(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波の伝搬路に前記電磁波を反射又は吸収する物体が無い解析空間において、所定の送信位置から電磁波が送信された際に、予め定められた受信位置における電界及び磁界の時間応答をシミュレーションする時間応答算出部と、
電磁波の伝搬路に前記物体が存在する解析空間において、前記送信位置から電磁波が送信された際に、前記受信位置における電界及び磁界の時間応答をシミュレーションする伝搬路応答算出部と、
前記時間応答算出部によって算出された電界の時間応答及び前記伝搬路応答算出部によって算出された電界の時間応答に基づいて、前記受信位置に前記電磁波が到来した時刻を推定し、前記時間応答算出部によって算出された磁界の時間応答及び前記伝搬路応答算出部によって算出された磁界の時間応答に基づいて、前記受信位置に前記電磁波が到来した時刻を推定し、前記二つの推定結果に基づいて最終的に前記時刻を推定する到来時刻判定部と、
を備え、
前記到来時刻判定部は、
前記伝搬路応答算出部によって算出された前記電界及び磁界の時間応答それぞれについて電界強度及び磁界強度のピークを検出するピーク検出部と、
前記ピーク検出部によって検出された電界強度のピーク及び磁界強度のピークと、それぞれが検出された時刻とに基づいて、前記時間応答算出部によって算出された前記電界及び磁界の時間応答それぞれをピーク部分の波形と近い形状となるように複数の態様で変形し、電界と磁界それぞれについて複数の変形応答を算出する変形応答算出部と、
前記複数の変形応答それぞれについて、前記ピーク部分の波形との類似度を表す評価値を算出し、評価値に基づいて電界と磁界それぞれについて前記変形応答を選択する評価値算出部と、
電界について選択された前記変形応答に基づいて電界の時間応答に基づいた前記時刻を推定し、磁界について選択された前記変形応答に基づいて磁界の時間応答に基づいた前記時刻を推定し、二つの推定結果に基づいて最終的に前記時刻を推定する到来時刻推定部と、
を備える到来時刻推定装置。
【請求項２】
前記到来時刻判定部は、
最初の処理においては、前記伝搬路応答算出部によって算出された時間応答から、前記選択された変形応答を減算することによって新たな時間応答を算出し、２回目以降の処理においては自身が直前に算出した時間応答から、前記選択された変形応答を減算することによってさらに新たな時間応答を算出する波形処理部と、
前記波形処理部によって算出された新たな時間応答に基づいて繰り返し処理の終了を判定する終了判定部と、
を備え、
前記終了判定部が終了しないと判定した場合は、前記到来時刻判定部の各部は処理を繰り返し実行し、前記終了判定部が終了すると判定した場合は、前記到来時刻判定部の各部は処理を終了する、請求項１に記載の到来時刻推定装置。
【請求項３】
コンピュータを、請求項１又は２に記載の到来時刻推定装置として動作させるためのコンピュータプログラム。
【請求項４】
電磁波の伝搬路に前記電磁波を反射又は吸収する物体が無い解析空間において、所定の送信位置から電磁波が送信された際に、予め定められた受信位置における電界及び磁界の時間応答をシミュレーションする時間応答算出ステップと、
電磁波の伝搬路に前記物体が存在する解析空間において、前記送信位置から電磁波が送信された際に、前記受信位置における電界及び磁界の時間応答をシミュレーションする伝搬路応答算出ステップと、
前記時間応答算出ステップによって算出された電界の時間応答及び前記伝搬路応答算出ステップによって算出された電界の時間応答に基づいて、前記受信位置に前記電磁波が到来した時刻を推定し、前記時間応答算出ステップによって算出された磁界の時間応答及び前記伝搬路応答算出ステップによって算出された磁界の時間応答に基づいて、前記受信位置に前記電磁波が到来した時刻を推定し、前記二つの推定結果に基づいて最終的に前記時刻を推定する到来時刻判定ステップと、
を有し、
前記到来時刻判定ステップは、
前記伝搬路応答算出ステップによって算出された前記電界及び磁界の時間応答それぞれについて電界強度及び磁界強度のピークを検出するピーク検出ステップと、
前記ピーク検出ステップによって検出された電界強度のピーク及び磁界強度のピークと、それぞれが検出された時刻とに基づいて、前記時間応答算出ステップによって算出された前記電界及び磁界の時間応答それぞれをピーク部分の波形と近い形状となるように複数の態様で変形し、電界と磁界それぞれについて複数の変形応答を算出する変形応答算出ステップと、
前記複数の変形応答それぞれについて、前記ピーク部分の波形との類似度を表す評価値を算出し、評価値に基づいて電界と磁界それぞれについて前記変形応答を選択する評価値算出ステップと、
電界について選択された前記変形応答に基づいて電界の時間応答に基づいた前記時刻を推定し、磁界について選択された前記変形応答に基づいて磁界の時間応答に基づいた前記時刻を推定し、二つの推定結果に基づいて最終的に前記時刻を推定する到来時刻推定ステップと、
を有する到来時刻推定方法。
【請求項５】
前記到来時刻判定ステップは、
最初の処理においては、前記伝搬路応答算出ステップによって算出された時間応答から、前記選択された変形応答を減算することによって新たな時間応答を算出し、２回目以降の処理においては自身が直前に算出した時間応答から、前記選択された変形応答を減算することによってさらに新たな時間応答を算出する波形処理ステップと、
前記波形処理ステップによって算出された新たな時間応答に基づいて繰り返し処理の終了を判定する終了判定ステップと、
をさらに有し、
前記終了判定ステップが終了しないと判定した場合は、前記到来時刻判定ステップの各ステップの処理を繰り返し実行し、前記終了判定ステップが終了すると判定した場合は、前記到来時刻判定ステップの各処理を終了する、請求項４に記載の到来時刻推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波の到来時刻を推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空間内に送信波源と受信位置とを仮想的に配置し、送信波源から放射される電磁界成分（以下、「放射電磁界成分」という。）の伝搬特性を推定する技術がある。このような技術の一つとして、ＦＤＴＤ法（Finite-Difference Time-Domain method；有限差分時間領域法）がある。ＦＤＴＤ方では、送信波源から放射された放射電磁界成分は、伝搬路に配置された物体によって反射や散乱を繰り返し受信位置に到来すると想定して推定が行われる。
ＦＤＴＤ法を用いて、送信波源から放射された放射電磁界成分が受信位置において観測される時刻（到来時刻）の推定を行うことが出来る。このような到来時刻の推定は、電界の時間応答を用いることによって行われている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】橋本利紀, 山口優介, 木村健一, 橋本修, “並列計算機を用いたFDTD法による室内の電波環境特性に関する基礎検討,” 信学論B, Vol. J87-B, No.5, pp. 756-759, May 2004.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＦＤＴＤ法では、主にガウシアンパルスを用いて解析が実施される。ガウシアンパルスは波形が時間的な広がりを有しているため、到来時刻の推定精度が悪くなってしまう。さらに、複数の到来波が存在する環境においては、時間的な広がりを持った到来波が合成された状態で受信位置において観測される。そのため、このような原因によっても到来時刻の推定精度が悪くなってしまう。また、このように到来時刻の推定精度が悪くなってしまう問題は、ガウシアンパルスに限らず時間的な広がりを有した電磁波を用いた解析に共通する問題である。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は、時間的な広がりを有した電磁波の到来時刻を精度良く推定する技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、到来時刻推定装置であって、電磁波の伝搬路に前記電磁波を反射又は吸収する物体が無い解析空間において、所定の送信位置から電磁波が送信された際に、予め定められた受信位置における電界及び磁界の時間応答をシミュレーションする時間応答算出部と、電磁波の伝搬路に前記物体が存在する解析空間において、前記送信位置から電磁波が送信された際に、前記受信位置における電界及び磁界の時間応答をシミュレーションする伝搬路応答算出部と、前記時間応答算出部によって算出された電界の時間応答及び前記伝搬路応答算出部によって算出された電界の時間応答に基づいて、前記受信位置に前記電磁波が到来した時刻を推定し、前記時間応答算出部によって算出された磁界の時間応答及び前記伝搬路応答算出部によって算出された磁界の時間応答に基づいて、前記受信位置に前記電磁波が到来した時刻を推定し、前記二つの推定結果に基づいて最終的に前記時刻を推定する到来時刻判定部と、を備える。
【０００７】
本発明の一態様は、上記の到来時刻推定装置であって、前記到来時刻判定部は、前記伝搬路応答算出部によって算出された前記電界及び磁界の時間応答それぞれについて電界強度及び磁界強度のピークを検出するピーク検出部と、前記ピーク検出部によって検出された電界強度のピーク及び磁界強度のピークと、それぞれが検出された時刻とに基づいて、前記時間応答算出部によって算出された前記電界及び磁界の時間応答それぞれを前記ピーク部分の波形と近い形状となるように複数の態様で変形し、電界と磁界それぞれについて複数の変形応答を算出する変形応答算出部と、前記複数の変形応答それぞれについて、前記ピーク部分の波形との類似度を表す評価値を算出し、評価値に基づいて電界と磁界それぞれについて前記変形応答を選択する評価値算出部と、電界について選択された前記変形応答に基づいて電界の時間応答に基づいた前記時刻を推定し、磁界について選択された前記変形応答に基づいて磁界の時間応答に基づいた前記時刻を推定し、前記二つの推定結果に基づいて最終的に前記時刻を推定する到来時刻推定部と、を備える。
【０００８】
本発明の一態様は、上記の到来時刻推定装置であって、前記到来時刻判定部は、最初の処理においては、前記伝搬路応答算出部によって算出された時間応答から、前記選択された変形応答を減算することによって新たな時間応答を算出し、２回目以降の処理においては自身が直前に算出した時間応答から、前記選択された変形応答を減算することによってさらに新たな時間応答を算出する波形処理部と、前記波形処理部によって算出された新たな時間応答に基づいて繰り返し処理の終了を判定する終了判定部と、を備え、前記終了判定部が終了しないと判定した場合は、前記到来時刻判定部の各部は処理を繰り返し実行し、前記終了判定部が終了すると判定した場合は、前記到来時刻判定部の各部は処理を終了する。
【０００９】
本発明の一態様は、コンピュータを、上記の到来時刻推定装置として動作させるためのコンピュータプログラムである。
【００１０】
本発明の一態様は、到来時刻判定方法であって、電磁波の伝搬路に前記電磁波を反射又は吸収する物体が無い解析空間において、所定の送信位置から電磁波が送信された際に、予め定められた受信位置における電界及び磁界の時間応答をシミュレーションする時間応答算出ステップと、電磁波の伝搬路に前記物体が存在する解析空間において、前記送信位置から電磁波が送信された際に、前記受信位置における電界及び磁界の時間応答をシミュレーションする伝搬路応答算出ステップと、前記時間応答算出ステップによって算出された電界の時間応答及び前記伝搬路応答算出ステップによって算出された電界の時間応答に基づいて、前記受信位置に前記電磁波が到来した時刻を推定し、前記時間応答算出ステップによって算出された磁界の時間応答及び前記伝搬路応答算出ステップによって算出された磁界の時間応答に基づいて、前記受信位置に前記電磁波が到来した時刻を推定し、前記二つの推定結果に基づいて最終的に前記時刻を推定する到来時刻判定ステップと、を有する。
【００１１】
本発明の一態様は、上記の到来時刻判定方法であって、前記到来時刻判定ステップは、前記伝搬路応答算出ステップによって算出された前記電界及び磁界の時間応答それぞれについて電界強度及び磁界強度のピークを検出するピーク検出ステップと、前記ピーク検出ステップによって検出された電界強度のピーク及び磁界強度のピークと、それぞれが検出された時刻とに基づいて、前記時間応答算出ステップによって算出された前記電界及び磁界の時間応答それぞれを前記ピーク部分の波形と近い形状となるように複数の態様で変形し、電界と磁界それぞれについて複数の変形応答を算出する変形応答算出ステップと、前記複数の変形応答それぞれについて、前記ピーク部分の波形との類似度を表す評価値を算出し、評価値に基づいて電界と磁界それぞれについて前記変形応答を選択する評価値算出ステップと、電界について選択された前記変形応答に基づいて電界の時間応答に基づいた前記時刻を推定し、磁界について選択された前記変形応答に基づいて磁界の時間応答に基づいた前記時刻を推定し、前記二つの推定結果に基づいて最終的に前記時刻を推定する到来時刻推定ステップと、を有する。
【００１２】
本発明の一態様は、到来時刻判定方法であって、前記到来時刻判定ステップは、最初の処理においては、前記伝搬路応答算出ステップによって算出された時間応答から、前記選択された変形応答を減算することによって新たな時間応答を算出し、２回目以降の処理においては自身が直前に算出した時間応答から、前記選択された変形応答を減算することによってさらに新たな時間応答を算出する波形処理ステップと、前記波形処理ステップによって算出された新たな時間応答に基づいて繰り返し処理の終了を判定する終了判定ステップと、をさらに有し、前記終了判定ステップが終了しないと判定した場合は、前記到来時刻判定ステップの各ステップの処理を繰り返し実行し、前記終了判定ステップが終了すると判定した場合は、前記到来時刻判定ステップの各処理を終了する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、時間的な広がりを有した電磁波の到来時刻を精度良く推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電磁波の到来時刻を推定する技術の概要を示す図である。
【図２】到来時刻推定装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】時間応答算出部及び伝搬路応答算出部のシミュレーションによって得られる理想時間応答及び反射時間応答の具体例を表す図である。
【図４】理想電界テーブル及び理想磁界テーブルの概略を示す図である。
【図５】変形応答算出部の処理の概略を示す図である。
【図６】電界変形応答のテーブルの概略を示す図である。
【図７】到来時刻記憶部に記録されるテーブルの具体例を示す図である。
【図８】波形処理部の処理の概略を示す図である。
【図９】到来時刻推定装置の処理を示すフローチャートである。
【図１０】変形して構成された変形応答算出部の処理の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［概略］
ＦＤＴＤ法等の電界および磁界についての解析が可能な電磁界解析を用いて、仮想の送信位置から送信した電磁波が、伝送路に物体が無い環境（以下、「理想環境」という。）において受信位置に到来する際の電界および磁界のそれぞれの時間応答をシミュレーションにより算出し保持する。以下、このような理想環境におけるシミュレーションによって算出される時間応答を「理想時間応答」という。次に、伝搬路に物体が配置された環境（以下、「反射環境」という。）において、同様にシミュレーションにより電界および磁界のそれぞれの時間応答を算出し保持する。以下、このような反射環境におけるシミュレーションによって算出される時間応答を「反射時間応答」という。なお、いずれのシミュレーションにおいても、送信される電磁波は、例えばガウシアンパルスのように時間的な広がりを有している。
【００１６】
反射環境では、電磁波が伝送路において反射するため、受信位置に電磁波が到来するまでの時間に遅延が生じる。また、到来する電磁波の強度も理想環境の場合と異なる。この遅延及び強度の変化に基づいて理想時間応答の波形を変形し、反射時間応答の波形から連続して減算する。その電界および磁界それぞれの時間応答に基づいて、到来時刻を推定する。
電界および磁界それぞれの時間応答を用いて到来時刻を推定することで、高精度な到来時刻の推定が可能になる。
【００１７】
［実施形態］
図１は、電磁波の到来時刻を推定する技術の概要を示す図である。仮想空間４０内には、送信位置１０と受信位置２０とが配置される。図１の例では、仮想空間４０は四方を壁で囲まれている。仮想空間内には１又は複数の物体３０が配置される。物体３０は、電磁波を反射したり吸収したりする。送信位置１０からは所定の電磁波が送信され、壁や物体３０上で電磁波が反射し、受信位置２０に電磁波が到来する。受信位置２０に電磁波が到来する時刻を推定する際には、受信位置２０における電界の強さ（電界強度）と磁界の強さ（磁界強度）とがシミュレートされる。到来時刻推定装置は、受信位置２０における電界強度及び磁界強度の時間変化に基づいて、送信位置１０から送信された電磁波が受信位置２０に到来する時刻（以下、「到来時刻」という。）を判定する。
【００１８】
図２は、到来時刻推定装置５００の構成を示す概略ブロック図である。到来時刻推定装置５００は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、到来時刻推定プログラムを実行する。到来時刻推定プログラムの実行によって、到来時刻推定装置５００は、パラメータ記憶部５０１、時間応答記憶部５０２、伝搬路応答記憶部５０３、到来時刻記憶部５０４、パラメータ設定部５１１、初期化部５１２、時間応答算出部５２０、伝搬路応答算出部５３０、到来時刻判定部５４０を備える装置として機能する。なお、到来時刻推定装置５００の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されても良い。到来時刻推定プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えば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である。
【００１９】
パラメータ記憶部５０１は、電磁波の伝搬をシミュレートする際の各種のパラメータを記憶する。時間応答記憶部５０２は、理想環境においてシミュレーションを行った結果として、各時刻における電界強度を表すテーブル（理想電界テーブル）と、各時刻における磁界強度を表すテーブル（理想磁界テーブル）とを記憶する。伝搬路応答記憶部５０３は、反射環境においてシミュレーションを行った結果として、各時刻における電界強度を表すテーブル（反射電界テーブル）と、各時刻における磁界強度を表すテーブル（反射磁界テーブル）とを記憶する。到来時刻記憶部５０４は、到来時刻判定部５４０によって推定された到来時刻と、その到来時刻を表す識別情報とを対応付けたテーブル（到来時刻テーブル）を記憶する。
【００２０】
パラメータ設定部５１１は、シミュレーションにおいて送信位置１０から送信された電磁波が伝搬する空間、すなわちシミュレーション対象となる空間である解析空間のサイズ、図１に示すように解析空間内に設けられた閉空間の境界を構成する壁の位置、壁の電磁波の反射率、解析空間内に配置されている物体３０の位置、サイズ、電磁波の反射率などのパラメータの入力を受け付け、受け付けたパラメータをパラメータ記憶部５０１に記録する。
また、パラメータ設定部５１１は、解析空間における送信位置１０の座標、受信位置２０の座標、送信位置１０から送信される電磁波を定義する情報、理想環境においてシミュレーションを行う際の離散時間間隔、反射環境においてシミュレーションを行う際の離散時間間隔、シミュレーションを行う期間などのパラメータの入力を受け付け、受け付けたパラメータをパラメータ記憶部５０１に記録する。
【００２１】
初期化部５１２は、時間応答記憶部５０２、伝搬路応答記憶部５０３、到来時刻記憶部５０４の記憶領域に、予め定められた初期値を記憶させる。この処理によって、各記憶領域は初期化される。初期値は、例えば、零や無効値を示す値である。
時間応答算出部５２０は、パラメータ記憶部５０１に記憶されている各パラメータを用いて、理想環境において送信位置１０から電磁波が送信された場合における電磁波の伝搬のシミュレーションを行う。
【００２２】
時間応答算出部５２０は、シミュレーションにおいて、受信位置２０の電界強度を離散時間間隔ごとに算出し、算出した電界強度を時系列で理想電界テーブルに記憶させる。すなわち、時間応答算出部５２０は、シミュレーション対象となる解析空間における電磁波の伝搬を理想環境でシミュレートする。そして、時間応答算出部５２０は、受信位置２０における電界の時間応答を表す理想電界テーブルを時間応答記憶部５０２に記憶させる。
また、時間応答算出部５２０は、シミュレーションにおいて、受信位置２０の磁界強度を離散時間間隔ごとに算出し、算出した磁界強度を時系列で理想磁界テーブルに記憶させる。すなわち、時間応答算出部５２０は、シミュレーション対象となる解析空間における電磁波の伝搬を理想環境でシミュレートする。そして、時間応答算出部５２０は、受信位置２０における磁界の時間応答を表す理想磁界テーブルを時間応答記憶部５０２に記憶させる。
【００２３】
伝搬路応答算出部５３０は、パラメータ記憶部５０１に記憶されている各パラメータを用いて、反射環境において送信位置１０から電磁波が送信された場合における電磁波の伝搬のシミュレーションを行う。
伝搬路応答算出部５３０は、シミュレーションにおいて、受信位置２０の電界強度を離散時間間隔ごとに算出し、算出した電界強度を時系列で反射電界テーブルに記憶させる。すなわち、伝搬路応答算出部５３０は、シミュレーション対象となる解析空間における電磁波の伝搬を反射環境でシミュレートする。そして、伝搬路応答算出部５３０は、受信位置２０における電界の時間応答を表す反射電界テーブルを伝搬路応答記憶部５０３に記憶させる。
また、伝搬路応答算出部５３０は、シミュレーションにおいて、受信位置２０の磁界強度を離散時間間隔ごとに算出し、算出した磁界強度を時系列で反射磁界テーブルに記憶させる。すなわち、伝搬路応答算出部５３０は、シミュレーション対象となる解析空間における電磁波の伝搬を反射環境でシミュレートする。そして、伝搬路応答算出部５３０は、受信位置２０における磁界の時間応答を表す反射磁界テーブルを伝搬路応答記憶部５０３に記憶させる。
【００２４】
図３は、時間応答算出部５２０及び伝搬路応答算出部５３０のシミュレーションによって得られる理想時間応答及び反射時間応答の具体例を表す図である。図３Ａは、時間応答算出部５２０のシミュレーションによって得られる理想時間応答のグラフである。図３Ｂは、時間応答算出部５２０のシミュレーションによって得られる離散的な値を表すグラフである。図３Ｃは、伝搬路応答算出部５３０のシミュレーションによって得られる反射時間応答のグラフである。図３Ｄは、伝搬路応答算出部５３０のシミュレーションによって得られる離散的な値を表すグラフである。
【００２５】
時間応答算出部５２０は、伝搬路に物体３０が配置されていない仮想空間においてシミュレーションを行う。そのため、図３Ａに示されるように理想時間応答の波形は乱れが少ない。一方、伝搬路応答算出部５３０は、伝搬路に物体３０が配置されている仮想空間においてシミュレーションを行う。そのため、図３Ｃに示されるように反射時間応答の波形には乱れが生じる。したがって、反射時間応答の波形は、複数のピークを持った複雑な波形となる。
【００２６】
図３Ｂ及び図３Ｄには、標本点６０を示している。時間応答算出部５２０及び伝搬路応答算出部５３０は、所定の標本化周期（サンプリング周期）で電界の強度を測定し、その結果をテーブルとして記録する。そのため、テーブルには、各標本点６０の電界強度（Ｅ）とその測定時刻（Ｔ）とを対応付けたレコード７０が、標本点６０毎に記録される。
なお、図３は電界に関する時間応答を示すグラフであり、以上の説明も電界に関するものである。しかしながら、図３を用いて説明した事項は、理想時間応答と反射時間応答との違いに関するものであり、磁界に関しても同様のことがいえる。
【００２７】
図４は、理想電界テーブル及び理想磁界テーブルの概略を示す図である。図４Ａは、理想電界テーブルの概略を示す。図４Ｂは、理想磁界テーブルの概略を示す。理想電界テーブルは、時刻及び電界強度を対応付けたレコード７０を複数有する。理想磁界テーブルは、時刻及び磁界強度を対応付けたレコード７０を複数有する。レコード７０は、図３Ｂ及び図３Ｄに示される標本点６０に関する値を表す。なお、反射電界テーブル及び反射磁界テーブルの構成は、レコード７０に記録される値が理想電界テーブル及び理想磁界テーブルと異なるものの、その構成の概略は同じであり図４に示す通りである。
【００２８】
図２に戻って、到来時刻推定装置５００の構成についての説明を続ける。
到来時刻判定部５４０は、時間応答記憶部５０２に記憶されている情報と、伝搬路応答記憶部５０３に記憶されている情報とに基づいて、送信位置１０から送信された電磁波が受信位置２０に到達した時刻を表す情報を取得する。到来時刻判定部５４０は、ピーク検出部５４１、変形応答算出部５４２、評価値算出部５４３、到来時刻推定部５４４、波形処理部５４５、終了判定部５４６を備えている。
【００２９】
ピーク検出部５４１は、各テーブルからピークを検出し、ピーク時の電界強度及び磁界強度とその時刻とを取得する。具体的には以下の通りである。ピーク検出部５４１は、時間応答記憶部５０２に記憶されている理想電界テーブルから、電界強度（絶対値）の最大値ｅｉ−ｍａｘと、このときの時刻ｔｅｉ−ｍａｘと、を取得する。また、ピーク検出部５４１は、時間応答記憶部５０２に記憶されている理想磁界テーブルから、磁界強度（絶対値）の最大値ｈｉ−ｍａｘと、このときの時刻ｔｈｉ−ｍａｘと、を取得する。
【００３０】
さらに、ピーク検出部５４１は、伝搬路応答記憶部５０３に記憶されている反射電界テーブルから、電界強度（絶対値）の最大値ｅｒ−ｍａｘと、このときの時刻ｔｅｒ−ｍａｘと、を取得する。また、ピーク検出部５４１は、伝搬路応答記憶部５０３に記憶されている反射磁界テーブルから、磁界強度（絶対値）の最大値ｈｒ−ｍａｘと、このときの時刻ｔｈｒ−ｍａｘと、を取得する。
【００３１】
変形応答算出部５４２は、理想電界テーブルによって表される波形を、ピーク検出部５４１によって検出されたピーク部分周辺の波形と近い形状となるように変形する。具体的には、変形応答算出部５４２は、時間応答記憶部５０２に記憶されている理想電界テーブルによって表される波形を、ピーク検出部５４１によって検出された時刻ｔｅｒ−ｍａｘ及び電界強度ｅｒ−ｍａｘに基づいて複数の態様に変形し、複数の電界変形応答を算出する。また、変形応答算出部５４２は、時間応答記憶部５０２に記憶されている理想磁界テーブルによって表される波形を、ピーク検出部５４１によって検出された時刻ｔｈｒ−ｍａｘ及び磁界強度ｈｒ−ｍａｘに基づいて複数の態様に変形し、複数の磁界変形応答を算出する。
【００３２】
図５は、変形応答算出部５４２の処理の概略を示す図である。図５において、電界強度の軸（縦軸）に沿って伸びる複数の破線は、それぞれシミュレーションにおける離散時間間隔を表す。図５Ａ〜図５Ｆは、電界の反射時間応答のグラフのうち、ピーク検出部５４１によって検出された電界の最大値ｅｒ−ｍａｘ付近を拡大して示した図である。変形応答算出部５４２は、まず、複数の候補標準点６１の時刻（ｔｅｒ−ｉ：ｉ＝０〜ｎ：ｎは０以上の整数）及び電界強度（ｅｒ−ｉ）を取得する。候補標準点６１は、ピーク検出部５４１によって検出された電界強度の最大値を有する標準点６０（以下、「ピーク標準点」という。）と、その周辺の標準点６０とを含む。
【００３３】
図５は、ｎ＝２の場合の例である。図５では、ｉ＝０の候補標準点６１はピーク標準点であり、このときの時刻及び電界強度はそれぞれｔｅｒ−０及びｅｒ−０である。なおｔｅｒ−０＝ｔｅｒ−ｍａｘであり、ｅｒ−０＝ｅｒ−ｍａｘである。ｉ＝１の候補標準点６１は、ピーク標準点よりも時刻が一つ前の標準点であり、このときの時刻及び電界強度はそれぞれｔｅｒ−１及びｅｒ−１である。ｉ＝２の候補標準点６１は、ピーク標準点よりも時刻が一つ後の標準点であり、このときの時刻及び電界強度はそれぞれｔｅｒ−２及びｅｒ−２である。
【００３４】
次に、変形応答算出部５４２は、各候補標準点６１の時刻及び電界強度に応じて、電界の理想時間応答を変形する。具体的には、変形応答算出部５４２は以下の処理を候補標準点６１毎に行う。まず、変形応答算出部５４２は時刻のオフセット量Ｏｉを算出する。オフセット量Ｏｉは、例えば式１を用いて算出できる。
【００３５】
【数１】
0005704714.tif 000002
【００３６】
また、変形応答算出部５４２は、電界強度の係数Ｆｉを算出する。係数Ｆｉは、例えば式２を用いて算出できる。係数Ｆｉは、電界の理想時間応答の波形を、その電界強度の最大値が候補標準点６１の電界強度ｅｒ−ｉとなるように電界強度軸に沿って拡大又は縮小するための係数である。
【００３７】
【数２】
0005704714.tif 000003
【００３８】
次に、変形応答算出部５４２は、理想電界テーブルの各レコードの時刻に対してオフセット量Ｏｉを加算し、各レコードの電界強度に対して係数Ｆｉを乗算する。この処理の結果として得られるテーブルが、一つの電界変形応答のテーブルである。
【００３９】
図６は、電界変形応答のテーブルの概略を示す図である。変形応答算出部５４２は、このような処理を候補標準点６１毎に行うことによって、候補標準点６１毎に電界変形応答のテーブルを算出する。また、変形応答算出部５４２は、同様の処理を磁界についても行うことによって、複数の磁界変形応答のテーブルを算出する。
【００４０】
図２に戻って、到来時刻推定装置５００の構成についての説明を続ける。
評価値算出部５４３は、変形応答算出部５４２によって算出された複数の電界変形応答毎に評価値を算出する。そして、評価値算出部５４３は、算出された評価値に基づいて、複数の電界変形応答の中から一つの電界変形応答を選択する。また、評価値算出部５４３は、変形応答算出部５４２によって算出された複数の磁界変形応答毎に評価値を算出する。そして、評価値算出部５４３は、算出された評価値に基づいて、複数の磁界変形応答の中から一つの磁界変形応答を選択する。
【００４１】
評価値算出部５４３が電界変形応答に関して算出する評価値は、各電界変形応答の波形が、伝搬路応答算出部５３０に記憶されている電界の反射時間応答の波形にどれだけ類似しているかを表す値である。同様に、評価値算出部５４３が磁界変形応答に関して算出する評価値は、各磁界変形応答の波形が、伝搬路応答算出部５３０に記憶されている磁界の反射時間応答の波形にどれだけ類似しているかを表す値である。そして、評価値算出部５４３は、類似度の高い（例えば、最も類似している）電界変形応答及び磁界変形応答を一つずつ選択する。
【００４２】
例えば、評価値算出部５４３は以下のように評価値を算出しても良い。評価値算出部５４３は、電界変形応答のテーブル毎に、伝搬路応答記憶部５０３に記憶されている反射電界テーブルとの二乗誤差を算出し、算出した二乗誤差を評価値とする。ここで、二乗誤差とは、各時刻における電界強度の差の二乗和である。例えば、ある時刻における電界変形応答の電界強度から、反射電界テーブルにおいて同じ時刻に対応付けられている電界強度を減算し、減算結果を二乗した値の全時刻の総和が評価値である。評価値算出部５４３は、二乗誤差の値が最も小さい電界変形応答を選択する。磁界についても同様である。
【００４３】
到来時刻推定部５４４は、変形応答算出部５４２によって算出された電界に関する候補標準点６１の時刻に基づいて、電界に関する処理に基づいて得られる到来時刻（以下、「電界到来時刻」という。）を推定する。また、到来時刻推定部５４４は、変形応答算出部５４２によって算出された磁界に関する候補標準点６１の時刻に基づいて、磁界に関する処理に基づいて得られる到来時刻（以下、「磁界到来時刻」という。）を推定する。そして、到来時刻推定部５４４は、電界到来時刻及び磁界到来時刻に基づいて、最終的に到来時刻を推定する。以下、到来時刻の推定方法の具体例について説明する。
【００４４】
到来時刻推定部５４４は、電界に関する候補標準点６１のうち最も評価値が小さかった（最も類似していると評価された）候補標準点６１の時刻（以下、「最適電界時刻」という。）を、電界到来時刻として推定しても良い。この場合、到来時刻推定部５４４は、磁界に関する候補標準点６１のうち最も評価値が小さかった（最も類似していると評価された）候補標準点６１の時刻（以下、「最適磁界時刻」という。）を、磁界到来時刻として推定しても良い。
そして、到来時刻推定部５４４は、電界到来時刻と磁界到来時刻の統計値（例えば平均値）を、最終的に到来時刻として推定しても良い。また、到来時刻推定部５４４は、電界到来時刻及び磁界到来時刻のうち、評価値がより小さかった（より類似していると評価された）時刻を、到来時刻として推定しても良い。
【００４５】
到来時刻推定部５４４は、推定した到来時刻と、この到来時刻を表す識別情報とを対応付けて到来時刻記憶部５０４に記録する。図７は、到来時刻記憶部５０４に記録されるテーブルの具体例を示す図である。図７Ａは、電界及び磁界の双方に基づいて推定された到来時刻のテーブルを示す図である。到来時刻推定部５４４は、上述したように推定した到来時刻と識別情報とを対応付けたテーブルを、図７Ａのように到来時刻記憶部５０４に記録する。このとき、到来時刻推定部５４４は、識別情報として、到来時刻判定部５４０が後述するように処理を繰り返した回数を用いても良い。この場合、最初に到来時刻を推定した場合には、到来時刻推定部５４４は識別情報として１を用い、その後新たに到来時刻を推定する度に１ずつ増やした値を識別情報として用いても良い。
【００４６】
図７Ｂは、電界到来時刻のテーブルを示す図である。到来時刻推定部５４４は、図７Ａに示されるようなテーブルのみならず、電界到来時刻のテーブルや、磁界到来時刻のテーブルをさらに記録しても良い。図７Ｂにおける到来時刻及び電界強度は、例えば最適電界時刻及びその時の電界強度を示す。図７Ｂにおける識別情報は、図７Ａにおける識別情報と同じ情報である。したがって、図７Ａのテーブル及び図７Ｂのテーブルにおいて、同じ識別情報の到来時刻は、同じタイミングで時刻推定部５４４によって記録された値である。
【００４７】
波形処理部５４５は、伝搬路応答記憶部５０３に記憶されている反射電界テーブルによって表される波形から、評価値算出部５４３によって選択された電界変形応答の波形を減算する。また、波形処理部５４５は、伝搬路応答記憶部５０３に記憶されている反射磁界テーブルによって表される波形から、評価値算出部５４３によって選択された磁界変形応答の波形を減算する。具体的には、波形処理部５４５は、反射電界テーブルの全ての時刻において、各時刻の電界強度から、電界変形応答のテーブルの同じ時刻の電界強度の値を減算する。また、波形処理部５４５は、反射磁界テーブルの全ての時刻において、各時刻の磁界強度から、磁界変形応答のテーブルの同じ時刻の磁界強度の値を減算する。
【００４８】
図８は、波形処理部５４５の処理の概略を示す図である。図８Ａは、反射磁界テーブルによって表される波形の具体例を示す図である。図８Ｂは、波形処理部５４５による減算処理が行われた結果の波形の具体例を示す図である。図８Ｂにおいて破線で示される部分は減算前の波形を表す。波形処理部５４５の減算処理によって、ピーク検出部５４１によって検出されたピーク部分（標準点６０−１）が無くなり、それまで２番目に大きかった標準点６０−２の電界強度が１番大きいピーク部分になる。波形処理部５４５は、減算結果のテーブルを、伝搬路応答記憶部５０３に記録する。
【００４９】
図２に戻って、到来時刻推定装置５００の構成についての説明を続ける。
終了判定部５４６は、予め設定された終了条件を満たすか否かについて、波形処理部５４５の最新の処理の結果のテーブルに基づいて判定する。終了条件を満たす場合には、終了判定部５４６は、到来時刻判定部５４０の処理を終了させる。一方、終了条件を満たさない場合は、終了判定部５４６は、到来時刻判定部５４０の処理を終了させず、到来時刻判定部５４０は波形処理部５４５によって算出された結果を新たな反射時間応答として用いることによって、上述した処理を繰り返し実行する。この場合、例えば図８Ｂを例にとると、次の処理ではピーク検出部５４１によって標準点６０−２がピークとして検出され、標準点６０−２付近の時刻が到来時刻として新たに推定され、波形処理部５４５によって標準点６０−２付近の波形が減算される。終了条件が満たされるまで、次々と大きなピークに関するこのような処理が繰り返し実行される。
【００５０】
終了条件は、例えば最新の処理の結果のテーブルにおける電界強度又は磁界強度の最大値が、予め設定された電界閾値又は磁界閾値を下回ることであっても良い。また、終了条件は、例えば最新の処理の結果のテーブルに基づいて算出される電界強度の積分値又は磁界強度の積分値が、予め設定された電界閾値又は磁界閾値を下回ることであっても良い。また、終了条件は、到来時刻判定部５４０が所定の回数処理を繰り返したことであっても良い。終了条件はその他の条件であっても良い。
【００５１】
図９は、到来時刻推定装置５００の処理を示すフローチャートである。到来時刻の推定処理が開始されると、パラメータ設定部５１１が、理想環境に関する各種パラメータをパラメータ記憶部５０１に記憶させる（ステップＳ１０１）。次に、初期化部５１２が、時間応答記憶部５０２に記憶される内容を初期化する（ステップＳ１０２）。
【００５２】
次に、時間応答算出部５２０は、パラメータ記憶部５０１に記憶されているパラメータに基づいて、送信位置１０から電磁波が送信された時刻を基準（例えば、時刻０）として、シミュレーション対象に定められている解析空間内における電界成分及び磁界成分を算出する。そして、時間応答算出部５２０は、受信位置２０における電界及び磁界の時間応答（理想時間応答）を、時間応答記憶部５０２に記憶させる（ステップＳ１０３）。また、時間応答算出部５２０は、吸収境界条件（例えば、Ｍｕｒの吸収境界条件や、ＢｅｒｅｎｇｅｒのＰＭＬ吸収境界条件）を用いて、解析空間の境界に達した電磁波が反射しないようにする演算を行う（ステップＳ１０４）。時間応答算出部５２０は、シミュレーションにおける所定の期間に亘って、受信位置２０における電界強度及び磁界強度が終了閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【００５３】
受信位置２０における電界強度及び磁界強度が終了閾値以下である場合（ステップＳ１０５−Ｙｅｓ）、時間応答算出部５２０は、受信位置２０に新たな電磁波が到来しないとみなして、電磁波の伝搬のシミュレーション（時間応答計算処理）を終了する。一方、受信位置２０における電界強度及び磁界強度が終了閾値を超えている場合（ステップＳ１０５−Ｎｏ）、時間応答算出部５２０は、処理をステップＳ１０３に戻してシミュレーション（時間応答計算処理）を続行する。
【００５４】
時間応答計算処理が終了すると、パラメータ設定部５１１が、反射環境に関する各種パラメータをパラメータ記憶部５０１に記憶させる（ステップＳ１０６）。次に、初期化部５１２が、伝搬路応答記憶部５０３、到来時刻記憶部５０４に記憶される内容を初期化する（ステップＳ１０７）。なお、伝搬路応答記憶部５０３、到来時刻記憶部５０４の初期化の処理は、ステップＳ１０２の際にまとめて行われても良い。
【００５５】
次に、伝搬路応答算出部５３０は、パラメータ記憶部５０１に記憶されているパラメータに基づいて、送信位置１０から電磁波が送信された時刻を基準（例えば、時刻０）として、シミュレーション対象に定められている解析空間内における電界成分及び磁界成分を算出する。そして、伝搬路応答算出部５３０は、受信位置２０における電界及び磁界の時間応答（反射時間応答）を、伝搬路応答記憶部５０３に記憶させる（ステップＳ１０８）。また、伝搬路応答算出部５３０は、吸収境界条件（例えば、Ｍｕｒの吸収境界条件や、ＢｅｒｅｎｇｅｒのＰＭＬ吸収境界条件）を用いて、解析空間の境界に達した電磁波が反射しないようにする演算を行う（ステップＳ１０９）。伝搬路応答算出部５３０は、シミュレーションにおける所定の期間に亘って、受信位置２０における電界強度及び磁界強度が終了閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。
【００５６】
受信位置２０における電界強度及び磁界強度が終了閾値以下である場合（ステップＳ１１０−Ｙｅｓ）、伝搬路応答算出部５３０は、受信位置２０に新たな電磁波が到来しないとみなして、電磁波の伝搬のシミュレーションを終了する。一方、受信位置２０における電界強度及び磁界強度が終了閾値を超えている場合（ステップＳ１１０−Ｎｏ）、伝搬路応答算出部５３０は、処理をステップＳ１０８に戻してシミュレーションを続行する。
【００５７】
次に、ピーク検出部５４１がピークを検出し、ピーク時の電界強度及び磁界強度とその時刻とを取得する（ステップＳ１１１）。次に、変形応答算出部５４２が、複数の電界変形応答と複数の磁界変形応答とを算出する（ステップＳ１１２）。次に、評価値算出部５４３が、複数の電界変形応答及び複数の磁界変形応答のそれぞれについて評価値を算出し、電界変形応答及び磁界変形応答を一つずつ選択する（ステップＳ１１３）。次に、到来時刻推定部５４４が、電界変形応答及び磁界変形応答に基づいて、到来時刻を推定する。そして、到来時刻推定部５４４が、推定結果の到来時刻とその識別情報とを対応付けて到来時刻記憶部５０４に記憶させる（ステップＳ１１４）。
【００５８】
次に、波形処理部５４５が、評価値算出部５４３によって選択された電界変形応答及び磁界変形応答に基づいて波形処理を行う（ステップＳ１１５）。そして、終了判定部５４６が終了判定を行う（ステップＳ１１６）。終了判定部５４６が終了と判定した場合（ステップＳ１１６−ＹＥＳ）、到来時刻判定部５４０の処理が終了する。一方、処理判定部５４６が終了と判定しない場合（ステップＳ１１６−ＮＯ）、到来時刻判定部５４０は波形処理部５４５によって算出された結果（直前のステップＳ１１５の結果）を新たな反射時間応答として用いることによって、ステップＳ１１１以降の処理を繰り返し実行する。
【００５９】
以上の処理によって、図７Ａに示されるように、識別情報と到来時刻とが対応付けられた複数のレコードを有するテーブルが到来時刻記憶部５０４に記録される。ユーザは、このテーブルをディスプレイやプリンタに出力して参照することによって、受信位置２０における電磁波の到来時刻についてさらに解析を進めることが可能となる。例えば、最も大きいピークが到来した時刻が電磁波の到来時刻であると推測するならば、識別情報１に対応する到来時刻を電磁波の真の到来時刻であると推測することが可能である。
【００６０】
このように構成された到来時刻推定装置５００によれば、時間的な広がりを有した電磁波の到来時刻を精度良く推定することが可能となる。以下、この効果について詳細に説明する。
電界のみに基づいて得られるシミュレーション結果と磁界のみに基づいて得られるシミュレーション結果とは異なることが多い。そのため、このずれが上述したような精度の悪化に寄与している場合があった。これに対し、到来時刻推定装置５００は、電界に対して得られたシミュレーション結果と磁界に対して得られたシミュレーション結果との双方に基づいて到来時刻を推定する。すなわち、到来時刻推定装置５００は、理想電界テーブル及び反射電界テーブルの結果に基づいて得られた候補標準点６１の時刻と、理想磁界テーブル及び反射磁界テーブルの結果に基づいて得られた候補標準点６１の時刻と、に基づいて到来時刻を推定する。そのため、上記のような電界と磁界とのずれを鑑みた上で推定結果が得られるため、到来時刻の推定精度を向上させることが可能となる。
【００６１】
また、単にピーク時の電界強度や磁界強度に基づいて処理を行うのではなく、ピークに基づいて複数の候補標準点６１を設定し、その中から評価値に基づいて最適電界時刻及び最適磁界時刻を選択し、これらの時刻に基づいて到来時刻を推定することによって、さらに推定精度を向上させることが可能となる。すなわち、離散時間間隔の間に実際のピークが存在する場合には、単にピーク検出部５４１によって検出されたピークのみによって処理を行うと誤差を生じさせるおそれがある。このような問題に対し、上述したような処理を行うことで、誤差を小さくすることが可能となる。
【００６２】
＜変形例＞
変形応答算出部５４２は、以下のように変形応答のテーブルを算出しても良い。上述したように、理想環境においてシミュレーションを行う際の離散時間間隔と、反射環境においてシミュレーションを行う際の離散時間間隔とは異なるように設定されても良い。理想環境における離散時間間隔が、反射環境における離散時間間隔よりも短い場合には、理想環境における離散時間間隔に合わせて、反射環境における離散時間間隔よりも細かい間隔で候補標準点６１を設定しても良い。
【００６３】
図１０は、このように変形して構成された変形応答算出部５４２の処理の概略を示す図である。図１０において、電界強度の軸（縦軸）に沿って伸びる複数の破線は、理想環境及び反射環境のシミュレーションに共通した離散時間を表す。電界強度の軸（縦軸）に沿って伸びる複数の一点鎖線は、理想環境のシミュレーションのみにおける離散時間を表す。したがって、理想電界テーブル及び理想磁界テーブルには、破線の離散時間及び一点鎖線の離散時間の両方の時刻に関するレコードが記録されている。一方、反射電界テーブル及び反射磁界テーブルには、破線の離散時間のみの時刻に関するレコードが記録されている。図１０Ａは、図５Ａと同じ候補標準点６１（ｉ＝０）を表す。図１０Ｂは、図５Ｂと同じ候補標準点６１（ｉ＝１）を表す。図１０Ｃは、変形して構成された変形応答算出部５４２の処理によって新たに設定される候補標準点（ｉ＝３）を表す。
【００６４】
図１０Ｃに示されるように、変形応答算出部５４２は、理想電界テーブル及び理想磁界テーブルのみに記録されている時刻について候補標準点を設定しても良い。ただし、この場合この時刻に関する電界強度及び磁界強度は反射電界テーブル及び反射磁界テーブルには記録されていない。そのため、変形応答算出部５４２は、例えばその前後（ｉ＝３の場合はｉ＝０及びｉ＝１）の候補標準点における電界強度及び磁界強度に基づいて、新たに設定した候補標準点の電界強度及び磁界強度を取得しても良い。例えば、前後のいずれか一方の候補標準点６１の値を用いても良いし、前後の候補標準点６１の値に基づいて補間処理によって算出しても良い。
このような処理を行うことによって、上述したような離散時間間隔の間に実際のピークが存在することによる誤差の問題を、より精度良く解決することが可能となる。
【００６５】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００６６】
１０…送信位置，  ２０…受信位置，  ３０…物体，  ４０…仮想空間  ，  ５００…到来時刻推定装置，  ５０１…パラメータ記憶部，  ５０２…時間応答記憶部，  ５０３…伝搬路応答記憶部，  ５０４…到来時刻記憶部，  ５１１…パラメータ設定部，  ５１２…初期化部，  ５２０…時間応答算出部，  ５３０…伝搬路応答算出部，  ５４０…到来時刻判定部，  ５４１…ピーク検出部，  ５４２…変形応答算出部，  ５４３…評価値算出部，  ５４４…到来時刻推定部，  ５４５…波形処理部，  ５４６…終了判定部，  ６０…標準点，  ６１…候補標準点，  ７０…レコード
【図１】
0005704714.tif 000004
【図２】
0005704714.tif 000005
【図３】
0005704714.tif 000006
【図４】
0005704714.tif 000007
【図５】
0005704714.tif 000008
【図６】
0005704714.tif 000009
【図７】
0005704714.tif 000010
【図８】
0005704714.tif 000011
【図９】
0005704714.tif 000012
【図１０】
0005704714.tif 000013