WO2016129245A1 - 到来方向推定システム、測定装置 - Google Patents

到来方向推定システム、測定装置 Download PDF

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WO2016129245A1
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wave
arrival
frequency
designated
incoming
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正義 佐竹
達人 竹内
健一郎 三治
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株式会社デンソー
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • G01S3/48—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems the waves arriving at the antennas being continuous or intermittent and the phase difference of signals derived therefrom being measured
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/04—Position of source determined by a plurality of spaced direction-finders

Definitions

  • the present disclosure relates to a system and an apparatus (Apparatus) for estimating a direction in which a transmission source apparatus exists using a wireless communication signal.
  • a radio communication signal in a high UHF band (several GHz) transmitted from a system to be measured is received by each element of an array antenna included in the measurement system, and the system to be measured is based on reception intensity and phase information of the received signal.
  • the maximum value and average value of the measurement results at each frequency are used, which means that the measurement result in a state where the direct wave and the reflected wave interfere with each other is the maximum value and the average value. It means that it may be reflected.
  • the S / N of the direct wave required for accurate positioning may deteriorate and increase the positioning error.
  • This disclosure is intended to provide a technique for stably and accurately measuring the direction of arrival of direct waves even in an environment where direct waves and reflected waves interfere with each other.
  • the arrival direction estimation system includes a device under measurement that transmits a preset designated wave and a measurement device that estimates the arrival direction of the designated wave.
  • the device under measurement repeatedly transmits a designated wave by sequentially switching a plurality of frequencies.
  • the measuring device extracts incoming wave information that is information about each incoming wave obtained from the received signal at that frequency, and arrives directly from the device under test according to the incoming wave information.
  • the direct wave that is the designated wave to be selected, the target frequency that is a frequency suitable for estimating the direction of arrival of the direct wave, and the direction of arrival of the direct wave using the received signal at the target frequency are estimated.
  • the frequency in which the direct wave has a sufficiently large reception intensity is selected as the target frequency and the direction of arrival is estimated.
  • the direction of arrival is estimated by determining the target frequency, the S / N of the direct wave is not deteriorated by the received signal of the frequency where the direct wave is greatly deteriorated, and an accurate positioning result can be obtained. it can.
  • Another example of the measurement device of the present disclosure is a device that receives a designated wave and estimates an arrival direction of the designated wave from a device to be measured that sequentially switches a plurality of frequencies and repeatedly transmits a designated wave that is set in advance.
  • an array antenna, a signal extractor, a frequency switcher, an incoming wave information extractor, and an estimator is composed of a plurality of antenna elements.
  • the signal extractor extracts a signal having a designated frequency from a reception signal output from each antenna element constituting the array antenna.
  • the frequency switcher switches the designated frequency in synchronization with the switching of the frequency in the device under measurement.
  • the arrival wave information extraction unit extracts arrival wave information, which is information about each arrival wave detected at the designated frequency, for each designated frequency from the signal extracted by the signal extractor.
  • the estimator in accordance with the arrival wave information extracted by the arrival wave information extraction unit, of the target wave that is a frequency suitable for estimation of the direct wave and the arrival direction of the direct wave that directly arrive from the device under test. Selection and estimation of the direction of arrival of the direct wave using the received signal at the target frequency.
  • the measuring apparatus configured in this way can be suitably used when configuring the above arrival direction estimation system.
  • the position estimation system 1 is also referred to as an arrival direction estimation system, and includes a device under measurement (transmission side device) 2 and a measurement device (reception side device) 3 as shown in FIG.
  • the device under measurement 2 includes, for example, a mobile phone or a smart key, and the measurement device 3 is configured as an on-vehicle device mounted on a vehicle, for example.
  • the device under measurement 2 includes an antenna 21, a transmitter 22, a communication controller 23, and a frequency switch 24.
  • the transmitter 22 transmits a wireless communication signal according to a predetermined communication standard (for example, WiFi (registered trademark) or Bluetooth® (registered trademark)) using the high UHF band (several GHz) via the antenna 21.
  • the communication controller 23 controls communication using a wireless communication signal.
  • the frequency switch 24 sequentially switches the frequency used by the transmitter 22 for transmission according to a predetermined schedule in the high UHF band. Note that such frequency switching is a well-known technique in spread spectrum communication using frequency hopping and the like, and will not be described here.
  • the radio wave transmitted by the device under test 2 is also referred to as “designated wave”.
  • the measuring apparatus 3 includes a first array antenna 31, a second array antenna 32, a first receiving unit 33, a second receiving unit 34, and a position estimating unit 35.
  • Each of the first and second array antennas 31 and 32 includes a plurality of antenna elements arranged in the horizontal direction. Further, the two array antennas 31 and 32 are arranged at different positions at least in the horizontal direction. Note that the array antenna device can also be referred to as including a first array antenna 31 and a second array antenna 32.
  • the first receiving unit 33 estimates the arrival direction of the received designated wave in accordance with the received signal from the first array antenna 31, and supplies the first estimation direction DR1 as the estimation result to the position estimating unit 35.
  • the second receiving unit 34 estimates the arrival direction of the received designated wave according to the received signal from the second array antenna 32, and supplies the second estimation direction DR2 that is the estimation result to the position estimating unit 35.
  • the position estimator 35 is also referred to as a position estimator circuit 35.
  • the position estimator 35 is a known microcomputer including a CPU, a ROM, and a RAM, and is estimated by the first receiver 33.
  • the first estimated azimuth DR1 the second estimated azimuth DR2 estimated by the second receiver 34, the installation interval of the first array antenna 31 and the second array antenna 32, etc.
  • the designated wave is used using a known triangulation technique. Is estimated.
  • the first reception unit 33 includes a receiver 331, a direct wave selection unit 332, and a frequency switch 333.
  • the receiver 331 is also referred to as a signal extractor, and extracts a signal component having a frequency (designated frequency) designated by the frequency switch 333 from reception signals supplied from each antenna element constituting the first array antenna 31. This is sampled and supplied directly to the wave selection unit 332.
  • the frequency switch 333 switches the designated frequency in accordance with the instruction from the direct wave selection unit 332. The switching is performed in synchronization with the frequency switch 24 of the device under measurement 2 so that the same frequency becomes the designated frequency at the same timing.
  • the direct wave selection unit 332 processes the sampled reception signal (hereinafter referred to as reception data) supplied from the receiver 331 while switching the setting of the frequency switch 333, thereby generating a direct wave from the incoming waves.
  • a direct wave selection process for selecting and estimating the direction of arrival of the direct wave is executed.
  • the arrival direction of the direct wave estimated by the direct wave selection process is supplied to the position estimation unit 35 as the first estimated direction DR1.
  • the direct wave selection unit 332 is also referred to as a direct wave selection circuit 332, and is realized as an electronic control unit by processing executed by a known microcomputer including a CPU, a ROM, and a RAM as an example in the present embodiment.
  • the described flowchart includes a plurality of sections (or referred to as steps), and each section is expressed as, for example, S110. Further, each section can be divided into a plurality of subsections, while a plurality of sections can be combined into one section.
  • Each section can be referred to as a device, module, or proper name, for example, a calculation section can be referred to as a calculation device, a calculation module, or a calculator.
  • the section includes (i) not only a section of software combined with a hardware unit (eg, a computer) but also (ii) a section of hardware (eg, an integrated circuit, a wiring logic circuit) and related devices. It can be realized with or without the function.
  • the hardware section can be included inside the microcomputer.
  • the CPU functioning as the direct wave selection unit 332 initializes an arrival wave number counter that counts the arrival wave number to 0 in S110.
  • the designated frequency of the frequency switcher 333 is selected.
  • the process waits until a signal of the selected designated frequency is received, and when a signal of the designated frequency is received, the process proceeds to S140.
  • high-resolution azimuth estimation processing such as MUSIC is executed using the sampled value of the received signal obtained from each antenna element constituting the array antenna. Thereby, the arrival wave number W and the arrival directions (direction candidates) ⁇ a, ⁇ b,.
  • S150 it is determined whether the incoming wave number W obtained in S140 is larger than the value of the incoming wave number counter C. If W> C, the process proceeds to S160, and if W ⁇ C, the process proceeds to S180.
  • the value of the arrival wave number counter C is updated with the arrival wave number W obtained in S140.
  • required by S140 is matched with the designation
  • the designated frequency finally stored in the process of S170 is selected as the target frequency.
  • the selection of the direct wave is not limited to the method performed based on the reception intensity, and a known method of selecting the direct wave using the received signal at the target frequency can be used.
  • the direct wave selection unit 332 executes S110 to S180 as an arrival wave information extraction unit that extracts arrival wave information, and S190 to S200 as an estimation unit that estimates an arrival direction.
  • the number of incoming waves W is obtained for each designated frequency, the designated frequency that maximizes the number of incoming waves W is selected as the target frequency, and the arrival arrived using the received signal at this target frequency.
  • a direction is taken as a direction candidate, and a direct wave is selected from the direction candidate. That is, the interference state of the direct wave and the reflected wave changes for each designated frequency even if the communication environment is the same. If there is an incoming wave whose reception intensity is greatly attenuated by interference, the detected number of incoming waves W also decreases. In other words, at the specified frequency where the number of incoming waves W is maximum, it can be said that there is no cancellation due to interference, and there is a high possibility that a direct wave exists in the received signal.
  • the present embodiment it is possible to stably obtain the positioning result of the arrival direction of the direct wave.
  • one designated frequency is determined as the target frequency, and the direction of arrival is estimated using only the result of processing the received signal at the target frequency. For this reason, the influence of the received signal at the specified frequency at which the direct wave is greatly attenuated can be removed, and the S / N of the direct wave is not deteriorated, so that an accurate positioning result can be obtained.
  • the target frequency is determined by the number of incoming waves W extracted for each designated frequency.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the target frequency is determined by the received power P of the incoming wave.
  • high-resolution azimuth estimation processing such as MUSIC is executed using the sampled value of the received signal obtained from each antenna element constituting the array antenna.
  • the arrival directions (direction candidates) ⁇ a, ⁇ b,... Of each incoming wave are obtained, and the maximum received power of each incoming wave is extracted as the maximum received power P.
  • S165 the value of the received power register R is updated with the maximum received power P obtained in S145, and the process proceeds to S170.
  • the processing of S170 to S200 is the same as that of the first embodiment.
  • the direct wave selection unit 332 executes S115 to S180 as an arrival wave information extraction unit that extracts arrival wave information, and S190 to S200 as an estimation unit that estimates an arrival direction.
  • the maximum received power P of the incoming wave is obtained for each designated frequency, the designated frequency where the incoming wave with the maximum maximum received power P is detected is selected as the target frequency, The direction of arrival obtained using the received signal at the target frequency is set as a direction candidate, and a direct wave is selected from the direction candidate. That is, there is a high possibility that the received power of the direct wave is higher than that of the reflected wave, and the received power of the direct wave is greatest when no interference occurs. In other words, it can be said that there is a high possibility that a direct wave exists in the received signal at the designated frequency with the largest maximum received power P. For this reason, according to this embodiment, the effect similar to the effect of 1st Embodiment can be acquired.
  • the target frequency is determined by the number of incoming waves W extracted for each designated frequency.
  • the third embodiment is different from the first embodiment in that the target frequency is determined by both the number of incoming waves W and the received power P of the incoming waves.
  • the CPU functioning as the direct wave selection unit 332 selects, in S210, the arrival wave number counter C that counts the number of arrival waves and the reception power register R that stores the maximum value of the reception power of the arrival wave. Is also initialized to zero.
  • the designated frequency of the frequency switcher 333 is selected, and in S230, the process waits until a signal with the selected designated frequency is received. When a signal with the designated frequency is received, the process proceeds to S240.
  • high-resolution azimuth estimation processing such as MUSIC is executed using the sampled value of the received signal obtained from each antenna element constituting the array antenna.
  • the number of incoming waves W and the arrival directions (direction candidates) ⁇ a, ⁇ b,... Of each incoming wave are obtained, and the maximum received power of each incoming wave is extracted as the maximum received power P.
  • S250 it is determined whether the incoming wave number W obtained in S240 is greater than the value of the incoming wave number counter C. If W> C, the process proceeds to S260, and if W ⁇ C, the process proceeds to S280.
  • the values of the arrival wave number counter C and the reception power register R are updated with the arrival wave number W and the maximum reception power P obtained in S240.
  • the calculation result in S240 is stored in association with the designated frequency selected in S220, and the process proceeds to S300.
  • S280 it is determined whether or not the incoming wave number W is equal to the value of the incoming wave number counter C. If they are equal, the process proceeds to S290, and if they are not equal, the process proceeds to S300. In S290, it is determined whether or not the maximum received power P obtained in S240 is larger than the value of the received power register R. If P> R, the process proceeds to S260, and if P ⁇ R, the process proceeds to S300.
  • S300 it is determined whether or not the above-described processing has been executed for all specified frequencies. If there is an unprocessed designated frequency, the process returns to S220, and if the process has been completed for all the designated frequencies, the process proceeds to S310.
  • the processes of S310 and S320 are the same as the processes of S190 and S200.
  • the direct wave selection unit 332 executes S210 to S300 as an arrival wave information extraction unit that extracts arrival wave information, and S310 to S320 as an estimation unit that estimates an arrival direction.
  • the designated frequency that maximizes the number of incoming waves W obtained for each designated frequency is selected as the target frequency.
  • the designated frequency in which the incoming wave having the maximum maximum received power P is detected is selected as the target frequency.
  • required using the received signal in the selected object frequency is made into the direction candidate, and the direct wave is selected from the direction candidate.
  • this embodiment it is possible to select a target frequency more suitable for direct wave selection and direct wave arrival direction estimation than in the case of the first embodiment and the second embodiment. Accuracy and reliability can be further improved.
  • the position estimation system 1a is also referred to as an arrival direction estimation system, and includes a device under measurement (transmission side device) 2 and a measurement device (reception side device) 3a as shown in FIG.
  • the device under measurement 2 is the same as that of the first embodiment.
  • the measuring apparatus 3a includes a first array antenna 31, a second array antenna 32, a first receiving unit 33a, a second receiving unit 34a, and a position estimating unit 35.
  • the first array antenna 31, the second array antenna 32, and the position estimation unit 35 are the same as those in the first embodiment.
  • the first receiver 33a includes an element switch 334, a receiver 331a, a direct wave selector 332a, and a frequency switch 333.
  • the element switch 334 receives reception signals from the antenna elements E1 to Em constituting the first array antenna 31, and receives the reception signals from the antenna elements selected in accordance with instructions from the direct wave selection unit 332a as a receiver 331a.
  • the setting for selecting all antenna elements is Y0
  • the array A setting for selecting n antenna elements from the other end (right end in the figure) of the antenna is denoted as Y2.
  • the array antenna configured by the antenna elements selected by the setting Y1 or Y2 is hereinafter referred to as a partial array antenna.
  • the number of antenna elements constituting the partial array antenna (hereinafter referred to as “number of elements (also referred to as element count)”) n is the maximum number of incoming waves (total number of direct waves and reflected waves) that may be received simultaneously.
  • n is also referred to as the first specific number.
  • the second specific number is referred to as being greater than the first specific number. It can be said that m is an example of the second specific number.
  • the receiver 331a samples the received signal supplied via the element switch 334 and supplies it directly to the wave selection unit 332a.
  • the direct wave selection unit 332a is also referred to as a direct wave selection circuit 332a.
  • the direct wave selection unit 332a includes, for example, a known microcomputer including a CPU, a ROM, and a RAM, and is supplied from a receiver 331a. A direct selection process is performed in which a direct wave is selected and an arrival direction of the selected direct wave is estimated by processing a sampled reception signal (hereinafter referred to as reception data).
  • the CPU functioning as the direct wave selection unit 332a selects the designated frequency of the frequency switch 333 in S410, and in S420, the setting of the element switch 334 is set to select all antenna elements. Is initialized to Y0.
  • the process waits until a signal having the selected designated frequency is received. If a signal having the designated frequency is received, the process proceeds to S440.
  • high-resolution azimuth estimation processing such as MUSIC (Multiple Signal Classification) is executed using the sampled value (received data) of the received signal supplied from each antenna element constituting the array antenna. Thereby, the arrival directions (direction candidates) of all incoming waves are obtained.
  • MUSIC Multiple Signal Classification
  • the orientation candidate obtained by the process in S440 is stored in the memory.
  • an angle difference calculation process (described later) for obtaining an angle difference between arrival directions detected by each partial array antenna is executed for the same incoming wave.
  • S470 it is determined whether or not the processing of S410 to S460 has been executed for all frequencies that can be switched by the frequency switcher 333. If there is an unprocessed frequency, the process returns to S410, and if all the frequencies have been processed, the process proceeds to S480.
  • S480 the maximum difference among the angular differences calculated for each frequency and each incoming wave in S480 is extracted.
  • An incoming wave corresponding to the maximum angle difference is referred to as a selected incoming wave, and a frequency at which the maximum angle difference is detected is referred to as a target frequency.
  • a parameter i used for switching setting of the element switch 334 is initialized to 1.
  • the setting of the element switch 334 is set to Yi.
  • the process waits until a designated wave that is a radio wave transmitted by the device under measurement 2 is received.
  • the arrival directions ⁇ ia, ⁇ ib,... Of the designated wave are estimated in S540 using the received signals from the respective antenna elements constituting the partial array antenna corresponding to the setting Yi.
  • the difference of an incoming wave shall be represented by a, b, c, ... (refer FIG. 9).
  • step S550 the parameter i is incremented.
  • S570 calculates, for each detected incoming wave a, b,..., Angle differences ⁇ a, ⁇ b,... Of arrival directions detected by the partial array antennas (see FIG. 9). Whether or not two arrival directions detected by different switching settings are due to the same arrival wave is determined based on whether or not the angle difference between the two arrival directions is within a predetermined range.
  • the direct wave selection unit 332a executes S410 to S470 as an arrival wave information extraction unit that extracts arrival wave information, and S480 to S490 as an estimation unit that estimates an arrival direction.
  • the angle difference ⁇ x in the direction of arrival detected by each partial array antenna is obtained for the same incoming wave for each designated frequency, and the incoming wave having the maximum angle difference ⁇ x is directly waved.
  • the designated frequency where the incoming wave is detected is selected as the target frequency.
  • the arrival direction obtained using the received signal at the target frequency is set as a direction candidate, and a direct wave is selected from the direction candidate. That is, since the angle difference ⁇ x is larger in the direct wave than in the reflected wave, the incoming wave having the maximum angle difference ⁇ x is a direct wave, and the designated frequency at which the incoming wave is detected is the direct wave. Can be said to have been successfully received. For this reason, according to this embodiment, the effect similar to the effect of 1st Embodiment can be acquired.
  • a single array antenna 31 is used as a plurality of partial antennas set so that their center positions are different from each other, so that received signals at a plurality of points with different positions are obtained. Therefore, the direct wave and the reflected wave can be selected without moving the measuring device 3.
  • a direct wave is selected according to the arrival direction of the low resolution estimated using the received signal from the partial array antenna, and the received signals from all the array antennas are used as the direct wave arrival direction.
  • the direction of arrival with high resolution estimated in this way is used. Thereby, a highly accurate estimation result of the direction of arrival can be obtained.
  • the functions of the direct wave selection units 332 and 332a are realized by processing executed by a microcomputer.
  • realization of this function by software is merely an example, and as described above in the description of the flowchart, the whole or a part of the function may be realized by hardware such as a logic circuit.
  • an antenna element that selects n antenna elements from one end of m array antennas and an antenna element that selects n antenna elements from the other end are used. Yes.
  • n m / 2
  • FIGS. 10A and 10B in the range of 2 ⁇ n ⁇ m ⁇ 1. It can be set arbitrarily.
  • n is increased, the position difference between the two partial array antennas is reduced, so the resolution of the angle difference is degraded.
  • the number of incoming waves is increased because the number of elements is increased. The smaller the resolution, the lower the resolution of the angle difference, but the number of detectable incoming waves decreases.
  • the partial array antennas do not necessarily need to be set at both ends, and the center positions along the arrangement direction of the antenna elements only need to be different from each other. As shown in FIG. 10C, if the total number of elements of the array antenna is m and the number of elements of the partial array antenna is n, (mn + 1) types of partial array antennas can be set. More than one can be used.
  • the arrival direction obtained using the entire array antenna is used as the direct wave arrival direction.
  • the arrival direction obtained using the partial array antenna is directly used as the direct wave arrival direction. It is good.
  • the element switch 334 is switched according to the setting of the partial array antenna to be used, and the received signal is reacquired for each setting. However, all the antenna elements constituting the array antenna are used. When the received signals are collectively acquired and stored in the memory and the process related to the partial array antenna is executed, the stored value of the received signal from the corresponding antenna element may be read and processed. In this case, since the element switch 334 can be omitted, the device configuration can be simplified.

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Abstract

　到来方向推定システム（１）は、予め設定された指定波を送信する被測定装置（２）と前記指定波の到来方向を推定する測定装置（３）とを備える。被測定装置は、複数の周波数を順次切り替えて前記指定波を繰り返し送信する。測定装置は、指定波の送信に使用される周波数毎に、該周波数での受信信号から得られる各到来波に関する情報である到来波情報を抽出し、その到来波情報に従って、被測定装置から直接到来する指定波である直接波の選定および該直接波の到来方向の推定に適した周波数である対象周波数の選定、並びに対象周波数での受信信号を用いた直接波の到来方向の推定を行う。

Description

到来方向推定システム、測定装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１５年２月１２日に出願された日本出願番号２０１５－２５６８８号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、無線通信信号を用いて送信元装置が存在する方向を推定するシステムそして装置(Apparatus)に関する。
　従来、被測定系から送信された高ＵＨＦ帯（数ＧＨｚ）の無線通信信号を、測定系が有するアレーアンテナの各エレメントで受信し、その受信信号の受信強度や位相情報に基づいて被測定系からの無線通信信号の到来方向や、被測定系と測定系の相対位置を求める技術が知られている。そして、これら被測定系および測定系の周囲に、電波を反射する反射物が存在すると、測定系では、被測定系から直接到来する直接波だけでなく、反射物に反射してから到来する反射波も受信する。このとき、図１１，図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、直接波と反射波とが干渉することによって、測定系と被測定系の位置関係によっては、測定系で得られる受信強度が著しく低下し、測定不能となる場合がある。
　これに対して、無線通信に使用する周波数を切り替えて受信強度を測定し、各周波数における測定結果の最大値あるいは平均値を使用して測位を行う技術が知られている（特許文献１参照）。
ＪＰ　２００８－２２４４８９　Ａ
　従来技術では、各周波数における測定結果の最大値や平均値を用いており、このことは、直接波と反射波とが干渉し合っている状態で測定された結果が、最大値や平均値に反映される可能性があるということを意味する。その結果、正確な測位に必要な直接波のＳ／Ｎが劣化し、測位誤差を増大させてしまうことがあった。
　本開示は、直接波と反射波とが干渉し合う環境でも直接波の到来方向を安定にかつ精度良く測位する技術を提供することを目的とする。
　本開示の一つの例の到来方向推定システムは、予め設定された指定波を送信する被測定装置と指定波の到来方向を推定する測定装置とを備える。被測定装置は、複数の周波数を順次切り替えて指定波を繰り返し送信する。測定装置は、指定波の送信に使用される周波数毎に、該周波数での受信信号から得られる各到来波に関する情報である到来波情報を抽出し、到来波情報に従って、被測定装置から直接到来する指定波である直接波の選定、および該直接波の到来方向の推定に適した周波数である対象周波数の選定、並びに対象周波数での受信信号を用いた直接波の到来方向の推定を行う。
　このような構成によれば、周波数毎に直接波と反射波の干渉状態は変化するため、その中で直接波が十分に大きな受信強度を持つ周波数を対象周波数に選定して到来方向の推定を行うことにより、安定した測位結果を得ることができる。しかも、対象周波数を決めて到来方向を推定するため、直接波が大きく劣化した周波数の受信信号によって、直接波のＳ／Ｎを劣化させてしまうことがなく、精度の良い測位結果を得ることができる。
　本開示のもう一つの例の測定装置は、複数の周波数を順次切り替えて予め設定された指定波を繰り返し送信する被測定装置から、指定波を受信して該指定波の到来方向を推定するものであり、アレーアンテナと、信号抽出器と、周波数切替器と、到来波情報抽出部と、推定部とを備える。アレーアンテナは、複数のアンテナエレメントで構成されている。信号抽出器は、アレーアンテナを構成する各アンテナエレメントが出力する受信信号から、指定された指定周波数の信号を抽出する。周波数切替器は、被測定装置での周波数の切り替えに同期して指定周波数を切り替える。到来波情報抽出部は、信号抽出器が抽出した信号から、指定周波数毎に、該指定周波数で検出される各到来波に関する情報である到来波情報を抽出する。推定部は、到来波情報抽出部にて抽出された到来波情報に従って、被測定装置から直接到来する指定波である直接波および該直接波の到来方向の推定に適した周波数である対象周波数の選定、並びに対象周波数での受信信号を用いた直接波の到来方向の推定を行う。
　このように構成された測定装置によれば、上述の到来方向推定システムを構成する際に好適に用いることができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
第１実施形態の位置推定システムの構成を示すブロック図である。 第１実施形態における直接波選定処理のフローチャートである。 第２実施形態における直接波選定処理のフローチャートである。 第３実施形態における直接波選定処理のフローチャートである。 第４実施形態の位置推定システムの構成を示すブロック図である。 第４実施形態におけるアレーアンテンの構成および部分アレーアンテナの設定を示す説明図である。 第４実施形態における直接波選定処理のフローチャートである。 第４実施形態の直接波選定処理中で実行する角度差算出処理のフローチャートである。 直接波と反射波の選別に使用する各パラメータを示す説明図である。 部分アレーアンテナの他の設定方法を示す説明図である。 部分アレーアンテナの他の設定方法を示す説明図である。 部分アレーアンテナの他の設定方法を示す説明図である。 直接波と反射波の干渉により直接波が減衰する様子を示す説明図である。 直接波および反射波の到来方向を示す説明図である。 直接波が大きく減衰した状況で求められた到来方向推定結果を例示する図ある。
　以下に本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
　［１．第１実施形態］
　［１．１構成］
　位置推定システム１は、到来方向推定システムとも言及され、図１に示すように、被測定装置（送信側装置）２と、測定装置（受信側装置）３とを備える。被測定装置２は、例えば、携帯電話機やスマートキーなどからなり、測定装置３は、例えば車両に搭載される車載器として構成される。
　被測定装置２は、アンテナ２１、送信機２２、通信制御器２３、周波数切替器２４を備える。送信機２２は、アンテナ２１を介して高ＵＨＦ帯（数ＧＨｚ）を使用し所定の通信規格（例えば、WiFi（登録商標）やBluetooth （登録商標））に従った無線通信信号を送信する。通信制御器２３は、無線通信信号を使用した通信を制御する。周波数切替器２４は、送信機２２が送信に使用する周波数を、上記高ＵＨＦ帯の中で所定のスケジュールに従って順次切り替える。なお、このような周波数の切替は、周波数ホッピングを利用するスペクトル拡散通信等において周知の技術であるため、ここでは説明を省略する。以下では、被測定装置２が送信する電波を「指定波」ともいう。
　測定装置３は、第１アレーアンテナ３１と、第２アレーアンテナ３２と、第１受信部３３と、第２受信部３４と、位置推定部３５とを備える。第１および第２アレーアンテナ３１，３２は、いずれも水平方向に配列された複数のアンテナエレメントで構成されている。また、両アレーアンテナ３１，３２は、少なくとも、水平方向に、異なる位置に配置される。尚、アレーアンテナデバイスは、第１アレーアンテナ３１と第２アレーアンテナ３２とを含むものとして言及されることもできる。
　第１受信部３３は、第１アレーアンテナ３１からの受信信号に従って、受信した指定波の到来方向を推定し、その推定結果である第１推定方位ＤＲ１を位置推定部３５に供給する。第２受信部３４は、第２アレーアンテナ３２からの受信信号に従って、受信した指定波の到来方向を推定し、その推定結果である第２推定方位ＤＲ２を位置推定部３５に供給する。
　位置推定部３５は、位置推定回路３５とも言及され、電子制御ユニットとして、本実施形態では、一例として、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えた周知のマイクロコンピュータからなり、第１受信部３３で推定された第１推定方位ＤＲ１、第２受信部３４で推定された第２推定方位ＤＲ２、第１アレーアンテナ３１と第２アレーアンテナ３２の設置間隔等に従い、周知の三角測量の手法を用いて指定波の送信元である被測定装置２の位置を推定する。
　第１受信部３３および第２受信部３４は、同様の構成をしているため、ここでは第１受信部３３の構成についてのみ説明する。第１受信部３３は、受信機３３１、直接波選定部３３２、周波数切替器３３３を備える。受信機３３１は、信号抽出器とも言及され、第１アレーアンテナ３１を構成する各アンテナエレメントから供給される受信信号から、周波数切替器３３３によって指定された周波数（指定周波数）の信号成分を抽出し、これをサンプリングして直接波選定部３３２に供給する。周波数切替器３３３は、直接波選定部３３２からの指示に従って指定周波数を切り替える。その切り替えは、被測定装置２の周波数切替器２４と同期して、同じタイミングで同じ周波数が指定周波数となるように行われる。直接波選定部３３２は、周波数切替器３３３の設定を切り替えながら、受信機３３１から供給されるサンプリングされた受信信号（以下、受信データという）を処理することによって、到来波の中から直接波を選定し、その直接波の到来方向を推定する直接波選定処理を実行する。この直接波選定処理によって推定された直接波の到来方向が、第１推定方位ＤＲ１として位置推定部３５に供給される。なお、直接波選定部３３２は、直接波選定回路３３２とも言及され、電子制御ユニットとして、本実施形態では、一例として、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えた周知のマイクロコンピュータが実行する処理によって実現される。
　［１．２．処理］
　ここで、直接波選定部３３２が実行する直接波選定処理の詳細を、図２に示すフローチャートを用いて説明する。本処理は、測定装置３への給電が行われている間、繰り返し起動される。
　記載されるフローチャートは、複数のセクション（あるいはステップと言及される）を含み、各セクションは、たとえば、Ｓ１１０と表現される。さらに、各セクションは、複数のサブセクションに分割されることができる、一方、複数のセクションが合わさって一つのセクションにすることも可能である。各セクションは、デバイス、モジュール、あるいは、固有名として、例えば、算出セクションは、算出デバイス、算出モジュール、カルキュレータとして、言及されることができる。また、セクションは、(i)ハードウエアユニット（例えば、コンピュータ）と組み合わさったソフトウエアのセクションのみならず、(ii)ハードウエア（例えば、集積回路、配線論理回路）のセクションとして、関連する装置の機能を含みあるいは含まずに実現できる。さらに、ハードウエアのセクションは、マイクロコンピュータの内部に含まれることもできる。
　本処理が起動すると、直接波選定部３３２として機能するＣＰＵは、Ｓ１１０にて、到来波数をカウントする到来波数カウンタを０に初期化する。Ｓ１２０では、周波数切替器３３３の指定周波数を選択し、Ｓ１３０では、選択した指定周波数の信号を受信するまで待機し、指定周波数の信号を受信するとＳ１４０に進む。
　Ｓ１４０では、アレーアンテナを構成する各アンテナエレメントから得られる受信信号のサンプリグ値を用いて、ＭＵＳＩＣ等の高分解能な方位推定処理を実行する。これにより、到来波数Ｗおよび各到来波の到来方向（方位候補）θａ，θｂ，…を求める。
　Ｓ１５０では、Ｓ１４０で求めた到来波数Ｗが到来波数カウンタＣの値より大きいか否かを判断し、Ｗ＞ＣであればＳ１６０に進み、Ｗ≦ＣであればＳ１８０に進む。
　Ｓ１６０では、到来波数カウンタＣの値をＳ１４０で求めた到来波数Ｗで更新する。Ｓ１７０では、Ｓ１４０で求めた方位候補を、Ｓ１２０で選択した指定周波数と対応づけて記憶（既に記憶されている場合は更新）して、Ｓ１８０に進む。
　Ｓ１８０では、全ての指定周波数について上述の処理を実行したか否かを判断する。未処理の指定周波数があればＳ１２０に戻り、全ての指定周波数について処理が完了していれば、Ｓ１９０に進む。
　Ｓ１９０では、Ｓ１７０の処理で最終的に記憶されている指定周波数を対象周波数に選定する。Ｓ２００では、対象周波数について記憶されている方位候補のうち、受信強度が最大となる到来波を直接波に選定し、その直接波の到来方向を推定方位ＤＲｋ（ｋ＝１又は２）として位置推定部３５に供給して、本処理を終了する。なお、直接波の選定は、受信強度に基づいて行う方法に限らず、対象周波数での受信信号を利用して直接波を選定する既知の手法を使用することができる。
　尚、直接波選定部３３２が実行する、Ｓ１１０～Ｓ１８０は到来波情報を抽出する到来波情報抽出部と、Ｓ１９０～Ｓ２００は到来方向を推定する推定部と、言及される。
　［１．３．効果］
　以上説明したように、本実施形態では、指定周波数毎に到来波数Ｗを求め、到来波数Ｗが最大となる指定周波数を対象周波数に選定し、この対象周波数での受信信号を用いて求めた到来方向を方位候補とし、その方位候補から直接波を選定している。即ち、直接波と反射波の干渉状態は通信環境が同じであっても指定周波数毎に変化する。干渉によって受信強度が大きく減衰する到来波が存在すると、検出される到来波数Ｗも減少する。換言すれば、到来波数Ｗが最大となる指定周波数では、干渉による打ち消しがなく、受信信号中に直接波が存在する可能性が高いと言える。
　従って、本実施形態によれば、直接波の到来方向の測位結果を安定して得ることができる。しかも、本実施形態では、一つの指定周波数を対象周波数に決定し、その対象周波数での受信信号を処理した結果だけを使用して到来方向を推定する。このため、直接波が大きく減衰する指定周波数での受信信号の影響を除去することができ、直接波のＳ／Ｎを劣化させてしまうことがないため、精度の良い測位結果を得ることができる。
　［２．第２実施形態］
　第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
　前述した第１実施形態では、指定周波数毎に抽出される到来波数Ｗによって対象周波数を決定している。これに対し、第２実施形態では、到来波の受信電力Ｐによって対象周波数を決定する点で第１実施形態とは相違する。
　［２．１．処理］
　以下では、直接波選定部３３２が、図２に示した処理に代えて実行する直接波選定処理を、図３のフローチャートを用いて説明する。なお、図２に示した処理と比較すると、Ｓ１２０～Ｓ１３０、Ｓ１７０～Ｓ２００の処理は同様であり、対象周波数の選択に関わるＳ１１０，Ｓ１４０～Ｓ１６０の処理だけが異なるため、この相違する部分を中心に説明する。
　即ち、本実施形態では、図３に示すように、本処理が起動すると、Ｓ１１５にて、到来波の受信電力の最大値を記憶する受信電力レジスタＲを０に初期化して、Ｓ１２０に進む。
　そして、Ｓ１２０にて選択された指定周波数の信号を受信したとＳ１３０にて判断されると、Ｓ１４５に進む。
　Ｓ１４５では、アレーアンテナを構成する各アンテナエレメントから得られる受信信号のサンプリグ値を用いて、ＭＵＳＩＣ等の高分解能な方位推定処理を実行する。これにより、各到来波の到来方向（方位候補）θａ，θｂ，…求めると共に、各到来波の受信電力のうち最大のものを最大受信電力Ｐとして抽出する。
　Ｓ１５５では、Ｓ１４５で求めた最大受信電力Ｐが受信電力レジスタＲの値より大きいか否かを判断し、Ｐ＞ＲであればＳ１６５に進み、Ｐ≦ＲであればＳ１８０に進む。
　Ｓ１６５では、受信電力レジスタＲの値をＳ１４５で求めた最大受信電力Ｐで更新してＳ１７０に進む。以下、Ｓ１７０～Ｓ２００の処理は、第１実施形態と同様である。
　尚、直接波選定部３３２が実行する、Ｓ１１５～Ｓ１８０は到来波情報を抽出する到来波情報抽出部と、Ｓ１９０～Ｓ２００は到来方向を推定する推定部と、言及される。
　［２．２．効果］
　以上説明したように、本実施形態では、指定周波数毎に到来波の最大受信電力Ｐを求め、この最大受信電力Ｐが最大となる到来波が検出された指定周波数を対象周波数に選定し、この対象周波数での受信信号を用いて求めた到来方向を方位候補とし、その方位候補から直接波を選定している。即ち、直接波は反射波よりも受信電力が大きい可能性が高く、しかも、直接波の受信電力は干渉が生じていない場合に最も大きくなる。換言すれば、最大受信電力Ｐが最も大きい指定周波数には、受信信号中に直接波が存在する可能性が高いと言える。このため、本実施形態によれば、第１実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
　［３．第３実施形態］
　第３実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
　前述した第１実施形態では、指定周波数毎に抽出される到来波数Ｗによって対象周波数を決定している。これに対し、第３実施形態では、到来波数Ｗおよび到来波の受信電力Ｐの両方によって対象周波数を決定する点で第１実施形態とは相違する。
　［３．１．処理］
　以下では、直接波選定部３３２が、図２に示した処理に代えて実行する直接波選定処理を、図４のフローチャートを用いて説明する。
　本処理が起動すると、直接波選定部３３２として機能するＣＰＵは、Ｓ２１０にて、到来波数をカウントする到来波数カウンタＣ、および到来波の受信電力の最大値を記憶する受信電力レジスタＲを、いずれも０に初期化する。
　Ｓ２２０では、周波数切替器３３３の指定周波数を選択し、Ｓ２３０では、選択した指定周波数の信号を受信するまで待機し、指定周波数の信号を受信するとＳ２４０に進む。
　Ｓ２４０では、アレーアンテナを構成する各アンテナエレメントから得られる受信信号のサンプリグ値を用いて、ＭＵＳＩＣ等の高分解能な方位推定処理を実行する。これにより、到来波数Ｗおよび各到来波の到来方向（方位候補）θａ，θｂ，…を求めると共に、各到来波の受信電力のうち最大のものを最大受信電力Ｐとして抽出する。
　Ｓ２５０では、Ｓ２４０で求めた到来波数Ｗが到来波数カウンタＣの値より大きいか否かを判断し、Ｗ＞ＣであればＳ２６０に進み、Ｗ≦ＣであればＳ２８０に進む。
　Ｓ２６０では、到来波数カウンタＣおよび受信電力レジスタＲの値をＳ２４０で求めた到来波数Ｗおよび最大受信電力Ｐで更新する。Ｓ２７０では、Ｓ２４０での算出結果を、Ｓ２２０で選択した指定周波数と対応づけて記憶して、Ｓ３００に進む。
　Ｓ２８０では、到来波数Ｗが到来波数カウンタＣの値と等しいか否かを判断する。等しければＳ２９０に進み、等しくなければＳ３００に進む。Ｓ２９０では、Ｓ２４０で求めた最大受信電力Ｐが受信電力レジスタＲの値より大きいか否かを判断し、Ｐ＞ＲであればＳ２６０に進み、Ｐ≦ＲであればＳ３００に進む。
　Ｓ３００では、全ての指定周波数について上述の処理を実行したか否かを判断する。未処理の指定周波数があればＳ２２０に戻り、全ての指定周波数について処理が完了していれば、Ｓ３１０に進む。以下、Ｓ３１０、Ｓ３２０の処理は、Ｓ１９０、Ｓ２００での処理と同様である。
　尚、直接波選定部３３２が実行する、Ｓ２１０～Ｓ３００は到来波情報を抽出する到来波情報抽出部と、Ｓ３１０～Ｓ３２０は到来方向を推定する推定部と、言及される。
　［３．２．効果］
　以上説明したように、本実施形態では、指定周波数毎に求めた到来波数Ｗが最大となる指定周波数を対象周波数に選定する。但し、到来波数Ｗが最大となる指定周波数が複数存在する場合には、その中で最大受信電力Ｐが最大となる到来波が検出された指定周波数を対象周波数に選定する。そして、選定された対象周波数での受信信号を用いて求めた到来方向を方位候補とし、その方位候補から直接波を選定している。
　このため本実施形態によれば、第１実施形態および第２実施形態の場合より、より直接波の選定や直接波の到来方向の推定に適した対象周波数を選定することができ、測位結果の精度や信頼性を更に向上させることができる。
　［４．第４実施形態］
　第４実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については同じ符号を付して説明を省略し、相違点を中心に説明する。
　［４．１．構成］
　位置推定システム１ａは、到来方向推定システムとも言及され、図５に示すように、被測定装置（送信側装置）２と、測定装置（受信側装置）３ａとを備える。被測定装置２は、第１実施形態のものと同様である。
　測定装置３ａは、第１アレーアンテナ３１と、第２アレーアンテナ３２と、第１受信部３３ａと、第２受信部３４ａと、位置推定部３５とを備える。第１アレーアンテナ３１、第２アレーアンテナ３２、位置推定部３５は第１実施形態のものと同様である。
　但し、第１および第２アレーアンテナ３１，３２は、図６に示すように、いずれも水平方向に配列されたｍ（ｍは３以上の正数、図ではｍ＝８）個のアンテナエレメントＥ１～Ｅｍで構成されているものとする。
　第１受信部３３ａおよび第２受信部３４ａは、同様の構成をしているため、ここでは第１受信部３３ａの構成についてのみ説明する。第１受信部３３ａは、エレメント切替器３３４と、受信機３３１ａと、直接波選定部３３２ａと、周波数切替器３３３とを備える。
　エレメント切替器３３４は、第１アレーアンテナ３１を構成する各アンテナエレメントＥ１～Ｅｍからの受信信号を入力し、直接波選定部３３２ａからの指示に従って選択されたアンテナエレメントからの受信信号を受信機３３１ａに供給する。なお、図６に示すように、全てのアンテナエレメントを選択する設定をＹ０、アレーアンテナの一端（図では左端）からｎ（図ではｎ＝４）個のアンテナエレメントを選択する設定をＹ１、アレーアンテナの他端（図では右端）からｎ個のアンテナエレメントを選択する設定をＹ２と表記する。設定Ｙ１またはＹ２によって選択されるアンテナエレメントによって構成されるアレーアンテナを、以下では、部分アレーアンテナと呼ぶ。部分アレーアンテナを構成するアンテナエレメントの数（以下「エレメント数（エレメントカウントとも言及される）」という）ｎは、同時に受信する可能性のある到来波（直接波と反射波の合計数）の最大数をｐとして、ｎ＝ｐ＋１に設定される。ここで、ｎは、第一特定数とも言及される。一方、第二特定数は、第一特定数より大きいものとして言及される。ｍは、第二特定数の一例とも言える。
　図５に戻り、受信機３３１ａは、エレメント切替器３３４を介して供給される受信信号をサンプリングして直接波選定部３３２ａに供給する。直接波選定部３３２ａは、直接波選定回路３３２ａとも言及され、電子制御ユニットとして、本実施形態では、一例として、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えた周知のマイクロコンピュータからなり、受信機３３１ａから供給されるサンプリングされた受信信号（以下、受信データという）を処理することによって直接波の選定および選定された直接波の到来方向の推定を行う直接選定処理を実行する。
　［４．２．処理］
　ここで、直接波選定部３３２ａが実行する直接波選定処理の詳細を、図７に示すフローチャートを用いて説明する。本処理は、測定装置３を搭載する車両のバッテリからの給電がある限り繰り返し起動される。
　本処理が起動すると、直接波選定部３３２ａとして機能するＣＰＵは、Ｓ４１０にて、周波数切替器３３３の指定周波数を選択し、Ｓ４２０では、エレメント切替器３３４の設定を全てのアンテナエレメントを選択する設定であるＹ０に初期化する。
　Ｓ４３０では、選択した指定周波数の信号を受信するまで待機し、指定周波数の信号を受信するとＳ４４０に進む。Ｓ４４０では、アレーアンテナを構成する各アンテナエレメントから供給される受信信号のサンプリグ値（受信データ）を用いて、ＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）等の高分解能な方位推定処理を実行する。これにより、全ての到来波の到来方向（方位候補）を求める。
　Ｓ４５０では、Ｓ４４０での処理によって求められた方位候補をメモリに保存する。Ｓ４６０では、同一到来波について、各部分アレーアンテナで検出される到来方向の角度差を求める角度差算出処理（後述する）を実行する。
　Ｓ４７０では、周波数切替器３３３にて切替可能な全ての周波数について、Ｓ４１０～Ｓ４６０の処理を実行済であるか否かを判断する。未処理の周波数があればＳ４１０に戻り、全周波数について処理済みであればＳ４８０に進む。
　Ｓ４８０では、先のＳ４８０により各周波数かつ各到来波について算出された角度差のうち、最大となるものを抽出する。その最大角度差に対応する到来波を選定到来波、最大角度差が検出された周波数を対象周波数という。
　Ｓ４９０では、対象周波数についてＳ４５０で保存された方位候補のうち、選定到来波の到来方向（選定方位）に最も近いものを直接波の到来方向に決定し、これを推定方位ＤＲｋ（ｋ＝１又は２）として位置推定部３５に供給して、本処理を終了する。
　ここで、先のＳ４６０で実行する角度差算出処理の詳細を、図８，図９を参照して説明する。本処理では、図８に示すように、まずＳ５１０にて、エレメント切替器３３４の切替設定に使用するパラメータｉを１に初期化する。
　Ｓ５２０では、エレメント切替器３３４の設定をＹｉにする。Ｓ５３０では、被測定装置２が送信する電波である指定波を受信するまで待機する。指定波を受信すると、Ｓ５４０にて、設定Ｙｉに対応する部分アレーアンテナを構成する各アンテナエレメントからの受信信号を用いて、指定波の到来方向θｉａ，θｉｂ，…を推定する。なお、到来波の違いをａ，ｂ，ｃ，…で表すものとする（図９参照）。
　Ｓ５５０では、パラメータｉをインクリメントする。Ｓ５６０では、パラメータｉがエレメント切替器３３４の切替設定の数、即ち、部分アレーアンテナの種類の数であるＩｍａｘ（ここではＩｍａｘ＝２）以上であるか否かを判断する。
　ｉ＜Ｉｍａｘであれば、未処理の切替設定があるものとしてＳ５２０に戻り、ｉ≧Ｉｍａｘであれば、全ての切替設定について処理が終了しているものとして、Ｓ５７０に進む。
　Ｓ５７０は、検出された到来波ａ，ｂ，…毎に、各部分アレーアンテナで検出された到来方向の角度差Δθａ，Δθｂ，…を算出する（図９参照）。なお、異なる切替設定で検出された二つの到来方向が、同一到来波によるものであるか否かは、両到来方向の角度差が所定範囲内にあるか否かによって判断する。
　なお、Ｉｍａｘ≧３の場合は、ｉ，ｊ＝１～Ｉｍａｘ、ｉ≠ｊ、ｘ＝ａ，ｂ，ｃ，…として、切替設定の全ての組み合わせ（ｉ，ｊ）について、角度差Δθｉｊｘ＝｜θｉｘ－θｊｘ｜を算出し、到来波ｘ毎に得られた複数の角度差Δθｉｊｘの平均値または多数決によって決めた値を、その到来波ｘの角度差Δθｘとする。
　なお、角度差の比較によって直接波と反射波を選別できることは、例えば、ＪＰ　２００６－１２５９９３　Ａに詳述されているため、ここでは説明を省略する。
　尚、直接波選定部３３２ａが実行する、Ｓ４１０～Ｓ４７０は到来波情報を抽出する到来波情報抽出部と、Ｓ４８０～Ｓ４９０は到来方向を推定する推定部と、言及される。
　［４．３．効果］
　以上説明したように、本実施形態では、指定周波数毎に同一到来波について各部分アレーアンテナで検出される到来方向の角度差Δθｘを求め、その角度差Δθｘが最大となる到来波を直接波、その到来波が検出された指定周波数を対象周波数に選定する。更に、この対象周波数での受信信号を用いて求めた到来方向を方位候補とし、その方位候補から直接波を選定している。即ち、角度差Δθｘは、直接波の方が反射波より大きくなるため、角度差Δθｘが最大となる到来波は、直接波であり、また、その到来波が検出される指定周波数は、直接波を良好に受信できている可能性が高いと言える。このため、本実施形態によれば、第１実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
　また、本実施形態では、単一のアレーアンテナ３１を、中心位置が互いに異なるように設定された複数の部分アンテナとして使用することにより、位置の異なる複数地点での受信信号を得るようにされているため、測定装置３を移動させることなく、直接波と反射波の選別を実現することができる。
　更に、本実施形態では、部分アレーアンテナからの受信信号を用いて推定した低解像度の到来方向によって直接波を選定し、その直接波の到来方向としては、全てのアレーアンテナからの受信信号を用いて推定した高解像度の到来方向を用いている。これにより、精度の高い到来方向の推定結果を得ることができる。
　［５．他の実施形態］
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。
　（１）上記実施形態では、一例として、直接波選定部３３２，３３２ａの機能を、マイクロコンピュータが実行する処理によって実現している。ただし、この機能をソフトウェアによって実現することはあくまでも一例であり、先に、フローチャートでの説明で記載したように、その全体または一部を例えばロジック回路等のハードウェアにて実現してもよい。
　（２）上記第４実施形態では、部分アレーアンテナとして、ｍ個のアレーアンテナの一端からｎ個のアンテナエレメントを選択するもの、および他端からｎ個のアンテナエレメントを選択するものを使用している。図６では、ｎ＝ｍ／２の関係を有するように設定されているが、これに限定されるものではなく、図１０Ａや図１０Ｂに示すように、２≦ｎ≦ｍ－１の範囲で任意に設定することができる。但し、ｎを大きくするほど、両部分アレーアンテナの位置差が小さくなるため、角度差の分解能が劣化するが、エレメント数が増えるため検出可能な到来波の数が増大し、逆に、ｎを小さくするほど、角度差の分解能が劣化するが、検出可能な到来波数が減少する。
　また、部分アレーアンテナは、必ずしも両端に設定する必要はなく、アンテナエレメントの配列方向に沿った中心位置が互いに異なっていればよい。図１０Ｃに示すように、アレーアンテナの全エレメント数がｍ、部分アレーアンテナのエレメント数がｎであれば、（ｍ－ｎ＋１）種類の部分アレーアンテナを設定することができ、そのうちの任意の二つ以上を使用することができる。
　（３）上記第４実施形態では、アレーアンテナ全体を使用して求めた到来方向を直接波の到来方向としているが、部分アレーアンテナを使用して求めた到来方向を、そのまま直接波の到来方向としてもよい。
　（４）上記第４実施形態では、使用する部分アレーアンテナの設定に応じてエレメント切替器３３４を切り替えて、設定毎に受信信号を取得し直しているが、アレーアンテナを構成する全てのアンテナエレメントの受信信号を一括して取得してメモリに記憶し、部分アレーアンテナに関する処理を実行する際には、対応するアンテナエレメントからの受信信号の記憶値を読み出して処理するようにしてもよい。この場合、エレメント切替器３３４を省略できるため装置構成を簡略化することができる。
　（５）本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (8)

  1. 　予め設定された指定波を送信する被測定装置（２）と前記指定波の到来方向を推定する測定装置（３，３ａ）とを備えた到来方向推定システム（１，１ａ）であって、
    　前記被測定装置は、複数の周波数を順次切り替えて前記指定波を繰り返し送信し、
    　前記測定装置は、前記指定波の送信に使用される周波数毎に、該周波数での受信信号から得られる各到来波に関する情報である到来波情報を抽出し、前記到来波情報に従って、前記被測定装置から直接到来する前記指定波である直接波の選定、および該直接波の到来方向の推定に適した周波数である対象周波数の選定、並びに前記対象周波数での受信信号を用いた前記直接波の到来方向の推定を行う
    　到来方向推定システム。
  2. 　複数の周波数を順次切り替えて予め設定された指定波を繰り返し送信する被測定装置から、前記指定波を受信して該指定波の到来方向を推定する測定装置（３）であって、
    　複数のアンテナエレメントで構成されたアレーアンテナ（３１，３２）と、
    　前記アレーアンテナを構成する各アンテナエレメントが出力する受信信号から、指定された指定周波数の信号を抽出する信号抽出器（３３１）と、
    　前記被測定装置での周波数の切り替えに同期して前記指定周波数を切り替える周波数切替器（３３３）と、
    　前記信号抽出器が抽出した信号から、前記指定周波数毎に、該指定周波数で検出される各到来波に関する情報である到来波情報を抽出する到来波情報抽出部（３３２：Ｓ１１０～Ｓ１８０，Ｓ２１０～Ｓ３００，３３２ａ：Ｓ４１０～Ｓ４７０）と、
    　前記到来波情報抽出部にて抽出された到来波情報に従って、前記被測定装置から直接到来する前記指定波である直接波の選定、および該直接波の到来方向の推定に適した周波数である対象周波数の選定、並びに前記対象周波数での受信信号を用いた前記直接波の到来方向の推定を行う推定部（３３２：Ｓ１９０～Ｓ２００，Ｓ３１０～Ｓ３２０、３３２ａ：Ｓ４８０～Ｓ４９０）と、を備える
    　測定装置。
  3. 　前記推定部（３３２：Ｓ１９０～Ｓ２００，Ｓ３１０～Ｓ３２０）は、前記到来波情報に従って前記対象周波数を選択し、該対象周波数の受信信号から前記直接波の選定および該直接波の到来方向の推定を行う
    　請求項２に記載の測定装置。
  4. 　前記到来波情報抽出部（３３２：Ｓ１１０～Ｓ１８０）は、前記到来波情報として到来波数を使用し、
    　前記推定部は、前記到来波数が最大となる指定周波数を前記対象周波数に選定する
    　請求項３に記載の測定装置。
  5. 　前記到来波情報抽出部（３３２：Ｓ１１５～Ｓ１８０）は、前記到来波情報として各到来波の受信強度を使用し、
    　前記推定部は、前記受信強度が最大となる到来波が検出された指定周波数を前記対象周波数に選定する
    　請求項３に記載の測定装置。
  6. 　前記到来波情報抽出部（３３２：Ｓ２１０～Ｓ３００）は、前記到来波情報として到来波数および各到来波の受信強度を使用し、
    　前記推定部（３３２：Ｓ３１０～Ｓ３２０）は、前記到来波数が最大となる指定周波数のうち、前記受信強度が最大となる到来波が検出された指定周波数を前記対象周波数に選定する
    　請求項３に記載の測定装置。
  7. 　前記到来波情報抽出部（３３２ａ：Ｓ４１０～Ｓ４７０）は、前記アレーアンテナを、それぞれがｎ（１＜ｎ＜ｍ）個の前記アンテナエレメントからなり、かつ該アンテナエレ
     メントの配列方向の中心位置が互いに異なるように選択した複数の部分アレーアンテナのそれぞれについて到来波の到来方向を求め、同じ到来波に基づく任意の二つの部分アレーアンテナ間での到来方向の角度差を、前記到来波情報として抽出し、
    　前記推定部（３３２ａ：Ｓ４８０～Ｓ４９０）は、前記角度差が最大となる到来波を直接波に選定し、該到来波が検出された指定周波数を前記対象周波数に選定する
    　請求項２に記載の測定装置。
  8. 　前記推定部は、前記部分アレーアンテナを構成するアンテナエレメントより多くのアンテナエレメントによる前記対象周波数での受信信号から推定された前記到来波の到来方向を方位候補とし、該方位候補のうち、前記部分アレーアンテナからの受信信号から求められた前記直接波の到来方向に最も近いものを、前記直接波の到来方向の推定結果とする
    　請求項７に記載の測定装置。

     
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