(57)【要約】【課題】精度の高い追尾角度を算出することができるアンテナ装置、到来方向推定方法及び到来方向推定システムを提供すること。【解決手段】電波の到来方向をアンテナ部３０１が向いている方向に基づいて推定する推定部３０３と、推定部３０３により推定された到来方向に基づいて第１追尾角度ａを算出する第１追尾角度算出部３０４と、第１追尾角度ａに基づいて時間平均偏差を算出する時間平均偏差算出部３０５と、送信装置２とアンテナ部３０１の位置を示すＧＰＳデータに基づいて第２追尾角度ｂを算出する第２追尾角度算出部３０６と、時間平均偏差算出部３０５により算出された時間平均偏差が所定の閾値を超えているかどうか判断し、時間平均偏差が所定の閾値を超えていないと判断された場合には、第１追尾角度ａを選択し、時間平均偏差が所定の閾値を超えていると判断された場合には、第２追尾角度ｂを選択する制御部３０７と、を備える。【選択図】図２
2014122829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置から送信されてきた電波を受信するアンテナ部と、
前記電波の到来方向を前記アンテナ部が向いている方向に基づいて推定する推定部と、
前記推定部により推定された前記到来方向に基づいて第１追尾角度を算出する第１追尾角度算出部と、
前記第１追尾角度に基づいて時間平均偏差を算出する時間平均偏差算出部と、
前記送信装置と前記アンテナ部の位置を示すＧＰＳデータに基づいて第２追尾角度を算出する第２追尾角度算出部と、
前記時間平均偏差算出部により算出された時間平均偏差が所定の閾値を超えているかどうか判断し、前記時間平均偏差が所定の閾値を超えていないと判断された場合には、前記第１追尾角度を選択し、前記時間平均偏差が所定の閾値を超えていると判断された場合には、前記第２追尾角度を選択する制御部と、を備えるアンテナ装置。
【請求項２】
前記制御部は、選択した前記第１追尾角度又は前記第２追尾角度に基づいて前記送信装置から送信されてきた電波を追尾するように前記アンテナ部を制御する請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記制御部により選択された前記第１追尾角度又は前記第２追尾角度を、前記送信装置の位置を示すＧＰＳデータに基づく緯度及び経度が含まれる所定の緯度範囲及び経度範囲に対応付けて記憶するメモリ部を備え、
前記制御部は、所定の緯度範囲及び経度範囲に前記第１追尾角度又は前記第２追尾角度を記憶するときに、既に追尾角度が記憶されている場合には、前記第１追尾角度又は前記第２追尾角度と、既に記憶されている追尾角度とを平均化処理し、平均化処理後の追尾角度を前記メモリ部に記憶する請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
送信装置から送信されてきた電波の到来方向をアンテナ部が向いている方向に基づいて推定する推定工程と、
前記推定工程により推定された前記到来方向に基づいて第１追尾角度を算出する第１追尾角度算出工程と、
前記第１追尾角度に基づいて時間平均偏差を算出する時間平均偏差算出工程と、
前記送信装置と前記アンテナ部の位置を示すＧＰＳデータに基づいて第２追尾角度を算出する第２追尾角度算出工程と、
前記時間平均偏差算出工程により算出された時間平均偏差が所定の閾値以内であるかどうかを判断する判断工程と、
前記判断工程により前記時間平均偏差が所定の閾値以内であると判断された場合には、前記第１追尾角度を選択し、前記判断工程により前記時間平均偏差が所定の閾値以内ではないと判断された場合には、前記第２追尾角度を選択する選択工程とを備える到来方向推定方法。
【請求項５】
電波を送信する送信アンテナ部を有する送信装置と、送信されてきた電波を受信する受信アンテナ部を有する受信装置と、前記送信装置と前記受信装置を監視及び制御を行う監視・制御装置を備える到来方向推定システムにおいて、
前記受信アンテナ部は、
前記送信アンテナ部から送信されてきた電波の到来方向をアンテナ部が向いている方向に基づいて推定する推定部と、
前記推定部により推定された前記到来方向に基づいて第１追尾角度を算出する第１追尾角度算出部と、
前記第１追尾角度に基づいて時間平均偏差を算出する時間平均偏差算出部と、
前記送信装置と前記アンテナ部の位置を示すＧＰＳデータに基づいて第２追尾角度を算出する第２追尾角度算出部と、
前記時間平均偏差算出部により算出された時間平均偏差が所定の閾値を超えているかどうか判断し、前記時間平均偏差が所定の閾値を超えていないと判断された場合には、前記第１追尾角度を選択し、前記時間平均偏差が所定の閾値を超えていると判断された場合には、前記第２追尾角度を選択する制御部と、を備える到来方向推定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波の到来方向を推定するアンテナ装置、到来方向推定方法及び到来方向推定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナの追尾角度を算出する方法としては、送信場所と受信場所におけるそれぞれのＧＰＳデータに基づいて幾何学的に角度を算出する方法、ビームフォーマ法、線形予測法、ＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ＳＩｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｆｉｃａｔｉｏｎ）、ＥＳＰＲＩＴ（Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｖｉａ  Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）、及び最小２乗誤差法がある。なお、ＭＵＳＩＣ及びＥＳＰＲＩＴは、参照信号を用いない到来方向推定法である。最小２乗誤差法は、ＯＦＤＭの参照パイロット信号を使用した到来方向推定法である。
【０００３】
都市部のような反射の多い環境（マルチパス環境）での移動伝搬の場合、ＧＰＳデータをもとにした自動追尾では、正確に電波の到来方向を推定することは困難である。
また、参照信号を用いない到来方向推定法では、ビーム走査又はヌル走査により電波の到来方向を、受信電力の大小によりサーチする手法が主流である。しかし、これらの手法で正確な推定値を得るには、データの収集時間が十分長いこと、ＳＮＲが十分高いこと等の一定の条件を要し、サーチを行うため計算負荷が大きく、相関性の高い信号が入射した場合に正確に推定できない問題点がある。
【０００４】
また、参照信号を用いた到来方向推定法では、見通し外伝搬でも精度の高い到来方向推定ができる一方、マルチパス環境下において、算出される到来方向推定値が不安定になるという問題点がある。
【０００５】
ここで、学習機能を有する追尾システムとして、アダプティブアレイアンテナの指向性を制御する追尾アンテナがある（例えば、特許文献１を参照）。
しかし、特許文献１は、試行錯誤的に最も適切なパターンを選択し、指向性の優先度を記憶させるというもので、上述の参照信号を用いない到来方向推定と同様に、ＳＮＲが低い条件下や、相関性の高い信号が入射するような条件下では、正確な推定値を得ることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３０７３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようにして、従来のＧＰＳデータを用いた自動追尾のシステムでは、送受信点間を線で結ぶことしかできず、都市部のような反射の多い環境（マルチパス環境）では、電波を正確に追尾できず、うまく受信できなかった。
【０００８】
また、到来方向を推定し、サーチする方法では、ＳＮＲが低い伝搬環境では正確に到来方向を推定できない、マルチパス環境下で、推定値が不安定になる等の欠点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するために、ＧＰＳデータを用いた自動追尾システムにより算出した追尾角度と、到来方向推定法により算出した追尾角度の両者を適切に選択し、選択した追尾角度を、電波を送信する送信装置が移動する位置ごとに蓄積し、同じ位置を再度通過した際により精度の高い追尾角度を算出することができるアンテナ装置、到来方向推定方法及び到来方向推定システム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】
【００１０】
本発明に係るアンテナ装置は、送信装置から送信されてきた電波を受信するアンテナ部と、前記電波の到来方向を前記アンテナ部が向いている方向に基づいて推定する推定部と、前記推定部により推定された前記到来方向に基づいて第１追尾角度を算出する第１追尾角度算出部と、前記第１追尾角度に基づいて時間平均偏差を算出する時間平均偏差算出部と、前記送信装置と前記アンテナ部の位置を示すＧＰＳデータに基づいて第２追尾角度を算出する第２追尾角度算出部と、前記時間平均偏差算出部により算出された時間平均偏差が所定の閾値を超えているかどうか判断し、前記時間平均偏差が所定の閾値を超えていないと判断された場合には、前記第１追尾角度を選択し、前記時間平均偏差が所定の閾値を超えていると判断された場合には、前記第２追尾角度を選択する制御部と、を備える構成である。
【００１１】
かかる構成によれば、アンテナ装置は、ＧＰＳデータを用いた自動追尾システムにより算出した追尾角度と、到来方向推定法により算出した追尾角度の両者を適切に選択し、選択した追尾角度を、電波を送信する送信装置が移動する位置ごとに蓄積し、同じ位置を再度通過した際により精度の高い追尾角度を算出することができる。
【００１２】
アンテナ装置では、前記制御部は、選択した前記第１追尾角度又は前記第２追尾角度に基づいて前記送信装置から送信されてきた電波を追尾するように前記アンテナ部を制御する構成でもよい。
【００１３】
かかる構成によれば、アンテナ装置は、選択部により選択された追尾角度にアンテナ部を追尾させることができるので、都市部のような反射の多い環境（マルチパス環境）においても、電波を正確に追尾して受信することができる。
【００１４】
アンテナ装置では、前記制御部により選択された前記第１追尾角度又は前記第２追尾角度を、前記送信装置の位置を示すＧＰＳデータに基づく緯度及び経度が含まれる所定の緯度範囲及び経度範囲に対応付けて記憶するメモリ部を備え、前記制御部は、所定の緯度範囲及び経度範囲に前記第１追尾角度又は前記第２追尾角度を記憶するときに、既に追尾角度が記憶されている場合には、前記第１追尾角度又は前記第２追尾角度と、既に記憶されている追尾角度とを平均化処理し、平均化処理後の追尾角度を前記メモリ部に記憶する構成でもよい。
【００１５】
かかる構成によれば、アンテナ装置は、選択した追尾角度を、送信装置のＧＰＳデータに基づいて所定の緯度範囲及び所定の経度範囲に対応付けてメモリ部に記憶し、かつ、既に追尾角度が記憶されている場合には、平均化処理して追尾角度を記憶するので、送信装置が過去に通過した場所付近において、精度の高い追尾角度をメモリ部に記憶することができる。
【００１６】
本発明に係る到来方向推定方法は、送信装置から送信されてきた電波の到来方向をアンテナ部が向いている方向に基づいて推定する推定工程と、前記推定工程により推定された前記到来方向に基づいて第１追尾角度を算出する第１追尾角度算出工程と、前記第１追尾角度に基づいて時間平均偏差を算出する時間平均偏差算出工程と、前記送信装置と前記アンテナ部の位置を示すＧＰＳデータに基づいて第２追尾角度を算出する第２追尾角度算出工程と、前記時間平均偏差算出工程により算出された時間平均偏差が所定の閾値以内であるかどうかを判断する判断工程と、前記判断工程により前記時間平均偏差が所定の閾値以内であると判断された場合には、前記第１追尾角度を選択し、前記判断工程により前記時間平均偏差が所定の閾値以内ではないと判断された場合には、前記第２追尾角度を選択する選択工程とを備える構成である。
【００１７】
かかる構成によれば、到来方向推定方法は、ＧＰＳデータを用いた自動追尾システムにより算出した追尾角度と、到来方向推定法により算出した追尾角度の両者を適切に選択し、選択した追尾角度を、電波を送信する送信装置が移動する位置ごとに蓄積し、同じ位置を再度通過した際により精度の高い追尾角度を算出することができる。
【００１８】
本発明に係る到来方向推定システムは、電波を送信する送信アンテナ部を有する送信装置と、送信されてきた電波を受信する受信アンテナ部を有する受信装置と、前記送信装置と前記受信装置を監視及び制御を行う監視・制御装置を備える到来方向推定システムにおいて、前記受信アンテナ部は、前記送信アンテナ部から送信されてきた電波の到来方向をアンテナ部が向いている方向に基づいて推定する推定部と、前記推定部により推定された前記到来方向に基づいて第１追尾角度を算出する第１追尾角度算出部と、前記第１追尾角度に基づいて時間平均偏差を算出する時間平均偏差算出部と、前記送信装置と前記アンテナ部の位置を示すＧＰＳデータに基づいて第２追尾角度を算出する第２追尾角度算出部と、前記時間平均偏差算出部により算出された時間平均偏差が所定の閾値を超えているかどうか判断し、前記時間平均偏差が所定の閾値を超えていないと判断された場合には、前記第１追尾角度を選択し、前記時間平均偏差が所定の閾値を超えていると判断された場合には、前記第２追尾角度を選択する制御部と、を備える構成である。
【００１９】
かかる構成によれば、到来方向推定システムは、ＧＰＳデータを用いた自動追尾システムにより算出した追尾角度と、到来方向推定法により算出した追尾角度の両者を適切に選択し、選択した追尾角度を、電波を送信する送信装置が移動する位置ごとに蓄積し、同じ位置を再度通過した際により精度の高い追尾角度を算出することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、精度の高い追尾角度を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】到来方向推定システムの構成を示す図である。
【図２】受信アンテナ部の構成を示す図である。
【図３】受信アンテナ部の具体的な動作についての説明に供するフローチャートである。
【図４】メモリ部に格納されるデータを模式的に示す図である。
【図５】送信装置の移動に伴って、各データが格納される緯度・経度上の位置と、平均化処理についての説明に供する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態の一例について図を参照しながら説明する。
到来方向推定システム１００は、図１に示すように、電波を送信する送信アンテナ部２１を有する送信装置２と、送信されてきた電波を受信する受信アンテナ部３１を有する受信装置３（アンテナ装置）と、送信装置２と受信装置３の監視及び制御を行う監視・制御装置１とを備える。また、詳細は後述するが、受信アンテナ部３１は、電波の到来方向を推定する機能を備えている。
【００２３】
送信装置２は、自身の位置を示すＧＰＳデータ（以下、送信部ＧＰＳデータという）を取得し、監視・制御装置１に送信するための端末２２を備えている。端末２２は、自身の通信機能を利用して、送信部ＧＰＳデータを監視・制御装置１に送信する。通信機能とは、いわゆる携帯電話回線網（３Ｇ、４Ｇ）である。なお、送信装置２は、送信部ＧＰＳデータを受信装置３に送信する。
【００２４】
受信装置３は、受信アンテナ部３１と、受信アンテナ部３１により受信した信号を処理する処理部３２を備えている。なお、受信装置３は、図１に示すように、受信アンテナ部３１が配置されている場所と、処理部３２が配置されている場所が離れていてもよい。このような場合には、例えば、受信アンテナ部３１で受信した信号（電気信号）を光信号に変換して処理部３２に伝送し、処理部３２において、光信号を電気信号に変換する構成が考えられる。
【００２５】
受信アンテナ部３１は、送信アンテナ部２１から送信されてきた電波の到来方向を算出し、受信アンテナ部３１の追尾角度を算出する機能を有している。
【００２６】
ここで、アンテナの追尾角度を算出する方法としては、送信場所と受信場所におけるそれぞれのＧＰＳデータに基づいて幾何学的に角度を算出する方法、ビームフォーマ法、線形予測法、ＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ＳＩｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｆｉｃａｔｉｏｎ）、ＥＳＰＲＩＴ（Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｖｉａ  Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）、及び最小２乗誤差法がある。なお、ＭＵＳＩＣ及びＥＳＰＲＩＴは、参照信号を用いない到来方向推定法である。最小２乗誤差法は、ＯＦＤＭの参照パイロット信号を使用した到来方向推定法である。
【００２７】
また、上述したように、送信装置２は、携帯電話回線網を利用して監視・制御装置１に送信部ＧＰＳデータを送信する。そして、監視・制御装置１は、送信部ＧＰＳデータを受信装置３に送信する。受信装置３は、通信部３３を介して、送信部ＧＰＳデータを受け取る。
【００２８】
また、監視・制御装置１は、受信装置３が配置されている場所から離れた場所で受信アンテナ部３１の監視及び制御が可能であり、受信装置３の設置環境に依存しないで、システムを構築できる。
【００２９】
このように構成される到来方向推定システム１００では、受信アンテナ部３１により、ＧＰＳデータを用いた自動追尾システムにより算出した追尾角度と、到来方向推定法により算出した追尾角度の両者を適切に選択し、選択した追尾角度を、電波を送信する送信装置２が移動する位置ごとに蓄積し、同じ位置を再度通過した際により精度の高い追尾角度を算出する。以下に、受信アンテナ部３１の構成と動作について説明する。
【００３０】
受信アンテナ部３１は、図２に示すように、アンテナ部３０１と、ＧＰＳデータ取得部３０２と、推定部３０３と、第１追尾角度算出部３０４と、時間平均偏差算出部３０５と、第２追尾角度算出部３０６と、制御部３０７と、を備える。
【００３１】
アンテナ部３０１は、送信装置２の送信アンテナ部２１から送信された電波を受信する。
ＧＰＳデータ取得部３０２は、受信アンテナ部３１の位置を示すＧＰＳデータ（受信部ＧＰＳデータ）を取得する。
【００３２】
推定部３０３は、所定の推定方法によって、電波の到来方向を受信アンテナ部３１が向いている方向に基づいて推定する。
【００３３】
第１追尾角度算出部３０４は、推定部３０３により推定された到来方向に基づいて第１追尾角度ａを算出する。
【００３４】
ここで、所定の推定方法によって到来方向を推定し、第１追尾角度ａを算出する方法について説明する。
第１追尾角度ａは、現在、アンテナ部３０１が向いている方向（方角）に対して、相対的な電波の到来方向を示すものであり、ＭＵＳＩＣ、又はＥＳＰＲＩＴ等の方法によりアンテナ部３０１を走査することにより、又は、アンテナ部３０１を複数のアンテナ素子で構成し、各アンテナ素子による受信レベル、位相差等に基づいて算出される。
【００３５】
アンテナ部３０１を走査する方法を採用した場合には、推定部３０３及び第１追尾角度算出部３０４は、微小にアンテナ部３０１を走査し、その際の電界値等の変化から、電波の到来方向を計算し、第１追尾角度ａを算出する。
【００３６】
また、複数のアンテナの受信レベル、又は位相差等に基づいて算出する方法を採用した場合には、推定部３０３及び第１追尾角度算出部３０４は、各アンテナ素子の受信レベル又は位相差を計算し、各アンテナ素子の受信レベル差又は位相差が小さくなるように各アンテナ素子の角度を調整して、電波の到来方向を計算し、第１追尾角度ａを算出する。
【００３７】
時間平均偏差算出部３０５は、第１追尾角度ａに基づいて時間平均偏差を算出する。
第２追尾角度算出部３０６は、ＧＰＳデータ取得部３０２で取得した受信部ＧＰＳデータと、通信部３３で受信した送信部ＧＰＳデータに基づいて第２追尾角度ｂを算出する。
【００３８】
ここで、第２追尾角度ｂの算出方法について説明する。第２追尾角度算出部３０６は、アンテナ部３０１のアンテナ面が向いている方位と、受信部ＧＰＳデータと、送信部ＧＰＳデータに基づいて、送受信点（送信アンテナ部２１が配置されている場所と受信アンテナ部３１が配置されている場所）の位置関係から絶対的な角度（例えば、真北を０度として送信アンテナ部２１が配置されている場所を示す方向が右に３０度といった角度）を第２追尾角度ｂとして算出する。
【００３９】
制御部３０７は、時間平均偏差算出部３０５により算出された時間平均偏差が所定の閾値を超えているかどうかを判断する。
制御部３０７は、時間平均偏差が所定の閾値を超えていないと判断した場合には、第１追尾角度ａを選択し、時間平均偏差が所定の閾値を超えていると判断した場合には、第２追尾角度ｂを選択する。
【００４０】
かかる構成によれば、受信アンテナ部３１は、ＧＰＳデータを用いた自動追尾システムにより算出した追尾角度（第２追尾角度ｂ）と、到来方向推定法により算出した追尾角度（第１追尾角度ａ）のいずれかを適切に選択するので、選択した方の追尾角度を、電波を送信する送信装置２が移動する位置ごとに蓄積することにより、送信装置２が同じ位置を再度通過した際に、より精度の高い追尾角度を算出することができる。
【００４１】
なお、本実施例では、送信部ＧＰＳデータは、監視・制御装置１を介して送信装置２から受信装置３に送信されるものとして説明したが、これに限られず、送信装置２から受信装置３に直接送信される構成でもよい。このような構成の場合には、到来方向推定システム１００は、送信装置２と受信装置３のみの構成により、精度高く電波の到来方向を推定することができる。
【００４２】
制御部３０７は、選択した第１追尾角度ａ又は第２追尾角度ｂに基づいて送信装置２から送信されてきた電波を追尾するようにアンテナ部３０１を制御する構成でもよい。
【００４３】
ここで、アンテナ部３０１の構成について説明する。
アンテナ部３０１は、フェーズドアレーアンテナにより構成される。フェーズドアレーアンテナは、多数のアンテナ素子を組み合わせて１つのアンテナとして動作させることで、アンテナの指向性を任意の方向に形成できる特徴をもつ可変指向性アンテナである。
【００４４】
このような構成によれば、制御部３０７は、第１追尾角度ａ又は第２追尾角度ｂに基づいてアンテナ部３０１の指向性を変化させることにより、送信装置２から送信されてきた電波をアンテナ部３０１により正確に追尾することができる。
【００４５】
また、アンテナ部３０１は、アンテナの仰角及び俯角を機械的に制御する回転台にアンテナが載置される構成でもよい。
【００４６】
このような構成によれば、制御部３０７は、第１追尾角度ａ又は第２追尾角度ｂに基づいてアンテナ部３０１の仰角、俯角及び回転方向を制御するので、送信装置２から送信されてきた電波をアンテナ部３０１により正確に追尾することができる。
【００４７】
受信アンテナ部３１は、図２に示すように、制御部３０７により選択された第１追尾角度ａ又は第２追尾角度ｂを、送信装置２の位置を示すＧＰＳデータに基づく緯度及び経度が含まれる所定の緯度範囲及び経度範囲に対応付けて記憶するメモリ部３０８を備える構成でもよい。
【００４８】
制御部３０７は、所定の緯度範囲及び経度範囲に第１追尾角度ａ又は第２追尾角度ｂを記憶するときに、既に追尾角度が記憶されている場合には、第１追尾角度ａ又は第２追尾角度ｂと、既に記憶されている追尾角度とを平均化処理し、平均化処理後の追尾角度をメモリ部３０８に記憶する。
【００４９】
かかる構成によれば、受信アンテナ部３１は、選択した追尾角度を、送信装置２から送信されてきたＧＰＳデータに基づいて所定の緯度範囲及び所定の経度範囲に対応付けてメモリ部３０８に記憶し、また、既に、緯度範囲及び所定の経度範囲に追尾角度が記憶されている場合には、平均化処理後の追尾角度を記憶するので、送信装置２が過去に通過した場所付近に移動した場合には、精度の高い追尾角度をメモリ部３０８に記憶することができる。
【００５０】
ここで、受信アンテナ部３１の具体的な動作について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、メモリ部３０８には、図４に示すように、送信部ＧＰＳデータに基づく緯度経度データｃに、追尾角度ｄ、到来方向推定角度（第１追尾角度ａ）の時間平均偏差ｅ、特異点フラグｆ、異常値フラグｇ及び格納データ数ｈが関連付けられて記憶されているものとする。また、送信部ＧＰＳデータに基づく緯度経度データｃは、所定の緯度範囲及び経度範囲で表されているものとするが、これに限られない。
【００５１】
ステップＳＴ１において、第１追尾角度算出部３０４は、推定部３０３により推定された到来方向に基づいて到来方向推定角度（以下、第１追尾角度ａという）を算出する。なお、受信アンテナ部３１は、ステップＳＴ１の工程において、送信装置２から送信部ＧＰＳデータを取得するものとする。
【００５２】
ステップＳＴ２において、第２追尾角度算出部３０６は、取得した送信部ＧＰＳデータに基づいて、第２追尾角度ｂを算出する。
【００５３】
ステップＳＴ３において、制御部３０７は、メモリ部３０８を参照し、取得した送信部ＧＰＳデータに対応する緯度経度データｃの特異点フラグｆが「１」に設定されているか否かを判断する。特異点フラグｆが「１」に設定されていると判断した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ４に進み、特異点フラグｆが「１」に設定されていない、すなわち、特異点フラグｆが「０」であると判断した場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ５に進む。
【００５４】
なお、特異点フラグｆは、第１追尾角度ａが広範囲にわたって正常な値でないときに「１」に設定される。例えば、制御部３０７は、ステップＳＴ１の工程で第１追尾角度ａを算出した際に、第１追尾角度ａが広範囲にわたって正常な値でないと判断した場合に、メモリ部３０８を参照し、取得した送信部ＧＰＳデータに対応する緯度経度データｃの特異点フラグｆを「１」に設定する。
【００５５】
また、第１追尾角度ａが正常な値かどうかの判断は、以下のようにして行う。制御部３０７は、時間的に第１追尾角度ａ（相対的な角度）がある値の範囲（例えば、０〜１０度の間）に収まっていたのに、特定の地点で、今までと大きく違う値（例えば、２０度や３０度等）が算出され、その地点を通過しきると、もとの値（０〜１０度の間）に戻るような場合に、第１追尾角度ａが正常な値ではないと判断する。また、制御部３０７は、短時間の間に、第１追尾角度ａが大きくばらつき（例えば、０〜５０度の間）、安定した値が出ない場合にも、第１追尾角度ａが正常な値ではないと判断する。
【００５６】
ステップＳＴ４において、制御部３０７は、特異点の範囲外（第１追尾角度ａが正常な値になる地点）になるまで、第２追尾角度ｂに基づいてアンテナ部３０１の制御を行う。
【００５７】
ステップＳＴ５において、制御部３０７は、メモリ部３０８を参照し、取得した送信部ＧＰＳデータに対応する緯度経度データｃの異常値フラグｇが「１」に設定されているか否かを判断する。異常値フラグｇが「１」に設定されていると判断した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ６に進み、異常値フラグｇが「１」に設定されていない、すなわち、異常値フラグｇが「０」であると判断した場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ７に進む。
【００５８】
ステップＳＴ６において、制御部３０７は、ステップＳＴ１の工程で算出した第１追尾角度ａを破棄して、ステップＳＴ２で算出した第２追尾角度ｂを選択する。
【００５９】
ステップＳＴ７において、制御部３０７は、第１追尾角度ａが一定確率以上、所定の閾値の範囲内に収まっているかどうかを判断する。具体的には、制御部３０７は、時間平均偏差算出部３０５により算出された第１追尾角度ａの時間平均偏差ｅが所定の閾値の範囲内に収まっているかどうかを判断する。時間平均偏差ｅが所定の閾値の範囲内に収まっていると判断した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ１１に進み、時間平均偏差ｅが所定の閾値範囲内に収まっていないと判断した場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ８に進む。
【００６０】
なお、制御部３０７は、時間平均偏差ｅが所定の閾値の範囲内に収まっていると判断した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ１の工程で算出した第１追尾角度ａをステップＳＴ１１の処理に用いる。
【００６１】
ステップＳＴ８において、制御部３０７は、メモリ部３０８を参照し、取得した送信部ＧＰＳデータに対応する緯度経度データｃの異常値フラグｇを「１」に設定する。例えば、制御部３０７は、（１）式にしたがって、時間平均偏差ｅが所定の閾値の範囲内に収まっていない場合には、異常値フラグｇを「１」に設定する。
【数１】
2014122829.tif 000003
【００６２】
ステップＳＴ９において、制御部３０７は、近隣の格納データがステップＳＴ７の条件を満たすかどうか、すなわち、取得した送信部ＧＰＳデータに対応する緯度経度データの近隣の緯度経度データの追尾角度が一定確率以上、所定の閾値の範囲内に収まっているかどうかを判断する。所定の閾値の範囲内に収まっていると判断した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ１０に進み、所定の閾値範囲内に収まっていないと判断した場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ６に進む。
【００６３】
ステップＳＴ１０において、制御部３０７は、ステップＳＴ１の工程で算出した第１追尾角度ａを破棄して、近隣に格納されている追尾角度の平均値を算出する。
【００６４】
ステップＳＴ１１において、制御部３０７は、ステップＳＴ７のデータ（第１追尾角度ａ）、ステップＳＴ１０のデータ（近隣に格納されている追尾角度の平均値）又はステップＳＴ６のデータ（第２追尾角度ｂ）を、取得した送信部ＧＰＳデータに対応する緯度経度データの追尾角度として記憶する。
【００６５】
また、制御部３０７は、取得した送信部ＧＰＳデータに対応する緯度経度データの追尾角度に既に過去の追尾角度が書き込まれている場合には、ステップＳＴ７のデータ（第１追尾角度ａ）、ステップＳＴ１０のデータ（近隣に格納されている追尾角度の平均値）又はステップＳＴ６のデータ（第２追尾角度ｂ）と、既に格納されている追尾角度とを平均化処理し、平均化処理後の追尾角度を記憶する。
【００６６】
ステップＳＴ１２において、制御部３０７は、メモリ部３０８に記憶されている格納データ数ｈが所定の値を超えた場合、当該格納データ数ｈに対応する追尾角度ｄに基づいて、アンテナ部３０１を制御し、ステップＳＴ１の工程にもどる。
【００６７】
つぎに、送信装置２の移動に伴って、各データが格納される緯度・経度上の位置と、平均化処理について、図５を参照しながら説明する。図５中の縦軸は、緯度を示し、横軸は、経度を表している。また、送信装置２は、中継車等の移動体に固定されており、移動体の移動に伴って位置が移動するものとする。また、以下では、図５に示すように、北東（図５中左下から図５中右上）に向かって送信装置２が移動した場合を想定する。
【００６８】
送信装置２は、送信点（図５中の点Ａ〜点Ｆ）において、データ（送信部ＧＰＳデータ）を受信アンテナ部３１に送信する。
【００６９】
本実施例では、受信アンテナ部３１は、０．００１度単位で緯度と経度を区切ってデータを格納する。また、本実施例では、データが格納される経度・緯度上の位置は、Ｘ（緯度：３５．４５５０度、経度：１３５．１２３０度）、Ｙ（経度：３５．４５５０度、緯度：１３５．１２４０度）及びＺ（経度：３５．４５６０度、緯度：１３５．１２５０度）とする。
【００７０】
受信アンテナ部３１は、例えば、緯度が３５．４５４５度〜３５．４５５５度、経度が１３５．１２２５度〜１３５．１２３５度の範囲で取得したデータをＸ（緯度：３５．４５５０度、経度：１３５．１２３０度）に格納する。
【００７１】
また、受信アンテナ部３１は、データを格納する位置に、既にデータが書き込まれていた場合には、（２）式に示す処理を行う。なお、上述したように、ｄは、追尾角度を示し、ｅは、第１追尾角度ａの時間平均偏差を示し、ｈは、格納データ数を示す。
【数２】
2014122829.tif 000004
【００７２】
ここで、上述したステップＳＴ１１で用いるデータは、ステップＳＴ７のデータ（第１追尾角度ａ）、ステップＳＴ１０のデータ（近隣に格納されている追尾角度の平均値）又はステップＳＴ６のデータ（第２追尾角度ｂ）である。
【００７３】
制御部３０７は、（２）式に示すように、格納済みの追尾角度ｄ１と格納済みデータ数ｈ１を乗算し、ステップＳＴ７のデータ（第１追尾角度ａ）、ステップＳＴ１０のデータ（近隣に格納されている追尾角度の平均値）又はステップＳＴ６のデータ（第２追尾角度ｂ）を加算して、全データ数（ｈ１＋１）で除算することによって得られたデータを追尾角度ｄとしてメモリ部３０８に格納する。
【００７４】
制御部３０７は、（２）式に示すように、格納済みの時間平均偏差ｅ１と格納済みデータ数ｈ１を乗算し、新たに送られてきた時間平均偏差（ステップＳＴ７で用いた時間平均偏差ｅ）を加算して、全データ数（ｈ１＋１）で除算することによって得られたデータを時間平均偏差ｅとしてメモリ部３０８に格納する。
【００７５】
制御部３０７は、（２）式に示すように、格納済みの格納データ数ｈ１に１を加算したものを格納データ数ｈとしてメモリ部３０８に格納する。
【００７６】
制御部３０７は、格納済みの特異点フラグｆと、新たに設定された特異点フラグｆの論理和を計算して、計算結果を特異点フラグｆとしてメモリ部３０８に格納する。
制御部３０７は、同様に、格納済みの異常値フラグｇと、新たに設定された異常値フラグｇの論理和を計算して、計算結果を異常値フラグｇとしてメモリ部３０８に格納する。
【００７７】
また、図５に示すデータの格納位置について具体的に説明する。
制御部３０７は、点Ａから送信されてきたデータ（以下、データＡという）及び点Ｂから送信されてきたデータ（以下、データＢという）を処理し、処理後の各データ（追尾角度ｄ、第１追尾角度ａの時間平均偏差ｅ、特異点フラグｆ、異常値フラグｇ及び格納データ数ｈ）をＸ（緯度：３５．４５５０度、経度：１３５．１２３０度）に格納する。
【００７８】
同様に、制御部３０７は、点Ｃから送信されてきたデータ（以下、データＣという）を処理し、処理後の各データをＹ（緯度：３５．４５５０度、経度：１３５．１２４０度）に格納する。また、制御部３０７は、点Ｄから送信されてきたデータ（以下、データＤという）、点Ｅから送信されてきたデータ（以下、データＥという）及び点Ｆから送信されてきたデータ（以下、データＦという）を処理し、処理後のデータをＺ（緯度：３５．４５６０度、経度：１３５．１２５０度）に格納する。
【００７９】
また、初期状態においては、格納位置Ｘ、Ｙ及びＺには、何もデータが格納されていない。よって、制御部３０７は、データＡに基づく各データと、データＣに基づく各データと、データＤに基づく各データをそのままＸ、Ｙ及びＺに格納する。
【００８０】
その後、データＢが送信されてきた場合には、制御部３０７は、（２）式に基づいて、Ｘに格納済みのデータＡに基づく各データと、データＢに基づく各データを平均化する処理を行って、平均化後の各データをメモリ部３０８に格納する。
【００８１】
また、データＥが送信されてきた場合には、制御部３０７は、（２）式に基づいて、Ｚに格納済みのデータＤに基づく各データと、データＥに基づく各データを平均化する処理を行って、平均化後の各データ（以下では、データＤ、Ｅに基づく各データという）をメモリ部３０８に格納する。
【００８２】
また、データＦが送信されてきた場合には、制御部３０７は、（２）式に基づいて、Ｚに格納済みのデータＤ、Ｅに基づく各データと、データＦに基づく各データを平均化する処理を行って、平均化後の各データをメモリ部３０８に格納する。
【００８３】
このようにして、受信アンテナ部３１は、到来方向推定等の方式により得られた追尾角度を基本としながら、精度の低い所でＧＰＳデータから算出した追尾角度を選択することで、マルチパス環境下等、到来電波に基づいた推定が不安定な所でも安定した追尾角度を算出することができる。
【００８４】
さらに、受信アンテナ部３１は、送信装置２の位置を示すＧＰＳデータ（送信部ＧＰＳデータ）に基づいて、過去のデータを蓄積し、参照することで、送信装置２が過去に通った点の近隣に移動したような場合には、より精度の高い追尾角度に基づいてアンテナ部３０１を制御することができる。
【００８５】
なお、本実施例では、主にアンテナ装置と到来方向推定システムの構成と動作について説明したが、これに限られず、各構成要素を備え、精度の高い追尾角度を算出するための方法、及びプログラムとして構成されてもよい。
【００８６】
さらに、アンテナ装置又は到来方向推定システムの機能を実現するためのプログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。
【００８７】
ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００８８】
さらに「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでもよい。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１  監視・制御装置
２  送信装置
３  受信装置
２１  送信アンテナ部
３１  受信アンテナ部
３２  処理部
３３  通信部
１００  到来方向推定システム
３０１  アンテナ部
３０２  ＧＰＳデータ取得部
３０３  推定部
３０４  第１追尾角度算出部
３０５  時間平均偏差算出部
３０６  第２追尾角度算出部
３０７  制御部
３０８  メモリ部
【図１】
2014122829.tif 000005
【図２】
2014122829.tif 000006
【図３】
2014122829.tif 000007
【図４】
2014122829.tif 000008
【図５】
2014122829.tif 000009