JP7572004B2 - OBJECT DETECTION SYSTEM, OBJECT DETECTION DEVICE, OBJECT DETECTION METHOD, AND OBJECT DETECTION PROGRAM - Google Patents
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Description
本開示は、送信アンテナと受信アンテナとの間の無線伝搬路の状態を示す情報を取得して物体を検知する技術に関する。 This disclosure relates to a technology for detecting objects by acquiring information indicating the state of the wireless propagation path between a transmitting antenna and a receiving antenna.
無線信号を利用して物体の検知を行う技術が知られている。そのような技術の一つの例が非特許文献1に開示されている。非特許文献1に開示されたシステムでは、物体を検知する対象となるエリアの周囲を囲うように、そのエリアの対角線もしくは隅にアンテナを設置して物体の検知が行われる。
Technology for detecting objects using wireless signals is known. One example of such technology is disclosed in Non-Patent
非特許文献1には、物体検知を行うアンテナを検知対象となるエリアの対角に設定した場合と四隅に設置した場合のそれぞれについて、物体を正しく検知した割合を測定した結果が記載されている。この測定結果にもあるように、単に複数のアンテナを用いたとしても必ずしも検知率の向上にはつながらない。検知率を向上させるためにはアンテナをどのように設置するかが重要である。
Non-Patent
本開示は、アンテナの設置位置の最適化によって、物体の検知精度を向上させることができる技術を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide technology that can improve object detection accuracy by optimizing the installation position of the antenna.
本開示は、上記目的を達成するため、物体検知システムを提供する。本開示の物体検知システムは、設置位置を固定された送信アンテナと、設置位置が可変の一つ又は複数の受信アンテナと、物体検知装置とを備えるシステムである。第1のアンテナは、予め決められた既知信号を送信するように構成されている。一つ又は複数の受信アンテナは、受信した既知信号から導出される送信アンテナまでの伝搬路の状態を示す伝搬路状態情報を送信するように構成されている。物体検知装置は、送信アンテナと一つ又は複数の受信アンテナとの間の無線通信に含まれる情報をキャプチャして通信エリア内での物体を検知するように構成されている。 To achieve the above object, the present disclosure provides an object detection system. The object detection system of the present disclosure is a system including a transmitting antenna with a fixed installation position, one or more receiving antennas with adjustable installation positions, and an object detection device. The first antenna is configured to transmit a predetermined known signal. The one or more receiving antennas are configured to transmit propagation path status information indicating the status of the propagation path to the transmitting antenna derived from the received known signal. The object detection device is configured to capture information included in wireless communication between the transmitting antenna and one or more receiving antennas to detect objects within the communication area.
本開示の物体検知システムにおいて、物体検知装置は、以下の情報取得処理、情報蓄積処理、導出処理、選択処理、及び出力処理を実行するように構成されている。情報取得処理では、一つ又は複数の受信アンテナが送信した伝搬路状態情報が取得される。情報蓄積処理では、取得された伝搬路状態情報が一つ又は複数の受信アンテナの設置位置及び検知対象物体の配置状態に関連付けて蓄積される。導出処理では、一つ又は複数の受信アンテナの設置位置ごとに、検知対象物体が第1の配置状態にあるときに取得された伝搬路状態情報と、検知対象物体が第2の配置状態にあるときに取得された伝搬路状態情報との相互相関値が導出される。選択処理では、導出された相互相関値に基づいて一つ又は複数の受信アンテナの最適設置位置が選択される。そして、出力処理では、一つ又は複数の受信アンテナの最適設置位置の選択結果が出力される。 In the object detection system of the present disclosure, the object detection device is configured to execute the following information acquisition process, information storage process, derivation process, selection process, and output process. In the information acquisition process, propagation path state information transmitted by one or more receiving antennas is acquired. In the information storage process, the acquired propagation path state information is stored in association with the installation positions of one or more receiving antennas and the arrangement state of the detection target object. In the derivation process, for each installation position of one or more receiving antennas, a cross-correlation value is derived between the propagation path state information acquired when the detection target object is in a first arrangement state and the propagation path state information acquired when the detection target object is in a second arrangement state. In the selection process, an optimal installation position for one or more receiving antennas is selected based on the derived cross-correlation value. Then, in the output process, the selection result of the optimal installation position for one or more receiving antennas is output.
本開示は、上記目的を達成するため、物体検知装置を提供する。本開示の物体検知装置は、設置位置を固定された送信アンテナと、設置位置が可変の一つ又は複数の受信アンテナとの間で行われる無線通信に含まれる情報をキャプチャして通信エリア内での物体を検知する装置である。本開示の物体検知装置は、以下の情報取得処理、情報蓄積処理、導出処理、選択処理、及び出力処理を実行するように構成されている。情報取得処理では、一つ又は複数の受信アンテナと送信アンテナとの間の伝搬路の状態を示す伝搬路状態情報が取得される。情報蓄積処理では、取得された伝搬路状態情報が一つ又は複数の受信アンテナの設置位置及び検知対象物体の配置状態に関連付けて蓄積される。導出処理では、一つ又は複数の受信アンテナの設置位置ごとに、検知対象物体が第1の配置状態にあるときに取得された伝搬路状態情報と、検知対象物体が第2の配置状態にあるときに取得された伝搬路状態情報との相互相関値が導出される。選択処理では、導出された相互相関値に基づいて一つ又は複数の受信アンテナの最適設置位置が選択される。そして、出力処理では、一つ又は複数の受信アンテナの最適設置位置の選択結果が出力される。 The present disclosure provides an object detection device to achieve the above object. The object detection device of the present disclosure is a device that captures information included in wireless communication performed between a transmitting antenna whose installation position is fixed and one or more receiving antennas whose installation positions are variable, and detects an object within a communication area. The object detection device of the present disclosure is configured to execute the following information acquisition process, information storage process, derivation process, selection process, and output process. In the information acquisition process, propagation path state information indicating the state of the propagation path between one or more receiving antennas and the transmitting antenna is acquired. In the information storage process, the acquired propagation path state information is stored in association with the installation positions of one or more receiving antennas and the arrangement state of the detection target object. In the derivation process, a cross-correlation value between the propagation path state information acquired when the detection target object is in a first arrangement state and the propagation path state information acquired when the detection target object is in a second arrangement state is derived for each installation position of one or more receiving antennas. In the selection process, an optimal installation position of one or more receiving antennas is selected based on the derived cross-correlation value. Then, in the output process, the selection result of the optimal installation position for one or more receiving antennas is output.
本開示は、上記目的を達成するため、物体検知方法を提供する。本開示の物体検知方法は、設置位置を固定された送信アンテナと、設置位置が可変の一つ又は複数の受信アンテナとの間で行われる無線通信に含まれる情報をキャプチャして通信エリア内での物体を検知する方法である。本開示の物体検知方法は、以下の第1乃至第6のステップを含む。第1のステップでは、送信アンテナに予め決められた既知信号を送信させる。第2のステップでは、一つ又は複数の受信アンテナに、受信した既知信号から導出される送信アンテナまでの伝搬路の状態を示す伝搬路状態情報を送信させる。第3のステップでは、一つ又は複数の受信アンテナが送信した伝搬路状態情報を取得する。第4のステップでは、取得した伝搬路状態情報を一つ又は複数の受信アンテナの設置位置及び検知対象物体の配置状態に関連付けて蓄積する。第5のステップでは、一つ又は複数の受信アンテナの設置位置ごとに、検知対象物体が第1の配置状態にあるときに取得された伝搬路状態情報と、検知対象物体が第2の配置状態にあるときに取得された伝搬路状態情報との相互相関値を導出する。そして、第6のステップでは、相互相関値に基づいて一つ又は複数の受信アンテナの最適設置位置を選択する。 The present disclosure provides an object detection method to achieve the above object. The object detection method of the present disclosure is a method for detecting an object within a communication area by capturing information included in wireless communication performed between a transmitting antenna whose installation position is fixed and one or more receiving antennas whose installation positions are variable. The object detection method of the present disclosure includes the following first to sixth steps. In the first step, a predetermined known signal is transmitted from the transmitting antenna. In the second step, one or more receiving antennas are transmitted to transmit propagation path state information indicating the state of the propagation path to the transmitting antenna derived from the received known signal. In the third step, the propagation path state information transmitted by one or more receiving antennas is acquired. In the fourth step, the acquired propagation path state information is stored in association with the installation positions of one or more receiving antennas and the arrangement state of the detection target object. In the fifth step, a cross-correlation value between the propagation path state information acquired when the detection target object is in a first arrangement state and the propagation path state information acquired when the detection target object is in a second arrangement state is derived for each installation position of one or more receiving antennas. Then, in the sixth step, the optimal installation positions of one or more receiving antennas are selected based on the cross-correlation values.
本開示は、上記目的を達成するため、物体検知プログラムを提供する。本開示の物体検知プログラムは、上記の物体検知装置が行う処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを含む。すなわち、上記の物体検知装置は、コンピュータと物体検知プログラムとによって実現することができる。物体検知プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。物体検知プログラムは、ネットワーク経由で提供されてもよい。 To achieve the above object, the present disclosure provides an object detection program. The object detection program of the present disclosure includes a program for causing a computer to execute the processing performed by the above object detection device. In other words, the above object detection device can be realized by a computer and an object detection program. The object detection program may be recorded on a computer-readable recording medium. The object detection program may be provided via a network.
本開示に係る物体検知システム、物体検知装置、物体検知方法、及び物体検知プログラムによれば、設置位置が可変の一つ又は複数の受信アンテナの設置位置の最適化によって、通信エリア内での物体の検知精度を向上させることができる。 The object detection system, object detection device, object detection method, and object detection program disclosed herein can improve the accuracy of object detection within a communication area by optimizing the installation position of one or more variable-position receiving antennas.
以下、図面を参照して本開示の物体検知システム、物体検知装置、物体検知方法、及び物体検知プログラムの実施形態について説明する。 Below, embodiments of the object detection system, object detection device, object detection method, and object detection program disclosed herein will be described with reference to the drawings.
1.各実施形態に共通の物体検知システムの構成
図1は、本開示の各実施形態に共通の物体検知システム100の構成例を示す。物体検知システム100は、2以上のアンテナ104を有するAP(Access Point)101と少なくとも1台のSTA(Station)102とを有する無線LAN(Local Area Network)システムを利用する。そして、物体検知装置103が無線LANシステムの通信エリア内の物体を検知する。図1において、AP101は、3つのアンテナ104を有する。ただし、AP101が2以上のアンテナ104を備える場合であれば、本実施形態の適用が可能である。なお、本実施形態では、STA102は少なくとも1本のアンテナを備えていればよい。ここで、AP101の各アンテナ104は「送信アンテナ」に対応し、STA102は「受信アンテナ」に対応する。
1. Configuration of an object detection system common to each embodiment FIG. 1 shows a configuration example of an
図1に示す無線LANシステムは、無線LAN規格の802.11acに対応し、AP101は、3つのアンテナ104を用いてMIMO通信を行う。STA102は、AP101と通信を行う無線LAN端末である。STA102は、AP101の3つのアンテナ104から送信される無線信号を受信する。逆に、STA102は、AP101の3つのアンテナ104に無線信号を送信する。このようにして、AP101とSTA102との間で802.11acに対応する無線通信が行われる。
The wireless LAN system shown in FIG. 1 is compatible with the wireless LAN standard 802.11ac, and AP101 performs MIMO communication using three
802.11acでは、AP101の3つのアンテナ104からそれぞれ送信される測定用データに基づいて、STA102は各アンテナ104と自装置との間の無線伝搬路の状態を測定する。STA102は測定した無線伝搬路の状態を示す伝搬路状態情報をAP101に送信する。
In 802.11ac, the
物体検知装置103は、AP101とSTA102との間で通信される無線信号をモニタして、無線LANシステムの通信エリア内における人間などの物体を検知する。特に本実施形態では、物体検知装置103は、STA102からAP101に送信される伝搬路状態情報をキャプチャする。そして、物体検知装置103は、キャプチャした伝搬路状態情報に基づいて、無線LANシステムの通信エリア内における物体を検知する。
The
なお、図1に示す物体検知装置103の位置は一例である。物体検知装置103の位置はSTA102から送信される無線信号を受信できる位置であればどこでもよい。また、図1の例では、AP101、及びSTA102とは別に物体検知装置103が配置されているが、独立した物体検知装置103を使用せずに、物体検知装置103がAP101またはSTA102に一体化されていてもよい。
Note that the position of the
また、図1では、AP101、及びSTA102はそれぞれ1台ずつ配置されているが、AP101またはSTA102の少なくとも一方が複数台配置されていてもよい。また、AP101が複数台ある場合に、AP101間の無線通信に本実施形態を適用してもよい。この場合、一方のAP101が本実施形態におけるSTA102と同様の機能を有する。
In addition, in FIG. 1, one
また、図1では、AP101のみが複数のアンテナ104を有するが、STA102が複数のアンテナを有してもよい。さらに、図1では、アンテナ104がAP101に直結されているが、同軸ケーブル等で延長する構成でもよい。これにより、アンテナ104を広く張り出して設置することができるので、検知エリアの拡大が可能になる。
In addition, in FIG. 1, only
このように、本実施形態に係る物体検知システム100は、802.11acに準拠する無線LANシステムの通信を利用して、AP101とSTA102との間の通信エリア内の物体を検知する。
In this way, the
2.無線LANシステムの通信を利用した物体の検知方法の概要
図2は、AP101とSTA102との無線通信におけるシーケンス例を示す。AP101は、伝搬路状態情報、すなわち、CSIを取得するためのサウンディングプロトコルの開始信号として、VHT NDP Announcementフレームをブロードキャストする。その直後に、AP101は、測定用データを含むVHT NDPフレームを宛先のSTA102に送信する。VHTはVery High Throughputの略であり、802.11acでは超高速通信を行うためのVHTフレームを基本とする。また、NDPはNull Data Packetの略であり、VHT NDPフレームは通信用データを含まないフレームである。VHT NDP Announcementフレームは、AP101と宛先のSTA102のアドレスを含み、VHT NDPフレームの送信をSTA102に事前通知するためのフレームである。なお、VHT NDP Announcementフレームは、特定の1以上のアンテナ104から送信されるが、2以上のアンテナ104から送信する場合もすべて同じデータの信号が各アンテナ104から送信される。
2. Overview of an object detection method using communication in a wireless LAN system Figure 2 shows an example of a sequence in wireless communication between an
ここで、AP101から送信されるVHT NDPフレームの一例を図3に示す。図3において、VHT NDPフレームは、ヘッダ151(フレーム種別などを格納)、測定用データ250、及びテイラー156(誤り検出などを格納)により構成される。ヘッダ151、及びテイラー156は、VHT NDP Announcementと同様に送信されるが、測定用データ250は各アンテナ104から個別に送信される。図3に示す例ではアンテナ104は4本であり、4本のアンテナ104から測定用データ152、測定用データ153、測定用データ154、及び測定用データ155が時分割でそれぞれ送信される。各アンテナ104から送信された測定用データ152、測定用データ153、測定用データ154、及び測定用データ155は、STA102において、一つのVHT NDPフレームとして受信される。
Here, an example of a VHT NDP frame transmitted from
再び図2に戻り、AP101とSTA102との無線通信におけるシーケンスについての説明を続ける。AP101からVHT NDPフレームを受信したSTA102は、IEEE802.11acで規定された手法により、圧縮されたCSIの値を導出する(H. Yu and T. Kim, “Beamforming transmission in IEEE 802.11ac under time-varying channels,” The Scientific World J., vol. 2014, pp. 1-11, Jul. 2014, article ID 920937.参照)。
Returning to FIG. 2, the sequence of wireless communication between
ここで、圧縮されたCSIの一例を図4に示す。図4において、左の列から順に、送信アンテナ数×受信アンテナ数、圧縮されたCSIの数、圧縮されたCSIの一例が記載されている。φijは、i番のアンテナ104とj番のアンテナ104とから送信された信号のSTA102のアンテナでの位相差を示す。ただし、φij∈[0,2π)である。また、ψijは、i番のアンテナ104とj番のアンテナ104とから送信された信号のSTA102のアンテナでの振幅比を角度で表した値(振幅の絶対値の比のtan-1の値)を示す。ただし、ψij∈[0,π/2)である。
Here, an example of compressed CSI is shown in FIG. 4. In FIG. 4, the number of transmitting antennas × the number of receiving antennas, the number of compressed CSI, and an example of compressed CSI are listed in order from the left column. φij indicates the phase difference at the antenna of
図4の例によれば、例えば、送信アンテナ数が2本、受信アンテナ数が1本の場合(2×1と記載)、圧縮されたCSIの数は2、圧縮されたCSIはφ11、ψ21である。同様に、2×2の場合、圧縮されたCSIの数は2、圧縮されたCSIはφ11、ψ21である。以下、同様に、送信アンテナ数と受信アンテナ数の組み合わせに応じて、圧縮されたCSIが得られる。図1に示す物体検知システム100では、送信アンテナ数はAP101のアンテナ104の数(3本)であり、受信アンテナ数はSTA102のアンテナの数(1本)である。この場合、図4の例の3×1に対応し、圧縮されたCSIの数は4、圧縮されたCSIはφ11、φ21、ψ21、ψ31である。
According to the example of FIG. 4, for example, when the number of transmitting antennas is two and the number of receiving antennas is one (described as 2×1), the number of compressed CSI is two, and the compressed CSI is φ11, ψ21. Similarly, in the case of 2×2, the number of compressed CSI is two, and the compressed CSI is φ11, ψ21. Similarly, compressed CSI is obtained according to the combination of the number of transmitting antennas and the number of receiving antennas. In the
再び図2に戻り、AP101とSTA102との無線通信におけるシーケンスについての説明を続ける。STA102は、導出した圧縮されたCSIをVHT Compressed Beamforming Reportフレームに格納して送信する。前述の通り、VHT NDPフレームの測定用データはAP101のそれぞれのアンテナ104から個別に送信されるので、STA102は、AP101のアンテナ104ごとのCSIを取得することができる。アンテナ数が多くなるとSTA102からAP101にフィードバックするCSIの情報量は多くなる。このため、すべてのCSIから予め決められた条件により選択されたCSI(圧縮されたCSI)がAP101にフィードバックされる。
Returning to FIG. 2, the sequence of wireless communication between AP101 and STA102 will be described. STA102 stores the derived compressed CSI in a VHT Compressed Beamforming Report frame and transmits it. As described above, the measurement data of the VHT NDP frame is transmitted individually from each
AP101は、STA102からフィードバックされる圧縮されたCSIの情報に基づいて、送信アンテナとしての各アンテナ104と受信アンテナとしてのSTA102との間の無線伝搬路の状態を取得し、MIMO通信を行うことができる。
Based on the compressed CSI information fed back from the STA102, the AP101 can obtain the state of the wireless propagation path between each
物体検知装置103は、受信アンテナとしてのSTA102がAP101に送信するVHT Compressed Beamforming Reportフレームをモニタしてキャプチャする。そして、物体検知装置103は、キャプチャしたVHT Compressed Beamforming Reportに格納された圧縮されたCSIを抽出し、抽出したデータに対して前処理を行う。前処理では、例えば、極座標から直交座標への変換が行われる。通信エリア内に物体が存在する場合、CSIに変動が生じる。物体検知装置103は、前処理したデータを特徴量とした機械学習により通信エリア内の物体を検知する。
The
ここで、極座標から直交座標への変換方法の一例を図5に示す。図5において、x軸からの角度φijは、半径1の円周上の対応するx,y座標に変換することができる。なお、角度0と2πは同一の値であるが、数値として不連続になるため機械学習への入力としては不適切である。そこで、以下の式に示すように、角度φijをx,y座標の数値に変換することにより、数値の連続性が保たれる。
xij=cosφij
yij=sinφij
An example of a method for converting from polar coordinates to Cartesian coordinates is shown in FIG. 5. In FIG. 5, the angle φij from the x-axis can be converted to the corresponding x and y coordinates on a circumference of a radius of 1. Note that although angles 0 and 2π have the same value, they are not suitable as inputs to machine learning because they are discontinuous numerically. Therefore, by converting the angle φij into numerical values of the x and y coordinates as shown in the following formula, the continuity of the numerical values is maintained.
xij = cosφij
yij = sinφij
3.各実施形態に共通の物体検知装置の構成
図6は、各実施形態に共通の物体検知装置103の構成例を示す。ただし、図6には物体の検知に関わる構成に限定してAP101とSTA102の構成も示されている。AP101はM(M>1)本のアンテナ104を備え、STA102はN(N≧1)本のアンテナ301を備える。AP101とSTA102とはOFDM方式で信号を送受信する。STA102は各アンテナ301で受信された信号をFFT部302でFFT処理し、複数のサブキャリア信号を再生する。STA102は、再生されたサブキャリア信号に基づき、チャネル推定・CSI生成部303においてチャネル推定とCSIの生成とを行う。チャネル推定で得られた推定値は、サブキャリア信号の復調に用いられる。そして、圧縮されたCSIを含む信号がSTA102からAP101にフィードバックされる。
3. Configuration of object detection device common to each embodiment FIG. 6 shows a configuration example of the
図6において、物体検知装置103は、アンテナ201、CSI抽出部202,データ前処理部203、機械学習部204、判定部205、CSI情報蓄積部206、相互相関導出部207、及び設置位置選択部208を備える。物体検知装置103は、コンピュータもしくはFPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積回路で構成することが可能であり、CSI抽出部202から設置位置選択部208までの各機能はコンピュータで実行可能なプログラムで実現することができる。また、プログラムは、記憶媒体に記録して提供されてもよいし、ネットワークを通して提供されてもよい。
In FIG. 6, the
AP101とSTA102との間で通信される電波はアンテナ201で受信され、受信信号に変換されてCSI抽出部202に出力される。CSI抽出部202は、受信信号から復調される無線LANフレームをキャプチャし、キャプチャした無線LANフレームの中から予め設定された条件のフレームのみを選別する。予め設定された条件は、フレームの送信元、及び送信先が対象となるAP101、及びSTA102であること、フレームの種別がVHT Compressed Beamforming Reportフレームであることである。CSI抽出部202は、選別したVHT Compressed Beamforming Reportフレーム内の圧縮されたCSIのデータを抽出する。
The radio waves communicated between AP101 and STA102 are received by
データ前処理部203は、CSI抽出部202で抽出された圧縮されたCSIを座標変換する。具体的には、データ前処理部203は、圧縮されたCSIの位相差を示すφijと圧縮されたCSIの振幅比を示すψijとをそれぞれ極座標から直交座標に変換する。データ前処理部203で前処理された圧縮されたCSIの出力先は、機械学習部204、判定部205、及びCSI情報蓄積部206の中から物体検知装置103の動作フェーズに応じて選択される。
The data
物体検知装置103は、3つの動作フェーズ、すなわち、学習フェーズ、検知フェーズ、及び設置位置選択フェーズを有する。学習フェーズでは、データ前処理部203で前処理された圧縮されたCSIは機械学習部204に入力される。機械学習部204は、物体の有無を示すラベル(教師データ)とCSIとの組み合わせを学習し、その学習データを蓄積する。
The
検知フェーズでは、データ前処理部203で前処理された圧縮されたCSIは判定部205に入力される。判定部205は、機械学習部204に蓄積された学習データと実際に得られたCSIとの比較に基づいて、通信エリア内での物体の有無を判定する。物体検知装置103は、判定部205による判定結果を通信エリア内での物体の検知結果として出力する。
In the detection phase, the compressed CSI preprocessed by the
このように、物体検知装置103は、802.11acに準拠する無線LANシステムの通信を利用して、通信エリア内の物体を検知することができる。ただし、物体検知装置103による物体の検知精度は、AP101のアンテナ104とSTA102との位置関係と通信エリアの環境とに依存する。特に、AP101のアンテナ104の設置位置が固定されている場合、物体検知装置103による物体の検知精度は受信アンテナであるSTA102の設置位置によって決まる。設置位置選択フェーズは、通信エリア内での物体の検知精度を向上させることができるSTA102の設置位置を選択するために用意されている。
In this way, the
設置位置選択フェーズでは、データ前処理部203で前処理された圧縮されたCSIはCSI情報蓄積部206に入力される。以下、設置位置選択フェーズに関する説明では、データ前処理部203で前処理された圧縮されたCSIを単にCSIと表記する。CSI情報蓄積部206は、入力されたCSIを通信エリア内でのSTA102の設置位置と検出対象物体の配置状態に関連付けて蓄積する。CSI情報蓄積部206に蓄積された情報は相互相関導出部207で処理され、相互相関導出部207での処理結果に基づいて設置位置選択部208によりSTA102の設置位置が選択される。設置位置選択部208で選択されたSTA102の設置位置は、STA102の最適設置位置として物体検知装置103から出力される。
In the installation position selection phase, the compressed CSI preprocessed by the
本明細書はSTA102の設置位置の選択方法に特徴がある5つの実施形態を開示する。相互相関導出部207と設置位置選択部208では、実施形態間で共通の技術思想のもと実施形態ごとに特徴のある処理が行われる。以下、相互相関導出部207と設置位置選択部208による処理と、それにより実現されるSTA102の設置位置の選択方法について実施形態ごとに説明する。
This specification discloses five embodiments each characterized by a method for selecting the installation location of STA102. In the
なお、以下に説明する各実施形態では、図7に示すように、閉ざされた通信エリア内においてAP101のアンテナ104の設置位置とSTA102の設置位置候補と検知対象場所とが定められているものとする。図7に示す例では、1番から3番までの二重丸で示す位置にAP101の各アンテナ104が設置されている。アンテナ104の設置位置は固定である。検知対象物体は1番から20番までの白丸で示す位置のいずれかに配置される。そして、STA102は、検知対象物体の配置状態に応じて1番から15番までの黒丸で示す位置の少なくとも一つに設置される。なお、STA102に備えられるアンテナは複数あったとしてもほぼ同一の場所に設置されるので、STA102全体が1つの受信アンテナとみなされる。
In each embodiment described below, it is assumed that the installation position of the
以下に説明する各実施形態では、検出対象物体がいずれかの位置に配置された状態でSTA102をいずれかの設置位置候補に設置した場合に取得されるCSIが用いられる。ただし、前述のとおり、ここで取得されるCSIとは、圧縮されたCSIを前処理によって極座標から直交座標へ変換することで得られるCSIである。 In each embodiment described below, the CSI is used that is acquired when the STA102 is installed at one of the candidate installation positions with the detection target object being located at one of the positions. However, as described above, the CSI acquired here is the CSI that is obtained by converting the compressed CSI from polar coordinates to Cartesian coordinates through preprocessing.
ここで、以下に説明する全実施形態に共通の記載上の取り決めとして、検出対象物体が位置nに配置されている状態で位置iにSTA102を設置した場合に取得されるCSIをCSIn(i)と記載する。nは図7に示す白丸の番号に対応する1から20までの自然数である。ただし、検出対象物体がどこにも配置されていない場合、n=0とする。iは図7に示す黒丸の番号に対応する1から15までの自然数である。
Here, as a convention common to all the embodiments described below, the CSI acquired when the
また、以下に説明する各実施形態では、STA102の設置位置ごとに、検知対象物体が第1の配置状態にあるときに取得されたCSIと、検知対象物体が第2の配置状態にあるときに取得されたCSIとの相互相関値が導出される。全実施形態に共通の記載上の取り決めとして、STA102が位置iに設置され且つ検出対象物体がn番の位置に配置された状態でのCSIn(i)と、STA102が位置iに設置され且つ検出対象物体がm番の位置に配置された状態でのCSIm(i)との相互相関値をCOR(n,m)(i)と記載する。
In each embodiment described below, a cross-correlation value between the CSI acquired when the detection target object is in a first position state and the CSI acquired when the detection target object is in a second position state is derived for each installation position of the
CSIn(i)とCSIm(i)とは同じ次元を持つベクトルである。ゆえに、一例として相互相関値COR(n,m)(i)は以下の式1で算出することができる。以下の式1において、A・BはベクトルAとベクトルBの内積を表し、|A|はベクトルAの絶対値を表している。
また、全実施形態に共通の記載上の取り決めとして、検出対象物体が位置nに配置された状態で位置iと位置jとにSTA102を設置した場合に取得されるCSIをCSIn(i,j)と記載する。CSIn(i,j)は、以下の式2に示すように、STA102が位置iに設置され且つ検出対象物体がn番の位置に配置された状態でのCSIn(i)と、STA102が位置jに設置され且つ検出対象物体がn番の位置に配置された状態でのCSIn(j)とで表すことができる。ただし、CSIn(i)=(a,b,c,…)とし、CSIn(j)=(d,e,f,…)とする。
さらに、全実施形態に共通の記載上の取り決めとして、STA102が位置iと位置jとに設置され且つ検出対象物体がn番の位置に配置された状態でのCSIn(i,j)と、STA102が位置iと位置jとに設置され且つ検出対象物体がm番の位置に配置された状態でのCSIm(i,j)との相互相関値をCOR(n,m)(i,j)と記載する。CSIn(i,j)とCSIm(i,j)とは同じ次元を持つベクトルであるから、一例として相互相関値COR(n,m)(i,j)は以下の式3で算出することができる。
STA102が3つ以上の位置i,j,k,…に設置されている場合にも、上記の式2と同様にして伝搬路状態情報としてのCSIn(i,j,k,…)を計算することができる。また、上記の式3と同様にして相互相関値としてのCOR(n,m)(i,j,k,…)を計算することができる。
Even when STA102 is installed at three or more positions i, j, k, ..., CSI n (i, j, k, ...) as propagation path state information can be calculated in the same manner as in the
4.第1実施形態に係るSTAの設置位置の選択方法
4-1.STAを1台設置する場合
第1実施形態は、単純にある特定の位置での物体の有無を検知するために最適なSTA102の設置位置を決定することが目的である。第1実施形態におけるSTA102の設置台数は1台でもよいし複数台でもよい。以下、STA102の設置台数が1台の場合の設置位置の選択方法と、STA102の設置台数が複数台の場合の設置位置の選択方法について順に説明する。なお、以下に説明する方法は、レイトレースのような計算機モデルでのシミュレーションにより実施してもよいし、実際の空間における実験により実施してもよい。
4. Method for selecting an installation position of an STA according to the first embodiment 4-1. When one STA is installed The first embodiment aims to determine an optimal installation position of the
設置されるSTA102が1台の場合の設置位置の選択方法は、図8を参照して説明することができる。ここでは一例として、13番の白丸の位置にある物体を検知するものとする。
The method of selecting an installation position when one STA102 is installed can be explained with reference to FIG. 8. As an example, let us assume that an object is to be detected at the position of the
まず、図8Aに示すように、検出対象物体がどこにも配置されていない状態でSTA102をいずれか一つの設置位置候補に設置し、その状態においてCSIの取得を行う。図8Aに示す例では、1番の位置にSTA102を設置し、その状態においてCSI0(1)を取得する。
First, as shown in Fig. 8A, in a state where no detection target object is located anywhere, the
次に、図8Bに示すように、STA102の設置位置は1番の位置から変えずに検出対象物体を13番の位置に配置し、その状態においてCSI13(1)を取得する。CSI0(1)とCSI13(1)とが取得された場合、相互相関導出部207は、上記の式1を用いて、CSI0(1)とCSI13(1)との相互相関値COR(0,13)(1)を導出する。
8B , the installation position of
相互相関導出部207は、以上のような計算を1番から15番までのSTA102の全ての設置位置候補について行い、全ての設置位置候補について相互相関値COR(0,13)(i)を導出する。そして、設置位置選択部208は、相互相関値COR(0,13)(i)が最小となるSTA102の設置位置を最適設置位置、すなわち、13番の位置にある物体を最も高い精度で検知できる設置位置として選択する。
The
4-2.STAを複数台設置する場合
次に、設置されるSTA102が複数台の場合の設置位置の選択方法について図9を参照して説明する。ここでは一例として、13番の白丸の位置にある物体を検知するものとする。また、設置されるSTA102の台数は2台であるとする。もちろん、より多くの台数のSTA102を設置してもよいが、ここでは説明を簡単にするために設置台数を2台に限定する。
4-2. When Multiple STAs are Installed Next, a method for selecting installation positions when
まず、図9Aに示すように、検出対象物体がどこにも配置されていない状態でSTA102をいずれか2つの設置位置候補に設置し、その状態においてCSIの取得を行う。図9Aに示す例では、1番と3番の位置にSTA102を設置し、その状態においてCSI0(1)とCSI0(3)とをそれぞれ取得する。そして、上記の式2を用いて、CSI0(1)とCSI0(3)とからCSI0(1,3)を計算する。
First, as shown in Fig. 9A, in a state where no detection target object is located anywhere,
次に、図9Bに示すように、STA102の設置位置は1番と3番の位置から変えずに検出対象物体を13番の位置に配置し、その状態においてCSI13(1)とCSI13(3)とをそれぞれ取得する。そして、上記の式2を用いて、CSI13(1)とCSI13(3)とからCSI13(1,3)を計算する。CSI0(1,3)とCSI13(1,3)とが取得された場合、相互相関導出部207は、上記の式3を用いて、CSI0(1,3)とCSI13(1,3)との相互相関値COR(0,13)(1,3)を導出する。
9B , the installation positions of
相互相関導出部207は、以上のような計算をSTA102の設置位置候補の全ての組み合わせについて行い、全ての組み合わせについて相互相関値COR(0,13)(i,j)を導出する。そして、設置位置選択部208は、相互相関値COR(0,13)(i,j)が最小となる2台分のSTA102の設置位置を最適設置位置、すなわち、13番の位置にある物体を最も高い精度で検知できる設置位置として選択する。
The
上述のSTA102の設置位置の選択方法は、STA102の台数が3台以上の場合にも適用できる。相互相関導出部207は、設置台数分の全ての組み合わせについて相互相関値COR(0,13)(i,j,k,…)を計算する。そして、設置位置選択部208は、相互相関値COR(0,13)(i,j,k,…)が最小となるSTA102の設置位置i,j,k,…を最適設置位置として選択する。
The above-mentioned method for selecting the installation positions of
5.第2実施形態に係るSTAの設置位置の選択方法
5-1.STAを1台設置する場合
第2実施形態は、2つの地点での物体の有無を検知するために最適なSTA102の設置位置を決定することが目的である。第2実施形態におけるSTA102の設置台数は1台でもよいし複数台でもよい。以下、STA102の設置台数が1台の場合の設置位置の選択方法と、STA102の設置台数が複数台の場合の設置位置の選択方法について順に説明する。なお、以下に説明する方法は、レイトレースのような計算機モデルでのシミュレーションにより実施してもよいし、実際の空間における実験により実施してもよい。
5. Method for selecting an installation position of an STA according to the second embodiment 5-1. When one STA is installed The second embodiment aims to determine an optimal installation position of the
設置されるSTA102が1台の場合の設置位置の選択方法は、図10を参照して説明することができる。ここでは一例として、13番と14番の白丸の位置にある物体を検知するものとする。 The method of selecting an installation position when one STA102 is installed can be explained with reference to FIG. 10. As an example, let us assume that objects are to be detected at the positions of the white circles numbered 13 and 14.
まず、図10Aに示すように、検出対象物体を13番の位置に配置した状態でSTA102をいずれか一つの設置位置候補に設置し、その状態においてCSIの取得を行う。図8Aに示す例では、1番の位置にSTA102を設置し、その状態においてCSI13(1)を取得する。
First, as shown in Fig. 10A, the
次に、図10Bに示すように、STA102の設置位置は1番の位置から変えずに検出対象物体を14番の位置に配置し、その状態においてCSI14(1)を取得する。CSI13(1)とCSI14(1)とが取得された場合、相互相関導出部207は、上記の式1を用いて、CSI13(1)とCSI14(1)との相互相関値COR(13,14)(1)を導出する。
10B , the installation position of
相互相関導出部207は、以上のような計算を1番から15番までのSTA102の全ての設置位置候補について行い、全ての設置位置候補について相互相関値COR(13,14)(i)を導出する。そして、設置位置選択部208は、相互相関値COR(13,14)(i)が最小となるSTA102の設置位置を最適設置位置、すなわち、13番の位置にある物体と14番の位置にある物体とを最も高い精度で検知できる設置位置として選択する。
The
5-2.STAを複数台設置する場合
次に、設置されるSTA102が複数台の場合の設置位置の選択方法について図11を参照して説明する。ここでは一例として、13番と14番の白丸の位置にある物体を検知するものとする。また、設置されるSTA102の台数は2台であるとする。もちろん、より多くの台数のSTA102を設置してもよいが、ここでは説明を簡単にするために設置台数を2台に限定する。
5-2. When Multiple STAs are Installed Next, a method for selecting installation positions when
まず、図11Aに示すように、検出対象物体を13番の位置に配置した状態でSTA102をいずれか2つの設置位置候補に設置し、その状態においてCSIの取得を行う。図9Aに示す例では、1番と3番の位置にSTA102を設置し、その状態においてCSI13(1)とCSI13(3)とをそれぞれ取得する。そして、上記の式2を用いて、CSI13(1)とCSI13(3)とからCSI13(1,3)を計算する。
First, as shown in Fig. 11A, with a detection target object placed at
次に、図11Bに示すように、STA102の設置位置は1番と3番の位置から変えずに検出対象物体を14番の位置に配置し、その状態においてCSI14(1)とCSI14(3)とをそれぞれ取得する。そして、上記の式2を用いて、CSI14(1)とCSI14(3)とからCSI14(1,3)を計算する。CSI14(1,3)とCSI14(1,3)とが取得された場合、相互相関導出部207は、上記の式3を用いて、CSI13(1,3)とCSI14(1,3)との相互相関値COR(13,14)(1,3)を導出する。
11B , the installation positions of
相互相関導出部207は、以上のような計算をSTA102の設置位置候補の全ての組み合わせについて行い、全ての組み合わせについて相互相関値COR(13,14)(i,j)を導出する。そして、設置位置選択部208は、相互相関値COR(13,14)(i,j)が最小となる2台分のSTA102の設置位置を最適設置位置、すなわち、13番の位置にある物体と14番の位置にある物体とを最も高い精度で検知できる設置位置として選択する。
The
上述のSTA102の設置位置の選択方法は、STA102の台数が3台以上の場合にも適用できる。相互相関導出部207は、設置台数分の全ての組み合わせについて相互相関値COR(13,14)(i,j,k,…)を計算する。そして、設置位置選択部208は、相互相関値COR(13,14)(i,j,k,…)が最小となるSTA102の設置位置i,j,k,…を最適設置位置として選択する。
The above-mentioned method for selecting the installation positions of
6.第3実施形態に係るSTAの設置位置の選択方法
6-1.STAを1台設置する場合
第3実施形態は、通知エリア内のいずれかの位置にある物体を検知するために最適なSTA102の設置位置を決定することが目的である。第3実施形態におけるSTA102の設置台数は1台でもよいし複数台でもよい。以下、STA102の設置台数が1台の場合の設置位置の選択方法と、STA102の設置台数が複数台の場合の設置位置の選択方法について順に説明する。なお、以下に説明する方法は、レイトレースのような計算機モデルでのシミュレーションにより実施してもよいし、実際の空間における実験により実施してもよい。
6. Method for selecting an installation position of an STA according to the third embodiment 6-1. When one STA is installed The third embodiment aims to determine an optimal installation position of the
設置されるSTA102が1台の場合の設置位置の選択方法は、図12を参照して説明することができる。 The method for selecting an installation location when one STA102 is installed can be explained with reference to Figure 12.
まず、図12Aに示すように、検出対象物体がどこにも配置されていない状態でSTA102をいずれか一つの設置位置候補に設置し、その状態においてCSIの取得を行う。図12Aに示す例では、1番の位置にSTA102を設置し、その状態においてCSI0(1)を取得する。
First, as shown in Fig. 12A, in a state where no detection target object is located anywhere, the
次に、図12Bに示すように、STA102の設置位置は1番の位置から変えずに検出対象物体を1番の位置に配置し、その状態においてCSI1(1)を取得する。さらに、STA102の設置位置は1番の位置から変えずに残りの2番から20番までの全ての検出対象物体の配置位置についてCSI2(1)~CSI20(1)を取得する。
12B, the installation position of STA102 is not changed from
相互相関導出部207は、上記の式1を用いて、CSI0(1)と1番から20番までの全てのCSI1(1)~CSI20(1)のそれぞれとの相互相関値COR(0,1)(1)~COR(0,20)(1)を導出する。次に、相互相関導出部207は、これら20個の相互相関値COR(0,1)(1)~COR(0,20)(1)の代表値CORrep(1)を計算する。なお、本実施形態において代表値CORrep(i)とは、例えば、平均値CORave(i)でもよいし最大値CORmax(i)でもよい。
The
相互相関導出部207は、以上のような計算を1番から15番までのSTA102の全ての設置位置候補について行い、全ての設置位置候補について相互相関値の代表値CORrep(i)を計算する。そして、設置位置選択部208は、相互相関値の代表値CORrep(i)が最小となるSTA102の設置位置を最適設置位置、すなわち、1番から20番のいずれかの位置にある物体を最も高い精度で検知できる設置位置として選択する。
The
6-2.STAを複数台設置する場合
次に、設置されるSTA102が複数台の場合の設置位置の選択方法について図13を参照して説明する。設置されるSTA102の台数は2台であるとする。もちろん、より多くの台数のSTA102を設置してもよいが、ここでは説明を簡単にするために設置台数を2台に限定する。
6-2. When multiple STAs are installed Next, a method for selecting installation positions when
まず、図13Aに示すように、検出対象物体がどこにも配置されていない状態でSTA102をいずれか2つの設置位置候補に設置し、その状態においてCSIの取得を行う。図13Aに示す例では、1番と3番の位置にSTA102を設置し、その状態においてCSI0(1)とCSI0(3)とをそれぞれ取得する。そして、上記の式2を用いて、CSI0(1)とCSI0(3)とからCSI0(1,3)を計算する。
First, as shown in Fig. 13A, in a state where no detection target object is located anywhere,
次に、図13Bに示すように、STA102の設置位置は1番と3番の位置から変えずに検出対象物体を1番の位置に配置し、その状態においてCSI1(1)とCSI1(3)とをそれぞれ取得する。さらに、STA102の設置位置は1番と3番の位置から変えずに残りの2番から20番までの全ての検出対象物体の配置位置についてCSI2(1)~CSI20(1)とCSI2(3)~CSI20(3)とをそれぞれ取得する。そして、上記の式2を用いて、CSI1(1)~CSI20(1)とCSI1(3)~CSI20(3)とからCSI1(1,3)~CSI20(1,3)を計算する。
13B, the installation position of
相互相関導出部207は、上記の式3を用いて、CSI0(1,3)と1番から20番までのCSI1(1,3)~CSI20(1,3)のそれぞれとの相互相関値COR(0,1)(1,3)~COR(0,20)(1,3)を導出する。次に、相互相関導出部207は、これら20個の相互相関値COR(0,1)(1,3)~COR(0,20)(1,3)の代表値CORrep(1,3)を計算する。なお、本実施形態において代表値CORrep(i,j)とは、例えば、平均値CORave(i,j)でもよいし最大値CORmax(i,j)でもよい。
The
相互相関導出部207は、以上のような計算をSTA102の設置位置候補の全ての組み合わせについて行い、全ての組み合わせについて相互相関値の代表値CORrep(i,j)を計算する。そして、設置位置選択部208は、相互相関値の代表値CORrep(i,j)が最小となる2台分のSTA102の設置位置を最適設置位置、すなわち、1番から20番のいずれかの位置にある物体を最も高い精度で検知できる設置位置として選択する。
The
上述のSTA102の設置位置の選択方法は、STA102の台数が3台以上の場合にも適用できる。相互相関導出部207は、設置台数分の全ての組み合わせについて相互相関値の代表値CORrep(i,j,k,…)を計算する。そして、設置位置選択部208は、相互相関値の代表値CORrep(i,j,k,…)が最小となるSTA102の設置位置i,j,k,…を最適設置位置として選択する。
The above-mentioned method for selecting the installation positions of the STAs 102 can also be applied when the number of
7.第4実施形態に係るSTAの設置位置の選択方法
7-1.STAを1台設置する場合
第4実施形態は、通知エリア内に物体を検知したい場所が多くある状況において隣接する検知対象場所を弁別するために最適なSTA102の設置位置を決定することが目的である。第4実施形態におけるSTA102の設置台数は1台でもよいし複数台でもよい。以下、STA102の設置台数が1台の場合の設置位置の選択方法と、STA102の設置台数が複数台の場合の設置位置の選択方法について順に説明する。なお、以下に説明する方法は、レイトレースのような計算機モデルでのシミュレーションにより実施してもよいし、実際の空間における実験により実施してもよい。
7. Method for selecting an installation position of an STA according to the fourth embodiment 7-1. When one STA is installed The fourth embodiment aims to determine an optimal installation position of the
設置されるSTA102が1台の場合の設置位置の選択方法は、図14を参照して説明することができる。 The method for selecting an installation location when one STA102 is installed can be explained with reference to Figure 14.
まず、図14Aに示すように、検出対象物体がいずれか一つの場所に配置されている状態でSTA102をいずれか一つの設置位置候補に設置し、その状態においてCSIの取得を行う。図14Aに示す例では、検出対象物体が6番の位置に配置されている場合に、1番の位置にSTA102を設置し、その状態においてCSI6(1)を取得する。
First, as shown in Fig. 14A, when a detection target object is located at one of the locations,
次に、図14Bに示すように、STA102の設置位置は1番の位置から変えずに検出対象物体を6番の位置に隣接する2番、5番、7番、及び10番の位置に順に配置し、それぞれの状態においてCSI2(1)、CSI5(1)、CSI7(1)、及びCSI10(1)を取得する。
Next, as shown in FIG. 14B , the installation position of STA102 is not changed from
相互相関導出部207は、上記の式1を用いて、CSI6(1)とCSI2(1)、CSI5(1)、CSI7(1)、及びCSI10(1)のそれぞれとの相互相関値COR(6,2)(1)、COR(6,5)(1)、COR(6,7)(1)、及びCOR(6,10)(1)を導出する。次に、相互相関導出部207は、これらの相互相関値COR(6,2)(1)、COR(6,5)(1)、COR(6,7)(1)、及びCOR(6,10)(1)の代表値を6番の検知対象場所に対応する代表相互相関値COR(6)(1)として算出する。代表値は、例えば、平均値でもよいし最大値でもよい。同様にして、相互相関導出部207は、1番から20番までの全ての検出対象場所について代表相互相関値COR(1)(1)~COR(20)(1)を計算する。
The
次に、相互相関導出部207は、得られた20個の代表相互相関値COR(1)(1)~COR(20)(1)の代表値CORrep(1)を計算する。なお、本実施形態において代表値CORrep(i)とは、例えば、平均値CORave(i)でもよいし最大値CORmax(i)でもよい。
Next, the
相互相関導出部207は、以上のような計算を1番から15番までのSTA102の全ての設置位置候補について行い、全ての設置位置候補について代表相互相関値の代表値CORrep(i)を計算する。そして、設置位置選択部208は、代表相互相関値の代表値CORrep(i)が最小となるSTA102の設置位置を最適設置位置、すなわち、隣接する検知対象場所にある物体を最も高い精度で弁別できる設置位置として選択する。
The
7-2.STAを複数台設置する場合
次に、設置されるSTA102が複数台の場合の設置位置の選択方法について図15を参照して説明する。設置されるSTA102の台数は2台であるとする。もちろん、より多くの台数のSTA102を設置してもよいが、ここでは説明を簡単にするために設置台数を2台に限定する。
7-2. When multiple STAs are installed Next, a method for selecting installation positions when
まず、図15Aに示すように、検出対象物体がいずれか一つの場所に配置されている状態でSTA102をいずれか2つの設置位置候補に設置し、その状態においてCSIの取得を行う。図15Aに示す例では、検出対象物体が6番の位置に配置されている場合に、1番と3番の位置にSTA102を設置し、その状態においてCSI6(1)とCSI6(3)とをそれぞれ取得する。そして、上記の式2を用いて、CSI6(1)とCSI6(3)とからCSI6(1,3)を計算する。
First, as shown in Fig. 15A, in a state where a detection target object is located at one of the locations,
次に、図15Bに示すように、STA102の設置位置は1番と3番の位置から変えずに検出対象物体を6番の位置に隣接する2番、5番、7番、及び10番の位置に順に配置する。それぞれの状態においてCSI2(1)、CSI5(1)、CSI7(1)、及びCSI10(1)を取得するとともに、CSI2(3)、CSI5(3)、CSI7(3)、及びCSI10(3)を取得する。そして、上記の式2を用いて、CSI2(1,3)、CSI5(1,3)、CSI7(1,3)、及びCSI10(1,3)を計算する。
15B, the installation positions of
相互相関導出部207は、上記の式1を用いて、CSI6(1,3)とCSI2(1,3)、CSI5(1,3)、CSI7(1,3)、及びCSI10(1,3)のそれぞれとの相互相関値COR(6,2)(1,3)、COR(6,5)(1,3)、COR(6,7)(1,3)、及びCOR(6,10)(1,3)を導出する。次に、相互相関導出部207は、これらの相互相関値COR(6,2)(1,3)、COR(6,5)(1,3)、COR(6,7)(1,3)、及びCOR(6,10)(1,3)の代表値を6番の検知対象場所に対応する代表相互相関値COR(6)(1,3)として算出する。代表値は、例えば、平均値でもよいし最大値でもよい。同様にして、相互相関導出部207は、1番から20番までの全ての検出対象場所について代表相互相関値COR(1)(1,3)~COR(20)(1,3)を計算する。
Using the
次に、相互相関導出部207は、得られた20個の代表相互相関値COR(1)(1,3)~COR(20)(1,3)の代表値CORrep(1,3)を計算する。なお、本実施形態において代表値CORrep(i,3)とは、例えば、平均値CORave(i,3)でもよいし最大値CORmax(i,3)でもよい。
Next, the
相互相関導出部207は、以上のような計算をSTA102の設置位置候補の全ての組み合わせについて行い、全ての組み合わせについて代表相互相関値の代表値CORrep(i,j)を計算する。そして、設置位置選択部208は、代表相互相関値の代表値CORrep(i,j)が最小となる2台分のSTA102の設置位置を最適設置位置、すなわち、隣接する検知対象場所にある物体を最も高い精度で弁別できる設置位置として選択する。
The
上述のSTA102の設置位置の選択方法は、STA102の台数が3台以上の場合にも適用できる。相互相関導出部207は、設置台数分の全ての組み合わせについて代表相互相関値の代表値CORrep(i,j,k,…)を計算する。そして、設置位置選択部208は、代表相互相関値の代表値CORrep(i,j,k,…)が最小となるSTA102の設置位置i,j,k,…を最適設置位置として選択する。
The above-mentioned method for selecting the installation positions of the STAs 102 can also be applied when the number of
8.第5実施形態に係るSTAの設置位置の選択方法
第1乃至第4実施形態では、STA102の設置台数が複数台である場合、STA102の設置位置の組み合わせが膨大になる。このため、レイトレースのような計算機モデルでのシミュレーションではなく、実際の空間における実験によりCSIを取得する場合には多大な工数を要することになる。第5実施形態は、伝搬環境の時間変動が小さいことを前提として個別にCSIを取得し、個別に取得したCSIを用いて相互相関を求めることにより、複数台のSTA102の設置位置の決定のための時間を削減することが目的である。
8. Method for selecting the installation position of STA according to the fifth embodiment In the first to fourth embodiments, when a plurality of
本実施形態に係るSTA102の設置位置の選択方法は、図16を参照して説明することができる。 The method for selecting the installation location of STA102 in this embodiment can be explained with reference to FIG. 16.
まず、図16Aに示すように、1番の位置にSTA102を設置し、検出対象物体の配置位置を順に移動させて1番から20番までの全ての検出対象物体の配置位置についてCSI1(1)~CSI20(1)を取得する。次に、図16Bに示すように、2番の位置にSTA102を設置し、検出対象物体の配置位置を順に移動させて1番から20番までの全ての検出対象物体の配置位置についてCSI1(2)~CSI20(2)を取得する。以上の処理を1番から15番までのSTA102の全ての設置位置候補について行い、全ての設置位置候補についてCSIn(i)(n=1,2,…,20)(i=1,2,…,15)を取得する。
First, as shown in Fig. 16A,
相互相関導出部207は、STA102の設置位置候補ごと且つ検知対象物体の配置位置ごとに取得されたCSIn(i)に基づき、通信エリア内に複数台のSTA102が設置された場合の相互相関値を導出する。具体的には、例えばSTA102を3台設置する場合には、上記の式2を用いて、CSIn(i)、CSIn(j)、及びCSIn(k)からCSIn(i,j,k)を計算する。相互相関導出部207は、このように計算されたCSIn(i,j,k)を用いて第1乃至第4実施形態のいずれかの方法にて相互相関値を導出する。そして、設置位置選択部208は、相互相関導出部207で導出された相互相関値が最小となるSTA102の設置位置i,j,kを最適設置位置として選択する。
The
9.その他
上記実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施することができる。すなわち、上記実施形態において各要素の個数、数量、量、範囲などの数に言及されている場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、本開示に係る技術が限定されるものではない。また、上記実施形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、本開示に係る技術に必ずしも必須のものではない。
9. Others The above embodiments can be modified in various ways without departing from the scope of the present disclosure. In other words, when the number, quantity, amount, range, etc. of each element is mentioned in the above embodiments, the technology according to the present disclosure is not limited to the mentioned number, unless otherwise specified or clearly specified in principle. In addition, the structures, etc. described in the above embodiments are not necessarily essential to the technology according to the present disclosure, unless otherwise specified or clearly specified in principle.
例えば、STA102の本体からアンテナ301を分離し、アンテナ301のみを図7に黒丸で示す設置位置に設置してもよい。この場合は、アンテナ301が「受信アンテナ」に対応する。
For example, the
100 物体検知システム
101 AP
102 STA(受信アンテナ)
103 物体検知装置
104 アンテナ(送信アンテナ)
202 CSI抽出部
203 データ前処理部
204 機械学習部
205 判定部
206 CSI情報蓄積部
207 相互相関導出部
208 設置位置選択部
100
102 STA (receiving antenna)
103
202
Claims (8)
前記送信アンテナは、予め決められた既知信号を送信するように構成され、
前記一つ又は複数の受信アンテナは、受信した前記既知信号から導出される前記送信アンテナまでの伝搬路の状態を示す伝搬路状態情報を送信するように構成され、
前記物体検知装置は、
前記一つ又は複数の受信アンテナが送信した伝搬路状態情報を取得する情報取得処理と、
取得した伝搬路状態情報を前記一つ又は複数の受信アンテナの設置位置及び検知対象物体の配置状態に関連付けて蓄積する情報蓄積処理と、
前記一つ又は複数の受信アンテナの設置位置ごとに、前記検知対象物体が第1の配置状態にあるときに取得された伝搬路状態情報と、前記検知対象物体が第2の配置状態にあるときに取得された伝搬路状態情報との相互相関値を導出する導出処理と、
前記相互相関値に基づいて前記一つ又は複数の受信アンテナの最適設置位置を選択する選択処理と、
前記最適設置位置の選択結果を出力する出力処理と、を実行するように構成された
ことを特徴とする物体検知システム。 An object detection system including a transmitting antenna having a fixed installation position, one or more receiving antennas having variable installation positions, and an object detection device that captures information included in wireless communication between the transmitting antenna and the one or more receiving antennas to detect an object within a communication area,
the transmitting antenna is configured to transmit a predetermined known signal;
The one or more receiving antennas are configured to transmit propagation path state information indicating a state of a propagation path to the transmitting antenna derived from the received known signal;
The object detection device includes:
An information acquisition process for acquiring propagation path state information transmitted by the one or more receiving antennas;
an information storage process for storing the acquired propagation path state information in association with the installation positions of the one or more receiving antennas and the arrangement state of the detection target object;
a derivation process for deriving, for each installation position of the one or more receiving antennas, a cross-correlation value between propagation path state information acquired when the detection target object is in a first arrangement state and propagation path state information acquired when the detection target object is in a second arrangement state;
a selection process for selecting an optimal installation position of the one or more receiving antennas based on the cross-correlation value;
and an output process for outputting a selection result of the optimum installation position.
前記物体検知装置は、
前記導出処理では、前記検知対象物体が前記通信エリア内に配置されていない状態或いは第1の所定位置に配置された状態で取得された伝搬路状態情報と、前記検知対象物体が前記通信エリア内の第2の所定位置に配置された状態で取得された伝搬路状態情報との相互相関値を導出し、
前記選択処理では、前記相互相関値が最小となる前記一つ又は複数の受信アンテナの設置位置を前記最適設置位置として選択する、ように構成された
ことを特徴とする物体検知システム。 2. The object detection system according to claim 1,
The object detection device includes:
In the derivation process, a cross-correlation value is derived between propagation path state information acquired in a state where the detection target object is not located within the communication area or is located at a first predetermined position, and propagation path state information acquired in a state where the detection target object is located at a second predetermined position within the communication area;
The object detection system is characterized in that, in the selection process, an installation position of the one or more receiving antennas at which the cross-correlation value is minimum is selected as the optimal installation position.
前記物体検知装置は、
前記導出処理では、前記検知対象物体が前記通信エリア内に配置されていない状態で取得された伝搬路状態情報と、前記検知対象物体が前記通信エリア内に配置された状態で取得された伝搬路状態情報との相互相関値を前記通信エリア内での前記検知対象物体の複数の配置位置のそれぞれについて導出し、
前記選択処理では、前記検知対象物体の前記複数の配置位置のそれぞれについて導出された前記相互相関値の代表値が最小となる前記一つ又は複数の受信アンテナの設置位置を前記最適設置位置として選択する、ように構成された
ことを特徴とする物体検知システム。 2. The object detection system according to claim 1,
The object detection device includes:
In the derivation process, a cross-correlation value between propagation path state information acquired in a state where the detection target object is not located within the communication area and propagation path state information acquired in a state where the detection target object is located within the communication area is derived for each of a plurality of locations of the detection target object within the communication area;
The object detection system is characterized in that, in the selection process, an installation position of the one or more receiving antennas at which a representative value of the cross-correlation values derived for each of the multiple placement positions of the detection target object is minimized is selected as the optimal installation position.
前記物体検知装置は、
前記導出処理では、
前記通信エリア内での前記検知対象物体の複数の配置位置のそれぞれに関し、
前記検知対象物体が前記配置位置に配置された状態で取得された伝搬路状態情報と、前記検知対象物体が前記配置位置の近傍位置に配置された状態で取得された伝搬路状態情報との相互相関値を前記配置位置の複数の近傍位置について導出する処理と、
前記配置位置の前記複数の近傍位置について導出された前記相互相関値の代表値を前記配置位置についての代表相互相関値として導出する処理と、を実行し、
前記選択処理では、前記検知対象物体の前記複数の配置位置のそれぞれについて導出された前記代表相互相関値の代表値が最小となる前記一つ又は複数の受信アンテナの設置位置を前記最適設置位置として選択する、ように構成された
ことを特徴とする物体検知システム。 2. The object detection system according to claim 1,
The object detection device includes:
In the derivation process,
With respect to each of a plurality of positions of the detection target object within the communication area,
a process of deriving a cross-correlation value between propagation path state information acquired when the detection target object is placed at the placement position and propagation path state information acquired when the detection target object is placed at a position nearby the placement position, for a plurality of positions nearby the placement position;
deriving a representative value of the cross-correlation values derived for the plurality of neighboring positions of the arrangement position as a representative cross-correlation value for the arrangement position;
an object detection system configured to select, in the selection process, an installation position of the one or more receiving antennas at which a representative value of the representative cross-correlation values derived for each of the multiple placement positions of the detection target object is minimized as the optimal installation position.
前記物体検知装置は、
前記情報取得処理では、前記通信エリア内に設置された一つの受信アンテナが送信した伝搬路状態情報を取得し、
前記情報蓄積処理では、取得した伝搬路状態情報を前記一つの受信アンテナの設置位置及び検知対象物体の配置位置に関連付けて蓄積し、
前記導出処理では、前記一つの受信アンテナの設置位置ごと且つ前記検知対象物体の配置位置ごとに取得された伝搬路状態情報に基づき前記通信エリア内に複数の受信アンテナが設置された場合の相互相関値を導出し、
前記選択処理では、前記相互相関値が最小となる前記複数の受信アンテナの設置位置を前記最適設置位置として選択する、ように構成された
ことを特徴とする物体検知システム。 2. The object detection system according to claim 1,
The object detection device includes:
In the information acquisition process, propagation path state information transmitted from one receiving antenna installed within the communication area is acquired,
In the information storage process, the acquired propagation path state information is stored in association with an installation position of the one receiving antenna and an arrangement position of a detection target object;
In the derivation process, a cross-correlation value is derived when a plurality of receiving antennas are installed within the communication area based on propagation path state information acquired for each installation position of the one receiving antenna and for each arrangement position of the detection target object;
The object detection system is characterized in that, in the selection process, installation positions of the plurality of receiving antennas that minimize the cross-correlation value are selected as the optimum installation positions.
前記一つ又は複数の受信アンテナと前記送信アンテナとの間の伝搬路の状態を示す伝搬路状態情報を取得する情報取得処理と、
取得した伝搬路状態情報を前記一つ又は複数の受信アンテナの設置位置及び検知対象物体の配置状態に関連付けて蓄積する情報蓄積処理と、
前記一つ又は複数の受信アンテナの設置位置ごとに、前記検知対象物体が第1の配置状態にあるときに取得された伝搬路状態情報と、前記検知対象物体が第2の配置状態にあるときに取得された伝搬路状態情報との相互相関値を導出する導出処理と、
前記相互相関値に基づいて前記一つ又は複数の受信アンテナの最適設置位置を選択する選択処理と、
前記最適設置位置の選択結果を出力する出力処理と、を実行するように構成された
ことを特徴とする物体検知装置。 An object detection device that detects objects within a communication area by capturing information contained in wireless communication between a transmitting antenna whose installation position is fixed and one or more receiving antennas whose installation positions are movable,
an information acquisition process for acquiring propagation path state information indicating a state of a propagation path between the one or more receiving antennas and the transmitting antenna;
an information storage process for storing the acquired propagation path state information in association with the installation positions of the one or more receiving antennas and the arrangement state of the detection target object;
a derivation process for deriving, for each installation position of the one or more receiving antennas, a cross-correlation value between propagation path state information acquired when the detection target object is in a first arrangement state and propagation path state information acquired when the detection target object is in a second arrangement state;
a selection process for selecting an optimal installation position of the one or more receiving antennas based on the cross-correlation value;
and an output process for outputting a selection result of the optimum installation position.
前記送信アンテナに予め決められた既知信号を送信させ、
前記一つ又は複数の受信アンテナに、受信した前記既知信号から導出される前記送信アンテナまでの伝搬路の状態を示す伝搬路状態情報を送信させ、
前記一つ又は複数の受信アンテナが送信した伝搬路状態情報を取得し、
取得した伝搬路状態情報を前記一つ又は複数の受信アンテナの設置位置及び検知対象物体の配置状態に関連付けて蓄積し、
前記一つ又は複数の受信アンテナの設置位置ごとに、前記検知対象物体が第1の配置状態にあるときに取得された伝搬路状態情報と、前記検知対象物体が第2の配置状態にあるときに取得された伝搬路状態情報との相互相関値を導出し、
前記相互相関値に基づいて前記一つ又は複数の受信アンテナの最適設置位置を選択する
ことを特徴とする物体検知方法。 1. An object detection method for detecting an object within a communication area by capturing information included in wireless communication between a transmitting antenna whose installation position is fixed and one or more receiving antennas whose installation positions are variable, comprising:
transmitting a predetermined known signal from the transmitting antenna;
transmitting propagation path state information indicating a state of a propagation path to the transmitting antenna derived from the received known signal to the one or more receiving antennas;
Acquire propagation path state information transmitted by the one or more receiving antennas;
storing the acquired propagation path state information in association with the installation positions of the one or more receiving antennas and the arrangement state of the detection target object;
deriving a cross-correlation value between propagation path state information acquired when the detection target object is in a first arrangement state and propagation path state information acquired when the detection target object is in a second arrangement state, for each installation position of the one or more receiving antennas;
A method for detecting an object, comprising the steps of: selecting an optimum installation position for said one or more receiving antennas based on said cross-correlation value;
ことを特徴とする物体検知プログラム。 7. An object detection program comprising a program for causing a computer to execute the process performed by the object detection device according to claim 6.
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| JP2021118877A JP7572004B2 (en) | 2021-07-19 | 2021-07-19 | OBJECT DETECTION SYSTEM, OBJECT DETECTION DEVICE, OBJECT DETECTION METHOD, AND OBJECT DETECTION PROGRAM |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2021118877A JP7572004B2 (en) | 2021-07-19 | 2021-07-19 | OBJECT DETECTION SYSTEM, OBJECT DETECTION DEVICE, OBJECT DETECTION METHOD, AND OBJECT DETECTION PROGRAM |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023014740A JP2023014740A (en) | 2023-01-31 |
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|---|---|---|---|
| JP2021118877A Active JP7572004B2 (en) | 2021-07-19 | 2021-07-19 | OBJECT DETECTION SYSTEM, OBJECT DETECTION DEVICE, OBJECT DETECTION METHOD, AND OBJECT DETECTION PROGRAM |
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|---|---|---|---|---|
| JP2015117974A (en) | 2013-12-17 | 2015-06-25 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | Calibration apparatus, position estimation apparatus, calibration method, and position estimation method |
| JP2020156037A (en) | 2019-03-22 | 2020-09-24 | 日本電信電話株式会社 | Antenna arrangement method and antenna selection method |
| JP2021032697A (en) | 2019-08-23 | 2021-03-01 | 日本電信電話株式会社 | Spatial image generator, object detection device and object detection method |
-
2021
- 2021-07-19 JP JP2021118877A patent/JP7572004B2/en active Active
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