JP6825352B2 - 位置推定システム、位置推定装置、そのデータ処理方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、位置推定システム、位置推定装置、そのデータ処理方法、およびプログラムに関し、特に、電波の発射源の位置を推定する位置推定システム、位置推定装置、そのデータ処理方法、およびプログラムに関する。

電波利用の拡大に伴い、干渉回避と周波数有効利用の両立が課題となっている。既存の無線システムを干渉から防護するため、無線局免許を取得せずに電波を利用する不法無線局を迅速に探知することが重要である。ＤＥＵＲＡＳ（DEtect Unlicensed RAdio Stations）と呼ばれる電波監視システムの例では用いて不法無線局の探知を行っている。

特に、ＶＨＦ（Very High Frequency）〜ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の周波数に関しては、遠隔方位測定設備（ＤＥＵＲＡＳ−Ｄ）による電波監視が行われている。ＤＥＵＲＡＳ−Ｄでは、アレイアンテナを備えた複数の固定設置型センサ局が主要都市の鉄塔やビル屋上などに設置されており、不法無線局が送信している電波の到来方向（ＡＯＡ：Angle Of Arrival）を測定することで不法無線局の位置を推定する。さらに、推定した地域に移動型の方位測定設備を搭載した不法無線局探索車両（ＤＥＵＲＡＳ−Ｍ）が出向き、遠隔方位測定設備と連携して不法無線局の特定が行われる。

同様なシステムは、特許文献１〜３にも記載されている。
特許文献１には、監視区域内で電波監視を行い、不法無線局等の電波発射源の大まかな位置を決定するために既知の地点に複数のセンサ局が配置されていることが記載されている。そして、この文献記載の装置は、おおまかに決定された観測点の場所に電波写真観測車を移動するよう指示する。そして、電波写真観測車が電波ホログラム観測を行って電波再生像を求め、電波写真として出力することにより、その電波発射源の正確な位置や強度を決定する。

特許文献２には、妨害電波等のノイズ発生源の位置を特定するシステムが記載されている。このシステムでは、各基地局が受信した信号強度を測定し、管理システムの管理コンピュータに送信する。そして、管理コンピュータは、各基地局の信号強度データに基づいて、ノイズ源である違法電波局が、基地局付近にあるか基地局間にあるかを推定する。管理コンピュータは、推定されたノイズ源の位置データを探索車に送信し、探索車は、推定されたノイズ源の位置に基づいて、周囲を巡回しながら電波を計測し、違法電波局を検出する。

特許文献３には、盗聴や違法電波の検出を行う電波監視システムが記載されている。このシステムでは、複数のモバイル端末に、電界強度を周期的に計測させ、計測データを時刻情報、位置情報とともに監視センタに送信させる。そして、監視センタでは、複数のモバイル端末から収集した情報を解析し、解析結果に基づき盗聴・違法電波があるか否かを判定し、解析結果や判定結果を地図上に表示する。

これらのような、ＤＥＵＲＡＳ−Ｄに代表される遠隔方位測定設備では、到来方向による位置推定を行っているが、各センサ局が算出する到来方向の計算には誤差が生じる。そのため、複数のセンサ局から求めた方位線は１点では交わらず、センサ局からの距離が遠いほど発射源の推定存在範囲は広くなる。ここで、電波環境の複雑な都市部においては、測定誤差が大きくなることから、推定する存在範囲も大きく広がることになり、発射源の特定に時間がかかるという課題があった。不法無線局が車両などの移動体に積載された場合は、特に発射源特定が困難となり、妨害電波の解消までに多大な労力と時間がかかっていた。また、装置規模が大きいことから、推定精度を上げるためにセンサ局の設置数を増やすことも難しかった。

そこで、固定的に設置された多数のセンサを用いて電波源の位置を推定するシステムとしては、特許文献４に記載されたものがある。特許文献４には、小型かつ安価な電波センサノードを高密度に配置して分散センサネットワークを構築し、より高い分解能で電波環境をモニタリングすることによって、干渉や電波の利用状況の変化を早期に検出することが記載されている。

特開平１１−３２６４８３号公報 特開２００５−１４２７５０号公報 特開２００８−２５２２５５号公報 特開２００９−１１５４５７号公報

しかしながら、上述した特許文献４に記載の技術では、センサノードで受信した電波強度を地図上にマッピングすることによって電波環境を可視化しているが、電波発射源を特定することまでは言及されていない。膨大な数のセンサノード群を設置しない限り、単純な電波強度のマッピング結果から電波発射源を高精度に特定することは難しい。

本発明の目的は、電波環境が複雑な地域、または、移動無線局において、電波の発射源を高精度に特定できないという上述した課題を解決する位置推定システム、位置推定装置、そのデータ処理方法、およびプログラムを提供することにある。

本発明の各側面では、上述した課題を解決するために、それぞれ以下の構成を採用する。

第一の側面は、位置推定装置に関する。
第一の側面に係る位置推定装置は、
複数の位置に配置された、電波を受信する機能を有する複数のセンサを含むセンサノード群を用いた位置推定装置であって、
前記センサノード群は、複数の前記センサを含む第１センサノード群と、前記第１センサノード群より高密度に配置された、複数の前記センサを含む第２センサノード群とを含み、
各前記センサが受信した電波に関する観測情報を取得する電波情報取得手段と、
前記第１センサノード群の前記センサにより受信された前記電波の観測情報と、当該センサの位置情報に基づいて、当該電波の発射源の位置を検出し、前記発射源の存在範囲を推定する推定手段と、
前記第２センサノード群に含まれる前記センサのうち、前記推定手段によって推定された前記発射源の前記存在範囲に含まれる複数の前記センサの前記観測情報に基づいて、前記電波の前記発射源の位置を特定する特定手段と、を有する。

第二の側面は、少なくとも１つのコンピュータにより実行される位置推定装置のデータ処理方法に関する。
第二の側面に係る位置推定装置のデータ処理方法は、
複数の位置に配置された、電波を受信する機能を有する複数のセンサを含むセンサノード群を用いた位置推定装置のデータ処理方法であって、
前記センサノード群は、複数の前記センサを含む第１センサノード群と、前記第１センサノード群より高密度に配置された、複数の前記センサを含む第２センサノード群とを含み、
前記位置推定装置が、
前記第１センサノード群のセンサノードが受信した電波に関する観測情報を取得し、
前記第１センサノード群の前記センサノードにより受信された前記電波の観測情報と、当該センサノードの位置情報に基づいて、当該電波の発射源の位置を検出し、前記発射源の存在範囲を推定し、
前記第２センサノード群に含まれる前記センサのうち、前記推定手段によって推定された前記発射源の前記存在範囲に含まれる複数の前記センサノードの前記観測情報を取得し、
前記第２センサノード群の前記センサノードの前記観測情報に基づいて、前記電波の前記発射源の位置を特定する、ことを含む。

第三の側面は、位置推定システムに関する。
第三の側面に係る位置推定システムは、
複数の位置に配置された、電波を受信する機能を有する複数のセンサを含む第１センサノード群と、
前記第１センサノード群より高密度に配置された、複数の前記センサを含む第２センサノード群と、
各前記センサが受信した電波に関する観測情報を取得する電波情報取得手段と、
前記第１センサノード群の前記センサにより受信された前記電波の観測情報と、当該センサの位置情報に基づいて、当該電波の発射源の位置を検出し、前記発射源の存在範囲を推定する推定手段と、
前記第２センサノード群に含まれる前記センサのうち、前記推定手段によって推定された前記発射源の前記存在範囲に含まれる複数のセンサの前記観測情報に基づいて、前記電波の前記発射源の位置を特定する特定手段と、を有する。

なお、本発明の他の側面としては、上記第二の側面の方法を少なくとも１つのコンピュータに実行させるプログラムであってもよいし、このようなプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体であってもよい。この記録媒体は、非一時的な有形の媒体を含む。
このコンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されたとき、コンピュータに、位置推定装置上で、そのデータ処理方法を実施させるコンピュータプログラムコードを含む。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

また、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。

また、本発明の方法およびコンピュータプログラムには複数の手順を順番に記載してあるが、その記載の順番は複数の手順を実行する順番を限定するものではない。このため、本発明の方法およびコンピュータプログラムを実施するときには、その複数の手順の順番は内容的に支障のない範囲で変更することができる。

さらに、本発明の方法およびコンピュータプログラムの複数の手順は個々に相違するタイミングで実行されることに限定されない。このため、ある手順の実行中に他の手順が発生すること、ある手順の実行タイミングと他の手順の実行タイミングとの一部ないし全部が重複していること、等でもよい。

上記各側面によれば、電波環境が複雑な地域、または、移動無線局であっても、電波の発射源の高精度な特定する位置推定システム、位置推定装置、そのデータ処理方法、およびプログラムを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る位置推定装置の構成を論理的に示す機能ブロック図である。 本実施形態の位置推定システムのシステム構成を概念的に示す図である。 本実施形態の位置推定システムにおけるセンサノードの配置例を示す図である。 本実施形態のセンサノード情報記憶部のデータ構造の一例を示す図である。 本実施形態の観測情報記憶部のデータ構造の一例を示す図である。 本実施形態のセンサノードの構成例を論理的に示す機能ブロック図である。 本実施形態の位置推定装置およびセンサノードを実現するコンピュータの構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態の位置推定装置の動作の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の位置推定装置の位置推定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の他の実施の形態に係る位置推定装置の構成を論理的に示す機能ブロック図である。 本実施形態の位置推定装置のセンサ選択処理の手順の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の分散配置された第２センサノード群の位置座標に対して、ボロノイ分割を行った結果を示す模式図である。 図１２のボロノイ分割による領域と存在範囲の領域を説明するための図である。 本実施形態の位置推定装置の位置特定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の特定部による電波発射源の位置特定処理を説明するための模式図である。 本実施形態の位置推定システムにおけるセンサノードの他の配置例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について、以下説明する。
本実施形態の位置推定装置１００は、観測対象領域内で発生している不正な電波の発射源を検出し、その位置を推定する。特に、電波環境が複雑な地域（都市部等）で発生している電波、または、移動無線局が発生している電波を検出し、その位置を推定する。

図１は、本実施形態の位置推定装置１００の構成を論理的に示す機能ブロック図である。図２は、本実施形態の位置推定システム１のシステム構成を概念的に示す図である。
各図において、本発明の本質に関わらない部分の構成については省略してあり、図示されていない。

図２に示すように、本実施形態の位置推定システム１は、複数の位置に配置された、電波を受信する機能を有する複数のセンサノード（図中、センサ１２、小型センサ２２と示す。以下、センサノード、またはセンサとも呼ぶ）を含むセンサノード群を用いた位置推定装置１００を含む。
センサノード群は、複数のセンサノード１２を含む第１センサノード群１０と、第１センサノード群１０より高密度に配置された、複数のセンサノード２２を含む第２センサノード群２０とを含む。

後述するように、第１センサノード群１０のセンサノード１２は、第２センサノード群２０のセンサノード２２より高性能であり高価で、数が少ない。第２センサノード群２０のセンサノード２２は、第１センサノード群１０のセンサノード１２より簡易な構成で安価であり、多数配置されている。

各センサノード（センサノード１２、２２）は、ネットワーク３に接続され、各センサノードはネットワーク３を介して位置推定装置１００を構成するサーバ装置３２に接続される。ネットワーク３は、インターネット、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）、携帯電話通信網等様々な通信網のいずれであってもよく、またこれらの組み合わせでもよい。また、通信方式は、無線通信および有線通信のいずれか、あるいは、これらの組み合わせであってもよい。

第１センサノード群１０および第２センサノード群２０を構成する各センサノードは有線でネットワーク３と接続する形式でもよいし、無線による接続であってもよい。また、必ずしも固定である必要はなく、センサノード自身の位置情報が取得できる手段があれば、車両などの移動体に対して設置してもよい。

図２の例では、サーバ装置３２は、センサ局３０に配置されている。サーバ装置３２には、記憶装置３４が接続され、位置推定装置１００が利用する各情報は記憶装置３４に格納されるものとする。記憶装置３４は、図２のように、サーバ装置３２（位置推定装置１００）の外部装置でもよいし、サーバ装置３２の内部の記憶装置であってもよく、特に限定されず、位置推定装置１００からアクセスできればよい。

第１センサノード群１０のセンサノード１２は、八木アンテナやパラボラアンテナ、アレイアンテナなどの指向性アンテナを備えることで、電波の到来方向（ＡＯＡ：Angle Of Arrival）を電波観測情報として計測する構成とすることが望ましい。すなわち、センサノード１２は、センサノード２２より指向性が高いアンテナを含む。

到来方向の算出手法に関しては、インターフェロメータ法のほか、高分解能アルゴリズムとして知られるＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）法やＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotation Invariance Techniques）法などの既存の到来方向推定手法を踏襲することができる。また、到来方向の算出はセンサ局３０側のサーバ装置３２（位置推定装置１００）で実行することも可能であるが、センサ局３０からの遠隔操作により、センサノード側で実行する構成としてもよい。そのように構成することにより、ネットワーク３への負荷を軽減することができる。

また、第２センサノード群２０のセンサノード２２は、受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）や、サンプリングされた時系列波形を電波観測情報として計測する構成とすることが望ましい。これらの方式では、各電波観測情報からセンサノード２２と発射源間の距離を推定し、三点測量の原理から発射源位置を算出することができる。

ＲＳＳＩ方式では、距離に対する伝搬損失を考慮することによって発射源までの距離を推定が可能である。また、詳細は後述するように、サンプリングされた時系列波形からは、センサ局３０側でセンサノード２２間の到来時間差（ＴＤＯＡ：Time Difference Of Arrival）を計測することで、同様に発射源までの距離が推定できる。

なお、上記の位置推定手法（ＡＯＡ方式、ＲＳＳＩ、ＴＤＯＡ方式）は、第１センサノード群１０のセンサノード１２、および第２センサノード群２０のセンサノード２２のいずれにおいても、必要な観測情報が取得できるセンサを用いることができれば、同様に利用することができ、本実施形態の例に限定されるものではない。

図３は、位置推定システム１におけるセンサノード１２、２２の配置例を示す模式図である。
図３に示すように、位置推定システム１の観測対象領域において、第１センサノード群１０は、３つのセンサノード１２ａ、１２ｂ、１２ｃを含み、第２センサノード群２０は、複数のセンサノード２２（図中、一部符号省略）を含む。なお、図３のセンサノード１２、２２の個数は一例であり、これに限定されるものではない。各センサノード群１０、２０のセンサノード１２、２２は、観測対象領域内に混在している。電波発射源６０は、図中、ハッチングで示されている。

図３では、センサノード１２ａ、１２ｂ、１２ｃによって観測される観測対象領域の例を示している。他の第１センサノード群１０の複数のセンサノード１２の組み合わせによって構成される観測対象領域は、図３の観測対象領域とは異なる領域となる。
また、図３では、センサノード１２ａ、１２ｂ、１２ｃ（第１センサノード群１０）の内側の領域にセンサノード群２０が配置されているが、これに限らない。図１６に示したように、センサノード群１０とセンサノード群２０の地理的分布に偏りが存在していても同様に実行可能である。

本発明では、各センサノード群１０、２０のセンサノード１２、２２は、既存のものを利用することができるが、新規に設置されるものを含んでもよい。各センサノード群に対応するセンサノードの情報は、サーバ装置３２の記憶装置３４に記憶し、随時更新することもできる。

図４は、センサノード情報記憶部１１０のデータ構造の一例を示す図である。センサノード情報記憶部１１０は、例えば、記憶装置３４に含まれる。

センサノード情報記憶部１１０は、各センサノードの識別情報（図中、「ＩＤ」と示す）（例えば、ＩＰ（Internet Protocol）アドレス等でもよい。）、および設置位置を示す位置情報（例えば、ＧＰＳで取得される位置情報、住所、エリア情報等）を含む。さらに、センサノード情報記憶部１１０は、センサの種類、型式、所有者等の情報を含んでもよい。また、センサノードの位置情報は、必ずしもセンサノード情報記憶部１１０に記憶されなくてもよく、センサノードから受信する観測情報とともに毎回取得する構成としてもよい。

第１センサノード群１０と第２センサノード群２０は別のテーブルに記憶する構成としてもよいし、第１センサノード群１０と第２センサノード群２０の情報を１つのテーブルに記憶する構成とし、各センサノードが第１センサノード群１０と第２センサノード群２０のいずれに属するかを示す情報を対応付けて記憶してもよい。

図１に示すように、本実施形態の位置推定装置１００は、電波情報取得部１０２と、推定部１０４と、特定部１０６と、を備える。この構成は、本発明の位置推定装置の最小構成である。

電波情報取得部１０２は、各センサノード１２、２２が受信した電波に関する観測情報を取得する。

本明細書において、「取得」とは、自装置が他の装置や記憶媒体に格納されているデータまたは情報を取りに行くこと（能動的な取得）、たとえば、他の装置にリクエストまたは問い合わせして受信すること、他の装置や記憶媒体にアクセスして読み出すこと等、および、自装置に他の装置から出力されるデータまたは情報を入力すること（受動的な取得）、たとえば、配信（または、送信、プッシュ通知等）されるデータまたは情報を受信すること等、の少なくともいずれか一方を含む。また、受信したデータまたは情報の中から選択して取得すること、または、配信されたデータまたは情報を選択して受信することも含む。

電波情報取得部１０２が取得する電波に関する観測情報は、センサノードの種類により異なる。例えば、第１センサノード群１０から取得される電波の観測情報は、電波の到来方向を含む。第２センサノード群２０から取得される電波の観測情報は、電波の受信信号強度の測定データ、および所定時間サンプリングされた前記電波の時系列波形データ、の少なくともいずれか一つを含む。

電波情報取得部１０２が取得した観測情報は、図５に示す観測情報記憶部１１２に記憶される。観測情報記憶部１１２は、例えば、記憶装置３４に含まれる。
観測情報記憶部１１２は、一例として、センサノードの識別情報（図中、「センサノードＩＤ」と示す）と、観測情報の日時（計測（サンプリング）日時、送信日時、受信日時、および算出日時の少なくともいずれか一つ）と、電波の観測情報とを含む。

観測情報記憶部１１２のデータおよびテーブル構造は特に限定されず、全ての情報を取得順に記憶する構成としてもよいし、センサノード群毎（第１センサノード群１０と第２センサノード群２０）に別のテーブルに記憶する構成としてもよいし、観測情報の日時や、観測エリア等で適宜分割して別テーブルに記憶する構成としてもよい。

推定部１０４は、第１センサノード群１０のセンサノード１２により受信された電波の観測情報と、当該センサノード１２の位置情報に基づいて、当該電波の発射源の位置を検出し、発射源の存在範囲を推定する。

特定部１０６は、第２センサノード群２０に含まれるセンサノード２２のうち、推定部１０４によって推定された発射源の存在範囲に含まれる複数のセンサノード２２の観測情報に基づいて、電波の発射源の位置を特定する。

図６は、本実施形態の各センサノード１２、２２の構成を論理的に示す機能ブロック図である。
各センサノード１２、２２は、電波を受信して電気信号として出力する受信部２０２と、受信部２０２の出力信号から電波観測情報を抽出して出力する電波情報取得部２０４と、現在の時刻を取得して出力する時刻情報取得部２０６と、設置された位置の情報を取得して出力する位置情報取得部２０８と、センサノードをインターネット回線に接続する回線接続部２１０とを有する。

受信部２０２は、雑音などの外乱を含む通信信号の電波をデータ化する。このとき、所望周波数に対応したアンテナなどを受信インタフェースとし、周波数ごとに振幅が測定可能な電圧計、電界強度計、スペクトラムアナライザ等を用いればよい。この受信部２０２は、所定時間にわたりサンプリング（周波数と振幅値の測定）を測定位置ごとに繰り返す機能を有しており、電波の時間経過に伴う波形変化をデジタルの時系列を伴う測定データに変換する。計測された測定データは、電波情報取得部２０４に送られる。

電波情報取得部２０４は、サンプリングされた時系列を伴う測定データから、電波源の特定に必要な少なくとも１つの電波観測情報を算出処理する。

電波観測情報の具体例としては、上述したように、電波到来方向（ＡＯＡ）を示す情報のほか、サンプリングされた時系列の波形データ、もっとも単純には受信信号強度などが挙げられる。

ＲＳＳＩやＴＤＯＡを用いる方式では、ＡＯＡを用いる方式と比較して、アレイアンテナなどの指向性アンテナを必要としないことから、設備が小型かつ簡易に構成できるという利点があり、大量に設置するセンサの位置推定法として適合性が高い。

時刻情報取得部２０６は、例えば、インターネット（ネットワーク３）経由でＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバに接続して時刻情報を取得する。また、時刻情報取得部２０６は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信器（不図示）を備えることにより、ＧＰＳ衛星からの時刻情報を取得し、補正することで、より高精度な時刻を取得する構成としてもよい。特に、ＴＤＯＡ方式では、センサ間の同期精度が位置推定精度に大きく影響するため、ほかの方式と比較して精確な時刻同期を行う必要がある。

位置情報取得部２０８は、電波情報取得部２０４により取得された電波の観測情報がどの位置で得られた結果かを対応付けるために必要な機能を提供する。例えば、ＧＰＳ受信器を備えることにより、位置情報を取得する。センサノード設置時にのみ位置情報を取得し、センサノードの内部メモリ（不図示）に位置情報を記憶しておく構成としてもよい。これによって、センサノード構成を簡略化できる。

上述したように、さらに、センサノードの識別情報（ＩＤ）とセンサノード位置情報を対応付けてセンサノード情報記憶部１１０に記憶してもよい。この構成にすれば、各センサノードはＩＤのみを保持し、位置情報までは記憶しておく必要はなくなるので、さらにセンサノードの構成を簡略化することができる。

回線接続部２１０は、センサノード１２、２２をネットワーク３に接続する機能を有する。
回線接続部２１０は、観測情報をネットワーク３を経由してサーバ装置３２（位置推定装置１００）に送信する。

このようにして各センサノード１２、２２から送信された電波観測情報は、ネットワーク３を経由してサーバ装置３２の記憶装置３４の観測情報記憶部１１２に格納される。電波観測情報は、位置推定装置１００の電波情報取得部１０２が直接各センサノード１２、２２から受信して、観測情報記憶部１１２に記憶してもよいし、各センサノード１２、２３２からサーバ装置３２の記憶装置３４の観測情報記憶部１１２に一旦ダウンロードされた後、電波情報取得部１０２が記憶装置３４にアクセスして読み出して取得してもよい。

図７は、本実施形態の図１の位置推定装置１００および図６のセンサノード１２、２２を実現するコンピュータ８０の構成の一例を示す図である。
本実施形態のコンピュータ８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８２、メモリ８４、メモリ８４にロードされた図１の位置推定装置１００および図６のセンサノード１２、２２の構成要素を実現するプログラム９０、そのプログラム９０を格納するストレージ８５、Ｉ／Ｏ（Input/Output）８６、およびネットワーク接続用インタフェース（通信Ｉ／Ｆ８７）を備える。

ＣＰＵ８２、メモリ８４、ストレージ８５、Ｉ／Ｏ８６、通信Ｉ／Ｆ８７は、バス８９を介して互いに接続され、ＣＰＵ８２により位置推定装置１００全体またはセンサノード１２、２２全体が制御される。ただし、ＣＰＵ８２などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。

メモリ８４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリである。ストレージ８５は、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）、またはメモリカードなどの記憶装置である。

ストレージ８５は、ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリであってもよい。ストレージ８５は、コンピュータ８０の内部に設けられてもよいし、コンピュータ８０がアクセス可能であれば、コンピュータ８０の外部に設けられ、コンピュータ８０と有線または無線で接続されてもよい。あるいは、コンピュータ８０に着脱可能に設けられてもよい。

ＣＰＵ８２が、ストレージ８５に記憶されるプログラム９０をメモリ８４に読み出して実行することにより、図１の位置推定装置１００または図６のセンサノード１２、２２の各ユニットの各機能を実現することができる。

Ｉ／Ｏ８６は、コンピュータ８０と他の入出力装置間のデータおよび制御信号の入出力制御を行う。他の入出力装置とは、たとえば、コンピュータ８０に接続されるキーボード、タッチパネル、マウス、およびマイクロフォン等の入力装置（不図示）と、ディスプレイ、プリンタ、およびスピーカ等の出力装置（不図示）と、これらの入出力装置とコンピュータ８０のインタフェースとを含む。さらに、Ｉ／Ｏ８６は、他の記録媒体の読み取りまたは書き込み装置（不図示）とのデータの入出力制御を行ってもよい。

通信Ｉ／Ｆ８７は、コンピュータ８０と外部の装置との通信を行うためのネットワーク接続用インタフェースである。通信Ｉ／Ｆ８７は、有線回線と接続するためのネットワークインタフェースでもよいし、無線回線と接続するためのネットワークインタフェースでもよい。例えば、位置推定装置１００とセンサノード１２、２２を実現する各コンピュータ８０は、通信Ｉ／Ｆ８７によりネットワーク３を介して互いに接続され、通信する。

図１の本実施形態の位置推定装置１００または図６のセンサノード１２、２２の各構成要素は、図７のコンピュータ８０のハードウェアとソフトウェアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。以下説明する各実施形態の各装置を示す機能ブロック図は、ハードウェア単位の構成ではなく、論理的な機能単位のブロックを示している。

位置推定装置１００は、複数のコンピュータ８０により構成されてもよいし、仮想サーバにより実現されてもよい。

本実施形態のコンピュータプログラム９０は、位置推定装置１００を実現させるためのコンピュータ８０に、第１センサノード群１０の複数のセンサノード１２が受信した電波に関する観測情報を取得する手順、第１センサノード群１０のセンサノード１２により受信された電波の観測情報と、当該センサノード１２の位置情報に基づいて、当該電波の発射源６０の位置を検出し、発射源の存在範囲６２を推定する手順、第２センサノード群２０に含まれるセンサノード２２のうち、推定された発射源６０の存在範囲６２に含まれる複数のセンサノード２２の観測情報を取得する手順、第２センサノード群２０のセンサノード２２の観測情報に基づいて、電波発射源６０の位置を特定する手順、を実行させるように記述されている。

本実施形態のコンピュータプログラム９０は、コンピュータ８０で読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。記録媒体は特に限定されず、様々な形態のものが考えられる。また、プログラム９０は、記録媒体からコンピュータ８０のメモリ８４にロードされてもよいし、ネットワークを通じてコンピュータ８０にダウンロードされ、メモリ８４にロードされてもよい。

コンピュータプログラム９０を記録する記録媒体は、非一時的な有形のコンピュータ８０が使用可能な媒体を含み、その媒体に、コンピュータ８０が読み取り可能なプログラムコードが埋め込まれる。コンピュータプログラム９０が、コンピュータ８０上で実行されたとき、コンピュータ８０に、位置推定装置１００を実現する以下のデータ処理方法を実行させる。

このように構成された本実施形態の位置推定装置１００のデータ処理方法について、以下説明する。
図８は、本実施形態の位置推定装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。
本発明の実施の形態に係るデータ処理方法は、位置推定装置１００のデータ処理方法であり、位置推定装置１００を実現するコンピュータ８０により実行されるデータ処理方法である。
本実施形態のデータ処理方法は、位置推定装置１００が、各センサノード１２、センサノード２２が受信した電波に関する観測情報を取得し（ステップＳ１０１）、第１センサノード群１０のセンサノード１２により受信された電波の観測情報と、当該センサの位置情報に基づいて、当該電波の発射源の位置を検出し、発射源の存在範囲を推定し（ステップＳ１０３）、第２センサノード群２０に含まれるセンサノード２２のうち、ステップＳ１０３で推定された発射源の存在範囲に含まれる複数のセンサノード２２の観測情報を取得し（ステップＳ１０５）、取得した複数のセンサノード２２の観測情報に基づいて、電波の発射源の位置を特定する（ステップＳ１０７）、ことを含む。

以下、図３に示す位置推定システム１のセンサノード配置の模式図を用いて具体的に説明する。上述したように、図３の例では、位置推定システム１の観測対象領域内には、第１センサノード群１０を構成するセンサノード１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、第２センサノード群２０を構成する多数のセンサノード２２（図中、一部符号省略）が配置されており、電波発射源６０（図中、ハッチングで示す）の位置を推定することを仮定して説明する。

まず、電波情報取得部１０２が、観測対象領域内の第１センサノード群１０のセンサノード１２ａ、１２ｂ、１２ｃを動作させ、電波の観測情報をそれぞれ取得する。
電波情報取得部１０２は、各センサノードにおいて取得される電波観測情報の種類や、周波数、帯域などの条件を設定する機能を有してもよい。さらに、電波情報取得部１０２は、設定条件に従って、遠隔での各センサノードの起動や動作の制御を行う機能を有してもよい。また、各センサノードに対して、指定した時刻に観測を時刻する指示を行う機能を有してもよい。

また、電波情報取得部１０２は、第１センサノード群１０の複数のセンサノード１２の中から観測情報を取得するセンサノード１２を選択できてもよい。この観測情報を取得するセンサノード１２の選択方法は、特に限定されない。例えば、本実施形態のように、センサノード１２の数が少ない場合は、オペレータにより手動で選択してもよい。あるいは、分割された観測対象領域毎に事前に選択されたセンサノード１２の情報を記憶しておき、その情報に基づき、自動的に電波情報取得部１０２が選択されたセンサノード１２の情報を取得する構成としてもよい。

第１センサノード群１０のセンサノード１２は、その設置間隔が広い（例えば１０〜２０ｋｍ）ため、不法電波発生の申告があった地域などの電波発射源の事前情報、またはオペレータの経験等によって、手動による選択でも対応可能である。
なお、位置推定のために必要なノード数は、ＡＯＡ方式では最小２点、ＲＳＳＩ、ＴＤＯＡ方式では最小３点である。

センサノードからの情報取得は、都度電波情報取得部１０２がセンサノードに情報提供を要求する構成でもよいし、事前に時刻指定されたスケジュールに従ってセンサノードが動作して位置推定装置１００に情報を送信する構成としてもよい。

なお、本実施形態では、センサノード１２から取得される電波観測情報として電波の到来方向を想定している。各センサノード１２が取得した電波の到来方向の情報はネットワーク３を介して電波情報取得部１０２により取得され、観測情報記憶部１１２に記憶される（ステップＳ１０１）。

次に、取得した電波観測情報から、推定部１０４により、発射源の存在範囲の位置推定処理（ステップＳ１０３）が実行される。推定部１０４による位置推定処理の詳細フローを図９に示す。

まず、事前に、位置推定の条件として、オペレータが推定手法（上述したＭＵＳＩＣ法、ＥＳＰＲＩＴ法等）や所望の精度などの条件を入力する。ここでは、位置推定のために選択されたセンサノード１２ａ、１２ｂ、１２ｃの情報（設置位置、センサノードのスペック、校正日時など）が画面（不図示）に表示される。さらに、観測する電波の周波数や帯域などの条件を画面上で設定できるものとする。

推定部１０４は、これらの入力された条件を受け付ける（ステップＳ１１１）。受け付けた条件は、条件情報記憶部（不図示）に記憶され、オペレータにより変更操作により変更されるまで保持され、使用される構成としてもよいし、都度設定を受け付ける構成としてもよい。

次に、推定部１０４は、前記条件に従い、各センサノード１２が計測した電波到来方向と、当該各センサノード１２の位置情報に基づいて、電波の発射源の位置を検出する（ステップＳ１１３）。図３において、破線で示される方位線７０ａ、７０ｂ、７０ｃは、各センサノード１２ａ、１２ｂ、１２ｃで取得した到来方向をそれぞれ示している。

推定部１０４は、各センサノード１２の測定誤差を考慮して補正処理等を行い、電波発射源６０の存在範囲６２を算出する（ステップＳ１１５）。

センサノード１２の電波観測情報には誤差を含むため、図３にも示されるように、３つの方位線７０ａ、７０ｂ、７０ｃは一点で交わらない。そのため、推定される電波発射源６０の位置は一箇所には求まらず、電波発射源６０の存在を示す存在範囲６２として求められる。具体的には、各センサノード１２の観測結果の測定誤差による確率分布情報等を考慮し、３つのセンサノード１２から推定される存在確率が所定値以上になる領域を存在範囲６２として求めることができる。事前に指定される所定値に応じて領域の大きさを調整することができる。
都市環境においては、マルチパスの影響により測定誤差が大きくなることから、特に精度の劣化が大きく、推定した存在範囲６２のエリアが広くなる傾向にある。

このように、推定部１０４による位置推定処理では、広域の範囲におけるセンサノード１２の情報を用いて電波発射源６０の大まかな位置（存在範囲６２）が推定される。図３の例では、存在範囲６２を一点鎖線の楕円で示している。

推定部１０４により推定された存在範囲６２の情報は、日時情報に関連付けて発射源位置情報記憶部１１４（不図示）に記憶される。発射源位置情報記憶部１１４は、例えば、記憶装置３４に含まれる。
本フローの推定部１０４による位置推定処理が終了すると、図８のフローに戻る。

次に、第２センサノード群２０に含まれるセンサノード２２のうち、推定部１０４によりステップＳ１０３で推定された存在範囲６２に含まれる複数のセンサノード２２の観測情報を、電波情報取得部１０２が取得する（ステップＳ１０５）。電波情報取得部１０２が取得したセンサノード２２の観測情報は、観測情報記憶部１１２に記憶される。

そして、特定部１０６により、電波発射源６０の位置を特定する処理（ステップＳ１０７）が実行される。
特定部１０６の動作は推定部１０４と基本的には同じである。しかし、電波観測情報を取得するセンサノードは、推定部１０４は第１センサノード群１０から、特定部１０６は第２センサノード群２０から用いられる。また、推定部１０４による広域位置推定と特定部１０６による狭域位置推定では、手法の違いや条件などが異なることが想定される。しかし、動作フロー自体は同様であるため、推定部１０４と特定部１０６を一つの機能ブロックに集約することも可能である。

特定部１０６による電波発射源６０の特定処理については、後述する実施形態で詳細に説明する。

位置推定装置１００は、さらに、推定部１０４により推定された電波発射源６０の存在範囲６２を示す情報と、特定部１０６により特定された電波発射源６０の位置を示す情報とを合わせて出力する出力部（不図示）を備えてもよい。
出力部は、例えば、ディスプレイやプリンタ等の出力装置、または、各種の記録媒体である。

出力部は、ディスプレイ上に地図画面を表示するとともに、図３のような推定部１０４で算出した存在範囲６２、方位線７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、各センサノードの位置を地図上に重ねて表示してもよい。

また、この例では、地図画面上でオペレータ操作により、センサノード１２を選択できてもよい。電波情報取得部１０２は、選択されたセンサノード１２ａ、１２ｂ、１２ｃを動作させ、電波の観測情報をそれぞれ取得する。

以上説明したように、本実施形態の位置推定システム１において、広域をカバーする第１センサノード群１０を用いた推定部１０４による位置推定処理と、より高密度配置された第２センサノード群２０を用いて、推定部１０４により推定された存在範囲６２に含まれるセンサノード２２のみを動作させた特定部１０６による位置推定処理とを連携することによって、電波発射源６０を特定する。

この構成によれば、推定部１０４により絞り込まれた存在範囲６２に含まれるセンサノード２２を用いて位置推定処理を行うので、最適な数のセンサノード制御で電波発射源を高精度に特定することができる。

さらに、特に、センサノードがバッテリーで駆動する場合には、できる限り電力消費を抑制することが必要であり、位置推定に必要なセンサノードに限定してデータを取得できることが望ましい。本発明の位置推定システム１では、必要最小限のセンサノードのみを動作させて精度の高い位置推定処理が実行できるため、処理の負荷やセンサノードの消費電力を削減できる。

また、特許文献１に記載された小型センサノードによる高密度な電波監視においても、単純な電波強度計測のみではなく、センサノード群で取得した電波観測情報を用いて発射源の推定処理を実行することが望ましい。広域をカバーする電波監視システムでは、センサ局の数が限られていることから、オペレータが手動で発射源推定に用いるセンサ局を選択することが行われていた。これに対し、大量に配置されたセンサノード群から、同様の手順でセンサノードを選択する処理を行うことは現実的ではない。

また、電波発射源の位置推定において、データを取得するセンサノード数が増加すると処理の負荷は指数的に増大するが、精度の改善は少ないことが知られており、不必要に大量のセンサノードデータを用いて処理を行うことは望ましくない。特に、車両などの移動体に搭載された不法無線局の位置を追跡するような場合には、数秒で処理を完了する必要がある。

本発明の位置推定システム１によれば、適切な数のセンサノードを用いて高精度に電波発射源６０を特定できるので、上記課題を解決できる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について、以下説明する。
図１０は、本実施形態の位置推定装置３００の論理的な構成を示す機能ブロック図である。
本実施形態の位置推定装置３００は、電波情報取得部１０２と、推定部１０４と、特定部１０６と、選択部３０２と、を備える。電波情報取得部１０２、推定部１０４、および特定部１０６は、図１の上記実施形態の位置推定装置１００と同様である。

選択部３０２は、推定部１０４によって推定された電波発射源６０の存在範囲６２に基づいて、第２センサノード群２０から少なくとも一つのセンサノード２２を選択する。
特定部１０６は、選択部３０２によって選択されたセンサノード２２の観測情報に基づいて、電波発射源６０の位置を特定する。

本実施形態の位置推定装置３００は、上記実施形態の図８のフローチャートのステップＳ１０５のセンサ位置特定処理の前に、選択部３０２によるセンサ選択処理を行う。

図１１は、本実施形態の選択部３０２によるセンサ選択処理の詳細フローを示すフローチャートである。
図８のフローチャートのステップＳ１０３の後、本フローが開始する。まず、選択部３０２は、推定部１０４で算出した電波発射源６０の存在範囲６２を取得する（ステップＳ２０１）。次に、存在範囲６２近傍の第２センサノード群２０の配置や電波環境を考慮して、オペレータが操作画面（不図示）上でセンサ選択方法を選択する（ステップＳ２０３）。例えば、センサの選択方法は、オペレータ操作による手動選択と、位置推定装置３００による自動選択がある。各センサ選択方法の詳細については後述する。

そして、選択部３０２が選択方法を受け付け、受け付けた選択方法に従ってセンサノード２２が選択される（ステップＳ２０５）。そして、本フローを終了し、図８のフローチャートのステップＳ１０５に戻る。

本実施形態において、ステップＳ２０３でオペレータにより、センサ選択方法を選べるようにしている理由は、推定方式の種類やセンサノードの配置などによって最適な方法が異なるケースが考えられるためである。

例えば、推定部１０４で推定した存在範囲６２に対して、内部に位置する第２センサノード群２０のセンサノード２２が少ない場合や、三点測量などの必要なセンサノード数が少ない位置推定手法を行う場合は、手動で選択してもよい。手動選択の場合は、出力部が図３のような地図画面を表示し、オペレータにセンサノード２２を選択させることができる。

本実施形態においても、位置推定装置３００は、上記実施形態と同様に、推定部１０４により推定された電波発射源６０の存在範囲６２を示す情報と、特定部１０６により特定された電波発射源６０の位置を示す情報とを合わせて出力する出力部（不図示）を備えてもよい。

本実施形態では、上記実施形態と同様にこの地図画面用いて、オペレータは、センサノード１２の選択を行えるとともに、さらに、地図画面上でオペレータ操作により、センサノード２２を選択することができる。

さらに、選択部３０２は、自動的にセンサを選択する構成としてもよい。
なお、推定された存在範囲６２の近傍に第２センサノード群２０が配置されていない場合は、選択部３０２は存在範囲をさらに絞り込むためのセンサノード２２を選ぶことができない。そのため、前提条件として、既存の監視システムで存在していた監視の目が届かない地域、周波数帯、時間帯などを事前に把握して第２センサノード群２０を設置することが必要である。ここでは、推定部１０４で推定した存在範囲６２近傍に第２センサノード群２０が予め設置されていると仮定して説明を続ける。

以下、存在範囲６２に基づき、第２センサノード群２０から自動的にセンサノード２２を選択する方法について述べる。

このとき、選択部３０２は、推定部１０４によって推定された存在範囲６２内において、受信信号強度が最も高いセンサが含まれる分割区域に対して、隣接する分割区域を含む領域に含まれるセンサを、第２センサノード群２０の中から選択することができる。

有効な分割手法としてボロノイ分割を用いることができる。まず、ボロノイ分割によるセンサ選択処理について説明する。
ボロノイ分割は、ある距離空間上の任意の位置に配置された複数個の母点に対して、同一距離空間上の他の点がどの母点に近いかによって領域分けを行う最近傍探索手法である。センサノードが配置された地点を母点としてボロノイ分割を行うことで、各センサノード２２近傍の領域が可視化できる。

図１２は、分散配置された第２センサノード群２０の位置座標に対して、ボロノイ分割を行った結果を示す模式図である。図中の点が各センサノード２２の位置を示しており、ボロノイ分割によって、センサノード２２の最近傍領域が区分けされている。図中、電波発射源６０は×印で示される。ここで、図１２の例ではランダムにセンサノード２２が配置されているが、実際はセンサノード２２の設置台数を減らすため、ある程度センサノード２２間を離間して設置が行われることを付記しておく。

図１３は、センサノード２２のボロノイ分割による領域と、存在範囲６２の重なっている領域を網掛け表示で示している。これらの領域に含まれるセンサノード２２が、特定部１０６における位置推定に観測情報が用いられるセンサノード２２の候補となる。

また、三点測量に基づく位置推定の精度は、発射源がセンサノード２２を結ぶ三角形の内部に存在する場合に比較して、外部に存在する場合には大きく劣化することが知られている。そのため、三点測量によるセンサノードを選択する場合には、できるだけ電波発射源６０を内包するように推測してセンサノードを選ぶことが望ましい。

図１２および図１３の図は、出力部により、ディスプレイ上に地図画面として表示することができる。

自由空間伝搬を仮定すると、ボロノイ分割によって分割された区域は、各センサノードから最近傍の領域であることから、発射源６０が図１３の位置に存在するときは、同じ区域に存在するセンサが最も高いＲＳＳＩとなる。実際の伝搬環境では、電波発射源からの距離が最短でない位置のセンサノードが高いＲＳＳＩを示すことも考えられるが、センサノードがある程度規則的な間隔で配置されていれば、ＲＳＳＩの最も高いセンサノードが電波発射源と最近接である確率が高い。

このことから、存在範囲６２内部に存在するセンサノードにおいて、最もＲＳＳＩの高いセンサノードが形成するボロノイ分割区域に隣接する区域のセンサノードを選択すると、高い確率で電波発射源が内部に存在することが予測できる。

三点測量に基づく位置推定では、センサノードを結んだ角度が１８０度に近づくほど精度が劣化する。また、測量点を５つ以上増やしても精度はあまり向上しないことが知られている。そのため、選択されたセンサノードを結ぶ多角形のうち、直線に近くなるような角のセンサノードを省くなどの処理を行ってもよい。図１３では、ランダムにセンサノードが配置されているが、例えば、格子状にセンサノードが配置されてもよい。格子状にセンサノードが配置されている場合、ボロノイ分割も格子状となり、角が直線に近いセンサノードを削ることは計算量削減に有効に寄与する。

また、特定部１０６における位置推定法として、最小二乗法や最尤推定法などを用いた統計的位置推定法を使用することも考えられる。この場合は、上記のように観測情報としてＲＳＳＩを用いて、ＲＳＳＩの高いセンサノードのボロノイ分割領域に近接するセンサノードを選択してもよいし、センサの数が処理速度に対して膨大でなければ、存在範囲６２と重なっているボロノイ分割区域に含まれる全センサノードを用いて推定結果を演算してもよい。

さらにまた、特定部１０６における位置推定法として、電波の強度と発生源の位置とを紐づけたフィンガープリントを使用してもよい。これは、発射源が各位置に存在する場合のＲＳＳＩをデータベースとして記憶媒体３４に格納しておき、新たに測定したＲＳＳＩとデータベースとを照合することによって位置を特定する手法である。こうした手法には、事前のデータベース構築が必要になる一方で、統計的モデルがあてはまらない電波環境においても高い特定精度を有するという利点がある。

この場合、選択部３０２は、第２センサノード群２０が配置された位置座標に基づいてボロノイ分割を行い、センサノード２２毎に領域を分割し、推定部１０４によって推定された存在範囲６２内の分割区域に含まれる第２センサノード群２０のセンサノード２２を選択する。
つまり、選択部３０２は、推定部１０４によって推定された存在範囲６２と、分割された区域が重なる領域に含まれる第２センサノード群２０のセンサノード２２を選択する。

また、分割手法として、ボロノイ分割と双対関係にあるドロネー三角形分割を用いてもよい。ドロネー三角形分割では、センサノード間を結んだ領域が三角形で分割される。このとき、ボロノイ分割と同様に重なっている領域を形成するセンサノードを選択することで同様の効果が得られる。

また、センサノードごとに重み付けしたボロノイ分割を行ってもよい。例えば、第２センサノード群２０に含まれるセンサノードの受信感度がそれぞれ異なるような場合は、観測情報記憶部１１２に各センサノードの性能に関する情報を位置情報と紐付けて記憶しておき、感度のよいセンサは分割領域が広くなるような分割処理を行う構成としてもよい。

以上により、ボロノイ分割、またはドロネー三角形分割に基づき、特定部１０６の狭域位置推定に用いるセンサノード２２が自動的に選択される。

このようにして選択されたセンサノード２２を用いて位置特定を行う位置特定処理の詳細フローを図１４に示す。
まず、第２センサノード群２０のセンサノード２２のうち、推定部１０４により推定された存在範囲６２に含まれる複数のセンサノード２２（例えば、図３の２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）の観測情報（例えば、時系列の波形データやＲＳＳＩ等）を、特定部１０６による位置特定処理に用いる情報として電波情報取得部１０２が取得する（ステップＳ１２１）。

そして、事前に、位置推定の条件として、オペレータが推定手法や所望の精度などの条件を入力する。位置推定を行う方式はＡＯＡ、ＲＳＳＩ、ＴＤＯＡ、またはそれらの組み合わせに基づき実行される。特定部１０６が入力された条件を受け付ける（ステップＳ１２３）。受け付けた条件は、条件情報記憶部（不図示）に記憶され、オペレータにより変更操作により変更されるまで保持され、使用されるものとする。

次に、特定部１０６は、前記条件に従い、各センサノード２２ａ、２２ｂ、２２ｃが計測した観測情報に基づいて、電波発射源６０の位置を特定する。本実施形態では、特定部１０６は、第２センサノード群２０の３つのセンサノード２２ａ、２２ｂ、２２ｃの時系列波形データを用いて、各センサノード２２の電波の到来時間差を計測し、三点計量の原理を用いて各センサノード２２ａ、２２ｂ、２２ｃから電波の電波発射源６０までの距離を推定し、電波発射源６０の位置を算出する。

図１５は、選択部３０２により選択された存在範囲６２内の３つのセンサノード２２ａ、２２ｂ、２２ｃを用いた、電波発射源６０の位置特定処理を説明するための模式図である。
選択された３つのセンサノード２２ａ、２２ｂ、２２ｃに対して、ＴＤＯＡに基づいた三点測量を実行すると、各センサノードのペアに対して、図１５に示すような等到来時間差線７２ａ、７２ｂ、７２ｃが描かれ、交点に電波発射源６０が存在すると推定できる。実際には、推定部１０４の推定結果と同様に計測誤差が生じることから、等到来時間差線は１点で交わらず、電波発射源の存在範囲７４が示される。

このように、推定部１０４の推定結果である存在範囲６２が、特定部１０６の推定結果である存在範囲７４に絞り込まれ、電波発射源６０の高精度な特定が可能となる。
特定部１０６により特定された存在範囲７４の情報は、日時情報に関連付けて発射源位置情報記憶部１１４（不図示）に記憶される。
本フローの位置特定処理が終了すると、図８のフローに戻る。

以上説明したように、本実施形態において、選択部３０２により、適切なセンサノード２２の選択を行うことができる。
この構成によれば、上記実施形態と同様な効果を奏するとともに、さらに、適切なセンサノード２２を用いて精度よく電波発射源６０の位置推定を行うことができる。
つまり、電波環境の複雑な都市内や移動する不法無線局に対する迅速な取り締まりが可能となる。また、必要最小限のセンサノードのみを動作させることができるため、処理の負荷やセンサノードの消費電力を削減できる。

本発明によれば、既存の遠隔方位測定設備を有効に活用しつつ、精度が要求される地域に重点的に小型センサを設置することで所望の精度を得ることができる。また、不法電波だけでなく、混信電波や救難信号などの発射源の推定や、電波のより安全な利用、公平な利用を促進するための、電波局の配置の設計を支援するシステムといった用途にも適用可能である。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
例えば、複数の電波発射源が存在した場合について考えると、方式によってはそれぞれの発射源を区別することは難しい。正規無線に対して同時刻に不法電波が発生した場合、不法無線局を識別して位置を推定する必要がある。正規無線の位置があらかじめ分かっていない場合、従来のＲＳＳＩ、ＴＤＯＡ方式を用いたセンサネットワーク単独でこうした状況に対処することは難しい。

ＤＥＵＲＡＳ−Ｄなどの到来方向を用いた遠隔方位測定設備では、複数方位の同時計測が可能であり、また、混信分離機能を有していれば、あらかじめ正規無線の発射源位置を把握していなくとも、正規無線と不法無線の区別が可能である。

そのため、推定部１０４で不法無線局の存在範囲を限定し、その存在範囲対して狭域位置推定部が範囲を絞り込む手順を踏むことで、正規無線と不法無線が同時に存在する場合でも、不法無線を識別して発射源の位置を特定することができる。

このように設置数が少ないが高機能である第１センサノード群１０と、設置数が多いが簡易構成である第２センサノード群２０を連携することで、本発明の位置推定システム１の利点を最大化できる。

第２センサノード群２０は、推定部１０４と連携するのみではなく、単独で制御して位置推定を行える構成としてもよい。例えば、電波発射源の事前情報として地域が限定されており、その地域に配置された第２センサノード群２０のセンサノード２２の数が処理速度に対して問題にならない場合は、上記のようなセンサノード総当たりによる処理を行ってもよい。そのため、各センサノードは設置された地区における識別情報を保持しており、選択部３０２により特定の地域ごとにセンサを選択できる構成とすることが望ましい。選択部３０２による選択方法は、オペレータによる手動選択でもよいし、電波発射源６０の地域情報に基づいて、自動で選択されてもよい。

以上、実施形態および実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
なお、本発明において利用者に関する情報を取得、利用する場合は、これを適法に行うものとする。

上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下に限られない。
１． 複数の位置に配置された、電波を受信する機能を有する複数のセンサを含むセンサノード群を用いた位置推定装置であって、
前記センサノード群は、複数の前記センサを含む第１センサノード群と、前記第１センサノード群より高密度に配置された、複数の前記センサを含む第２センサノード群とを含み、
各前記センサが受信した電波に関する観測情報を取得する電波情報取得手段と、
前記第１センサノード群の前記センサにより受信された前記電波の観測情報と、当該センサの位置情報に基づいて、当該電波の発射源の位置を検出し、前記発射源の存在範囲を推定する推定手段と、
前記第２センサノード群に含まれる前記センサのうち、前記推定手段によって推定された前記発射源の前記存在範囲に含まれる複数の前記センサの前記観測情報に基づいて、前記電波の前記発射源の位置を特定する特定手段と、
を備える位置推定装置。
２． １．に記載の位置推定装置において、
前記第１センサノード群の前記センサは、前記第２センサノード群の前記センサより指向性が高いアンテナを含み、
前記電波情報取得手段は、前記第１センサノード群の前記センサが受信した前記電波の到来方向を示す観測データを前記観測情報として取得する、位置推定装置。
３． １．または２．に記載の位置推定装置において、
前記推定手段によって推定された前記発射源の前記存在範囲に基づいて、前記第２センサノード群から少なくとも一つの前記センサを選択する選択手段をさらに備え、
前記特定手段は、前記選択手段によって選択された前記第２センサノード群に含まれる前記センサの前記観測情報に基づいて、前記電波の前記発射源の位置を特定する、位置推定装置。
４． ３．に記載の位置推定装置において、
前記選択手段は、
前記第２センサノード群が配置された位置座標に基づいてボロノイ分割、またはドロネー三角形分割を行い、前記センサ毎に領域を分割し、前記推定手段によって推定された前記存在範囲内の分割区域を含む領域内の前記第２センサノード群のセンサを選択する、位置推定装置。
５． ３．または４．に記載の位置推定装置において、
前記選択手段は、
前記第２センサノード群が配置された位置座標に基づいてボロノイ分割、またはドロネー三角形分割を行い、前記センサ毎に領域を分割し、前記推定手段によって推定された前記存在範囲内の前記第２センサノード群の中から、受信信号強度が最も高いセンサが含まれる分割区域に対して、隣接する分割区域を含む領域内のセンサを選択する、位置推定装置。
６． １．から５．いずれか一つに記載の位置推定装置において、
前記電波情報取得手段は、前記第２センサノード群の前記センサが受信した前記電波の受信信号強度の測定データ、および所定時間サンプリングされた前記電波の時系列波形データ、の少なくともいずれか一つを前記観測情報として取得する、位置推定装置。

７． 複数の位置に配置された、電波を受信する機能を有する複数のセンサを含む第１センサノード群と、
前記第１センサノード群より高密度に配置された、複数の前記センサを含む第２センサノード群と、
各前記センサが受信した電波に関する観測情報を取得する電波情報取得手段と、
前記第１センサノード群の前記センサにより受信された前記電波の観測情報と、当該センサの位置情報に基づいて、当該電波の発射源の位置を検出し、前記発射源の存在範囲を推定する推定手段と、
前記第２センサノード群に含まれる前記センサのうち、前記推定手段によって推定された前記発射源の前記存在範囲に含まれる複数のセンサの前記観測情報に基づいて、前記電波の前記発射源の位置を特定する特定手段と、
を備える位置推定システム。
８． ７．に記載の位置推定システムにおいて、
前記第１センサノード群の前記センサは、前記第２センサノード群の前記センサより指向性が高いアンテナを含み、
前記電波情報取得手段は、前記第１センサノード群の前記センサが受信した前記電波の到来方向を示す観測データを前記観測情報として取得する、位置推定システム。
９． ７．または８．に記載の位置推定システムにおいて、
前記推定手段によって推定された前記発射源の前記存在範囲に基づいて、前記第２センサノード群から少なくとも一つの前記センサを選択する選択手段をさらに備え、
前記特定手段は、前記選択手段によって選択された前記第２センサノード群に含まれる前記センサの前記観測情報に基づいて、前記電波の前記発射源の位置を特定する、位置推定システム。
１０． ９．に記載の位置推定システムにおいて、
前記選択手段は、
前記第２センサノード群が配置された位置座標に基づいてボロノイ分割、またはドロネー三角形分割を行い、前記センサ毎に領域を分割し、前記推定手段によって推定された前記存在範囲内の分割区域を含む領域内の前記第２センサノード群のセンサを選択する、位置推定システム。
１１． ９．または１０．に記載の位置推定システムにおいて、
前記選択手段は、
前記第２センサノード群が配置された位置座標に基づいてボロノイ分割、またはドロネー三角形分割を行い、前記センサ毎に領域を分割し、前記推定手段によって推定された前記存在範囲内の前記第２センサノード群の中から、受信信号強度が最も高いセンサが含まれる分割区域に対して、隣接する分割区域を含む領域内のセンサを選択する、位置推定システム。
１２． ７．から１１．いずれか一つに記載の位置推定システムにおいて、
前記電波情報取得手段は、前記第２センサノード群の前記センサが受信した前記電波の受信信号強度の測定データ、および所定時間サンプリングされた前記電波の時系列波形データ、の少なくともいずれか一つを前記観測情報として取得する、位置推定システム。

１３． 複数の位置に配置された、電波を受信する機能を有する複数のセンサを含むセンサノード群を用いた位置推定装置のデータ処理方法であって、
前記センサノード群は、複数の前記センサを含む第１センサノード群と、前記第１センサノード群より高密度に配置された、複数の前記センサを含む第２センサノード群とを含み、
前記位置推定装置が、
前記第１センサノード群のセンサノードが受信した電波に関する観測情報を取得し、
前記第１センサノード群の前記センサノードにより受信された前記電波の観測情報と、当該センサノードの位置情報に基づいて、当該電波の発射源の位置を検出し、前記発射源の存在範囲を推定し、
前記第２センサノード群に含まれる前記センサのうち、推定された前記発射源の前記存在範囲に含まれる複数の前記センサノードの前記観測情報を取得し、
前記第２センサノード群の前記センサノードの前記観測情報に基づいて、前記電波の前記発射源の位置を特定する、位置推定装置のデータ処理方法。
１４． １３．に記載の位置推定装置のデータ処理方法において、
前記第１センサノード群の前記センサは、前記第２センサノード群の前記センサより指向性が高いアンテナを含み、
前記位置推定装置が、
前記第１センサノード群の前記センサが受信した前記電波の到来方向を示す観測データを前記観測情報として取得する、位置推定装置のデータ処理方法。
１５． １３．または１４．に記載の位置推定装置のデータ処理方法において、
前記位置推定装置が、
推定された前記発射源の前記存在範囲に基づいて、前記第２センサノード群から少なくとも一つの前記センサを選択し、
選択された前記第２センサノード群に含まれる前記センサの前記観測情報に基づいて、前記電波の前記発射源の位置を特定する、位置推定装置のデータ処理方法。
１６． １５．に記載の位置推定装置のデータ処理方法において、
前記位置推定装置が、
前記第２センサノード群が配置された位置座標に基づいてボロノイ分割、またはドロネー三角形分割を行い、前記センサ毎に領域を分割し、推定された前記存在範囲内の分割区域を含む領域内の前記第２センサノード群のセンサを選択する、位置推定装置のデータ処理方法。
１７． １５．または１６．に記載の位置推定装置のデータ処理方法において、
前記位置推定装置が、
前記第２センサノード群が配置された位置座標に基づいてボロノイ分割、またはドロネー三角形分割を行い、前記センサ毎に領域を分割し、推定された前記存在範囲内の前記第２センサノード群の中から、受信信号強度が最も高いセンサが含まれる分割区域に対して、隣接する分割区域を含む領域内のセンサを選択する、位置推定装置のデータ処理方法。
１８． １３．から１７．いずれか一つに記載の位置推定装置のデータ処理方法において、
前記位置推定装置が、
前記第２センサノード群の前記センサが受信した前記電波の受信信号強度の測定データ、および所定時間サンプリングされた前記電波の時系列波形データ、の少なくともいずれか一つを前記観測情報として取得する、位置推定装置のデータ処理方法。

１９． 複数の位置に配置された、電波を受信する機能を有する複数のセンサを含むセンサノード群を用いた位置推定装置を実現するコンピュータに、
前記センサノード群は、複数の前記センサを含む第１センサノード群と、前記第１センサノード群より高密度に配置された、複数の前記センサを含む第２センサノード群とを含み、
前記センサノード群に含まれる第１センサノード群の複数のセンサノードが受信した電波に関する観測情報を取得する手順、
前記第１センサノード群の前記センサノードにより受信された前記電波の観測情報と、当該センサノードの位置情報に基づいて、当該電波の発射源の位置を検出し、前記発射源の存在範囲を推定する手順、
前記センサノード群に含まれる前記第１センサノード群より高密度に複数のセンサノードが配置された第２センサノード群に含まれる前記センサノードのうち、推定された前記発射源の前記存在範囲に含まれる複数の前記センサノードの前記観測情報を取得する手順、
前記第２センサノード群の前記センサノードの前記観測情報に基づいて、前記電波の前記発射源の位置を特定する手順、を実行させるためのプログラム。
２０． １９．に記載のプログラムにおいて、
前記第１センサノード群の前記センサは、前記第２センサノード群の前記センサより指向性が高いアンテナを含み、
前記観測情報を取得する手順において、前記第１センサノード群の前記センサが受信した前記電波の到来方向を示す観測データを前記観測情報として取得する手順をコンピュータに実行させるためのプログラム。
２１． １９．または２０．に記載のプログラムにおいて、
前記推定する手順によって推定された前記発射源の前記存在範囲に基づいて、前記第２センサノード群から少なくとも一つの前記センサを選択する手順をコンピュータにさらに実行させ、
前記特定する手順において、前記選択する手順によって選択された前記第２センサノード群に含まれる前記センサの前記観測情報に基づいて、前記電波の前記発射源の位置を特定する手順をコンピュータに実行させるためのプログラム。
２２． ２１．に記載のプログラムにおいて、
前記選択する手順において、
前記第２センサノード群が配置された位置座標に基づいてボロノイ分割、またはドロネー三角形分割を行い、前記センサ毎に領域を分割し、前記推定する手順によって推定された前記存在範囲内の分割区域を含む領域内の前記第２センサノード群のセンサを選択する手順をコンピュータに実行させるためのプログラム。
２３． ２１．または２２．に記載のプログラムにおいて、
前記選択する手順において、
前記第２センサノード群が配置された位置座標に基づいてボロノイ分割、またはドロネー三角形分割を行い、前記センサ毎に領域を分割し、前記推定する手順によって推定された前記存在範囲内の前記第２センサノード群の中から、受信信号強度が最も高いセンサが含まれる分割区域に対して、隣接する分割区域を含む領域内のセンサを選択する手順をコンピュータに実行させるためのプログラム。
２４． １９．から２３．いずれか一つに記載のプログラムにおいて、
前記観測情報を取得する手順において、前記第２センサノード群の前記センサが受信した前記電波の受信信号強度の測定データ、および所定時間サンプリングされた前記電波の時系列波形データ、の少なくともいずれか一つを前記観測情報として取得する手順をコンピュータに実行させるためのプログラム。

１ 位置推定システム
３ ネットワーク
１０ 第１センサノード群
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ センサ
２０ 第２センサノード群
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ センサノード
３０ センサ局
３２ サーバ装置
３４ 記憶装置
６０ 電波発射源
６２ 存在範囲
７０ａ、７０ｂ、７０ｃ 方位線
７２ａ、７２ｂ、７２ｃ 等到来時間差線
７４ 存在範囲
８０ コンピュータ
８２ ＣＰＵ
８４ メモリ
８６ Ｉ／Ｏ
８５ ストレージ
８７ 通信Ｉ／Ｆ
８９ バス
９０ プログラム
１００ 位置推定装置
１０２ 電波情報取得部
１０４ 推定部
１０６ 特定部
１１０ センサノード情報記憶部
１１２ 観測情報記憶部
１１４ 発射源位置情報記憶部
２０２ 受信部
２０４ 電波情報取得部
２０６ 時刻情報取得部
２０８ 位置情報取得部
２１０ 回線接続部
３００ 位置推定装置
３０２ 選択部

Claims (9)

1. 複数の位置に配置された、電波を受信する機能を有する複数のセンサを含むセンサノード群を用いた位置推定装置であって、
   前記センサノード群は、複数の前記センサを含む第１センサノード群と、前記第１センサノード群より高密度に配置された、複数の前記センサを含む第２センサノード群とを含み、
   各前記センサが受信した電波に関する観測情報を取得する電波情報取得手段と、
   前記第１センサノード群の前記センサにより受信された前記電波の観測情報と、当該センサの位置情報に基づいて、当該電波の発射源の位置を検出し、前記発射源の存在範囲を推定する推定手段と、
   前記第２センサノード群に含まれる前記センサのうち、前記推定手段によって推定された前記発射源の前記存在範囲に含まれる複数の前記センサの前記観測情報に基づいて、前記電波の前記発射源の位置を特定する特定手段と、
   を備える位置推定装置。
2. 請求項１に記載の位置推定装置において、
   前記第１センサノード群の前記センサは、前記第２センサノード群の前記センサより指向性が高いアンテナを含み、
   前記電波情報取得手段は、前記第１センサノード群の前記センサが受信した前記電波の到来方向を示す観測データを前記観測情報として取得する、位置推定装置。
3. 請求項１または２に記載の位置推定装置において、
   前記推定手段によって推定された前記発射源の前記存在範囲に基づいて、前記第２センサノード群から少なくとも一つの前記センサを選択する選択手段をさらに備え、
   前記特定手段は、前記選択手段によって選択された前記第２センサノード群に含まれる前記センサの前記観測情報に基づいて、前記電波の前記発射源の位置を特定する、位置推定装置。
4. 請求項３に記載の位置推定装置において、
   前記選択手段は、
   前記第２センサノード群が配置された位置座標に基づいてボロノイ分割、またはドロネー三角形分割を行い、前記センサ毎に領域を分割し、前記推定手段によって推定された前記存在範囲内の分割区域を含む領域内の前記第２センサノード群のセンサを選択する、位置推定装置。
5. 請求項３または４に記載の位置推定装置において、
   前記選択手段は、
   前記第２センサノード群が配置された位置座標に基づいてボロノイ分割、またはドロネー三角形分割を行い、前記センサ毎に領域を分割し、前記推定手段によって推定された前記存在範囲内の前記第２センサノード群の中から、受信信号強度が最も高いセンサが含まれる分割区域に対して、隣接する分割区域を含む領域内のセンサを選択する、位置推定装置。
6. 請求項１から５いずれか一項に記載の位置推定装置において、
   前記電波情報取得手段は、前記第２センサノード群の前記センサが受信した前記電波の受信信号強度の測定データ、および所定時間サンプリングされた前記電波の時系列波形データ、の少なくともいずれか一つを前記観測情報として取得する、位置推定装置。
7. 複数の位置に配置された、電波を受信する機能を有する複数のセンサを含む第１センサノード群と、
   前記第１センサノード群より高密度に配置された、複数の前記センサを含む第２センサノード群と、
   各前記センサが受信した電波に関する観測情報を取得する電波情報取得手段と、
   前記第１センサノード群の前記センサにより受信された前記電波の観測情報と、当該センサの位置情報に基づいて、当該電波の発射源の位置を検出し、前記発射源の存在範囲を推定する推定手段と、
   前記第２センサノード群に含まれる前記センサのうち、前記推定手段によって推定された前記発射源の前記存在範囲に含まれる複数のセンサの前記観測情報に基づいて、前記電波の前記発射源の位置を特定する特定手段と、
   を備える位置推定システム。
8. 複数の位置に配置された、電波を受信する機能を有する複数のセンサを含むセンサノード群を用いた位置推定装置のデータ処理方法であって、
   前記センサノード群は、複数の前記センサを含む第１センサノード群と、前記第１センサノード群より高密度に配置された、複数の前記センサを含む第２センサノード群とを含み、
   前記位置推定装置が、
   前記第１センサノード群のセンサノードが受信した電波に関する観測情報を取得し、
   前記第１センサノード群の前記センサノードにより受信された前記電波の観測情報と、当該センサノードの位置情報に基づいて、当該電波の発射源の位置を検出し、前記発射源の存在範囲を推定し、
   前記第２センサノード群に含まれる前記センサのうち、推定された前記発射源の前記存在範囲に含まれる複数の前記センサノードの前記観測情報を取得し、
   前記第２センサノード群の前記センサノードの前記観測情報に基づいて、前記電波の前記発射源の位置を特定する、位置推定装置のデータ処理方法。
9. 複数の位置に配置された、電波を受信する機能を有する複数のセンサを含むセンサノード群を用いた位置推定装置を実現するコンピュータに、
   前記センサノード群は、複数の前記センサを含む第１センサノード群と、前記第１センサノード群より高密度に配置された、複数の前記センサを含む第２センサノード群とを含み、
   前記センサノード群に含まれる第１センサノード群の複数のセンサノードが受信した電波に関する観測情報を取得する手順、
   前記第１センサノード群の前記センサノードにより受信された前記電波の観測情報と、当該センサノードの位置情報に基づいて、当該電波の発射源の位置を検出し、前記発射源の存在範囲を推定する手順、
   前記センサノード群に含まれる前記第１センサノード群より高密度に複数のセンサノードが配置された第２センサノード群に含まれる前記センサノードのうち、推定された前記発射源の前記存在範囲に含まれる複数の前記センサノードの前記観測情報を取得する手順、
   前記第２センサノード群の前記センサノードの前記観測情報に基づいて、前記電波の前記発射源の位置を特定する手順、を実行させるためのプログラム。

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