JP2009175096A - 信号源位置推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所要数の到来時刻差を得ることができない場合であっても、信号源の位置を推定することができる信号源位置推定装置を提供する。
【解決手段】信号源から放射された電波を受信するセンサ１ａ〜１ｄと、センサ１ａ〜１ｄが電波を受信した到来時刻を個別に算出する到来時刻算出部２ａ〜２ｄと、複数の到来時刻を２つずつ組み合わせて、複数の到来時刻差を算出する到来時刻差算出部４と、センサ１ａ〜１ｄの各々についての位置を計測するセンサ位置計測部５と、複数の到来時刻差とセンサ１ａ〜１ｄの各々についての位置とに基づいて、信号源の位置を推定する位置推定部６と、信号源の位置を推定するための所要数の到来時刻差を得ることができない場合に適用される諸元を補完する信号源高度設定部７とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、信号源から放射された電波を複数のセンサで受信し、受信した電波に基づいて信号源の位置を推定する信号源位置推定装置に関する。

従来のパッシブ位置標定装置は、２以上の複数のアンテナ（センサ）と、組み合わせ生成手段と、複数のドップラ周波数差計測手段と、複数の信号到来時刻差計測手段と、位置・運動推定手段とを備えている。複数のアンテナは、信号源から送信された信号を受信する。組み合わせ生成手段は、複数のアンテナの中から、２つのアンテナからなる組み合わせを生成する。複数のドップラ周波数差計測手段は、生成された組み合わせにおける２つのアンテナの受信信号を入力として、受信信号のドップラ周波数差を求める。複数の信号到来時刻差計測手段は、生成された組み合わせにおける２つのアンテナの受信信号を入力として、受信信号の到来時刻差を求める。位置・運動推定手段は、複数のドップラ周波数差計測手段が出力するドップラ周波数差と、複数の信号到来時刻差計測手段が出力する到来時刻差とを入力として、信号源の位置および運動を推定する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２６７７３２号公報

従来のパッシブ位置標定装置では、信号源の位置を推定するために、所定の数の到来時刻差が必要となる。
そのため、例えば複数のアンテナの少なくとも１つが信号源からの信号を受信することができず、所要数の到来時刻差を得ることができない場合には、信号源の位置を推定することができないという問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、所要数の到来時刻差を得ることができない場合であっても、信号源の位置を推定することができる信号源位置推定装置を提供することにある。

この発明に係る信号源位置推定装置は、信号源から放射された電波を受信する複数のセンサと、複数のセンサが電波を受信した到来時刻を個別に算出する到来時刻算出手段と、複数の到来時刻を２つずつ組み合わせて、複数の到来時刻差を算出する到来時刻差算出手段と、複数のセンサの各々についての位置を計測するセンサ位置計測手段と、複数の到来時刻差と複数のセンサの各々についての位置とに基づいて、信号源の位置を推定する位置推定手段と、信号源の位置を推定するための所要数の到来時刻差を得ることができない場合に適用される諸元を補完する諸元補完手段とを備えたものである。

この発明の信号源位置推定装置によれば、諸元補完手段は、信号源の位置を推定するための所要数の到来時刻差を得ることができない場合に適用される諸元を補完する。
そのため、所要数の到来時刻差を得ることができない場合であっても、信号源の位置を推定することができる。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る信号源位置推定装置を示すブロック構成図である。
なお、この実施の形態では、信号源から放射される電波の波形を既知のものとし、この既知の電波の波形を示すデータを参照データと称する。また、この実施の形態では、３次元空間において信号源の位置を推定するものとする。

図１において、この信号源位置推定装置は、４個のセンサ１ａ〜１ｄと、センサ１ａ〜１ｄの各々に設けられた到来時刻算出部２ａ〜２ｄ（到来時刻算出手段）と、ネットワーク３と、到来時刻差算出部４（到来時刻差算出手段）と、センサ位置計測部５（センサ位置計測手段）と、位置推定部６（位置推定手段）と、信号源高度設定部７（諸元補完手段）とを備えている。

センサ１ａ〜１ｄは、それぞれ信号源（図示せず）から放射された電波を受信し、デジタルデータに変換して出力する。このデジタルデータを受信データと称する。
到来時刻算出部２ａ〜２ｄは、センサ１ａ〜１ｄが信号源からの電波を受信した到来時刻をそれぞれ算出する。具体的には、到来時刻算出部２ａ〜２ｄは、相互相関関数（ＣＣＦ：Ｃｒｏｓｓ−ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）等を用いて、受信データとあらかじめ記憶された参照データとの相関を取り、信号源からの電波を受信した到来時刻を算出する。
ここで、到来時刻は、例えば到来時刻算出部２ａ〜２ｄに共通した時刻を基準とした絶対時刻として表される。

ネットワーク３は、到来時刻算出部２ａ〜２ｄで算出された複数の到来時刻を到来時刻差算出部４に転送する。
到来時刻差算出部４は、到来時刻算出部２ａ〜２ｄでそれぞれ算出されたセンサ１ａ〜１ｄにおける到来時刻をネットワーク３経由で受信し、到来時刻を２つずつ組み合わせて、複数の到来時刻差を算出する。到来時刻の組み合わせは、例えば「センサ１ａとセンサ１ｂ、センサ１ｂとセンサ１ｃ、センサ１ｃとセンサ１ｄ」のように、互いに独立であればよい。

なお、互いに独立とは、その到来時刻差が他の到来時刻差から算出することができないということを示している。
すなわち、例えばセンサ１ａとセンサ１ｂとを組み合わせて到来時刻差を算出し、センサ１ｂとセンサ１ｃとを組み合わせて到来時刻差を算出した場合、これら２つの到来時刻差から、センサ１ａとセンサ１ｃとを組み合わせたときの到来時刻差を算出することができる。そのため、センサ１ａとセンサ１ｃとの組み合わせは、センサ１ａとセンサ１ｂと、およびセンサ１ｂとセンサ１ｃとの組み合わせに対して互いに独立ではない。

センサ位置計測部５は、センサ１ａ〜１ｄの各々について、信号源からの電波を受信した時点（到来時刻）における位置を計測し、計測結果を位置推定部６に出力する。
位置推定部６は、到来時刻差算出部４で算出された複数の到来時刻差と、センサ位置計測部５で計測されたセンサ１ａ〜１ｄの各々の位置とに基づいて、信号源の位置を推定する。
信号源高度設定部７は、信号源の位置を推定するための所要数の到来時刻差を得ることができない場合に適用される諸元であって、信号源の位置を推定するための諸元を補完する。ここでは、信号源の高度を諸元として設定する。

以下、位置推定部６が信号源の位置を推定する動作について、図２を参照しながら説明する。
図２は、この発明の実施の形態１に係る位置推定部６が信号源の位置を推定する動作を示す説明図である。なお、図２では、簡単のために２次元平面における信号源の位置の推定について説明する。
図２において、グラフ上の点Ａ〜Ｃには、それぞれセンサ１ａ〜１ｃが配置されている。また、到来時刻差算出部４は、センサ１ａとセンサ１ｂとを組み合わせて到来時刻差を算出し、センサ１ｂとセンサ１ｃとを組み合わせて到来時刻差を算出したとする。

このとき、位置推定部６は、センサ１ａとセンサ１ｂとの組み合わせから得られた到来時刻差に基づいて、信号源が存在しうる座標上の点を結んだ到来時刻差曲線２１を描く。また、位置推定部６は、センサ１ｂとセンサ１ｃとの組み合わせから得られた到来時刻差に基づいて、信号源が存在しうる座標上の点を結んだ到来時刻差曲線２２を描く。
位置推定部６は、到来時刻差曲線２１と到来時刻差曲線２２との交点Ｄを信号源の位置と推定する。２次元平面においては、２つの到来時刻差を得ることができれば、信号源の位置を推定することができる。

なお、３次元空間の場合には、図２に示した到来時刻差曲線は、信号源が存在しうる３次元座標上の点を結んだ到来時刻差曲面となる。また、２次元平面においては、到来時刻差曲線が交差する点が信号源の位置と推定されるが、３次元空間においても、到来時刻差曲面が交差する点が信号源の位置と推定される。３次元空間においては、３つの到来時刻差（所要数の到来時刻差）を得ることができれば、３枚の到来時刻差曲面を描くことができる。通常の場合には、３枚の到来時刻差曲面が交差する点を１つ得ることができ、この交点を信号源の位置と推定することができる。

ここで、図１において、センサ１ｄが信号源からの電波を受信することができず、到来時刻算出部２ｄが到来時刻を算出することができない場合を考える。
この場合、到来時刻差算出部４は、到来時刻算出部２ｄを除いた到来時刻算出部２ａ〜２ｃでそれぞれ算出されたセンサ１ａ〜１ｃにおける到来時刻を２つずつ組み合わせて、複数の到来時刻差を算出する。到来時刻の組み合わせは、例えば「センサ１ａとセンサ１ｂ、センサ１ｂとセンサ１ｃ」となり、到来時刻算出部２ｄが到来時刻を算出した場合と比べて、１組少なくなる。

そのため、到来時刻差算出部４は、２つの到来時刻差しか算出することができず、所要数（３つ）の到来時刻差を得ることができない。２つの到来時刻差に基づいて描かれる２枚の到来時刻差曲面は、互いの交点が３次元曲線を形成する。
所要数の到来時刻差を得ることができない場合、信号源高度設定部７は、信号源の高度を、信号源の位置を推定するための諸元として補完する。具体的には、信号源高度設定部７は、高度が一定となる曲面（実際には、高度が一定なので平面を形成する）の情報を位置推定部６に出力する。

位置推定部６は、到来時刻差算出部４で算出された２つの到来時刻差に基づいて描かれる２枚の到来時刻差曲面と、信号源高度設定部７からの出力によって合成された１枚の曲面との交点を信号源の位置と推定する。
なお、信号源高度設定部７で設定する信号源の高度としては、信号源とする目標物が通常運行すると予想される高度等の固定値や、過去に推定された信号源の高度を平均した平均高度等の変動値を用いることが考えられる。

この発明の実施の形態１に係る信号源位置推定装置によれば、信号源高度設定部７は、所要数の到来時刻差を得ることができない場合に、信号源の高度を、信号源の位置を推定するための諸元として補完する。
そのため、信号源の位置を推定するための所要数の到来時刻差を得ることができない場合であっても、信号源の位置を推定することができる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係る信号源位置推定装置を示すブロック構成図である。
なお、この実施の形態においても、信号源から放射される電波の波形を既知のものとし、３次元空間において信号源の位置を推定するものとする。

図３において、この信号源位置推定装置は、図１に示した信号源高度設定部７に代えて、信号源検出限界距離設定部８（諸元補完手段）を備えている。
信号源検出限界距離設定部８は、信号源の位置を推定するための所要数の到来時刻差を得ることができない場合に適用される諸元であって、信号源の位置を推定するための諸元を補完する。ここでは、信号源からの電波を受信することができないセンサの信号源検出限界距離を諸元として設定する。
その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。

ここで、図３において、実施の形態１と同様に、センサ１ｄが信号源からの電波を受信することができず、到来時刻算出部２ｄが到来時刻を算出することができない場合を考える。
この場合、到来時刻差算出部４は、到来時刻算出部２ａ〜２ｃでそれぞれ算出されたセンサ１ａ〜１ｃにおける到来時刻を２つずつ組み合わせて、複数の到来時刻差を算出する。到来時刻の組み合わせは、例えば「センサ１ａとセンサ１ｂ、センサ１ｂとセンサ１ｃ」となり、到来時刻算出部２ｄが到来時刻を算出した場合と比べて、１組少なくなる。

そのため、到来時刻差算出部４は、２つの到来時刻差しか算出することができず、所要数の到来時刻差を得ることができない。２つの到来時刻差に基づいて描かれる２枚の到来時刻差曲面は、互いの交点が３次元曲線を形成する。
所要数の到来時刻差を得ることができない場合、信号源検出限界距離設定部８は、信号源からの電波を受信することができないセンサ（ここでは、センサ１ｄ）の信号源検出限界距離を、信号源の位置を推定するための諸元として補完する。具体的には、信号源検出限界距離設定部８は、センサ１ｄの信号源検出限界距離を結んだ曲面の情報を位置推定部６に出力する。

２つの到来時刻差から描かれる２枚の到来時刻差曲面により形成される３次元曲線と、信号源からの電波を受信することができないセンサの信号源検出限界距離を結んだ曲面との関係を図４に示す。図４は、この関係を上から見たものを示している。
図４には、センサ１ａとセンサ１ｂと、およびセンサ１ｂとセンサ１ｃとの組み合わせから得られた到来時刻差から描かれる２枚の到来時刻差曲面により形成される３次元曲線３１と、センサ１ｄの信号源検出限界距離を結んだ曲面３２とが示されている。

センサ１ｄの信号源検出限界距離を結んだ曲面３２は、信号源からの電波を受信したセンサ１ａ〜１ｃの各々について信号源検出限界距離を半径とする球を想定したときに、全ての球の内側に存在する。また、信号源からの電波を受信することができないセンサが複数ある場合、この曲面３２は、電波を受信することができない複数のセンサの各々について信号源検出限界距離を半径とする球を想定したときに、全ての球の外側に接するように存在する。

位置推定部６は、到来時刻差算出部４で算出された２つの到来時刻差に基づいて描かれる２枚の到来時刻差曲面と、信号源検出限界距離設定部８からの出力によって合成された１枚の曲面との交点を信号源の位置と推定する。
なお、信号源検出限界距離設定部８で設定する信号源検出限界距離としては、信号源とする目標物が通常放射すると予想される電力の電波をセンサが検出することができる距離等の固定値や、センサが過去に電波を受信することができた距離の最大値等の変動値を用いることが考えられる。

この発明の実施の形態２に係る信号源位置推定装置によれば、信号源検出限界距離設定部８は、所要数の到来時刻差を得ることができない場合に、信号源からの電波を受信することができないセンサの信号源検出限界距離を、信号源の位置を推定するための諸元として補完する。
そのため、信号源の位置を推定するための所要数の到来時刻差を得ることができない場合であっても、信号源の位置を推定することができる。

また、上記実施の形態１に示した信号源高度設定部７と、実施の形態２に示した信号源検出限界距離設定部８とを組み合わせて用いることにより、２枚の曲面を補完することができる。
そのため、到来時刻差算出部４で１つの到来時刻差しか算出できない場合であっても、信号源の位置を推定することができる。

実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３に係る信号源位置推定装置を示すブロック構成図である。
なお、この実施の形態においても、信号源から放射される電波の波形を既知のものとし、３次元空間において信号源の位置を推定するものとする。また、この実施の形態では、信号源が放射する電波に指向性はないものとする。

図５において、この信号源位置推定装置は、図１に示したネットワーク３、到来時刻差算出部４、位置推定部６および信号源高度設定部７に代えて、ネットワーク３Ａ、位置推定部６Ａ（位置推定手段）、受信電力算出部９ａ〜９ｄ（受信電力算出手段）および到来時刻差・電力比率算出部１０（到来時刻差算出手段、電力比率算出手段）を備えている。
なお、この信号源位置推定装置は、前述した信号源高度設定部や信号源検出限界距離設定部を併せて備えていてもよい。

受信電力算出部９ａ〜９ｄは、センサ１ａ〜１ｄが受信した信号源からの電波の受信電力をそれぞれ算出する。具体的には、受信電力算出部９ａ〜９ｄは、到来時刻算出部２ａ〜２ｄで行った受信データと参照データとの相関結果に基づいて、受信電力を算出する。
ネットワーク３Ａは、到来時刻算出部２ａ〜２ｄで算出された複数の到来時刻と、受信電力算出部９ａ〜９ｄで算出された複数の受信電力とを到来時刻差・電力比率算出部１０に転送する。

到来時刻差・電力比率算出部１０は、到来時刻算出部２ａ〜２ｄで算出された複数の到来時刻と、受信電力算出部９ａ〜９ｄで算出された複数の受信電力とをそれぞれ２つずつ組み合わせて、複数の到来時刻差および複数の電力比率（諸元）を算出する。
ここで、到来時刻差および電力比率は、互いに同じセンサの組み合わせによって算出される。

位置推定部６Ａは、到来時刻差・電力比率算出部１０で算出された複数の到来時刻差と、到来時刻差を算出したセンサの座標とに基づいて、信号源の位置を推定する。
また、位置推定部６Ａは、信号源の位置を推定するための所要数の到来時刻差を得ることができない場合には、到来時刻差・電力比率算出部１０で算出された複数の電力比率と、電力比率を算出したセンサの座標とをさらに用いて、信号源の位置を推定する。
その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。

以下、到来時刻差と電力比率との関係について説明する。
まず、電力は、距離の二乗に反比例する。そのため、２つのセンサにおいて、ある電力比率を生じる座標は、３次元空間上で１枚の曲面を形成する。これに対して、信号源が電波を放射してからセンサが電波を受信するまでの到来時刻は、距離に比例する。
したがって、電力比率により形成される曲面と、到来時刻差により形成される曲面とは、互いに異なるものとなる。そのため、電力比率により形成される曲面を、到来時刻差により形成される曲面と同様に、独立な曲面として扱うことができる。

この発明の実施の形態３に係る信号源位置推定装置によれば、受信電力算出部９ａ〜９ｄは、センサ１ａ〜１ｄが受信した信号源からの電波の受信電力をそれぞれ算出する。また、到来時刻差・電力比率算出部１０は、受信電力算出部９ａ〜９ｄでそれぞれ算出された複数の受信電力を２つずつ組み合わせて、複数の電力比率を算出する。
そのため、信号源の位置を推定するための所要数の到来時刻差を得ることができない場合であっても、信号源の位置を推定することができる。

実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、信号源から放射される電波の波形を既知のものとしたが、放射される電波の波形が未知であっても、信号源の位置を推定することができる。
そこで、以下に、信号源から放射される電波の波形が未知である場合に、信号源の位置を推定する処理について説明する。

図６は、この発明の実施の形態４に係る信号源位置推定装置を示すブロック構成図である。
図６において、この信号源位置推定装置は、図１に示した到来時刻算出部２ａ〜２ｄ、ネットワーク３、到来時刻差算出部４に代えて、ネットワーク３Ｂ、到来時刻差算出部４Ｂ（到来時刻差算出手段）および第１組み合わせ生成部１１（第１組み合わせ生成手段）を備えている。
なお、この信号源位置推定装置は、前述した信号源検出限界距離設定部や、受信電力算出部および受信電力の電力比率を算出する電力比率算出手段を併せて備えていてもよい。

ネットワーク３Ｂは、センサ１ａ〜１ｄから出力された受信データを到来時刻差算出部４Ｂに転送する。
第１組み合わせ生成部１１は、センサ位置計測部５で計測されたセンサ１ａ〜１ｄの各々の位置に基づいて、電波の到来時刻差を算出するためのセンサの組み合わせを生成する。

ここで、第１組み合わせ生成部１１によるセンサの組み合わせ方法としては、例えば、互いに独立となる組み合わせがなくなるまで、センサ間距離の短いものから順番にセンサを組み合わせるという方法が考えられる。
図４に示したようなセンサ配置の場合には、第１組み合わせ生成部１１により、例えば「センサ１ａとセンサ１ｂ、センサ１ａとセンサ１ｃ、センサ１ｂとセンサ１ｄ」という組み合わせが生成される。

到来時刻差算出部４Ｂは、第１組み合わせ生成部１１で生成されたセンサの組み合わせに基づいて、センサ１ａ〜１ｄから出力された受信データを２つずつ組み合わせ、２つの受信データの相関を取って、センサ間における電波の到来時刻差を算出する。
その他の構成および動作については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。

この発明の実施の形態４に係る信号源位置推定装置によれば、第１組み合わせ生成部１１は、センサ位置計測部５で計測されたセンサ１ａ〜１ｄの各々の位置に基づいて、電波の到来時刻差を算出するためのセンサの組み合わせを生成する。また、到来時刻差算出部４Ｂは、第１組み合わせ生成部１１で生成されたセンサの組み合わせに基づいて、センサ１ａ〜１ｄから出力された受信データから、電波の到来時刻差を算出する。
そのため、信号源から放射される電波の波形が未知の場合であっても、信号源の位置を推定することができる。

実施の形態５．
図７は、この発明の実施の形態５に係る信号源位置推定装置を示すブロック構成図である。
なお、この実施の形態では、信号源から放射される電波の波形を既知のものとし、３次元空間において信号源の位置を推定するものとする。

図７において、この信号源位置推定装置は、ｍ個（４個以上）のセンサ１ａ〜１ｍと、センサ１ａ〜１ｍの各々に設けられた到来時刻算出部２ａ〜２ｍと、到来時刻算出部２ａ〜２ｍの各々に設けられた信頼度算出部１２ａ〜１２ｍ（信頼度算出手段）と、ネットワーク３Ｃと、第２組み合わせ生成部１３（第２組み合わせ生成手段）と、到来時刻差算出部４Ｃ（到来時刻差算出手段）と、センサ位置計測部５と、位置推定部６と、信号源高度設定部７とを備えている。
なお、この信号源位置推定装置は、前述した信号源検出限界距離設定部や、受信電力算出部および受信電力の電力比率を算出する電力比率算出手段を併せて備えていてもよい。

センサ１ａ〜１ｍは、それぞれ信号源から放射された電波を受信し、デジタルデータに変換して出力する。このデジタルデータを受信データと称する。
到来時刻算出部２ａ〜２ｍは、センサ１ａ〜１ｍが信号源からの電波を受信した到来時刻をそれぞれ算出する。具体的には、到来時刻算出部２ａ〜２ｍは、前述したように相互相関関数等を用いて、受信データと参照データとの相関を取り、信号源からの電波を受信した到来時刻を算出する。

信頼度算出部１２ａ〜１２ｍは、到来時刻算出部２ａ〜２ｍで行った受信データと参照データとの相関結果に基づいて、受信電力を算出し、この受信電力を到来時刻の信頼度とする。
ネットワーク３Ｃは、到来時刻算出部２ａ〜２ｍで算出された複数の到来時刻と、信頼度算出部１２ａ〜１２ｍで算出された複数の到来時刻の信頼度とを、到来時刻差算出部４Ｃおよび第２組み合わせ生成部１３に転送する。

第２組み合わせ生成部１３は、信頼度算出部１２ａ〜１２ｍで算出された複数の到来時刻の信頼度に基づいて、電波の到来時刻差を算出するためのセンサの組み合わせを生成する。
ここで、第２組み合わせ生成部１３によるセンサの組み合わせ方法としては、例えば、到来時刻の信頼度が高く、互いに独立となるセンサどうしから順番に、所要数の到来時刻差が得られるようにセンサを組み合わせるという方法が考えられる。

到来時刻差算出部４Ｃは、第２組み合わせ生成部１３で生成されたセンサの組み合わせに基づいて、到来時刻算出部２ａ〜２ｍでそれぞれ算出されたセンサ１ａ〜１ｍにおける到来時刻を２つずつ組み合わせて、複数の到来時刻差を算出する。
センサ位置計測部５は、センサ１ａ〜１ｍの各々について、信号源からの電波を受信した時点（到来時刻）における位置を計測し、計測結果を位置推定部６に出力する。

位置推定部６は、到来時刻差算出部４で算出された複数の到来時刻差と、センサ位置計測部５で計測されたセンサ１ａ〜１ｍの各々の位置とに基づいて、信号源の位置を推定する。
信号源高度設定部７は、所要数の到来時刻差を得ることができない場合、または信頼度算出部１２ａ〜１２ｍで算出された複数の到来時刻の信頼度が所定の信頼度よりも低い場合に、信号源の高度を、信号源の位置を推定するための諸元として補完する。

この発明の実施の形態５に係る信号源位置推定装置によれば、第２組み合わせ生成部１３は、信頼度算出部１２ａ〜１２ｍで算出された複数の到来時刻の信頼度に基づいて、電波の到来時刻差を算出するためのセンサの組み合わせを生成する。また、到来時刻差算出部４Ｃは、第２組み合わせ生成部１３で生成されたセンサの組み合わせに基づいて、到来時刻算出部２ａ〜２ｍで算出された複数の到来時刻から、電波の到来時刻差を算出する。
そのため、ｍ個のセンサにより、所要数よりも多い到来時刻差を得ることができる場合であっても、信号源の位置の推定精度を低下させることなく、この信号源位置推定装置の演算負荷の増大を抑制することができる。

また、信号源高度設定部７は、所要数の到来時刻差を得ることができない場合、または信頼度算出部１２ａ〜１２ｍで算出された複数の到来時刻の信頼度が所定の信頼度よりも低い場合に、信号源の高度を、信号源の位置を推定するための諸元として補完する。
そのため、信号源の位置を推定するための所要数の到来時刻差を得ることができない場合や、到来時刻の信頼度が低い場合であっても、信号源の位置を推定することができる。

なお、上記実施の形態５では、信頼度算出部１２ａ〜１２ｍが受信電力を算出し、この受信電力を到来時刻の信頼度とするとしたが、これに限定されない。
例えば、到来時刻算出部２ａ〜２ｍにおいて、固有値を用いて到来時刻の算出を実行している場合には、固有値どうしの比を信頼度としてもよい。
この場合も、上記実施の形態５と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施の形態１〜５において、信号源から放射される電波は、信号源自らが放射した電波であってもよいし、この信号源位置推定装置を含め、外部から放射された電波を信号源が反射した反射波であってもよい。
これらの場合も、上記実施の形態１〜５と同様の効果を奏することができる。

この発明の実施の形態１に係る信号源位置推定装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１に係る位置推定部が、２次元形面において信号源の位置を推定する動作を示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係る信号源位置推定装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態２に係る信号源位置推定装置において、２つの到来時刻差から描かれる２枚の到来時刻差曲面により形成される３次元曲線と、信号源からの電波を受信することができないセンサの信号源検出限界距離を結んだ曲面との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る信号源位置推定装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態４に係る信号源位置推定装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態５に係る信号源位置推定装置を示すブロック構成図である。

符号の説明

１ａ〜１ｍ センサ、２ａ〜２ｍ 到来時刻算出部（到来時刻算出手段）、３、３Ａ〜３Ｃ ネットワーク、４、４Ｂ、４Ｃ 到来時刻差算出部（到来時刻差算出手段）、５ センサ位置計測部（センサ位置計測手段）、６、６Ａ 位置推定部（位置推定手段）、７ 信号源高度設定部（諸元補完手段）、８ 信号源検出限界距離設定部（諸元補完手段）、９ａ〜９ｄ 受信電力算出部（受信電力算出手段）、１０ 到来時刻差・電力比率算出部（到来時刻差算出手段、電力比率算出手段）、１１ 第１組み合わせ生成部（第１組み合わせ生成手段）、１２ａ〜１２ｍ 信頼度算出部（信頼度算出手段）、１３ 第２組み合わせ生成部（第２組み合わせ生成手段）。

Claims (6)

1. 信号源から放射された電波を受信する複数のセンサと、
   前記複数のセンサが前記電波を受信した到来時刻を個別に算出する到来時刻算出手段と、
   複数の前記到来時刻を２つずつ組み合わせて、複数の到来時刻差を算出する到来時刻差算出手段と、
   前記複数のセンサの各々についての位置を計測するセンサ位置計測手段と、
   前記複数の到来時刻差と前記複数のセンサの各々についての位置とに基づいて、前記信号源の位置を推定する位置推定手段と、
   前記信号源の位置を推定するための所要数の到来時刻差を得ることができない場合に適用される諸元を補完する諸元補完手段と、
   を備えたことを特徴とする信号源位置推定装置。
2. 信号源から放射された電波を受信する複数のセンサと、
   前記複数のセンサの各々についての位置を計測するセンサ位置計測手段と、
   前記複数のセンサの各々についての位置に基づいて、前記電波の到来時刻差を算出するための２つのセンサの組み合わせを生成する第１組み合わせ生成手段と、
   前記組み合わせに基づいて前記複数のセンサで受信された電波を２つずつ組み合わせて、複数の到来時刻差を算出する到来時刻差算出手段と、
   前記複数の到来時刻差と前記複数のセンサの各々についての位置とに基づいて、前記信号源の位置を推定する位置推定手段と、
   前記信号源の位置を推定するための所要数の到来時刻差を得ることができない場合に適用される諸元を補完する諸元補完手段と、
   を備えたことを特徴とする信号源位置推定装置。
3. 前記諸元補完手段は、前記信号源の高度を前記諸元として設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の信号源位置推定装置。
4. 前記諸元補完手段は、前記複数のセンサの少なくとも１つが前記電波を受信することができないときに、前記電波を受信することができないセンサの信号源検出限界距離を前記諸元として設定することを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の信号源位置推定装置。
5. 前記諸元補完手段は、
   前記複数のセンサが受信した前記電波の受信電力を個別に算出する受信電力算出手段と、
   複数の前記受信電力を２つずつ組み合わせて、複数の電力比率を算出する電力比率算出手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の信号源位置推定装置。
6. 前記到来時刻算出手段で算出された複数の前記到来時刻の信頼度を個別に算出する信頼度算出手段と、
   複数の前記信頼度に基づいて、前記電波の到来時刻差を算出するための２つのセンサの組み合わせを生成する第２組み合わせ生成手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の信号源位置推定装置。

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