(57)【要約】【課題】電波発射源の位置推定の精度を向上させる波源推定装置および波源推定方法を提供する。【解決手段】マトリクス状に配列した複数のアンテナ素子を備えたアンテナ部１０と、アンテナ素子の受信出力を順次切り替えて導出する受信部２０と、受信部２０の出力から電波の到来方向を演算し、到来方向に対応する推定ポイントＰを２次元画像化して出力する信号処理部４０と、を備え、信号処理部４０は、２次元画像の対象範囲Ａ１を複数のメッシュＡＲ１に分割しメッシュＡＲ１内の推定ポイントＰの密度が所定基準を超えた対象メッシュＡ２を特定するメッシュ手段を備える波源推定装置。【選択図】図３
2012122802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配列した複数のアンテナ素子を備えたアンテナ部と、
前記アンテナ素子の受信出力を順次切り替えて導出する受信部と、
前記受信部の出力から電波の到来方向を演算し、前記到来方向に対応する推定ポイントを２次元画像化して出力する信号処理部と、を備え、
前記信号処理部は、前記２次元画像の対象範囲を複数のメッシュに分割し前記メッシュ内の前記推定ポイントの密度が所定基準を超えた対象メッシュを特定するメッシュ手段を備える波源推定装置。
【請求項２】
前記メッシュ手段は、前記対象メッシュを前記対象範囲として、特定される前記対象メッシュが前記アンテナ部により検出することができる最小の大きさになるまで繰り返す、請求項１記載の波源推定装置。
【請求項３】
前記メッシュ手段は、最後に特定された対象メッシュが波源推定位置である確率を演算して出力する手段をさらに備える請求項２記載の波源推定装置。
【請求項４】
マトリクス状に配列した複数のアンテナ素子を備えたアンテナ部と、
前記アンテナ素子の受信出力を順次切り替えて導出する受信部と、
前記受信部の出力から電波の到来方向を演算し、前記到来方向に対応する推定ポイントを２次元画像化して出力する信号処理部と、を備えた波源推定装置における波源推定方法であって、
前記信号処理部は、前記２次元画像の対象範囲を複数のメッシュに分割し、
前記メッシュ内の前記推定ポイントの数をカウントし、
複数の前記メッシュ内の前記推定ポイントの数が所定基準以上か否か判断し、前記所定基準以上の前記推定ポイントを含む前記メッシュを対象メッシュとする波源推定方法。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記対象メッシュを前記対象範囲として、特定される対象メッシュが前記アンテナ部により検出することができる最小の大きさとなるまで繰り返し、
最後に特定された対象メッシュの中心位置を電波発射源の推定位置とする請求項４記載の波源推定方法。
【請求項６】
前記信号処理部は、最後に特定された対象メッシュが電波発射源の推定位置である確率を演算して出力する請求項５記載の波源推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、波源推定装置および波源推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯通信機器等の電波発射源から発射される電波を受信して、電波発射源の位置を特定するための技術が提案されている。
【０００３】
例えば、従来、アレーアンテナにより電波を受信し、到来方向推定処理を適用して複数の電波発射源を推定して、推定した複数の電波発射源の位置情報を平均化することにより波源の位置を推定していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２８４３５６号公報
【特許文献２】特開２００７−２１２２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の電波発射源の中にある例外的なデータが含まれている場合、この例外的なデータを電波発射源推定のための算出データから除くことができず、すべての推定データ（例外データを含んだデータ）から電波発射源を推定していた。そのため、電波発射源の推定誤差が生じることがあった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであって、電波発射源の位置推定の精度を向上させる波源推定装置および波源推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】
【０００７】
実施形態による波源推定装置は、マトリクス状に配列した複数のアンテナ素子を備えたアンテナ部と、前記アンテナ素子の受信出力を順次切り替えて導出する受信部と、前記受信部の出力から電波の到来方向を演算し、前記到来方向に対応する推定ポイントを２次元画像化して出力する信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、前記２次元画像の対象範囲を複数のメッシュに分割し前記メッシュ内の前記推定ポイントの密度が所定基準を超えた対象メッシュを特定するメッシュ手段を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る波源推定装置の一構成例を概略的に示す図である。
【図２】推定ポイントをグループ化する処理の一例を説明するフローチャートである。
【図３】推定ポイントをグループ化する処理の一例を複数の推定ポイントの例を用いて説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１に、一実施形態に係る波源推定装置の一構成例を概略的に示す図である。本実施形態に係る波源推定装置は、アンテナ部１０と、受信部２０と、ローカル信号発生装置３０と、信号処理部４０と、表示部ＤＹＰと、を備えている。
【００１１】
アンテナ部１０はアレーアンテナおよびリファレンスアンテナを備える。アレーアンテナおよびリファレンスアンテナは、同一周波数帯を測定可能な受信アンテナである。アレーアンテナは、Ｎ個のアンテナ素子を平面上に格子状に配置したもので、アンテナ素子の形状・種類、アンテナ素子の総数、アンテナ素子を配置するための間隔などは、測定対象、測定目的などにより任意である。アレー面の反対側から入射する電波の感度を抑えるため、アンテナ素子を配置する平面を反射板とすることも可能である。
【００１２】
なお、アンテナ素子のいずれか一つをリファレンスアンテナとして利用することも可能である。この場合は、リファレンスアンテナを別に取り付ける機械的な構造が不要となる。
【００１３】
受信部２０は、アンテナ部１０のアレーアンテナに対し、ローカル信号発生装置３０からの信号に同期して、順次受信するアンテナ素子を予め決められた順序、間隔で切り替え、選択されたアンテナ素子の受信信号を導出する。
【００１４】
このように、選択されたアレーアンテナのうちの一つの受信信号は、リファレンスアンテナの受信信号と共に後述する信号処理部４０に送られ、後段の到来方向推定処理でリファレンスアンテナと選択されているアレーアンテナの受信波間の位相差を検出することができる。
【００１５】
信号処理部４０は、到来した電波を増幅するとともに、ＡＤ変換可能な中間周波数に変換する。さらに、信号処理部４０は、リファレンスアンテナ及びアレーアンテナで選択されたアンテナ素子からの受信信号を同時にサンプリングしてＡＤ変換し、デジタル化する。デジタル化されたデータは、到来方向推定処理を受けて表示部ＤＹＰに供給され、到来方向推定結果が二次元画像化され、表示される。
【００１６】
到来方向推定処理には様々な方式があるが、ここでは電波ホログラフィ法による処理について説明する。この電波ホログラフィ法による到来方向推定処理では、アレーアンテナのアンテナ素子数をＮ個としたとき、リファレンスアンテナのＮ個のデジタルデータとアレーアンテナのＮ個のデジタルデータが得られる。アレーアンテナの素子番号をｉ＝１，…，Ｎとした場合、素子番号ｉについてリファレンスアンテナのデジタルデータとアレーアンテナのデジタルデータが得られる。１素子あたりのデジタルデータをＭサンプルとする。
【００１７】
到来方向推定の開始指示により、アレーアンテナの各アンテナ素子のデジタルデータをｉ＝１からｉ＝ＮまでＭサンプルずつ、リファレンスアンテナのデジタルデータと共に取得する。取得されたデジタルデータをＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理することで、到来方向を推定したい周波数範囲について複素相関値を算出し、得られた複素相関値から相関マトリクスを作成する。この相関マトリクスは、アレーアンテナの物理的な配置と同じ配列に、複素相関値を配置し、数学上の行列とするものである。
【００１８】
ここで得られた相関マトリクスの周囲をゼロ埋めして拡張相関マトリクスを作成する。この拡張相関マトリクスは、例えば２５６×２５６の行列などのように拡張する。
【００１９】
拡張相関マトリクスについて、二次元ＦＦＴを行い、これによって到来方向推定結果を算出する。到来方向推定結果としては、到来方向別の推定電波強度が得られる。推定電波強度の強い方向に電波発射源があると推定される。
【００２０】
到来方向推定処理の結果、推定電波強度の強い方向に対応する位置情報に基づいて、複数の推定ポイントが表示部ＤＹＰに表示される。
【００２１】
信号処理部４０は、表示部ＤＹＰに表示される２次元画像の対象範囲Ａ１を複数のメッシュＡＲ１に分割し、メッシュＡＲ１内の推定ポイントの密度（推定ポイントの数）が所定基準を超えた対象メッシュＡ２を特定するメッシュ手段４２を備える。メッシュ手段４２は、対象メッシュＡ２を対象範囲として、特定される対象メッシュがアンテナ部１０により検出することができる最小の大きさになるまで上記動作を繰り返す。メッシュ手段４２は、最後に特定された対象メッシュが波源推定位置である確率を演算して出力する手段をさらに備える。
【００２２】
本実施形態に係る波源推定装置では、表示部ＤＹＰに表示された二次元画像の全部あるいは一部をメッシュに分割し、メッシュ内の推定ポイントの密度を算出して所定基準を超えるメッシュを特定することにより例外的なデータを除いて、電波発射源の位置の推定精度を向上させている。以下、発射源推定方法について説明する。
【００２３】
図２に、発射源を推定する処理の一例を説明するフローチャートを示す。図３に、発射源を推定する処理の一例を複数の推定ポイントの例を用いて説明する図を示す。  
まず、信号処理部４０のメッシュ手段４２は、対象範囲全体を所定の大きさの複数のメッシュＡＲ１に分割して、各メッシュＡＲ１内の推定ポイントＰの数をカウントする（ステップＳＴ１）。ここでメッシュＡＲ１に分割する対象範囲は、表示部ＤＹＰに表示される二次元画像の全体又は一部である。図３に示す場合では、信号処理部４０のメッシュ手段４２は、対象範囲Ａ１を４つのメッシュＡＲ１に分割して、各メッシュＡＲ１内の推定ポイントＰの数をカウントする。
【００２４】
続いて、信号処理部４０のメッシュ手段４２は、各メッシュＡＲ１内の推定ポイントＰの数が所定の基準以上か否か判断し、所定の基準以上の推定ポイントＰを含むメッシュＡＲ１を対象メッシュとする（ステップＳＴ２）。対象メッシュは、発射源推定位置が存在するメッシュＡＲ１となる。図３に示す場合では、信号処理部４０のメッシュ手段４２は、各メッシュＡＲ１内の推定ポイントＰの数が所定の基準以上か否か判断し、例えば、紙面に向かって右上のメッシュＡＲ１と左下のメッシュＡＲ１とを対象メッシュＡ２とする。
【００２５】
次に、信号処理部４０のメッシュ手段４２は、対象メッシュＡ２をさらに複数のメッシュＡＲ２に分割して、各メッシュＡＲ２内の推定ポイントＰの数をカウントする（ステップＳＴ３）。図３に示す場合では、信号処理部４０のメッシュ手段４２は、対象メッシュＡ２を４つのメッシュＡＲ２に分割して、各メッシュＡＲ２内の推定ポイントＰの数をカウントする。
【００２６】
信号処理部４０のメッシュ手段４２は、各メッシュＡＲ２内の推定ポイントＰの数が所定の基準以上か否か判断し、所定の基準以上の推定ポイントＰを含むメッシュＡＲ２を対象メッシュＡ３とする（ステップＳＴ４）。図３に示す場合では、信号処理部４０のメッシュ手段４２は、各メッシュＡＲ２内の推定ポイントＰの数が所定の基準以上か否か判断し、各メッシュＡＲ２内の右上のメッシュＡＲ２を対象メッシュＡ３とする。
【００２７】
上記のように、信号処理部４０のメッシュ手段４２は、上記のように対象メッシュを複数のメッシュに分割することを繰り返す。このとき、最後に分割されるメッシュ（図３ではメッシュＡＲ３）の水平方向の幅および垂直方向の幅が、アンテナ部１０の精度により検出することができる最小の大きさ（アンテナの推定精度誤差を含む最小の大きさ）とすることが望ましい。
【００２８】
信号処理部４０のメッシュ手段４２は、最後に対象メッシュとなった領域の中心位置を電波発射源の推定位置とする（ステップＳＴ５）。図３に示す場合、信号処理部４０のメッシュ手段４２は、最後の対象メッシュＡ３の中心位置を電波発射源の推定位置とする。
【００２９】
さらに、信号処理部４０のメッシュ手段４２は、最後に対象メッシュとなった領域に含まれる推定ポイントＰの数に応じて、電波発射源の位置である確率（例えば、対象推定ポイントの割合として、最後の対象メッシュに含まれる推定ポイントの数／最初の対象範囲に含まれる推定ポイントＰの数）を演算して、確率の数値を表示部ＤＹＰに表示してもよく、確率に応じて対象メッシュを対応する諧調や色で表示するようにしてもよい。
【００３０】
上記のように、本実施形態では、例外的なデータを除いたデータ群の位置情報から密度分析し、ある所定基準以上の密度を持った発射源の推定位置が特定される。これにより、推定位置の可能性が高い位置が推定されるため、電波発射源の位置の精度がより向上する。
【００３１】
すなわち、本実施形態に係る波源推定装置および波源推定方法によれば、電波発射源の位置推定の精度を向上させる波源推定装置および波源推定方法を提供することができる。
【００３２】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３３】
ＤＹＰ…表示部、Ｐ…推定ポイント、Ａ１…対象範囲、Ａ２…対象メッシュ（対象範囲）、Ａ３…対象メッシュ（最後の対象メッシュ）、ＡＲ１、ＡＲ２…メッシュ、１０…アンテナ部、２０…受信部、３０…ローカル信号発生装置、４０…信号処理部、４２…メッシュ手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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