JP2023019894A - 受信信号の到来方向偏りの検出方法および検出装置ならびに受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な精度で、しかも少なくとも一つの受信アンテナで、受信信号の到来方向偏りを検出する。【解決手段】少なくとも、複数の有効送信機Ｓiから送信される信号のそれぞれに相当する複数の信号を含む受信信号に基づいて計算される有効送信機Ｓiごとのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiのばらつきの程度と、ドップラーシフトの時間変化量ΔＤiの大きさと、を検証することによって受信信号の到来方向偏りを検出する。【選択図】図１

Description

この発明は、受信信号の到来方向偏りを検出する技術に関する。

受信信号の到来方向を推定する方法の一つとして、ＧＰＳ（Ｇlobal Ｐositioning Ｓystem，Ｇlobal Ｐositioning Ｓatellite の略；全地球測位システム）衛星からの受信信号がマルチパスの影響を受けた信号であるか否かを判定する装置が知られている（特許文献１）。

特開２０１０－２５６３０１号公報

ところで、特許文献１の装置では、各ＧＰＳ衛星からの受信信号の位相差に基づいて、各ＧＰＳ衛星からの受信信号がマルチパスの影響を受けた信号であるか否かを各々判定している。しかしながら、特許文献１の装置では、各ＧＰＳ衛星からの情報をもとに到来方向を推定するためには、複数の受信アンテナを有する必要がある。

そこでこの発明は、良好な精度で、しかも少なくとも一つの受信アンテナで、受信信号の到来方向偏りを検出することが可能な、受信信号の到来方向偏りの検出方法および検出装置、ならびに受信信号の到来方向偏りの検出装置を備える受信機を提供することを目的とする。

ここで、この発明では、複数の受信信号（言い換えると、搬送波に信号を重畳したうえで送信される電波）各々の到来方向が様々な方向に分散している状態を「受信信号の到来方向偏りが発生していない」と呼び、複数の受信信号（言い換えると、搬送波に信号を重畳したうえで送信される電波）各々の到来方向が特定の方向に集中している状態を「受信信号の到来方向偏りが発生している」と呼ぶ。

上記課題を解決するために、この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出方法は、複数の送信機から送信される信号のそれぞれに相当する複数の信号を含む受信信号に基づいて計算される前記送信信号ごとのドップラーシフトの時間変化量のばらつきの程度および前記ドップラーシフトの時間変化量の大きさに基づいて受信信号の到来方向偏りを検出する、ことを特徴とする。

この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出方法は、前記複数の送信機についてのＤＯＰ値をさらに考慮する、ようにしてもよい。

この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出方法は、前記送信信号を復調することができている送信機の個数をさらに考慮する、ようにしてもよい。

この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出方法は、受信信号の到来方向偏りの発生が疑われる状態の継続時間をさらに考慮する、ようにしてもよい。

この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出方法は、前記複数の送信信号の中から前記送信信号の受信状態の最も良好な送信信号を選定するとともに前記選定された送信信号のドップラーシフトの時間変化量と各々のドップラーシフトの時間変化量との差の絶対値が予め定められるしきい値以下になっている送信信号を抽出したうえで、前記選定された送信信号および前記抽出された送信信号を用いて受信信号の到来方向偏りを検出する、ようにしてもよい。

また、この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出装置は、複数の送信機から送信される信号のそれぞれに相当する複数の信号を含む受信信号に基づいて計算される前記送信信号ごとのドップラーシフトの時間変化量のばらつきの程度および前記ドップラーシフトの時間変化量の大きさに基づいて受信信号の到来方向偏りを検出する、ことを特徴とする。

この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出装置は、前記複数の送信機についてのＤＯＰ値をさらに考慮する、ようにしてもよい。

この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出装置は、前記送信信号を復調することができている送信機の個数をさらに考慮する、ようにしてもよい。

この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出装置は、受信信号の到来方向偏りの発生が疑われる状態の継続時間をさらに考慮する、ようにしてもよい。

この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出装置は、前記複数の送信信号の中から前記送信信号の受信状態の最も良好な送信信号を選定するとともに前記選定された送信信号のドップラーシフトの時間変化量と各々のドップラーシフトの時間変化量との差の絶対値が予め定められるしきい値以下になっている送信信号を抽出したうえで、前記選定された送信信号および前記抽出された送信信号を用いて受信信号の到来方向偏りを検出する、ようにしてもよい。

また、この発明に係る受信機は、上記の受信信号の到来方向偏りの検出装置を備える、ことを特徴とする。

この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出方法、受信信号の到来方向偏りの検出装置、受信機によれば、送信信号ごとのドップラーシフトの時間変化量のばらつきの程度および大きさに基づいて受信信号の到来方向偏りを検出するようにしているので、良好な精度で、しかも少なくとも一つの受信アンテナで、受信信号の到来方向偏りを検出することが可能となる。

この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出方法、受信信号の到来方向偏りの検出装置、受信機によれば、複数の送信機についてのＤＯＰ値をさらに考慮するようにした場合には、受信信号の到来方向偏りを一層的確に検出することが可能となる。

この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出方法、受信信号の到来方向偏りの検出装置、受信機によれば、送信信号を復調することができている送信機の個数をさらに考慮するようにした場合には、受信信号の到来方向偏りを一層的確に検出することが可能となる。

この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出方法、受信信号の到来方向偏りの検出装置、受信機によれば、受信信号の到来方向偏りの発生が疑われる状態の継続時間をさらに考慮するようにした場合には、受信信号の到来方向偏りを一層的確に検出することが可能となる。

この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出方法、受信信号の到来方向偏りの検出装置、受信機によれば、所定の条件を満たして選定されたり抽出されたりする送信信号について受信信号の到来方向偏りを検出するようにした場合には、複数の送信信号のうちの一部の送信信号を用いて受信信号の到来方向偏りが発生している状態を的確に検出することが可能となる。

この発明の実施の形態に係る受信信号の到来方向偏りの検出装置を備える受信機の概略構成を示す機能ブロック図である。 図１の受信信号の到来方向偏りの検出装置における処理手順であるとともにこの発明の実施の形態に係る受信信号の到来方向偏りの検出方法の処理手順を示すフローチャートである。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

図１は、この発明の実施の形態に係る受信信号の到来方向偏りの検出装置４を備える受信機１の概略構成を示す機能ブロック図である。図２は、受信信号の到来方向偏りの検出装置４における処理手順であるとともにこの発明の実施の形態に係る受信信号の到来方向偏りの検出方法の処理手順を示すフローチャートである。

実施の形態に係る受信機１は、送信機それぞれから送信される送信信号を受信して受信機１の目的に応じた所望の情報を得るための機能、例えば前記送信機とともにＧＮＳＳ（Ｇlobal Ｎavigation Ｓatellite Ｓystem の略；全球測位衛星システム）を構成する場合には自身の位置情報を得るための機能（即ち、衛星測位の機能）と、受信信号の到来方向偏りを検出する機能とを備え、主に、受信部２と、所望情報算出部３と、受信信号の到来方向偏りの検出装置４と、を有する。

受信機１は、当該受信機１の目的に応じた所望の情報の算出や受信信号の到来方向偏りの検出などに纏わる演算処理を行う中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃentral Ｐrocessing Ｕnit の略）、読み出し可能な記憶装置であるＲＯＭ（Ｒead Ｏnly Ｍemory の略）、ならびに、読み出しおよび書き込み可能な記憶装置であるＲＡＭ（Ｒandom Ａccess Ｍemory の略）などを備える機序として構成される。受信機１は、具体的には例えば、コンピュータが用いられてプログラムが実行されることによって構成されるようにしてもよく、或いは、１つ若しくは複数のＩＣ（Ｉntegrated Ｃircuit の略；集積回路）などによってハードウェア的に構成されるようにしてもよい。

この実施の形態では、受信信号の到来方向偏りの検出装置４を備える受信機１として機能させるようにコンピュータの動作を制御するためのプログラムがＲＯＭに記憶されて格納され、中央処理装置（ＣＰＵ）が前記プログラムを実行することにより、受信機１を構成する受信部２，所望情報算出部３，および受信信号の到来方向偏りの検出装置４が各々機能ブロックとして実現される。また、ＲＡＭが、必要に応じて作業領域として使用される。

受信部２は、複数の送信機Ｓi（但し、ｉ：複数の送信機を相互に区別して各々を識別するための送信機番号）それぞれから送信される電波を受信アンテナを介して受信して電気信号（特に、デジタル信号）に変換する。

送信機Ｓiから送信される信号は、搬送波に重畳されて電波として送信機Ｓiから逐次送信される。受信部２は、電波を受信し、前記電波を復調して送信信号を取り出す。

受信部２は、取り出した送信信号から、送信機Ｓiごとに、ドップラーシフトの時間変化量ΔＤi，送信機位置，送信機の状態などの観測データを生成する。

ドップラーシフトの時間変化量は、ドップラー効果によって生じる電波の搬送波周波数と受信部２における受信周波数との差の時間変化率を表すパラメータである。

各送信機Ｓiのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiは、送信機Ｓiが送信した電波の搬送波周波数と、受信部２が受信した前記電波の搬送波周波数と、の周波数差の時間変化率として求められる。送信機Ｓiが送信する電波の搬送波周波数は、予め定められており、受信機１が備える所定の記憶装置に予め記憶される（即ち、既知である）。

送信機位置は、送信機Ｓiの現在位置を示す情報であり、具体的には直交三次元座標系における座標である。

各送信機Ｓiの送信機位置（Ｘsi，Ｙsi，Ｚsi）は、送信機Ｓiに関する情報に基づいて算出され、例えば、受信機１の目的がＧＮＳＳによる衛星測位である場合は軌道情報であるエフェメリスおよび送信機Ｓi（測位衛星）が電波（衛星測位信号）を送信した時刻に基づいて算出される。

受信部２は、上記の観測データを、一定周期で（例えば、電波を受信するたびに）、送信機Ｓiごとに、電波の信号強度および電波を受信した時刻とともに、受信情報として出力する。受信部２は、信号強度の代わりに、Ｓ／Ｎ（Ｓignal－to－Ｎoise ratio；信号対雑音比）やＣ／Ｎ（Ｃarrier－to－Ｎoise ratio；搬送波対雑音比）を出力するようにしてもよい。

受信部２が受信情報を出力する周期は、特定の時間長さには限定されないものの、例えば５０～２００ミリ秒程度の範囲のうちのいずれかの時間長さに設定されることが考えられる。

また、受信部２は、受信した電波から復調できる全ての送信信号から観測データとともに受信情報を生成し、生成した全ての受信情報を出力する。ここで、受信機１の目的に応じた所望の情報の算出に利用可能な送信機のことを「有効送信機」と呼び、また、有効送信機の個数のことを「有効送信機数」と呼ぶ。

受信部２は、つまり、一定周期で、有効送信機Ｓiごとに、有効送信機数分の、受信情報を出力する。

所望情報算出部３は、受信部２から一定周期で出力される有効送信機Ｓiごとの受信情報の入力を受け、前記受信情報を用いて、受信機１の目的に応じた所望の情報の算出のための演算処理を実行する。

所望情報算出部３は、所望の情報の算出の結果として、受信機１の目的に応じた所望の情報を出力する。所望情報算出部３は、例えば、受信機１の目的がＧＮＳＳによる衛星測位である場合は、受信機１の現在位置を示す情報（具体的には、直交三次元座標系における座標）を少なくとも出力する。

受信信号の到来方向偏りの検出装置４は、受信信号の到来方向が偏ったか否かを検出するための仕組みであり、相関検証部４１，ＤＳの時間変化量検証部４２，ＤＯＰ値検証部４３，送信機数検証部４４，および継続時間検証部４５を備える（尚、ＤＳ：Ｄoppler Ｓhift の略）。

受信信号の到来方向偏りの検出装置４は、受信部２から一定周期で出力される有効送信機Ｓiごとの受信情報の入力を受け、言い換えると、有効送信機Ｓiごとの受信情報を取得し（ステップＳ１）、前記受信情報に基づいて受信信号の到来方向偏りを検出する演算処理を実行する。

実施の形態に係る受信信号の到来方向偏りの検出装置４は、複数の有効送信機Ｓiから送信される信号のそれぞれに相当する複数の信号を含む受信信号に基づいて計算される有効送信機Ｓiごとのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiのばらつきの程度を検証する相関検証部４１と、ドップラーシフトの時間変化量ΔＤiの大きさを検証するＤＳの時間変化量検証部４２と、複数の有効送信機ＳiについてのＤＯＰ値を検証するＤＯＰ値検証部４３と、有効送信機Ｓiの個数を検証する送信機数検証部４４と、受信信号の到来方向偏りの発生が疑われる状態の継続時間を検証する継続時間検証部４５と、を備え、前記各部４１乃至４５の検証結果に基づいて受信信号の到来方向偏りを検出する。

また、実施の形態に係る受信信号の到来方向偏りの検出方法は、複数の有効送信機Ｓiから送信される信号のそれぞれに相当する複数の信号を含む受信信号に基づいて計算される有効送信機Ｓiごとのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiのばらつきの程度を検証する処理（ステップＳ２，Ｓ３）と、ドップラーシフトの時間変化量ΔＤiの大きさを検証する処理（ステップＳ４）と、複数の有効送信機ＳiについてのＤＯＰ値を検証する処理（ステップＳ５，Ｓ６）と、有効送信機Ｓiの個数を検証する処理（ステップＳ７）と、受信信号の到来方向偏りの発生が疑われる状態の継続時間を検証する処理（ステップＳ８）と、によって受信信号の到来方向偏りを検出する。

ここで、受信信号の到来方向偏りが発生していない（即ち、複数の受信信号各々の到来方向が様々な方向に分散している）場合は、受信機１が加速度（または減速度）を伴って移動することにより、受信機１に近づく送信機については視線方向のドップラーシフト量は大きくなる一方で受信機１から遠ざかる送信機については視線方向のドップラーシフト量は小さくなる。このため、ドップラーシフトの時間変化量は受信機１からみた送信機の方位や仰角によって様々な値を取り、複数の送信機それぞれとのドップラーシフトの時間変化量のばらつきが大きくなる。

これに対して、受信信号の到来方向偏りが発生している（即ち、複数の受信信号各々の到来方向が特定の方向に集中している）場合は、受信機１が加速度を伴って移動することにより、複数の送信機について同一の視線方向のドップラーシフト量が変化することになる。そして、ドップラーシフトの時間変化量は、受信機１の加速度量が、複数の送信機それぞれとの相対速度の時間変化率として検出される。このため、複数の送信機それぞれとのドップラーシフトの時間変化量のばらつきが小さいとともに各ドップラーシフトの時間変化量が比較的大きい場合は、受信信号の到来方向偏りが発生している可能性が高いと考えられる。

受信信号の到来方向偏りの検出装置４は、上記の考え方に基づいて、受信信号の到来方向偏りを検出するために下記に挙げる項目を検証する。

また、下記のステップＳ８の処理において用いられる開始時刻Ｔsは、初期状態としてＮＵＬＬに設定される（別言すると、未設定状態にされる）。

相関検証部４１は、全ての有効送信機Ｓiごとのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiのばらつきの程度を検証する。

ドップラーシフトの時間変化量ΔＤiのばらつきの程度の検証の仕法は、特定の指標や手法に限定されるものではなく、例えば複数の有効送信機Ｓiそれぞれとのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiのばらつきが小さくなるという受信信号の到来方向偏りの特性を適切に評価し得ることが考慮されるなどしたうえで、適当な指標や手法が用いられ得る。

相関検証部４１は、この実施の形態では具体的には、全ての有効送信機Ｓiごとのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiを用いて、前記ドップラーシフトの時間変化量ΔＤiの標準偏差ΔＤsを計算するとともに、下記の数式１に従って前記ドップラーシフトの時間変化量ΔＤiの変動係数ΔＤcvを計算する（ステップＳ２）。
（数１） ΔＤcv ＝ ΔＤs／ΔＤavg
ただし、
ΔＤcv：全ての有効送信機Ｓiごとのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiの変動係数
ΔＤs：全ての有効送信機Ｓiごとのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiの標準偏差
ΔＤavg：全ての有効送信機Ｓiごとのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiの平均値

相関検証部４１は、さらに、ステップＳ２の処理において計算されるドップラーシフトの時間変化量ΔＤiの標準偏差ΔＤsの値が標準偏差しきい値Ｓthr以下であり、且つ、ステップＳ２の処理において計算されるドップラーシフトの時間変化量ΔＤiの変動係数ΔＤcvの絶対値が変動係数しきい値ＣＶthr以下であるか否かを判断する（ステップＳ３）。

標準偏差しきい値Ｓthrは、特定の値に限定されるものではなく、例えば複数の有効送信機Ｓiそれぞれとのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiのばらつきが小さくなるという受信信号の到来方向偏りの特性を適切に評価し得ることが考慮されるなどしたうえで、適当な値に適宜設定される。標準偏差しきい値Ｓthrは、例えば、０．２／λ～０．３／λ［Ｈｚ／ｓ］程度の範囲のうちのいずれかの値に設定されるようにしてもよい。ただし、λは搬送波の波長［ｍ］であり、相対加速度をα［ｍ／ｓ²］、時間をｔ［ｓ］、微分記号をδとすると、ドップラーシフト量ｄの微分値δｄ／δｔ［Ｈｚ／ｓ］はδｄ／δｔ＝α／λで表されることを用いている。

変動係数しきい値ＣＶthrは、特定の値に限定されるものではなく、例えば複数の有効送信機Ｓiそれぞれとのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiのばらつきが小さくなるという受信信号の到来方向偏りの特性を適切に評価し得ることが考慮されるなどしたうえで、適当な値に適宜設定される。変動係数しきい値ＣＶthrは、例えば、０．０５～０．１５程度の範囲のうちのいずれかの値に設定されるようにしてもよい。

そして、ΔＤs＞Ｓthr または ｜ΔＤcv｜＞ＣＶthr である場合（ステップＳ３：Ｎｏ）は、相関検証部４１は、受信した送信信号については到来方向の偏りはないと判定し、ステップＳ１の処理で取得した当該の受信情報についての受信信号の到来方向偏りの検出の処理を終了する（ステップＳ９）。そして、開始時刻ＴsがＮＵＬＬに設定されたうえで、受信信号の到来方向偏りの検出の処理手順はステップＳ１の処理へと戻る。

一方、ΔＤs≦Ｓthr 且つ ｜ΔＤcv｜≦ＣＶthr である場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）は、相関検証部４１は、受信信号の到来方向偏りの検出の処理手順をステップＳ４の処理へとすすめる。

ＤＳの時間変化量検証部４２は、全ての有効送信機Ｓiごとのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiの大きさを検証する。

ＤＳの時間変化量検証部４２は、この実施の形態では具体的には、全ての有効送信機Ｓiごとのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiの絶対値が、いずれも、ドップラーシフトの時間変化量しきい値Ｄthr以上であるか否かを判断する（ステップＳ４）。

ドップラーシフトの時間変化量しきい値Ｄthrは、特定の値に限定されるものではなく、例えば複数の有効送信機Ｓiそれぞれとのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiのばらつきの具合を検証し得る程度に受信機１が適度に加速度を伴って移動しているか否かを判断し得ることが考慮されるなどしたうえで、適当な値に適宜設定される。ドップラーシフトの時間変化量しきい値Ｄthrは、例えば、１／λ～２／λ［Ｈｚ／ｓ］程度の範囲のうちのいずれかの値に設定されるようにしてもよい。

そして、複数の有効送信機Ｓiのうちの少なくとも１つについて ｜ΔＤi｜＜Ｄthr である場合（ステップＳ４：Ｎｏ）は、ＤＳの時間変化量検証部４２は、受信機１の加速度を伴った移動の程度が十分であるとは言えず、したがって受信信号の到来方向偏りの検出の処理が適切に行われ得ないおそれがあるので、ステップＳ１の処理で取得した当該の受信情報についての受信信号の到来方向偏りの検出の処理を終了する（ステップＳ９）。そして、開始時刻ＴsがＮＵＬＬに設定されたうえで、受信信号の到来方向偏りの検出の処理手順はステップＳ１の処理へと戻る。

一方、全ての有効送信機Ｓiについて ｜ΔＤi｜≧Ｄthr である場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）は、ＤＳの時間変化量検証部４２は、受信信号の到来方向偏りの検出の処理手順をステップＳ５の処理へとすすめる。

ＤＯＰ値検証部４３（ＤＯＰ：Ｄilution Ｏf Ｐrecision の略；精度低下率）は、全ての有効送信機ＳiについてのＤＯＰ値を検証する。ＤＯＰ値は、送信機の配置状態を指標化したものであり、ＧＮＳＳによる衛星測位計算などに用いられ、値が小さいほど送信機の位置がばらついており、測位精度が高い傾向を示すパラメータである。

ＤＯＰ値検証部４３は、まず、全ての有効送信機ＳiについてのＤＯＰ値を計算する（ステップＳ５）。

ＤＯＰ値検証部４３が計算するＤＯＰ値は、幾何学的精度低下率（ＧＤＯＰ：Ｇeometrical ＤＯＰ），水平精度低下率（ＨＤＯＰ：Ｈorizontal ＤＯＰ），位置精度低下率（ＰＤＯＰ：Ｐosition ＤＯＰ），相対精度低下率（ＲＤＯＰ：Ｒelative ＤＯＰ），および垂直精度低下率（ＶＤＯＰ：Ｖertical ＤＯＰ）のうちのいずれでもよい。

ＤＯＰ値検証部４３は、さらに、ステップＳ５の処理において計算されるＤＯＰ値がＤＯＰしきい値以下であるか否かを判断する（ステップＳ６）。

ＤＯＰしきい値は、特定の値に限定されるものではなく、例えば有効送信機Ｓiの配置状態が良好であるか否かを適切に判断し得ることが考慮されるなどしたうえで、適当な値に適宜設定される。ＤＯＰしきい値は、例えば、１．５～２．５程度の範囲のうちのいずれかの値に設定されるようにしてもよい。

そして、ＤＯＰ値がＤＯＰしきい値よりも大きい場合（ステップＳ６：Ｎｏ）は、ＤＯＰ値検証部４３は、有効送信機Ｓiの配置状態が良好とは言えず、したがって受信信号の到来方向偏りの検出の処理が適切に行われ得ないおそれがあるので、ステップＳ１の処理で取得した当該の受信情報についての受信信号の到来方向偏りの検出の処理を終了する（ステップＳ９）。そして、開始時刻ＴsがＮＵＬＬに設定されたうえで、受信信号の到来方向偏りの検出の処理手順はステップＳ１の処理へと戻る。

一方、ＤＯＰ値がＤＯＰしきい値以下である場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）は、ＤＯＰ値検証部４３は、受信信号の到来方向偏りの検出の処理手順をステップＳ７の処理へとすすめる。

送信機数検証部４４は、有効送信機数を検証する。

送信機数検証部４４は、具体的には、有効送信機数が送信機数しきい値以上であるか否かを判断する（ステップＳ７）。

送信機数しきい値は、特定の値に限定されるものではなく、例えば有効送信機数が十分であるか否かを適切に判断し得ることが考慮されるなどしたうえで、適当な値に適宜設定される。送信機数しきい値は、例えば、６～１０程度の範囲のうちのいずれかの値に設定されるようにしてもよい。

そして、有効送信機が送信機数しきい値よりも小さい場合（ステップＳ７：Ｎｏ）は、送信機数検証部４４は、有効送信機数が十分とは言えず、したがって受信信号の到来方向偏りの検出の処理が適切に行われ得ないおそれがあるので、ステップＳ１の処理で取得した当該の送信機情報についての受信信号の到来方向偏りの検出の処理を終了する（ステップＳ９）。そして、開始時刻ＴsがＮＵＬＬに設定されたうえで、受信信号の到来方向偏りの検出の処理手順はステップＳ１の処理へと戻る。

一方、有効送信機数が送信機数しきい値以上である場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）は、送信機数検証部４４は、受信信号の到来方向偏りの検出の処理手順をステップＳ８の処理へとすすめる。

継続時間検証部４５は、受信信号の到来方向偏りの発生が疑われる状態の継続時間を検証する。

継続時間検証部４５は、具体的には、受信信号の到来方向偏りの発生が疑われる状態が継続しきい時間以上にわたって継続しているか否かを判断する（ステップＳ８）。

受信信号の到来方向偏りの発生が疑われる状態とはすなわち、ステップＳ３，ステップＳ４，ステップＳ６，およびステップＳ７の処理のいずれにおいてもＹｅｓになっている状態である。受信信号の到来方向偏りの発生が疑われる状態のことを「受信信号の到来方向偏り疑い状態」と呼ぶ。

ステップＳ８の処理では、開始時刻Ｔsと、受信情報に含まれている当該の送信信号を受信した時刻と、が用いられて、受信信号の到来方向偏り疑い状態が継続しきい時間以上にわたって継続しているか否かが判断される。

継続しきい時間は、特定の時間長さに限定されるものではなく、例えば受信機１が加速度を伴って移動していることをふまえて複数の送信信号が同一方向から送信／発信された信号であるか否かを適切に判断し得ることが考慮されるなどしたうえで、適当な時間長さに適宜設定される。継続しきい時間は、例えば、１００ミリ秒ごとに受信部２から受信情報が出力されて所望情報算出部３によって所望の情報の算出の演算処理が実行される場合に、１～２秒程度の範囲のうちのいずれかの時間長さに設定されるようにしてもよい。

そして、開始時刻ＴsがＮＵＬＬ（尚、未設定状態を含む）である（即ち、過去のステップＳ８の処理において開始時刻Ｔsに対して具体的な時刻が割り当てられていない）ときは、継続時間検証部４５は、開始時刻Ｔsを、当該の送信信号を受信した時刻に設定し、そのうえで、ステップＳ１の処理で取得した当該の受信情報についての受信信号の到来方向偏りの検出の処理を終了する（ステップＳ９）。この手順は、図２に示すフローチャートでは、「ステップＳ８：Ｎｏ」の場合に相当するとして処理がすすめられる。そして、受信信号の到来方向偏りの検出の処理手順はステップＳ１の処理へと戻る。

また、開始時刻ＴsがＮＵＬＬ（尚、未設定状態を含む）ではない（即ち、過去のステップＳ８の処理において開始時刻Ｔsに対して具体的な時刻が割り当てられている）ときで、開始時刻Ｔsから当該の送信信号を受信した時刻までの時間長さが継続しきい時間よりも短い場合（ステップＳ８：Ｎｏ）は、継続時間検証部４５は、受信信号の到来方向偏り疑い状態の継続時間が十分ではないので、受信信号の到来方向偏りが発生しているか否かの判断を保留して、ステップＳ１の処理で取得した当該の受信情報についての受信信号の到来方向偏りの検出の処理を終了する（ステップＳ９）。そして、受信信号の到来方向偏りの検出の処理手順はステップＳ１の処理へと戻る。

一方、開始時刻ＴsがＮＵＬＬ（尚、未設定状態を含む）ではないときで、開始時刻Ｔsから当該の送信信号を受信した時刻までの時間長さが継続しきい時間以上である場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）は、継続時間検証部４５は、受信信号の到来方向偏りが発生していると判断する（ステップＳ１０）。

受信信号の到来方向偏りの検出装置４は、受信信号の到来方向偏りを検出したときは、受信信号の到来方向偏りが発生している（可能性が高い）ことを、例えば表示器（図示していない）にメッセージを表示したりスピーカ（図示していない）から音を発したりすることにより、ユーザに知らせるようにしてもよい。

実施の形態に係る受信信号の到来方向偏りの検出方法，受信信号の到来方向偏りの検出装置４，受信機１によれば、有効送信機Ｓiごとのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiのばらつきの程度および大きさに基づいて受信信号の到来方向偏りを検出するようにしているので、良好な精度で、しかも少なくとも一つの受信アンテナで、受信信号の到来方向偏りを検出することが可能となる。また、複数の受信アンテナおよび受信機を使用して前記の受信信号の到来方向偏りを同時に検出した場合は、継続しきい時間を短くしてもよい。

実施の形態に係る受信信号の到来方向偏りの検出方法、受信信号の到来方向偏りの検出装置４、受信機１によれば、また、複数の有効送信機ＳiについてのＤＯＰ値を考慮するようにしているので、受信信号の到来方向偏りを一層的確に検出する、ことが可能となる。

実施の形態に係る受信信号の到来方向偏りの検出方法，受信信号の到来方向偏りの検出装置４，受信機１によれば、また、有効送信機Ｓiの個数を考慮するようにしているので、受信信号の到来方向偏りを一層的確に検出する、ことが可能となる。

実施の形態に係る受信信号の到来方向偏りの検出方法，受信信号の到来方向偏りの検出装置４，受信機１によれば、また、受信信号の到来方向偏り疑い状態の継続時間を考慮するようにしているので、受信信号の到来方向偏りを一層的確に検出することが可能となる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。

具体的には、上記の実施の形態では全ての有効送信機Ｓiの受信情報を用いて受信信号の到来方向偏りが発生しているか否かを判断するようにしているが、複数の有効送信機Ｓiのうちの一部の有効送信機Ｓiの受信情報を用いて受信信号の到来方向偏りが発生しているか否かを判断するようにしてもよい。この場合には、例えば、複数の有効送信機Ｓiの中から送信信号の受信状態の最も良好な有効送信機Ｓiを基準有効送信機として選定するとともに、残りの有効送信機Ｓiの中から各々のドップラーシフトの時間変化量と基準有効送信機のドップラーシフトの時間変化量との差の絶対値が予め定められるしきい値以下になっている有効送信機Ｓiを抽出して、基準有効送信機および前記抽出された有効送信機Ｓiごとの受信情報に基づいて受信信号の到来方向偏りを検出する演算処理が実行されるようにしてもよい。

そして、複数の有効送信機Ｓiの中から送信信号の受信状態の最も良好な有効送信機Ｓiを選定するとともに前記選定された有効送信機Ｓiのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiと各々のドップラーシフトの時間変化量ΔＤiとの差の絶対値が予め定められるしきい値以下になっている有効送信機Ｓiを抽出したうえで、前記選定された有効送信機Ｓiおよび前記抽出された有効送信機Ｓiについて受信信号の到来方向偏りを検出するようにした場合には、複数の有効送信機Ｓiのうちの一部の有効送信機Ｓiについて受信信号の到来方向偏りが発生している状態を的確に検出することが可能となる。

上記の場合の送信信号の受信状態の最も良好な有効送信機Ｓiは、例えば、受信信号強度，追尾安定状態，および送信機の仰角などを総合的に考慮して選定することが考えられる。

また、上記の場合のドップラーシフトの時間変化量の差に関するしきい値は、特定の値に限定されるものではなく、複数の有効送信機Ｓiそれぞれとのドップラーシフトの時間変化量ΔＤiのばらつきが小さくなるという受信信号の到来方向偏りの特性を適切に評価し得ることが考慮されるなどしたうえで、適当な値に適宜設定される。ドップラーシフトの時間変化量の差に関するしきい値は、例えば、０．２／λ～０．３／λ［Ｈｚ／ｓ］程度の範囲のうちのいずれかの値に設定されるようにしてもよい。

また、上記の実施の形態では図１に概略構成を示す受信機１にこの発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出装置４が組み込まれるようにしているが、この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出装置４が組み込まれたり連携したりし得る機器／装置は図１に概略構成を示す受信機１に限定されるものではなく、この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出装置が他の構成を備える受信機に組み込まれたり他の構成を備える受信機と連携したりするようにしてもよく、また、この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出装置が、送信信号を利用する他の種類の機器や装置に組み込まれたり、送信信号を利用する他の種類の機器や装置と連携したりするようにしてもよく、さらに言えば、この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出装置が単独で用いられるようにしてもよい。したがって、この発明に係る受信信号の到来方向偏りの検出装置４としては所望情報算出部３と連携することは必須ではなく、また、受信部２は、受信信号の到来方向偏りの検出装置４が受信信号の到来方向偏りを検出する演算処理を実行するために必要な観測データ／受信情報のみを出力するようにしてもよい。

上記の実施形態の活用例としては、例えばＧＮＳＳによる衛星測位において高層ビルなどが連なるような環境下で受信機がマルチパスの影響を受けた送信信号を受信しているか否かを判断するために、この発明を適用することで、受信信号の到来方向が偏っている場合は、受信機がマルチパスの影響を受けていると判断することが可能になる。

また、上記の実施形態の別の活用例としては、例えばＧＮＳＳによる衛星測位において複数の測位衛星の測位情報と軌道情報を含んだ送信信号が単一の送信アンテナから発信され、その送信信号を受信機が受信した場合には、この発明を適用することで受信信号が単一の送信アンテナから発信された信号であるか否かを判断することが可能になる。なお、前記の状況は、複数の送信機から信号が送信されているように見せかけている、とも言える。この点において、この発明における「複数の送信機から送信される信号」は、複数の送信機から信号が送信されているように見せかけたうえで単一の送信アンテナから発信される信号を含む。

また、上記にも関連して付け加えると、上記の実施の形態では受信機１の目的がＧＮＳＳによる衛星測位である場合を具体例として挙げているが、この発明が適用され得るのはＧＮＳＳによる衛星測位が行われる場合に限定されるものではなく、また、上記の実施の形態における送信機Ｓiは衛星に限定されるものではなく、この発明は、様々な目的で種々の設備から送信される信号を受信する場合に適用され得る。

また、上記の実施の形態では受信信号の到来方向偏りを検出するための検証項目にＤＯＰ値、有効送信機数、および受信信号の到来方向偏り疑い状態の継続時間を含めるようにしているが、ＤＯＰ値、有効送信機数、および受信信号の到来方向偏り疑い状態の継続時間はこの発明において必須の検証項目ではなく、ＤＯＰ値、有効送信機数、および受信信号の到来方向偏り疑い状態の継続時間のうちの一部または全部を検証項目に含めないようにしてもよい。

１ 受信機
２ 受信部
３ 所望情報算出部
４ 受信信号の到来方向偏りの検出装置
４１ 相関検証部
４２ ＤＳの時間変化量検証部
４３ ＤＯＰ値検証部
４４ 送信機数検証部
４５ 継続時間検証部

Claims (11)

1. 複数の送信機から送信される信号のそれぞれに相当する複数の信号を含む受信信号に基づいて計算される前記送信信号ごとのドップラーシフトの時間変化量のばらつきの程度および前記ドップラーシフトの時間変化量の大きさに基づいて受信信号の到来方向偏りを検出する、
   ことを特徴とする受信信号の到来方向偏りの検出方法。
2. 前記複数の送信機についてのＤＯＰ値をさらに考慮する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の受信信号の到来方向偏りの検出方法。
3. 前記送信信号を復調することができている送信機の個数をさらに考慮する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の受信信号の到来方向偏りの検出方法。
4. 受信信号の到来方向偏りの発生が疑われる状態の継続時間をさらに考慮する、
   ことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の受信信号の到来方向偏りの検出方法。
5. 前記複数の送信信号の中から前記送信信号の受信状態の最も良好な送信信号を選定するとともに前記選定された送信信号のドップラーシフトの時間変化量と各々のドップラーシフトの時間変化量との差の絶対値が予め定められるしきい値以下になっている送信信号を抽出したうえで、前記選定された送信信号および前記抽出された送信信号を用いて受信信号の到来方向偏りを検出する、
   ことを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の受信信号の到来方向偏りの検出方法。
6. 複数の送信機から送信される信号のそれぞれに相当する複数の信号を含む受信信号に基づいて計算される前記送信信号ごとのドップラーシフトの時間変化量のばらつきの程度および前記ドップラーシフトの時間変化量の大きさに基づいて受信信号の到来方向偏りを検出する、
   ことを特徴とする受信信号の到来方向偏りの検出装置。
7. 前記複数の送信機についてのＤＯＰ値をさらに考慮する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の受信信号の到来方向偏りの検出装置。
8. 前記送信信号を復調することができている送信機の個数をさらに考慮する、
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の受信信号の到来方向偏りの検出装置。
9. 受信信号の到来方向偏りの発生が疑われる状態の継続時間をさらに考慮する、
   ことを特徴とする請求項６から８のうちのいずれか１項に記載の受信信号の到来方向偏りの検出装置。
10. 前記複数の送信信号の中から前記送信信号の受信状態の最も良好な送信信号を選定するとともに前記選定された送信信号のドップラーシフトの時間変化量と各々のドップラーシフトの時間変化量との差の絶対値が予め定められるしきい値以下になっている送信信号を抽出したうえで、前記選定された送信信号および前記抽出された送信信号を用いて受信信号の到来方向偏りを検出する、
    ことを特徴とする請求項６から９のうちのいずれか１項に記載の受信信号の到来方向偏りの検出装置。
11. 請求項６から１０のうちのいずれか１項に記載の受信信号の到来方向偏りの検出装置を備える、
    ことを特徴とする受信機。

Images