JP6511890B2 - 方向推定システム及び方向推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、電波を送信する対象物の位置する方向を、アレーアンテナを用いて推定する方向推定システム、及びその方向推定システムに含まれる方向推定装置に関するものである。

従来、アンテナ素子を複数備えたアレーアンテナを用いることで、電波を送信する対象物の位置する方向を推定する技術が知られている。例えば、特許文献１に開示の技術では、車載アンテナ装置が、車両に配置したアレーアンテナのアンテナ素子へ給電する振幅、位相を制御することで、受信ビームの方向を車両の全方位にわたって切り替える。そして、受信ビームの方向を切り替えながら、キーアンテナ装置から送信される電波を受信し、受信電力が最も高いときの受信ビームがカバーする検知エリアを、キーアンテナ装置の存在する方向と推定する。

特許第４８７７１９１号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、マルチパス環境下にある場合、キーアンテナ装置から送信される電波が複数経路でアレーアンテナに届いてしまうため、キーアンテナ装置の方向推定を正確に行うことが困難になるという問題点がある。

他にも、特許文献１に開示の技術では、キーアンテナ装置の方向推定を行うためには、常に車両の全方位にわたって受信ビームの方向を切り替える処理が必要になる。また、車両の全方位にわたって切り替える受信ビームの方向ごとに受信電力を求める処理が必要になる。よって、特許文献１に開示の技術には、キーアンテナ装置の方向推定を行う際の処理負荷が大きくなるという問題点もある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、電波を送信する対象物の方向推定を行う際の処理負荷を軽減しながらも、方向推定の精度を向上させる方向推定システム及び方向推定装置を提供することにある。

本発明の方向推定システムは、電波を送信する電波送信部（１１）を備える電波送信装置（１，１ｂ，１ｃ）と、複数のアンテナ素子（２２）を有するアレーアンテナ（２１）と、アレーアンテナの受信ビーム方向を制御してビーム走査を行う走査部（２６４）と、走査部によってビーム走査を行った角度範囲において受信した電波をもとに、電波送信装置の位置する方向を推定する方向推定部（２６５，２６５ａ）とを備える方向推定装置（２，２ａ，２ｂ，２ｃ）とを含む方向推定システムであって、電波送信部は、電波送信装置の位置を絞り込むのに用いることができる位置限定用情報をのせた電波を送信し、方向推定装置は、電波送信部から送信された位置限定用情報を用いて方向推定装置に対する電波送信装置の位置を絞り込む位置限定部（２６３，２６３ｂ，２６３ｃ）と、位置限定部で絞り込んだ、方向推定装置に対する電波送信装置の位置から、電波送信装置から受信する電波の受信電波強度を推定する受信電波強度推定部（２６６）と、電波送信装置から受信する電波の受信電波強度を測定する受信電波強度測定部（２４ａ）とを備え、走査部は、ビーム走査を行う角度範囲を、最大で第１角度範囲まで広げることができるものであり、位置限定部で電波送信装置の位置を絞り込んだ場合には、ビーム走査を行う角度範囲を、第１角度範囲よりも狭い、位置限定部で絞り込んだ電波送信装置の位置が含まれる第２角度範囲に限定し、方向推定部（２６５ａ）は、受信電波強度推定部で推定した受信電波強度に近似する受信電波強度が受信電波強度測定部で測定された電波を受信した受信ビーム方向から、電波送信装置の位置する方向を推定することを特徴としている。

また、本発明の方向推定装置は、複数のアンテナ素子（２２）を有するアレーアンテナ（２１）と、アレーアンテナの受信ビーム方向を制御してビーム走査を行う走査部（２６４）と、走査部によってビーム走査を行った角度範囲において、電波を送信する電波送信装置（１，１ｂ，１ｃ）から受信した電波をもとに、電波送信装置の位置する方向を推定する方向推定部（２６５，２６５ａ）とを備える方向推定装置であって、電波送信装置から送信される、電波送信装置の位置を絞り込むのに用いることができる位置限定用情報を取得する位置限定用情報取得部（２６１，２６１ｂ，２６１ｃ）と、位置限定用情報取得部で取得した位置限定用情報を用いて自装置に対する電波送信装置の位置を絞り込む位置限定部（２６３，２６３ｂ，２６３ｃ）と、位置限定部で絞り込んだ、方向推定装置に対する電波送信装置の位置から、電波送信装置から受信する電波の受信電波強度を推定する受信電波強度推定部（２６６）と、電波送信装置から受信する電波の受信電波強度を測定する受信電波強度測定部（２４ａ）とを備え、走査部は、ビーム走査を行う角度範囲を、最大で第１角度範囲まで広げることができるものであり、位置限定部で電波送信装置の位置を絞り込んだ場合には、ビーム走査を行う角度範囲を、第１角度範囲よりも狭い、位置限定部で絞り込んだ電波送信装置の位置が含まれる第２角度範囲に限定し、方向推定部（２６５ａ）は、受信電波強度推定部で推定した受信電波強度に近似する受信電波強度が受信電波強度測定部で測定された電波を受信した受信ビーム方向から、電波送信装置の位置する方向を推定することを特徴としている。

これらの構成によれば、電波送信装置から送信される位置限定用情報は、電波送信装置の位置を絞り込むのに用いることができる情報であるので、方向推定装置の位置限定部でこの位置限定用情報を用いて、方向推定装置に対する電波送信装置の位置を絞り込むことが可能になる。また、走査部によってビーム走査を行う角度範囲を、第１角度範囲よりも狭い、位置限定部で絞り込んだ電波送信装置の位置が含まれる第２角度範囲に限定するので、第１角度範囲にわたってビーム走査を行う場合よりも、処理負荷を抑えることが可能になる。第２角度範囲は、位置限定部で絞り込んだ電波送信装置の位置が含まれるように限定するので、第２角度範囲に限定してビーム走査を行ったとしても、電波送信装置から送信される電波を受信することができる。よって、第２角度範囲に限定してビーム走査を行ったとしても、受信した電波をもとに方向推定部で電波送信装置の位置する方向を推定することができる。

他にも、ビーム走査を行う範囲を、第１角度範囲よりも狭い第２角度範囲に限定するので、マルチパス環境下において、直接波以外の電波を受信する可能性を、第１角度範囲にわたってビーム走査を行う場合よりも減らすことができる。従って、直接波以外の電波を受信することによって方向推定部で電波送信装置の位置する方向を誤って推定する状況を減らすことができ、方向推定の精度を向上させることができる。その結果、電波を送信する対象物の方向推定を行う際の処理負荷を軽減しながらも、方向推定の精度を向上させることができる。

方向推定システム１００の概略的な構成の一例を示す図である。 携帯端末１の概略的な構成の一例を示す図である。 方向推定装置２の概略的な構成の一例を示す図である。 方向推定装置２での方向推定関連処理の流れの一例を示すフローチャートである。 マルチパス環境下における従来技術での方向推定の精度を説明するための模式図である。 マルチパス環境下における実施形態１での方向推定の精度を説明するための模式図である。 方向推定装置２ａの概略的な構成の一例を示す図である。 携帯端末１ｂの概略的な構成の一例を示す図である。 方向推定装置２ｂの概略的な構成の一例を示す図である。 携帯端末１ｃの概略的な構成の一例を示す図である。 方向推定装置２ｃの概略的な構成の一例を示す図である。

（実施形態１）
＜方向推定システム１００の概略構成＞
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明が適用された方向推定システム１００の概略的な構成の一例を示す図である。図１に示すように、方向推定システム１００は、携帯端末１、及び車両Ａに搭載された方向推定装置２を含んでいる。方向推定システム１００では、車両Ａ（詳しくは、方向推定装置２）に対する携帯端末１の位置する方向を方向推定装置２が推定する方向推定を行う。本実施形態では、ビームフォーマ法を利用して方向推定を行う場合を例に挙げて説明を行う。

携帯端末１は、ユーザが携帯して持ち運ぶことができる多機能携帯電話機であるものとして以降の説明を行う。なお、携帯端末１は、多機能携帯電話機に限らず、電子キーシステムに用いられる電子キーなどといった他の携帯端末であってもよい。この携帯端末１が請求項の電波送信装置に相当する。

方向推定装置２は、前述したように車両Ａに搭載されるものであって、自装置の通信範囲に位置する携帯端末１から送信される電波をもとに、その携帯端末１の位置する方向を推定する。

＜携帯端末１の概略構成＞
ここで、図２を用いて、携帯端末１の概略的な構成の一例について説明を行う。なお、本実施形態では、携帯端末１の構成のうち、方向推定システム１００での方向推定に関連する構成以外は省略して説明を行う。図２に示すように、携帯端末１は、送信機１１、位置検出器１３、及び制御部１４を備えている。

送信機１１は、送信アンテナ１２を有している。送信機１１は、送信アンテナ１２を介し、電波にのせた情報を無線通信によって送信する。この送信機１１が請求項の電波送信部に相当する。

位置検出器１３は、ＧＰＳなどといったＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）に用いられる受信機によって測位衛星から受信した信号をもとに、携帯端末１の位置（以下、端末位置）を測位する。位置検出器１３は、加速度センサやジャイロセンサなどを用いて、端末位置の測位結果を補完するデッドレコニング（Dead Reckoning）を行ってもよい。この位置検出器１３が請求項の測位部に相当し、ＧＮＳＳが請求項の衛星測位システムに相当する。本実施形態では、位置検出器１３で測位する端末位置には、例えば数メートルの誤差があるものとして以降の説明を行う。位置検出器１３で検出する位置は、例えば緯度経度の座標で表されるものとする。

制御部１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、Ｉ／Ｏ、及びこれらを接続するバスを備える。制御部１４は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することで各種の処理を実行する。例えば、制御部１４は、位置検出器１３で測位した端末位置を、送信機１１から電波にのせて送信させる。この端末位置が、請求項の位置限定用情報に相当する。

送信機１１からの端末位置の送信は、携帯端末１の操作入力部でユーザによる所定の操作を受け付けた場合に、所定周期で一定期間行う構成とすればよい。他にも、方向推定装置２から送信要求を携帯端末１が受信した場合に、所定周期で一定期間行う構成としてもよい。なお、制御部１４が実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。

＜方向推定装置２の概略構成＞
ここで、図３を用いて、方向推定装置２の概略的な構成の一例について説明を行う。図３に示すように、方向推定装置２は、アレーアンテナ２１、無線機２４、位置検出器２５、及び制御部２６を備えている。

アレーアンテナ２１は、複数のアンテナ素子２２と、アンテナ回路部２３とを有している。アンテナ回路部２３は、制御部２６からの指示に従って、各アンテナ素子２２に給電する信号の振幅や位相を変化させる。アンテナ回路部２３で各アンテナ素子２２に給電する信号の振幅や位相を変化させることにより、アレーアンテナ２１の受信ビーム方向を変化させてビーム走査を行うことができる。また、複数のアンテナ素子２２は、例えば車両Ａの天井に円形状に配列し、ビーム走査を車両Ａの全方位にわたって行うことができるようになっている。

無線機２４は、アレーアンテナ２１を介して電波の受信を行う。無線機２４は、ビーム走査を行った際の受信ビーム方向ごとのアレーアンテナ２１の出力電圧を逐次取得し、制御部２６に通知する。

位置検出器２５は、ＧＮＳＳに用いられる受信機によって測位衛星から受信した信号をもとに、方向推定装置２の位置を測位する。位置検出器２５は、車速センサやジャイロセンサなどを用いて、方向推定装置２の位置の測位結果を補完するデッドレコニング（Dead Reckoning）を行ってもよい。位置検出器２５で検出する位置は、例えば緯度経度の座標で表されるものとする。

制御部２６は、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、Ｉ／Ｏ、及びこれらを接続するバスを備える。制御部２６は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することで各種の処理を実行する。なお、制御部２６が実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。

制御部２６は、図３に示すように、位置限定用情報取得部２６１、位置特定部２６２、位置限定部２６３、走査部２６４、及び方向推定部２６５を備えている。

位置限定用情報取得部２６１は、携帯端末１から送信される端末位置を、アレーアンテナ２１及び無線機２４を介して取得する。位置特定部２６２は、位置検出器２５での測位結果を、方向推定装置２の位置として特定する。方向推定装置２の位置は、車両Ａの位置として扱ってもよい。

位置限定部２６３は、位置限定用情報取得部２６１で取得した端末位置と、位置特定部２６２で特定した方向推定装置２の位置とから、方向推定装置２に対する携帯端末１の位置を求める。端末位置には数メートルの誤差があるため、位置限定部２６３では、方向推定装置２に対する携帯端末１の大まかな位置（以下、端末相対位置）を絞り込むことになる。

走査部２６４は、アンテナ回路部２３に指示を行い、アレーアンテナ２１の受信ビーム方向を変化させてビーム走査を行わせる。ビーム走査は、任意の角度ごとに行うように設定することができる。一例としては、１２°ごとにビーム走査を行うなどとすればよい。

また、走査部２６４は、車両Ａ（詳しくは方向推定装置２）の全方位３６０°の角度範囲（以下、第１角度範囲）にわたってビーム走査を行わせることができるが、位置限定部２６３で端末相対位置を絞り込んだ場合には、ビーム走査を行う角度範囲を限定する。限定する角度範囲は、３６０°よりも狭い角度範囲であって、且つ、位置限定部２６３で絞り込んだ端末相対位置が含まれる角度範囲（以下、第２角度範囲）とする。

第２角度範囲は、携帯端末１が位置すると推定される範囲を含む最少の角度範囲とすることが好ましい。一例としては、端末相対位置を中心として誤差範囲を決定し、この誤差範囲全体をビーム走査の対象とできる最少の角度範囲を第２角度範囲とすればよい。端末相対位置を中心とした誤差範囲は、携帯端末１の位置検出器１３の測位誤差を考慮して決定すればよい。携帯端末１の位置検出器１３の測位誤差が２メートル程度である場合には、端末相対位置を中心とした誤差範囲は、端末相対位置を中心とした半径２メートルの範囲となる。

方向推定部２６５は、走査部２６４によってビーム走査を行った角度範囲において無線機２４から逐次得られた、受信ビーム方向ごとのアレーアンテナ２１の出力電圧をもとに、携帯端末１の位置する方向を推定する。一例としては、周知のビームフォーマ法を用いて、電界強度が最も高くなる受信ビーム方向に相当する方向を、車両Ａ（詳しくは方向推定装置２）に対する携帯端末１の位置する方向（以下、端末方向）と推定する。方向推定部２６５で推定した携帯端末１の方向は、例えば車両Ａに搭載された車載器において、携帯端末１の方向に応じたサービスを実施するのに用いればよい。

＜方向推定関連処理＞
続いて、図４のフローチャートを用いて、方向推定装置２での携帯端末１の方向推定に関連する処理（以下、方向推定関連処理）の流れの一例について説明を行う。図４のフローチャートは、例えば、方向推定装置２の電源がオンになったときに開始する構成とすればよい。

まず、ステップＳ１では、携帯端末１から送信される端末位置をのせた電波を無線機２４で受信し、この端末位置を位置限定用情報取得部２６１で取得した場合（Ｓ１でＹＥＳ）には、ステップＳ２に移る。一方、端末位置を位置限定用情報取得部２６１で取得していない場合（Ｓ１でＮＯ）には、ステップＳ６に移る。

ステップＳ２では、位置限定部２６３が、Ｓ１で取得した端末位置と、位置特定部２６２で特定した方向推定装置２の位置とから、方向推定装置２に対する携帯端末１の大まかな位置としての端末相対位置を求める。

ステップＳ３では、走査部２６４が、ビーム走査を行う角度範囲を、３６０°よりも狭い角度範囲であって、且つ、位置限定部２６３で絞り込んだ端末相対位置が含まれる角度範囲である第２角度範囲に限定する。

ステップＳ４では、走査部２６４が、Ｓ３で限定した第２角度範囲でビーム走査を行わせる。ステップＳ５では、方向推定部２６５が、Ｓ４でビーム走査を行った第２角度範囲において無線機２４から逐次得られた、受信ビーム方向ごとのアレーアンテナ２１の出力電圧をもとに、端末方向を推定する。

ステップＳ６では、方向推定関連処理の終了タイミングであった場合（Ｓ６でＹＥＳ）には、方向推定関連処理を終了する。一方、方向推定関連処理の終了タイミングでなかった場合（Ｓ６でＮＯ）には、Ｓ１に戻って処理を繰り返す。方向推定関連処理の終了タイミングの一例としては、方向推定装置２の電源がオフになったときなどがある。

＜実施形態１のまとめ＞
実施形態１の構成によれば、携帯端末１から送信される端末位置をもとに、方向推定装置２に対する携帯端末１の位置を大まかに絞り込むことができる。また、大まかに絞り込んだ携帯端末１の位置を含むように、ビーム走査を行う角度範囲を第１角度範囲よりも狭い第２角度範囲に限定するので、携帯端末１からの直接波を受信可能としつつ、ビーム走査を行う角度範囲を狭くすることができる。

携帯端末１からの直接波を受信可能でアレーば、受信した電波をもとに方向推定部２６５で携帯端末１の方向推定を行うことができる。また、ビーム走査を行う角度範囲を狭くすると、角度範囲を狭くした分だけ、ビーム走査に関する処理や受信した電波についての信号処理の負荷を軽減することができる。よって、実施形態１の構成によれば、携帯端末１の方向推定を行う際の処理負荷を軽減しながらも、携帯端末１の方向推定を行うことが可能になる。

また、第２角度範囲を、携帯端末１が位置すると推定される範囲を含む最少の角度範囲とした場合には、携帯端末１の方向推定を行うことが可能にしつつ、携帯端末１の方向推定を行う際の処理負荷をより多く軽減することが可能になる。

さらに、実施形態１の構成によれば、マルチパス環境下において、携帯端末１の方向推定の精度を向上させることができる。詳細は、図５及び図６を用いて説明を行う。図５はマルチパス環境下における従来技術での方向推定の精度を説明するための模式図であって、図６はマルチパス環境下における実施形態１での方向推定の精度を説明するための模式図である。図５の例に用いる従来技術は、第１角度範囲にわたってビーム走査を行った電波をもとに方向推定を行う技術とする。

図５及び図６のいずれの例でも、角度範囲として、−９０°から９０°の１８０°の範囲だけを示す。また、携帯端末１は０°の方向に位置し、方向推定はビームフォーマ法を用いて行うものとする。なお、図５及び図６の実線の矢印が直接波を表しており、点線の矢印がマルチパス波を表している。また、図５及び図６の実線で示す範囲Ｂがビーム走査を行う角度範囲を表している。

図５に示すように、従来技術では、第１角度範囲にわたってビーム走査を行うため、アレーアンテナ２１に入射するあらゆるマルチパス波を受信してしまう。その結果、携帯端末１が位置する０°の方向以外に電界強度の大きいピークが生じ、携帯端末１の方向推定を精度良く行うことが困難になる。

これに対して、図６に示すように、実施形態１の構成によれば、第１角度範囲よりも狭く限定した第２角度範囲でビーム走査を行うため、マルチパス波を受信しにくくなる。その結果、携帯端末１が位置する０°の方向に電界強度の大きいピークが生じ、携帯端末１の方向推定を精度良く行うことができる。

他にも、実施形態１の構成によれば、方向推定に用いるアンテナ素子２２の数を抑えて、コストを抑えることができる。詳しくは、以下の通りである。特許文献１に開示の技術のように従来の技術では、方向推定の精度を上げるためには、同一方向に多数のアンテナ素子を配列する必要があった。これに対して、実施形態１の構成によれば、アンテナ素子２２を円形状に配列するといったように、同一方向に多数のアンテナ素子を配列しなくても、前述したように方向推定の精度を向上できる。よって、方向推定に用いるアンテナ素子２２の数を抑えることができ、コストを抑えることができる。

（変形例１）
また、端末相対位置から推定される受信電波強度をもとに方向推定を行う構成（以下、変形例１）としてもよい。なお、説明の便宜上、この変形例１以降の説明において、それまでの説明に用いた図に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

変形例１の方向推定システム１００は、方向推定装置２の代わりに方向推定装置２ａを含む点を除けば、実施形態１の方向推定システム１００と同様である。方向推定装置２ａは、図７に示すように、アレーアンテナ２１、無線機２４ａ、位置検出器２５、及び制御部２６ａを備えている。また、制御部２６ａは、位置限定用情報取得部２６１、位置特定部２６２、位置限定部２６３、走査部２６４、方向推定部２６５ａ、及び受信電波強度推定部２６６を備えている。

無線機２４ａは、後述する処理を行う点を除けば、実施形態１の無線機２４と同様である。無線機２４ａは、アレーアンテナ２１で受信した電波の受信電波強度（以下、ＲＳＳＩ）を測定し、その測定値（以下、ＲＳＳＩ値）を制御部２６ａに通知する。よって、無線機２４ａが請求項の受信電波強度測定部に相当する。

受信電波強度推定部２６６は、位置限定部２６３で求めた方向推定装置２に対する携帯端末１の大まかな位置（つまり、端末相対位置）と位置特定部２６２で特定した方向推定装置２の位置とから求められる方向推定装置２と携帯端末１との間の直線距離をもとに、携帯端末１から受信する電波のＲＳＳＩ値を推定する。一例として、方向推定装置２と携帯端末１との間の直線距離と、予測されるＲＳＳＩ値との対応関係を方向推定装置２の不揮発性メモリに格納しておくことで、この対応関係を参照してＲＳＳＩ値を推定すればよい。方向推定装置２と携帯端末１との間の直線距離と、予測されるＲＳＳＩ値との対応関係は、実験によって求めてもよいし、計算によって求めてもよい。

方向推定部２６５ａは、走査部２６４によってビーム走査を行った角度範囲において無線機２４から逐次得られた、受信ビーム方向ごとのＲＳＳＩ値のうち、受信電波強度推定部２６６で推定したＲＳＳＩ値に近似するＲＳＳＩ値が得られた受信ビーム方向に相当する方向を、端末方向と推定する。近似すると判断するＲＳＳＩ値のずれの範囲は、誤差程度の範囲とすればよく、任意に設定可能である。

受信電波強度推定部２６６で推定されるＲＳＳＩ値は、携帯端末１の測位位置と方向推定装置２の測位位置との間の距離に応じて推定される値であるので、携帯端末１からの直接波のＲＳＳＩ値と近似する筈である。変形例１の構成によれば、受信電波強度推定部２６６で推定されるＲＳＳＩ値に近似するＲＳＳＩ値が得られた受信ビーム方向に相当する方向を、端末方向と推定するので、携帯端末１の直接波が到来した方向を端末方向と推定することができる。その結果、ビーム走査を行った角度範囲においてマルチパス波を受信していた場合でも、携帯端末１の直接波が到来した方向を端末方向と推定することができ、方向推定の精度をさらに向上できる。

（変形例２）
実施形態１では、携帯端末１から送信される端末位置を用いて方向推定装置２に対する携帯端末１の大まかな位置を絞り込む構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、以下の変形例２の構成としてもよい。変形例２の方向推定システム１００は、携帯端末１の代わりに携帯端末１ｂを含む点、及び方向推定装置２の代わりに方向推定装置２ｂを含む点を除けば、実施形態１の方向推定システム１００と同様である。

携帯端末１ｂは、端末位置を送信する代わりに、撮像部１５で撮像した画像を送信する点を除けば、実施形態１の携帯端末１と同様である。図８に示すように、携帯端末１は、送信機１１、制御部１４ｂ、及び撮像部１５を備えている。

撮像部１５は、携帯端末１の前面や裏面に撮像レンズを有するカラーカメラである。撮像部１５は、撮像レンズが向いた方向の所定範囲の画像を撮像する。本実施形態では、携帯端末１を携帯するユーザが、目印となるような施設や看板など（以下、目印構造物）に撮像レンズを向けて、目印構造物を含む画像を撮像するものとする。

制御部１４ｂは、位置検出器１３で測位した端末位置を送信させる代わりに、撮像部１５で撮像した画像（以下、端末撮像画像）を送信機１１から電波にのせて送信させる点を除けば、実施形態１の制御部１４と同様である。この端末撮像画像が、請求項の位置限定用情報に相当する。

方向推定装置２ｂは、図９に示すように、アレーアンテナ２１、無線機２４、位置検出器２５、制御部２６ｂ、及び地図データベース（以下、地図ＤＢ）２７を備えている。また、制御部２６ｂは、位置限定用情報取得部２６１ｂ、位置特定部２６２、位置限定部２６３ｂ、走査部２６４、方向推定部２６５、地図情報取得部２６７、目印検出部２６８、及び相対位置特定部２６９を備えている。

地図ＤＢ２７は、ノードデータ及びリンクデータからなる道路データ、ＰＯＩ（Points Of Interest）のデータなどを含む地図データを格納している。リンクとは、電子地図上の各道路を、交差や分岐や合流する点等の複数のノードにて分割したときのノード間を結ぶものである。ノードデータは、地図上のノード毎に固有の番号を付したノードＩＤ、ノード座標、ノード名称、ノード種別等の各データから構成される。ＰＯＩのデータは、ＰＯＩの名称や住所、位置、属性を示すデータ等である。ＰＯＩには、前述した目印構造物が含まれるものとする。このＰＯＩのデータが請求項の地図情報に相当する。

位置限定用情報取得部２６１ｂは、携帯端末１ｂから送信される端末撮像画像を、アレーアンテナ２１及び無線機２４を介して取得する。地図情報取得部２６７は、地図ＤＢ２７から地図データを取得する。

目印検出部２６８は、位置限定用情報取得部２６１ｂで取得した端末撮像画像に画像認識処理を行うことによって、端末撮像画像から目印構造物を検出する。一例として、文字認識によって目印構造物の名称等の文字列を読み取り、読み取った文字列と地図情報取得部２６７で取得した地図データのうちのＰＯＩの名称とを照合することで、目印構造物を検出すればよい。

相対位置特定部２６９は、位置限定用情報取得部２６１ｂで取得した端末撮像画像と、地図情報取得部２６７で取得した地図データとをもとに、目印検出部２６８で検出した目印構造物に対する携帯端末１ｂの位置を特定する。

一例として、目印検出部２６８で検出した複数の目印構造物の配置と、この複数の目印構造物の地図上での配置とを比較することで目印構造物に対する携帯端末１ｂの方向を特定すればよい。目印構造物に対する携帯端末１ｂの方向は、携帯端末１ｂから撮像方向を送信することで、方向推定装置２ｂで受信したこの撮像方向と、目印構造物の位置とから特定する構成としてもよい。

また、目印構造物からの携帯端末１ｂの距離は、端末撮像画像中の目印構造物の大きさから特定する構成としてもよいし、例えば数メートル〜十数メートル程度の固定距離としてもよい。

位置限定部２６３ｂは、位置特定部２６２で特定した方向推定装置２ｂの位置と、相対位置特定部２６９で特定した目印構造物に対する携帯端末１ｂの位置とから、方向推定装置２ｂに対する携帯端末１ｂの位置（つまり、端末相対位置）を絞り込む。変形例２の走査部２６４では、この位置限定部２６３ｂで絞り込んだ端末相対位置をもとに、実施形態１の走査部２６４と同様にして、ビーム走査を行う角度範囲を限定する。

変形例２の構成によっても、ビーム走査を行う角度範囲を、携帯端末１ｂが位置すると推定される、より狭い角度範囲に限定することができるので、実施形態１と同様の効果が得られる。

（変形例３）
なお、変形例２の構成に限らず、携帯端末１ｂから送信される撮像画像を用いた他の方法によって、方向推定装置２ｂに対する携帯端末１ｂの位置を絞り込む構成としてもよい。例えば、携帯端末１ｂの撮像部１５で方向推定装置２ｂを搭載した車両Ａを撮像した画像から、方向推定装置２ｂと携帯端末１ｂとの位置関係を把握し、方向推定装置２ｂに対する携帯端末１ｂの位置を絞り込む構成としてもよい。なお、変形例１と変形例２又は変形例３とを組み合わせる構成としてもよい。

（変形例４）
また、以下の変形例４の構成としてもよい。変形例４の方向推定システム１００は、携帯端末１の代わりに携帯端末１ｃを含む点、及び方向推定装置２の代わりに方向推定装置２ｃを含む点を除けば、実施形態１の方向推定システム１００と同様である。

携帯端末１ｃは、端末位置を送信する代わりに、近傍の基地局から受信した基地局の位置情報を送信する点を除けば、実施形態１の携帯端末１と同様である。図１０に示すように、携帯端末１は、送信機１１、制御部１４ｃ、及び基地局情報取得部１６を備えている。

基地局情報取得部１６は、近傍の基地局から無線通信によって送信される基地局の位置情報を図示しない受信機を介して取得する。一例として、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）のアクセスポイントから送信されるこのアクセスポイントの位置情報を取得する。ここで言うところの近傍とは、方向推定装置２ｃとの無線通信の通信範囲内にある程度の近さを示している。アクセスポイントの位置情報は、例えば緯度経度の座標で表されるものとする。

制御部１４ｃは、位置検出器１３で測位した端末位置を送信させる代わりに、基地局情報取得部１６で取得したアクセスポイントの位置情報を送信機１１から電波にのせて送信させる点を除けば、実施形態１の制御部１４と同様である。

方向推定装置２ｃは、図１１に示すように、アレーアンテナ２１、無線機２４、位置検出器２５、及び制御部２６ｃを備えている。また、制御部２６ｃは、位置限定用情報取得部２６１ｃ、位置特定部２６２、位置限定部２６３ｃ、走査部２６４、及び方向推定部２６５を備えている。

位置限定用情報取得部２６１ｃは、携帯端末１ｃから送信されるアクセスポイントの位置情報を、アレーアンテナ２１及び無線機２４を介して取得する。携帯端末１ｃから送信されるアクセスポイントの位置情報は、携帯端末１ｃの近傍のアクセスポイントの位置情報なので、変形例４では、このアクセスポイントの位置情報を携帯端末１ｃの位置情報として扱う。

位置限定部２６３ｃは、位置特定部２６２で特定した方向推定装置２ｂの位置と、位置限定用情報取得部２６１ｃで取得したアクセスポイントの位置情報とから、方向推定装置２ｃに対する携帯端末１ｃの位置（つまり、端末相対位置）を絞り込む。変形例４の走査部２６４では、この位置限定部２６３ｃで絞り込んだ端末相対位置をもとに、実施形態１の走査部２６４と同様にして、ビーム走査を行う角度範囲を限定する。

変形例４の構成によっても、ビーム走査を行う角度範囲を、携帯端末１ｃが位置すると推定される、より狭い角度範囲に限定することができるので、実施形態１と同様の効果が得られる。

（変形例５）
実施形態１では、第１角度範囲を３６０°としたが、第１角度範囲を３６０°よりも狭い角度範囲としてもよい。

（変形例６）
実施形態１では、ビーム走査して受信した電波をもとに、ビームフォーマ法を用いて、電波の送信元の機器の方向推定を行う構成を示したが、必ずしもこれに限らない。ビーム走査して受信した電波をもとに電波の送信元の機器の方向推定を行う方法であれば、ビームフォーマ法以外の方法を用いる構成としてもよい。

（変形例７）
また、本発明は、車両で用いる構成に限定されるものではなく、電波を送信する電波送信装置から送信される電波をもとに、アレーアンテナを用いてその電波送信装置の位置する方向を推定するあらゆる技術に適用できる。

なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１，１ｂ，１ｃ 携帯端末（電波送信装置）、２，２ａ，２ｂ，２ｃ 方向推定装置、１１ 送信機（電波送信部）、１３ 位置検出器（測位部）、１５ 撮像部、１６ 基地局情報取得部、２１ アレーアンテナ、２２ アンテナ素子、２４ａ 無線機（受信電波強度測定部）、１００ 方向推定システム、２６１，２６１ｂ，２６１ｃ 位置限定用情報取得部、２６２ 位置特定部、２６３，２６３ｂ，２６３ｃ 位置限定部、２６４ 走査部、２６５，２６５ａ 方向推定部、２６６ 受信電波強度推定部、２６７ 地図情報取得部、２６８ 目印検出部、２６９ 相対位置算出部

Claims (7)

1. 電波を送信する電波送信部（１１）を備える電波送信装置（１，１ｂ，１ｃ）と、
   複数のアンテナ素子（２２）を有するアレーアンテナ（２１）と、前記アレーアンテナの受信ビーム方向を制御してビーム走査を行う走査部（２６４）と、前記走査部によって前記ビーム走査を行った角度範囲において受信した前記電波をもとに、前記電波送信装置の位置する方向を推定する方向推定部（２６５，２６５ａ）とを備える方向推定装置（２，２ａ，２ｂ，２ｃ）とを含む方向推定システムであって、
   前記電波送信部は、前記電波送信装置の位置を絞り込むのに用いることができる位置限定用情報をのせた前記電波を送信し、
   前記方向推定装置は、
   前記電波送信部から送信された前記位置限定用情報を用いて前記方向推定装置に対する前記電波送信装置の位置を絞り込む位置限定部（２６３，２６３ｂ，２６３ｃ）と、
   前記位置限定部で絞り込んだ、前記方向推定装置に対する前記電波送信装置の位置から、前記電波送信装置から受信する前記電波の受信電波強度を推定する受信電波強度推定部（２６６）と、
   前記電波送信装置から受信する前記電波の受信電波強度を測定する受信電波強度測定部（２４ａ）とを備え、
   前記走査部は、前記ビーム走査を行う角度範囲を、最大で第１角度範囲まで広げることができるものであり、前記位置限定部で前記電波送信装置の位置を絞り込んだ場合には、前記ビーム走査を行う角度範囲を、前記第１角度範囲よりも狭い、前記位置限定部で絞り込んだ前記電波送信装置の位置が含まれる第２角度範囲に限定し、
   前記方向推定部（２６５ａ）は、前記受信電波強度推定部で推定した受信電波強度に近似する受信電波強度が前記受信電波強度測定部で測定された前記電波を受信した受信ビーム方向から、前記電波送信装置の位置する方向を推定することを特徴とする方向推定システム。
2. 請求項１において、
   前記電波送信装置は、
   衛星測位システムを用いて前記電波送信装置の位置を測位する測位部（１３）を備え、
   前記電波送信部は、前記位置限定用情報として、前記測位部で測位した前記電波送信装置の位置を送信し
   前記方向推定装置は、
   前記方向推定装置の位置を特定する位置特定部（２６２）を備え、
   前記位置限定部（２６３）は、前記位置特定部で特定した前記方向推定装置の位置と、前記測位部で測位された前記電波送信装置の位置とから、前記方向推定装置に対する前記電波送信装置の位置を絞り込むことを特徴とする方向推定システム。
3. 請求項１において、
   前記電波送信装置（１ｂ）は、
   画像を撮像する撮像部（１５）を備え、
   前記電波送信部は、前記位置限定用情報として、前記撮像部で撮像した画像を送信し、
   前記方向推定装置（２ｂ）の前記位置限定部（２６３ｂ）は、前記撮像部で撮像された画像を用いて、前記方向推定装置に対する前記電波送信装置の位置を絞り込むことを特徴とする方向推定システム。
4. 請求項３において、
   前記方向推定装置は、
   前記方向推定装置の位置を特定する位置特定部（２６２）と、
   目印となる構造物である目印構造物の地図上の位置を含む地図情報を取得する地図情報取得部（２６７）と、
   前記撮像部で撮像された画像に画像認識処理を行うことによって前記目印構造物を検出する目印検出部（２６８）と、
   前記撮像部で撮像された画像と、前記地図情報取得部で取得した前記目印構造物の地図上の位置とをもとに、前記目印検出部で検出した前記目印構造物に対する前記電波送信装置の位置を特定する相対位置特定部（２６９）とを備え、
   前記位置限定部は、前記位置特定部で特定した前記方向推定装置の位置と、前記相対位置特定部で特定した前記目印構造物に対する前記電波送信装置の位置とから、前記方向推定装置に対する前記電波送信装置の位置を絞り込むことを特徴とする方向推定システム。
5. 請求項１において、
   前記電波送信装置（１ｃ）は、
   通信範囲内にある基地局からその基地局の位置情報を取得する基地局情報取得部（１６）を備え、
   前記電波送信部は、前記位置限定用情報として、前記基地局情報取得部で取得した前記基地局の位置情報を送信し、
   前記方向推定装置（２ｃ）は、
   前記方向推定装置の位置を特定する位置特定部（２６２）を備え、
   前記位置限定部（２６３ｃ）は、前記位置特定部で特定した前記方向推定装置の位置と、前記基地局情報取得部で取得された前記基地局の位置情報とから、前記方向推定装置に対する前記電波送信装置の位置を絞り込むことを特徴とする方向推定システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項において、
   前記第１角度範囲は、前記方向推定装置の全方位に相当する角度範囲であることを特徴とする方向推定システム。
7. 複数のアンテナ素子（２２）を有するアレーアンテナ（２１）と、
   前記アレーアンテナの受信ビーム方向を制御してビーム走査を行う走査部（２６４）と、
   前記走査部によって前記ビーム走査を行った角度範囲において、電波を送信する電波送信装置（１，１ｂ，１ｃ）から受信した前記電波をもとに、前記電波送信装置の位置する方向を推定する方向推定部（２６５，２６５ａ）とを備える方向推定装置であって、
   前記電波送信装置から送信される、前記電波送信装置の位置を絞り込むのに用いることができる位置限定用情報を取得する位置限定用情報取得部（２６１，２６１ｂ，２６１ｃ）と、
   前記位置限定用情報取得部で取得した前記位置限定用情報を用いて自装置に対する前記電波送信装置の位置を絞り込む位置限定部（２６３，２６３ｂ，２６３ｃ）と、
   前記位置限定部で絞り込んだ、前記方向推定装置に対する前記電波送信装置の位置から、前記電波送信装置から受信する前記電波の受信電波強度を推定する受信電波強度推定部（２６６）と、
   前記電波送信装置から受信する前記電波の受信電波強度を測定する受信電波強度測定部（２４ａ）とを備え、
   前記走査部は、前記ビーム走査を行う角度範囲を、最大で第１角度範囲まで広げることができるものであり、前記位置限定部で前記電波送信装置の位置を絞り込んだ場合には、前記ビーム走査を行う角度範囲を、前記第１角度範囲よりも狭い、前記位置限定部で絞り込んだ前記電波送信装置の位置が含まれる第２角度範囲に限定し、
   前記方向推定部（２６５ａ）は、前記受信電波強度推定部で推定した受信電波強度に近似する受信電波強度が前記受信電波強度測定部で測定された前記電波を受信した受信ビーム方向から、前記電波送信装置の位置する方向を推定することを特徴とする方向推定装置。

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