WO2019082236A1 - 通信装置、制御方法、及び制御プログラム - Google Patents

通信装置、制御方法、及び制御プログラム

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WO2019082236A1
WO2019082236A1 PCT/JP2017/038151 JP2017038151W WO2019082236A1 WO 2019082236 A1 WO2019082236 A1 WO 2019082236A1 JP 2017038151 W JP2017038151 W JP 2017038151W WO 2019082236 A1 WO2019082236 A1 WO 2019082236A1
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communication device
error
arrival direction
arrival
angle
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PCT/JP2017/038151
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尚祐 伊藤
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三菱電機株式会社
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    • H04W4/46Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P] for vehicle-to-vehicle communication [V2V]

Definitions

  • the present invention relates to a communication apparatus, a control method, and a control program.
  • a method has been proposed in which a communication device that has received a signal from a communication device of a transmission source analyzes the signal and calculates the direction of arrival of the signal (that is, the direction in which the transmission source exists).
  • the on-vehicle communication device disclosed in Patent Document 1 receives a radio signal transmitted from the on-vehicle communication device as a transmission source, and adjusts the phase at which the output voltage is maximized.
  • the in-vehicle communication device of Patent Document 1 calculates the arrival direction of the in-vehicle communication device of the transmission source from the phase at which the output voltage becomes the largest.
  • the arrival direction calculated using the waveform of the signal reflects the effects of individual differences among the multiple antennas, mounting errors associated with the installation of the multiple antennas, and temperature changes. Therefore, the user needs to calibrate the influence periodically (also referred to as calibration) using the calibration device.
  • the communication apparatus of the transmission source (hereinafter, transmission apparatus) can acquire position information of the transmission apparatus with a small error.
  • a communication device (hereinafter, a receiving device) that can receive a signal from the transmitting device can also obtain position information of the receiving device with a small error.
  • the receiving device can calculate the arrival direction with high accuracy based on the position information of the transmitting device and the position information of the receiving device when acquiring the position information of the transmitting device from the transmitting device.
  • the receiving apparatus can also calibrate the direction of arrival calculated using the waveform of the signal to the calculated direction of arrival with high accuracy.
  • developing a well-developed infrastructure will increase costs.
  • An object of the present invention is to calibrate in a direction of arrival with high accuracy while suppressing an increase in cost.
  • a communication device receiving a signal provided from a positioning system and communicating with a first communication device is a first position indicating a first position of the communication device based on the signal provided from the positioning system.
  • a receiver configured to receive a second position information indicating a second position of the communication device and a second position error information indicating an error of the second position, the first position information, and the first position
  • a first direction of arrival which is a direction from the communication device to the first communication device, based on any one of error information, the second position information, and the second position error information
  • First direction of arrival error indicating an error in the direction of arrival
  • Calculating a second arrival direction which is a direction from the communication device to the first communication device, based on a first calculation unit that calculates the second communication signal and the signal transmitted from the first communication device Calculating the second arrival direction based on the first arrival direction in the second calculation unit when the first arrival direction error is smaller than a predetermined first threshold value.
  • a determination unit to be calibrated.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration of a communication device of Embodiment 1. It is a figure which shows the main hardware constitutions which a communication apparatus has. It is a figure explaining the method to calculate the 1st arrival direction. It is a figure explaining the method to calculate the 1st arrival direction error.
  • 5 is a flowchart showing processing executed by the communication device of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a functional block diagram showing a configuration of a communication device of Embodiment 2.
  • FIG. 10 is a flowchart showing processing executed by the communication device of the second embodiment.
  • FIG. FIG. 16 is a functional block diagram showing a configuration of a communication device of Embodiment 3. It is a flowchart (the 1) which shows the process which the communication apparatus of Embodiment 3 performs. It is a flowchart (the 2) which shows the process which the communication apparatus of Embodiment 3 performs.
  • FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the communication apparatus of the first embodiment.
  • the communication apparatus 100 includes an acquisition unit 110, a reception unit 120, a first calculation unit 130, a determination unit 140, a second calculation unit 150, and antenna elements 160_1,..., 160 — n (n is a positive integer).
  • the first calculation unit 130 includes a first arrival direction calculation unit 131 and a first arrival direction error calculation unit 132.
  • the communication device 100 can wirelessly communicate with the communication device 200 that is the device of the other party with which communication is to be performed.
  • the communication device 100 is installed in a first vehicle.
  • Communication device 200 is installed in a second vehicle.
  • the communication device 100 and the communication device 200 communicate with each other.
  • the communication device 100 calculates the arrival direction of the signal using the signal transmitted by the communication device 200.
  • the communication device 200 is also referred to as a first communication device.
  • Communication device 100 and communication device 200 may be provided in moving means other than a vehicle. Further, the other device with which the communication device 100 performs wireless communication may be a plurality of communication devices existing in different positions.
  • the signal transmitted by the communication device 200 includes position information indicating the position of the communication device 200 and position error information indicating an error of the position indicated by the position information. Details of the position information and the position error information will be described later. Also, the communication device 100 can transmit, to the communication device 200, a signal including position information indicating the position of the communication device 100 and position error information indicating an error of the position indicated by the position information. That is, the communication device 100 and the communication device 200 can mutually transmit and receive position information and position error information. Position information and position error information are acquired based on, for example, a wireless signal provided from a positioning system. Communication device 100 and communication device 200 receive a signal provided from the positioning system. The positioning system will be described in detail later.
  • FIG. 2 is a diagram showing the main hardware configuration of the communication apparatus.
  • the communication device 100 includes a processor 101, a volatile storage device 102, and a non-volatile storage device 103.
  • the processor 101 controls the entire communication device 100.
  • the processor 101 is a central processing unit (CPU) or a field programmable gate array (FPGA).
  • Communication device 100 may be implemented by a processing circuit, or may be implemented by software, firmware, or a combination thereof.
  • the volatile storage device 102 is a main storage device of the communication device 100.
  • the volatile storage device 102 is a random access memory (RAM).
  • the non-volatile storage device 103 is an auxiliary storage device of the communication device 100.
  • the non-volatile storage device 103 is a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD).
  • the communication device 200 has the same hardware as the communication device 100.
  • the processor 101 may be a multiprocessor that executes a plurality of processes in parallel. Further, for example, the processor 101 may be used for the receiving unit 120, the first calculating unit 130, the first arrival direction calculating unit 131, the first arrival direction error calculating unit 132, the determining unit 140, and the second calculating unit 150. It may be realized as a module of a program to be executed. The program is stored in the volatile storage device 102 or the non-volatile storage device 103.
  • the acquisition unit 110 acquires first position information (for example, coordinates (x1, y1)) and first position error information (for example, value ⁇ M1) based on a signal provided from the positioning system.
  • the positioning system is a GNSS (Global Navigation Satellite System) or a sensor that detects a position.
  • the acquisition unit 110 is a device that receives a signal provided from a GNSS or a sensor.
  • the first position information (x1, y1) indicates a first position of the communication device 100.
  • the first position may not be the exact position of the communication device 100.
  • the first position error information (value ⁇ M1) indicates an error of the first position.
  • the first position error information (value ⁇ M1) can be regarded as information indicating an error between the accurate position of the communication device 100 and the first position.
  • the first position error information (value ⁇ M1) is a position information error ellipse major axis, a position information error ellipse minor radius, a position information error ellipse rotation angle, or the like.
  • the first position error information (value ⁇ M1) can be identified from GST (GNSS pseudoorange error statistics) included in the signal acquired by the acquisition unit 110.
  • the accuracy of the first position error information is calculated from one or more of various information such as the number of satellites captured, the arrangement of captured satellites, and the use of DGPS (Differential Global Positioning System). It is also good.
  • the first position error decreases as the number of satellites acquired increases.
  • DOP Dilution Of Precision
  • the first position error information (value ⁇ M1) with high accuracy can be calculated based on a database indicating the result of an experiment considering one or more of various conditions such as the shape of the weather and the surrounding structure. is there.
  • the acquisition unit 110 may acquire the first position and the first position error information (value ⁇ M1) via the antenna elements 160_1,..., 160_n.
  • the receiving unit 120 acquires the first position information (x1, y1) and the first position error information (value ⁇ M1) from the acquiring unit 110.
  • the receiving unit 120 receives second position information (for example, coordinates (x2, y2)) indicating the second position of the communication device 200 acquired by the communication device 200 based on the signal provided from the positioning system. . Note that the second position may not be the correct position of the communication device 200.
  • the receiving unit 120 receives second position error information (for example, a value ⁇ M2) indicating an error of the second position acquired by the communication device 200 based on the signal provided from the positioning system.
  • the second position error information (value ⁇ M2) can be regarded as information indicating an error between the accurate position of the communication device 200 and the second position.
  • the communication device 200 acquires second position information (x2, y2) and second position error information (value ⁇ M2) based on a signal provided from a GNSS or sensor.
  • the communication device 200 transmits a signal including the second position information (x2, y2) and the second position error information (value ⁇ M2) to the communication device 100. That is, the second position information (x2, y2) and the second position error information (value ⁇ M2) are transmitted from the communication device 200 as communication data.
  • the receiving unit 120 receives the signal transmitted by the communication device 200 via the antenna elements 160_1,..., 160_n.
  • the receiver 120 demodulates the received signal.
  • the receiver 120 demodulates the signal to obtain second position information (x2, y2) and second position error information (value ⁇ M2) included in the signal.
  • the second position error information is “DE_position information error ellipse major axis”, “DE_position information error ellipse minor radius”, or “DE_position information error ellipse rotation angle”.
  • DE indicates a data element, which is the smallest unit of message configuration data. “DE_Position Information Error Elliptical Spherical Length”, “DE_Position Information Error Ellipse Minor Radius”, or “DE_Position Information Error Elliptical Rotation Angle” Inter-vehicle communication message guidelines ITS FORUM RC-013 ", p. 16, 48-49, formulated on March 31, 2014].
  • the receiving unit 120 may use “DE_position information error ellipse major radius”, “DE_position information error ellipse minor radius”, or “DE_position information error ellipse rotation angle”. To receive.
  • the first calculator 130 calculates first position information (x1, y1), first position error information (value ⁇ M1), second position information (x2, y2), and second position error information (value Based on any or all of ⁇ M 2), the first arrival direction (ie, the angle ⁇ corresponding to the first arrival direction) and the first arrival direction error (ie, the angle ⁇ indicating the first arrival direction error) Calculate). Details of the first arrival direction (angle ⁇ ) will be described later.
  • the first arrival direction error (angle ⁇ ) indicates an error of the first arrival direction (angle ⁇ ).
  • the processing executed by the first calculator 130 will be described using the first direction of arrival calculator 131 and the first direction of arrival error calculator 132.
  • the first direction of arrival calculation unit 131 determines the direction of arrival of the signal from the first position information (x1, y1) acquired by the acquisition unit 110 and the second position information (x2, y2) acquired by the reception unit 120. Calculate Further, the first arrival direction calculation unit 131 can specify the first position by expression using latitude and longitude. The first arrival direction calculation unit 131 can specify the second position by representation using latitude and longitude.
  • the arrival direction calculated by the first arrival direction calculation unit 131 is taken as a first arrival direction (angle ⁇ ). That is, the first arrival direction (angle ⁇ ) is a direction from the communication device 100 toward the communication device 200. Further, the arrival direction calculated by the second calculation unit 150 described later is taken as a second arrival direction (angle ⁇ ′).
  • the first arrival direction (angle ⁇ ) is calculated based on the direction of the communication device 100. For example, the orientation of the communication device 100 is the direction in which the front of the communication device 100 is facing. Further, in the case of inter-vehicle communication, the direction of the communication device 100 can be regarded as the direction of the vehicle (that is, the traveling direction of the vehicle).
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a method of calculating the first arrival direction (angle ⁇ ).
  • the horizontal axis is the x-axis.
  • the vertical axis is the y-axis.
  • Position 300 indicates a first position.
  • the coordinates of the position 300 are (x1, y1) corresponding to the first position information.
  • Position 400 indicates a second position.
  • the coordinates of the position 400 are (x2, y2) corresponding to the second position information.
  • x1 may correspond to the longitude of the first position
  • y1 may correspond to the latitude of the first position.
  • x2 may correspond to the longitude of the second position
  • y2 may correspond to the latitude of the second position.
  • An arrow 301 indicates the direction of the communication device 100.
  • An arrow 302 indicates a first direction of arrival (angle ⁇ ).
  • ⁇ 1 indicates the angle between the arrow 301 and the straight line 500.
  • ⁇ 2 indicates the angle between the arrow 302 and the straight line 500.
  • indicates an angle between the orientation (arrow 301) of the communication device 100 and the first arrival direction (arrow 302).
  • the first arrival direction calculating unit 131 first calculates the angle theta 2 using equation (1).
  • the first arrival direction calculation unit 131 calculates the first arrival direction (angle ⁇ ) using Expression (2).
  • the first arrival direction calculation unit 131 determines the direction of the angle ⁇ as the first arrival direction (arrow 302 in FIG. 3) based on the direction of the communication device 100. Thus, the first arrival direction calculation unit 131 calculates the first arrival direction (angle ⁇ ).
  • the direction of the communication device 100 can be identified using an azimuth sensor or the like.
  • the direction of the communication device 100 can be calculated from the traveling direction of the vehicle and the mounting angle of the wireless device installed in the vehicle.
  • the first arrival direction error calculation unit 132 is configured to acquire the first position information (x1, y1) acquired by the acquisition unit 110, the first position error information (value ⁇ M1), and the second position acquired by the reception unit 120.
  • a first arrival direction error (angle ⁇ ) is calculated using the information (x2, y2) and the second position error information (value ⁇ M2).
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calculating the first arrival direction error (angle ⁇ ).
  • Position 300 indicates a first position.
  • Position 400 indicates a second position.
  • L is the distance between position 300 and position 400.
  • ⁇ M1 is a value indicated by the first position error information.
  • ⁇ M2 is a value indicated by the second position error information.
  • the circle 310 is an approximation of an error range having a radius of ⁇ M 1 by a circle.
  • the circle 410 is an approximation of an error range having a radius of ⁇ M 2 by a circle.
  • is an angle indicating a first arrival direction error.
  • the first arrival direction error calculation unit 132 calculates a first arrival direction error (angle ⁇ ) using Equation (3).
  • Expression (3) indicates that the first arrival direction error (angle ⁇ ) decreases as the sum of the first position error information (value ⁇ M1) and the second position error information (value ⁇ M2) decreases. ing. Further, equation (3) indicates that the first arrival direction error (angle ⁇ ) decreases as the distance L between the first position 300 and the second position 400 increases.
  • the first arrival direction error calculation unit 132 is configured to receive position error information on either the first position error information (value ⁇ M1) or the second position error information (value ⁇ M2), or the first position information (x1,1).
  • the first arrival direction error (angle ⁇ ) may be calculated using y1) and the second position information (x2, y2).
  • the determination unit 140 and the second calculation unit 150 will be described. If the first arrival direction error (angle ⁇ ) is smaller than the first threshold TH1, the determination unit 140 causes the second calculation unit 150 to calculate the second based on the first arrival direction (angle ⁇ ). The second arrival direction (angle ⁇ ′) calculated by the unit 150 is calibrated. Specifically, when the first arrival direction error (angle ⁇ ) is smaller than the first threshold TH1, the determination unit 140 sets the second arrival direction (angle ⁇ ′) to the first arrival direction (angle ⁇ ). The calibration instruction C is transmitted to the second calculation unit 150 so as to coincide with the above.
  • the determination unit 140 brings the second arrival direction (angle ⁇ ′) closer to the first arrival direction (angle ⁇ ).
  • the calibration command C may be sent to the second calculator 150.
  • the first threshold TH1 is a predetermined value.
  • the first threshold TH1 is stored in the volatile storage device 102 or the non-volatile storage device 103.
  • the first threshold TH1 is a design maximum allowance of a second arrival direction error (angle ⁇ ′) which is an error of the second arrival direction (angle ⁇ ′) calculated by the second calculation unit 150. It may be set to be equal to or less than the value.
  • the second arrival direction error (angle ⁇ ′) the first arrival direction error (angle ⁇ ) is smaller than the first threshold TH1
  • the second arrival direction error (angle ⁇ ′) is a predetermined threshold. It is desirable to calibrate when smaller.
  • the predetermined threshold value of the second arrival direction error (angle ⁇ ′) may be predetermined in consideration of the tolerance based on the usage of the arrival direction.
  • the determination unit 140 adds the second arrival direction (angle ⁇ ′) to the condition that the difference between the first arrival direction (angle ⁇ ) and the second arrival direction (angle ⁇ ′) exceeds a predetermined threshold. It may be calibrated to coincide with the first direction of arrival (angle ⁇ ).
  • the predetermined threshold may be, for example, the sum of the value of the first arrival direction error (angle ⁇ ) and the value of the second arrival direction error (angle ⁇ ′).
  • the second arrival direction error (angle ⁇ ′) since the second arrival direction error (angle ⁇ ′) depends on the transmission path and noise, it is calculated when the first arrival direction calculation unit 131 calculates the first arrival direction (angle ⁇ ). May be
  • the second arrival direction error (angle ⁇ ′) can be calculated by measuring the signal-to-noise ratio.
  • the error of the GNSS and the error of the second direction of arrival (angle ⁇ ′) calculated by the second calculator 150 are also small.
  • the second arrival direction (angle ⁇ ′) is deviated from the original value due to an error corresponding to the reference offset caused by the inaccuracies of the calibration and the dispersion of the measurement result.
  • the error of the second direction of arrival (angle ⁇ ′) is taken as the variation of the measurement result neglecting the offset of this reference. That is, even if the calibration is not accurate and the calculation result largely different from the original arrival angle, the error of the second arrival direction (angle ⁇ ′) may be reduced.
  • the calibration is performed according to the first embodiment in a situation where communication is performed within such an open line of sight. Thereafter, when the error due to the GNSS becomes large due to the influence of a building shadow or the like, the direction of the communication device 200 can be estimated using the already calibrated second arrival direction (angle ⁇ ′).
  • the first threshold TH1 is a second calculation unit 150 including individual differences among a plurality of antennas, a mounting error associated with the installation of each of the plurality of antennas, or a reference fluctuation due to the influence of a temperature change, and an error due to calibration. It may be determined in consideration of the tolerance of the error of the second arrival direction (angle ⁇ ′) to be calculated.
  • the first threshold TH1 may be set to a small value.
  • the communication apparatus 100 sets the first threshold value TH1 to a small value, the first arrival direction calculated when the value ⁇ M1 of the first position error information and the value ⁇ M2 of the second position error information are small ( The angle ⁇ ) can be identified as the direction of arrival with higher accuracy.
  • the design value of the second arrival direction error may be determined by the application for calculating the arrival direction. For example, in order to obtain an accuracy within 1 m in an application 100 m ahead, an accuracy of about 0.57 degrees is required.
  • the second calculator 150 calculates a second arrival direction (angle ⁇ ′) which is a direction from the communication device 100 to the communication device 200 based on the signal transmitted from the communication device 200. Specifically, the second calculation unit 150 calculates a second arrival direction (angle ⁇ ′) based on the received signal via the antenna elements 160_1,..., 160 — n. For example, the second calculation unit 150 calculates the second direction of arrival using waveform information of a signal and a Multiple Signal Classification (MUSIC) method, an Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques (ESPRIT) method, or the like.
  • MUSIC Multiple Signal Classification
  • ESPRIT Rotational Invariance Techniques
  • the second calculation unit 150 When the second calculation unit 150 receives the calibration command C, the second calculation unit 150 performs a calibration process of changing the angle ⁇ ′ indicating the second arrival direction to the value of the angle ⁇ indicating the first arrival direction.
  • the angle ⁇ ′ in FIG. 1 is an angle ⁇ that indicates the first arrival direction.
  • FIG. 5 is a flowchart showing processing executed by the communication apparatus of the first embodiment.
  • the receiving unit 120 receives the first position information (x1, y1) and the first position error information (value ⁇ M1) from the acquiring unit 110.
  • the receiving unit 120 receives the signal transmitted by the communication device 200 via the antenna elements 160_1,..., 160_n.
  • the receiver 120 demodulates the received signal.
  • the receiving unit 120 demodulates the signal to obtain second position information (x2, y2) and second position error information (value ⁇ M2).
  • a first arrival direction calculating unit 131 calculates an angle theta 2.
  • the first arrival direction calculation unit 131 calculates an angle ⁇ indicating the first arrival direction, using Expression (2).
  • the first arrival direction calculation unit 131 determines the direction of the angle ⁇ as the first arrival direction with reference to the direction of the communication device 100. As described above, the first arrival direction calculation unit 131 calculates the first arrival direction (angle ⁇ ) using Expression (1) and Expression (2).
  • the first arrival direction error calculation unit 132 calculates a first arrival direction error (angle ⁇ ) using Expression (3).
  • Step S14 The determination unit 140 determines whether or not the first arrival direction error (angle ⁇ ) is smaller than the first threshold TH1. If the first arrival direction error (angle ⁇ ) is smaller than the first threshold TH1 (Yes in step S14), the determination unit 140 determines that the first arrival direction (angle ⁇ ) is an arrival direction with high accuracy. Do. The determination unit 140 determines to calibrate the second arrival direction (angle ⁇ ′) to the first arrival direction (angle ⁇ ). Then, determination unit 140 advances the process to step S15. If the first arrival direction error (angle ⁇ ) is equal to or larger than the first threshold TH1 (No in step S14), the determination unit 140 causes the process to proceed to step S16.
  • Step S15 The determination unit 140 transmits the calibration command C to the second calculation unit 150 so that the second arrival direction (angle ⁇ ′) matches the first arrival direction (angle ⁇ ).
  • the second calculation unit 150 calculates a second arrival direction (angle ⁇ ′) based on the signal transmitted by the communication device 200.
  • Step S17 The second calculator 150 determines whether or not the calibration instruction C has been received. If the calibration instruction C has been received (Yes in step S17), the second calculation unit 150 advances the process to step S18. When the calibration command C is not received (No in step S17), the second calculator 150 outputs the second arrival direction (angle ⁇ '). Then, the second calculation unit 150 ends the process.
  • the second calculator 150 performs a calibration process to change the angle ⁇ ′ indicating the second arrival direction to the value of the angle ⁇ indicating the first arrival direction. That is, the second calculation unit 150 performs a calibration process to make the second arrival direction (angle ⁇ ′) coincide with the first arrival direction (angle ⁇ ). The second calculation unit 150 outputs the second arrival direction (angle ⁇ ′) after matching (after calibration). Then, the second calculation unit 150 ends the process.
  • the first determination unit 140 can connect to the hardware apparatus included in the communication apparatus 100 or an apparatus connectable to the communication apparatus 100.
  • the arrival direction (angle ⁇ ) may be output.
  • the apparatus connectable to the communication apparatus 100 includes an apparatus connectable to the communication apparatus 100 via a network.
  • the determination unit 140 instructs the second calculation unit 150 not to calculate the second arrival direction (angle ⁇ ′).
  • the communication device 100 does not have to execute the process of calculating the second direction of arrival (angle ⁇ ′), so the processing load on the communication device 100 can be reduced.
  • the determination unit 140 determines that the first arrival direction (angle ⁇ ) is the arrival direction with high accuracy in step S14, the determination unit 140 acquires the second arrival direction (angle ⁇ ′) calculated by the second calculation unit 150. And the second direction of arrival (angle .theta. ') May coincide with the first direction of arrival (angle .theta.).
  • the determination unit 140 may output the second arrival direction (angle ⁇ ′) after the matching, through the second calculation unit 150, or the communication device 100 without the second calculation unit 150. May be output to a device that can be connected to the hardware device or the communication device 100 that the device has.
  • the second calculation unit 150 When the second calculation unit 150 outputs the second arrival direction (angle ⁇ ′), the second calculation unit 150 transmits the second arrival direction (angle ⁇ ′) to a hardware device included in the communication device 100 or a device connectable to the communication device 100. ) May be output.
  • the second calculation unit 150 calculates the second arrival direction (angle ⁇ ′) before the first calculation unit 130 calculates the first arrival direction (angle ⁇ ) and the first arrival direction error (angle ⁇ ). May be calculated.
  • the communication device 100 can perform the first position information (x1, y1), the first position error information (value ⁇ M1), the second position information (x2, y2), and the second position information (x2, y2).
  • a first arrival direction (angle ⁇ ) is calculated using position error information (value ⁇ M2). If the communication apparatus 100 determines that the first arrival direction (angle ⁇ ) is a direction with high accuracy, the second arrival direction (angle ⁇ ′) is based on the first arrival direction (angle ⁇ ).
  • the first direction of arrival (angle ⁇ ) used for calibration is not affected by individual differences among the plurality of antennas. Therefore, the user does not have to calibrate the influence periodically using the calibration device.
  • the communication apparatus 100 further includes an acquisition unit 110 (for example, a GNSS receiving apparatus), and receives the second position information (x2, y2) and the second position error information (value ⁇ M2) from the communication apparatus 200. If so, it is possible to calibrate the second arrival direction (angle ⁇ ′) to a highly accurate arrival direction. That is, the communication device 100 can calibrate the second direction of arrival (angle ⁇ ′) to a direction of arrival with high accuracy at low cost without maintaining a sufficient infrastructure.
  • an acquisition unit 110 for example, a GNSS receiving apparatus
  • the communication apparatus 100 can reduce the cost of the second arrival direction (angle ⁇ ′) calculated by the second calculation unit 150 as the arrival direction with high accuracy. Can be calibrated.
  • determination unit 140 determines whether to calibrate the second arrival direction (angle ⁇ ′) using the first arrival direction error (angle ⁇ ). In the second embodiment, the determination unit 140a determines whether to calibrate the second arrival direction (angle ⁇ ′) using the reliability of the second arrival direction (angle ⁇ ′).
  • FIG. 6 is a functional block diagram showing the configuration of the communication apparatus of the second embodiment.
  • the communication device 100a includes a determination unit 140a and a second calculation unit 150a.
  • the communication device 100 a differs from the communication device 100 in the functions of the determination unit 140 a and the second calculation unit 150 a.
  • the configuration of FIG. 6 which is the same as or corresponds to the configuration shown in FIG. 1 is given the same reference numeral as that shown in FIG. Embodiment 2 refers to FIGS. 1 to 5.
  • the second calculator 150a calculates a second arrival direction (angle ⁇ ') and a second arrival direction reliability RE.
  • the second arrival direction reliability RE indicates the reliability of the second arrival direction (angle ⁇ ′).
  • the second calculator 150a sets a second arrival direction reliability RE based on the state of the transmission path between the communication device 100a and the communication device 200.
  • the second arrival direction reliability RE will be described in detail.
  • the second calculator 150a sets a large value to the second arrival direction reliability RE. That is, the second calculation unit 150a calculates a second arrival direction (angle ⁇ ') using a signal received directly from the communication device 200 without an obstacle between the communication device 100a and the communication device 200. In this case, the second arrival direction reliability RE is set to a large value.
  • the second calculator 150a sets a small value to the second arrival direction reliability RE when the transmission path is a non-viewing transmission path. That is, the second calculation unit 150a can not receive a signal directly from the communication device 200, receives a signal reflected to a nearby object, and calculates a second arrival direction (angle ⁇ ') using the signal. In this case, the second arrival direction reliability RE is set to a small value.
  • the second calculator 150a can determine the line-of-sight transmission line or the line-of-sight transmission line using the delay profile or the like. After setting the second arrival direction reliability RE, the second calculation unit 150a transmits the second arrival direction reliability RE to the determination unit 140a.
  • the second calculator 150a may calculate the second arrival direction reliability RE from the fluctuation of the transmission path between the communication device 100a and the communication device 200. For example, the second calculation unit 150a sets a small value to the second arrival direction reliability RE when the fluctuation of the transmission path is large. The second calculator 150a sets a large value to the second arrival direction reliability RE when the fluctuation of the transmission path is small.
  • the determination unit 140a causes the second arrival direction (angle ⁇ ') to coincide with the first arrival direction (angle ⁇ ).
  • the calibration command C is transmitted to the calculation unit 150a of
  • the second threshold TH2 is a predetermined value.
  • the second threshold TH2 is stored in the volatile storage device 102 or the non-volatile storage device 103.
  • the second threshold TH2 is a second calculation unit 150a that includes individual differences among the plurality of antennas, installation errors associated with the installation of the plurality of antennas, and reference variations due to the influence of temperature changes, and errors due to calibration. It may be determined in consideration of the tolerance of the error of the second arrival direction (angle ⁇ ′) to be calculated.
  • FIG. 7 is a flowchart showing processing executed by the communication apparatus of the second embodiment.
  • the process shown in FIG. 7 is different from the process shown in FIG. 5 in that the communication device 100a executes steps S14a to S19a. Therefore, in FIG. 7, steps S14a to S19a will be described, and the description of the process will be omitted by assigning the same step numbers as the step numbers in FIG. 5 to the other steps.
  • Step S14a The determination unit 140a determines whether the first arrival direction error (angle ⁇ ) is smaller than the first threshold TH1. If the first arrival direction error (angle ⁇ ) is smaller than the first threshold TH1 (Yes in step S14a), the determination unit 140a determines that the first arrival direction (angle ⁇ ) is a high accuracy arrival direction. Do. Then, the determination unit 140a proceeds with the process to step S15a. If the first arrival direction error (angle ⁇ ) is equal to or larger than the first threshold TH1 (No in step S14a), the determination unit 140a ends the process.
  • Step S15a The second calculating unit 150a calculates a second arrival direction (angle ⁇ ′) based on the signal transmitted by the communication device 200.
  • Step S16a The second calculating unit 150a determines a line-of-sight transmission line or a line-of-sight transmission line using a delay profile or the like. In the case of the line-of-sight transmission path, the second calculator 150a sets a large value to the second arrival direction reliability RE. The second calculator 150a sets a small value to the second arrival direction reliability RE in the case of the non-line-of-sight transmission path. The second calculation unit 150a transmits the second arrival direction reliability RE to the determination unit 140a.
  • Step S17a The determination unit 140a determines whether the second arrival direction reliability RE is larger than the second threshold TH2. If the second arrival direction reliability RE is larger than the second threshold TH2 (Yes in step S17a), the determination unit 140a advances the process to step S18a. If the second arrival direction reliability RE is less than or equal to the second threshold TH2 (No in step S17a), the determination unit 140a ends the process.
  • Step S18a The determination unit 140a transmits the calibration command C to the second calculation unit 150a so that the second arrival direction (angle ⁇ ′) matches the first arrival direction (angle ⁇ ).
  • Step S19a The second calculating unit 150a changes the second arrival direction (angle ⁇ ′) to the first arrival direction (angle ⁇ ). That is, the second calculating unit 150a matches the second arrival direction (angle ⁇ ') with the first arrival direction (angle ⁇ ). The second calculation unit 150a outputs the second arrival direction (angle ⁇ ') after matching. Then, the second calculator 150a ends the process.
  • the second direction of arrival (angle ⁇ ') includes the offset of the reference and the error corresponding to the variation of the measurement result caused by the inaccuracies of the calibration, the second direction of arrival Even if the reliability RE is high, the accuracy of the direction of arrival may be low. Therefore, if the communication apparatus 100 a determines that the accuracy of the first arrival direction (angle ⁇ ) is high even if the second arrival direction reliability RE is high, the second arrival direction (angle ⁇ ′) is Match the first arrival direction (angle ⁇ ).
  • the communication device 100a can perform calibration with high reliability by increasing the second threshold TH2.
  • the second calculation unit 150a calculates the second arrival direction (angle ⁇ ′) calculated in step S15a. There is no need to output. This is because the accuracy of the direction of arrival is considered to be considerably low.
  • the communication device 100 a performs calibration in which the second arrival direction (angle ⁇ ′) calculated by the second calculation unit 150 a matches the first arrival direction (angle ⁇ ) with high accuracy. Do the processing. As a result, the communication device 100a can calibrate the second arrival direction (angle ⁇ ') to a highly accurate arrival direction.
  • determination unit 140 determines whether to calibrate the second arrival direction (angle ⁇ ′) using the first arrival direction error (angle ⁇ ).
  • determination unit 140 b uses the variation amount of the first arrival direction (angle ⁇ ) and the variation amount of the first arrival direction error (angle ⁇ ) to determine the second arrival direction (angle ⁇ ′). To determine whether or not to calibrate
  • FIG. 8 is a functional block diagram showing the configuration of the communication apparatus of the third embodiment.
  • the communication device 100 b includes a first calculation unit 130 a and a determination unit 140 b.
  • the first calculator 130a includes a first arrival direction calculator 131a and a first arrival direction error calculator 132a.
  • the communication device 100 b differs from the communication device 100 in the functions of the first arrival direction calculation unit 131 a, the first arrival direction error calculation unit 132 a, and the determination unit 140 b.
  • the configuration of FIG. 8 which is the same as or corresponds to the configuration shown in FIG. 1 is given the same reference numeral as that shown in FIG. Embodiment 3 refers to FIGS. 1 to 4.
  • the first arrival direction calculation unit 131a stores the calculated first arrival direction (angle ⁇ ) in the volatile storage device 102 or the non-volatile storage device 103 every time the first arrival direction (angle ⁇ ) is calculated. Do. In detail, every time the first arrival direction calculation unit 131a calculates the first arrival direction, the angle ⁇ corresponding to the calculated first arrival direction (angle ⁇ ) is stored in the volatile storage device 102 or the nonvolatile memory 102 It is stored in the storage device 103. That is, the volatile storage device 102 or the non-volatile storage device 103 stores the angle ⁇ corresponding to the first arrival direction (angle ⁇ ) having a different time calculated in the past.
  • the first arrival direction error calculation unit 132a calculates the first arrival direction error (angle ⁇ ) calculated each time the first arrival direction error (angle ⁇ ) is stored in the volatile storage device 102 or the non-volatile storage device Store in 103. That is, the volatile storage device 102 or the non-volatile storage device 103 stores the first arrival direction error (angle ⁇ ) having a different time calculated in the past.
  • FIG. 9 is a flowchart (part 1) illustrating a process performed by the communication apparatus according to the third embodiment.
  • the receiving unit 120 receives the first position information (x1, y1) and the first position error information (value ⁇ M1) from the acquiring unit 110.
  • the receiving unit 120 receives the signal transmitted by the communication device 200 via the antenna elements 160_1,..., 160_n.
  • the receiver 120 demodulates the received signal.
  • the receiver 120 demodulates the signal to obtain the second position and second position error information (value ⁇ M2).
  • Step S22 first DOA computation unit 131a, using the equation (1), calculates the theta 2.
  • the first arrival direction calculation unit 131a calculates ⁇ using Equation (2).
  • the first arrival direction calculation unit 131a determines the direction of the angle ⁇ as the first arrival direction (angle ⁇ ) based on the direction of the communication device 100b.
  • the first arrival direction calculation unit 131a calculates the first arrival direction (angle ⁇ ) using Expression (1) and Expression (2).
  • the first arrival direction calculation unit 131a stores the angle ⁇ corresponding to the first arrival direction (angle ⁇ ) calculated using Equation (2) in the volatile storage device 102 or the non-volatile storage device 103.
  • the first arrival direction error calculation unit 132a calculates a first arrival direction error (angle ⁇ ) using Expression (3).
  • the first arrival direction error calculation unit 132a stores the first arrival direction error (angle ⁇ ) in the volatile storage device 102 or the non-volatile storage device 103.
  • Step S24 The determination unit 140b determines whether or not the first arrival direction error (angle ⁇ ) calculated in step S23 is smaller than the first threshold TH1. If the first arrival direction error (angle ⁇ ) is smaller than the first threshold TH1 (Yes in step S24), the determination unit 140b determines that the first arrival direction (angle ⁇ ) calculated in step S22 is accurate. It is determined that the direction of arrival is high. Then, the determination unit 140b causes the process to proceed to step S25. If the first arrival direction error (angle ⁇ ) is greater than or equal to the first threshold TH1 (No in step S24), the determination unit 140b advances the process to step S32.
  • the first arrival direction calculation unit 131a calculates the fluctuation amount of the first arrival direction (angle ⁇ ). Specifically, the first arrival direction calculation unit 131a is stored in the volatile storage device 102 or the non-volatile storage device 103, and is predetermined from the time when the first arrival direction (angle ⁇ ) is calculated in step S22. The magnitude of the variation of the angle ⁇ corresponding to the plurality of first arrival directions (angles ⁇ ) calculated up to the time before is calculated as the variation of the first arrival direction (angle ⁇ ). The first arrival direction calculation unit 131a uses the standard deviation to calculate the magnitude of the variation of the plurality of first arrival directions (angles ⁇ ). For example, the first arrival direction calculation unit 131a squares and integrates the difference between the plurality of first arrival directions (angles ⁇ ) and the plurality of first arrival directions (angles ⁇ ).
  • the first arrival direction calculation unit 131a may calculate the fluctuation amount of the first arrival direction (angle ⁇ ) as follows.
  • the first arrival direction calculation unit 131a volatiles the plurality of first arrival directions (angles ⁇ ) calculated up to a predetermined time before the time when the first arrival direction (angle ⁇ ) is calculated in step S22. It specifies from the data stored in the storage device 102 or the non-volatile storage device 103.
  • the first arrival direction calculation unit 131a selects two first arrival directions (angles ⁇ ) from among the plurality of first arrival directions (angles ⁇ ).
  • the first arrival direction calculation unit 131a identifies a combination in which the difference between the two selected first arrival directions (angles ⁇ ) is the largest.
  • the first arrival direction calculation unit 131a calculates the difference between the two first arrival directions (angles ⁇ ) of the specified combination as the variation of the first arrival direction (angle ⁇ ).
  • the first arrival direction error calculation unit 132a calculates the fluctuation amount of the first arrival direction error (angle ⁇ ). Specifically, from the time when the first arrival direction error (angle ⁇ ) is calculated in step S23, the first arrival direction error calculation unit 132a is stored in the volatile storage device 102 or the non-volatile storage device 103. The magnitude of the variation of the plurality of first arrival direction errors (angles ⁇ ) calculated up to a predetermined time before is calculated as the variation of the first arrival direction error (angles ⁇ ). The first arrival direction error calculation unit 132a uses the standard deviation to calculate the magnitude of the variation of the plurality of first arrival direction errors (angles ⁇ ). For example, the first arrival direction error calculation unit 132a squares the average value and the difference between the plurality of first arrival direction errors (angle ⁇ ) and the plurality of first arrival direction errors (angle ⁇ ). Integrate.
  • the first arrival direction error calculation unit 132a may calculate the variation of the first arrival direction error (angle ⁇ ) as follows.
  • the first arrival direction error calculation unit 132a calculates a plurality of first arrival direction errors (angles ⁇ ) calculated by a predetermined time before the time when the first arrival direction error (angle ⁇ ) is calculated in step S23. Are identified from data stored in the volatile storage device 102 or the non-volatile storage device 103.
  • the first arrival direction error calculation unit 132a selects two first arrival direction errors (angles ⁇ ) from among the plurality of first arrival direction errors (angles ⁇ ), and generates two first arrival direction errors. The combination with the largest difference in (angle ⁇ ) is identified.
  • the first arrival direction error calculation unit 132a calculates the difference between the two first arrival direction errors (angles ⁇ ) of the specified combination as the variation of the first arrival direction error (angles ⁇ ).
  • Step S27 The determination unit 140b determines whether or not the variation amount in the first arrival direction (angle ⁇ ) is smaller than the third threshold TH3. If the amount of change in the first arrival direction (angle ⁇ ) is smaller than the third threshold TH3 (Yes in step S27), the determination unit 140b causes the process to proceed to step S28. If the amount of change in the first arrival direction (angle ⁇ ) is greater than or equal to the third threshold TH3 (No in step S27), the determination unit 140b advances the process to step S32.
  • Step S28 The determination unit 140b determines whether or not the variation of the first arrival direction error (angle ⁇ ) is smaller than the third threshold TH3. If the amount of change in the first arrival direction error (angle ⁇ ) is smaller than the third threshold TH3 (Yes in step S28), the determination unit 140b proceeds with the process to step S31. If the variation amount of the first arrival direction error (angle ⁇ ) is equal to or larger than the third threshold TH3 (No in step S28), the determination unit 140b advances the process to step S32.
  • FIG. 10 is a flowchart (part 2) of the process performed by the communication apparatus of the third embodiment.
  • the determination unit 140b transmits the calibration instruction C to the second calculation unit 150 so that the second arrival direction (angle ⁇ ′) matches the first arrival direction (angle ⁇ ).
  • the second calculation unit 150 calculates a second arrival direction (angle ⁇ ′) based on the signal transmitted by the communication device 200.
  • Step S33 The second calculator 150 determines whether or not the calibration instruction C has been received. If the calibration instruction C has been received (Yes in step S33), the second calculation unit 150 advances the process to step S34. When the calibration command C is not received (No in step S33), the second calculator 150 outputs the second arrival direction (angle ⁇ '). Then, the second calculation unit 150 ends the process.
  • Step S34 The second calculator 150 changes the second arrival direction (angle ⁇ ′) calculated in step S32 to the first arrival direction (angle ⁇ ). That is, the second calculator 150 matches the second arrival direction (angle ⁇ ') calculated in step S32 with the first arrival direction (angle ⁇ ). The second calculation unit 150 outputs the second arrival direction (angle ⁇ ′) after matching. Then, the second calculation unit 150 ends the process.
  • the third threshold TH3 is a predetermined value.
  • the third threshold TH3 is stored in the volatile storage device 102 or the non-volatile storage device 103.
  • the third threshold TH3 is a second calculation unit 150 that includes individual differences among the plurality of antennas, installation errors associated with the installation of the plurality of antennas, and reference variations due to the influence of temperature changes, and errors due to calibration. It may be determined in consideration of the tolerance of the error of the second arrival direction (angle ⁇ ′) to be calculated.
  • the communication device 100b can calibrate in the direction of arrival with high reliability by reducing the third threshold TH3.
  • the determination unit 140b makes the determination using the third threshold TH3 in step S27 and step S28. However, the determination unit 140b may make the determination using different threshold values in step S27 and step S28. For example, the determination unit 140b performs the determination using the third threshold TH3 in step S27. The determination unit 140b makes a determination using the fourth threshold TH4 in step S28. Then, if the variation of the first arrival direction error (angle ⁇ ) is smaller than the fourth threshold TH4, the determination unit 140b proceeds with the process to step S31. If the amount of change in the first arrival direction error (angle ⁇ ) is equal to or greater than the fourth threshold TH4, the determination unit 140b advances the process to step S32.
  • the fourth threshold TH4 is a predetermined value. The fourth threshold TH4 is stored in the volatile storage device 102 or the non-volatile storage device 103.
  • the communication apparatus 100b determines that the accuracy of the first arrival direction (angle ⁇ ) is high, and the variation of the first arrival direction (angle ⁇ ) and the variation of the first arrival direction error (angle ⁇ ) Is smaller than the threshold value, the second arrival direction (angle ⁇ ′) is made to coincide with the highly accurate first arrival direction (angle ⁇ ).
  • the communication device 100b can calibrate the second arrival direction (angle ⁇ ') to a direction with high accuracy.
  • 100, 100a, 100b communication device 110 acquisition unit, 120 reception unit, 130, 130a first calculation unit, 131, 131a first arrival direction calculation unit, 132, 132a first arrival direction error calculation unit, 140, 140a, 140b determination unit 150, 150a second calculation unit 160 antenna element 200 communication device

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Abstract

通信装置(100)は、測位システムから提供される信号に基づいて通信装置(100)の第1の位置を示す第1の位置情報と第1の位置の誤差を示す第1の位置誤差情報を取得する取得部(110)と、通信装置(200)が測位システムから提供される信号に基づいて取得した、通信装置(200)の第2の位置を示す第2の位置情報と第2の位置の誤差を示す第2の位置誤差情報とを受信する受信部(120)と、第1の位置情報、第1の位置誤差情報、第2の位置情報、及び第2の位置誤差情報のいずれかに基づいて、第1の到来方向と第1の到来方向誤差を算出する第1の算出部(130)と、通信装置(200)から送信された信号に基づいて、第2の到来方向を算出する第2の算出部(150)と、第1の到来方向誤差が第1の閾値より小さい場合に、第2の算出部(150)に、第1の到来方向に基づいて第2の到来方向を校正させる判定部(140)と、を有する。

Description

通信装置、制御方法、及び制御プログラム
 本発明は、通信装置、制御方法、及び制御プログラムに関する。
 送信源の通信装置から信号を受信した通信装置が、信号を解析し、信号の到来方向(すなわち、送信源の存在する方向)を算出する方法が提案されている。例えば、特許文献1の車載通信装置は、送信源の車載通信装置から送信された無線信号を受信して、出力電圧が最も大きくなる位相に調整する。特許文献1の車載通信装置は、出力電圧が最も大きくなる位相から送信源の車載通信装置の到来方向を算出する。
特開2010-102455号公報
ITS情報通信システム推進会議、「700MHz帯高度道路交通システム実験用車車間通信メッセージガイドライン ITS FORUM RC-013」、p.16,48-49、平成26年3月31日策定
 信号の波形を利用して算出した到来方向には、複数のアンテナそれぞれの個体差、複数のアンテナそれぞれの取り付けに伴う取り付け誤差、温度変化などの影響が反映される。そのため、ユーザは、校正用装置を用いて、当該影響を定期的に校正(キャリブレーションとも言う)する必要がある。
 また、インフラを充実することで、送信源の通信装置(以下、送信装置)は、誤差が小さい送信装置の位置情報を取得できる。送信装置から信号を受信できる通信装置(以下、受信装置)も、誤差が小さい受信装置の位置情報を取得できる。受信装置は、送信装置から送信装置の位置情報を取得した場合、送信装置の位置情報と受信装置の位置情報とに基づいて正確度の高い到来方向を算出できる。受信装置は、信号の波形を利用して算出した到来方向を、算出した正確度の高い到来方向に校正することもできる。しかし、充実したインフラを整備することは、コストを高める。
 本発明の目的は、コストの上昇を抑制しつつ、正確度の高い到来方向に校正することである。
 本発明の一態様に係る通信装置が提供される。測位システムから提供される信号を受信するとともに、第1の通信装置と通信する通信装置は、前記測位システムから提供される前記信号に基づいて前記通信装置の第1の位置を示す第1の位置情報と前記第1の位置の誤差を示す第1の位置誤差情報を取得する取得部と、前記第1の通信装置が前記測位システムから提供される前記信号に基づいて取得した、前記第1の通信装置の第2の位置を示す第2の位置情報と前記第2の位置の誤差を示す第2の位置誤差情報とを受信する受信部と、前記第1の位置情報、前記第1の位置誤差情報、前記第2の位置情報、及び前記第2の位置誤差情報のいずれかに基づいて、前記通信装置から前記第1の通信装置に向かう方向である第1の到来方向と前記第1の到来方向の誤差を示す第1の到来方向誤差を算出する第1の算出部と、前記第1の通信装置から送信された信号に基づいて、前記通信装置から前記第1の通信装置に向かう方向である第2の到来方向を算出する第2の算出部と、前記第1の到来方向誤差が予め決められた第1の閾値より小さい場合に、前記第2の算出部に、前記第1の到来方向に基づいて前記第2の到来方向を校正させる判定部と、を有する。
 本発明によれば、コストの上昇を抑制しつつ、正確度の高い到来方向に校正することができる。
実施の形態1の通信装置の構成を示す機能ブロック図である。 通信装置が有する主なハードウェア構成を示す図である。 第1の到来方向を算出する方法を説明する図である。 第1の到来方向誤差を算出する方法を説明する図である。 実施の形態1の通信装置が実行する処理を示すフローチャートである。 実施の形態2の通信装置の構成を示す機能ブロック図である。 実施の形態2の通信装置が実行する処理を示すフローチャートである。 実施の形態3の通信装置の構成を示す機能ブロック図である。 実施の形態3の通信装置が実行する処理を示すフローチャート(その1)である。 実施の形態3の通信装置が実行する処理を示すフローチャート(その2)である。
 以下、図面を参照しながら実施の形態を説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
実施の形態1.
 図1は、実施の形態1の通信装置の構成を示す機能ブロック図である。通信装置100は、取得部110、受信部120、第1の算出部130、判定部140、第2の算出部150、及びアンテナ素子160_1,…,160_n(nは正の整数)を有する。第1の算出部130は、第1の到来方向算出部131と第1の到来方向誤差算出部132を含む。
 通信装置100は、通信する相手方の装置である通信装置200と無線通信できる。例えば、通信装置100は、第1の車両に設置される。通信装置200は、第2の車両に設置される。そして、通信装置100と通信装置200とは、互いに通信する。通信装置100は、通信装置200が送信した信号を利用して、信号の到来方向を算出する。なお、通信装置200は、第1の通信装置とも言う。なお、通信装置100及び通信装置200は、車両以外の移動手段に備えられてもよい。また、通信装置100が無線通信する相手方の装置は、異なる位置に存在する複数の通信装置であってもよい。
 通信装置200が送信する信号には、通信装置200の位置を示す位置情報と、当該位置情報が示す位置の誤差を示す位置誤差情報とが含まれる。位置情報と位置誤差情報の詳細については、後述する。また、通信装置100は、通信装置100の位置を示す位置情報と、当該位置情報が示す位置の誤差を示す位置誤差情報を含む信号を通信装置200に送信することができる。すなわち、通信装置100と通信装置200とは、位置情報と位置誤差情報とを互いに送受信することができる。位置情報と位置誤差情報とは、例えば、測位システムから提供される無線信号に基づいて取得される。通信装置100及び通信装置200は、測位システムから提供される信号を受信する。測位システムについては、後で詳細に説明する。
 次に、通信装置100のハードウェア構成について説明する。
 図2は、通信装置が有する主なハードウェア構成を示す図である。通信装置100は、プロセッサ101、揮発性記憶装置102、及び不揮発性記憶装置103を有する。
 プロセッサ101は、通信装置100全体を制御する。例えば、プロセッサ101は、CPU(Central Processing Unit)、又はFPGA(Field Programmable Gate Array)などである。通信装置100は、処理回路によって実現されてもよく、又は、ソフトウェア、ファームウェア若しくはそれらの組み合わせによって実現されてもよい。
 揮発性記憶装置102は、通信装置100の主記憶装置である。例えば、揮発性記憶装置102は、RAM(Random Access Memory)である。不揮発性記憶装置103は、通信装置100の補助記憶装置である。例えば、不揮発性記憶装置103は、HDD(Hard Disk Drive)、又はSSD(Solid State Drive)などである。
 なお、通信装置200は、通信装置100と同様のハードウェアを有する。
 受信部120、第1の算出部130、第1の到来方向算出部131、第1の到来方向誤差算出部132、判定部140、及び第2の算出部150は、プロセッサ101によって実現してもよい。この場合、プロセッサ101は、複数の処理を並列に実行するマルチプロセッサであってもよい。また、受信部120、第1の算出部130、第1の到来方向算出部131、第1の到来方向誤差算出部132、判定部140、及び第2の算出部150は、例えば、プロセッサ101が実行するプログラムのモジュールとして実現してもよい。当該プログラムは、揮発性記憶装置102又は不揮発性記憶装置103に格納される。
 図1に戻って、機能ブロックについて説明する。
 取得部110は、測位システムから提供される信号に基づいて第1の位置情報(例えば、座標(x1,y1))と第1の位置誤差情報(例えば、値ΔM1)を取得する。例えば、測位システムは、GNSS(Global Navigation Satellite System)又は位置を検出するセンサなどである。例えば、取得部110は、GNSS又はセンサから提供される信号を受信する装置である。
 第1の位置情報(x1,y1)は、通信装置100の第1の位置を示す。第1の位置は、通信装置100の正確な位置ではない場合がある。第1の位置誤差情報(値ΔM1)は、第1の位置の誤差を示す。第1の位置誤差情報(値ΔM1)は、通信装置100の正確な位置と第1の位置との誤差を示す情報とみなすことができる。例えば、第1の位置誤差情報(値ΔM1)は、位置情報誤差楕円長半径、位置情報誤差楕円短半径、又は位置情報誤差楕円回転角などである。例えば、第1の位置誤差情報(値ΔM1)は、取得部110が取得した信号に含まれるGST(GNSS pseudorange error statistics)から特定できる。
 第1の位置誤差情報(値ΔM1)の精度は、衛星の捕捉数、捕捉した衛星の配置、DGPS(Differential Global Positioning System)の利用の有無などの各種情報の内の1つ以上から算出されてもよい。第1の位置の誤差は、衛星の捕捉数が多いほど小さくなる。また、第1の位置誤差情報(値ΔM1)の精度の指標として、捕捉した衛星の配置から算出されるDOP(Dilution Of Precision)が知られている。また、精度の高い第1の位置誤差情報(値ΔM1)は、天気及び周りの構造物の形などの各種条件の内の1つ以上を考慮した実験の結果を示すデータベースに基づいて算出可能である。
 取得部110は、アンテナ素子160_1,…,160_nを介して、第1の位置と第1の位置誤差情報(値ΔM1)を取得してもよい。
 受信部120は、第1の位置情報(x1,y1)と第1の位置誤差情報(値ΔM1)とを取得部110から取得する。
 受信部120は、通信装置200が測位システムから提供される信号に基づいて取得した、通信装置200の第2の位置を示す第2の位置情報(例えば、座標(x2,y2))を受信する。なお、第2の位置は、通信装置200の正確な位置ではない場合がある。受信部120は、通信装置200が測位システムから提供される信号に基づいて取得した第2の位置の誤差を示す第2の位置誤差情報(例えば、値ΔM2)を受信する。第2の位置誤差情報(値ΔM2)は、通信装置200の正確な位置と第2の位置との誤差を示す情報とみなすことができる。
 受信部120が第2の位置情報(x2,y2)と第2の位置誤差情報(値ΔM2)を受信するまでの処理を詳細に説明する。通信装置200は、GNSS又はセンサから提供される信号に基づいて第2の位置情報(x2,y2)と第2の位置誤差情報(値ΔM2)を取得する。通信装置200は、第2の位置情報(x2,y2)と第2の位置誤差情報(値ΔM2)を含む信号を通信装置100に送信する。すなわち、第2の位置情報(x2,y2)と第2の位置誤差情報(値ΔM2)は、通信データとして通信装置200から送信される。受信部120は、アンテナ素子160_1,…,160_nを介して、通信装置200が送信した信号を受信する。受信部120は、受信した信号を復調する。受信部120は、信号を復調することで、信号に含まれている第2の位置情報(x2,y2)と第2の位置誤差情報(値ΔM2)を取得する。
 ここで、例えば、第2の位置誤差情報とは、「DE_位置情報誤差楕円長半径」、「DE_位置情報誤差楕円短半径」、又は「DE_位置情報誤差楕円回転角」である。DEは、データエレメントを示し、メッセージの構成データの最小単位である。「DE_位置情報誤差楕円長半径」、「DE_位置情報誤差楕円短半径」、又は「DE_位置情報誤差楕円回転角」は、『ITS情報通信システム推進会議、「700MHz帯高度道路交通システム実験用車車間通信メッセージガイドライン ITS FORUM RC-013」、p.16,48-49、平成26年3月31日策定』に記載されている。例えば、受信部120は、第2の位置誤差情報(値ΔM2)として、「DE_位置情報誤差楕円長半径」、「DE_位置情報誤差楕円短半径」、又は「DE_位置情報誤差楕円回転角」を受信する。
 第1の算出部130は、第1の位置情報(x1,y1)、第1の位置誤差情報(値ΔM1)、第2の位置情報(x2,y2)、及び第2の位置誤差情報(値ΔM2)のいずれか又は全てに基づいて、第1の到来方向(すなわち、第1の到来方向に対応する角度θ)と第1の到来方向誤差(すなわち、第1の到来方向誤差を示す角度Δθ)を算出する。第1の到来方向(角度θ)の詳細については、後述する。第1の到来方向誤差(角度Δθ)は、第1の到来方向(角度θ)の誤差を示す。
 第1の算出部130が実行する処理について、第1の到来方向算出部131と第1の到来方向誤差算出部132とを用いて説明する。
 第1の到来方向算出部131は、取得部110が取得した第1の位置情報(x1,y1)と受信部120が取得した第2の位置情報(x2,y2)とから、信号の到来方向を算出する。また、第1の到来方向算出部131は、緯度及び経度を用いた表現で第1の位置を特定することができる。第1の到来方向算出部131は、緯度及び経度を用いた表現で第2の位置を特定することができる。
 第1の到来方向算出部131が算出した到来方向を第1の到来方向(角度θ)とする。すなわち、第1の到来方向(角度θ)は、通信装置100から通信装置200に向かう方向である。また、後述する第2の算出部150が算出した到来方向を第2の到来方向(角度θ′)とする。第1の到来方向(角度θ)は、通信装置100の向きを基準にして算出される。例えば、通信装置100の向きとは、通信装置100の正面が向いている方向である。また、車車間通信の場合、通信装置100の向きは、車両の向き(すなわち、車両の進行方向)とみなすことができる。
 図3は、第1の到来方向(角度θ)を算出する方法を説明する図である。横軸は、x軸である。縦軸は、y軸である。位置300は、第1の位置を示している。位置300の座標は、第1の位置情報に対応する(x1,y1)である。位置400は、第2の位置を示している。位置400の座標は、第2の位置情報に対応する(x2,y2)である。例えば、x1は、第1の位置の経度に対応させ、y1は、第1の位置の緯度に対応させてもよい。x2は、第2の位置の経度に対応させ、y2は、第2の位置の緯度に対応させてもよい。
 矢印301は、通信装置100の向きを示している。矢印302は、第1の到来方向(角度θ)を示している。θは、矢印301と直線500との間の角度を示している。θは、矢印302と直線500との間の角度を示している。θは、通信装置100の向き(矢印301)と第1の到来方向(矢印302)との間の角度を示している。第1の到来方向算出部131は、先ず、式(1)を用いて角度θを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 次に、第1の到来方向算出部131は、式(2)を用いて第1の到来方向(角度θ)を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 第1の到来方向算出部131は、通信装置100の向きを基準として、角度θの方向を第1の到来方向(図3では、矢印302)と決定する。このように、第1の到来方向算出部131は、第1の到来方向(角度θ)を算出する。
 なお、通信装置100の向きは、方位センサなどを用いて特定できる。また、通信装置100が車両に設置されている場合、通信装置100の向きは、車両の進行方向と車両に設置されている無線機の取り付け角度から算出できる。
 第1の到来方向誤差算出部132は、取得部110が取得した第1の位置情報(x1,y1)と第1の位置誤差情報(値ΔM1)と、受信部120が取得した第2の位置情報(x2,y2)と第2の位置誤差情報(値ΔM2)とを用いて、第1の到来方向誤差(角度Δθ)を算出する。
 図4は、第1の到来方向誤差(角度Δθ)を算出する方法を説明する図である。位置300は、第1の位置を示している。位置400は、第2の位置を示している。
 Lは、位置300と位置400との間の距離である。ΔM1は、第1の位置誤差情報が示す値である。ΔM2は、第2の位置誤差情報が示す値である。円310は、ΔM1を半径とした誤差範囲を円で近似したものである。円410は、ΔM2を半径とした誤差範囲を円で近似したものである。Δθは、第1の到来方向誤差を示す角度である。第1の到来方向誤差算出部132は、式(3)を用いて第1の到来方向誤差(角度Δθ)を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 式(3)は、第1の位置誤差情報(値ΔM1)と第2の位置誤差情報(値ΔM2)の合計値が小さいほど、第1の到来方向誤差(角度Δθ)が小さくなることを示している。また、式(3)は、第1の位置300と第2の位置400との間の距離Lが長いほど、第1の到来方向誤差(角度Δθ)が小さくなることを示している。
 また、第1の到来方向誤差算出部132は、第1の位置誤差情報(値ΔM1)又は第2の位置誤差情報(値ΔM2)の何れかの位置誤差情報、第1の位置情報(x1,y1)、及び第2の位置情報(x2,y2)を用いて、第1の到来方向誤差(角度Δθ)を算出してもよい。
 図1に戻って、判定部140と第2の算出部150について説明する。
 判定部140は、第1の到来方向誤差(角度Δθ)が第1の閾値TH1よりも小さい場合、第2の算出部150に、第1の到来方向(角度θ)に基づいて第2の算出部150が算出した第2の到来方向(角度θ′)を校正させる。詳細には、判定部140は、第1の到来方向誤差(角度Δθ)が第1の閾値TH1よりも小さい場合、第2の到来方向(角度θ′)を第1の到来方向(角度θ)と一致するように校正指令Cを第2の算出部150に送信する。また、判定部140は、第1の到来方向誤差(角度Δθ)が第1の閾値TH1よりも小さい場合、第2の到来方向(角度θ′)を第1の到来方向(角度θ)に近づけるように校正指令Cを第2の算出部150に送信してもよい。
 第1の閾値TH1は、予め決められた値である。第1の閾値TH1は、揮発性記憶装置102又は不揮発性記憶装置103に格納されている。
 ここで、第1の閾値TH1は、第2の算出部150が算出する第2の到来方向(角度θ′)の誤差である第2の到来方向誤差(角度Δθ′)の設計上の最大許容値と同程度以下になるように設定してもよい。また、第2の到来方向誤差(角度Δθ′)は、第1の到来方向誤差(角度Δθ)が第1の閾値TH1より小さく、かつ第2の到来方向誤差(角度Δθ′)が所定の閾値よりも小さいときに校正することが望ましい。第2の到来方向誤差(角度Δθ′)の所定の閾値は、到来方向の使用方法に基づく許容範囲を考慮して予め決めてもよい。
 判定部140は、第1の到来方向(角度θ)と第2の到来方向(角度θ′)の差が所定の閾値を超えることを条件に加え、第2の到来方向(角度θ′)を第1の到来方向(角度θ)に一致するように校正させてもよい。ここで、当該所定の閾値は、例えば、第1の到来方向誤差(角度Δθ)の値と第2の到来方向誤差(角度Δθ′)の値との和を用いてもよい。
 ここで、第2の到来方向誤差(角度Δθ′)は、伝送路及び雑音に依存するため、第1の到来方向算出部131が第1の到来方向(角度θ)を算出するときに算出されてもよい。例えば、第2の到来方向誤差(角度Δθ′)は、信号雑音比を測定することで算出することができる。
 例えば、視界の開けた見通し内で通信しているときは、GNSSの誤差及び第2の算出部150が算出する第2の到来方向(角度θ′)の誤差も小さい。なお、第2の到来方向(角度θ′)は、本来の値から、校正が正確でないために生じる基準のオフセットと測定結果のばらつきに相当する誤差によってずれが生じる。以下、第2の到来方向(角度θ′)の誤差を、この基準のオフセットを無視した測定結果のばらつきとする。つまり、校正が正確でなく本来の到来角と大きく異なる算出結果でも、第2の到来方向(角度θ′)の誤差が小さくなる場合がある。
 このような視界の開けた見通し内で通信している状況において、実施の形態1により校正が行われる。その後、ビルの影などの影響でGNSSによる誤差が大きくなったときに、すでに校正された第2の到来方向(角度θ′)を用いて通信装置200の方向を推定することができる。
 第1の閾値TH1は、複数のアンテナそれぞれの個体差、複数のアンテナそれぞれの取り付けに伴う取り付け誤差、又は温度変化による影響による基準の変動と、校正による誤差を含めた第2の算出部150が算出する第2の到来方向(角度θ′)の誤差の許容範囲とを考慮して決めてもよい。ここで、第1の閾値TH1は、小さい値に設定してもよい。通信装置100は、第1の閾値TH1を小さい値に設定したとき、第1の位置誤差情報の値ΔM1及び第2の位置誤差情報の値ΔM2が小さいときに算出された第1の到来方向(角度θ)をより正確度の高い到来方向と特定できる。
 ここで、第2の到来方向誤差(角度Δθ′)の設計値は、到来方向を算出するアプリケーションによって決めればよい。例えば、アプリケーションで100m先において1m以内の精度を得るには、約0.57度の精度が必要となる。
 第2の算出部150は、通信装置200から送信された信号に基づいて、通信装置100から通信装置200に向かう方向である第2の到来方向(角度θ′)を算出する。詳細には、第2の算出部150は、アンテナ素子160_1,…,160_nを介して、受信した信号に基づいて第2の到来方向(角度θ′)を算出する。例えば、第2の算出部150は、信号の波形情報と、MUSIC(Multiple Signal Classification)法、又はESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)法などとを用いて、第2の到来方向を算出する。
 第2の算出部150は、校正指令Cを受信した場合、第2の到来方向を示す角度θ′を第1の到来方向を示す角度θの値に変更する校正処理を行う。例えば、第2の算出部150が校正指令Cを受信した場合、図1の角度θ′は、第1の到来方向を示す角度θである。
 次に、通信装置100が実行する処理についてフローチャートを用いて説明する。
 図5は、実施の形態1の通信装置が実行する処理を示すフローチャートである。
 (ステップS11)受信部120は、第1の位置情報(x1,y1)と第1の位置誤差情報(値ΔM1)とを取得部110から受信する。受信部120は、アンテナ素子160_1,…,160_nを介して、通信装置200が送信した信号を受信する。受信部120は、受信した信号を復調する。受信部120は、信号を復調することで、第2の位置情報(x2,y2)と第2の位置誤差情報(値ΔM2)を取得する。
 (ステップS12)第1の到来方向算出部131は、式(1)を用いて、角度θを算出する。第1の到来方向算出部131は、式(2)を用いて、第1の到来方向を示す角度θを算出する。
 第1の到来方向算出部131は、通信装置100の向きを基準として、角度θの方向を第1の到来方向と決定する。このように、第1の到来方向算出部131は、式(1)と式(2)とを用いて第1の到来方向(角度θ)を算出する。
 (ステップS13)第1の到来方向誤差算出部132は、式(3)を用いて、第1の到来方向誤差(角度Δθ)を算出する。
 (ステップS14)判定部140は、第1の到来方向誤差(角度Δθ)が第1の閾値TH1よりも小さいか否かを判定する。第1の到来方向誤差(角度Δθ)が第1の閾値TH1よりも小さい場合(ステップS14でYes)、判定部140は、第1の到来方向(角度θ)が正確度の高い到来方向と判定する。判定部140は、第2の到来方向(角度θ′)を第1の到来方向(角度θ)に校正することを決定する。そして、判定部140は、処理をステップS15に進める。
 第1の到来方向誤差(角度Δθ)が第1の閾値TH1以上である場合(ステップS14でNo)、判定部140は、処理をステップS16に進める。
 (ステップS15)判定部140は、第2の到来方向(角度θ′)を第1の到来方向(角度θ)と一致するように校正指令Cを第2の算出部150に送信する。
 (ステップS16)第2の算出部150は、通信装置200が送信した信号に基づいて第2の到来方向(角度θ′)を算出する。
 (ステップS17)第2の算出部150は、校正指令Cを受信したか否かを判定する。校正指令Cを受信した場合(ステップS17でYes)、第2の算出部150は、処理をステップS18に進める。
 校正指令Cを受信しない場合(ステップS17でNo)、第2の算出部150は、第2の到来方向(角度θ′)を出力する。そして、第2の算出部150は、処理を終了する。
 (ステップS18)第2の算出部150は、第2の到来方向を示す角度θ′を第1の到来方向を示す角度θの値に変更する校正処理を行う。すなわち、第2の算出部150は、第2の到来方向(角度θ′)を第1の到来方向(角度θ)に一致させる校正処理を行う。第2の算出部150は、一致させた後(校正後)の第2の到来方向(角度θ′)を出力する。そして、第2の算出部150は、処理を終了する。
 判定部140は、ステップS14で第1の到来方向(角度θ)を正確度の高い到来方向と判定した場合、通信装置100が有するハードウェア装置又は通信装置100に接続可能な装置に第1の到来方向(角度θ)を出力してもよい。通信装置100に接続可能な装置とは、ネットワークを介して通信装置100と接続可能な装置を含む。第1の到来方向(角度θ)を出力する場合、判定部140は、第2の到来方向(角度θ′)を算出しないように、第2の算出部150に指令する。これにより、通信装置100は、第2の到来方向(角度θ′)の算出処理を実行しなくて済むので、通信装置100の処理負荷を軽減できる。
 判定部140は、ステップS14で第1の到来方向(角度θ)を正確度の高い到来方向と判定した場合、第2の算出部150が算出した第2の到来方向(角度θ′)を取得し、第2の到来方向(角度θ′)を第1の到来方向(角度θ)に一致させてもよい。判定部140は、一致させた後の第2の到来方向(角度θ′)を第2の算出部150を介して出力してもよいし、第2の算出部150を介さずに通信装置100が有するハードウェア装置又は通信装置100に接続可能な装置に出力してもよい。
 第2の算出部150は、第2の到来方向(角度θ′)を出力する場合、通信装置100が有するハードウェア装置又は通信装置100に接続可能な装置に第2の到来方向(角度θ′)を出力してもよい。
 第2の算出部150は、第1の算出部130が第1の到来方向(角度θ)と第1の到来方向誤差(角度Δθ)を算出する前に第2の到来方向(角度θ′)を算出してもよい。
 実施の形態1によれば、通信装置100は、第1の位置情報(x1,y1)、第1の位置誤差情報(値ΔM1)、第2の位置情報(x2,y2)、及び第2の位置誤差情報(値ΔM2)を用いて第1の到来方向(角度θ)を算出する。通信装置100は、第1の到来方向(角度θ)が正確度の高い到来方向であると判定した場合、第2の到来方向(角度θ′)を第1の到来方向(角度θ)に基づいて校正する。例えば、校正に用いられる第1の到来方向(角度θ)は、複数のアンテナそれぞれの個体差による影響を受けていない。そのため、ユーザは、校正用装置を用いて、当該影響を定期的に校正しなくてよい。
 また、通信装置100は、取得部110(例えば、GNSSの受信装置)を有し、通信装置200から第2の位置情報(x2,y2)と第2の位置誤差情報(値ΔM2)とを受信すれば、第2の到来方向(角度θ′)を正確度の高い到来方向に校正できる。すなわち、通信装置100は、充実したインフラを整備せずに、低いコストで第2の到来方向(角度θ′)を正確度の高い到来方向に校正できる。
 以上に説明したように、実施の形態1によれば、通信装置100は、低いコストで、第2の算出部150が算出した第2の到来方向(角度θ′)を正確度の高い到来方向に校正することができる。
実施の形態2.
 次に、実施の形態2を説明する。実施の形態2では、実施の形態1と相違する事項を主に説明し、共通する事項の説明を省略する。
 実施の形態1では、判定部140は、第1の到来方向誤差(角度Δθ)を用いて第2の到来方向(角度θ′)を校正するか否かを判定した。実施の形態2では、判定部140aは、第2の到来方向(角度θ′)の信頼度を用いて、第2の到来方向(角度θ′)を校正するか否かを判定する。
 図6は、実施の形態2の通信装置の構成を示す機能ブロック図である。通信装置100aは、判定部140aと第2の算出部150aとを有する。通信装置100aは、判定部140aと第2の算出部150aの機能が通信装置100と相違する。図1に示される構成と同じ、又は対応する図6の構成は、図1に示される符号と同じ符号を付している。実施の形態2は、図1から図5を参照する。
 第2の算出部150aは、第2の到来方向(角度θ′)と第2の到来方向信頼度REとを算出する。第2の到来方向信頼度REは、第2の到来方向(角度θ′)の信頼度を示す。第2の算出部150aは、通信装置100aと通信装置200との間の伝送路の状況に基づいて、第2の到来方向信頼度REを設定する。
 第2の到来方向信頼度REを詳細に説明する。第2の算出部150aは、見通し内伝送路である場合、第2の到来方向信頼度REに大きい値を設定する。すなわち、第2の算出部150aは、通信装置100aと通信装置200との間に障害物がなく通信装置200から直接、受信した信号を利用して第2の到来方向(角度θ′)を算出した場合、第2の到来方向信頼度REに大きい値を設定する。
 第2の算出部150aは、見通し外伝送路である場合、第2の到来方向信頼度REに小さい値を設定する。すなわち、第2の算出部150aは、通信装置200から直接信号を受信できず、周辺の物体に反射した信号を受信し、当該信号を利用して第2の到来方向(角度θ′)を算出した場合、第2の到来方向信頼度REに小さい値を設定する。
 第2の算出部150aは、遅延プロファイルなどを用いて、見通し内伝送路又は見通し外伝送路を判定できる。
 第2の算出部150aは、第2の到来方向信頼度REを設定した後、第2の到来方向信頼度REを判定部140aに送信する。
 また、第2の算出部150aは、通信装置100aと通信装置200との間の伝送路の変動から第2の到来方向信頼度REを算出してもよい。例えば、第2の算出部150aは、伝送路の変動が大きい場合、第2の到来方向信頼度REに小さい値を設定する。第2の算出部150aは、伝送路の変動が小さい場合、第2の到来方向信頼度REに大きい値を設定する。
 判定部140aは、第2の到来方向信頼度REが第2の閾値TH2を超えるとき、第2の到来方向(角度θ′)を第1の到来方向(角度θ)と一致するように第2の算出部150aに校正指令Cを送信する。
 第2の閾値TH2は、予め決められた値である。第2の閾値TH2は、揮発性記憶装置102又は不揮発性記憶装置103に格納されている。
 第2の閾値TH2は、複数のアンテナそれぞれの個体差、複数のアンテナそれぞれの取り付けに伴う取り付け誤差、及び温度変化による影響による基準の変動と、校正による誤差を含めた第2の算出部150aが算出する第2の到来方向(角度θ′)の誤差の許容範囲とを考慮して決めてもよい。
 次に、通信装置100aが実行する処理についてフローチャートを用いて説明する。
 図7は、実施の形態2の通信装置が実行する処理を示すフローチャートである。図7に示される処理は、通信装置100aがステップS14a~S19aを実行する点が、図5に示される処理と異なる。そのため、図7では、ステップS14a~S19aを説明し、他のステップについては、図5におけるステップ番号と同じ番号を付すことによって、処理の説明を省略する。
 (ステップS14a)判定部140aは、第1の到来方向誤差(角度Δθ)が第1の閾値TH1よりも小さいか否かを判定する。第1の到来方向誤差(角度Δθ)が第1の閾値TH1よりも小さい場合(ステップS14aでYes)、判定部140aは、第1の到来方向(角度θ)が正確度の高い到来方向と判定する。そして、判定部140aは、処理をステップS15aに進める。
 第1の到来方向誤差(角度Δθ)が第1の閾値TH1以上の場合(ステップS14aでNo)、判定部140aは、処理を終了する。
 (ステップS15a)第2の算出部150aは、通信装置200が送信した信号に基づいて第2の到来方向(角度θ′)を算出する。
 (ステップS16a)第2の算出部150aは、遅延プロファイルなどを用いて、見通し内伝送路又は見通し外伝送路を判定する。第2の算出部150aは、見通し内伝送路の場合、第2の到来方向信頼度REに大きい値を設定する。第2の算出部150aは、見通し外伝送路の場合、第2の到来方向信頼度REに小さい値を設定する。
 第2の算出部150aは、第2の到来方向信頼度REを判定部140aに送信する。
 (ステップS17a)判定部140aは、第2の到来方向信頼度REが第2の閾値TH2よりも大きいか否かを判定する。第2の到来方向信頼度REが第2の閾値TH2よりも大きい場合(ステップS17aでYes)、判定部140aは、処理をステップS18aに進める。第2の到来方向信頼度REが第2の閾値TH2以下の場合(ステップS17aでNo)、判定部140aは、処理を終了する。
 (ステップS18a)判定部140aは、第2の到来方向(角度θ′)を第1の到来方向(角度θ)と一致するように第2の算出部150aに校正指令Cを送信する。
 (ステップS19a)第2の算出部150aは、第2の到来方向(角度θ′)を第1の到来方向(角度θ)に変更する。すなわち、第2の算出部150aは、第2の到来方向(角度θ′)を第1の到来方向(角度θ)に一致させる。第2の算出部150aは、一致させた後の第2の到来方向(角度θ′)を出力する。そして、第2の算出部150aは、処理を終了する。
 上述したように、第2の到来方向(角度θ′)には、校正が正確でないために生じる基準のオフセットと測定結果のばらつきに相当する誤差とが含まれているため、第2の到来方向信頼度REが高くても、到来方向の正確度が低い可能性がある。そこで、通信装置100aは、第2の到来方向信頼度REが高くても、第1の到来方向(角度θ)の正確度が高いと判定した場合、第2の到来方向(角度θ′)を第1の到来方向(角度θ)に一致させる。通信装置100aは、第2の閾値TH2を大きくすることで信頼度の高い校正を行うことができる。
 なお、第2の算出部150aは、第2の到来方向信頼度REが第2の閾値TH2以下の場合(ステップS17aでNo)、ステップS15aで算出した第2の到来方向(角度θ′)を出力しなくてもよい。到来方向の正確度が、相当低いと考えられるためである。
 実施の形態2によれば、通信装置100aは、第2の算出部150aが算出した第2の到来方向(角度θ′)を正確度の高い第1の到来方向(角度θ)に一致させる校正処理を行う。これにより、通信装置100aは、第2の到来方向(角度θ′)を正確度の高い到来方向に校正できる。
実施の形態3.
 次に、実施の形態3を説明する。実施の形態3では、実施の形態1と相違する事項を主に説明し、共通する事項の説明を省略する。
 実施の形態1では、判定部140は、第1の到来方向誤差(角度Δθ)を用いて第2の到来方向(角度θ′)を校正するか否かを判定した。実施の形態3では、判定部140bは、第1の到来方向(角度θ)の変動量と第1の到来方向誤差(角度Δθ)の変動量とを用いて第2の到来方向(角度θ′)を校正するか否かを判定する。
 図8は、実施の形態3の通信装置の構成を示す機能ブロック図である。通信装置100bは、第1の算出部130aと判定部140bを有する。第1の算出部130aは、第1の到来方向算出部131aと第1の到来方向誤差算出部132aとを含む。通信装置100bは、第1の到来方向算出部131a、第1の到来方向誤差算出部132a、及び判定部140bの機能が通信装置100と相違する。図1に示される構成と同じ、又は対応する図8の構成は、図1に示される符号と同じ符号を付している。実施の形態3は、図1から図4を参照する。
 第1の到来方向算出部131aは、第1の到来方向(角度θ)を算出する度に、算出した第1の到来方向(角度θ)を揮発性記憶装置102又は不揮発性記憶装置103に格納する。詳細には、第1の到来方向算出部131aは、第1の到来方向を算出する度に、算出した第1の到来方向(角度θ)に対応する角度θを揮発性記憶装置102又は不揮発性記憶装置103に格納する。すなわち、揮発性記憶装置102又は不揮発性記憶装置103には、過去に算出された時刻の異なる第1の到来方向(角度θ)に対応する角度θが格納されている。
 第1の到来方向誤差算出部132aは、第1の到来方向誤差(角度Δθ)を算出する度に、算出した第1の到来方向誤差(角度Δθ)を揮発性記憶装置102又は不揮発性記憶装置103に格納する。すなわち、揮発性記憶装置102又は不揮発性記憶装置103には、過去に算出された時刻の異なる第1の到来方向誤差(角度Δθ)が格納されている。
 次に、通信装置100bが実行する処理についてフローチャートを用いて説明する。
 図9は、実施の形態3の通信装置が実行する処理を示すフローチャート(その1)である。
 (ステップS21)受信部120は、第1の位置情報(x1,y1)と第1の位置誤差情報(値ΔM1)とを取得部110から受信する。受信部120は、アンテナ素子160_1,…,160_nを介して、通信装置200が送信した信号を受信する。受信部120は、受信した信号を復調する。受信部120は、信号を復調することで、第2の位置と第2の位置誤差情報(値ΔM2)を取得する。
 (ステップS22)第1の到来方向算出部131aは、式(1)を用いて、θを算出する。第1の到来方向算出部131aは、式(2)を用いて、θを算出する。
 第1の到来方向算出部131aは、通信装置100bの向きを基準として、角度θの方向を第1の到来方向(角度θ)と決定する。このように、第1の到来方向算出部131aは、式(1)と式(2)とを用いて第1の到来方向(角度θ)を算出する。
 第1の到来方向算出部131aは、式(2)を用いて算出した第1の到来方向(角度θ)に対応する角度θを揮発性記憶装置102又は不揮発性記憶装置103に格納する。
 (ステップS23)第1の到来方向誤差算出部132aは、式(3)を用いて、第1の到来方向誤差(角度Δθ)を算出する。
 第1の到来方向誤差算出部132aは、揮発性記憶装置102又は不揮発性記憶装置103に第1の到来方向誤差(角度Δθ)を格納する。
 (ステップS24)判定部140bは、ステップS23で算出した第1の到来方向誤差(角度Δθ)が第1の閾値TH1よりも小さいか否かを判定する。第1の到来方向誤差(角度Δθ)が第1の閾値TH1よりも小さい場合(ステップS24でYes)、判定部140bは、ステップS22で算出した第1の到来方向(角度θ)が正確度の高い到来方向と判定する。そして、判定部140bは、処理をステップS25に進める。
 第1の到来方向誤差(角度Δθ)が第1の閾値TH1以上の場合(ステップS24でNo)、判定部140bは、処理をステップS32に進める。
 (ステップS25)第1の到来方向算出部131aは、第1の到来方向(角度θ)の変動量を算出する。詳細には、第1の到来方向算出部131aは、揮発性記憶装置102又は不揮発性記憶装置103に格納されている、ステップS22で第1の到来方向(角度θ)を算出した時刻から所定の時間前までに算出された複数の第1の到来方向(角度θ)に対応する角度θのばらつきの大きさを第1の到来方向(角度θ)の変動量として算出する。第1の到来方向算出部131aは、標準偏差を用いて、複数の第1の到来方向(角度θ)のばらつきの大きさを算出する。例えば、第1の到来方向算出部131aは、当該複数の第1の到来方向(角度θ)と当該複数の第1の到来方向(角度θ)の平均値と差を2乗して積分する。
 また、第1の到来方向算出部131aは、次のように、第1の到来方向(角度θ)の変動量を算出してもよい。第1の到来方向算出部131aは、ステップS22で第1の到来方向(角度θ)を算出した時刻から所定の時間前までに算出された複数の第1の到来方向(角度θ)を揮発性記憶装置102又は不揮発性記憶装置103に格納されているデータから特定する。第1の到来方向算出部131aは、複数の第1の到来方向(角度θ)の中から2つの第1の到来方向(角度θ)を選択する。第1の到来方向算出部131aは、選択した2つの第1の到来方向(角度θ)の差が最大の組み合わせを特定する。第1の到来方向算出部131aは、特定した組み合わせの2つの第1の到来方向(角度θ)の差を第1の到来方向(角度θ)の変動量として算出する。
 (ステップS26)第1の到来方向誤差算出部132aは、第1の到来方向誤差(角度Δθ)の変動量を算出する。詳細には、第1の到来方向誤差算出部132aは、揮発性記憶装置102又は不揮発性記憶装置103に格納されている、ステップS23で第1の到来方向誤差(角度Δθ)を算出した時刻から所定の時間前までに算出された複数の第1の到来方向誤差(角度Δθ)のばらつきの大きさを第1の到来方向誤差(角度Δθ)の変動量として算出する。第1の到来方向誤差算出部132aは、標準偏差を用いて、複数の第1の到来方向誤差(角度Δθ)のばらつきの大きさを算出する。例えば、第1の到来方向誤差算出部132aは、当該複数の第1の到来方向誤差(角度Δθ)と当該複数の第1の到来方向誤差(角度Δθ)の平均値と差を2乗して積分する。
 また、第1の到来方向誤差算出部132aは、次のように、第1の到来方向誤差(角度Δθ)の変動量を算出してもよい。第1の到来方向誤差算出部132aは、ステップS23で第1の到来方向誤差(角度Δθ)を算出した時刻から所定の時間前までに算出された複数の第1の到来方向誤差(角度Δθ)を揮発性記憶装置102又は不揮発性記憶装置103に格納されているデータから特定する。第1の到来方向誤差算出部132aは、複数の第1の到来方向誤差(角度Δθ)の中から2つの第1の到来方向誤差(角度Δθ)を選択し、2つの第1の到来方向誤差(角度Δθ)の差が最大の組み合わせを特定する。第1の到来方向誤差算出部132aは、特定した組み合わせの2つの第1の到来方向誤差(角度Δθ)の差を第1の到来方向誤差(角度Δθ)の変動量として算出する。
 (ステップS27)判定部140bは、第1の到来方向(角度θ)の変動量が第3の閾値TH3よりも小さいか否かを判定する。第1の到来方向(角度θ)の変動量が第3の閾値TH3よりも小さい場合(ステップS27でYes)、判定部140bは、処理をステップS28に進める。第1の到来方向(角度θ)の変動量が第3の閾値TH3以上の場合(ステップS27でNo)、判定部140bは、処理をステップS32に進める。
 (ステップS28)判定部140bは、第1の到来方向誤差(角度Δθ)の変動量が第3の閾値TH3よりも小さいか否かを判定する。第1の到来方向誤差(角度Δθ)の変動量が第3の閾値TH3よりも小さい場合(ステップS28でYes)、判定部140bは、処理をステップS31に進める。第1の到来方向誤差(角度Δθ)の変動量が第3の閾値TH3以上の場合(ステップS28でNo)、判定部140bは、処理をステップS32に進める。
 図10は、実施の形態3の通信装置が実行する処理を示すフローチャート(その2)である。
 (ステップS31)判定部140bは、第2の到来方向(角度θ′)を第1の到来方向(角度θ)と一致するように校正指令Cを第2の算出部150に送信する。
 (ステップS32)第2の算出部150は、通信装置200が送信した信号に基づいて第2の到来方向(角度θ′)を算出する。
 (ステップS33)第2の算出部150は、校正指令Cを受信したか否かを判定する。校正指令Cを受信した場合(ステップS33でYes)、第2の算出部150は、処理をステップS34に進める。
 校正指令Cを受信していない場合(ステップS33でNo)、第2の算出部150は、第2の到来方向(角度θ′)を出力する。そして、第2の算出部150は、処理を終了する。
 (ステップS34)第2の算出部150は、ステップS32で算出した第2の到来方向(角度θ′)を第1の到来方向(角度θ)に変更する。すなわち、第2の算出部150は、ステップS32で算出した第2の到来方向(角度θ′)を第1の到来方向(角度θ)に一致させる。第2の算出部150は、一致させた後の第2の到来方向(角度θ′)を出力する。そして、第2の算出部150は、処理を終了する。
 第3の閾値TH3は、予め決められた値である。第3の閾値TH3は、揮発性記憶装置102又は不揮発性記憶装置103に格納されている。
 第3の閾値TH3は、複数のアンテナそれぞれの個体差、複数のアンテナそれぞれの取り付けに伴う取り付け誤差、及び温度変化による影響による基準の変動と、校正による誤差を含めた第2の算出部150が算出する第2の到来方向(角度θ′)の誤差の許容範囲とを考慮して決めてもよい。通信装置100bは、第3の閾値TH3を小さくすることで信頼度の高い到来方向に校正できる。
 判定部140bは、ステップS27とステップS28で第3の閾値TH3を用いて判定した。しかし、判定部140bは、ステップS27とステップS28で異なる閾値を用いて判定してもよい。例えば、判定部140bは、ステップS27で第3の閾値TH3を用いて判定する。判定部140bは、ステップS28で第4の閾値TH4を用いて判定する。そして、第1の到来方向誤差(角度Δθ)の変動量が第4の閾値TH4よりも小さい場合、判定部140bは、処理をステップS31に進める。第1の到来方向誤差(角度Δθ)の変動量が第4の閾値TH4以上の場合、判定部140bは、処理をステップS32に進める。
 なお、第4の閾値TH4は、予め決められた値である。第4の閾値TH4は、揮発性記憶装置102又は不揮発性記憶装置103に格納されている。
 通信装置100bは、第1の到来方向(角度θ)の正確度が高いと判定し、第1の到来方向(角度θ)の変動量と第1の到来方向誤差(角度Δθ)の変動量とが閾値よりも小さい場合、第2の到来方向(角度θ′)を正確度の高い第1の到来方向(角度θ)に一致させる。これにより、通信装置100bは、第2の到来方向(角度θ′)を正確度の高い到来方向に校正できる。
 以上に説明した各実施の形態における特徴は、互いに適宜組み合わせることができる。
 100,100a,100b 通信装置、 110 取得部、 120 受信部、 130,130a 第1の算出部、 131,131a 第1の到来方向算出部、 132,132a 第1の到来方向誤差算出部、 140,140a,140b 判定部、 150,150a 第2の算出部、 160 アンテナ素子、 200 通信装置

Claims (10)

  1.  測位システムから提供される信号を受信するとともに、第1の通信装置と通信する通信装置であって、
     前記測位システムから提供される信号に基づいて前記通信装置の第1の位置を示す第1の位置情報と前記第1の位置の誤差を示す第1の位置誤差情報を取得する取得部と、
     前記第1の通信装置が前記測位システムから提供される信号に基づいて取得した、前記第1の通信装置の第2の位置を示す第2の位置情報と前記第2の位置の誤差を示す第2の位置誤差情報とを受信する受信部と、
     前記第1の位置情報、前記第1の位置誤差情報、前記第2の位置情報、及び前記第2の位置誤差情報のいずれかに基づいて、前記通信装置から前記第1の通信装置に向かう方向である第1の到来方向と前記第1の到来方向の誤差を示す第1の到来方向誤差を算出する第1の算出部と、
     前記第1の通信装置から送信された信号に基づいて、前記通信装置から前記第1の通信装置に向かう方向である第2の到来方向を算出する第2の算出部と、
     前記第1の到来方向誤差が予め決められた第1の閾値より小さい場合に、前記第2の算出部に、前記第1の到来方向に基づいて前記第2の到来方向を校正させる判定部と、
     を有する通信装置。
  2.  前記判定部は、前記第2の算出部に、前記第2の到来方向を前記第1の到来方向に近づけるように校正させる、
     請求項1に記載の通信装置。
  3.  前記判定部は、前記第2の算出部に、前記第2の到来方向を前記第1の到来方向に一致させるように校正させる、
     請求項1に記載の通信装置。
  4.  前記第1の算出部は、前記第1の位置情報と前記第2の位置情報とに基づいて前記第1の到来方向を算出し、前記第1の位置情報、前記第1の位置誤差情報、前記第2の位置情報、及び前記第2の位置誤差情報に基づいて、前記第1の到来方向誤差を算出する、
     請求項1から3の何れか1項に記載の通信装置。
  5.  前記第1の算出部は、前記第1の位置と前記第2の位置との間の距離、前記第1の位置誤差情報、及び前記第2の位置誤差情報に基づいて、前記第1の到来方向誤差を算出する、
     請求項4に記載の通信装置。
  6.  前記第2の算出部は、前記通信装置と前記第1の通信装置との間の伝送路の状況に基づいて、前記第2の到来方向の信頼度を設定し、
     前記判定部は、前記第1の到来方向誤差が前記第1の閾値より小さく、かつ前記信頼度が予め決められた第2の閾値より大きい場合、前記第2の算出部に、前記第1の到来方向に基づいて前記第2の到来方向を校正させる、
     請求項1から5の何れか1項に記載の通信装置。
  7.  前記第1の算出部は、過去に算出した複数の第1の到来方向に基づいて第1の到来方向の変動量を算出し、過去に算出した複数の第1の到来方向誤差に基づいて第1の到来方向誤差の変動量を算出し、
     前記判定部は、前記第1の到来方向誤差が前記第1の閾値より小さい、かつ前記第1の到来方向の変動量及び第1の到来方向誤差の変動量のそれぞれが予め決められた第3の閾値より小さい場合、前記第2の算出部に、前記第1の到来方向に基づいて前記第2の到来方向を校正させる、
     請求項1から6の何れか1項に記載の通信装置。
  8.  前記第1の算出部は、過去に算出した複数の第1の到来方向に基づいて第1の到来方向の変動量を算出し、過去に算出した複数の第1の到来方向誤差に基づいて第1の到来方向誤差の変動量を算出し、
     前記判定部は、前記第1の到来方向誤差が前記第1の閾値より小さい、かつ前記第1の到来方向の変動量が予め決められた第3の閾値より小さい、かつ第1の到来方向誤差の変動量が予め決められた第4の閾値より小さい場合、前記第2の算出部に、前記第1の到来方向に基づいて前記第2の到来方向を校正させる、
     請求項1から6の何れか1項に記載の通信装置。
  9.  測位システムから提供される信号を受信するとともに、第1の通信装置と通信する通信装置が、
     前記測位システムから提供される信号に基づいて前記通信装置の第1の位置を示す第1の位置情報と前記第1の位置の誤差を示す第1の位置誤差情報を取得し、前記第1の通信装置が前記測位システムから提供される信号に基づいて取得した、前記第1の通信装置の第2の位置を示す第2の位置情報と前記第2の位置の誤差を示す第2の位置誤差情報とを受信し、
     前記第1の位置情報、前記第1の位置誤差情報、前記第2の位置情報、及び前記第2の位置誤差情報のいずれかに基づいて、前記通信装置から前記第1の通信装置に向かう方向である第1の到来方向と前記第1の到来方向の誤差を示す第1の到来方向誤差を算出し、前記第1の通信装置から送信された信号に基づいて、前記通信装置から前記第1の通信装置に向かう方向である第2の到来方向を算出し、
     前記第1の到来方向誤差が予め決められた第1の閾値より小さい場合に、前記第1の到来方向に基づいて前記第2の到来方向を校正する、
     制御方法。
  10.  測位システムから提供される信号を受信するとともに、第1の通信装置と通信する通信装置に、
     前記測位システムから提供される信号に基づいて前記通信装置の第1の位置を示す第1の位置情報と前記第1の位置の誤差を示す第1の位置誤差情報を取得し、前記第1の通信装置が前記測位システムから提供される信号に基づいて取得した、前記第1の通信装置の第2の位置を示す第2の位置情報と前記第2の位置の誤差を示す第2の位置誤差情報とを受信し、
     前記第1の位置情報、前記第1の位置誤差情報、前記第2の位置情報、及び前記第2の位置誤差情報のいずれかに基づいて、前記通信装置から前記第1の通信装置に向かう方向である第1の到来方向と前記第1の到来方向の誤差を示す第1の到来方向誤差を算出し、前記第1の通信装置から送信された信号に基づいて、前記通信装置から前記第1の通信装置に向かう方向である第2の到来方向を算出し、
     前記第1の到来方向誤差が予め決められた第1の閾値より小さい場合に、前記第1の到来方向に基づいて前記第2の到来方向を校正する、
     処理を実行させる制御プログラム。
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