直偏波成分は電界成分が入射面に対して垂直となるので直交偏波であり、水平偏波成分は電界成分が入射面に対して平行となるので平行偏波である。ま
た、一般に、地面に対して垂直な平面による反射波は、直交偏波よりも平行偏波のほうが減衰しやすいという性質がある。
【００５９】
すなわち、マルチパス環境下では複数の方向から電波が到来するが、その中でも反射波が到来する方向では、垂直偏波成分と水平偏波成分のレベルを比較すれば、前述の理由により、垂直偏波成分のほうが大きくなる。換言すれば、垂直偏波成分よりも水平偏波成分のレベルのほうが大きい方向からの到来波は、反射波ではないと言える。つまり、図３Ａのように、反射波か回折波しか到来していないのであれば、垂直偏波成分よりも水平偏波成分のレベルのほうが大きい方向からの到来波は、回折波であるということが一意に判別可能である。
【００６０】
一方、図３Ｂのように、発信機２１と受信機４０との位置関係が見通し内である場合、受信機４０には、直接波と反射波とが到来する。反射波であれば、前述したように、垂直偏波成分のレベルが水平偏波成のレベルよりも大きくなる。一方、直接波であれば、垂直偏波成分と水平偏波成分共に、距離に依存する同一量の減衰を受けるだけなので、レベルは同一となる。従って、垂直偏波成分のレベルと水平偏波成分のレベルとのレベル差を比較することで、直接波とそれ以外（反射波）を判別することができる。
【００６１】
本実施の形態の到来波種別判別方法では、このような偏波特性を利用することで、マルチパスの影響によって複数の方向から到来するそれぞれの電波が、直接波であるのか、あるいは回折波であるのかを識別する。
【００６２】
次に、本実施の形態の構成について説明する。図５との対応部分に同一符号を付して示す図６は、全体として、実施の形態２の到来波種別判別装置の構成を示す。
【００６３】
本実施の形態の到来波種別判別装置２００は、実施の形態１の到来波種別判別装置１１０の構成と比較して、Ａ／Ｄ変換部１０３−１、１０３−２よりも後段側の構成が異なる。
【００６４】
垂直偏波到来波検出部２０１−１は、到来方向推定部１０５−１を有する。到来方向推定部１０５−１は、ビームフォーマ法、ＣＡＰＯＮ法、ＭＵＳＩＣ法といった既知の到来方向推定アルゴリズムのうちのいずれかのアルゴリズムを用いて、到来波の方向と各到来波方向の受信レベルとを検出する。垂直偏波到来波検出部２０１−１は、到来方向推定部１０５−１によって検出された、到来波の方向と各到来波方向の受信レベルとを検出結果として出力する。つまり、垂直偏波到来波検出部２０１−１は、実施の形態１の垂直偏波主波到来方向検出部１０４−１のように主波の方向を検出してそれを検出結果として出力するのではなく、各到来波方向の受信レベルを検出結果として出力する。
【００６５】
水平偏波到来波検出部２０１−２は、処理対象が水平偏波成分であることを除いて垂直偏波到来波検出部２０１−１と同様の処理を行い、到来方向推定部１０５−２によって検出された、各到来波方向の受信レベルとを検出結果として出力する。
【００６６】
垂直偏波到来方向検出部２０１−１によって検出された垂直偏波成分の各到来波方向のレベルはメモリ２０２−１に格納され、水平偏波到来方向検出部２０１−２によって検出された水平偏波成分の各到来波方向のレベルはメモリ２０２−２に格納される。
【００６７】
到来波種別判定部２０３は、メモリ２０２−１、２０２−２から、同一時点のものであり、かつ、判別対象方向設定部２０４によって指定された方向についての到来波レベルを読み出す。判別対象方向設定部２０４は、垂直偏波到来波検出部２０１−１及び水平偏波到来波検出部２０１−２によって検出された到来電波のうち、電波の種別を判別したい到
来波の到来方向を設定するものである。なお、判別対象方向設定部２０４によって設定する到来波は、主波である必要は無く、到来波検出部２０１−１、２０１−２の測定可能範囲内であれば任意の方向でよい。
【００６８】
到来波種別判定部２０３は、判別対象方向設定部２０４によって設定された方向について、同一時点の、垂直偏波成分のレベルと水平偏波成分のレベルとを比較する。
【００６９】
到来波種別判定部２０３は、垂直偏波成分のレベルと水平偏波成分のレベルとのレベル差が所定の範囲内の場合（すなわち所定の閾値以下の場合）、レベルは等しいとみなし、判別対象方向設定部２０４によって設定された方向から到来している電波は、直接波であると判断する。
【００７０】
一方、到来波種別判定部２０３は、垂直偏波成分のレベルと水平偏波成分のレベルとのレベル差が所定の範囲を超えている場合（すなわち所定の閾値よりも大きい場合）は、垂直偏波成分のレベルと水平偏波成分のレベルのどちらが大きいかを比較する。そして、水平偏波のレベルのほうが垂直偏波のレベルよりも大きい比較結果が得られた場合は、判別対象方向設定部２０４によって設定された方向から到来している電波は、回折波であると判断する。
【００７１】
次に、図７を用いて、到来波種別判別装置２００の動作を説明する。
【００７２】
到来波種別判別装置２００は、ステップＳＴ０で到来波判別処理を開始すると、ステップＳＴ１で垂直偏波到来波検出部２０１−１及び水平偏波到来波検出部２０１−２によって、垂直偏波成分の信号レベルと水平偏波成分の信号レベルとを、それぞれ、到来方向毎に検出する。
【００７３】
次いでステップＳＴ２において、判別対象方向設定部２０４によって、電波の種別を判別したい到来波の到来方向を設定する。ステップＳＴ３では、到来波種別判別部２０３が判別対象方向設定部２０４によって設定された方向について、垂直偏波成分のレベルと水平偏波成分のレベルとを比較する。
【００７４】
ステップＳＴ４では、到来波種別判別部２０３が、垂直偏波成分のレベルと水平偏波成分のレベルが等しいと見なせるか否か判断し、等しいと見なせる場合、ステップＳＴ６に移って直接波が到来していると判定する。
【００７５】
一方、到来波種別判別部２０３は、ステップＳＴ４で否定結果を得た場合、ステップＳＴ５に移って、水平偏波のレベルのほうが垂直偏波のレベルよりも大きいか否か判断し、肯定結果を得た場合、ステップＳＴ７に移って、回折波が到来していると判断する。到来波種別判別部２０３は、ステップＳＴ５で否定結果を得た場合には、ステップＳＴ８に移って反射波が到来していると判断する。
【００７６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、マルチパスで複数の方向から電波が到来している状態においても、それぞれの電波が直接波であるのか、あるいは直接波以外であるのかを判別できるのに加えて、直接波以外の場合はその到来波が回折波であるのか否かを識別することが可能となる。つまり、直接波以外の場合はその到来波が回折波であるのか又は反射波であるのかを識別することが可能となる。因みに、回折波の場合には、後述するように、その到来方向が発信源の方向から極端に大きくずれることはないので、その到来方向を基に発信源の方向を予測することが可能となる。これに対して、反射波の場合には、その到来方向が発信源の方向から極端にずれる可能性がある。このように、本実施の形態では、到来波が回折波であるか否かを識別できるので、続く位置推定処理において
回折波の到来方向に基づく発信源の位置推定を可能にできるといった効果がある。
【００７７】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１の発信位置推定装置１００を、交通事故防止システムに適用した形態について説明する。
【００７８】
図８は、道路環境の一例を示したものである。車両１０には、発信位置推定装置１００を有する受信機（車載機）４０が搭載されている。また、歩行者２０ａ、２０ｂは、それぞれ携帯電話等の発信機２１ａ、２１ｂを保持している。なお、発信機２１ａ、２１ｂは、歩行者に携帯される以外に、自転車等に設置されていてもよい。このようにすれば、歩行者以外の警戒対象すなわち自転車等も検出可能である。また、発信機２１ａ、２１ｂは、小学生のランドセルや、年配者の杖等、交通弱者が道路上で一般的に保持しているものに搭載させてもよい。
【００７９】
発信機２１ａ、２１ｂは、一定距離範囲内に届く強度で定期的に電波を発信する。具体的には、発信機２１ａ、２１ｂは、それぞれ円偏波用アンテナから、周期的（例えば１秒周期）に全方向にＵＨＦ帯の電波を送信する。すなわち、発信機２１ａ、２１ｂから送信される電波は、垂直偏波成分と水平偏波成分を同程度含んでいる。なお、電波の周波数はＵＨＦ帯に限らず、その他の周波数帯域であってもよい。また、実施の形態１ですでに述べたように、発信機２１ａ、２１ｂは、必ずしも円偏波の電波を発信する必要はなく、両方の偏波成分を含んだ電波を発信すればよい。
【００８０】
また、各発信機２１ａ、２１ｂは、例えば、無線ＬＡＮ等のマルチアクセス方式として一般的に知られているＣＳＭＡ／ＣＡ方式に準じた電波を発信する。但し、発信機２１ａ、２１ｂによって発信される電波は、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式に限らない。複数の発信機２１ａ、２１ｂで用いられる方式は、複数の発信機２１ａ、２１ｂから同時に電波を発信されない方式であることが好ましい。
【００８１】
本実施の形態で想定している交通事故防止システムは、車両１０に搭載されている受信機４０が、一定距離範囲内に存在する歩行者等を検知すると共に、その歩行者等が運転者から見て、見通し内にいるのか又は見通し外にいるのかを特定し、さらに特定した歩行者等の存在位置に応じて適切に、車両１０の運転者に危険情報を提供するシステムである。
【００８２】
車両１０の受信機４０に搭載された発信位置推定装置１００（図２）は、発信機２１ａ、２１ｂから到来する電波を受信し、その発信機２１ａ、２１ｂを保持している歩行者２０ａ、２０ｂ等が運転者から見通し内にいるのか又は見通し外にいるのかを特定する。なお、発信位置推定装置１００による見通し内か又は見通し外かの判別の原理は、実施の形態１で既に説明した。
【００８３】
発信位置推定装置１００は、例えばドライバに注意を喚起する警報装置等に接続されている。警報装置は、車両１０に搭載されている。
【００８４】
図８の歩行者２０ａのように、車両１０から見通し内に検出対象が存在する場合には、車両１０には直接波が到来するので、発信位置推定装置１００は、直接波の到来方向に基づいて歩行者２０ａの存在する正確な方向を検知することができる。発信位置推定装置１００によって歩行者２０ａの位置（方向）が特定されると、その情報が警報装置に送られる。警報装置は、見通し内にいる歩行者２０に関しては、運転者に、例えば音声で「右前方の見通し内に歩行者あり」といった、軽度の注意喚起を実行する。
【００８５】
一方、発信位置推定装置１００よって、図８の歩行者２０ｂのように、見通し外に歩行
者が存在することが検知された場合、警報装置は、運転者に、例えば見通し内の歩行者の場合よりも大きい音声で「見えない歩行者有り、注意！」といった注意喚起を実行する。
【００８６】
なお、ここでは“歩行者等が見通し内にいること”又は“歩行者等が見通し外にいること”を音声によって注意喚起する場合を例に説明したが、注意喚起の方法はこれに限らない。例えばディスプレーによる注意喚起の方法や、光よる注意喚起の方法、振動よる注意喚起の方法を用いてもよい。
【００８７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、実施の形態１の発信位置推定装置１００を用いたことにより、簡易な構成で、危険対象が運転者の視界の中にいるのか否かの情報を運転者に提供し得る交通事故防止システムを実現できる。
【００８８】
すなわち、本実施の形態によれば、歩行者等の検出対象がＧＰＳ(Global Positioning System)等の複雑な構成で高価な位置特定手段を保持しておらず、簡易な構成で安価な電波の発信機を保持するだけで、危険対象が運転者の視界の中にいるか否かの情報を運転者に提供することができる。
【００８９】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態２の到来波種別判別装置２００を用いた発信位置推定装置、及び、その発信位置推定装置を用いた交通事故防止システムについて説明する。
【００９０】
図６との対応部分に同一符号を付して示す図９に、本実施の形態の発信位置推定装置３００の構成を示す。発信位置推定装置３００は、実施の形態２の到来波種別判別装置２００と、周囲状況取得部３０１と、回折ポイント方向抽出部３０２と、発信機位置特定部３０３とを有する。
【００９１】
周囲状況取得部３０１は、車両が走行している周囲の状況を取得するためのものであり、特に車両の前方の情報を取得する。具体的には、周囲状況取得部３０１は、車載カメラを用いた画像撮像装置や、レーダー装置、カーナビゲーションの地図情報読取装置等である。
【００９２】
回折ポイント方向抽出部３０２は、周囲状況取得部３０１によって抽出された車両の前方の情報から、歩行者が飛び出してくる可能性がある遮蔽物のエッジ部の方向を抽出し、このエッジ部の方向を回折ポイント方向として判別対象方向設定部２０４に送出する。
【００９３】
判別対象方向設定部２０４は、回折ポイント方向抽出部３０２によって抽出された複数の回折ポイント方向の中から、順次一つずつ回折ポイント方向を選択し、選択した回折ポイントを判別対象方向設定情報として到来波種別判定部２０３に送出する。
【００９４】
発信機位置特定部３０３は、判別対象方向設定部２０４によって設定された回折ポイント方向と、到来波種別判定部２０３によって判別された到来波種別情報（図７参照）と、に基づいて、発信機の位置（方向）を特定する。
【００９５】
発信位置推定装置３００の具体的な動作について、図８を用いて説明する。
【００９６】
先ず、回折ポイント方向抽出部３０２によって図８の回折ポイントＡが抽出された場合について説明する。回折ポイントＡは、図８において右下がり斜線で示される見通し外領域Ａのうちのどこかに電波の発信源（本実施の形態では歩行者が保持する発信機）が存在する場合に、電波が回折して到来すると予測されるエッジである。図８の例では、見通し外領域Ａ内に発信機は存在しないので、回折ポイントＡから回折波は到来しない。しかし
、車両１０から見ると、この回折波の到来が予測される方向と同一方向に歩行者２０ａが存在するので、この方向から電波が到来する。
【００９７】
本実施の形態の発信位置推定装置３００は、到来波種別判別装置２００によって、この方向から到来する電波の種別を判別する。これにより、発信位置推定装置３００は、図８の位置関係の場合、回折ポイントＡの方向からは、直接波が到来しているが、回折波が到来していないことを判別できる。従って、発信位置推定装置３００の発信機位置特定部３０４は、回折ポイントＡの方向で見通し内の位置すなわち運転者から目視できる位置に歩行者２０ａが存在することを特定できることに加えて、少なくとも見通し外領域Ａ内に歩行者が存在しないと判断できる。
【００９８】
次に、回折ポイント方向抽出部３０２によって、図８の回折ポイントＢが抽出された場合について説明する。回折ポイントＢは、図８において右上がり斜線で示される見通し外領域Ｂのうちのどこかに電波の発信源が存在する場合に、電波が回折して到来すると予測されるエッジである。図８の例では、見通し外領域Ｂ内に歩行者２０ｂが存在するので、回折ポイントＢからは回折波が到来する。
【００９９】
発信位置推定装置３００は、到来波種別判別装置２００によって、回折ポイントＢの方向から到来する電波が、回折波であることを判別できる。これにより、発信位置推定装置３００の発信位置特定部３０３は、見通し外領域Ｂのどこかに歩行者２０ｂが存在することを特定できる。
【０１００】
以上説明したように、本実施の形態の発信位置推定装置３００によれば、歩行者等の検出対象が見通し内領域に存在するのか又は見通し外領域に存在するのかを正しく判定できるのに加えて、見通し外領域に存在する場合には、見通し外領域Ａに存在するのか又は見通し外領域Ｂに存在するのかといったように、見通し外領域を絞り込んで存在位置を特定することができるようになる。
【０１０１】
本実施の形態の発信位置推定装置３００を、実施の形態３で説明したような交通事故防止システムに適用すれば、車両の運転者は、見通し外領域に歩行者等が存在した場合でもそのことを認識することができ、さらに歩行者等が存在する見通し外領域を絞り込むことができるので、例えば街中等の見通し外領域が多く、目視困難である歩行者等が存在する可能性が高い道路を走行する場合に、事故の危険を軽減することができる。また、歩行者等が目視できる位置に存在する場合には運転者に知らせずに、見通し外領域に存在する場合にのみ運転者にそのことを知らせるといった操作ができるので、運転者の煩わしさを解消した交通事故防止システムを実現できる。
【０１０２】
なお、本実施の形態では、周囲状況取得部３０１と、回折ポイント方向抽出部３０２とを到来波種別判別装置２００の外部に設けたが、周囲状況取得部３０１と、回折ポイント方向抽出部３０２とを到来波種別判別装置２００の内部に設けてもよい。
【０１０３】
なお、上記実施の形態では、発信位置推定装置を車載として説明したが、道路上、道路脇に設置することも可能である。
【０１０４】
２００８年１０月３日出願の特願２００８−２５８９１８の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、マルチパス環境下でも、到来波の種別を正しく判別できるといった効果を有し、例えば交通事故防止システム等に適用して好適である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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