(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可能な到来方向推定方法および到来方向推定装置を提供する。【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サイト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ベクトルｒを求め、ベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列Ｒを求め、行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求め、固有値の値がサイトに直接入射する波動信号の受信強度が満たすべき条件を満たすか否かに基づいて、到来方向の推定対象となる到来波が送信端からサイトに直接入射する直接波であるか否かを判別し、推定対象の到来波が直接波である場合に限って、行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、到来波についてその到来方向の推定を行う。【選択図】      図１
2006125985.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サイト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ベクトルｒを求め、
前記ベクトルｒ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Ｒを求め、
前記行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、前記サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む前記行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求め、
前記固有値の値が前記サイトに直接入射する波動信号の受信強度が満たすべき条件を満たすか否かに基づいて、到来方向の推定対象となる到来波が前記送信端から前記サイトに直接入射する直接波であるか否かを判別し、
前記推定対象の到来波が直接波である場合に限って、前記行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、前記到来波についてその到来方向の推定を行う
ことを特徴とする到来方向推定方法。
【請求項２】
音波および電磁波を含む波動信号を受信する素子としてサイト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ベクトルｒを求め、
前記ベクトルｒ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Ｒを求め、
前記行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、前記サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む前記行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求め、
前記行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、前記サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行い、
前記推定された到来方向と前記サイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、前記行列Ｒに関する行列演算処理で得られた固有値の少なくとも一つを補正し、
前記補正された固有値の値が前記サイトに直接入射する波動信号の受信強度が満たすべき条件を満たすか否かに基づいて、到来方向の推定対象となる到来波が前記送信端から前記サイトに直接入射する直接波であるか否かを判別し、
前記到来方向が推定された到来波が直接波である場合に限って、前記推定結果を前記サイトに直接伝播した到来波の到来方向として出力する
ことを特徴とする到来方向推定方法。
【請求項３】
音波および電磁波を含む波動信号を受信する素子としてサイト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ベクトルｒを求め、
前記ベクトルｒ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Ｒを求め、
前記行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、前記サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む前記行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求め、
前記行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、前記サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行い、
前記推定された到来方向と前記サイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、前記ベクトルｒを構成する各要素の値を補正し、
前記補正されたベクトルｒに基づき、前記サイトに到来した波動信号の相関を示す補正行列Ｒａを求め、
前記補正行列Ｒａに所定の行列演算処理を行って、前記補正行列Ｒａの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を求め、
前記固有値の値が前記サイトに直接入射する波動信号の受信強度が満たすべき条件を満たすか否かに基づいて、到来方向の推定対象となる到来波が前記送信端から前記サイトに直接入射する直接波であるか否かを判別し、
前記到来方向が推定された到来波が直接波である場合に限って、前記推定結果を前記サイトに直接伝播した到来波の到来方向として出力する
ことを特徴とする到来方向推定方法。
【請求項４】
音波および電磁波を含む波動信号を受信する素子としてサイト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ベクトルｒを求め、
前記ベクトルｒ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Ｒを求め、
前記行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、前記サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む前記行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求め、
前記固有値の中に他の固有値に比べて有意に大きいものが存在するか否かに基づいて、推定対象の到来波が直接伝播によって前記サイトに入射した直接波であるか否かを判定し、
前記推定対象の到来波が直接波である場合に限って、前記行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、前記到来波についてその到来方向の推定を行う
ことを特徴とする到来方向推定方法。
【請求項５】
音波および電磁波を含む波動信号を受信する素子としてサイト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ベクトルｒを求め、
前記ベクトルｒ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Ｒを求め、
前記行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、前記サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む前記行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求め、
前記行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、前記サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行い、
前記推定された到来方向と前記サイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、前記行列演算処理による結果として得られた固有値の値を補正し、
前記到来方向が推定された到来波に関する補正された固有値と他の補正された固有値との間に有意な差があるか否かを判定し、
前記到来方向が推定された到来波に関する固有値と他の固有値との間に有意な差がある場合に、前記到来方向が推定された到来波が直接波であると判断し、前記推定結果を前記サイトに直接伝播した到来波の到来方向として出力する
ことを特徴とする到来方向推定方法。
【請求項６】
音波および電磁波を含む波動信号を受信する素子としてサイト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ベクトルｒを求め、
前記ベクトルｒ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Ｒを求め、
前記行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、前記サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む前記行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求め、
前記行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、前記サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行い、
前記推定された到来方向と前記サイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、前記ベクトルｒを構成する各成分の値を補正し、
前記補正されたベクトルｒに基づき、前記サイトに到来した波動信号の相関を示す補正行列Ｒａを求め、
前記補正行列Ｒａに所定の行列演算処理を行って、前記補正行列Ｒａの固有ベクトルおよびこれの各要素に対応する固有値を求め、
前記到来方向が推定された到来波に関する前記補正行列Ｒａの固有値とその他の固有値との間に有意な差があるか否かを判定し、
前記到来方向が推定された到来波に関する前記補正行列Ｒａの固有値と他の固有値との間に有意な差が存在する場合に、前記到来波が直接波であると判断し、前記推定結果を前記サイトに直接伝播した到来波の到来方向として出力する
ことを特徴とする到来方向推定方法。
【請求項７】
音波および電磁波を含む波動信号を受信する素子としてサイト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ベクトルｒを求め、
前記ベクトルｒ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Ｒを求め、
前記行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、前記サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む前記行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求め、
前記固有値の値が前記サイトに直接入射する波動信号の受信強度が満たすべき条件を満たすか否かを示す第１判定値を求め、
前記固有値から他の固有値に比べて有意に大きいものが存在するか否かを示す第２判定値を求め、
前記第１判定値と前記第２判定値とに基づいて、到来方向の推定対象となる到来波が前記送信端から前記サイトに直接入射する直接波であるか否かを判別し、
前記推定対象の到来波が直接波である場合に限って、前記行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、前記到来波についてその到来方向の推定を行う
ことを特徴とする到来方向推定方法。
【請求項８】
音波および電磁波を含む波動信号を受信する素子としてサイト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ベクトルｒを求め、
前記ベクトルｒ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Ｒを求め、
前記行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、前記サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む前記行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求め、
前記行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、前記サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行い、
前記推定された到来方向と前記サイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、前記行列演算処理による結果として得られた固有値の値を補正し、
前記到来方向が推定された到来波に対応する補正された固有値の値が前記サイトに直接入射する波動信号の受信強度が満たすべき条件を満たすか否かを示す第１判定値を求め、
前記到来方向が推定された到来波に対応する補正された固有値が他の固有値に比べて有意に大きいか否かを示す第２判定値を求め、
前記第１判定値と前記第２判定値とに基づいて、前記到来方向が推定された到来波が前記送信端から前記サイトに直接入射する直接波であるか否かを判別し、
前記到来方向が推定された到来波が直接波である場合に限って、前記推定された到来方向を出力する
ことを特徴とする到来方向推定方法。
【請求項９】
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サイト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ベクトルｒを求め、
前記ベクトルｒ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Ｒを求め、
前記行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、前記サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む前記行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求め、
前記行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、前記サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行い、
前記推定された到来方向と前記サイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、前記ベクトルｒを構成する各成分の値を補正し、
前記補正されたベクトルｒに基づき、前記サイトに到来した波動信号の相関を示す補正行列Ｒａを求め、
前記補正行列Ｒａに所定の行列演算処理を行って、前記補正行列Ｒａの固有ベクトルおよびこれの各要素に対応する固有値を求め、
前記到来方向が推定された到来波に対応して改めて求められた固有値の値が前記サイトに直接入射する波動信号の受信強度が満たすべき条件を満たすか否かを示す第１判定値を求め、
前記到来方向が推定された到来波に対応して改めて求められた固有値が他の固有値に比べて有意に大きいか否かを示す第２判定値を求め、
前記第１判定値と前記第２判定値とに基づいて、前記到来方向が推定された到来波が前記送信端から前記サイトに直接入射する直接波であるか否かを判別し、
前記到来方向が推定された到来波が直接波である場合に限って、前記推定された到来方向を出力する
ことを特徴とする到来方向推定方法。
【請求項１０】
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サイトに設置された複数のブランチへの到来波をサンプリングし、送信端から到来した波動信号の集合を示すベクトルｒを求めるサンプリング手段と、
前記ベクトルｒ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Ｒを求める相関演算手段と、
前記行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、前記サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む前記行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求める行列演算手段と、
前記固有値の値が前記送信端から前記サイトに直接入射する直接波に対応する受信強度に関して予め定めた条件を満たすか否かを判定する受信強度判別手段と、
前記行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、前記サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行う到来方向推定手段と、
前記受信強度判別手段によって前記条件が満たされている旨の判定結果が得られたときに、推定対象の到来波が直接波であると判断し、前記到来方向推定手段による推定結果を前記サイトに直接伝播で到来した到来波の到来方向として出力する出力制御手段と
を備えたことを特徴とする到来方向推定装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の到来方向推定装置において、
前記受信強度判別手段は、
前記到来方向推定手段によって推定された到来方向と前記サイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、前記行列演算手段によって求められた固有値の値を補正する固有値補正手段と、
前記到来方向が推定された到来波に対応する補正された固有値の値が所定の閾値に対して予め決定した関係を満たしているときに、直接波に対応する受信強度に関する条件を満たす旨の判定結果を出力する条件判定手段とを備えた
ことを特徴とする到来方向推定装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の到来方向推定装置において、
前記受信強度判別手段は、
前記到来方向推定手段によって推定された到来方向と前記サイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、前記ベクトルｒを構成する各成分の値を補正するベクトル補正手段と、
前記補正されたベクトルｒに基づき、前記サイトに到来した波動信号の相関を示す補正行列Ｒａを求める補正相関演算手段と、
前記補正行列Ｒａに所定の行列演算処理を行って、前記補正行列Ｒａの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを算出することにより、補正された固有値を求める補正固有値算出手段と、
前記到来方向が推定された到来波に対応する補正された固有値の値が所定の閾値に対して予め決定した関係を満たしているときに、直接波に対応する受信強度に関する条件を満たす旨の判定結果を出力する条件判定手段とを備えた
ことを特徴とする到来方向推定装置。
【請求項１３】
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サイトに設置された複数のブランチへの到来波をサンプリングし、送信端から到来した波動信号の集合を示すベクトルｒを求めるサンプリング手段と、
前記ベクトルｒ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Ｒを求める相関演算手段と、
前記行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、前記サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む前記行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求める行列演算手段と、
前記固有値の中に他の固有値に比べて有意に大きいものが存在するか否かを判定する有意差判別手段と、
前記行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、前記サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行う到来方向推定手段と、
前記有意差判別手段によって有意に大きい固有値が存在する旨の判定結果が得られたときに、推定対象の到来波が直接波であると判断し、前記到来方向推定手段による推定結果を所望の到来波の到来方向として出力する出力制御手段と
を備えたことを特徴とする到来方向推定装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の到来方向推定装置において、
前記有意差判別手段は、
前記到来方向推定手段によって推定された到来方向と前記サイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、前記行列演算手段によって求められた固有値の値を補正する固有値補正手段と、
前記到来方向が推定された到来波に対応する補正された固有値の値が他の補正された固有値と比較して有意に大きいか否かを判定する比較手段とを備えた
ことを特徴とする到来方向推定装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の到来方向推定装置において、
前記有意差判別手段は、
前記到来方向推定手段によって推定された到来方向と前記サイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、前記ベクトルｒを構成する各成分の値を補正するベクトル補正手段と、
前記補正されたベクトルｒに基づき、前記サイトに到来した波動信号の相関を示す補正行列Ｒａを求める補正相関演算手段と、
前記補正行列Ｒａに所定の行列演算処理を行って、前記補正行列Ｒａの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを算出することにより、補正された固有値を求める補正固有値算出手段と、
前記到来方向が推定された到来波に対応する補正された固有値の値が他の補正された固有値と比較して有意に大きいか否かを判定する比較手段とを備えた
ことを特徴とする到来方向推定装置。
【請求項１６】
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サイトに設置された複数のブランチへの到来波をサンプリングし、送信端から到来した波動信号の集合を示すベクトルｒを求めるサンプリング手段と、
前記ベクトルｒ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Ｒを求める相関演算手段と、
前記行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、前記サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む前記行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求める行列演算手段と、
前記固有値の値が前記送信端から前記サイトに直接入射する直接波に対応する受信強度に関して予め定めた条件を満たすか否かを判定し、この判定結果を示す第１判定値を出力する受信強度判別手段と、
前記固有値の中に他の固有値に比べて有意に大きいものが存在するか否かを判定し、この判定結果を示す第２判定値を出力する有意差判別手段と、
前記行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、前記サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行う到来方向推定手段と、
前記第１判定値および前記第２判定値に基づいて、推定対象の到来波が直接波であるか否かを判定し、直接波である場合に限って、前記到来方向推定手段による推定結果を所望の到来波の到来方向として出力する出力制御手段と
を備えたことを特徴とする到来方向推定装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の到来方向推定装置において、
前記到来方向推定手段によって推定された到来方向と前記サイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、前記行列演算手段によって求められた固有値の値を補正し、補正された固有値を前記受信強度判別手段および前記有意差判別手段の処理に供する固有値補正手段を備えた
ことを特徴とする到来方向推定装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の到来方向推定装置において、
前記到来方向推定手段によって推定された到来方向と前記サイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、前記ベクトルｒを構成する各成分の値を補正するベクトル補正手段と、
前記補正されたベクトルｒに基づき、前記サイトに到来した波動信号の相関を示す補正行列Ｒａを求める補正相関演算手段と、
前記補正行列Ｒａに所定の行列演算処理を行って、前記補正行列Ｒａの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを算出することにより、補正された固有値を求め、得られた補正された固有値を前記受信強度判別手段および前記有意差判別手段の処理に供する補正固有値算出手段とを備えた
ことを特徴とする到来方向推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイトに到来した波動信号に所定の信号処理を施すことによって、その送信端の方向または位置を推定するとともに、到来方向を推定した波動信号が直接波によるものかどうかを同時に判定する到来方向推定方法および到来方向推定装置に関する。
【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、かつ従来より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１１に示す空中線系として構成される。
【０００３】
ここに、図１１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１１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】
2006125985.tif 000003
【０００７】
（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】
【０００８】
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到来方向推定機能としては不十分であった。
【０００９】
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、受信側では前記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。
【００１０】
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。  
【００１１】
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到来方向推定方法および到来方向推定装置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】
【００１２】
本発明にかかわる第１の到来方向推定方法は、信号ベクトル収集ステップと、相関演算ステップと、行列演算ステップと、受信強度判別ステップと、到来方向推定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第１の到来方向推定方法の原理は、以下の通りである。
信号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サイト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ベクトルｒを求める。相関演算ステップは、ベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列Ｒを求める。行列演算ステップは、行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求める。受信強度判別ステップは、固有値の値がサイトに直接入射する波動信号の受信強度が満たすべき条件を満たすか否かに基づいて、到来方向の推定対象となる到来波が送信端からサイトに直接入射する直接波であるか否かを判別する。到来方向推定ステップは、推定対象の到来波が直接波である場合に限って、行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、到来波についてその到来方向の推定を行う。
【００１３】
このように構成された第１の到来方向推定方法の動作は、下記の通りである。
相関演算ステップの実行によって得られた波動信号の相関を示す行列Ｒについて、行列演算ステップにおいて、例えば、固有値解析処理を行うことで得られる行列Ｒの固有値は、到来波の受信電力を示す指標として捉えることができる。
ここで、一回以上の反射を介してサイトに入射する波動信号は、当然ながら、反射による散乱や伝播距離の増大などによってその強度が著しく低下するので、反射波に対応する受信電力は、直接伝播による波動信号の減衰の下限よりも大幅に低下していると考えられる。したがって、受信強度判別手段において、上述したようにして求めた固有値の最大値が、例えば、直接伝播による波動信号の減衰の下限に基づいて予め定められた受信電力に関する閾値以上であるか否かを判別することにより、到来方向推定の対象となる到来波が、サイトに直接入射した直接波であるか否かを判定することができる。
【００１４】
このようにして、直接波として判別した到来波についてのみ、到来方向推定ステップにおいて、例えば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムなどの到来方向推定手法によって到来方向の推定処理を行うことにより、反射波の存在にかかわらず、有用な到来波の到来方向を選択的に推定し、送信端の位置同定および探索処理に供することができる。
本発明にかかわる第２の到来方向推定方法は、信号ベクトル収集ステップと、相関演算ステップと、行列演算ステップと、到来方向推定ステップと、固有値補正ステップと、受信強度判別ステップと、推定値出力ステップとから構成される。
【００１５】
本発明にかかわる第２の到来方向推定方法の原理は、以下の通りである。
信号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サイト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ベクトルｒを求める。相関演算ステップは、ベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列Ｒを求める。行列演算ステップは、行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求める。到来方向推定ステップは、行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行う。固有値補正ステップは、推定された到来方向とサイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、行列Ｒに関する行列演算処理で得られた固有値の少なくとも一つを補正する。受信強度判別ステップは、補正された固有値の値がサイトに直接入射する波動信号の受信強度が満たすべき条件を満たすか否かに基づいて、到来方向の推定対象となる到来波が送信端からサイトに直接入射する直接波であるか否かを判別する。推定値出力ステップは、到来方向が推定された到来波が直接波である場合に限って、推定結果をサイトに直接伝播した到来波の到来方向として出力する。
【００１６】
このように構成された第２の到来方向推定方法の動作は、下記の通りである。
まず、相関演算ステップの実行によって得られた波動信号の相関を示す行列Ｒについて、例えば、行列演算ステップにおいて、固有値解析処理を行って得られる行列Ｒの固有ベクトルを利用して、到来方向推定ステップにおいて、例えば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムなどの到来方向推定手法によって到来方向の推定処理を行うことにより、サイトに到来した波動信号の到来方向を推定する。次いで、この推定結果とサイトにおける各ブランチの配置や指向性などの特性とに基づいて、固有値補正ステップにおいて、上述した固有値解析処理で得られた固有値を補正する。これにより、サイトの指向性による誤差を考慮した到来波の受信電力を示す指標を得ることができる。
【００１７】
上述したようにして求めた固有値の最大値を、受信強度判別ステップにおいて、例えば、直接伝播による波動信号の減衰の下限に基づいて予め定められた閾値と比較することにより、サイトの指向性による誤差にかかわらず、到来方向が推定された到来波が、サイトに直接入射した直接波であるか否かを正確に判定することができる。
このようにして、直接波として判別した到来波について得られた到来方向の推定結果のみを、推定値出力ステップにおいて、到来波の到来方向として出力することにより、反射波の存在にかかわらず、有用な到来波の到来方向を送信端の位置同定および探索処理に供することができる。
【００１８】
本発明にかかわる第３の到来方向推定方法は、信号ベクトル収集ステップと、相関演算ステップと、行列演算ステップと、到来方向推定ステップと、ベクトル補正ステップと、行列補正ステップと、固有値再計算ステップと、受信強度判別ステップと、推定値出力ステップとから構成される。
本発明にかかわる第３の到来方向推定方法の原理は、以下の通りである。
【００１９】
信号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サイト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ベクトルｒを求める。相関演算ステップは、ベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列Ｒを求める。行列演算ステップは、行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求める。到来方向推定ステップは、行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行う。ベクトル補正ステップと、推定された到来方向とサイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、ベクトルｒを構成する各要素の値を補正する。行列補正ステップは、補正されたベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す補正行列Ｒａを求める。固有値再計算ステップは、補正行列Ｒａに所定の行列演算処理を行って、補正行列Ｒａの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を求める。受信強度判別ステップは、固有値の値がサイトに直接入射する波動信号の受信強度が満たすべき条件を満たすか否かに基づいて、到来方向の推定対象となる到来波が送信端からサイトに直接入射する直接波であるか否かを判別する。推定値出力ステップは、到来方向が推定された到来波が直接波である場合に限って、推定結果をサイトに直接伝播した到来波の到来方向として出力する。
【００２０】
このように構成された第３の到来方向推定方法の動作は、下記の通りである。
まず、相関演算ステップの実行によって得られた波動信号の相関を示す行列Ｒについて、行列演算ステップにおいて、例えば、固有値解析処理を行って得られた行列Ｒの固有ベクトルを利用して、例えば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムなどの到来方向推定手法によって到来方向の推定処理を行うことにより、サイトに到来した波動信号の到来方向を推定する。次いで、ベクトル補正ステップにおいて、この推定結果とサイトにおける各ブランチの配置や指向性などの特性とに基づいて、上述したベクトルｒの各成分の値を補正する。その後、行列補正ステップにおいて、上述したようにして補正されたベクトルｒについて、改めて、その相関を示す補正行列Ｒａを算出し、この補正行列Ｒａについて、固有値再計算ステップにおいて、再び、固有値解析処理を行って補正行列Ｒａの固有値を求めることにより、サイトの指向性による誤差を考慮した到来波の受信電力を示す指標を得ることができる。
【００２１】
上述したようにして求めた固有値の最大値を、受信強度判別ステップにおいて、例えば、直接伝播による波動信号の減衰の下限に基づいて予め定められた閾値と比較することにより、サイトの指向性による誤差にかかわらず、到来方向が推定された到来波が、サイトに直接入射した直接波であるか否かを正確に判定することができる。
このようにして、直接波として判別した到来波について得られた到来方向の推定結果のみを。推定値出力ステップにおいて、到来波の到来方向として出力することにより、反射波の存在にかかわらず、有用な到来波の到来方向を送信端の位置同定および探索処理に供することができる。
【００２２】
本発明にかかわる第４の到来方向推定方法は、信号ベクトル収集ステップと、相関演算ステップと、行列演算ステップと、有意差判別ステップと、到来方向推定ステップとから構成される。
本発明にかかわる第４の到来方向推定方法の原理は、以下の通りである。
信号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サイト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ベクトルｒを求める。相関演算ステップは、ベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列Ｒを求める。行列演算ステップは、行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求める。有意差判別ステップは、固有値の中に他の固有値に比べて有意に大きいものが存在するか否かに基づいて、推定対象の到来波が直接伝播によってサイトに入射した直接波であるか否かを判定する。到来方向推定ステップは、推定対象の到来波が直接波である場合に限って、行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、到来波についてその到来方向の推定を行う。
【００２３】
このように構成された第４の到来方向推定方法の動作は、下記の通りである。
相関演算ステップの実行によって得られる波動信号の相関を示す行列Ｒについて、例えば、行列演算ステップにおいて、固有値解析処理を行って行列Ｒの固有値を求めることにより、到来波の受信電力を示す指標を得ることができる。
ここで、一回以上の反射を介してサイトに入射する波動信号は、当然ながら、反射による散乱や伝播距離の増大などによってその強度が著しく低下していると考えられるので、直接波と反射波とが同時にサイトに到来している場合には、行列Ｒの固有値の値には大きなばらつきがあると考えられる。したがって、有意差判別ステップにおいて、例えば、最大の固有値Ｖ１が次に大きい固有値Ｖ２に比べて有意に大きいか否かを判定することにより、到来方向推定の対象となる到来波が直接波であるか否かを判定することができる。このとき、例えば、固有値Ｖ１を固有値Ｖ２で除算して得られる固有値の値の比と反射による波動信号の減衰の度合いに基づいて予め定められた閾値とを比較した結果により、最大の固有値Ｖ１に対応する到来波の強度が他の到来波の強度に比べて十分に大きいことが示された場合に、サイトに直接伝播した到来波が存在すると判定する。
【００２４】
このようにして、直接波として判別した到来波についてのみ、到来方向推定ステップにおいて、例えば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムなどの到来方向推定手法によって到来方向の推定処理を行うことにより、反射波の存在にかかわらず、有用な到来波の到来方向を選択的に推定し、送信端の位置同定および探索処理に供することができる。
本発明にかかわる第５の到来方向推定方法は、信号ベクトル収集ステップと、相関演算ステップと、行列演算ステップと、到来方向推定ステップと、固有値補正ステップと、有意差判別ステップと、推定値出力ステップとから構成される。
【００２５】
本発明にかかわる第５の到来方向推定方法の原理は、以下の通りである。
信号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サイト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ベクトルｒを求める。相関演算ステップは、ベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列Ｒを求める。行列演算ステップは、行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求める。到来方向推定ステップは、行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行う。固有値補正ステップは、推定された到来方向とサイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、行列演算処理による結果として得られた固有値の値を補正する。有意差判別ステップは、到来方向が推定された到来波に関する補正された固有値と他の補正された固有値との間に有意な差があるか否かを判定する。推定値出力ステップは、到来方向が推定された到来波に関する固有値と他の固有値との間に有意な差がある場合に、到来方向が推定された到来波が直接波であると判断し、推定結果をサイトに直接伝播した到来波の到来方向として出力する。
【００２６】
このように構成された第５の到来方向推定方法の動作は、下記の通りである。
まず、相関演算ステップの実行によって得られる波動信号の相関を示す行列Ｒについて、行列演算ステップの実行によって得られた行列Ｒの固有ベクトルを利用して、到来方向推定ステップにおいて、例えば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムなどの到来方向推定手法によって到来方向の推定処理を行うことにより、サイトに到来した波動信号の到来方向を推定する。次いで、固有値補正ステップにおいて、この推定結果とサイトにおける各ブランチの配置や指向性などの特性とに基づいて、上述した固有値解析処理で得られた各固有値を補正する。これにより、サイトの指向性による誤差を考慮した各到来波の受信電力を示す指標を得ることができる。
【００２７】
上述したようにして補正された固有値について、有意差判別ステップにおいて、例えば、到来方向が推定された到来波に対応する固有値Ｖ１が次に大きい固有値Ｖ２に比べて有意に大きいか否かを判定すれば、サイトの指向性による誤差にかかわらず、到来方向が推定された到来波が、サイトに直接入射した直接波であるか否かを正確に判定することができる。
【００２８】
このようにして、直接波として判別した到来波について得られた到来方向の推定結果のみを、推定値出力ステップにおいて、到来波の到来方向として出力することにより、反射波の存在にかかわらず、有用な到来波の到来方向を送信端の位置同定および探索処理に供することができる。
本発明にかかわる第６の到来方向推定方法は、信号ベクトル収集ステップと、相関演算ステップと、行列演算ステップと、到来方向推定ステップと、ベクトル補正ステップと、行列補正ステップと、固有値再計算ステップと、有意差判別ステップと、推定値出力ステップとから構成される。
【００２９】
本発明にかかわる第６の到来方向推定方法の原理は、以下の通りである。
信号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サイト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ベクトルｒを求める。相関演算ステップは、ベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列Ｒを求める。行列演算ステップは、行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求める。到来方向推定ステップは、行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行う。ベクトル補正ステップは、推定された到来方向とサイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、ベクトルｒを構成する各成分の値を補正する。行列補正ステップは、補正されたベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す補正行列Ｒａを求める。固有値再計算ステップは、補正行列Ｒａに所定の行列演算処理を行って、補正行列Ｒａの固有ベクトルおよびこれの各要素に対応する固有値を求める。有意差判別ステップは、到来方向が推定された到来波に関する補正行列Ｒａの固有値とその他の固有値との間に有意な差があるか否かを判定する。推定値出力ステップは、到来方向が推定された到来波に関する補正行列Ｒａの固有値と他の固有値との間に有意な差が存在する場合に、到来波が直接波であると判断し、推定結果をサイトに直接伝播した到来波の到来方向として出力する。
【００３０】
このように構成された第６の到来方向推定方法の動作は、下記の通りである。
まず、相関演算ステップの実行によって得られる波動信号の相関を示す行列Ｒについて、行列演算ステップの実行によって得られた行列Ｒの固有ベクトルを利用して、到来方向推定ステップにおいて、例えば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムなどの到来方向推定手法によって到来方向の推定処理を行うことにより、サイトに到来した波動信号の到来方向を推定する。次いで、ベクトル補正ステップにおいて、この推定結果とサイトにおける各ブランチの配置や指向性などの特性とに基づいて、上述したベクトルｒの各成分の値を補正する。その後、行列補正ステップにおいて、補正されたベクトルｒの相関を示す補正行列Ｒａを算出し、この補正行列Ｒａについて、固有値再計算ステップにおいて、例えば、固有値解析処理を行って補正行列Ｒａの固有値を求めることにより、サイトの指向性による誤差を考慮した到来波の受信電力を示す指標を得ることができる。
【００３１】
上述したようにして改めて得られた固有値について、有意差判別ステップにおいて、例えば、到来方向が推定された到来波に対応する固有値Ｖ１が次に大きい固有値Ｖ２に比べて有意に大きいか否かを判定すれば、サイトの指向性による誤差にかかわらず、到来方向が推定された到来波が、サイトに直接入射した直接波であるか否かを正確に判定することができる。
【００３２】
このようにして、直接波として判別した到来波について得られた到来方向の推定結果のみを、推定値出力ステップにおいて、到来波の到来方向として出力することにより、反射波の存在にかかわらず、有用な到来波の到来方向を送信端の位置同定および探索処理に供することができる。
本発明にかかわる第７の到来方向推定方法は、信号ベクトル収集ステップと、相関演算ステップと、行列演算ステップと、受信強度判別ステップと、有意差判別ステップと、直接波判別ステップと、到来方向推定ステップとから構成される。
【００３３】
本発明にかかわる第７の到来方向推定方法の原理は、以下の通りである。
信号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サイト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ベクトルｒを求める。相関演算ステップは、ベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列Ｒを求める。相関演算ステップは、行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求める。受信強度判別ステップは、固有値の値がサイトに直接入射する波動信号の受信強度が満たすべき条件を満たすか否かを示す第１判定値を求める。有意差判別ステップは、固有値から他の固有値に比べて有意に大きいものが存在するか否かを示す第２判定値を求める。直接波判別ステップは、第１判定値と第２判定値とに基づいて、到来方向の推定対象となる到来波が送信端からサイトに直接入射する直接波であるか否かを判別する。到来方向推定ステップは、推定対象の到来波が直接波である場合に限って、行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、到来波についてその到来方向の推定を行う。
【００３４】
このように構成された第７の到来方向推定方法の動作は、下記の通りである。
相関演算ステップの実行によって得られる波動信号の相関を示す行列Ｒについて、行列演算ステップにおいて、例えば、固有値解析処理を行って行列Ｒの固有値を求めることにより、到来波の受信電力を示す指標を得ることができる。
ここで、上述したように、反射波の受信強度は、直接伝播による波動信号の減衰の下限よりも大幅に低下していると考えられ、また、直接波に対応する受信強度と反射波に対応する受信強度との間に生じる大きな差から、行列Ｒの固有値の値には大きなばらつきがあると考えられる。
【００３５】
したがって、例えば、上述したようにして求めた固有値の値のいずれかが、受信強度判別ステップにおいて、直接伝播による波動信号の減衰の下限に基づいて予め定められた閾値以上であることが第１判定値によって示され、かつ、有意差判別ステップにおいて、最大の固有値Ｖ１が次に大きい固有値Ｖ２に比べて有意に大きいことが第２判定値によって示されれば、直接波判別ステップにおいて、サイトに直接入射した直接波が存在していることをより確実に確認することができる。
【００３６】
この場合は、例えば、直接波が遮蔽され、代わりに、１次反射による反射波とともに２次反射による反射波がサイトに入射した場合にも、１次反射による反射波の強度が２次反射による反射波の強度に比べて有意に大きい旨が第２判定値によって示されるにもかかわらず、直接伝播で考えられる減衰から推定される強度よりも固有値の最大値で示される強度の方が小さいことを示す第１判定値をもって、直接波が存在しないと判定することができる。
【００３７】
このようにして、直接波がサイトに到来している場合にのみ、到来方向推定ステップにおいて、例えば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムなどの到来方向推定手法によって到来方向の推定処理を行うことにより、反射波の存在にかかわらず、有用な到来波の到来方向を選択的に推定し、送信端の位置同定および探索処理に供することができる。
本発明にかかわる第８の到来方向推定方法は、信号ベクトル収集ステップと、相関演算ステップと、行列演算ステップと、到来方向推定ステップと、固有値補正ステップと、受信強度判別ステップと、有意差判別ステップと、直接波判別ステップと、推定値出力ステップとから構成される。
【００３８】
本発明にかかわる第８の到来方向推定方法の原理は、以下の通りである。
信号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サイト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ベクトルｒを求める。相関演算ステップは、ベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列Ｒを求める。行列演算ステップは、行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求める。到来方向推定ステップは、行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行う。固有値補正ステップは、推定された到来方向とサイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、行列演算処理による結果として得られた固有値の値を補正する。受信強度判別ステップは、到来方向が推定された到来波に対応する補正された固有値の値がサイトに直接入射する波動信号の受信強度が満たすべき条件を満たすか否かを示す第１判定値を求める。有意差判別ステップは、到来方向が推定された到来波に対応する補正された固有値が他の固有値に比べて有意に大きいか否かを示す第２判定値を求める。直接波判別ステップは、第１判定値と第２判定値とに基づいて、到来方向が推定された到来波が送信端からサイトに直接入射する直接波であるか否かを判別する。推定値出力ステップは、到来方向が推定された到来波が直接波である場合に限って、推定された到来方向を出力する。
【００３９】
このように構成された第８の到来方向推定方法の動作は、下記の通りである。
まず、相関演算ステップの実行によって得られる波動信号の相関を示す行列Ｒについて、行列演算ステップを実行することによって得られた行列Ｒの固有ベクトルを利用して、到来方向推定ステップにおいて、例えば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムなどの到来方向推定手法によって到来方向の推定処理を行うことにより、サイトに到来した波動信号の到来方向を推定する。次いで、固有値補正ステップにおいて、この推定結果とサイトにおける各ブランチの配置や指向性などの特性とに基づいて、上述した固有値解析処理で得られた各固有値を補正する。これにより、サイトの指向性による誤差を考慮した各到来波の受信電力を示す指標を得ることができる。
【００４０】
上述したようにして求めた固有値ではサイトの指向性による誤差が既に補正されているので、受信強度判別ステップにおいて求めた第１判定値と、有意差判別ステップにおいて求めた第２判定値とに基づいて、直接波判別ステップを実行することにより、サイトの志向性の影響などを考慮して、到来方向が推定された到来波がサイトに直接入射した直接波であるか否かを正確に判定することができる。
【００４１】
この判定結果に応じて、推定値出力ステップにおいて、直接波として判別した到来波について得られた到来方向の推定結果のみを到来波の到来方向として出力することにより、反射波の存在にかかわらず、有用な到来波の到来方向を送信端の位置同定および探索処理に供することができる。
本発明にかかわる第９の到来方向推定方法は、信号ベクトル収集ステップと、相関演算ステップと、行列演算ステップと、到来方向推定ステップと、ベクトル補正ステップと、行列補正ステップと、固有値再計算ステップと、受信強度判別ステップと、有意差判別ステップと、直接波判別ステップと、推定値出力ステップとから構成される。
【００４２】
本発明にかかわる第９の到来方向推定方法の原理は、以下の通りである。
信号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サイト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ベクトルｒを求める。相関演算ステップは、ベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列Ｒを求める。行列演算ステップは、行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求める。到来方向推定ステップは、行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行う。ベクトル補正ステップは、推定された到来方向とサイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、ベクトルｒを構成する各成分の値を補正する。行列補正ステップは、補正されたベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す補正行列Ｒａを求める。固有値再計算ステップは、補正行列Ｒａに所定の行列演算処理を行って、補正行列Ｒａの固有ベクトルおよびこれの各要素に対応する固有値を求める。受信強度判別ステップは、到来方向が推定された到来波に対応して改めて求められた固有値の値がサイトに直接入射する波動信号の受信強度が満たすべき条件を満たすか否かを示す第１判定値を求める。有意差判別ステップは、到来方向が推定された到来波に対応して改めて求められた固有値が他の固有値に比べて有意に大きいか否かを示す第２判定値を求める。直接波判別ステップは、第１判定値と第２判定値とに基づいて、到来方向が推定された到来波が送信端からサイトに直接入射する直接波であるか否かを判別する。推定値出力ステップは、到来方向が推定された到来波が直接波である場合に限って、推定された到来方向を出力する。
【００４３】
このように構成された第９の到来方向推定方法の動作は、下記の通りである。
まず、相関演算ステップの実行によって得られる波動信号の相関を示す行列Ｒについて、行列演算ステップを実行してことによって得られた行列Ｒの固有ベクトルを利用して、到来方向推定ステップにおいて、例えば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムなどの到来方向推定手法によって到来方向の推定処理を行うことにより、サイトに到来した波動信号の到来方向を推定する。次いで、ベクトル補正ステップにおいて、この推定結果とサイトにおける各ブランチの配置や指向性などの特性とに基づいて、上述したベクトルｒの各成分の値を補正する。その後、行列補正ステップにおいて、補正されたベクトルｒの相関を示す補正行列Ｒａを算出し、この補正行列Ｒａについて、固有値再計算ステップにおいて、例えば、固有値解析処理を行って補正行列Ｒａの固有値を求めることにより、サイトの指向性による誤差を考慮した到来波の受信電力を示す指標を得ることができる。
【００４４】
上述したようにして改めて求めた固有値ではサイトの指向性による誤差が既に補正されている。したがって、受信強度判別ステップにおいて求めた第１判定値と、有意差判別ステップにおいて求めた第２判定値とに基づいて、直接波判別ステップを実行することにより、サイトの嗜好性などによる誤差の存在にかかわらず、到来方向が推定された到来波がサイトに直接入射した直接波であるか否かを正確に判定することができる。
【００４５】
この判定結果に応じて、推定値出力ステップにおいて、直接波として判別した到来波について得られた到来方向の推定結果のみを到来波の到来方向として出力することにより、反射波の存在にかかわらず、有用な到来波の到来方向を送信端の位置同定および探索処理に供することができる。
本発明にかかわる第１の到来方向推定装置は、サンプリング手段と、相関演算手段と、行列演算手段と、受信強度判別手段と、到来方向推定手段と、出力制御手段とから構成される。
【００４６】
本発明にかかわる第１の到来方向推定装置の原理は、以下の通りである。
サンプリング手段は、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サイトに設置された複数のブランチへの到来波をサンプリングし、送信端から到来した波動信号の集合を示すベクトルｒを求める。相関演算手段は、ベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列Ｒを求める。行列演算手段は、行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求める。受信強度判別手段は、固有値の値が送信端からサイトに直接入射する直接波に対応する受信強度に関して予め定めた条件を満たすか否かを判定する。到来方向推定手段は、行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行う。出力制御手段は、受信強度判別手段によって条件が満たされている旨の判定結果が得られたときに、推定対象の到来波が直接波であると判断し、到来方向推定手段による推定結果をサイトに直接伝播で到来した到来波の到来方向として出力する。
【００４７】
このように構成された第１の到来方向推定装置の動作は、下記の通りである。
サンプリング手段によるサンプリングによって得られたベクトルｒに基づいて、相関演算手段により、波動信号の相関を示す行列Ｒが求められ、この行列Ｒについて、行列演算手段により、例えば、固有値解析処理を行って行列Ｒの固有値を求めることにより、到来波の受信電力を示す指標が得られる。
【００４８】
上述したように、反射波に対応する受信強度は、直接伝播による波動信号の減衰の下限よりも大幅に低下していると考えられる。したがって、受信強度判別手段において、上述したようにして求めた固有値の最大値を、例えば、直接伝播による波動信号の減衰の下限に基づいて予め定められた閾値と比較することにより、到来方向推定の対象となる到来波が、サイトに直接入射した直接波であるか否かを判定することができる。
【００４９】
また、到来方向推定手段は、例えば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムなどの到来方向推定手法によってサイトへの到来波の到来方向を推定する。この到来方向推定手段による推定結果は、受信強度判別手段によって得られた判別結果によって、直接波が到来していることが確認された場合に限って、出力制御手段を介して出力される。したがって、この第１の到来方向推定装置によれば、有用な到来波の到来方向の推定結果を選択的に出力し、送信端の位置同定および探索処理に供することができる。
【００５０】
本発明にかかわる第２の到来方向推定装置は、上述した第１の到来方向推定装置に備えられた受信強度判別手段に、固有値補正手段と、条件判定手段とを備えて構成される。
本発明にかかわる第２の到来方向推定装置の原理は、以下の通りである。
上述した第１の到来方向推定装置に備えられた受信強度判別手段において、固有値補正手段は、到来方向推定手段によって推定された到来方向とサイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、行列演算手段によって求められた固有値の値を補正する。条件判定手段は、到来方向が推定された到来波に対応する補正された固有値の値が所定の閾値に対して予め決定した関係を満たしているときに、直接波に対応する受信強度に関する条件を満たす旨の判定結果を出力する。
【００５１】
このように構成された第２の到来方向推定装置の動作は、下記の通りである。
受信強度判別手段では、まず、到来方向推定手段による推定結果を用いて、固有値補正手段により、行列演算手段によって求められた固有値の値を補正する。これにより、サイトの指向性による誤差を考慮した各到来波の受信電力を示す指標を得ることができる。
上述したようにして求めた固有値ではサイトの指向性による誤差が既に補正されているので、条件判定手段により、例えば、到来方向が推定された到来波に対応する固有値Ｖ１が直接伝播による減衰の下限から予め求めた閾値よりも大きいか否かを判定することによって、直接波に対応する受信強度に関する条件が満たされているか否かをより厳密に判定し、到来方向が推定された到来波がサイトに直接入射した直接波であるか否かを正確に判定することができる。
【００５２】
本発明にかかわる第３の到来方向推定装置は、上述した第１の到来方向推定装置に備えられた受信強度判別手段に、ベクトル補正手段と、行列補正手段と、補正固有値算出手段と、条件判定手段とを備えて構成される。
本発明にかかわる第３の到来方向推定装置の原理は、以下の通りである。
上述した第１の到来方向推定装置に備えられた受信強度判別手段において、ベクトル補正手段は、到来方向推定手段によって推定された到来方向とサイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、ベクトルｒを構成する各成分の値を補正する。補正相関演算手段は、補正されたベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す補正行列Ｒａを求める。補正固有値算出手段は、補正行列Ｒａに所定の行列演算処理を行って、補正行列Ｒａの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを算出することにより、補正された固有値を求める。条件判定手段は、到来方向が推定された到来波に対応する補正された固有値の値が所定の閾値に対して予め決定した関係を満たしているときに、直接波に対応する受信強度に関する条件を満たす旨の判定結果を出力する。
【００５３】
このように構成された第３の到来方向推定装置の動作は、下記の通りである。
受信強度判別手段では、まず、到来方向推定手段による推定結果を用いて、ベクトル補正手段により、上述したベクトルｒの各成分の値を補正する。その後、補正相関演算手段により、補正されたベクトルｒの相関を示す補正行列Ｒａが算出され、補正固有値算出手段により、この補正行列Ｒａの固有値が算出される。
【００５４】
上述したようにして改めて求めた固有値ではサイトの指向性による誤差が既に補正されている。したがって、条件判定手段により、例えば、到来方向が推定された到来波に対応する固有値Ｖ１が直接伝播による減衰の下限から予め求めた閾値よりも大きいか否かを判定することによって、直接波に対応する受信強度に関する条件が満たされているか否かをより厳密に判定し、到来方向が推定された到来波がサイトに直接入射した直接波であるか否かを正確に判定することができる。
【００５５】
本発明にかかわる第４の到来方向推定装置は、サンプリング手段と、相関演算手段と、行列演算手段と、有意差判別手段と、到来方向推定手段と、出力制御手段とから構成される。
本発明にかかわる第４の到来方向推定装置の原理は、以下の通りである。
サンプリング手段は、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サイトに設置された複数のブランチへの到来波をサンプリングし、送信端から到来した波動信号の集合を示すベクトルｒを求める。相関演算手段は、ベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列Ｒを求める。行列演算手段は、行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求める。有意差判別手段は、固有値の中に他の固有値に比べて有意に大きいものが存在するか否かを判定する。到来方向推定手段は、行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行う。出力制御手段は、有意差判別手段によって有意に大きい固有値が存在する旨の判定結果が得られたときに、推定対象の到来波が直接波であると判断し、到来方向推定手段による推定結果を所望の到来波の到来方向として出力する。
【００５６】
このように構成された第４の到来方向推定装置の動作は、下記の通りである。
サンプリング手段によるサンプリングによって得られたベクトルｒに基づいて、相関演算手段により、波動信号の相関を示す行列Ｒが求められ、この行列Ｒについて、行列演算手段により、例えば、固有値解析処理を行って行列Ｒの固有値を求めることにより、到来波の受信電力を示す指標が得られる。
【００５７】
ここで、一回以上の反射を介してサイトに入射する波動信号は、当然ながら、反射による散乱や伝播距離の増大などによってその強度が著しく低下していると考えられるので、直接波と反射波とが同時にサイトに到来している場合には、行列Ｒの固有値の値には大きなばらつきがあると考えられる。したがって、例えば、最大の固有値Ｖ１が次に大きい固有値Ｖ２に比べて有意に大きいか否かを判定することにより、到来方向推定の対象となる到来波が直接波であるか否かを判定することができる。つまり、有意差判別手段は、固有値Ｖ１を固有値Ｖ２で除算して得られる固有値の値の比と反射による波動信号の減衰の度合いに基づいて予め定められた閾値とを比較することにより、最大の固有値Ｖ１に対応する到来波の強度が他の到来波の強度に比べて十分に大きいか否かを判定する。ことが示された場合に、サイトに直接伝播した到来波が存在すると判定する。
【００５８】
また、到来方向推定手段は、例えば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムなどの到来方向推定手法によってサイトへの到来波の到来方向を推定する。この到来方向推定手段による推定結果は、有意差判別手段によって得られた判別結果によって、直接波が到来していることが確認された場合に限って、出力制御手段を介して出力される。したがって、この第１の到来方向推定装置によれば、有用な到来波の到来方向の推定結果を選択的に出力し、送信端の位置同定および探索処理に供することができる。
【００５９】
本発明にかかわる第５の到来方向推定装置は、上述した第４の到来方向推定装置に備えられた有意差判別手段に、固有値補正手段と、比較手段とを備えて構成される。
本発明にかかわる第５の到来方向推定装置の原理は、以下の通りである。
上述した第４の到来方向推定装置に備えられた有意差判別手段において、固有値補正手段は、到来方向推定手段によって推定された到来方向とサイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、行列演算手段によって求められた固有値の値を補正する。比較手段は、到来方向が推定された到来波に対応する補正された固有値の値が他の補正された固有値と比較して有意に大きいか否かを判定する。
【００６０】
このように構成された第５の到来方向推定装置の動作は、下記の通りである。
有意差判別手段では、まず、到来方向推定手段による推定結果を用いて、固有値補正手段により、行列演算手段によって求められた固有値の値を補正する。これにより、サイトの指向性による誤差を考慮した各到来波の受信電力を示す指標を得ることができる。
上述したようにして求めた固有値ではサイトの指向性による誤差が既に補正されているので、比較手段により、例えば、到来方向が推定された到来波に対応する固有値Ｖ１が次に大きい固有値Ｖ２に比べて有意に大きいか否かを判定すれば、サイトの指向性による誤差にかかわらず、到来方向が推定された到来波が、サイトに直接入射した直接波であるか否かを正確に判定することができる。
【００６１】
本発明にかかわる第６の到来方向推定装置は、上述した第４の到来方向推定装置に備えられた有意差判別手段に、ベクトル補正手段と、行列補正手段と、補正固有値算出手段と、比較手段とを備えて構成される。
本発明にかかわる第６の到来方向推定装置の原理は、以下の通りである。
上述した第４の到来方向推定装置に備えられた有意差判別手段において、ベクトル補正手段は、到来方向推定手段によって推定された到来方向とサイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、ベクトルｒを構成する各成分の値を補正する。補正相関演算手段は、補正されたベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す補正行列Ｒａを求める。補正固有値算出手段は、補正行列Ｒａに所定の行列演算処理を行って、補正行列Ｒａの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを算出することにより、補正された固有値を求める。比較手段は、到来方向が推定された到来波に対応する補正された固有値の値が他の補正された固有値と比較して有意に大きいか否かを判定する。
【００６２】
このように構成された第６の到来方向推定装置の動作は、下記の通りである。
有意差判別手段では、まず、到来方向推定手段による推定結果を用いて、ベクトル補正手段により、上述したベクトルｒの各成分の値を補正する。その後、補正相関演算手段により、補正されたベクトルｒの相関を示す補正行列Ｒａが算出され、補正固有値算出手段により、この補正行列Ｒａの固有値が算出される。
【００６３】
上述したようにして改めて求めた固有値ではサイトの指向性による誤差が既に補正されている。したがって、比較手段により、例えば、到来方向が推定された到来波に対応する固有値Ｖ１が次に大きい固有値Ｖ２に比べて有意に大きいか否かを判定すれば、サイトの指向性による誤差にかかわらず、到来方向が推定された到来波が、サイトに直接入射した直接波であるか否かを正確に判定することができる。
【００６４】
本発明にかかわる第７の到来方向推定装置は、サンプリング手段と、相関演算手段と、行列演算手段と、受信強度判別手段と、有意差判別手段と、到来方向推定手段と、出力制御手段とから構成される。
本発明にかかわる第７の到来方向推定装置の原理は、以下の通りである。
サンプリング手段は、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サイトに設置された複数のブランチへの到来波をサンプリングし、送信端から到来した波動信号の集合を示すベクトルｒを求める。相関演算手段は、ベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す行列Ｒを求める。行列演算手段は、行列Ｒに所定の行列演算処理を行うことにより、サイトに到来した波の受信電力に関連する指標を含む行列Ｒの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求める。受信強度判別手段は、固有値の値が送信端からサイトに直接入射する直接波に対応する受信強度に関して予め定めた条件を満たすか否かを判定し、この判定結果を示す第１判定値を出力する。有意差判別手段は、固有値の中に他の固有値に比べて有意に大きいものが存在するか否かを判定し、この判定結果を示す第２判定値を出力する。到来方向推定手段は、行列Ｒの固有ベクトルおよびこれに対応する固有値を利用して、サイトへの到来波についてその到来方向の推定を行う。出力制御手段は、第１判定値および第２判定値に基づいて、推定対象の到来波が直接波であるか否かを判定し、直接波である場合に限って、到来方向推定手段による推定結果を所望の到来波の到来方向として出力する。
【００６５】
このように構成された第７の到来方向推定装置の動作は、下記の通りである。
サンプリング手段によるサンプリングによって得られたベクトルｒに基づいて、相関演算手段により、波動信号の相関を示す行列Ｒが求められ、この行列Ｒについて、行列演算手段により、例えば、固有値解析処理を行って行列Ｒの固有値を求めることにより、到来波の受信電力を示す指標が得られる。
【００６６】
ここで、一回以上の反射を介してサイトに入射する波動信号は、当然ながら、反射による散乱や伝播距離の増大などによってその強度が著しく低下していると考えられ、また、直接波に対応する受信強度と反射波に対応する受信強度との間に生じる大きな差から、行列Ｒの固有値の値には大きなばらつきがあると考えられる。したがって、例えば、上述したようにして求めた固有値の値のいずれかが、直接伝播による波動信号の減衰の下限に基づいて予め定められた閾値以上であることが、受信強度判別手段によって得られる第１判定値によって示され、かつ、最大の固有値Ｖ１が次に大きい固有値Ｖ２に比べて有意に大きい大きいことが、有意差判別手段によって得られる第２判定値によって示されれば、サイトに直接入射した直接波が存在していることをより確実に確認することができる。
【００６７】
この場合は、例えば、直接波が遮蔽され、代わりに、１次反射による反射波とともに２次反射による反射波がサイトに入射した場合にも、１次反射による反射波の強度が２次反射による反射波の強度に比べて有意に大きい旨が第２判定値によって示されるにもかかわらず、直接伝播で考えられる減衰から推定される強度よりも固有値の最大値で示される強度の方が小さいことを示す第１判定値をもって、直接波が存在しないと判定することができる。
【００６８】
また、到来方向推定手段は、例えば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムなどの到来方向推定手法によってサイトへの到来波の到来方向を推定する。この到来方向推定手段による推定結果は、有意差判別手段によって得られた判別結果によって、直接波が到来していることが確認された場合に限って、出力制御手段を介して出力される。したがって、この第７の到来方向推定装置によれば、有用な到来波の到来方向の推定結果を選択的に出力し、送信端の位置同定および探索処理に供することができる。
【００６９】
本発明にかかわる第８の到来方向推定装置は、上述した第７の到来方向推定装置に、固有値補正手段を備えて構成される。
本発明にかかわる第８の到来方向推定装置の原理は、以下の通りである。
上述した第７の到来方向推定装置において、固有値補正手段は、到来方向推定手段によって推定された到来方向とサイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、行列演算手段によって求められた固有値の値を補正し、補正された固有値を受信強度判別手段および有意差判別手段の処理に供する。
【００７０】
このように構成された第８の到来方向推定装置の動作は、下記の通りである。
到来方向推定手段による推定結果を用いて、固有値補正手段により、行列演算手段によって求められた固有値の値が補正され、この補正された固有値が、サイトの指向性による誤差を考慮した各到来波の受信電力を示す指標として、受信強度判別手段および有意差判別手段の処理に供される。
【００７１】
これにより、サイトの指向性などによる誤差を補正した上で、第１判定値および第２判定値を求めることができるので、サイトの指向性と推定された到来方向との関係などによる誤差にかかわらず、到来方向が推定された到来波が、サイトに直接入射した直接波であるか否かを正確に判定することができる。
本発明にかかわる第９の到来方向推定装置は、上述した第７の到来方向推定装置に、ベクトル補正手段と、行列補正手段と、補正固有値算出手段とを備えて構成される。
【００７２】
本発明にかかわる第９の到来方向推定装置の原理は、以下の通りである。
上述した第７の到来方向推定装置において、ベクトル補正手段は、到来方向推定手段によって推定された到来方向とサイトにおける各ブランチの配置および特性とに基づいて、ベクトルｒを構成する各成分の値を補正する。補正相関演算手段は、補正されたベクトルｒに基づき、サイトに到来した波動信号の相関を示す補正行列Ｒａを求める。補正固有値算出手段は、補正行列Ｒａに所定の行列演算処理を行って、補正行列Ｒａの固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを算出することにより、補正された固有値を求め、得られた補正された固有値を受信強度判別手段および有意差判別手段の処理に供する。
【００７３】
このように構成された第９の到来方向推定装置の動作は、下記の通りである。
到来方向推定手段による推定結果を用いて、ベクトル補正手段により、上述したベクトルｒの各成分の値が補正され、その後、補正相関演算手段により、補正されたベクトルｒの相関を示す補正行列Ｒａが算出される。そして、補正固有値算出手段により、この補正行列Ｒａの固有値が算出され、受信強度判別手段および有意差判別手段の処理に供される。
【００７４】
上述したようにして改めて求めた固有値ではサイトの指向性による誤差が既に補正されている。したがって、比較手段により、例えば、到来方向が推定された到来波に対応する固有値Ｖ１が次に大きい固有値Ｖ２に比べて有意に大きいか否かを判定すれば、サイトの指向性による誤差にかかわらず、到来方向が推定された到来波が、サイトに直接入射した直接波であるか否かを正確に判定することができる。
【００７５】
このように、サイトの指向性などによる誤差などを補正したベクトルｒに基づいて、改めて固有値を求めることにより、到来波に対応する受信電力に関する指標からサイトの指向性などによる誤差の影響を除去した上で、受信強度判別手段および有意差判別手段の処理に供することができる。これにより、サイトの指向性などによる誤差の影響を受けることなく第１判定値および第２判定値を求めることができるので、サイトの指向性と推定された到来方向との関係などによる誤差にかかわらず、到来方向が推定された到来波が、サイトに直接入射した直接波であるか否かを正確に判定することができる。
【発明の効果】
【００７６】
本発明にかかわる第１の到来方向推定方法および装置によれば、到来方向推定処理に用いられる波動信号の相関を示す行列Ｒの固有値の値そのものに基づいて、サイトに直接波が到来しているか否かを極めて簡単な処理によって判定することができる。これにより、直接波に対応する受信電力が所定の閾値以上であることが期待できることを利用してサイトへの直接波到来の有無を判定し、直接波が到来しているときにのみ、到来波の到来方向を推定した結果を、送信端の位置同定および探索に有用な情報として提供することができる。
【００７７】
また、本発明にかかわる第４の到来方向推定方法および装置によれば、到来方向推定処理に用いられる波動信号の相関を示す行列Ｒの固有値の値相互に有意な差があるか否かに基づいて、サイトに直接波が到来しているか否かを判定することができる。これにより、直接波に対応する受信電力と反射波に対応する受信電力と間に大きな差があることを利用して、サイトへの直接波到来の有無を判定し、直接波が到来しているときにのみ、到来波の到来方向を推定した結果を、送信端の位置同定および探索に有用な情報として提供することができる。
【００７８】
また一方、本発明にかかわる第７の到来方向推定方法および装置によれば、到来方向推定処理に用いられる波動信号の相関を示す行列Ｒの固有値の値そのものおよび固有値の値相互に有意な差があるか否かに基づいて、サイトに直接波が到来しているか否かを判定することができる。これにより、直接波に対応する受信電力が所定の閾値以上であることが期待できることと、直接波に対応する受信電力と反射波に対応する受信電力と間に大きな差があることとの双方を利用して、サイトへの直接波到来の有無を判定し、直接波が到来しているときにのみ、到来波の到来方向を推定した結果を、送信端の位置同定および探索に有用な情報として提供することができる。
【００７９】
更に、上述した到来方向推定方法および装置のそれぞれにおいて、到来方向推定結果を利用して、算出された固有値そのものについてサイトの指向性などによる誤差を補正して得られた補正された固有値、あるいは、サイトの指向性などによる誤差を補正した波動信号の集合の相関を示す行列から改めて算出された固有値を、サイトへの直接波到来の有無を判定する処理に供することにより、サイトの指向性などのようなハードウェア的な制限にかかわらず、確実にサイトへの直接波到来の有無を判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８０】
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）受信強度と閾値との比較
図１に、本発明にかかわる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１１に示した各部と同等のものについては、図１１に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
【００８１】
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ベクトルrを取得する。このベクトルr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Ｒが求められ、また、この行列Ｒに対して、行列演算処理部２０３により固有値展開処理が行われ、アレーアンテナ１１を構成するアンテナ素子１２−１〜１２−Nの数Ｎと同数の固有値とこれらの固有値に対応する固有ベクトルが求められる。
【００８２】
図１に示した演算制御部２０６は、行列演算処理部２０３によって得られた固有値および固有ベクトルを到来方向推定処理部２０４に渡して到来方向推定処理に供するとともに、上述した固有値を直接波判別部２０７に渡して後述する直接波判別処理に供する。
図１に示した直接波判別部２０７において、最大値検出部２０８は、演算制御部２０６から受け取ったＮ個の固有値から最大のものを検出し、この固有値の最大値Ｖ１を比較部２０９に渡して、所定の閾値Ｔｈ１との比較処理に供する。この比較部２０９による比較結果は、直接波判別部２０７の出力として演算制御部２０６に返され、到来方向推定結果に関する出力処理に供される。
【００８３】
一方、図１に示した到来方向推定処理部２０４は、演算制御部２０６から受け取った固有値および固有ベクトルに基づいて、例えば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムに従う到来方向推定処理を行い、ＭＵＳＩＣスペクトラムが最大となる到来方向θを推定結果として演算制御部２０６に渡す。また、図１に示した位相補正レジスタ２０５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２０５に格納しておく必要がある。
【００８４】
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ベクトルｒを形成する(ステップ３０１)。
【００８５】
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ベクトルrに関する相関演算を行い、波動信号の集合を示すベクトルrの相関を示す行列Ｒを求める(ステップ３０２)。
【００８６】
このようにして得られた行列Ｒについて、行列演算処理部２０３は、固有値展開処理を行い、アレーアンテナ１１に備えられたアンテナ素子の数Ｎと同数の固有値およびこれらの固有値に対応する固有ベクトルを求める(ステップ３０３)。
到来方向推定処理部２０４は、行列演算処理部２０３の処理によって得られた固有値および固有ベクトルを演算制御部２０６を介して受け取り、これらの固有値および固有ベクトルに基づいて、例えば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムに従う到来方向推定処理を行い、ＭＵＳＩＣスペクトラムを最大とする方位角θを到来方向の推定値として演算制御部２０６に返す(ステップ３０４)。
【００８７】
上述したステップ３０３で行列演算処理部２０３によって求められたＮ個の固有値は、演算制御部２０６を介して直接波判別部２０７の最大値検出部２０８に渡され、この最大値検出部２０８により、Ｎ個の固有値の中から最大の固有値Ｖ１が検出され(ステップ３０５)、比較部２０９による閾値Ｔｈ１との比較処理に供される。
ここで、上述したように、到来波の集合を示すベクトルＲの相関を示す行列ｒについて求められたＮ個の固有値の中でＬ個（Ｌ＜Ｎ）の到来波に対応するものの値は、対応する到来波の受信電力と密接に関連し、他の固有値は、熱雑音に関連している。したがって、Ｎ個の固有値の中の最大のものは、サイト１０に到来した波動信号の中で最も受信電力が大きいものに関連していると考えられる。
【００８８】
また、例えば、到来方向を推定すべき送信端とサイト１０とが限定された領域に設置されている場合などのように、送信端から放射された波動信号が直接伝播でサイト１０に到来した際の減衰量が予測可能である場合に、この直接伝播で到達する波動信号の受信電力について下限を想定することができる。そして、上述した送信端から放射された波動信号が一次以上の反射を介してサイト１０に入射した場合の受信電力は、当然ながら、上述した直接波に関する受信電力の下限に比べてはるかに小さいことが期待できる。なぜなら、１次以上の反射を介して入射した反射波の伝播経路は、直接波の伝播経路に比べて非常に長く、また、反射の際の散乱によっても減衰していることが確実だからである。
【００８９】
したがって、例えば、この受信電力の下限に関連する値を閾値Ｔｈ１として図１に示した比較部２０９に設定すれば、比較部２０９によるこの閾値Ｔｈ１と最大の固有値Ｖ１との比較結果として、到来波が直接波であるか否かの判定結果を得ることができる。
つまり、最大の固有値Ｖ１が上述した閾値Ｔｈ１以上である場合は(ステップ３０６の肯定判定)、上述したステップ３０４において推定された到来方向は、サイト１０に直接伝播で到来した波動信号の到来方向であると考えられるので、演算制御部２０６は、到来方向推定処理部２０４によって得られた推定結果を送信端の方向として出力し(ステップ３０７)、到来方向推定処理を終了する。
【００９０】
一方、最大の固有値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)、上述したステップ３０４において推定された到来方向は、一次以上の反射を介してサイト１０に到来した波動信号の到来方向であると考えられるので、演算制御部２０６は、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。
【００９１】
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固有値の値が、到来波の受信電力と密接な関連を持つことを利用して、上述した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。
【００９２】
なお、上述した直接波判別技術は、当然ながら、波動信号の集合の相関を示す行列Ｒの固有値および固有ベ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に示した到来波推定処理部２０４に代えて、例えば、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒアルゴリズムに従って推定処理を行う到来方向推定処理部を備えてもよいし、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推定処理を行う到来方向推定処理部を備えてもよい。
【００９３】
また、全ての固有値を閾値Ｔｈ１と比較し、閾値以上の値を持つ固有値が一つ以上存在するか否かによって、直接波の有無を判定することも可能である。
また、上述した閾値Ｔｈ１の値は、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決定することもできるし、複数の閾値を設定しておき、これらの閾値で示される範囲と固有値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。
【００９４】
また更に、上述したようにして、固有値に基づいて直接波が到来していることを確認した後に、到来方向推定処理部２０４による到来方向推定処理を実行させることも可能である。
（第２の実施形態）
図３に、本発明にかかわる到来方向推定装置の第２の実施形態を示す。
【００９５】
なお、図３に示す構成要素のうち、図１および図１１に示した各部と同等のものについては、図１あるいは図１１に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図３に示した固有値補正部２１１は、演算制御部２０６から到来方向推定処理部２０４によって得られた到来方向の推定値を示す方位角θと上述した行列Ｒの固有値とを受け取り、補正係数レジスタ２１２に保持された情報を用いて、行列Ｒの固有値の値を補正した後に、直接波判別部２０７による判別処理に供する。
【００９６】
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Ｃθを保持している。
【００９７】
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３０５およびステップ３０６における直接波判別処理に先立って、固有値補正部２１１により、固有値の補正処理が行われる(ステップ３１１)。
このとき、固有値補正部２１１は、例えば、到来方向推定処理部２０４において求められたＭＵＳＩＣスペクトラムのピーク値を与えるＬ個の方位角θ１〜θＬを演算制御部２０６から受け取り、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を乗ずることによって補正する。
【００９８】
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、補正された固有値により、対応する到来方向から到来した波動信号の強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固有値に基づいて、直接波判別部２０７による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、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。
【００９９】
なお、アレーアンテナ１１の指向性などによる影響が小さい場合には、以下に述べるように、固有値の補正処理および直接波の有無を判別する処理を単純化することができる。
つまり、固有値補正部２１１において、ＭＵＳＩＣスペクトラムの最大値を与える方位角θに対応する固有値(すなわち最大の固有値Ｖ１)についてその値の補正を行い、直接波判別部２０７において、この補正された固有値Ｖ１が閾値Ｔｈ１以上であるか否かを判定することにより、直接波の有無を判定する。
（第３の実施形態）
図５に、本発明にかかわる到来方向推定装置の第３の実施形態を示す。
【０１００】
なお、図５に示す構成要素のうち、図１および図１１に示した各部と同等のものについては、図１あるいは図１１に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図５に示したベクトル補正部２１３は、演算制御部２０６から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２１４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Ｒ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。
【０１０１】
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Ｋθを保持している。
【０１０２】
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３０５およびステップ３０６における直接波判別処理に先立って、以下に述べる補正処理を行う。
まず、演算制御部２０６は、到来方向の推定値θをベクトル補正部２１３に渡し、ベクトル補正部２１３に、この推定値θに対応して補正係数レジスタ２１４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３１２)。
【０１０３】
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Ｒａが求められ(ステップ３１３)、更に、行列演算処理部２０３により、この補正行列Ｒａに関する固有値展開処理を行うことにより、アレーアンテナ１１の指向性などのように、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誤差が是正された固有値が得られる(ステップ３１４)。
【０１０４】
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、補正された固有値により、対応する到来方向から到来した波動信号の強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固有値に基づいて、直接波判別部２０７による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、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４の実施形態）
図７に、本発明にかかわる到来方向推定装置の第４の実施形態を示す。
【０１０５】
なお、図７に示す構成要素のうち、図１および図１１に示した各部と同等のものについては、図１あるいは図１１に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図７に示した到来方向推定装置は、図１に示した直接波判別部２０７に代えて、直接波判別部２２０を備えている。
図７に示した直接波判別部２２０において、固有値抽出部２２１は、演算制御部２０６から受け取った固有値の中から最大の固有値Ｖ１と次に大きい値を持つ固有値Ｖ２とを抽出し、除算器２２２にこれらの固有値を渡す。この除算器２２２は、最大の固有値Ｖ１を２番目に大きい固有値Ｖ２で除算し、除算結果を比較部２２３による閾値Ｔｈ２との比較処理に供する。この比較部２２３による比較結果は、直接波判別部２２０の出力として演算制御部２０６に返され、到来方向推定結果に関する出力処理に供される。
【０１０６】
このように構成された到来方向推定装置では、図２に示したステップ３０５，３０６の直接波判別処理に代えて、以下に述べる処理を行う(図８参照)。
図７に示した行列演算処理部２０３によって求められたＮ個の固有値は、演算制御部２０６を介して直接波判別部２２０の固有値抽出部２２１に渡され、この固有値抽出部２２１により、Ｎ個の固有値の中から最大の固有値Ｖ１および１番目に大きい固有値Ｖ２が抽出され(ステップ３２１)、除算器２２２により、この最大の固有値Ｖ１と２番目に大きい固有値Ｖ２との比が求められる(ステップ３２２)。
【０１０７】
ここで、上述したように、到来波の集合を示すベクトルＲの相関を示す行列ｒについて求められたＮ個の固有値の中でＬ個（Ｌ＜Ｎ）の到来波に対応するものの値は、対応する到来波の受信電力と密接に関連し、他の固有値は、熱雑音に関連している。したがって、Ｎ個の固有値から抽出された２つの固有値Ｖ１、Ｖ２は、サイト１０に到来した波動信号の中で最も受信電力が大きいものと次に受信電力が大きいものに関連していると考えられる。
【０１０８】
また、例えば、到来方向を推定すべき送信端から放射された波動信号が一次以上の反射を介してサイト１０に入射した場合の受信電力は、当然ながら、上述した送信端から直接伝播でサイト１０に入射する直接波に関する受信電力に比べてはるかに小さいことが期待できる。なぜなら、１次以上の反射を介して入射した反射波の伝播経路は、直接波の伝播経路に比べて非常に長く、また、反射の際の散乱によっても減衰していることが確実だからである。
【０１０９】
したがって、送信端が一つであれば、上述したステップ３２２で求めた固有値の比は、一次以上の反射によって波動信号が減衰する度合いに相当する値となると考えられる。故に、一次以上の反射によって波動信号が減衰する度合いに相当する値を閾値Ｔｈ２として図７に示した比較部２２３に設定すれば、この比較部２２３によるこの閾値Ｔｈ２とステップ３２２で求めた固有値の比との比較結果によって、図７に示した固有値抽出部２２１によって抽出された２つの固有値が、直接波に対応する固有値と反射波に対応する固有値との間に相当する程度に異なっているか否かを判定することができる。
【０１１０】
つまり、ステップ３２２で求めた固有値の比が上述した閾値Ｔｈ２以上である場合は(ステップ３２３の肯定判定)、固有値Ｖ１と他の固有値との間には有意な差があると判断する。この場合に、上述したステップ３０４において推定された到来方向は、サイト１０に直接伝播で到来した波動信号の到来方向であると考えられるので、演算制御部２０６は、到来方向推定処理部２０４によって得られた推定結果を送信端の方向として出力し(ステップ３０７)、到来方向推定処理を終了する。
【０１１１】
一方、ステップ３２２で求めた固有値の比が上述した閾値Ｔｈ２よりも小さい場合は(ステップ３２３の否定判定)、固有値Ｖ１と他の固有値との間には有意な差がないと判断する。この場合に、上述したステップ３０４において推定された到来方向は、サイト１０に到来した反射波の到来方向であると考えられるので、演算制御部２０６は、直接波が検波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。
【０１１２】
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固有値の値が、到来波の受信電力と密接な関連を持ち、直接波に対応する受信電力と反射波に対応する受信電力との間に大きな差があることを利用して、上述した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することができる。そして、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。
【０１１３】
この直接波判別手法は、送信端から放射された波動信号が直接伝播で入射する場合についての減衰量が見積もれない場合に特に有効である。
なお、上述した直接波判別技術は、当然ながら、波動信号の集合の相関を示す行列Ｒの固有値および固有ベ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に示した到来波推定処理部２０４に代えて、例えば、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒアルゴリズムに従って推定処理を行う到来方向推定処理部を備えてもよいし、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推定処理を行う到来方向推定処理部を備えてもよい。
【０１１４】
また、Ｎ個の固有値について値の分布を調べ、この分布から一つ以上の固有値と他の固有値との間に、直接波に対応する受信電力と反射波に対応する受信電力との差に相当する程度の有意な差が存在するか否かを判断し、この結果によって、直接波の有無を判定することも可能である。
また更に、上述したようにして、固有値に基づいて直接波が到来していることを確認した後に、到来方向推定処理部２０４による到来方向推定処理を実行させることも可能である。
【０１１５】
もちろん、第２および第３の実施形態において説明した固有値の補正手法を適用し、補正された固有値に基づいて、直接波の到来の有無を判定することもできる。
（第５の実施形態）
図９に、本発明にかかわる到来方向推定装置の第５の実施形態を示す。
なお、図９に示す構成要素のうち、図１、図７および図１１に示した各部と同等のものについては、図１、図７あるいは図１１に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
【０１１６】
図９に示した直接波判別部２３０において、固有値抽出部２２１は、演算制御部２０６を介して、行列演算処理部２０３によって得られたＮ個の固有値を受け取り、最大の固有値Ｖ１と２番目に大きい固有値Ｖ２を抽出し、固有値Ｖ１をそのまま比較部２３１に渡すとともに、固有値Ｖ１、Ｖ２をそれぞれ被除数および除数として除算器２２２に渡す。
また、図９に示した比較部２３１は、固有値抽出部２２１から受け取った固有値Ｖ１を上述した閾値Ｔｈ１と比較し、除算器２２２から受け取った固有値の比Ｖ１／Ｖ２を上述した閾値Ｔｈ２と比較し、これらの比較結果を直接波判別部２３０の出力として演算制御部２０６に返す。
【０１１７】
このように構成された到来方向推定装置では、図１０に示すように、図８に示したステップ３２３の代わりに演算制御部２０６がステップ３３１を実行することにより、第１の実施形態において説明した直接波判別手法と第４の実施形態において説明した直接波判別方法とを組み合わせて適用する。
つまり、最大の固有値Ｖ１が直接波に対して想定される最小の受信電力に対応する閾値Ｔｈ１以上であり、かつ、最大の固有値Ｖ１に対する２番目に大きい固有値Ｖ２の比Ｖ１／Ｖ２が直接波の受信電力と反射波の受信電力との比に相当する閾値Ｔｈ２以上である場合に(ステップ３３１の肯定判定)、演算制御部２０６は、固有値Ｖ１に対応する到来波は直接波と考えられる程度の強度で受信されており、かつ、固有値Ｖ１と他の固有値との間には有意な差があると判断し、到来方向推定処理部２０４によって得られた推定結果を送信端の方向として出力し(ステップ３０７)、到来方向推定処理を終了する。
【０１１８】
一方、最大の固有値Ｖ１が閾値Ｔｈ１よりも小さい、あるいは、最大の固有値Ｖ１に対する２番目に大きい固有値Ｖ２の比Ｖ１／Ｖ２が閾値Ｔｈ２よりも小さい場合に(ステップ３３１の否定判定)、演算制御部２０６は、直接波が検波されなかった旨のメッセージを出力し(ステップ３０７)、到来方向推定処理を終了する。
このように、上述した二つの直接波判別手法を組み合わせて適用することにより、例えば、直接波が遮蔽される一方、サイト１０に１次の反射波と２次の反射波とが入射している場合にも、直接波が検波されなかったという正しい判定結果を得ることができる。
【０１１９】
なぜなら、上述した場合には、１次の反射波に対応する固有値と２次の反射波に対応する固有値とについて得られる比の値が上述した閾値Ｔｈ２以上となるものの、１次の反射波に対応する固有値の値そのものは、当然ながら、閾値Ｔｈ１を超えないことが明らかだからである。
なお、上述した直接波判別技術は、当然ながら、波動信号の集合の相関を示す行列Ｒの固有値および固有ベ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に示した到来波推定処理部２０４に代えて、例えば、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒアルゴリズムに従って推定処理を行う到来方向推定処理部を備えてもよいし、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推定処理を行う到来方向推定処理部を備えてもよい。
【０１２０】
また、全ての固有値を閾値Ｔｈ１と比較し、閾値以上の値を持つ固有値が一つ以上存在するか否かを判定し、この判定結果を判定値１とすることも可能である。また、Ｎ個の固有値について値の分布を調べ、この分布から一つ以上の固有値と他の固有値との間に、直接波に対応する受信電力と反射波に対応する受信電力との差に相当する程度の有意な差が存在するか否かを判断し、この結果を判定値２とすることも可能である。
【０１２１】
また更に、上述したようにして、固有値に基づいて直接波が到来していることを確認した後に、到来方向推定処理部２０４による到来方向推定処理を実行させることも可能である。
もちろん、第２および第３の実施形態において説明した固有値の補正手法を適用し、補正された固有値に基づいて、直接波の到来の有無を判定することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
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】
【０１２３】
【図１】本発明にかかわる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】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図９】本発明にかかわる到来方向推定装置の第５の実施形態を示す図である。
【図１０】到来方向推定動作を表す流れ図である。
【図１１】空中線系の説明図である。
【符号の説明】
【０１２４】
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  行列演算処理部
２０４  到来方向推定処理部
２０５  位相補正レジスタ
２０６  演算制御部
２０７、２２０，２３０  直接波判別部
２０８  最大値検出部
２０９、２２３，２３１  比較部
２１１  固有値補正部
２１２、２１４  補正係数レジスタ
２１３  ベクトル補正部
２２１  固有値抽出部
２２２  除算器
【図１】
2006125985.tif 000004
【図２】
2006125985.tif 000005
【図３】
2006125985.tif 000006
【図４】
2006125985.tif 000007
【図５】
2006125985.tif 000008
【図６】
2006125985.tif 000009
【図７】
2006125985.tif 000010
【図８】
2006125985.tif 000011
【図９】
2006125985.tif 000012
【図１０】
2006125985.tif 000013
【図１１】
2006125985.tif 000014