JP2015155851A - 電波発射源可視化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチパスが存在する環境下であっても、操作者による電波の発射源の誤認を防止することが可能な電波発射源可視化装置を提供する。【解決手段】電波発射源可視化装置は、アレーアンテナ、方位センサ、ＧＰＳ受信器、可視化処理部、記憶部、軌跡作成部及び表示部を具備する。アレーアンテナは、複数のアンテナ素子を配列してなる。方位センサは、指向方向データを取得する。ＧＰＳ受信機は、自己位置データを取得する。可視化処理部は、アレーアンテナの個々の素子出力に基づき、電波の到来方向推定結果を取得する。記憶部は、地図データを記憶する。軌跡作成部は、指向方向データ、自己位置データ、到来方向推定結果及び地図データに対して、電波の反射の法則を利用することで、電波発射源の位置、及び、電波発射源から発射される電波の伝搬経路を推定する。表示部は、地図データ上に電波発射源及び電波の伝搬経路を併せて表示する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電波の発射源の位置を可視化する電波発射源可視化装置に関する。

近年、電波の発射源を可視化することが可能な電波発射源可視化装置が提案されている。電波発射源可視化装置は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを備え、アレーアンテナに備えられるアンテナ素子の出力から電波の到来方向を測定する。電波発射源可視化装置は、カメラ等の撮像装置により撮像された撮像画像と、測定した到来方向とを重ね合わせることで、電波の発射源を可視化する。

しかしながら、マルチパスが存在する環境においては、電波発射源可視化装置は、複数の発射源を表示してしまう場合がある。そのため、装置の操作者は、電波の正しい発射源の位置を推定することが困難となる場合がある。

特開２００７−０１７３９３号公報 特開平１１−３２６４８３号公報

以上のように、従来の電波発射源可視化装置では、マルチパスが存在する環境下において、電波の発射源を複数表示してしまう場合があり、操作者に発射源を誤認させてしまう恐れがある。

そこで、目的は、マルチパスが存在する環境下であっても、操作者による電波の発射源の誤認を防止することが可能な電波発射源可視化装置を提供することにある。

実施形態によれば、電波発射源可視化装置は、アレーアンテナ、方位センサ、ＧＰＳ受信器、可視化処理部、記憶部、軌跡作成部及び表示部を具備する。アレーアンテナは、複数のアンテナ素子を配列してなる。方位センサは、前記アレーアンテナの指向する方位に関する指向方向データを取得する。ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳシステムを利用して自己位置データを取得する。可視化処理部は、前記アレーアンテナの個々のアンテナ素子で受信した受信信号に基づき、電波の到来方向推定結果を取得する。記憶部は、地図データを記憶する。軌跡作成部は、前記指向方向データ、前記自己位置データ、前記到来方向推定結果及び前記地図データに対して、電波の反射の法則を利用することで、電波発射源の位置、及び、当該電波発射源から発射される電波の伝搬経路を推定する。表示部は、前記地図データ上に前記電波発射源及び電波の伝搬経路を併せて表示する。

実施形態に係る電波発射源可視化装置の機能構成を示すブロック図である。 図１に示す表示部の表示画面を示す図である。 図１に示す電波発射源可視化装置が電波発射源を推定する際のフローチャートを示す図である。 図１に示す信号処理装置のその他の機能構成を示すブロック図である。 図２に示す第１の表示画面のその他の例を示す図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る電波発射源可視化装置の機能構成を示すブロック図である。図１に示す電波発射源可視化装置は、受信処理装置１０及び信号処理装置２０を具備する。

受信処理装置１０は、アレーアンテナ１１、受信処理部１２、可視化処理部１３、カメラ１４、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信器１５及び方位センサ１６を備える。

アレーアンテナ１１は、例えば、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ある。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等は、測定対象、測定目的等により任意である。アレーアンテナ１１は、アンテナ素子により、到来する電波を受信する。アレーアンテナ１１は、アンテナ素子で受信した受信信号を、受信処理部１２へ出力する。

受信処理部１２は、アレーアンテナ１１から出力される受信信号を増幅すると共に、中間周波数帯の信号に周波数変換する。受信処理部１２は、中間周波数帯の信号をデジタル信号に変換し、可視化処理部１３へ出力する。

可視化処理部１３は、受信処理部１２から出力されるデジタル信号に基づき、到来する電波の方位角及び仰角を算出する。また、可視化処理部１３は、受信処理部１２から出力されるデジタル信号に対し、電波ホログラフィ法を用いた到来方向の推定処理を行う。これにより、可視化処理部１３は、到来方向別の推定電波強度を取得する。可視化処理部１３は、方位角、仰角及び到来方向別の推定電波強度を到来方向推定結果として、信号処理装置２０へ出力する。

カメラ１４は、撮像方向をアレーアンテナ１１の指向方向に合わせて設置される。例えば、カメラ１４は、アレーアンテナ１１の素子配置面を持つ基台に固定され、アレーアンテナ１１の指向方向がカメラ１４の視野のほぼ中心にくるようにセッティングされる。カメラ１４は、撮像した撮像画像を、画像データとして信号処理装置２０へ出力する。

ＧＰＳ受信器１５は、複数の人工衛星からの電波を受信することで、搭載される受信処理装置１０の経度及び緯度データを自己位置データとして取得する。ＧＰＳ受信器１５は、自己位置データを信号処理装置２０へ出力する。

方位センサ１６は、アレーアンテナ１１が指向する方位角を計測し、指向方向データとして取得する。方位センサ１６は、指向方向データを信号処理装置２０へ出力する。

信号処理装置２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、並びに、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のＣＰＵが処理を実行するためのプログラムやデータの格納領域等を含む。信号処理装置２０は、アプリケーション・プログラムをＣＰＵ上で展開させることで、軌跡作成部２１の機能を備える。また、信号処理装置２０は、記憶部２２及び表示部２３を備える。

記憶部２２は、信号処理装置２０に対する地図データのインストールにより、地図データを記憶する。地図データは、地図データに含まれる建物についての形状情報を含む。

軌跡作成部２１は、可視化処理部１３から出力される到来方向推定結果、ＧＰＳ受信器１５から出力される自己位置データ及び方位センサ１６から出力される指向方向データを受信する。軌跡作成部２１は、記憶部２２から地図データを読み出し、地図データに含まれる建物の壁面の形状及び向きについての情報を取得する。

軌跡作成部２１は、到来方向推定結果、自己位置データ、指向方向データ、並びに、建物の壁面の形状及び向きについての情報に対し、電波の反射の法則を利用した手法、例えば、レイトレース手法を用いることで、電波発射源の位置を推定する。このとき、軌跡作成部２１が推定する電波発射源の位置は、反射の回数等に応じて、複数の候補があっても構わない。推定する電波発射源が複数ある場合、軌跡作成部２１は、推定した複数の候補に対して順位をつける。このとき、例えば、軌跡の交点が電波発射源の位置候補として最も有力となる。また、反射点については、電波発射源の位置の候補として、交点の次に有力な候補となる。軌跡作成部２１は、推定した電波発射源の位置、及び、この電波発射源から発射された電波の伝搬経路についての軌跡情報を表示部２３へ出力する。

表示部２３は、可視化処理部１３から出力される到来方向推定結果、軌跡作成部２１から出力される軌跡情報、記憶部２２から読み出される地図データ、及び、カメラにより取得される画像データを受信する。表示部２３は、画像データに到来方向推定結果を重畳させた第１の表示画面と、地図データに電波発射源及び伝搬経路を重畳させた第２の表示画面とを表示する。図２は、表示部２３の表示画面を示す模式図である。図２によれば、表示部２３は、画面左側に第１の表示画面を表示し、画面右側に第２の表示画面を表示する。

次に、以上のように構成される電波発射源可視化装置の動作を説明する。図３は、電波発射源可視化装置が電波発射源を推定する際のフローチャートを示す。なお、図３では、電波発射源可視化装置に地図データが予めインストールされているものとして説明する。

まず、受信処理装置１０は、到来方向推定結果、自己位置データ及び指向方向データを取得する（ステップＳ３１）。すなわち、アレーアンテナ１１は、到来する電波を受信する。可視化処理部１３は、受信された電波に基づいて到来方向推定結果を取得する。また、ＧＰＳ受信器１５は、自己位置データを取得する。また、方位センサ１６は、指向方向データを取得する。

信号処理装置２０の軌跡作成部２１は、記憶部２２に記憶されている地図データを参照し、地図データに含まれる建物の壁面の形状及び向きについての情報を取得する（ステップＳ３２）。軌跡作成部２１は、到来方向推定結果、自己位置データ、指向方向データ、並びに、建物の壁面の形状及び向きの情報に対してレイトレース手法を用い、電波発射源を推定する（ステップＳ３３）。

以上のように、本実施形態では、軌跡作成部２１は、記憶部２２に記憶されている地図データ、到来方向推定結果、自己位置データ及び指向方向データに対し、電波の反射の法則を利用した手法を用いることで、電波発射源を推定する。そして、表示部２３は、地図データに推定した電波発射源、及び、電波発射源から発射された伝播の伝搬経路を重畳させた表示画面を表示するようにしている。これにより、電波発射源可視化装置は、電波の到来方向のみでなく、電波発射源、及び、到来する電波の伝搬経路を表示することが可能となる。

したがって、本実施形態に係る電波発射源可視化装置によれば、マルチパスが存在する環境下であっても、操作者による電波の発射源の誤認を防止することができる。

また、本実施形態では、軌跡作成部２１は、推定する電波発射源が複数ある場合、推定した複数の候補に対して順位をつけるようにしている。これにより、電波発射源可視化装置の操作者は、真の電波発射源を特定し易くなる。

なお、上記実施形態では、信号処理装置２０は、図１に示す構成を有する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。信号処理装置２０は、例えば、図４に示す構成を有していても構わない。すなわち、図４に示す信号処理装置２０は、軌跡作成部２１、記憶部２２、表示部２３及び比較部２４を備える。

記憶部２２は、軌跡作成部２１により作成される軌跡情報を記憶する。

比較部２４は、操作者から比較指示が入力されると、新たに作成される軌跡情報と、記憶部２２に記憶されている過去の軌跡情報とを比較する。比較部２４は、比較結果に応じて、電波発射源の位置についての候補の順位を調整する。例えば、比較部２４は、新たに作成される軌跡情報における電波発射源に、過去の軌跡情報において有力な電波発射源の候補として取得された電波発射源がある場合、その電波発射源の順位を上げるようにする。比較部２４は、順位についての情報を表示部２３へ出力する。これにより、電波発射源可視化装置は、電波発射源をより正確に推定することが可能となる。なお、比較部２４は、軌跡作成部２１により新たな軌跡情報が取得されると、過去の軌跡情報との比較を実行するようにしても構わない。

また、上記実施形態では、記憶部２２に記憶される地図データは、地図データに含まれる建物についての形状情報を含む場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。例えば、記憶部２２に記憶される地図データには、建物の壁面の形状及び向きについての情報が数値化されて含まれていても構わない。このとき、軌跡作成部２１は、記憶部２２から、建物の壁面の形状及び向きについての情報を読み出す。また、上記実施形態では、記憶部２２は、建物の形状についての情報に加え、建物の高さについての情報が含まれていても構わない。このとき、軌跡作成部２１は、到来方向推定結果、自己位置データ、指向方向データ、並びに、建物の壁面の形状及び向きについての情報に加え、建物の高さについての情報に対し、電波の反射の法則を利用した手法を用いることで、電波の発射源を推定する。これにより、電波発射源可視化装置は、電波発射源を高さも考慮して推定することが可能となる。

また、上記実施形態では、第１の表示画面には、推定された電波発射源は記載しない場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。例えば、表示部２３は、第１の表示画面に図５で示すように電波発射源を矢印で表示するようにしても構わない。

以上、実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この実施形態は、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。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。

１０…受信処理装置、１１…アレーアンテナ、１２…受信処理部、１３…可視化処理部、１４…カメラ、１５…ＧＰＳ受信器、１６…方位センサ、２０…信号処理装置、２１…軌跡作成部、２２…記憶部、２３…表示部、２４…比較部。

Claims (5)

1. 複数のアンテナ素子を配列してなるアレーアンテナと、
   前記アレーアンテナの指向する方位に関する指向方向データを取得する方位センサと、
   ＧＰＳシステムを利用して自己位置データを取得するＧＰＳ受信器と、
   前記アレーアンテナの個々のアンテナ素子で受信した受信信号に基づき、電波の到来方向推定結果を取得する可視化処理部と、
   地図データを記憶する記憶部と、
   前記指向方向データ、前記自己位置データ、前記到来方向推定結果及び前記地図データに対して、電波の反射の法則を利用することで、電波発射源の位置、及び、当該電波発射源から発射される電波の伝搬経路を推定する軌跡作成部と、
   前記地図データ上に前記電波発射源及び電波の伝搬経路を併せて表示する表示部と
   を具備する電波発射源可視化装置。
2. 前記アレーアンテナの指向方向と同一の方向を撮像する撮像装置をさらに具備し、
   前記表示部は、前記撮像装置により取得される撮像データに、前記到来方向推定結果を併せて表示する請求項１記載の電波発射源可視化装置。
3. 前記軌跡作成部は、複数の電波発射源の位置を推定する場合、推定する複数の位置に対して順位をつける請求項１記載の電波発射源可視化装置。
4. 前記記憶部は、前記軌跡作成部で推定された過去の電波発射源の位置、及び、当該電波発射源から発射される電波の伝搬経路を記憶し、
   前記軌跡作成部で新たに推定される電波発射源の位置、及び、当該電波発射源から発射される電波の伝搬経路と、前記過去の電波発射源の位置、及び、当該電波発射源から発射される電波の伝搬経路とを比較することで、前記順位を調整する比較部をさらに具備する請求項３記載の電波発射源可視化装置。
5. 前記地図データは、建物の形状及び高さを含む建物情報を有し、
   前記軌跡作成部は、前記建物情報に基づき、前記電波発射源の位置、及び、前記伝搬経路を推定する請求項１記載の電波発射源可視化装置。