(57)【要約】【課題】ハードウェア構成を複雑化させることなく、直接波と反射波とを確実に判別する。【解決手段】音波および電磁波を含む波動信号を受信する素子として任意に配置されるサイトに個別に設置された複数のブランチに対して、送信端から到来した波動信号の集合を示す信号ベクトルを求めるベクトル収集ステップと、信号ベクトルに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列を求める相関演算ステップと、行列に所定の行列演算処理を行うことにより、波動信号の到来方向に関する角度スペクトルを求める行列演算ステップと、角度スペクトルの最大値を波動信号が直接波であるか否かを判定するための指標値として抽出する抽出ステップと、角度スペクトルの値に関して予め定めた少なくとも一つに閾値と指標値とを比較する比較ステップと、少なくとも一つの閾値と指標値との比較結果に基づいて、波動信号が直接波であるか否かを判定する判定ステップとを備える。【選択図】      図１
2006337279.tif 000002
【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素子として任意に配置されるサイトに個別に設置された複数のブランチに対して、送信端から到来した波動信号の集合を示す信号ベクトルを求め、
前記信号ベクトルに基づき、前記サイトに到来した波動信号の相関を示す行列を求め、
前記行列に所定の行列演算処理を行うことにより、前記波動信号の到来方向に関する角度スペクトルを求め、
前記角度スペクトルの最大値を前記波動信号が直接波であるか否かを判定するための指標値として抽出し、
前記角度スペクトルの値に関して予め定めた少なくとも一つに閾値と前記指標値とを比較し、
前記少なくとも一つの閾値と前記指標値との比較結果に基づいて、前記波動信号が直接波であるか否かを判定する
ことを特徴とする直接波反射波判定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の直接波反射波判定方法において、
前記指標値を抽出する際に、
前記角度スペクトルに基づいて前記波動信号の到来方向を推定し、
前記推定された到来方向に基づいて、前記複数のブランチの配置と前記送信端が位置し得る方向とに対して定まる誤差を前記信号ベクトルについて補正して補正信号ベクトルを求め、
前記補正信号ベクトルに基づき、前記サイトに到来した波動信号の相関を示す行列を改めて求め、
前記行列に所定の行列演算処理を行うことにより、前記補正信号ベクトルで示される前記波動信号の到来方向に関する角度スペクトルを求め、
前記角度スペクトルの最大値を前記波動信号が直接波であるか否かを判定するための指標値として抽出して、前記少なくとも一つの閾値との比較処理に供する
ことを特徴とする直接波反射波判定方法。
【請求項３】
請求項１に記載の直接波反射波判定方法において、
前記指標値を抽出する際に、
前記角度スペクトルに基づいて前記波動信号の到来方向を推定し、
前記角度スペクトルに関して、前記複数のブランチの配置と前記送信端が位置し得る方向とに対して定まる誤差を補正して補正角度スペクトルを求め、
前記補正角度スペクトルの最大値を前記波動信号が直接波であるか否かを判定するための指標値として抽出て、前記少なくとも一つの閾値との比較処理に供する
ことを特徴とする直接波反射波判定方法。
【請求項４】
請求項２に記載の直接波反射波判定方法において、
前記補正信号ベクトルで示される前記波動信号の到来方向に関して再計算された角度スペクトルから指標値を抽出する際に、
前記再計算された角度スペクトルについて、前記複数のブランチの配置と前記送信端が位置し得る方向とに対して定まる誤差を補正して補正角度スペクトルを求め、
前記補正角度スペクトルの最大値を前記波動信号が直接波であるか否かを判定するための指標値として抽出して、前記少なくとも一つの閾値との比較処理に供する
ことを特徴とする直接波反射波判定方法。
【請求項５】
音波および電磁波を含む波動信号を受信する素子として任意に配置されるサイトに個別に設置された複数のブランチに対して、送信端から到来した波動信号の集合を示す信号ベクトルを求め、
前記信号ベクトルに基づき、前記サイトに到来した波動信号の相関を示す行列を求め、
前記サイトに予め定めた信号数の波動信号が到来したとの仮定に基づいて、前記行列に所定の行列演算処理を行うことにより、前記波動信号の到来方向に関する角度スペクトルを求め、
前記角度スペクトルの最大値を前記波動信号が直接波であるか否かを判定するための指標値として抽出し、
前記角度スペクトルの値に関して予め定めた少なくとも一つに閾値と前記指標値とを比較し、
前記少なくとも一つの閾値と前記指標値との比較結果に基づいて、前記波動信号が直接波であるか否かを判定する
ことを特徴とする直接波反射波判定方法。
【請求項６】
請求項５に記載の直接波反射波判定方法において、
前記仮定された信号数に関する角度スペクトルを算出する際に、
前記行列に所定の行列演算処理を行うことにより、前記波動信号の到来方向に関する角度スペクトルを求め、
前記角度スペクトルに基づいて前記波動信号の到来方向を推定し、
前記推定された到来方向に基づいて、前記複数のブランチの配置と前記送信端が位置し得る方向とに対して定まる誤差を前記信号ベクトルについて補正して補正信号ベクトルを求め、
前記補正信号ベクトルに基づき、前記サイトに到来した波動信号の相関を示す行列を改めて求め、
前記サイトに前記信号数の波動信号が到来したとの仮定に基づいて、前記行列に所定の行列演算処理を行うことにより、前記補正信号ベクトルで示される前記波動信号の到来方向に関する角度スペクトルを求めて、指標値の抽出処理に供する、
ことを特徴とする直接波反射波判定方法。
【請求項７】
請求項５に記載の直接波反射波判定方法において、
前記指標値を抽出する際に、
前記角度スペクトルに基づいて前記波動信号の到来方向を推定する推定ステップと、
前記角度スペクトルに関して、前記複数のブランチの配置と前記送信端が位置し得る方向とに対して定まる誤差を補正して補正角度スペクトルを求め、
前記補正角度スペクトルの最大値を前記波動信号が直接波であるか否かを判定するための指標値として抽出て、前記少なくとも一つの閾値との比較処理に供する
ことを特徴とする直接波反射波判定方法。
【請求項８】
請求項６に記載の直接波反射波判定方法において、
前記指標値を抽出する際に、
前記再計算された角度スペクトルについて、前記複数のブランチの配置と前記送信端が位置し得る方向とに対して定まる誤差を補正して補正角度スペクトルを求め、
前記補正角度スペクトルの最大値を前記波動信号が直接波であるか否かを判定するための指標値として抽出して、前記少なくとも一つの閾値との比較処理に供する
ことを特徴とする直接波反射波判定方法。
【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ついてその送信端の方向または位置を推定するために、到来方向を推定する対象の波動信号が直接波であるか否かを判定する直接波反射波判定方法に関する。
【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、かつ従来から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１５に示す空中線系として構成される。
【０００３】
ここに、図１５に示す空中線系は、サイト１０に配置されたアレーアンテナ１１（複数Ｎのアンテナ素子１２−１〜１２―Ｎの列として構成され、これらのアンテナ素子１２−１〜１２―Ｎは、共通の間隔ｄで直線状に配置される。）と、サイト１０において、アンテナ素子１２−１〜１２―Ｎの給電点にそれぞれ接続された信号処理回路１３から構成される。
【０００４】
このような構成の空中線系では、例えば、図１５に示すように、アレーアンテナ１１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１２−１〜１２―Ｎ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１３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】
2006337279.tif 000003
（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。
【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】
【０００７】
アレーアンテナに到来した到来波の方向を推定する技術を利用し、送信端の位置同定や探索を行う際には、送信端から直接到来する直接波の到来方向を推定することが必須である。
しかしながら、上述した従来技術では、サイト１０に配置されたアレーアンテナ１１に到来した到来波が送信端から直接伝播した直接波であるか、１次以上の反射を介した反射波であるかを判別することなく、到来方向の推定を行っていた。このため、誤って反射波の到来方向を推定してしまう場合があり、送信端の位置同定や探索のための機能を十分に果たすことができなかった。
【０００８】
送信端の位置同定や探索のためにサイトへの到来波の到来方向を推定する技術としては、特許文献１に開示された技術が提案されている。
この特許文献１の技術は、波源が規定の信号群を２回以上送信し、受信側では信号群の繰り返しに対応する相互相関を求め、相互相関行列を使ったＭＵＳＩＣアルゴリズムによる到来方向の推定を行うことで、直接波の到来方向を推定している。
【０００９】
しかしながら、この手法では、アンテナに対して必ず直接波が入射していることを前提としているので、何らかの理由で、直接波が遮蔽されてしまって、アンテナに反射波のみが入射している場合には適用できない。
また、この手法を実現するためには、波源側には規定の信号群を繰り返し送信する機能を備える必要があり、また、受信側には、繰り返し到来する信号群について相互相関を求める機能を備える必要があり、ハードウェアが複雑になってしまう。  
【００１０】
本発明は、ハードウェア構成を複雑化させることなく、直接波と反射波とを確実に判別可能な直接波反射波判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】
【００１１】
本発明にかかわる第１の直接波反射波判定方法は、ベクトル収集ステップと、相関演算ステップと、抽出ステップと、比較ステップと、判定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第１の直接波反射波判定方法の原理は、以下の通りである。
ベクトル収集ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信する素子として任意に配置されるサイトに個別に設置された複数のブランチに対して、送信端から到来した波動信号の集合を示す信号ベクトルを求める。相関演算ステップは、信号ベクトルに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列を求める。行列演算ステップは、行列に所定の行列演算処理を行うことにより、波動信号の到来方向に関する角度スペクトルを求める。抽出ステップは、角度スペクトルの最大値を波動信号が直接波であるか否かを判定するための指標値として抽出する。比較ステップは、角度スペクトルの値に関して予め定めた少なくとも一つに閾値と指標値とを比較する。判定ステップは、少なくとも一つの閾値と指標値との比較結果に基づいて、波動信号が直接波であるか否かを判定する。
【００１２】
このように構成された第１の直接波反射波判定方法の動作は、下記の通りである。
ベクトル収集ステップで求められた信号ベクトルについて相関演算ステップにより相関演算を行って得られた行列に、行列演算ステップにより、適切な行列演算を施すことによってサイトに到来した波動信号の到来方向に関する角度スペクトルが得られる。
このようにして得られた角度スペクトルは、受信信号と到来方向との相関を示している。したがって、送信端とアンテナとが見通しにあり、送信端から直接到来した波動信号が支配的にアレーアンテナに入射する環境においては、その値は、直接到来した波動信号の到来角度において著しく大きくなる。
【００１３】
故に、例えば、上述したような環境において想定される支配的な波動信号の到来方向に対応する値に基づいて少なくとも一つの閾値を決定しておくことができる。そして、このようにして決定された閾値と抽出ステップで指標値として抽出した角度スペクトルの最大値とを比較ステップにおいて比較し、判定ステップにより、上述した指標値が閾値以上であるか否かに基づいて、サイトに到来した波動信号が直接波であるか反射波であるかを判定することができる。
【００１４】
ここで、上述した相関演算ステップや行列演算ステップは、ＭＵＳＩＣアルゴリズムなどの代表的な到来方向推定手法においてサイトに到来する波動信号についてその到来方向を推定する過程において実行される手順である。つまり、第１の直接波反射波判定方法によれば、到来方向推定処理の過程において得られるパラメータ群(例えば、角度スペクトル)から抽出した判定のための指標値に基づいて、サイトに到来する波動信号が直接波であるか反射波であるかを判定することができる。
【００１５】
本発明にかかわる第２の直接波反射波判定方法は、上述した第１の直接波反射波判定方法において、抽出ステップに、推定ステップと、ベクトル補正ステップと、相関再計算ステップと、スペクトル再計算ステップと、指標抽出ステップとを備えて構成される。
本発明にかかわる第２の直接波反射波判定方法の原理は、以下の通りである。
上述した第１の直接波反射波判定方法の抽出ステップにおいて、推定ステップは、角度スペクトルに基づいて波動信号の到来方向を推定する。ベクトル補正ステップは、推定された到来方向に基づいて、複数のブランチの配置と送信端が位置し得る方向とに対して定まる誤差を信号ベクトルについて補正して補正信号ベクトルを求める。相関再計算ステップは、補正信号ベクトルに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列を改めて求める。スペクトル再計算ステップは、行列に所定の行列演算処理を行うことにより、補正信号ベクトルで示される波動信号の到来方向に関する角度スペクトルを求める。指標抽出ステップは、角度スペクトルの最大値を波動信号が直接波であるか否かを判定するための指標値として抽出して、少なくとも一つの閾値との比較処理に供する。
【００１６】
このように構成された第２の直接波反射波判定方法の動作は、下記の通りである。
指標値の抽出に先立って、推定ステップにより、波動信号の到来方向が推定され、ベクトル補正ステップにより、この推定結果で示される送信端の方向とブランチの配置とに対応して想定される誤差を補正した補正信号ベクトルが求められる。このようにして得られた補正信号ベクトルに基づいて、相関再計算ステップにより、改めて波動信号の相関を示す行列を求め、この行列に基づいて、スペクトル再計算ステップによって求めた角度スペクトルを指標選択ステップに供することにより、ブランチの配置と送信端の方向とに対応して想定される誤差を考慮した指標値を抽出し、比較ステップに供することができる。
【００１７】
本発明にかかわる第３の直接波反射波判定方法は、上述した第１の直接波反射波判定方法において、抽出ステップに、推定ステップと、スペクトル補正ステップと、指標選択ステップとを備えて構成される。
本発明にかかわる第３の直接波反射波判定方法の原理は、以下の通りである。
上述した第１の直接波反射波判定方法の抽出ステップにおいて、推定ステップは、角度スペクトルに基づいて波動信号の到来方向を推定する。スペクトル補正ステップは、角度スペクトルに関して、複数のブランチの配置と送信端が位置し得る方向とに対して定まる誤差を補正して補正角度スペクトルを求める。指標選択ステップは、補正角度スペクトルの最大値を波動信号が直接波であるか否かを判定するための指標値として抽出して、少なくとも一つの閾値との比較処理に供する。
【００１８】
このように構成された第３の直接波反射波判定方法の動作は、下記の通りである。
指標値の抽出に先立って、推定ステップによる波動信号の到来方向についての推定処理が行われ、この推定結果に基づいて、スペクトル補正ステップによる角度スペクトルの補正処理が行われる。このようにして得られた角度スペクトルでは、推定結果で示された到来方向と各ブランチの配置によって定まる誤差が補正されているので、ブランチの配置によって生じるサイトの指向性にかかわる誤差にかかわらず、指標選択ステップにより、適切な指標値を選択し、比較ステップの処理に供することができる。
【００１９】
本発明にかかわる第４の直接波反射波判定方法は、上述した第２の直接波反射波判定方法において、指標抽出ステップに、スペクトル補正ステップと、指標選択ステップとを備えて構成される。
本発明にかかわる第４の直接波反射波判定方法の原理は、以下の通りである。
上述した第２の直接波反射波判定方法の指標抽出ステップにおいて、スペクトル補正ステップは、再計算された角度スペクトルについて、複数のブランチの配置と送信端が位置し得る方向とに対して定まる誤差を補正して補正角度スペクトルを求める。指標選択ステップは、補正角度スペクトルの最大値を波動信号が直接波であるか否かを判定するための指標値として抽出して、少なくとも一つの閾値との比較処理に供する。
【００２０】
このように構成された第４の直接波反射波判定方法の動作は、下記の通りである。
上述したようにして、補正信号ベクトルで示される波動信号の到来方向に関して再計算された角度スペクトルについて、スペクトル補正ステップによる補正を行うことにより、ブランチの配置によって生じるサイトの指向性にかかわる誤差をより精密に補正し、より適切な指標値を比較ステップによる閾値との比較に供することができる。
【００２１】
本発明にかかわる第５の直接波反射波判定方法は、ベクトル収集ステップと、相関演算ステップと、近似スペクトル算出ステップと、抽出ステップと、比較ステップと、判定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第５の直接波反射波判定方法の原理は、以下の通りである。
ベクトル収集ステップは、音波および電磁波を含む波動信号を受信する素子として任意に配置されるサイトに個別に設置された複数のブランチに対して、送信端から到来した波動信号の集合を示す信号ベクトルを求める。相関演算ステップは、信号ベクトルに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列を求める。近似スペクトル算出ステップは、サイトに予め定めた信号数の波動信号が到来したとの仮定に基づいて、行列に所定の行列演算処理を行うことにより、波動信号の到来方向に関する角度スペクトルを求める。抽出ステップは、角度スペクトルの最大値を波動信号が直接波であるか否かを判定するための指標値として抽出する。比較ステップは、角度スペクトルの値に関して予め定めた少なくとも一つに閾値と指標値とを比較する。判定ステップは、少なくとも一つの閾値と指標値との比較結果に基づいて、波動信号が直接波であるか否かを判定する。
【００２２】
このように構成された第５の直接波反射波判定方法の動作は、下記の通りである。
ベクトル収集ステップで求められた信号ベクトルについて相関演算ステップにより相関演算を行って得られた行列に、例えば、サイトに到来する波動信号が１波のみであるとの仮定に基づいて、近似スペクトル算出ステップによる行列演算を行うことにより、サイトに到来した波動信号の到来方向に関する角度スペクトルが得られる。
【００２３】
上述した仮定は、サイトにおいて直接波が支配的に受信され、他の到来波の影響が無視できる状態に対応しており、サイトに直接波が到来している場合の受信状況を極めてよく近似している。その一方、サイトに無視できない強度を持つ複数の反射波が到来している場合には、上述した仮定は現実の受信状況に矛盾することになる。したがって、上述した仮定の下に求められた角度スペクトルには、サイトの受信状況と上述した仮定との合致度が反映される。つまり、サイトに到来している波動信号の数が仮定した信号数に等しければ、角度スペクトルに高い相関値が現れ、一方、サイトに到来する波動信号の数が異なる場合には、近似の前提が崩れるために相関値は一様に低くなる。
【００２４】
故に、例えば、サイトに１波のみが到来する環境において想定される相関値に基づいて少なくとも一つの閾値を決定し、この閾値を比較ステップにおける指標値との比較に供すれば、この比較結果として、直接波がサイトにおいて支配的に受信されているという仮定と、現実のサイトにおける受信状況との合致度が十分に高いか否かを知ることができる。したがって、判定ステップは、上述した指標値が閾値以上であるか否かに基づいて、サイトに到来した波動信号が直接波であるか反射波であるかを判定することができる。
【００２５】
ここで、上述した相関演算ステップは、ＭＵＳＩＣアルゴリズムなどの代表的な到来方向推定手法においてサイトに到来する波動信号についてその到来方向を推定する過程において実行される手順である。また、上述した近似スペクトル算出ステップは、ＭＵＳＩＣアルゴリズムによって到来方向が推定された波動信号が直接波である場合には、十分に正確な近似に基づく計算手順であり、この手順で得られた角度スペクトルは、そのまま到来方向推定処理に利用することができる。つまり、第５の直接波反射波判定方法によれば、到来方向推定処理の過程において得られるパラメータ群(例えば、角度スペクトル)から抽出した判定のための指標値に基づいて、サイトに到来する波動信号が直接波であるか反射波であるかを判定することができる。
【００２６】
本発明にかかわる第６の直接波反射波判定方法は、上述した第５の直接波反射波判定方法において、近似スペクトル算出ステップに、行列演算ステップと、推定ステップと、ベクトル補正ステップと、相関再計算ステップと、スペクトル再計算ステップとを備えて構成される。
本発明にかかわる第６の直接波反射波判定方法の原理は、以下の通りである。
【００２７】
上述した第５の直接波反射波判定方法の近似スペクトル算出ステップにおいて、行列演算ステップは、行列に所定の行列演算処理を行うことにより、波動信号の到来方向に関する角度スペクトルを求める。推定ステップは、角度スペクトルに基づいて波動信号の到来方向を推定する。ベクトル補正ステップは、推定された到来方向に基づいて、複数のブランチの配置と送信端が位置し得る方向とに対して定まる誤差を信号ベクトルについて補正して補正信号ベクトルを求める。相関再計算ステップは、補正信号ベクトルに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列を改めて求める。スペクトル再計算ステップは、サイトに信号数の波動信号が到来したとの仮定に基づいて、行列に所定の行列演算処理を行うことにより、補正信号ベクトルで示される波動信号の到来方向に関する角度スペクトルを求めて、抽出ステップの処理に供する。
【００２８】
このように構成された第６の直接波反射波判定方法の動作は、下記の通りである。
指標値の抽出に先立って、推定ステップにより、波動信号の到来方向が推定され、ベクトル補正ステップにより、この推定結果で示される送信端の方向とブランチの配置とに対応して想定される誤差を補正した補正信号ベクトルが求められる。このようにして得られた補正信号ベクトルに基づいて、相関再計算ステップにより、改めて波動信号の相関を示す行列を求め、この行列に基づいて、スペクトル再計算ステップによって求めた角度スペクトルを指標選択ステップに供することにより、ブランチの配置と送信端の方向とに対応して想定される誤差を考慮した指標値を抽出し、比較ステップに供することができる。
【００２９】
本発明にかかわる第７の直接波反射波判定方法は、上述した第５の直接波反射波判定方法において、抽出ステップに、スペクトル補正ステップと、指標選択ステップとを備えて構成される。
本発明にかかわる第７の直接波反射波判定方法の原理は、以下の通りである。
上述した第５の直接波反射波判定方法の抽出ステップにおいて、スペクトル補正ステップは、角度スペクトルに関して、複数のブランチの配置と送信端が位置し得る方向とに対して定まる誤差を補正して補正角度スペクトルを求める。指標選択ステップは、補正角度スペクトルの最大値を波動信号が直接波であるか否かを判定するための指標値として抽出て、少なくとも一つの閾値との比較処理に供する。
【００３０】
このように構成された第７の直接波反射波判定方法の動作は、下記の通りである。
指標値の抽出に先立って、推定ステップによる波動信号の到来方向についての推定処理が行われ、この推定結果に基づいて、スペクトル補正ステップによる角度スペクトルの補正処理が行われる。このようにして得られた角度スペクトルでは、推定結果で示された到来方向と各ブランチの配置によって定まる誤差が補正されているので、ブランチの配置によって生じるサイトの指向性にかかわる誤差にかかわらず、指標選択ステップにより、適切な指標値を選択し、比較ステップの処理に供することができる。
【００３１】
本発明にかかわる第８の直接波反射波判定方法は、上述した第６の直接波反射波判定方法において、指標抽出ステップに、スペクトル補正ステップと、指標選択ステップとを備えて構成される。
本発明にかかわる第８の直接波反射波判定方法の原理は、以下の通りである。
上述した第６の直接波反射波判定方法の指標抽出ステップにおいて、スペクトル補正ステップは、角度スペクトルに関して、複数のブランチの配置と送信端が位置し得る方向とに対して定まる誤差を補正して補正角度スペクトルを求める。指標選択ステップは、補正角度スペクトルの最大値を波動信号が直接波であるか否かを判定するための指標値として抽出して、少なくとも一つの閾値との比較処理に供する。
【００３２】
このように構成された第８の直接波反射波判定方法の動作は、下記の通りである。
上述したようにして、補正信号ベクトルで示される波動信号の到来方向に関して、到来する信号数に過程による制限を加えて再計算された角度スペクトルについて、スペクトル補正ステップによる補正を行うことにより、ブランチの配置によって生じるサイトの指向性にかかわる誤差をより精密に補正し、より適切な指標値を比較ステップによる閾値との比較に供することができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上に説明したように、本発明にかかわる直接波反射波判定方法によれば、サイトに到来した波動信号に関する到来方向推定処理の過程において得られるパラメータから抽出した指標値に基づいて、到来した波動信号が直接波であるか否かを確実に判定することができる。つまり、本発明にかかわる直接波反射波判定方法によれば、サイトに到来する波動信号について到来方向を推定するために必要なハードウェアを利用して、到来波がサイトに直接伝播したか否かを判定することができる。
【００３４】
したがって、本発明にかかわる直接波反射波判定方法を到来方向推定装置に適用することにより、到来方向推定装置のハードウェア構成を増大させることなく、送信端の位置同定や探索のために十分な機能を実現することができる。
更に、上述したパラメータの算出過程あるいは算出されたパラメータの値について、ブランチの配置と推定された送信端の方向とで定まる誤差を補正した上で指標値を抽出することにより、ブランチの配置によって生じる指向性にかかわる誤差を考慮して、より、直接波と反射波とを判別するために適切な指標値を求め、正確な判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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、本発明にかかわる直接波反射波判定方法を適用した到来方向推定装置の第１の実施形態を示す。
なお、図１に示す構成要素のうち、図１５に示した各部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。
【００３６】
図１に示した信号処理回路１３に備えられたサンプリング処理部２０１は、アレーアンテナ１１を構成するアンテナ素子１２−１〜１２−N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信号ベクトルを取得する。この信号ベクトルに基づいて、相関演算処理部２０２により、波動信号の相関を示す行列が求められ、この行列が角度スペクトル算出部２０３の処理に供される。
【００３７】
図１に示した角度スペクトル算出部２０３は、位相補正レジスタ２０４に保持された位相補正値を用いて、例えば、ＭＵＳＩＣスペクトラムのように、波動信号の到来方向と相関値との関係を示す角度スペクトルを算出する。なお、図１に示した位相補正レジスタ２０４には、サイト１０に波動信号が到来し得る方向を示す方位角θに対応して、この方位角θとアレーアンテナ１１における各アンテナ素子１２−１〜１２−Ｎの配置間隔ｄとによって決定される位相差φに関連する位相補正値が格納されている。例えば、サイト１０に到来する波動信号の到来方向を方位角−９０度から＋９０度の範囲で、精度１度で推定する場合には、方位角θを上述した範囲で１度ずつ変化させた場合に想定される位相差φに関連する位相補正値をそれぞれ算出し、位相補正レジスタ２０４に格納しておく必要がある。
【００３８】
図１に示した最大値検出部２０５は、上述した角度スペクトル算出部２０３によって得られた角度スペクトル(例えは、ＭＵＳＩＣスペクトラム)の最大値を指標値Ｖ１として検出し、この指標値Ｖ１を比較部２０６に渡して、所定の閾値Ｔｈ１との比較処理に供する。一方、上述した最大値検出部２０５によって検出された角度スペクトルの最大値に対応する到来方向θは、比較部２０６による比較結果に応じて、結果出力部２０７を介して到来方向の推定結果として出力される。
【００３９】
図２に、到来方向推定動作を表す流れ図を示す。
まず、サンプリング処理部２０１により、サイト１０に到来した波動信号に対応するアレーアンテナ１１の出力信号のサンプリングを行うことにより、サイト１０に到来した波動信号の振幅および位相に関する情報を収集し、得られた情報に基づいて、サイト１０に到来した波動信号の集合を示す信号ベクトルを形成する(ステップ３０１)。
【００４０】
ここで、サイト１０に到来方向が未知である送信端より送信された波動信号が入射したとき、この到来波は、サイト１０に到来したときの振幅ｂ、未知の方位角θおよびアンテナ素子の配置間隔ｄ(図１１参照)とによって決まる位相差φと、アンテナ素子の数Ｎとを用いて、式(３)に示すような信号ベクトルｒとして表記される。
ｒ＝[ｂ ｂ・ｅjφ  …  ｂ・ｅj(N-1)φ]T  ・・・(３)
次に、相関演算処理部２０２により、上述したステップ３０１で形成された波動信号の集合を示す信号ベクトルに関する相関演算を行い、波動信号の集合を示す信号ベクトルの相関を示す行列ｒａｃｔを求める(ステップ３０２)。
【００４１】
このようにして得られた行列について、角度スペクトル算出部２０３は、例えば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムに従ってＭＵＳＩＣスペクトラムを算出し(ステップ３０３)、これを受信信号と到来方向に関する相関を示すパラメータ群である角度スペクトルとして最大値検出部２０５に渡す。
このとき、角度スペクトル算出部２０３は、まず、サイト１０に到来する波動信号の到来方向がとり得る方位角θ(−９０度≦θ≦＋９０度)それぞれについて、図１に示した位相補正レジスタ２０４から対応する位相補正値ψを求め、この位相補正値ψとアンテナ素子１２の数Ｎとを用いて、式(４)で表される方向ベクトルａａｃｔを特定する。
【００４２】
ａａｃｔ＝[α α・ｅjψ  …  ｂ・ｅj(N-1)ψ]T  ・・・(４)
次に、角度スペクトル算出部２０３は、上述した方向ベクトルとサイト１０に到来している到来波の数Ｌと、アンテナ素子の数Ｋ(＝Ｎ)と、ステップ３０２で求めた相関を示す行列ｒａｃｔに含まれる熱雑音に相当する固有値に対応する固有ベクトルＥＮ’(≡[ｅL+1，…，ｅK])を用いて、式(５)のように表されるＭＵＳＩＣスペクトラムＰＭＵ(θ)を求める。
【００４３】
【数２】
2006337279.tif 000004
最大値検出部２０５は、上述したようにして得られたＭＵＳＩＣスペクトラムの最大値を到来した波動信号が直接波であるか反射波であるかを判別するための指標値Ｖ１として検出するとともに(ステップ３０４)、この最大値に対応する方位角θを到来方向の推定値として求め(ステップ３０５)、これを結果出力部２０７に渡す。上述したステップ３０４で得られた指標値Ｖ１は、比較部２０６により、閾値Ｔｈ１と比較される(ステップ３０６)。
【００４４】
ここで、例えば、到来方向推定を行う領域において、サイト１０から見通しが得られる方向に位置する送信端から波動信号が入射する受信環境を人為的に形成し、このような環境において、波動信号とサイト１０から見た方位との相関値を観測した結果に基づいて、閾値Ｔｈ１を決定すれば、送信端から直接入射する波動信号が支配的に受信される環境において適切な値を設定することができる。また、到来方向推定を行う領域に存在する壁の材質や領域の広さなどから、送信端から直接入射する波動信号が支配的に受信される環境において想定される相関値を理論的に求め、この値に基づいてこの閾値Ｔｈ１の値を決定することもできる。
【００４５】
このようにして決定された閾値Ｔｈ１よりも、上述したステップ３０４で抽出された指標値Ｖ１が大きい場合は(ステップ３０６の肯定判定)、サイト１０の受信環境は、入射した波動信号の送信端を見通すことができる環境であって、到来波は直接波であると判断し、結果出力部２０７により、上述したステップ３０５において推定された方位角θをサイト１０に直接伝播で到来した波動信号の到来方向として出力し(ステップ３０７)、到来方向推定処理を終了する。
【００４６】
一方、指標値Ｖ１が上述した閾値Ｔｈ１よりも小さい場合は(ステップ３０６の否定判定)、サイト１０の受信環境は、入射した波動信号の送信端を見通すことができない環境であって、到来波は反射波であると判断し、結果出力部２０７により、直接波が検出されなかった旨のメッセージを出力し(ステップ３０８)、到来方向推定処理を終了する。
このようにして、到来方向推定処理に用いるために必然的に算出される角度スペクトルの値に基づいて、到来方向が推定された到来波が直接波であるか否かを判定し、直接波が到来していることが確認された場合にのみ、到来方向の推定結果を送信端の方向として出力することができる。
【００４７】
なお、上述した直接波判別技術は、当然ながら、波動信号の集合に関する角度スペクトルを用いて到来波の到来方向を推定するアルゴリズムであれば、アルゴリズムの種類にかかわらず適用可能である。したがって、図１に示した角度スペクトル算出部２０３により、例えば、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒアルゴリズムに従って角度スペクトルを求めてもよいし、ＣａｐｏｎアルゴリズムやＬＰアルゴリズムあるいは最小ノルムアルゴリズムに従って角度スペクトルを求めてもよい。
【００４８】
また、サイト１０および送信端が存在する環境や送信端から送信され得る波動信号のパラメータなどに応じて複数の閾値を予め決定しておき、比較部２０６により、これらの閾値で示される範囲と指標値Ｖ１の最大値との関係に基づいて、直接波の有無を判定することもできる。
ここで、上述した指標値Ｖ１は、到来方向推定処理の過程において必ず算出されるパラメータである角度スペクトルから抽出するので、指標値Ｖ１を得るために、到来方向推定装置に新たなハードウェアを準備する必要は全くない。また、最大値検出部２０５や比較部２０６などは、ソフトウェアによって実現することが可能であることから、到来方向推定装置のハードウェア量を全く増大させることなく、直接波と反射波とを確実に判別することが可能となるので、送信端の同定や探索に十分な機能を持つ到来方向推定装置を低コストで提供することができる。
（第２の実施形態）
図３に、本発明にかかわる直接波反射波判定方法を適用した到来方向推定装置の第２の実施形態を示す。
【００４９】
なお、図３に示す構成要素のうち、図１あるいは図１５に示した各部と同等のものについては、図１あるいは図１５に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図３に示したベクトル補正部２１１は、演算制御部２０８を介して最大値検出部２０５によって得られる到来方向の推定結果である方位角θを受け取り、補正係数レジスタ２１２に保持された情報を用いて、サンプリング処理部２０１によって得られた信号ベクトルを構成する各要素の値を補正して、再び、相関演算処理部２０２による相関演算処理に供する。
【００５０】
図３に示した補正係数レジスタ２１２は、例えば、サイト１０に備えられたアレーアンテナ１１におけるアンテナ素子１２−１〜１２−Ｎの配置面への法線方向を基準として−９０度から＋９０度の範囲の方位角θに対応して、その方位角θから到来する波動信号に対するアレーアンテナ１１の感度などのように、方位角θに依存して変化する特性による影響を補正するための補正係数Ｋθを保持している。
【００５１】
このように構成された到来方向推定装置では、図４に示すように、ステップ３０３で求められたＭＵＳＩＣスペクトラムに基づいて予備的な到来方向の推定を行い(ステップ３１０)、得られた推定結果を用いて、以下に述べる補正処理を行う。
まず、図３に示した演算制御部２０８は、到来方向の推定値θをベクトル補正部２１１に渡し、ベクトル補正部２１１に、この推定値θに対応して補正係数レジスタ２１２に保持された補正係数Ｋθに基づく補正処理を実行させる(ステップ３１１)。
【００５２】
このようにして得られた補正信号ベクトルの入力に応じて、相関演算処理部２０２により、この補正信号ベクトルの相関を示す補正行列が求められ(ステップ３１２)、更に、角度スペクトル算出部２０３により、この補正行列に基づいてＭＵＳＩＣスペクトラムの算出処理が行われる(ステップ３１３)。
このような補正処理により、アンテナ素子１２−１〜１２−Ｎの配置と送信端が位置しうる方向とによって決まるアレーアンテナ１１の指向性などによる影響が補正されるので、到来方向と受信信号との相関を忠実に示すパラメータ群として上述したＭＵＳＩＣスペクトラムを得ることができる。このようにして補正したパラメータ群を最大値検出部２０５の処理に供し、ステップ３０４以下の処理を行うことにより、アレーアンテナ１１の指向性などによる影響の有無にかかわらず、対応する到来方向から到来した波動信号がサイト１０において支配的に受信されている度合いを忠実に示す指標値Ｖ１を得ることができるので、上述した第１の実施形態において述べた閾値Ｔｈ１を用いて、到来方向が推定された到来波が直接波であるか否かをより確実に判定することができる。
（第３の実施形態）
図５に、本発明にかかわる直接波反射波判定方法を適用した到来方向推定装置の第３の実施形態を示す。
【００５３】
なお、図５に示す構成要素のうち、図１あるいは図１５に示した各部と同等のものについては、図１あるいは図１５に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図５において、最大値検出部２０５から角度スペクトル算出部２０３によって得られる指標値Ｖ１であるＭＵＳＩＣスペクトラムの最大値とこれに対応する方位角θｍａｘとは、図５に示した指標値補正部２１３に渡される。この指標値補正部２１３は、補正係数レジスタ２１４に保持された情報を用いて、上述した指標値Ｖ１を補正し、比較部２０６による閾値Ｔｈ１との比較処理に供する。
【００５４】
図５に示した補正係数レジスタ２１４は、例えば、サイト１０に備えられたアレーアンテナ１１におけるアンテナ素子１２−１〜１２−Ｎの配置面への法線方向を基準として−９０度から＋９０度の範囲の方位角θに対応して、その方位角θから到来する波動信号に対するアレーアンテナ１１の感度などのように、方位角θに依存して変化する特性による影響を補正するための補正係数Ｃθを保持している。
【００５５】
このように構成された到来方向推定装置では、図６に示すように、ステップ３０６に示した閾値Ｔｈ１との比較処理に先立って、図５に示した指標値補正部２１３により、指標値Ｖ１の補正処理が行われる(ステップ３１４)。
このとき、指標値補正部２１３は、最大値検出部２０５から受け取った指標値Ｖ１に、この指標値Ｖ１を与える方位角θｍａｘに対応して補正係数レジスタ２１４に保持された補正係数Ｃθａｍｘを乗ずることによって補正する。
【００５６】
このような補正処理により、アレーアンテナ１１の指向性などによる影響が補正されるので、補正された指標値Ｖ１により、対応する到来方向から到来した波動信号がサイト１０において支配的に受信されている度合いが忠実に示される。したがって、上述したようにして補正した指標値Ｖ１と直接波が支配的に受信されている環境におけるＭＵＳＩＣスペクトラムの値を示す閾値Ｔｈ１とを比較することにより、アレーアンテナ１１の指向性などによる影響の有無にかかわらず、到来方向が推定された到来波が直接波であるか否かをより確実に判定することができる。
【００５７】
なお、アレーアンテナ１１の指向性などによる影響が大きい場合には、以下に述べるようにして、パラメータ群を補正することができる。
例えば、角度スペクトル算出部２０３において求められたＭＵＳＩＣスペクトラムのＬ個のピーク値Ｐ１〜ＰＬとこれらのピーク値Ｐ１〜ＰＬを与えるＬ個の方位角θ１〜θＬを指標値補正部２１３に渡し、これらの方位角θ１〜θＬにそれぞれ対応する固有値に、方位角θ１〜θＬにそれぞれ対応して補正係数レジスタ２１２に保持された補正係数Ｃθ１〜ＣθＬを用いて、Ｌ個のピーク値Ｐ１〜ＰＬを補正する。
（第４の実施形態）
図７に、本発明にかかわる直接波反射波判定方法を適用した到来方向推定装置の第４の実施形態を示す。
【００５８】
なお、図５に示す構成要素のうち、図１、図３、図５あるいは図１５に示した各部と同等のものについては、図１、図３、図５あるいは図１５に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図７において、サンプリング処理部２０１によって収集された信号ベクトルについて角度スペクトル算出部２０３が算出したＭＵＳＩＣスペクトラムから最大値検出部２０５によって検出された最大値に対応する方位角θが、演算制御部２０８を介してベクトル補正部２１１に渡され、上述した第２の実施形態において説明したようにして信号ベクトルの補正処理が行われる。
【００５９】
このベクトル補正処理によって得られた補正信号ベクトルについて角度スペクトル算出部２０３によって算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから、最大値検出部２０５によりＭＵＳＩＣスペクトラムの最大値およびこれに対応する方位角θが再び検出される。この検出結果は、演算制御部２０８を介して今度は指標値補正部２１３に渡され、上述した第３の実施形態において説明した指標値補正処理に供される。このようにして補正された指標値Ｖ１は、比較部２０６による閾値Ｔｈ１との比較処理に供され、得られた結果に基づいて最終的な判定が行われる。
【００６０】
つまり、このように構成された到来方向推定装置では、図４に示した流れ図において、ステップ３０５とステップ３０６との間に、図６に示したステップ３１４の処理を実行することにより、信号ベクトルに関する補正とＭＵＳＩＣスペクトラムに関する補正との両方を実行し、対応する到来方向から到来した波動信号がサイト１０において支配的に受信されている度合いを忠実に示す指標値Ｖ１を得ることができる。このような指標値Ｖ１に基づいて、到来方向が推定された到来波が直接波であるか否かをより確実に判定することができる。
（第５の実施形態）
図８に、本発明にかかわる直接波反射波判定方法を適用した到来方向推定装置の第５の実施形態を示す。
【００６１】
なお、図８に示す構成要素のうち、図１あるいは図１５に示した各部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８に示した信号数制限部２１５は、予め定めた信号数(例えば、信号数Ｌ=１)を角度スペクトルの算出の条件として角度スペクトル算出部２０３に入力し、サイト１０に入射した波動信号の数が信号数Ｌであるという仮定の下で、角度スペクトルの算出を行わせる。
【００６２】
例えば、信号数Ｌが１、すなわち、サイト１０に入射する波動信号が１波のみであると仮定した場合は、第１の実施形態において説明した方向ベクトルａａｃｔと、熱雑音に相当する固有ベクトルＥＮ’’(≡[ｅ２，…，ｅK])を用いて、式(６)のように表されるＭＵＳＩＣスペクトラムＰＭＵ(θ)が、角度スペクトル算出部２０３によって求められる。
【００６３】
【数３】
2006337279.tif 000005
このようにして、サイト１０に入射する波動信号の数に関する仮定の下に近似的に求められたＭＵＳＩＣスペクトラムが最大値検出部２０５の処理に供され、この最大値検出部２０５による検出結果に基づいて、比較部２０６および結果出力部２０７による処理が行われる。
【００６４】
ここで、上述した到来する波動信号の数に関する仮定がサイト１０の受信環境に合致していれば、すなわち、サイト１０に送信端から波動信号が直接入射していれば、上述した式(６)で表されるＭＵＳＩＣスペクトラムは非常によい近似となるので、サイト１０において単一の波動信号が支配的に受信されている環境においてその波動信号の到来方向について想定されるＭＵＳＩＣスペクトラムの値に近い値が最大値検出部２０５によって検出される。その一方、サイト１０において支配的に受信されている波動信号が存在しない場合には、上述した仮定がサイト１０の実際の受信環境とはかけ離れてしまうので、この仮定の下で算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムは全ての方位角θについて一様に小さい値を持つと考えられる。つまり、上述した仮定の下で算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムについて、最大値検出部２０５によって検出された最大値は、上述した仮定がサイト１０における受信環境に適合している度合いを示している。したがって、これを指標値として、上述した仮定の成立性として、仮定した信号数の直接波が到来している可能性を評価することができる。
【００６５】
したがって、上述した仮定が成立する場合に得られるＭＵＳＩＣスペクトルの理論値に相当する閾値Ｔｈ２を比較部２０６に設定しておき、この閾値Ｔｈ２を最大値検出部２０５によって検出されたＭＵＳＩＣスペクトラムの最大値である指標値Ｖ２との比較に供し、上述した仮定の成立性を調べ、この結果を結果出力部２０７による推定結果の出力に反映させることができる。
【００６６】
つまり、図９に示すように、図２に示したステップ３０３に代えて、図８に示した信号数制限部２１５からの指示に基づいて到来波の数を仮定し(ステップ３１５)、この仮定の下でＭＵＳＩＣスペクトラムを求めて(ステップ３１６)、ステップ３０４以下の処理に供することにより、サイト１０に到来した波動信号が直接波であるか否かを確実に判定し、直接波が入射した場合に限って、推定された到来方向を推定結果として出力させることができる。
【００６７】
上述したように、図９に示したステップ３１６で求められる近似的なＭＵＳＩＣスペクトラムは、この近似の元となる信号数に関する仮定が成立する場合においては、適切な近似であり、この近似的なＭＵＳＩＣスペクトラムに基づいて推定された到来方向は、近似を用いないで求めたＭＵＳＩＣスペクトルに基づく推定結果と同等である。また、上述した近似的なＭＵＳＩＣスペクトル算出処理は、信号数に制限のないＭＵＳＩＣスペクトラムの算出と同一の角度スペクトル算出部２０３によって実行される。
【００６８】
このように、本発明にかかわる第５の直接波反射波判定方法は、直接波と反射波とを判別するために新たなハードウェアの追加を必要としないので、この直接波反射波判定方法を適用した到来方向推定装置は、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを適用した一般的な到来方向推定装置と同等のハードウェア構成によって実現することができる。
なお、上述した直接波判別技術は、当然ながら、波動信号の集合に関する角度スペクトルを用いて到来波の到来方向を推定するアルゴリズムであれば、アルゴリズムの種類にかかわらず適用可能である。したがって、図８に示した角度スペクトル算出部２０３により、例えば、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒアルゴリズムに従って角度スペクトルを求めてもよいし、ＣａｐｏｎアルゴリズムやＬＰアルゴリズムあるいは最小ノルムアルゴリズムに従って角度スペクトルを求めてもよい。
【００６９】
また、サイト１０に所定の数の波動信号が直接到達する環境を準備し、このときに得られる信号ベクトルから算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムの値に基づいて、適切な閾値を予め決定しておき、比較部２０６に設定しておくこともできる。
（第６の実施形態）
図１０に、本発明にかかわる直接波反射波判定方法を適用した到来方向推定装置の第６の実施形態を示す。
【００７０】
なお、図１０に示す構成要素のうち、図１、図８あるいは図１５に示した各部と同等のものについては、図１、図８あるいは図１５に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１０に示した演算制御部２１６は、サンプリング処理部２０１によって収集された信号ベクトルについて、通常のＭＵＳＩＣアルゴリズムに従って得られた到来方向に関する推定結果に基づいて、ベクトル補正部２１１に信号ベクトルの補正を指示するとともに、信号数制限部２１５を介して角度スペクトル算出部２０３に指定した信号数の波動信号の到来を仮定したＭＵＳＩＣスペクトラムを算出させる。
【００７１】
このような到来方向推定装置では、図１１に示すように、まず、サイト１０に到来した波動信号の集合に対応する信号ベクトルに基づいて、通常のＭＵＳＩＣアルゴリズムに従ってＭＵＳＩＣスペクトラムが算出される(ステップ３０１〜ステップ３０３)。このＭＵＳＩＣスペクトラムに基づいて得られた到来方向に関する予備的な推定値θに基づいて、図１０に示した演算制御部２１６からの指示に応じて、ベクトル補正部２１１および相関演算部２０２が動作することにより、信号ベクトルの補正および補正された信号ベクトルの相関を示す行列の再計算が行われる(ステップ３１０〜ステップ３１２)。
【００７２】
次いで、演算制御部２１６からの指示に応じて、信号数制限部２１５により、予め定めた信号数(例えば、信号数Ｌ=１)が角度スペクトルの算出の条件として角度スペクトル算出部２０３に入力され、サイト１０に入射した波動信号の数が信号数Ｌであるという仮定の下で、角度スペクトルの算出が行われる(ステップ３１７)。
このようにして得られたＭＵＳＩＣスペクトルについて、ステップ３０４以下の処理を行うことにより、アレーアンテナ１１の指向性などによる影響の有無にかかわらず、対応する到来方向から到来した波動信号がサイト１０における受信環境と上述した仮定とが合致している度合いを忠実に示す指標値Ｖ２を得ることができる。これにより、上述した第５の実施形態において述べた閾値Ｔｈ２を用いて、到来方向が推定された到来波が直接波であるか否かをより確実に判定することができる。
（第７の実施形態）
図１２に、本発明にかかわる直接波反射波判定方法を適用した到来方向推定装置の第７の実施形態を示す。
【００７３】
なお、図１２に示す構成要素のうち、図１、図５、図８あるいは図１５に示した各部と同等のものについては、図１、図５、図８あるいは図１５に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１２に示した信号処理回路１３において、角度スペクトル算出部２０３が信号数制限部２１５から入力された信号数に基づく仮定の下で算出したＭＵＳＩＣスペクトルは、上述した第５の実施形態と同様に、最大値検出部２０５の処理に供される。この最大値検出部２０５によって指標値Ｖ２として検出されたＭＵＳＩＣスペクトラムの最大値は、指標値補正部２１３によって補正係数レジスタ２１４の情報に基づいて補正された後、比較部２０６による閾値Ｔｈ２との比較処理に供され、この比較結果が、結果出力部２０７による推定結果の出力に反映される。
このような到来方向推定装置では、図１３に示すように、信号数に基づく仮定の下で算出された近似的なＭＵＳＩＣスペクトルから抽出された指標値Ｖ２について、指標値補正部２０５により、対応する方位角θに基づく補正が行われ(ステップ３１４)、補正された指標値がステップ３０６以下の処理に供される。
【００７４】
このような補正処理により、アレーアンテナ１１の指向性などによる影響が補正されるので、補正された指標値Ｖ２により、推定対象の波動信号の到来方向にかかわらず、上述した仮定とサイト１０における受信環境との合致度が忠実に示される。したがって、上述したようにして補正した指標値Ｖ２と上述した仮定が理想的に成立している環境におけるＭＵＳＩＣスペクトラムの値を示す閾値Ｔｈ２とを比較することにより、アレーアンテナ１１の指向性などによる影響の有無にかかわらず、到来方向が推定された到来波が直接波であるか否かをより確実に判定することができる。
（第８の実施形態）
図１４に、本発明にかかわる直接波反射波判定方法を適用した到来方向推定装置の第８の実施形態を示す。
【００７５】
なお、図１４に示す構成要素のうち、図１、図８、図１０、図１２あるいは図１５に示した各部と同等のものについては、図１、図８、図１０、図１２あるいは図１５に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１４において、サンプリング処理部２０１によって収集された信号ベクトルについて角度スペクトル算出部２０３が算出したＭＵＳＩＣスペクトラムから最大値検出部２０５によって検出された最大値に対応する方位角θが、演算制御部２１６を介してベクトル補正部２１１に渡され、上述した第２の実施形態において説明したようにして信号ベクトルの補正処理が行われる。
【００７６】
このベクトル補正処理によって得られた補正信号ベクトルについて、信号数制御部２１５によって入力される信号数で示される仮定の下で角度スペクトル算出部２０３によって近似的なＭＵＳＩＣスペクトラムが算出され、最大値検出部２０５の処理に供され、この近似的なＭＵＳＩＣスペクトラムの最大値およびこれに対応する方位角θが再び検出される。この検出結果は、演算制御部２０８を介して今度は指標値補正部２１３に渡され、上述した第３の実施形態において説明した指標値補正処理に供される。このようにして補正された指標値Ｖ１は、比較部２０６による閾値Ｔｈ１との比較処理に供され、得られた結果に基づいて最終的な判定が行われる。
【００７７】
つまり、このように構成された到来方向推定装置では、図１１に示した流れ図において、ステップ３０５とステップ３０６との間に、図６に示したステップ３１４の処理を実行することにより、信号ベクトルに関する補正とＭＵＳＩＣスペクトラムに関する補正との両方を実行し、推定対象の波動信号の到来方向にかかわらず、上述した仮定とサイト１０における受信環境との合致度を忠実に示す指標値Ｖ２を得ることができる。このような指標値Ｖ２に基づいて、到来方向が推定された到来波が直接波であるか否かをより確実に判定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
上述したように、本発明にかかわる到来方向推定装置によれば、到来方向推定処理のために必然的に算出される固有値の値に基づいて、到来方向が推定された到来波が直接波であるか否かを判定し、直接波が到来していることが確認された場合にのみ、到来方向の推定結果を送信端の方向として出力することができる。
これにより、送信端の位置同定や探索などの処理に、直接波の到来方向のみを提供することができるので、送信端の位置同定や探索などが必要とされる不法電波発振局の発見作業や救難信号発信源の探索作業などの分野において、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明にかかわる直接波反射波判定方法を適用した到来方向推定装置の第１の実施形態を示す図である。
【図２】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図３】本発明にかかわる直接波反射波判定方法を適用した到来方向推定装置の第２の実施形態を示す図である。
【図４】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図５】本発明にかかわる直接波反射波判定方法を適用した到来方向推定装置の第３の実施形態を示す図である。
【図６】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図７】本発明にかかわる直接波反射波判定方法を適用した到来方向推定装置の第４の実施形態を示す図である。
【図８】本発明にかかわる直接波反射波判定方法を適用した到来方向推定装置の第５の実施形態を示す図である。
【図９】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図１０】本発明にかかわる直接波反射波判定方法を適用した到来方向推定装置の第６の実施形態を示す図である。
【図１１】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図１２】本発明にかかわる直接波反射波判定方法を適用した到来方向推定装置の第７の実施形態を示す図である。
【図１３】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図１４】本発明にかかわる直接波反射波判定方法を適用した到来方向推定装置の第８の実施形態を示す図である。
【図１５】空中線系の説明図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０  サイト
１１  アレーアンテナ
１２−１〜１２−Ｎ  アンテナ素子
１３  信号処理回路
２０１  サンプリング処理部
２０２  相関演算処理部
２０３  角度スペクトル算出部
２０４  位相補正レジスタ
２０５  最大値検出部
２０６  比較部
２０７  結果出力部
２０８、２１６  演算制御部
２１１  ベクトル補正部
２１２、２１４  補正係数レジスタ
２１３  指標値補正部
２１５  信号数制限部
【図１】
2006337279.tif 000006
【図２】
2006337279.tif 000007
【図３】
2006337279.tif 000008
【図４】
2006337279.tif 000009
【図５】
2006337279.tif 000010
【図６】
2006337279.tif 000011
【図７】
2006337279.tif 000012
【図８】
2006337279.tif 000013
【図９】
2006337279.tif 000014
【図１０】
2006337279.tif 000015
【図１１】
2006337279.tif 000016
【図１２】
2006337279.tif 000017
【図１３】
2006337279.tif 000018
【図１４】
2006337279.tif 000019
【図１５】
2006337279.tif 000020