JP6256681B2 - 校正装置、位置推定装置、校正方法、及び位置推定方法 - Google Patents
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Description
まず、図1を参照して、本実施形態に係る位置推定システム1の構成について説明する。図1は、第1の実施形態に係る位置推定システム1の構成を示したブロック図である。
まず、送信装置50及び受信装置60の構成について説明する。受信装置60は、受信処理部602と、伝送路推定部604と、位置推定部606とを含む。
一方で、アレイアンテナを用いて信号の到来方向を推定することにより検出対象の位置を推定する場合には、信号の到来方向の推定に用いる測定データに誤差が生じる場合が少なくない。このような誤差の中には、アレイアンテナを構成する各アンテナ素子の受信特性が不均一なために発生する位相誤差が挙げられる。受信特性が完全に一致したアンテナ素子や増幅器を複数用いることは一般的に困難であり、ある程度の特性がそろった受信アレイを用いたとしても、多くの場合、素子間の誤差が残存することとなる。
本実施形態に係る校正装置10の詳細について、まず、単一の送信アンテナに対して受信アンテナが複数の場合、即ち、送信アンテナ数を1(送信アンテナTx1)、受信アンテナ数をMr(受信アンテナRx1〜RxMr)とした場合について説明する。なお、単一の受信アンテナに対して送信アンテナが複数の場合と、送信アンテナ及び受信アンテナが複数の場合とについては、別途後述する。
次に、上述した実施形態に係る校正装置10に基づき、位置推定システム1のアレイアンテナを構成した場合の例について、実施例として以下にまとめる。
次に、単一の受信アンテナに対し送信アンテナが複数の場合、即ち、送信アンテナ数をMt(送信アンテナTx1〜TxMt)、受信アンテナ数を1(受信アンテナRx1)とした場合について説明する。
次に、送信アンテナ及び受信アンテナが複数の場合、即ち、送信アンテナ数をMt(送信アンテナTx1〜TxMt)、受信アンテナ数をMr(受信アンテナRx1〜RxMr)とした場合について説明する。
以上説明したように、本実施形態に係る校正装置10は、送信アレイアンテナTxと受信アレイアンテナRxとの間で無線信号を送受信することで推定された複素伝達関数行列H(t)に基づき、空間相関行列を算出する。そして、校正装置10は、算出した空間相関行列の固有ベクトルと、検出対象の位置を既知として算出したステアリングベクトルとに基づき校正値を算出する。
10 校正装置
102 記憶部
104 周波数応答算出部
106 校正値算出部
108 周波数応答算出部
50 送信装置
502 送信処理部
60 受信装置
602 受信処理部
604 伝送路推定部
606 位置推定部
Claims (12)
- 送信アンテナ及び受信アンテナのうち少なくともいずれかを複数含む構成により、当該送信アンテナと当該受信アンテナとの間で形成される複数の伝送路を示した第1の複素伝達関数行列を推定することで、前記複数の伝送路中の検出対象の位置を推定する位置推定装置の校正を行うための校正装置であって、
前記第1の複素伝達関数行列の時間応答を周波数応答に変換することで、周波数ごとの第2の複素伝達関数行列を算出する周波数応答算出部と、
算出された周波数ごとの前記第2の複素伝達関数行列に基づき、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナのうち一方のアンテナに対する他方の複数のアンテナの相関値を示す相関行列を算出し、所定の周波数帯域に含まれる周波数に対応した前記相関行列と、前記複数の伝送路中の既知の位置に前記検出対象を配置して前記複数のアンテナそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルとに基づき、前記位置推定装置の校正を行うための校正値を算出する校正値算出部と、
を備えたことを特徴とする、校正装置。 - 前記校正値算出部は、前記所定の周波数帯域に含まれる周波数に対応した前記相関行列の平均に基づき、前記校正値を算出することを特徴とする、請求項1に記載の校正装置。
- 前記校正値算出部は、前記相関行列の固有値及び固有ベクトルを算出し、算出された前記固有ベクトルのうち、対応する前記固有値が最大となる固有ベクトルを抽出し、抽出された当該固有ベクトルと、前記ステアリングベクトルとに基づき前記校正値を算出することを特徴とする、請求項1または2に記載の校正装置。
- 前記複数の伝送路は、1つの前記送信アンテナと複数の前記受信アンテナとの間で形成され、
前記校正値算出部は、当該送信アンテナに対する当該複数の受信アンテナの相関値を示す相関行列を算出し、算出した当該相関行列と、当該複数の受信アンテナそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルとに基づき、前記校正値を算出することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の校正装置。 - 前記複数の伝送路は、複数の前記送信アンテナと1つの前記受信アンテナとの間で形成され、
前記校正値算出部は、当該受信アンテナに対する当該複数の送信アンテナの相関値を示す相関行列を算出し、算出した当該相関行列と、当該複数の送信アンテナそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルとに基づき、前記校正値を算出することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の校正装置。 - 前記複数の伝送路は、複数の前記送信アンテナと複数の前記受信アンテナとの間で形成され、
前記校正値算出部は、
当該複数の送信アンテナに対する当該複数の受信アンテナの相関値を示す第1の相関行列と、当該複数の受信アンテナに対する当該複数の送信アンテナの相関値を示す第2の相関行列とを算出し、
算出した前記第1の相関行列と、当該複数の受信アンテナそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルとに基づき第1の校正値を算出し、
算出した前記第2の相関行列と、当該複数の送信アンテナそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルとに基づき第2の校正値を算出することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の校正装置。 - 送信アンテナ及び受信アンテナのうち少なくともいずれかを複数含む構成により、当該送信アンテナと当該受信アンテナとの間で形成される複数の伝送路を示した第1の複素伝達関数行列を、前記送信アンテナから送信され、前記受信アンテナで受信された無線信号に基づき推定する伝送路推定部と、
推定された第1の複素伝達関数行列に基づき、前記複数の伝送路中の検出対象の位置を推定する位置推定部と、
前記第1の複素伝達関数行列の時間応答を周波数応答に変換することで、周波数ごとの第2の複素伝達関数行列を算出する周波数応答算出部と、
算出された周波数ごとの前記第2の複素伝達関数行列に基づき、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナのうち一方のアンテナに対する他方の複数のアンテナの相関値を示す相関行列を算出し、所定の周波数帯域に含まれる周波数に対応した前記相関行列と、前記複数の伝送路中の既知の位置に前記検出対象を配置して前記複数のアンテナそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルとに基づき校正値を算出する校正値算出部と、
を備え、
前記位置推定部は、前記校正値により校正された前記第1の複素伝達関数行列に基づき、前記検出対象の位置を推定することを特徴とする、位置推定装置。 - 前記受信アンテナを備えることを特徴とする、請求項7に記載の位置推定装置。
- 前記送信アンテナに前記無線信号を送信させる送信処理部を備えることを特徴とする、請求項7または8に記載の位置推定装置。
- 前記送信アンテナを備えることを特徴とする、請求項9に記載の位置推定装置。
- 送信アンテナ及び受信アンテナのうち少なくともいずれかを複数含む構成により、当該送信アンテナと当該受信アンテナとの間で形成される複数の伝送路を示した第1の複素伝達関数行列を推定することで、前記複数の伝送路中の検出対象の位置を推定する位置推定装置の校正を行うための校正方法であって、
前記第1の複素伝達関数行列の時間応答を周波数応答に変換することで、周波数ごとの第2の複素伝達関数行列を算出することと、
算出された周波数ごとの前記第2の複素伝達関数行列に基づき、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナのうち一方のアンテナに対する他方の複数のアンテナの相関値を示す相関行列を算出し、所定の周波数帯域に含まれる周波数に対応した前記相関行列と、前記複数の伝送路中の既知の位置に前記検出対象を配置して前記複数のアンテナそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルとに基づき、前記位置推定装置の校正を行うための校正値を算出することと、
を含むことを特徴とする、校正方法。 - 送信アンテナ及び受信アンテナのうち少なくともいずれかを複数含む構成により、当該送信アンテナと当該受信アンテナとの間で形成される複数の伝送路を示した第1の複素伝達関数行列を、前記送信アンテナから送信され、前記受信アンテナで受信された無線信号に基づき推定することと、
推定された第1の複素伝達関数行列に基づき、前記複数の伝送路中の検出対象の位置を推定することと、
前記第1の複素伝達関数行列の時間応答を周波数応答に変換することで、周波数ごとの第2の複素伝達関数行列を算出することと、
算出された周波数ごとの前記第2の複素伝達関数行列に基づき、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナのうち一方のアンテナに対する他方の複数のアンテナの相関値を示す相関行列を算出し、所定の周波数帯域に含まれる周波数に対応した前記相関行列と、前記複数の伝送路中の既知の位置に前記検出対象を配置して前記複数のアンテナそれぞれの位置に基づき決定されるステアリングベクトルとに基づき校正値を算出することと、
を含み、
前記校正値により校正された前記第1の複素伝達関数行列に基づき、前記検出対象の位置が推定されることを特徴とする、位置推定方法。
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