(57)【要約】【課題】比較的容易な演算で、反射壁面を絞り込み、伝搬経路探索の演算量を低減すること。【解決手段】送信点もしくは前回反射点を始点とし、電波線放射方向座標点を終点とする進行方向ベクトルと、前記始点からｎ角形壁面の頂点を終点とするｎ個の方向ベクトルとのスカラ積がすべて正の場合には、進行方向ベクトルの延長線とｎ角形壁面とがｎ角形壁面の範囲内に交点を有すると判定し、当該ｎ角形壁面を反射壁面として電波伝搬経路を探索する。【選択図】図４
2007278839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信点もしくは前回反射点を始点とし、電波線放射方向座標点を終点とする進行方向ベクトルと、前記始点からｎ角形壁面の頂点を終点とするｎ個の方向ベクトルとを用いて、前記ｎ角形壁面を含む平面と、前記進行方向ベクトルの延長線との交点が、前記ｎ角形壁面の範囲内に存在するか否かを判定し、
前記交点が、前記ｎ角形壁面の範囲内に存在する場合に、前記ｎ角形壁面を反射壁面として電波伝搬経路を探索する
電波伝搬経路探索方法。
【請求項２】
前記進行方向ベクトルと前記方向ベクトルとのスカラ積を計算し、
前記スカラ積に応じて、前記交点が、前記ｎ角形壁面の範囲内に存在するか否かを判定する
請求項１に記載の電波伝搬経路探索方法。
【請求項３】
前記進行方向ベクトルと前記方向ベクトルとのベクトル積と、
それぞれ隣り合った前記ベクトル積のスカラ積と、を計算し、
前記スカラ積を用いて、前記交点が、前記ｎ角形壁面の範囲内に存在するか否かを判定する
請求項１に記載の電波伝搬経路探索方法。
【請求項４】
前記進行方向ベクトルと前記方向ベクトルとのベクトル積と、
それぞれ隣り合った前記ベクトル積のスカラ積と、
前記ベクトル積の絶対値と、を計算し、
前記スカラ積および前記絶対値を用いて、前記交点が、前記ｎ角形壁面の範囲内に存在するか否かを判定する
請求項１に記載の電波伝搬経路探索方法。
【請求項５】
送信点もしくは前回反射点を始点とし、電波線放射方向座標点を終点とする進行方向ベクトルと、前記始点からｎ角形壁面の頂点を終点とするｎ個の方向ベクトルとを用いて、前記ｎ角形壁面を含む平面と、前記進行方向ベクトルの延長線との交点が、前記ｎ角形壁面の範囲内に存在するか否かを判定する判定手段と、
前記交点が、前記ｎ角形壁面の範囲内に存在する場合に、前記ｎ角形壁面を反射壁面として電波伝搬経路を探索する探索手段と、
を具備する電波伝搬経路探索装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ特性評価システム等に用いる電波伝搬経路探索方法および電波伝搬経路探索装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電波伝搬経路探索方法として幾何学的手法に基づいた光線追跡法の１つであるレイトレース法が多く用いられている。その中で、送信点と受信点との間が見通しであるか否かを先に判断することで反射壁面を絞り込み、壁面探索の計算量を低減するように構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。反射壁面を絞り込むことで、伝搬経路探索の演算量を削減することができ、演算処理機の演算負荷を削減することができる。  
【特許文献１】特開平１０−６２４６８号公報（第７頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示される方法では、各壁面と電波線（レイ）との交点をそれぞれ求め反射壁面を絞り込むため、各壁面と電波線（レイ）との交点とを算出するための演算が必要となって、伝搬経路探索に要する演算量を大幅に低減することができないという問題があった。
【０００４】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、比較的容易な演算で、反射壁面を絞り込み、伝搬経路探索の演算量を低減する電波伝搬経路探索方法および電波伝搬経路探索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】
【０００５】
かかる課題を解決するため、本発明に係る電波伝搬経路探索方法は、送信点もしくは前回反射点を始点とし、電波線放射方向座標点を終点とする進行方向ベクトルと、前記始点からｎ角形壁面の頂点を終点とするｎ個の方向ベクトルとを用いて、前記ｎ角形壁面を含む平面と、前記進行方向ベクトルの延長線との交点が、前記ｎ角形壁面の範囲内に存在するか否かを判定し、前記交点が、前記ｎ角形壁面の範囲内に存在する場合に、前記ｎ角形壁面を反射壁面として電波伝搬経路を探索するようにした。
【０００６】
この方法によれば、反射壁面のすべての候補と進行方向ベクトルの延長線との交点を求めることなく、進行方向ベクトルとｎ角形壁面の方向ベクトルとを用いて、ｎ角形壁面が反射壁面か否かを判定することができるため、伝搬経路探索の演算量を低減することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、比較的容易な演算で、反射壁面を絞り込み、伝搬経路探索の演算量を低減する電波伝搬経路探索方法および電波伝搬経路探索装置を提供することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【０００９】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る電波伝搬経路探索方法で用いる反射壁面の絞り込み方法について、図１および図２を用いて説明する。図１および図２において、Ａは送信点座標もしくは前回反射点座標を表し、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は壁面１の壁面構成座標を表す。また、Ｂは、レイ方向座標を表し、ＡからＢへの矢印はレイの進行方向ベクトル２０１を表す。また、ＡからＣ１への矢印は方向ベクトル２０２を示し、ＡからＣ２への矢印は方向ベクトル２０３を示し、ＡからＣ３への矢印は方向ベクトル２０４を示す。図１は、レイの進行方向ベクトル２０１の延長線を示す直線５００と壁面１とが交点を持たない場合の例であるのに対し、図２は、レイの進行方向ベクトル２０１の延長線を示す直線５００と壁面１とが交点を持つ場合の例である。なお、図２中の×印が、直線５００と壁面１との交点を示している。
【００１０】
図１に示すように、直線５００と壁面１との交点がない場合は、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０２との間の角度、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０３との間の角度、および進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０４との間の角度がいずれも９０°以上２７０°以下の場合である。このとき、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０２とのスカラ積Ｄ１は、進行方向ベクトル２０１の絶対値とベクトル２０２の絶対値と進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０２との間の角度の余弦との乗算となることから、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０２との間の角度が９０°以上２７０°以下の場合、Ｄ１≦０となる。同様に、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０３との間の角度、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０４の間の角度が９０°以上２７０°以下の場合、Ｄ２≦０、Ｄ３≦０となる。したがって、スカラ積Ｄ１〜Ｄ３を算出して、これらがいずれも０以下の場合には、直線５００と壁面１との交点がないと判定することができて、この場合には、壁面１は反射壁面でないと判断して、壁面１を反射壁面から除外することができる。
【００１１】
一方、図２に示すように、直線５００と壁面１との交点がある場合は、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０２との間の角度、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０３との間の角度、および進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０４との間の角度がいずれかが０°以上９０°未満または２７０°より大きく３６０°以下の場合であって、スカラ積Ｄ１〜Ｄ３のいずれかが正となる。したがって、スカラ積Ｄ１〜Ｄ３を算出して、いずれかが正の場合には、直線５００と壁面１とが交点を有すると判定することができて、この場合には、壁面１を反射壁面と判断することができる。
【００１２】
このように、本発明の実施の形態１では、進行方向ベクトル２０１と、方向ベクトル２０２〜２０４とのスカラ積Ｄ１〜Ｄ３に応じて、進行方向ベクトル２０１の延長線５００と壁面１とが交点を有する否かの判定を行い、壁面１が反射壁面か否か判断するようにした。
【００１３】
図３に、本実施の形態１に係る電波伝搬経路探索装置の要部構成を示す。図３に示す電波伝搬経路探索装置１００は、交点有無判定部１０１と、探索演算部１０２とを備えて、同図に示すように、入力装置３０１と、データベース３０２と、出力装置３０３とに接続されている。
【００１４】
交点有無判定部１０１は、進行方向ベクトル２０１の延長線５００と壁面１との交点の有無を判定する。具体的には、交点有無判定部１０１は、キーボードなどの入力装置３０１や探索演算部１０２によって算出された探索結果を格納するデータベース３０２によって設定された送信点または前回反射点座標Ａ、レイ方向座標Ｂ、壁面１の壁面構成座標Ｃ１〜Ｃ３を用いて、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０２〜２０４とのスカラ積Ｄ１〜Ｄ３を算出し、スカラ積Ｄ１〜Ｄ３の値に応じて、進行方向ベクトル２０１の延長線５００と壁面１との交点の有無を判定する。すなわち、交点有無判定部１０１は、スカラ積Ｄ１〜Ｄ３のいずれも０以下の場合には、進行方向ベクトル２０１の延長線５００と壁面１との交点がないと判定し、スカラ積Ｄ１〜Ｄ３のいずれかが正の場合には、探索演算部１０２は、進行方向ベクトル２０１の延長線５００と壁面１とが交点を有すると判定する。
【００１５】
探索演算部１０２は、進行方向ベクトル２０１の延長線５００と壁面１との交点がないと判定された場合には、壁面１を反射壁面から除外して、電波伝搬経路を探索する。一方、進行方向ベクトル２０１の延長線５００と壁面１とが交点を有すると判定された場合には、探索演算部１０２は、壁面１を反射壁面として電波伝搬経路を探索し、探索結果をデータベース３０２やモニタなどの出力装置３０３に出力する。
【００１６】
次いで、上記のように構成された電波伝搬経路探索装置１００による電波伝搬経路探索方法の動作について、図１から図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る電波伝搬経路探索方法の動作を説明するためのフローチャート図である。
【００１７】
始めに、レイすなわち伝搬方向が呼び出され（ＳＴ１０１）、送信点座標もしくは前回反射点座標Ａが設定される（ＳＴ１０２）。そして、壁面構成座標が呼び出されて、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が設定される（ＳＴ１０３）。Ａからレイ方向座標Ｂへの進行方向ベクトル２０１が導出され（ＳＴ１０４）、ＡからＣ１、Ｃ２、Ｃ３への方向ベクトル２０２、２０３、２０４が導出される（ＳＴ１０５）。そして、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０２とのスカラ積Ｄ１が導出される（ＳＴ１０６）。同様に、方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０３とのスカラ積がＤ２として、また、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０４とのスカラ積がＤ３として導出される（ＳＴ１０６）。そして、スカラ積Ｄ１〜Ｄ３の値のすべてが０以下であるか否かの判定がされ（ＳＴ１０７）、Ｄ１〜Ｄ３の値がすべて０以下となる場合は、直線５００と壁面１とは交点が無く、壁面１は反射壁面でないと判断され、直線５００と壁面１との交点の計算が省略される（ＳＴ１０９）。一方、Ｄ１〜Ｄ３の値のうちいずれかが正の場合は、レイの進行方向ベクトル２０１の延長線を示す直線５００と壁面１とが交点を有し、壁面１が反射壁面と判断されて、交点が算出される（ＳＴ１０８）。
【００１８】
すなわち、直線５００と壁面１との交点がない場合は、図１に示すように、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０２、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０３、および進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０４との間の角度が９０°以上２７０°以下の場合である。スカラ積Ｄ１〜Ｄ３は、各ベクトルの大きさ同士と、各ベクトル間の角度の余弦を掛けあわせた値であるため、ベクトル間の角度が９０°以上２７０°以下の場合には、スカラ積は０以下となる。つまり、スカラ積Ｄ１〜Ｄ３がすべて０以下となる場合には、レイ進行方向の延長線上に探索対象の壁面１が存在しないことを意味する。そこで、ＳＴ１０７によって、スカラ積Ｄ１〜Ｄ３がすべて０以下となるか否かの判定を行い、スカラ積Ｄ１〜Ｄ３がすべて０以下となる場合には、壁面１を反射壁面から除外して、交点の算出を省略するようにした（ＳＴ１０９）。
【００１９】
一方、スカラ積Ｄ１〜Ｄ３のいずれかが正の場合は、図２に示すように、レイ進行方向の延長線上に探索対象の壁面１が存在する可能性があるため、ＳＴ１０８によって、交点の算出を行うようにした。
【００２０】
以後、通常のレイトレース法と同様に、全壁面について探索が完了したか否か（ＳＴ１１０）、設定反射回数に到達したか否か（ＳＴ１１１）、全レイについての計算が終了したか否か（ＳＴ１１２）の判定がされる。
【００２１】
以上のように、本発明の実施の形態１によれば、送信点もしくは前回反射点Ａから電波線放射方向座標Ｂへの進行方向ベクトル２０１と、Ａからｎ角形壁面を構成する座標Ｃ１〜Ｃ３へのｎ個の方向ベクトル２０２〜２０４とのスカラ積を計算し、ｎ個のスカラ積がすべて０以下の場合は、レイの進行方向の延長線５００とｎ角形壁面を含む平面とが交点を有さないと判定して、当該ｎ角形壁面を反射壁面から除外するようにしたので、反射壁面以外の壁面と直線５００との交点導出の計算を行わずに、スカラ積という比較的容易な演算のみで反射壁面を絞り込むことができるようになり、この結果、電波伝搬経路探索に要する演算量を削減することができる。
【００２２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る電波伝搬経路探索方法で用いる反射壁面の絞り込み方法について、図５および図６を用いて説明する。図１および図２と同様に、図５（ａ）および図６（ａ）において、Ａは送信点座標もしくは前回反射点座標を表し、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は壁面１の壁面構成座標を表す。また、Ｂは、レイ方向座標を表し、ＡからＢへの矢印はレイの進行方向ベクトル２０１を表す。また、ＡからＣ１への矢印は方向ベクトル２０２を示し、ＡからＣ２への矢印は方向ベクトル２０３を示し、ＡからＣ３への矢印は方向ベクトル２０４を示す。図５は、レイの進行方向ベクトル２０１の延長線を示す直線５００と壁面１とが交点を持たない場合の例である。一方、図６は、レイの進行方向ベクトル２０１の延長線を示す直線５００と壁面１とが交点を持つ場合の例である。なお、図６中の×印が、直線５００と壁面１との交点を示している。
【００２３】
また、図５（ｂ）および図６（ｂ）は、Ａから壁面１を見た図を示し、ベクトル２０５は、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０２とのベクトル積、つまり、平面ＡＢＣ１（平面２ａ）の法線ベクトルを示す。同様に、ベクトル２０６は、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０３とのベクトル積、つまり、平面ＡＢＣ２（平面２ｂ）の法線ベクトルを示し、ベクトル２０７は、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０４とのベクトル積、つまり、平面ＡＢＣ３（平面２ｃ）の法線ベクトルを示す。ここで、平面２ａと平面２ｂとが成す角度をθ１、平面２ｂと平面２ｃとが成す角度をθ２、平面２ｃと平面２ａとが成す角度をθ３とする。
【００２４】
図５に示すように、直線５００と壁面１との交点がない場合は、各平面間の角度θ１〜θ３のうち、最大角度θ３を除いたθ１とθ２との合計角度φが、φ＞１８０°の場合である。
【００２５】
一方、図６に示すように、直線５００と壁面１との交点がある場合は、各平面間の角度θ１〜θ３のうち、最大角度θ３を除いたθ１とθ２との合計角度φがφ≦１８０°の場合である。
【００２６】
すなわち、各平面間の角度のうち、最大の角度を除いた残りの角度の合計角度φが１８０°以下の場合に、進行方向ベクトル２０１の延長線５００と壁面１とが交点を有する。合計角度φは、式（１）より算出することができる。
φ＝θ１＋θ２＋θ３−max（θ１、θ２、θ３）…（１）
なお、θ１〜θ３は、ベクトル２０５とベクトル２０６とのスカラ積Ｆ１、ベクトル２０６とベクトル２０７とのスカラ積Ｆ２、およびベクトル２０５とベクトル２０７とのスカラ積Ｆ３と、ベクトル２０５〜２０７の絶対値Ｇ１〜Ｇ３とを用いて、θ１＝arccos（Ｆ１／（Ｇ１・Ｇ２））、θ２＝arccos（Ｆ２／（Ｇ２・Ｇ３））、θ３＝arccos（Ｆ３／（Ｇ３・Ｇ１））より算出できる。
【００２７】
したがって、各ベクトル間のスカラ積Ｆ１〜Ｆ３と、各ベクトルの絶対値Ｇ１〜Ｇ３とを用いて、各平面間の角度θ１〜θ３を算出して、上式（１）より合計角度φを求めることによって、φの値から、進行方向ベクトル２０１の延長線５００と壁面１とが交点を有するか否かを判定することができ、この結果、壁面１が反射壁面か否かを判断することができる。
【００２８】
ところで、合計角度φと、θ１〜θ３との間には、式（２）の関係がある。
cosφ＝cosθ１＋cosθ２＋cosθ３−min（cosθ１、cosθ２、cosθ３）…（２）
例えば、図５および図６では、角度が一番大きいθ３の余弦が最小となるため、式（２）は、式（３）となる。
cosφ＝cosθ１＋cosθ２…（３）
【００２９】
なお、cosθ１〜cosθ３は、ベクトル２０５とベクトル２０６とのスカラ積Ｆ１、ベクトル２０６とベクトル２０７とのスカラ積Ｆ２、およびベクトル２０５とベクトル２０７とのスカラ積Ｆ３と、ベクトル２０５〜２０７の絶対値Ｇ１〜Ｇ３とを用いて、cosθ１＝Ｆ１／（Ｇ１・Ｇ２）、cosθ１＝Ｆ１／（Ｇ１・Ｇ２）、cosθ１＝Ｆ１／（Ｇ１・Ｇ２）より算出できる。
【００３０】
ここで、加法定理を用いると、式（３）を式（４）に置き換えることができる。
cosφ＝cosθ１＋cosθ２
＝２cos（（θ１＋θ２）／２）cos（（θ１−θ２）／２）…（４）
【００３１】
ところで、θ１＋θ２≦１８０°の場合、常に以下式（５）の関係が成り立つ。
０＜（θ１＋θ２）／２＜９０，−９０＜（θ１−θ２）／２＜９０…（５）
すなわち、θ１＋θ２≦１８０°の場合には、cosφ≧０が常に成立する。
【００３２】
一方、θ１＋θ２＞１８０°の場合、常に以下式（６）の関係が成り立つ。
９０＜（θ１＋θ２）／２＜１８０，−９０＜（θ１−θ２）／２＜９０…（６）
したがって、θ１＋θ２＞１８０°の場合には、cosφ＜０が常に成立する。
【００３３】
つまり、cosφ≧０の場合は、θ１＋θ２≦１８０°の時であって、この場合には、直線５００と壁面１との交点が存在することを示し、cosφ＜０の場合は、θ１＋θ２＞１８０°の時であって、この場合には、直線５００と壁面１との交点が存在しないこと示す。このように、式（３）からcosφを算出して、cosφの値に基づいても、直線５００と壁面１とが交点を有するか否かの判定をすることができ、合計角度φを算出する場合に比べ、少ない演算量で、壁面１が反射壁面か否かの判断をすることができる。
【００３４】
図７に、本実施の形態２に係る電波伝搬経路探索装置の要部構成を示す。なお、図７の本実施の形態の電波伝搬経路探索装置１００において、図３と共通する構成部分には、図３と同一の符号を付して説明を省略する。図７は、図３に対して、交点有無判定部１０１に代えて、交点有無判定部１０３を備えている。
【００３５】
交点有無判定部１０３は、進行方向ベクトル２０１の延長線５００と壁面１との交点の有無を判定する。具体的には、交点有無判定部１０３は、まず、キーボードなどの入力装置３０１や探索演算部１０２によって算出された探索結果を格納するデータベース３０２によって設定された送信点または前回反射点座標Ａ、レイ方向座標Ｂ、壁面１の壁面構成座標Ｃ１〜Ｃ３を用いて、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０２〜２０４とのベクトル積であるベクトル２０５〜２０７を算出する。交点有無判定部１０３は、さらに、それぞれ隣り合ったベクトル２０５〜２０７のスカラ積Ｆ１〜Ｆ３と、スカラ積Ｆ１〜Ｆ３の絶対値Ｇ１〜Ｇ３を算出する。なお、上述したように、ベクトル２０５〜２０７は、平面２ａ〜２ｃの法線ベクトルを示す。
【００３６】
そして、交点有無判定部１０３は、スカラ積Ｆ１〜Ｆ３と絶対値Ｇ１〜Ｇ３を用いて、平面２ａと平面２ｂとが成す角度θ１、平面２ｂと平面２ｃとが成す角度θ２、平面２ｃと平面２ａとが成す角度θ３を算出し、式（１）を用いて合計角度φを算出する。そして、合計角度φに基づいて、交点有無判定部１０３は、進行方向ベクトル２０１の延長線５００と壁面１との交点の有無を判定する。具体的には、交点有無判定部１０３は、φ＞１８０°の時は進行方向ベクトル２０１の延長線５００と壁面１との交点がないと判定し、φ≦１８０°の時は進行方向ベクトル２０１の延長線５００と壁面１とが交点を有すると判定する。
【００３７】
なお、交点有無判定部１０３が式（１）に替えて式（２）を用いてcosφを算出し、cosφの値に基づいても、直線５００と壁面１とが交点を有するか否かの判定をするようにしても良い。すなわち、cosφ≧０の時はθ１＋θ２≦１８０°と等価であるため、交点有無判定部１０３は、直線５００と壁面１との交点が存在すると判定し、cosφ＜０の時はθ１＋θ２＞１８０°と等価であるため、交点有無判定部１０３は、直線５００と壁面１との交点がないと判定する。この場合には、式（１）を用いて合計角度φを算出して交点の有無を判定する場合に比べ、少ない演算量で交点の有無を判定することができる。
【００３８】
次いで、上記のように構成された電波伝搬経路探索装置１００による電波伝搬経路探索方法の動作について、図５から図８を用いて説明する。図８は、本発明の実施の形態２に係る電波伝搬経路探索方法の動作を説明するためのフローチャート図である。なお、図８において、図４と共通のステップには、図４と同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
実施の形態１と同様に、始めに、レイすなわち伝搬方向が呼び出され（ＳＴ１０１）、送信点座標もしくは前回反射点座標Ａが設定される（ＳＴ１０２）。そして、壁面構成座標が呼び出されて、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が設定される（ＳＴ１０３）。Ａからレイ方向座標Ｂへの進行方向ベクトル２０１が導出され（ＳＴ１０４）、ＡからＣ１、Ｃ２、Ｃ３へのベクトル２０２、２０３、２０４が導出される（ＳＴ１０５）。そして、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０２とのベクトル積としてベクトル２０５が導出される（ＳＴ１１３）。同様に、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０３とのベクトル積がベクトル２０６として、また、進行方向ベクトル２０１と方向ベクトル２０４とのベクトル積がベクトル２０７として導出される（ＳＴ１１３）。上述したように、ベクトル２０５、ベクトル２０６、ベクトル２０７はそれぞれ、平面２ａ、平面２ｂ、平面２ｃの法線ベクトルに相当する。
【００４０】
さらに、ベクトル２０５、ベクトル２０６、ベクトル２０７のそれぞれ隣り合ったベクトルのスカラ積が導出される。具体的には、ベクトル２０５とベクトル２０６とのスカラ積Ｆ１、ベクトル２０６とベクトル２０７とのスカラ積Ｆ２、およびベクトル２０５とベクトル２０７とのスカラ積Ｆ３が導出され（ＳＴ１１４）、ベクトル２０５〜２０７の絶対値Ｇ１〜Ｇ３が導出される（ＳＴ１１５）。
【００４１】
そして、Ｆ１〜Ｆ３、およびＧ１〜Ｇ３を用いてベクトル２０５、ベクトル２０６、ベクトル２０７のそれぞれ隣り合ったベクトルが成す角度θ１〜θ３が算出され、式（１）が用いられて合計角度φが導出される（ＳＴ１１６）。
【００４２】
そして、φの判定の結果（ＳＴ１１７）、φ≦１８０°の場合は、直線５００と壁面１とが交点を有するため、壁面１が反射壁面と判断されて、直線５００と壁面１との交点が算出される（ＳＴ１０８）。一方、φ＞１８０°の場合は、直線５００と壁面１との交点は存在せず、壁面１は反射壁面でないと判断されて、交点の計算が省略される（ＳＴ１０９）。以後、通常のレイトレース法と同様に、全壁面について探索が完了したか否か（ＳＴ１１０）、設定反射回数に到達したか否か（ＳＴ１１１）、全レイについての計算が終了したか否か（ＳＴ１１２）の判定がされる。
【００４３】
なお、ＳＴ１１６およびＳＴ１１７に替えて、図９に示すＳＴ１１８によって、cosφを求め、ＳＴ１１９によって、cosφ＞０となるか否かを判定することによって、直線５００と壁面１との交点の有無を判定するようにしてもよい。具体的には、cosφ＞０の場合は、直線５００と壁面１との交点が存在すると判定し、cosφ≦０の場合は、直線５００と壁面１との交点は存在しないと判定する。このようにφに代えてcosφを用いて、交点の有無を判定するようにすることで、演算量を削減することができる。
【００４４】
以上のように、本発明の第２の実施の形態によれば、送信点もしくは前回反射点Ａから電波線放射方向座標Ｂへの進行方向ベクトル２０１と、Ａからｎ角形壁面を構成する座標Ｃ１〜Ｃ３への壁面構成ベクトル２０２〜２０４とのベクトル積であるベクトル２０５〜２０７とを求め、それぞれ隣り合ったベクトル２０５〜２０７のスカラ積とを用いて、合計角度φまたは合計角度φの余弦cosφを求めて、合計角度φが１８０°より大きい場合、または合計角度φの余弦cosφが負の場合、レイの進行方向の延長線５００とｎ角形壁面を含む平面とが交点を有さないと判定して、当該ｎ角形壁面を反射壁面から除外するようにしたので、反射壁面以外の壁面と直線５００との交点導出の計算を行わずに、スカラ積という比較的容易な演算のみで反射壁面を絞り込むことができるようになり、この結果、電波伝搬経路探索に要する演算量を削減することができる。
【００４５】
なお、上記実施の形態１および実施の形態２では、壁面１の壁面構成座標が３点の場合について説明したが、壁面構成座標は４点以上でもよい。このようにすれば、より複雑な形状を有する壁面においても同様の判定を行うことができる。
【００４６】
本発明の第１の態様に係る電波伝搬経路探索方法は、送信点もしくは前回反射点を始点とし、電波線放射方向座標点を終点とする進行方向ベクトルと、前記始点からｎ角形壁面の頂点を終点とするｎ個の方向ベクトルとを用いて、前記ｎ角形壁面を含む平面と、前記進行方向ベクトルの延長線との交点が、前記ｎ角形壁面の範囲内に存在するか否かを判定し、前記交点が、前記ｎ角形壁面の範囲内に存在する場合に、前記ｎ角形壁面を反射壁面として電波伝搬経路を探索するようにした。
【００４７】
この方法によれば、反射壁面のすべての候補と進行方向ベクトルの延長線との交点を求めることなく、進行方向ベクトルとｎ角形壁面のｎ個の方向ベクトルとを用いて、ｎ角形壁面が反射壁面か否かを判定することができるため、伝搬経路探索の演算量を低減することができる。
【００４８】
本発明の第２の態様に係る電波伝搬経路探索方法は、上記第１の態様において、前記進行方向ベクトルと前記方向ベクトルとのスカラ積を計算し、前記スカラ積に応じて、前記交点が、前記ｎ角形壁面の範囲内に存在するか否かを判定するようにした。
【００４９】
この方法によれば、進行方向ベクトルの延長線とｎ角形壁面とがｎ角形壁面の範囲内に交点を有する場合には、進行方向ベクトルと方向ベクトルとのスカラ積が正となって、スカラ積の符号に応じて、ｎ角形壁面が反射壁面となるか否かを判定することができるため、比較的容易な演算で反射壁面を絞り込むことができ、伝搬経路探索の演算量を低減することができる。
【００５０】
本発明の第３の態様に係る電波伝搬経路探索方法は、上記第１の態様において、前記進行方向ベクトルと前記方向ベクトルとのベクトル積と、それぞれ隣り合った前記ベクトル積のスカラ積と、を計算し、前記スカラ積を用いて、前記交点が、前記ｎ角形壁面の範囲内に存在するか否かを判定するようにした。
【００５１】
この方法によれば、進行方向ベクトルの延長線とｎ角形壁面とがｎ角形壁面の範囲内に交点を有さない場合には、進行方向ベクトルと方向ベクトルとのベクトル積同士から計算されるスカラ積が負となって、ｎ角形壁面が反射壁面となるか否かをスカラ積の符号に応じて判定することができるため、比較的容易な演算で反射壁面を絞り込むことができ、伝搬経路探索の演算量を低減することができる。
【００５２】
本発明の第４の態様に係る電波伝搬経路探索方法は、上記第１の態様において、前記進行方向ベクトルと前記方向ベクトルとのベクトル積と、それぞれ隣り合った前記ベクトル積のスカラ積と、前記ベクトル積の絶対値と、を計算し、前記スカラ積および前記絶対値を用いて、前記交点が、前記ｎ角形壁面の範囲内に存在するか否かを判定するようにした。
【００５３】
この方法によれば、進行方向ベクトルの延長線とｎ角形壁面とがｎ角形壁面の範囲内に交点を有する場合には、スカラ積および絶対値とから算出される始点と終点とｎ角形壁面の頂点とを含む平面同士の角度の合計角度から最大値を除いた角度が１８０°以下となって、ｎ角形壁面が反射壁面となるか否かをスカラ積および絶対値を用いて判定することができるため、比較的容易な演算で反射壁面を絞り込むことができ、伝搬経路探索の演算量を低減することができる。また、スカラ積と絶対値とから各平面間の角度の余弦を算出し、余弦の合計から最小値を除いた値に基づいて、交点の有無を判定することができ、角度を直接算出する場合に比べ、交点の有無を判定するための演算量を削減することができるようになる。
【００５４】
本発明の第５の態様に係る電波伝搬経路探索装置は、送信点もしくは前回反射点を始点とし、電波線放射方向座標点を終点とする進行方向ベクトルと、前記始点からｎ角形壁面の頂点を終点とするｎ個の方向ベクトルとを用いて、前記ｎ角形壁面を含む平面と、前記進行方向ベクトルの延長線との交点が、前記ｎ角形壁面の範囲内に存在するか否かを判定する判定手段と、前記交点が、前記ｎ角形壁面の範囲内に存在する場合に、前記ｎ角形壁面を反射壁面として電波伝搬経路を探索する探索手段と、を具備する構成を採る。
【００５５】
この構成によれば、反射壁面のすべての候補と進行方向ベクトルの延長線との交点を求めることなく、進行ベクトルとｎ角形壁面のｎ個の方向ベクトルとを用いて、ｎ角形壁面が反射壁面か否かを判定することができるため、伝搬経路探索の演算量を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、比較的容易な演算で、反射壁面を絞り込み、伝搬経路探索の演算量を低減することができ、例えば、アンテナ特性評価システム等に用いる電波伝搬経路探索方法および電波伝搬経路探索装置などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る交点有無判定方法を説明するための概念図
【図２】上記実施の形態１に係る交点有無判定方法を説明するための概念図
【図３】上記実施の形態１に係る電波伝搬経路探索装置の要部構成を示すブロック図
【図４】上記実施の形態１に係る反射壁面検索方法の動作を説明するためのフローチャート図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態２に係る交点有無判定方法を説明するための概念図（ｂ）上記実施の形態に係る交点有無判定方法を説明するための概念図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態２に係る交点有無判定方法を説明するための概念図（ｂ）上記実施の形態に係る交点有無判定方法を説明するための概念図
【図７】上記実施の形態２に係る電波伝搬経路探索装置の要部構成を示すブロック図
【図８】上記実施の形態２における反射壁面検索方法の動作を説明するためのフローチャート図
【図９】上記実施の形態２における反射壁面検索方法の動作を説明するためのフローチャート図
【符号の説明】
【００５８】
１  ｎ角形壁面
１００  電波伝搬経路探索装置
１０１、１０３  交点有無判定部
１０２  探索演算部
２０１  進行方向ベクトル
２０２、２０３、２０４  方向ベクトル
５００  進行方向ベクトルの延長線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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