JP2002064440A - 電波監視方法及び装置 - Google Patents

電波監視方法及び装置

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JP2002064440A JP2000250028A JP2000250028A JP2002064440A JP 2002064440 A JP2002064440 A JP 2002064440A JP 2000250028 A JP2000250028 A JP 2000250028A JP 2000250028 A JP2000250028 A JP 2000250028A JP 2002064440 A JP2002064440 A JP 2002064440A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電波伝搬シミュレーションによるデータベー
スの作成時間を短縮し、電波監視の効率を向上する電波
監視方法及び装置を提供する。 【解決手段】 センサ局12aにおいて電波の到来方向
及び強度のパターンを観測し、センサ局12aにおける
観測結果を、センサ局12aから電波を発射したときに
他の複数の地点において観測される電波の到来方向及び
強度のパターンのシミュレーション結果と比較し、複数
の地点のうちセンサ局12aにおける前記観測結果と最
も相関の強い電波の到来方向及び強度のパターンを与え
る地点を電波発射源と特定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一定の地域内で不
法無線局などの電波発射源の位置を特定し、電波利用環
境を監視しうる電波監視方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ある地域内にある不法無線局など
の電波発射源の位置を特定する際には、複数の地点にセ
ンサ局(監視局)を配置して、各センサ局において八木
・宇田アンテナやゴニオメータなどを用いてその電波発
射源からの電波の到来方向を観測し、それぞれのセンサ
局での到来方向を地図上にプロットしてその交点の位置
からその電波発射源の位置を推定していた。
【0003】上述した従来の方法は、監視対象の電波発
射源からの電波がセンサ局まで単一の経路で直進して伝
搬することを仮定している。しかしながら、電波発射源
からの電波は、実際には、地形やビルなどの地物による
回折や反射を経て、センサ局に伝搬してくることがあ
る。また、電波発射源からの電波は、地形や地物の影響
で複数の伝搬経路(マルチパス)を通って、センサ局に
到来することがある。従来の方法によって監視対象の電
波発射源の位置を推定した場合、電波が回折や反射を経
て伝搬することや複数の経路で伝搬することにより、電
波発射源の位置の推定精度が悪くなるという問題点を生
じる。
【0004】そこで、本願発明者は、上記従来の方法に
おける問題点を解決する広域電波監視方法及び装置をす
でに提案している(例えば、特開平11−326482
号公報を参照)。
【0005】特開平11−326482号公報に記載の
広域電波監視方法では、一定の地域内に1以上のセンサ
局を配置し、地域内の複数の地点の各々について、当該
地点に電波発射源があるとしたときのセンサ局での電波
の到来方向を、地図情報を利用する計算機シミュレーシ
ョンによって算出する。一方、センサ局において、伝搬
経路ごとに分離して電波発射源からの電波の到来方向を
観測する。センサ局によって観測した電波の到来方向と
計算機シミュレーションの結果とを比較し、計算機シミ
ュレーションの結果の中から、観測した電波の到来方向
と最も類似性が高い到来方向を示すものを探索して対応
する地点を候補位置として判別する。更に、候補位置の
周辺に電波発射源があるとして電波発射源の位置を調整
しながら計算機シミュレーションを実行して電波発射源
の位置を決定する。
【0006】上記の方法によれば、回折や反射が存在す
るような場合であっても、電波発射源の位置を正確に決
定することが可能となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
11−326482号公報に記載の広域電波監視方法及
び装置では、地域内の複数の地点の各々について、当該
地点に電波発射源があるとしたときのセンサ局での電波
の到来方向を計算機シミュレーションによって算出する
ため、不特定な電波発射源に対して、電波伝搬の計算機
シミュレーションによるデータベースを複数組用意する
必要があった。更に、これらのデータベースを作成する
のに時間を要してしまっていた。
【0008】本発明の目的は、電波伝搬シミュレーショ
ンによるデータベースの作成時間を短縮し、電波監視の
効率を向上する電波監視方法及び装置を提供することに
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的は、一の地点に
おいて電波の到来方向及び強度のパターンを観測し、前
記一の地点における観測結果を、前記一の地点から電波
を発射したときに他の複数の地点において観測される電
波の到来方向及び強度のパターンのシミュレーション結
果と比較し、前記複数の地点のうち前記一の地点におけ
る前記観測結果と最も相関の強い電波の到来方向及び強
度のパターンを与える地点を電波発射源と特定すること
を特徴とする電波監視方法により達成される。
【0010】また、上記の電波監視方法において、前記
一の地点から電波を発射したときの電波の到来方向及び
強度のパターンをシミュレーションする際には、観測地
域を2次元的に複数の領域に分割し、分割した各領域に
おいて観測される電界強度を計算するようにしてもよ
い。
【0011】また、上記の電波監視方法において、前記
一の地点から電波を発射したときの電波の到来方向及び
強度のパターンをシミュレーションする際には、観測地
域を3次元的に複数の空間に分割し、分割した各空間に
おいて観測される電界強度を計算するようにしてもよ
い。
【0012】また、上記の電波監視方法において、前記
一の地点から電波を発射したときの電波の到来方向及び
強度のパターンをシミュレーションする際には、前記一
の地点から発射される電波の発射方向を変えて前記各領
域又は前記各空間において観測される電界強度をそれぞ
れ計算し、電波の発射方向毎に電界強度分布を求めるよ
うにしてもよい。
【0013】また、上記の電波監視方法において、前記
一の地点から電波を発射したときの電波の到来方向及び
強度のパターンをシミュレーションする際には、前記観
測地域の地形や地物を考慮して電波の到来経路を計算す
るようにしてもよい。
【0014】また、上記の電波監視方法において、特定
された前記電波発射源の位置と前記シミュレーション結
果に基づいて、前記一の地点から前記電波発射源までの
電波の伝搬経路をトレースするようにしてもよい。
【0015】また、上記の電波監視方法において、前記
伝搬経路のトレース結果に基づき、前記電波発射源のア
ンテナ指向性を推定するようにしてもよい。
【0016】また、上記の電波監視方法において、推定
された前記電波発射源のアンテナ指向性に基づき、前記
電波発射源から発せられた電波の電界強度分布を求める
ようにしてもよい。
【0017】また、上記目的は、一の地点に設けられ、
電波の到来方向及び強度のパターンを観測する電波観測
手段と、前記一の地点から電波を発射したときに他の複
数の地点において観測される電波の到来方向及び強度の
パターンのシミュレーション結果を記憶する記憶手段
と、前記電波観測手段における観測結果と、前記記憶手
段に記憶されているシミュレーション結果とを比較し、
前記複数の地点のうち前記電波観測手段における前記観
測結果と最も相関の強い電波の到来方向及び強度のパタ
ーンを与える地点を電波発射源と特定する電波発射源特
定手段とを有することを特徴とする電波監視装置により
達成される。
【0018】また、上記の電波監視装置において、前記
記憶手段は、観測地域を2次元的に複数の領域に分割
し、前記一の地点から電波を発射したときに、分割した
各領域において観測される電界強度を計算するようにし
てもよい。
【0019】また、上記の電波監視装置において、前記
記憶手段は、観測地域を3次元的に複数の空間に分割
し、前記一の地点から電波を発射したときに、分割した
各空間において観測される電界強度を計算するようにし
てもよい。
【0020】また、上記の電波監視装置において、前記
記憶手段は、前記一の地点から発射される電波の発射方
向を変えたときに前記各領域又は前記各空間において観
測される電界強度を、電波の発射方向毎に記憶するよう
にしてもよい。
【0021】また、上記の電波監視装置において、前記
電波発射源特定手段により特定された前記電波発射源の
位置と前記シミュレーション結果に基づいて前記一の地
点から前記電波発射源までの電波の伝搬経路をトレース
する伝搬経路トレース手段を更に有するようにしてもよ
い。
【0022】また、上記の電波監視装置において、前記
伝播経路トレース手段による前記伝搬経路のトレース結
果に基づいて前記電波発射源のアンテナ指向性を推定す
るアンテナ指向性推定手段を更に有するようにしてもよ
い。
【0023】また、上記の電波監視装置において、前記
アンテナ指向性推定手段により推定された前記電波発射
源のアンテナ指向性に基づいて前記電波発射源から発せ
られた電波の電界強度分布を求める電界強度分布算出手
段を更に有するようにしてもよい。
【0024】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態による電波監
視方法及び装置について図1乃至図6を用いて説明す
る。図1は、本実施形態による電波監視方法を示す概略
図、図2は、電波監視装置の構成を示すブロック図、図
3は、電波伝搬シミュレーションモデルを示す概略図、
図4は、回折係数を計算するための座標系を示す概略
図、図5は、電波発射源の送信アンテナの指向性の推定
を説明する図、図6は、電波監視方法の手順を示すフロ
ーチャートである。
【0025】(電波監視装置)まず、本実施形態による
電波監視装置の概要について図1を用いて説明する。
【0026】電波発射源10は特定すべき電波を発射す
る発射源であり、周波数f1の電波を発射するものとす
る。このような電波発射源10から発射された電波の電
波監視を行うために、監視区域内には、発射された電波
の電波ホログラム観測を行うセンサ局12a、12b、
12cが配置されている。センサ局12a、12b、1
2cは、回線14を介して、電波伝搬シミュレーション
を行い、観測結果と比比較し電波発射源の位置10を特
定するセンタ局16に接続されている。
【0027】各センサ局12a、12b、12cには、
電波ホログラム観測を行って電波再生像を出力する電波
ホログラム観測再生装置18が設けられている。電波ホ
ログラム観測再生装置18は、例えば、固定アンテナと
走査観測面内を走査する走査アンテナとを備えている。
所定の観測周波数において固定アンテナでの受信信号と
走査アンテナでの受信信号を相関させることによって走
査観測面の各点での相関値(2次元複素インタフェログ
ラム)を求め、この2次元複素インタフェログラムを再
生することによって、電波再生像を得る。
【0028】各センサ局12a、12b、12cには、
電波発射源10からの電波が伝搬するが、山岳やその他
の地物の影響により、電波発射源10からセンサ局へ直
接伝搬する成分(直接波)の他、回折して伝搬する成分
(回折波)や反射して伝搬する成分(反射波)が存在す
る。そこで、本実施形態では、各センサ局12a、12
b、12cにおいて、伝搬経路ごとの成分を分離してそ
の到来方向や強度を求めるために、電波ホログラム観測
を行い、電波像を再生することとしている。電波も波動
の一種であるから、光のホログラムの場合と同様にホロ
グラム観測を行うことができ、ホログラムを再生するこ
とによって電波再生像が得られ、この電波再生像から波
源分布や強度などを調べることができる。なお、伝搬経
路ごとの成分を分離して観測できるのであれば、電波ホ
ログラム観測によらずに従来の方向探知技術を用いても
よい。
【0029】センタ局16には、電波伝搬を計算機シミ
ュレーションするためのシミュレーション装置20と、
シミュレーション装置20によって予めシミュレーショ
ンを行った結果を格納しておくデータベース26と、各
センサ局12a、12b、12cで観測された電波再生
像とシミュレーションによる電界強度分布とを比較する
比較部28とが設けられている。また、比較部27によ
る比較結果から電波発射源10の位置を特定するととも
に方向探知トレース図を作成、出力する方向探知トレー
ス図作成部30と、位置が特定された電波発射源10か
らの電波の電界強度分布を電波勢力地図として作成、出
力する電波勢力地図作成部32が設けられている。
【0030】シミュレーション装置20は、地図、地
形、地物等に関する情報(地図情報)を格納した地図情
報格納部22と、地図情報を参照し、地図上のセンサ局
12から仮想的な電波発射を行い電波伝搬のシミュレー
ションを行う電波伝搬シミュレータ24とを備えてい
る。電波伝搬シミュレータ24は、例えば、レイトレー
ス法(Ray Tracing)(例えば、IEEE Network Magazin
e, pp.27-30, November, 1991 を参照)やモーメント法
(Moment Method)(例えば、R. F. Harrington, "Fiel
d Computation by Moment Methods", IEEE Press, 1993
を参照)などを用い、地図データ上のセンサ局12か
ら仮想的に電波を発射したときに生じる電界強度分布を
計算機シミュレーションする。
【0031】データベース26は、シミュレーション装
置20によって計算された電界強度分布の行列を格納す
る。データベース26に格納された電界強度分布の行列
は、電波発射源10の位置の特定の際に、比較部28に
よって参照される。
【0032】比較部28は、シミュレーション装置20
によって計算されデータベース26に格納されている、
センサ局12aから仮想的な電波を発射したときの電界
強度分布の計算機シミュレーションの結果と、実際のセ
ンサ局12aでの電波ホログラム観測の結果とを比較す
る。この比較結果より、電波発射源10の位置を特定す
る。
【0033】方向探知トレース図作成部30は、比較部
28によって特定された電波発射源10位置から各セン
サ局12a、12b、12cまでの電波伝搬路のトレー
スを行って方向探知トレース図34を作成、出力し、さ
らに、トレース結果をもとに、電波発射源10でのアン
テナ指向性を推定する。
【0034】電波勢力地図作成部32は、比較部28に
よって特定された電波発射源10の位置と、方向探知ト
レース図作成部30による電波発射源10のアンテナ指
向性の推定結果とに基づき、シミュレーション装置20
に電波伝搬の計算機シミュレーションを実行させ、地図
上でのその電波発射源10からの電波の電界強度分布を
計算させる。この計算結果を、その電波発射源10の電
波勢力地図36として表示、印刷する。
【0035】本実施形態による電波監視装置は、上記の
構成をもとに、地形データや地物データに基づき、セン
サ局12a側から仮想的な電波発射をしたときの電波発
射方向に対する各エリアの電界強度分布を、予め計算機
シミュレーションによって算出する。そして、実際にセ
ンサ局12aで観測された電波再生像から得られる電波
の到来方向及びそれらの強度と、計算機シミュレーショ
ンによる電界強度分布とを比較することにより、電波発
射源10の位置を特定することに特徴がある。
【0036】(電波監視方法)次に、本実施形態による
電波監視方法について図1乃至図6を用いて詳述する電
波監視に先立ち、地図データ上のセンサ局12aから仮
想的な電波発射を行ったときの2次元モデルの電界強度
分布のシミュレーションを行う。以下に、電界強度分布
の計算機シミュレーションについて図3及び図4を用い
て詳述する。以下に述べる計算機シミュレーションはレ
イトレース法を用いたものである。レイトレース法と
は、電波源から無数のレイ(光線)が発射されているも
のとして、そのレイを一定角度ごとに逐次奇跡の追跡を
行う手法である。従って、そのレイが地面や建物にぶつ
かった場合にはその点を反射点として反射方向へのレイ
を更に追跡し、建物のエッジ部分にぶつかった場合はそ
の点を回折点としてそこから再び複数のレイを発生させ
る方法である。
【0037】まず、電波伝搬シミュレータ24によっ
て、地図情報格納部22から、シミュレーションを行う
地域の地図データを参照し、図3に示すように、シミュ
レーションの対象とする地域を格子状にM×N個のエリ
アに分割する。分割した各エリアにはエリア番号1、
2、…、MN−1、MNを付与する。地図データには、
地形や地物に関する情報がマッピングされている。図3
では、建物13a、建物13bがある場合を考える。
【0038】続いて、図3に示すように、地図データ上
のセンサ局12aからLk方向に一本のレイ( Ray )を
発射し、このレイの伝搬経路と各エリアを通過したとき
の電界強度を計算する。計算されたレイの電界強度を、
行番号に発射したレイのレイ番号Lkを有し、列番号に
エリア番号を有する行列の要素として記録する。この電
界強度の分布を記録する行列を次の表1に示す。
【0039】
【表1】
【0040】このとき、センサ局12aを起点として、
レイの移動距離に比例した太さをレイにもたせるものと
し、太さを有するレイが各エリアの一部にかかった場合
も、そのレイがそのエリアを通過したものとみなす。ま
た、一つのエリアに複数のレイが通過した場合は、その
うちの最大強度を与えるレイの電界強度を表1の行列に
記録するものとする。
【0041】上記のシミュレーションの手順を、図3に
示すように、センサ局12aを起点としてLk方向に発
射されたレイが、建物13aのp点で反射し、建物13
bのq点に到達する場合を用いて具体的に説明する。こ
こで、センサ局とp点との間を結ぶ線分を線分aとし、
p点とq点との間を結ぶ線分を線分bとする。
【0042】まず、レイがセンサ局12aから発射さ
れ、レイが建物13aのp点に到達する間の線分aが通
過したエリアについて、対応する行列の要素(Lk,エ
リア番号)に次の数1により計算される電界強度を記録
する。
【0043】
【数1】
【0044】ただし、E0はセンサ局12a発射時の電
波の電界強度、rはセンサ局12aから各エリアの中心
までの距離、kは電波の波数である。
【0045】続いて、レイが建物13aのp点で反射
し、反射波が建物13bのq点に到達する間の線分bが
通過したエリアについて、対応する行列の要素(Lk
エリア番号)に次の数2により計算される電界強度を記
録する。
【0046】
【数2】
【0047】ただし、aは線分aの長さであり、r′は
p点を基点とした各エリアの中心までの距離である。
【0048】Rは反射係数であり、以下のようにして求
められる。
【0049】まず、スネルの法則より媒質1から媒質2
に平面波が入射するときの複素屈折率nは次の数3で表
される。
【0050】
【数3】
【0051】ここで、ε1、μ1、σ1は、それぞれ媒質
1の誘電率、透磁率、導電率である。ε2、μ2、σ
2は、それぞれ媒質2の誘電率、透磁率、導電率であ
る。求めようとする反射係数Rは、複素屈折率nを用い
て、入射電界が入射面内にあるとき、すなわちTM(Tr
ansverse Magnetic)入射の場合は次の数4で表され
る。
【0052】
【数4】
【0053】一方、入射電界が入射面に垂直であると
き、すなわちTE(Transverse Electric)入射の場合
は次の数5で表される。
【0054】
【数5】
【0055】続いて、建物13aのp点で反射したレイ
が建物13bのq点に到達し、q点で回折したときの回
折波の線分c1、c2、c3、…を求める。ここで、レイ
が建物13bの角に入射した場合、すなわちq点が建物
13bの角に位置する場合には、その角から複数のレイ
を面放射するものとする。
【0056】線分c1、c2、c3、…が通過したエリア
について、対応する行列の要素(Lk,エリア番号)に
次の数6を記録する。
【0057】
【数6】
【0058】ただし、bは線分bの長さであり、r″は
q点を基点とした各エリアの中心までの距離、Dは回折
係数であり、図4に示す座標系を用いて次の数7から計
算される。
【0059】
【数7】
【0060】ただし、β0、β0′φ、φ′、ρd、s
dは、それぞれ図4に示すような位置関係を表す物理的
なパラメータであり、図4でE0は入射波、Edは回折波
である。また、Ds及びDhは、UTD法(R. G. Kouyou
mjian, P. H. Pathak, Proceedingof the IEEE, no.11,
pp.1448-1461, December, 1974 を参照)によりフレネ
ル積分関数Fを用いて次の数8のように表される。
【0061】
【数8】
【0062】ここで、L、a+(x)、a-(x)はそれ
ぞれ次の数9のように表される。
【0063】
【数9】
【0064】ただし、N+、N-は次の数10で表され
る。
【0065】
【数10】
【0066】上述の操作を、センサ局12aから発射す
るレイの方向Lkを変化しながら繰り返し、表1に示す
kに対する電界強度分布の行列を完成する。得られた
電界強度分布の行列をデータベース26に記録してお
く。こうして、電波伝搬のシミュレーションを終了す
る。
【0067】図1に示すように複数のセンサ局12a、
12b、12cを配置した場合は、センサ局12a以外
についても上述のシミュレーションを行い、複数センサ
局による同時監視を行えるようにしてもよい。センサ局
を複数用いることによって不感地域をなくすることがで
きるほか、測定データを多くすることで電波発射源の位
置の推定精度を向上させることができる。
【0068】以上のように、予め電波伝搬のシミュレー
ションを行ったうえで、電波監視を開始する。電波監視
は、図6に示すフローチャートの手順に従って行われ
る。
【0069】まず、センサ局12aにより電波ホログラ
ム観測を行い、電波再生像を取得する(ステップS1
1)。電波ホログラム観測により、電波の到来方向と強
度とを関連づけて測定することができる。
【0070】続いて、比較部28によって、センサ局1
2aで観測された電波再生像から得られる電波の到来方
向及び強度パターンと、データベース26に格納されて
いる電界強度分布の行列の列ベクトルそれぞれのパター
ンとの比較を行う(ステップS12)。
【0071】電波伝搬では、一般に、送信と受信につい
て電波伝搬経路の可逆性が成立し、また、伝搬減衰量の
可逆性、すなわち送信と受信を入れ換えても伝搬減衰量
は同じであるということが成立する。
【0072】したがって、電界強度分布の行列の列ベク
トルのうち、最も一致度の高い列ベクトルのエリア番号
を有するエリアを電波発射源10の位置とすることがで
きる。
【0073】このようにして電波発射源10を特定する
方法を採用することにより、電波監視を行う地域内の複
数の地点の各々について、当該地点に電波発射源がある
としたときのセンサ局で観測される電波再生像を、地図
情報を利用する計算機シミュレーションによって算出す
る必要がなく、電波監視の効率を向上することができ
る。
【0074】上述の一致度の比較では、通常のパターン
マッチングの手法を用いることができる。例えば、電波
再生像における電波の最大レベルが0dBであるとすれ
ば、電波レベルが−40dB以上の部分のパターンを比
較し、図形としての相関係数を求めるといった手法を用
いる。電波発射源10のアンテナ指向性が分からないの
で、電波の到来方向に主に着目して一致性の高いものを
探索するようにする。
【0075】センサ局12aだけでなく、センサ局12
b、センサ局12cを用いて同時監視を行う場合は、セ
ンサ局12aの場合と同様に、予め仮想的な電波発射を
行ったときの電界強度分布のシミュレーションの結果を
データベース26に格納しておき、実際に電波ホログラ
ム観測によって得られた結果との比較を行う。
【0076】次いで、電波発射源10の位置を特定した
後、方向探知トレース図作成部30により、比較部28
によって特定された電波発射源10位置から各センサ局
12a、12b、12cまでの電波伝搬路のトレースを
行って方向探知トレース図34を作成、出力する(ステ
ップS13)。
【0077】なお、地図データ上のセンサ局12aから
仮想的な電波発射を行ったときの電界強度分布のシミュ
レーションの際に、得られた電界強度分布の行列に対応
してレイの経路情報をデータベース26に記録しておく
ことにより、方向探知トレース図作成部30を用いるこ
となく、電波発射源10の位置の特定と同時に、電波伝
搬経路のトレース結果を得ることができる。
【0078】さらに、上述のトレース結果をもとに、電
波発射源10でのアンテナ指向性を以下のようにして推
定する(ステップS14)。
【0079】まず、各センサ局12a、12b、12c
によって電波ホログラム観測を行い、電波再生像を取得
する。各センサ局12a、12b、12cで得られた電
波再生像から、伝搬経路ごとの電波の到来方向とその強
度を抽出する。
【0080】図5(a)〜(c)は、それぞれセンサ局
12a、12b、12cでの観測による電波の振幅を示
している。太線の矢印の向きがその伝搬経路の電波の到
来方向を示し、その矢印の長さが電波の振幅を示してい
る。図示した例では、伝搬経路ごとの振幅が、a1
2、b1、b2、c1、c2となっている。一方、シミュ
レータ装置23によって、すでに求めた電波発射源10
の位置に無指向性の送信アンテナがあってそこから電波
が発射されているものとして、電波伝搬シミュレーショ
ンを行い、伝搬経路ごとに、各センサ局12a、12
b、12cでの電波の振幅を求める。
【0081】図5(d)〜(f)は、各センサ局12
a、12b、12cでのシミュレーションによる電波の
振幅を示しており、伝搬経路ごとの振幅は、a1’、
2’、b 1’、b2’、c1’、c2’となっている。そ
して、伝搬経路P1、P2、P3、P4、P5、P6ごとに観
測による振幅をシミュレーションによる振幅で除算する
ことによって、電波発射源の位置での各伝搬経路の方向
への、送信アンテナの指向性を求めることができる。
【0082】図5(g)において黒丸は各伝搬経路の方
向への指向性を示している。そして、想定されるアンテ
ナの種類などを考慮して補間計算を行えば、任意の方向
に対する指向特性を算出することができる。図5(g)
の破線はこのようにして算出した指向特性を示してい
る。
【0083】また、電波勢力地図作成部32によって、
方向探知トレース図作成部30による電波発射源10の
アンテナ指向性の推定結果とともに、シミュレーション
装置20に電波伝搬の計算機シミュレーションを実行さ
せ、地図上でのその電波発射源10からの電波の電界強
度分布を計算させる。この計算結果を、その電波発射源
10の電波勢力地図36として表示、印刷する(ステッ
プS15)。
【0084】こうして特定地域内の電波発射源10の位
置を特定し、同時に、方向探知トレース図の作成、電波
発射源10の送信アンテナの指向性の推定、電波勢力地
図の作成を行い、電波監視を終了する。
【0085】このように、本実施形態によれば、地域内
の複数の地点の各々について、当該地点に電波発射源が
あるとしたときのセンサ局で観測される電波再生像を計
算機シミュレーションによって算出する必要がないの
で、電波伝搬シミュレーションによるデータベースの作
成時間を短縮し、電波監視の効率を向上することができ
る。
【0086】次に、本発明の他の実施形態による電波監
視方法及び装置について図7を用いて説明する。図7
は、3次元の電波伝搬シミュレーションモデルを示す概
略図である。
【0087】本実施形態による電波監視方法及び装置
は、地図データ上のセンサ局12aから仮想的な電波発
射を行ったときの電界強度分布のシミュレーションを3
次元モデルを用いて行うことに特徴がある。電界強度分
布のシミュレーションを3次元モデルを用いて行う点を
除いては、上記実施形態と同様である。以下に本実施形
態における電界強度分布のシミュレーションについて説
明する。
【0088】まず、図7に示すように、監視区域をx×
y×z個の単位空間に分割し、各単位空間に空間番号
1、2、3、…、xyz−1、xyzを付与する。
【0089】続いて、地図データ上のセンサ局12aか
らLk方向に一本のレイを発射し、このレイの伝搬経路
と各単位空間を通過したときの電界強度を、上記実施形
態における2次元モデルでの場合と同様に計算する。計
算されたレイの電界強度を、行番号に発射したレイのレ
イ番号Lkを有し、列番号に単位空間番号を有する行列
の要素として記録する。
【0090】このとき、センサ局12aを起点として、
レイの移動距離に比例した太さをレイにもたせるものと
し、太さを有するレイが各エリアの一部にかかった場合
も、そのレイがそのエリアを通過したものとみなす。ま
た、一つのエリアに複数のレイが通過した場合は、その
うちの最大強度を与えるレイの電界強度を上述の行列に
記録する。
【0091】センサ局12aを起点としてLk方向に発
射されたレイが、建物13aのp点で反射する場合や、
建物13bのq点で回折する場合についても、上記実施
形態と同様にレイの電界強度を計算する。この際、建物
13a、13bの3次元情報を考慮して反射や回折の方
向を決定する。
【0092】上述の操作を、センサ局12aから発射す
るレイの方向Lkを3次元的に変化しながら繰り返し、
2次元モデルでの場合と同様に、Lkに対する電界強度
分布の行列を完成する。得られた電界強度分布の行列を
データベース26に記録しておく。こうして、電波伝搬
のシミュレーションを終了する。
【0093】上述の電波伝搬のシミュレーションの結果
を用いて、以後、図6に示すフローチャートに従って、
上記実施形態と同様に電波監視を行うことができる。
【0094】このように、本実施形態によれば、地域内
の複数の地点の各々について、当該地点に電波発射源が
あるとしたときのセンサ局で観測される電波再生像を計
算機シミュレーションによって算出する必要がないの
で、電波伝搬シミュレーションによるデータベースの作
成時間を短縮し、電波監視の効率を向上することができ
る。
【0095】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、一の地点
における観測結果を、一の地点から電波を発射したとき
に他の複数の地点において観測される電波の到来方向及
び強度のパターンのシミュレーション結果と比較し、複
数の地点のうち一の地点における観測結果と最も相関の
強い電波の到来方向及び強度のパターンを与える地点を
電波発射源と特定するので、電波伝搬シミュレーション
によるデータベースの作成時間を短縮し、電波監視の効
率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による電波監視方法を示す
概略図である。
【図2】本発明の一実施形態による電波監視装置の構成
を示すブロック図である。
【図3】電波伝搬シミュレーションモデルを示す概略図
である。
【図4】回折係数を求めるための座標系を示す概略図で
ある。
【図5】電波発射源の送信アンテナの指向性の推定を説
明する図である。
【図6】本発明の一実施形態による電波監視方法の手順
を示すフローチャートである。
【図7】3次元の電波伝搬シミュレーションモデルを示
す概略図である。
【符号の説明】
10…電波発射源 12a、12b、12c…センサ局 13a、13b…建物 14…回線 16…センタ局 18…電波ホログラム観測再生装置 20…シミュレーション装置 22…地図情報格納部 24…電波伝搬シミュレータ 26…データベース 28…比較部 30…方向探知トレース図作成部 32…電波勢力地図作成部 34…方向探知トレース図 36…電波勢力地図 S11、S12、S13、S14、S15…ステップ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一の地点において電波の到来方向及び強
    度のパターンを観測し、 前記一の地点における観測結果を、前記一の地点から電
    波を発射したときに他の複数の地点において観測される
    電波の到来方向及び強度のパターンのシミュレーション
    結果と比較し、 前記複数の地点のうち前記一の地点における前記観測結
    果と最も相関の強い電波の到来方向及び強度のパターン
    を与える地点を電波発射源と特定することを特徴とする
    電波監視方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の電波監視方法において、 前記一の地点から電波を発射したときの電波の到来方向
    及び強度のパターンをシミュレーションする際には、観
    測地域を2次元的に複数の領域に分割し、分割した各領
    域において観測される電界強度を計算することを特徴と
    する電波監視方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の電波監視方法において、 前記一の地点から電波を発射したときの電波の到来方向
    及び強度のパターンをシミュレーションする際には、観
    測地域を3次元的に複数の空間に分割し、分割した各空
    間において観測される電界強度を計算することを特徴と
    する電波監視方法。
  4. 【請求項4】 請求項2又は3記載の電波監視方法にお
    いて、 前記一の地点から電波を発射したときの電波の到来方向
    及び強度のパターンをシミュレーションする際には、前
    記一の地点から発射される電波の発射方向を変えて前記
    各領域又は前記各空間において観測される電界強度をそ
    れぞれ計算し、電波の発射方向毎に電界強度分布を求め
    ることを特徴とする電波監視方法。
  5. 【請求項5】 請求項2乃至4のいずれか1項に記載の
    電波監視方法において、 前記一の地点から電波を発射したときの電波の到来方向
    及び強度のパターンをシミュレーションする際には、前
    記観測地域の地形や地物を考慮して電波の到来経路を計
    算することを特徴とする電波監視方法。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の
    電波監視方法において、 特定された前記電波発射源の位置と前記シミュレーショ
    ン結果に基づいて、前記一の地点から前記電波発射源ま
    での電波の伝搬経路をトレースすることを特徴とする電
    波監視方法。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の電波監視方法において、 前記伝搬経路のトレース結果に基づき、前記電波発射源
    のアンテナ指向性を推定することを特徴とする電波監視
    方法。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の電波監視方法において、 推定された前記電波発射源のアンテナ指向性に基づき、
    前記電波発射源から発せられた電波の電界強度分布を求
    めることを特徴とする電波監視方法。
  9. 【請求項9】 一の地点に設けられ、電波の到来方向及
    び強度のパターンを観測する電波観測手段と、 前記一の地点から電波を発射したときに他の複数の地点
    において観測される電波の到来方向及び強度のパターン
    のシミュレーション結果を記憶する記憶手段と、 前記電波観測手段における観測結果と、前記記憶手段に
    記憶されているシミュレーション結果とを比較し、前記
    複数の地点のうち前記電波観測手段における前記観測結
    果と最も相関の強い電波の到来方向及び強度のパターン
    を与える地点を電波発射源と特定する電波発射源特定手
    段とを有することを特徴とする電波監視装置。
  10. 【請求項10】 請求項9記載の電波監視装置におい
    て、 前記記憶手段は、観測地域を2次元的に複数の領域に分
    割し、前記一の地点から電波を発射したときに、分割し
    た各領域において観測される電界強度を計算することを
    特徴とする電波監視装置。
  11. 【請求項11】 請求項9記載の電波監視装置におい
    て、 前記記憶手段は、観測地域を3次元的に複数の空間に分
    割し、前記一の地点から電波を発射したときに、分割し
    た各空間において観測される電界強度を計算することを
    特徴とする電波監視装置。
  12. 【請求項12】 請求項10又は11記載の電波監視装
    置において、 前記記憶手段は、前記一の地点から発射される電波の発
    射方向を変えたときに前記各領域又は前記各空間におい
    て観測される電界強度を、電波の発射方向毎に記憶する
    ことを特徴とする電波監視装置。
  13. 【請求項13】 請求項9乃至12のいずれか1項に記
    載の電波監視装置において、 前記電波発射源特定手段により特定された前記電波発射
    源の位置と前記シミュレーション結果に基づいて前記一
    の地点から前記電波発射源までの電波の伝搬経路をトレ
    ースする伝搬経路トレース手段を更に有することを特徴
    とする電波監視装置。
  14. 【請求項14】 請求項13記載の電波監視装置におい
    て、 前記伝播経路トレース手段による前記伝搬経路のトレー
    ス結果に基づいて前記電波発射源のアンテナ指向性を推
    定するアンテナ指向性推定手段を更に有することを特徴
    とする電波監視装置。
  15. 【請求項15】 請求項14記載の電波監視装置におい
    て、 前記アンテナ指向性推定手段により推定された前記電波
    発射源のアンテナ指向性に基づいて前記電波発射源から
    発せられた電波の電界強度分布を求める電界強度分布算
    出手段を更に有することを特徴とする電波監視装置。
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