JP5301521B2 - Radio wave estimation method, radio wave estimation program, and radio wave estimation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電波の受信側から発信元の位置を推定する電波推定方法及び電波推定プログラムに関する。 The present invention relates to a radio wave estimation method and a radio wave estimation program for estimating a position of a transmission source from a radio wave receiving side.
携帯電話や無線ＬＡＮなどに代表される移動体通信の技術分野において、移動無線端末の位置推定を小規模かつ簡易に行えるよう、発信点を推定する技術がある（例えば、特許文献１参照）。 In the technical field of mobile communication typified by mobile phones and wireless LANs, there is a technique for estimating a transmission point so that the position of a mobile wireless terminal can be estimated on a small scale (see, for example, Patent Document 1).
この従来技術においては、アレイアンテナで受信した観測データの解析結果として得た、到来波の入射角度と角度広がりとを求める。そして、これに加えて、観測地の高精度な地形データを用いたレイトレーシング解析に基づき、疑似送信点からの到来波の入射角度及び角度広がりを得る。そして、両者の解析結果をマッチングして、解析結果が一致した地点を電波の発信点位置として推定する。 In this prior art, the incident angle and angular spread of an incoming wave obtained as an analysis result of observation data received by an array antenna are obtained. In addition to this, the incident angle and the angular spread of the incoming wave from the pseudo transmission point are obtained based on ray tracing analysis using highly accurate topographic data of the observation site. Then, the analysis results of both are matched, and the point where the analysis results match is estimated as the radio wave transmission point position.
しかしながら、上記従来技術では、電波反射時の散乱を考慮した角度広がりの演算を行っているため、レイトレーシング解析を行う上での光路数が増加して演算量が膨大となる。その演算の負担を軽減するために、予め複数の疑似送信点を送信点の選択候補として経路図データ上に設定入力する必要がある。このため、疑似送信点から外れる実際の送信点の位置をリアルタイムかつ高精度に推定することは難しく、特に常に移動する可能性のある移動体送信機の位置推定は難しかった。 However, in the above prior art, the calculation of the angular spread considering the scattering at the time of radio wave reflection is performed, so the number of optical paths for performing ray tracing analysis increases and the amount of calculation becomes enormous. In order to reduce the calculation burden, it is necessary to set and input a plurality of pseudo transmission points in advance on the route map data as transmission point selection candidates. For this reason, it is difficult to estimate the position of an actual transmission point that deviates from the pseudo transmission point in real time and with high accuracy, and it is particularly difficult to estimate the position of a mobile transmitter that may move constantly.
本発明の目的は、発信点推定における推定精度を大きく向上できる、電波推定方法及び電波推定プログラム並びに電波推定装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a radio wave estimation method, a radio wave estimation program, and a radio wave estimation apparatus that can greatly improve the estimation accuracy in transmission point estimation.
上記目的を達成するために、第１の発明は、電波の発信点を推定する電波推定方法であって、建造物内に位置する所定の測定地点から、ビームフォーミングにより複数のアンテナ素子の指向性を制御しつつ、所定の受信角範囲における全ての方向にわたって電波を受信する第１手順と、前記第１手順で各方向から受信した電波の到達角度ごとの受信レベルから、ピークサーチによって複数の電波到達方向を抽出する第２手順と、前記第２手順で抽出した前記複数の電波到達方向それぞれに対し、前記測定地点からレイトレーシング法により光を仮想的に仮想光線として放射し、前記建造物内の仮想電波伝播経路を算出する経路図において、前記建造物の構造及び各構造材の材質を前記仮想電波伝播経路を算出するパラメータとして用いて、前記放射した複数の仮想光線の中から異なる任意の２仮想光線を選択する組み合わせによって抽出された前記２仮想光線がお互いに最も近づいた位置を前記経路図上の最近接点として、前記最近接点を全て抽出する第３手順と、前記第３手順による任意の組み合わせの２つの仮想光路に対して互いに最も近接する前記最近接点の位置座標を２つの対応する最近接点として算出し、前記２つの対応する最近接点の間の中間点を探索中心点として算出し、この探索中心点を中心とする所定の探索範囲内に存在する前記最近接点の個数から線密度を算出し、前記所定の探索範囲内における線密度に対して前記２つの対応する最近接点間のベクトルの距離を、前記測定地点と前記最近接点の中点との間の電波伝搬距離で除して評価値を求め、前記探索中心点を中心としたそれぞれの前記探索範囲における線密度と評価値を求める第４手順と、前記第４手順で求めたそれぞれの前記探索範囲での線密度と評価値とに基づいて、線密度が大きくかつ評価値が小さい前記探索範囲の前記探索中心点が最も前記発信点に近接していると判定して前記発信点を推定する第５手順と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a radio wave estimation method for estimating a radio wave transmission point, and directivity of a plurality of antenna elements is measured by beam forming from a predetermined measurement point located in a building. A plurality of radio waves by peak search from a first procedure for receiving radio waves in all directions within a predetermined reception angle range and a reception level for each arrival angle of radio waves received from each direction in the first procedure. A second procedure for extracting the arrival direction, and for each of the plurality of radio wave arrival directions extracted in the second procedure, light is virtually emitted as a virtual ray from the measurement point by a ray tracing method, and the inside of the building In the path diagram for calculating the virtual radio wave propagation path, the structure of the building and the material of each structural material are used as parameters for calculating the virtual radio wave propagation path. The closest position to each other the two virtual beams extracted by the combination selecting two arbitrary virtual ray different from the plurality of virtual ray radiated as the closest point on the diagram the path, extracting all the nearest points third procedure, the third procedure the position coordinates of the closest point that is closest to each other with respect to the two virtual optical path of any combination by calculating the two corresponding closest point, the two corresponding closest point to Is calculated as a search center point, a line density is calculated from the number of closest points existing within a predetermined search range centered on the search center point, and a line density within the predetermined search range is calculated. The vector distance between the two corresponding closest points is divided by the radio wave propagation distance between the measurement point and the middle point of the closest point to obtain an evaluation value, Based on the fourth procedure for obtaining the line density and the evaluation value in each search range centered on a point, and the line density and the evaluation value in each search range obtained in the fourth procedure, the line density is And a fifth step of estimating the transmission point by determining that the search center point of the search range having a large and small evaluation value is closest to the transmission point .
本願第１発明の電波推定方法では、建造物内の所定の測定地点に設けられた、複数のアンテナ素子を備えたアンテナを用いて、電波の発信点の推定を行う。まず第１手順で、当該アンテナの複数のアンテナ素子の指向性をビームフォーミングにより制御しながら、所定の受信角範囲の全方向にわたり電波を受信する。その後、第３手順で、レイトレーシング法により、測定地点から、上記全方向に含まれる各電波到達方向に対し、仮想光を仮想的に放射する。このとき、予め、建造物の構造や各構造材の材質に関するパラメータが取得されており、レイトレーシング法を適用する際の各光線の減衰や反射の特性を含めて、上記パラメータを用いて仮想電波伝搬経路を算出し、その算出によって建造物内の仮想電波伝搬経路図が作成される。そして、放射した複数の仮想光線の中から異なる任意の２つの仮想光線を選択する組み合わせによって抽出された２つの仮想光線がお互いに最も近づいた位置を最近接点とし、その最近接点の全てを抽出する。
In the radio wave estimation method according to the first invention of the present application, the radio wave transmission point is estimated using an antenna having a plurality of antenna elements provided at a predetermined measurement point in the building. First, in the first procedure, radio waves are received in all directions within a predetermined reception angle range while controlling the directivity of a plurality of antenna elements of the antenna by beam forming. Thereafter, in a third procedure , virtual light is virtually radiated from the measurement point to each radio wave arrival direction included in all directions by the ray tracing method. At this time, parameters related to the structure of the building and the material of each structural material have been acquired in advance, and the virtual radio wave using the above parameters, including the attenuation and reflection characteristics of each ray when the ray tracing method is applied. A propagation path is calculated, and a virtual radio wave propagation path diagram in the building is created by the calculation. Then, the closest position to the arbitrary two virtual beams extracted by the combination selecting two virtual beams having different each other among a plurality of virtual rays radiated recently with the contact, to extract all of its nearest neighbor .
以上のように、複数のアンテナ素子の受信方向をビームフォーミングで制御することで電波到達方向を的確に把握する。そして、把握された各電波到達方向に対しレイトレーシング法により放射される仮想光線の挙動に建造物構造や材質を反映させた上で、探索範囲内における各仮想光線の全最近接点を抽出する。これにより、当該最近接点のいずれか、又はその近傍が電波の発信点であると特定することができるので、発信点推定における推定精度を大きく向上することができる。
As described above, the radio wave arrival direction is accurately grasped by controlling the receiving directions of the plurality of antenna elements by beam forming. Then, after reflecting the structure and material of the building on the behavior of the virtual ray radiated by the ray tracing method for each grasped radio wave arrival direction, all closest points of each virtual ray within the search range are extracted. Thus, one of the closest point, or it is possible to near is specified as a transmission point of the radio wave, it is possible to greatly improve the estimation accuracy in the originating point estimation.
また、電波受信時における到達角度ごとの受信レベルに基づきピークサーチを実行することにより、レイトレーシング法での仮想光の放射対象となる電波到達方向を予め確実に絞り込むことができる。この結果、さらに発信点推定精度を向上することができる。
In addition, by executing a peak search based on the reception level for each arrival angle at the time of radio wave reception , it is possible to reliably narrow down in advance the radio wave arrival direction that is the target of emission of virtual light by the ray tracing method. As a result, the transmission point estimation accuracy can be further improved.
さらに、線密度計算を行い、より多くの最近接点が含まれることとなる探索範囲を見つけ出すことで、当該探索範囲に含まれる最近接点のいずれかが電波の発信点であると確実に特定することができる。
Furthermore, it performs linear density calculations, by finding more recently become possible to include contacts search range, that one of the closest point that is included in the search range can be definitely identified as the originating point of the radio wave Can do.
また、所定の一つの探索中心点に関連する２つの最近接点の位置ベクトルの差の絶対値と、探索中心点及び測定地点の間の距離とに基づく評価値を用いて演算を行うことで、容易かつ迅速に１つの発信点を特定することができる。
また、本願第２発明の電波推定方法では、上記第１発明において、前記任意の２仮想光線を選択するに際し、前記電波の受信レベルが高いもののうち、できるだけ伝搬経路の異なるように前記到達角度差が大きい２つの電波到達方向を選択することを特徴とする。
また、本願第３発明の電波推定方法では、上記第１又は第２発明において、前記所定の探索範囲は、半径ｒの球形の範囲であり、探索範囲においても内部に最近接点が検出されるまで所定幅で徐々に増加させることを特徴とする。
Also, by performing an operation using an evaluation value based on the absolute value of the difference between the position vectors of the two closest points related to a predetermined one search center point and the distance between the search center point and the measurement point, One transmission point can be identified easily and quickly.
In addition, in the radio wave estimation method according to the second invention of the present application, in the first invention, when the two arbitrary virtual rays are selected, the arrival angle difference so that the propagation path is different as much as possible among those having a high radio wave reception level. Two radio wave arrival directions having a large value are selected.
In the radio wave estimation method according to the third invention of the present application, in the first or second invention, the predetermined search range is a spherical range with a radius r until the closest point is detected in the search range. It is characterized by being gradually increased by a predetermined width.
上記目的を達成するために、第４の発明は、電波の発信点を推定する電波推定装置に備えられた演算手段に、建造物内に位置する所定の測定地点から、ビームフォーミングにより複数のアンテナ素子の指向性を制御しつつ、所定の受信角範囲における全ての方向にわたって電波を受信する第１手順と、前記第１手順で各方向から受信した電波の到達角度ごとの受信レベルから、ピークサーチによって複数の電波到達方向を抽出する第２手順と、前記第２手順で抽出した前記複数の電波到達方向それぞれに対し、前記測定地点からレイトレーシング法により光を仮想的に仮想光線として放射し、前記建造物内の仮想電波伝播経路を算出する経路図において、前記建造物の構造及び各構造材の材質を前記仮想電波伝播経路を算出するパラメータとして用いて、前記放射した複数の仮想光線の中から異なる任意の２仮想光線を選択する組み合わせによって抽出された前記２仮想光線がお互いに最も近づいた位置を前記経路図上の最近接点として、前記最近接点を全て抽出する第３手順と、前記第３手順による任意の組み合わせの２つの仮想光路に対して互いに最も近接する前記最近接点の位置座標を２つの対応する最近接点として算出し、前記２つの対応する最近接点の間の中間点を探索中心点として算出し、この探索中心点を中心とする所定の探索範囲内に存在する前記最近接点の個数から線密度を算出し、前記所定の探索範囲内における線密度に対して前記２つの対応する最近接点間のベクトルの距離を、前記測定地点と前記最近接点の中点との間の電波伝搬距離で除して評価値を求め、前記探索中心点を中心としたそれぞれの前記探索範囲における線密度と評価値を求める第４手順と、前記第４手順で求めたそれぞれの前記探索範囲での線密度と評価値とに基づいて、線密度が大きくかつ評価値が小さい前記探索範囲の前記探索中心点が最も前記発信点に近接していると判定して前記発信点を推定する第５手順と、を実行させるための電波推定プログラムである。
In order to achieve the above object, a fourth invention provides a calculation means provided in a radio wave estimation apparatus for estimating a radio wave transmission point, from a predetermined measurement point located in a building by a plurality of antennas by beam forming. From the first procedure for receiving radio waves in all directions in a predetermined reception angle range while controlling the directivity of the element, and from the reception level for each arrival angle of radio waves received from each direction in the first procedure, a peak search is performed. For each of the plurality of radio wave arrival directions extracted in the second procedure, and radiating light from the measurement point as a virtual ray by a ray tracing method, In the path diagram for calculating the virtual radio wave propagation path in the building, the structure of the building and the material of each structural material are parameters for calculating the virtual radio wave propagation path; With Te, the closest position to one another any of the 2 virtual ray extracted by the combination selecting two virtual rays different from the plurality of virtual light rays the radiation as the closest point on the diagram the path, the a third procedure for extracting all the closest point to calculate the third procedure position coordinates of the closest point that is closest to each other with respect to the two virtual optical path of any combination according to the two corresponding closest point, the 2 An intermediate point between two corresponding closest points is calculated as a search center point, a line density is calculated from the number of closest points existing within a predetermined search range centered on the search center point, and the predetermined search An evaluation value is obtained by dividing the vector distance between the two corresponding closest points with respect to the line density within the range by the radio wave propagation distance between the measurement point and the midpoint of the closest point. , Based on the fourth procedure for obtaining the line density and the evaluation value in each search range centered on the search center point, and the line density and the evaluation value in each search range obtained in the fourth procedure And a fifth procedure for determining that the search center point of the search range having a large linear density and a small evaluation value is closest to the transmission point and estimating the transmission point. It is a program.
本願第４発明の電波推定プログラムが演算手段で実行される電波推定装置では、建造物内の所定の測定地点に設けられた、複数のアンテナ素子を備えたアンテナを用いて、電波の発信点の推定を行う。まず第１手順で、当該アンテナの複数のアンテナ素子の指向性をビームフォーミングにより制御しながら、所定の受信角範囲の全方向にわたり電波を受信する。その後、第３手順で、レイトレーシング法により、測定地点から、上記全方向に含まれる各電波到達方向に対し、仮想光を仮想的に放射する。このとき、予め、建造物の構造や各構造材の材質に関するパラメータが取得されており、レイトレーシング法を適用する際の各光線の減衰や反射の特性を含めて、上記パラメータを用いて仮想電波伝搬経路を算出し、その算出によって建造物内の仮想電波伝搬経路図が作成される。そして、放射した複数の仮想光線の中から異なる任意の２つの仮想光線を選択する組み合わせによって抽出された２つの仮想光線がお互いに最も近づいた位置を最近接点とし、その最近接点の全てを抽出する。
In the radio wave estimation apparatus in which the radio wave estimation program according to the fourth invention of the present application is executed by the calculation means, an antenna having a plurality of antenna elements provided at a predetermined measurement point in the building is used. Estimate. First, in the first procedure, radio waves are received in all directions within a predetermined reception angle range while controlling the directivity of a plurality of antenna elements of the antenna by beam forming. Thereafter, in a third procedure , virtual light is virtually radiated from the measurement point to each radio wave arrival direction included in all directions by the ray tracing method. At this time, parameters related to the structure of the building and the material of each structural material have been acquired in advance, and the virtual radio wave using the above parameters, including the attenuation and reflection characteristics of each ray when the ray tracing method is applied. A propagation path is calculated, and a virtual radio wave propagation path diagram in the building is created by the calculation. Then, the closest position to the arbitrary two virtual beams extracted by the combination selecting two virtual beams having different each other among a plurality of virtual rays radiated recently with the contact, to extract all of its nearest neighbor .
以上のように、複数のアンテナ素子の受信方向をビームフォーミングで制御することで電波到達方向を的確に把握する。そして、把握された各電波到達方向に対しレイトレーシング法により放射される仮想光線の挙動に建造物構造や材質を反映させた上で、探索範囲内における各仮想光線の全最近接点を抽出する。これにより、当該最近接点のいずれか、又はその近傍が電波の発信点であると特定することができるので、発信点推定における推定精度を大きく向上することができる。
As described above, the radio wave arrival direction is accurately grasped by controlling the receiving directions of the plurality of antenna elements by beam forming. Then, after reflecting the structure and material of the building on the behavior of the virtual ray radiated by the ray tracing method for each grasped radio wave arrival direction, all closest points of each virtual ray within the search range are extracted. Thus, one of the closest point, or it is possible to near is specified as a transmission point of the radio wave, it is possible to greatly improve the estimation accuracy in the originating point estimation.
上記目的を達成するために、第５の発明は、電波の発信点を推定する電波推定装置であって、建造物内に位置する所定の測定地点に設けられ、複数のアンテナ素子を備えた受信アンテナと、ビームフォーミングにより前記複数のアンテナ素子の指向性を制御しつつ、所定の受信角範囲における全ての方向にわたって電波を受信する第１手順実行手段と、前記第１手順実行手段で各方向から受信した電波の到達角度ごとの受信レベルから、ピークサーチによって複数の電波到達方向を抽出する第２手順と、前記第２手順実行手段で抽出した前記複数の電波到達方向それぞれに対し、前記測定地点からレイトレーシング法により光を仮想的に仮想光線として放射し、前記建造物内の仮想電波伝播経路を算出する経路図において、前記建造物の構造及び各構造材の材質を前記仮想電波伝播経路を算出するパラメータとして用いて、前記放射した複数の仮想光線の中から異なる任意の２仮想光線を選択する組み合わせによって抽出された前記２仮想光線がお互いに最も近づいた位置を前記経路図上の最近接点として、前記最近接点を全て抽出する第３手順実行手段と前記第３手順実行手段による任意の組み合わせの２つの仮想光路に対して互いに最も近接する前記最近接点の位置座標を２つの対応する最近接点として算出し、前記２つの対応する最近接点の間の中間点を探索中心点として算出し、この探索中心点を中心とする所定の探索範囲内に存在する前記最近接点の個数から線密度を算出し、前記所定の探索範囲内における線密度に対して前記２つの対応する最近接点間のベクトルの距離を、前記測定地点と前記最近接点の中点との間の電波伝搬距離で除して評価値を求め、前記探索中心点を中心としたそれぞれの前記探索範囲における線密度と評価値を求める第４手順実行手段と、前記第４手順で求めたそれぞれの前記探索範囲での線密度と評価値とに基づいて、線密度が大きくかつ評価値が小さい前記探索範囲の前記探索中心点が最も前記発信点に近接していると判定して前記発信点を推定する第５手順実行手段と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a fifth invention is a radio wave estimation apparatus for estimating a radio wave transmission point, and is provided at a predetermined measurement point located in a building and includes a plurality of antenna elements. An antenna, first procedure execution means for receiving radio waves in all directions in a predetermined reception angle range while controlling the directivity of the plurality of antenna elements by beam forming, and the first procedure execution means from each direction A second procedure for extracting a plurality of radio wave arrival directions by peak search from the reception level for each arrival angle of the received radio waves, and the measurement points for each of the plurality of radio wave arrival directions extracted by the second procedure execution means In the path diagram in which light is virtually radiated as a virtual ray by the ray tracing method and the virtual radio wave propagation path in the building is calculated, the structure of the building And the two virtual rays extracted by a combination of selecting any two different virtual rays from the plurality of emitted virtual rays using the material of each structural material as a parameter for calculating the virtual radio wave propagation path. the most approached position as the closest point on the diagram the path, closest to each other with respect to the two virtual optical path of any combination of the third procedure run means and the third procedure execution means for extracting all of the nearest point on the The position coordinates of the closest point are calculated as two corresponding closest points, an intermediate point between the two corresponding closest points is calculated as a search center point, and within a predetermined search range centered on the search center point The line density is calculated from the number of the closest points existing in the range, and the vector distance between the two corresponding closest points with respect to the line density within the predetermined search range. Is divided by the radio wave propagation distance between the measurement point and the midpoint of the nearest point to obtain an evaluation value, and a line density and an evaluation value in each search range centered on the search center point are obtained. Based on the four-procedure execution means and the line density and the evaluation value in each of the search ranges obtained in the fourth procedure, the search center point of the search range having a large line density and a small evaluation value is the most And fifth procedure execution means for determining that the transmission point is close and estimating the transmission point .
本願第５発明の電波推定装置では、建造物内の所定の測定地点に、複数のアンテナ素子を備えたアンテナを設けている。受信制御手段が、アンテナの複数のアンテナ素子の指向性をビームフォーミングにより制御しながら、所定の受信角範囲の全方向にわたり電波を受信する。そして、最近接点抽出手段が、レイトレーシング法により、測定地点から、上記全方向に含まれる各電波到達方向に対し、仮想光を仮想的に放射する。このとき、予め、建造物の構造や各構造材の材質に関するパラメータが取得されており、レイトレーシング法を適用する際の各光線の減衰や反射の特性を含めて、上記パラメータを用いて仮想電波伝搬経路を算出し、その算出によって建造物内の仮想電波伝搬経路図が作成される。そして、最近接点抽出手段は、放射した複数の仮想光線の中から異なる任意の２つの仮想光線を選択する組み合わせによって抽出された２つの仮想光線がお互いに最も近づいた位置を最近接点とし、その最近接点の全てを抽出する。
In the radio wave estimation apparatus according to the fifth aspect of the present invention, an antenna including a plurality of antenna elements is provided at a predetermined measurement point in a building. The reception control means receives radio waves in all directions within a predetermined reception angle range while controlling the directivity of the plurality of antenna elements of the antenna by beam forming. Then, the closest contact extraction means virtually radiates virtual light from the measurement point to each radio wave arrival direction included in all directions by the ray tracing method. At this time, parameters related to the structure of the building and the material of each structural material have been acquired in advance, and the virtual radio wave using the above parameters, including the attenuation and reflection characteristics of each ray when the ray tracing method is applied. A propagation path is calculated, and a virtual radio wave propagation path diagram in the building is created by the calculation. The closest point extraction means, the closest position to the arbitrary two virtual beams extracted by the combination selecting two virtual beams having different each other among a plurality of virtual rays emitted by the nearest point, the recent Extract all of the contacts .
以上のように、複数のアンテナ素子の受信方向をビームフォーミングで制御することで電波到達方向を的確に把握する。そして、把握された各電波到達方向に対しレイトレーシング法により放射される仮想光線の挙動に建造物構造や材質を反映させた上で、探索範囲内における各仮想光線の全最近接点を抽出する。これにより、当該最近接点のいずれか、又はその近傍が電波の発信点であると特定することができるので、発信点推定における推定精度を大きく向上することができる。
As described above, the radio wave arrival direction is accurately grasped by controlling the receiving directions of the plurality of antenna elements by beam forming. Then, after reflecting the structure and material of the building on the behavior of the virtual ray radiated by the ray tracing method for each grasped radio wave arrival direction, all closest points of each virtual ray within the search range are extracted. Thus, one of the closest point, or it is possible to near is specified as a transmission point of the radio wave, it is possible to greatly improve the estimation accuracy in the originating point estimation.
本発明によれば、発信点推定における推定精度を大きく向上することができる。 According to the present invention, it is possible to greatly improve the estimation accuracy in transmission point estimation.
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本実施形態の電波推定方法を実行する電波推定システムを配置した建造物の全体を透視して示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a whole building in which a radio wave estimation system for executing the radio wave estimation method of the present embodiment is arranged.
図１において、本実施形態の電波推定システムＳは、建造物Ｈの内部を移動可能な送信端末１が電波を発信し、同じ建造物Ｈの内部で基本的に固定して配置される受信機（電波推定装置）２が上記電波の受信状況に基づいて上記送信端末１の発信点位置を推定するものでる。 In FIG. 1, the radio wave estimation system S of the present embodiment is a receiver in which a transmission terminal 1 that can move inside a building H transmits radio waves and is basically fixedly arranged inside the same building H. (Radio wave estimation device) 2 estimates the transmission point position of the transmission terminal 1 based on the reception status of the radio wave.
ここで、本実施形態による電波推定システムＳを実施するにあたっては、以下の条件を満たす環境が前提となっている。
（１）送信端末１及び受信機２は一対である。
（２）送信端末１及び受信機２は、外部から閉じた同一の屋内空間に存在する。
（３）上記屋内空間を形成するそれぞれの壁の位置、形状、大きさ、及び電波に対する性質が全て既知である。
Here, in implementing the radio wave estimation system S according to the present embodiment, an environment that satisfies the following conditions is assumed.
(1) The transmission terminal 1 and the receiver 2 are a pair.
(2) The transmission terminal 1 and the receiver 2 exist in the same indoor space closed from the outside.
(3) The position, shape, size, and property with respect to radio waves of each wall forming the indoor space are all known.
図１に示す例では、建造物Ｈの全体が６面の外壁１２，１３，１４，１５，１６で略直方体に形成されており、その内部空間が２階床面２１によって１階と２階に上下方向に仕切られている。さらに、各階の内部空間は内壁２２，２３によって水平方向に２つの部屋に仕切られている。このような建造物Ｈの内部で、送信端末１が２階に位置し、受信機２が１階に位置している。なお図中では、図示の便宜上、手前側の外壁が省略されている。また、図示する例では、各階の内壁２２，２３に人が通過可能な出入口２４が形成されている。以下においては、このような配置モデルにおいて受信機２が送信端末１の位置を推定する場合を説明する。 In the example shown in FIG. 1, the entire building H is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape with six outer walls 12, 13, 14, 15, and 16, and the internal space is divided into the first and second floors by the second floor surface 21. It is partitioned in the vertical direction. Furthermore, the internal space of each floor is partitioned into two rooms in the horizontal direction by the inner walls 22 and 23. Inside such a building H, the transmission terminal 1 is located on the second floor and the receiver 2 is located on the first floor. In the drawing, the outer wall on the front side is omitted for convenience of illustration. Moreover, in the example shown in figure, the entrance / exit 24 which a person can pass is formed in the inner walls 22 and 23 of each floor. Below, the case where the receiver 2 estimates the position of the transmission terminal 1 in such an arrangement model will be described.
図２は、受信機２の概略的なシステムブロック図である。この図２において、受信機２は、アレイアンテナ（受信アンテナ）３、高周波処理部４、Ａ／Ｄ処理部５、ＤＳＰ処理部６、演算処理部（演算手段）７、及び記憶部８を有している。 FIG. 2 is a schematic system block diagram of the receiver 2. In FIG. 2, the receiver 2 includes an array antenna (reception antenna) 3, a high frequency processing unit 4, an A / D processing unit 5, a DSP processing unit 6, an arithmetic processing unit (calculating means) 7, and a storage unit 8. doing.
アレイアンテナ３は、複数のアンテナ素子３ａを備えており、受信時にはアンテナ素子３ａごとの位相差をずらすことで全体の指向性を制御するビームフォーミングを行い、受信電波の到来方向を検出することができる。本実施形態の例では、受信点の位置をほぼ変えることなく、その周囲の３６０°（ほぼ立体球面範囲）にわたって受信電波の到来方向を検出できるよう、向きの異なる複数のアレイアンテナを備えるか、又は向きを変更できる首振り機構を備える。 The array antenna 3 includes a plurality of antenna elements 3a, and at the time of reception, beamforming for controlling the overall directivity is performed by shifting the phase difference for each antenna element 3a, and the arrival direction of the received radio wave can be detected. it can. In the example of the present embodiment, a plurality of array antennas with different directions are provided so that the arrival direction of the received radio wave can be detected over the surrounding 360 ° (substantially three-dimensional spherical surface range) without substantially changing the position of the reception point. Alternatively, a swing mechanism that can change the orientation is provided.
高周波処理部４は、上記アレイアンテナ３の各アンテナ素子３ａが受信した高周波信号を低周波信号にダウンコンバートして出力する。 The high frequency processing unit 4 down-converts the high frequency signal received by each antenna element 3a of the array antenna 3 into a low frequency signal and outputs it.
Ａ／Ｄ処理部５は、上記高周波処理部４から出力された低周波のアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。 The A / D processing unit 5 converts the low frequency analog signal output from the high frequency processing unit 4 into a digital signal and outputs the digital signal.
ＤＳＰ処理部６は、上記Ａ／Ｄ処理部５から出力されたデジタル受信信号に対して所定の信号処理を行い、解析可能な情報信号として出力する。 The DSP processing unit 6 performs predetermined signal processing on the digital reception signal output from the A / D processing unit 5 and outputs it as an information signal that can be analyzed.
演算処理部７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭなどを備えている。そして、予めＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことで、後述の記憶部８に記憶されている各種情報を参照しつつ、上記ＤＳＰ処理部６から出力された情報信号の解析を行うとともに、受信機２全体の制御を行う。 The arithmetic processing unit 7 includes a CPU, a RAM, a ROM, and the like. Then, by performing signal processing according to a program stored in advance in a ROM or the like, the information signal output from the DSP processing unit 6 is analyzed while referring to various types of information stored in the storage unit 8 to be described later. At the same time, the entire receiver 2 is controlled.
記憶部８は、例えばハードディスクドライブなどの大容量記憶装置からなり、上記演算処理部７が各種の演算及び解析を行う際に必要な情報を記憶する。本実施形態では、記憶する情報の例として、上記建造物Ｈを構成する各外壁１２〜１６及び各内壁２１，２２，２３に関する構造データとともに、上記アレイアンテナ３のアンテナ特性も記憶している。 The storage unit 8 includes a large-capacity storage device such as a hard disk drive, for example, and stores information necessary for the arithmetic processing unit 7 to perform various calculations and analysis. In this embodiment, as an example of the information to be stored, the antenna characteristics of the array antenna 3 are also stored together with the structural data regarding the outer walls 12 to 16 and the inner walls 21, 22, and 23 constituting the building H.
図３は、送信端末１の位置を推定する際に上記演算処理部７が行う処理手順を概略的に示した図である。 FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a processing procedure performed by the arithmetic processing unit 7 when estimating the position of the transmission terminal 1.
まず最初に、受信機２は、第１処理段階Ｇ１で、アレイアンテナ３の受信角範囲における全ての方向にわたって電波を受信し、その受信レベルを全周での到来角分布で測定する。次に、第２処理段階Ｇ２で、当該到来角分布で測定された受信レベルのうち、所定のレベル以上に対応する到来角候補（到達角度）をピークサーチによって抽出し、さらにそれら到来角候補のうちで所定以上に離間したものを主要到来角（電波到達方向）として絞り込む。なお、以上の２つの処理段階Ｇ１，Ｇ２のいずれにおいても、演算処理部７は記憶部８からアレイアンテナ３のアンテナ特性を読み出し、参照することで適切な演算を行う。 First, in the first processing stage G1, the receiver 2 receives radio waves in all directions in the reception angle range of the array antenna 3, and measures the reception level with the arrival angle distribution over the entire circumference. Next, in the second processing stage G2, arrival angle candidates (arrival angles) corresponding to a predetermined level or higher among the reception levels measured in the arrival angle distribution are extracted by a peak search, and further, these arrival angle candidates are extracted. Among them, those that are more than a predetermined distance are narrowed down as main arrival angles (radio wave arrival directions). In any of the above two processing stages G1 and G2, the arithmetic processing unit 7 reads out the antenna characteristics of the array antenna 3 from the storage unit 8 and refers to them to perform appropriate calculations.
次に、第３処理段階Ｇ３で、受信機２の受信点から上記主要到来角に向けてそれぞれ光を仮想的に放射し、それらの反射経路を解析するレイトレーシング解析を行う。この第３処理段階Ｇ３において、演算処理部７は記憶部８から建造物Ｈの構造データを読み出し、参照することで適切な解析を行う。 Next, in a third processing stage G3, ray tracing analysis is performed in which light is virtually emitted from the reception point of the receiver 2 toward the main arrival angle and the reflection paths thereof are analyzed. In the third processing stage G3, the arithmetic processing unit 7 reads the structural data of the building H from the storage unit 8 and performs an appropriate analysis by referring to the structural data.
次に、第４処理段階Ｇ４で、上記レイトレーシング解析により生成された複数の仮想光路のうちの任意の組み合わせで、互いに最も近接する最近接点を抽出する。次に、第５処理段階Ｇ５で、抽出された多数の最近接点の配置に基づいて、それぞれに対応する線密度と評価値を算出する。そして、最後の第６処理段階Ｇ６で、それら線密度及び評価値に基づいて、どの最近接点（又は対応する近接位置）が最も発信点つまり送信端末１に近接しているか、を判定する。 Next, in the fourth processing stage G4, nearest points closest to each other are extracted by an arbitrary combination of the plurality of virtual optical paths generated by the ray tracing analysis. Next, in the fifth processing stage G5, the line density and the evaluation value corresponding to each are calculated based on the extracted arrangement of the closest points. Then, in the final sixth processing stage G6, it is determined which closest point (or corresponding proximity position) is closest to the transmission point, that is, the transmission terminal 1, based on the line density and the evaluation value.
上述した各処理段階Ｇ１〜Ｇ６について、それぞれ順に詳細に説明する。 Each of the processing stages G1 to G6 described above will be described in detail in order.
まず、上記第１処理段階Ｇ１においてアレイアンテナ３の全周方向にわたって受信した電波の受信レベルのうち、所定のレベル以上となる到来角を到来角候補として抽出した結果の一例が図４である。この図４において、アレイアンテナ３の受信点（測定地点）ＲＰを原点としたＲｘ軸−Ｒｙ軸−Ｒｚ軸の３次元直交座標が設定されており、受信点ＲＰを中心として複数の到来角候補に向けた放射状に受信レベルに対応した長さの線分が示されている。つまり、当該アレイアンテナ３は、図示するそれぞれの到来角候補の角度で所定レベル以上の電波を受信している。なお、このような到来角候補の測定には、公知のいわゆるＭＵＳＩＣアルゴリズム（ＭＵｌｔｉｐｌｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎアルゴリズム）によるピークサーチを行うことで、精度の高い測定が可能となる。 First, FIG. 4 shows an example of a result of extracting arrival angles that are equal to or higher than a predetermined level among reception levels of radio waves received over the entire circumference of the array antenna 3 in the first processing stage G1 as arrival angle candidates. In FIG. 4, three-dimensional orthogonal coordinates of Rx axis-Ry axis-Rz axis with the reception point (measurement point) RP of the array antenna 3 as the origin are set, and a plurality of arrival angle candidates centering on the reception point RP. A line segment having a length corresponding to the reception level is shown in a radial pattern toward the. That is, the array antenna 3 receives radio waves of a predetermined level or more at the angles of the respective arrival angle candidates illustrated. It should be noted that such arrival angle candidates can be measured with high accuracy by performing a peak search using a known so-called MUSIC algorithm (Multiple Signal Classification algorithm).
しかし、これら抽出した到来角候補は、受信電波の伝達経路における反射時の散乱の影響により、同じくらいの受信レベルにある到来角候補が密集して分布する傾向が強い。一方、本実施形態による電波推定方法において、レイトレーシング解析に用いる到来角は、受信レベルが高いとともにできるだけ伝達経路が異なる（つまりマルチパス経路が離間している）受信電波の到来角を適用することが望ましい。したがって第２処理段階Ｇ２では、さらにこれら抽出した到来角候補のうちから次のレイトレーシング解析に用いる主要到来角を絞り込む。 However, these extracted arrival angle candidates tend to be densely distributed with arrival angle candidates at the same reception level due to the influence of scattering upon reflection in the transmission path of the received radio wave. On the other hand, in the radio wave estimation method according to the present embodiment, the arrival angle used for ray tracing analysis is applied to the arrival angle of the received radio wave that has a high reception level and has a different transmission path as much as possible (that is, the multipath path is separated). Is desirable. Therefore, in the second processing stage G2, the main arrival angles used for the next ray tracing analysis are further narrowed down from the extracted arrival angle candidates.
具体的には、本実施形態では、互いに立体角で半値角／２（図中のθｈ／２）だけ離間する到来角候補のうち最も受信レベルの大きいものから順に必要数（図示する例では５つ）の主要到来角を選択する。このようにすることで、各主要到来角をメインローブ方向としてビームフォーミングしたアレイアンテナ３の仮想上の通信範囲が、それぞれ互いに立体角で半値角／２以上に重なることがなく、すなわち各主要到来角は、相互に異なるマルチパス経路で伝達した受信電波に対応した到来角とみなすことができる。 Specifically, in the present embodiment, the required number (5 in the illustrated example) is sequentially from the highest reception level among the arrival angle candidates separated from each other by a half-value angle / 2 (θh / 2 in the figure) with a solid angle. Select the main angle of arrival. By doing so, the virtual communication range of the array antenna 3 beamformed with each main arrival angle as the main lobe direction does not overlap with each other in solid angle at half-value angle / 2 or more, that is, each main arrival The angle can be regarded as an angle of arrival corresponding to a received radio wave transmitted through different multipath paths.
次に、上記第３処理段階Ｇ３で行うレイトレーシング解析について説明する。本実施形態におけるレイトレーシング解析は、受信機２が受信点で電波を受信した主な方向、つまり主要到来角に対し、逆に、電波にみなした仮想的な光を各主要到来角の方向に放射して、それらの建造物Ｈ内における反射通過経路（光線；以下、仮想光路という）を解析することで、元の受信電波が伝達してきたマルチパス経路を逆行して可視化する解析手法である。 Next, the ray tracing analysis performed in the third processing stage G3 will be described. In the ray-tracing analysis in the present embodiment, the virtual light regarded as the radio wave in the direction of each main arrival angle is opposite to the main direction in which the receiver 2 receives the radio wave at the reception point, that is, the main arrival angle. It is an analysis technique that reversely visualizes the multipath route transmitted by the original received radio wave by radiating and analyzing the reflection passing route (light ray; hereinafter referred to as virtual light path) in the building H. .
このレイトレーシング解析を行う上で、上述した第３の前提条件、つまり上記屋内空間を形成するそれぞれの壁の位置、形状、大きさ、及び電波に対する性質が全て構造データとして既知であることが必要となる。図５は、上記図１に対応して、建造物Ｈにおける構造データを可視化して示した図である。図示する例では、６面の外壁１２〜１６（ただし手前側の外壁は省略）は全て電波を反射する材質の材料（後述の図６（ｂ）参照）からなり、２階床面２１と各階の内壁２２，２３は全て電波を透過する材質の材料（後述の図６（ａ）参照）からなっている。また、建造物Ｈ全体を包括するＸ軸−Ｙ軸−Ｚ軸の３次元直交座標が設定されており、各壁面はこのＸＹＺ軸絶対座標における平面方程式としてデータ化されている。また、固定的に配置される受信機２の受信点についても、このＸＹＺ軸絶対座標における座標位置が予め既知となっている。また、特に図示しないが、壁面以外にも電波の伝搬に影響を及ぼす可能性のある構造材については全てデータ化されている必要がある。 In performing the ray tracing analysis, the third precondition described above, that is, the position, shape, size, and property of radio waves of each wall forming the indoor space must be all known as structural data. It becomes. FIG. 5 is a diagram showing the structure data in the building H visualized corresponding to FIG. In the example shown in the figure, the six outer walls 12 to 16 (the outer wall on the front side is omitted) are all made of a material that reflects radio waves (see FIG. 6B described later), and the second floor 21 and each floor. The inner walls 22 and 23 are all made of a material that transmits radio waves (see FIG. 6A described later). In addition, three-dimensional orthogonal coordinates of the X axis, the Y axis, and the Z axis encompassing the entire building H are set, and each wall surface is converted into data as a plane equation in the XYZ axis absolute coordinates. Further, the coordinate position in the XYZ axis absolute coordinates is also known in advance for the reception point of the receiver 2 that is fixedly arranged. Further, although not particularly shown, all the structural materials that may affect the propagation of radio waves other than the wall surface need to be converted into data.
本実施形態では、建造物Ｈの内部空間だけを計算範囲として取り扱うことで、各壁面の平面方程式を一般化して取り扱いながらも無限の広さとならず、有限の大きさを有する壁面として取り扱うことができる。また、外壁１２〜１６における電波の反射についても、その減衰率などがパラメータとしてデータ化されている。記憶部８には以上の構造データが予め入力され、記憶している。 In this embodiment, only the internal space of the building H is handled as a calculation range, so that the plane equation of each wall surface is generalized and handled, but it is not an infinite width but can be handled as a wall surface having a finite size. it can. Further, the reflection rate of radio waves on the outer walls 12 to 16 is also converted into data as parameters such as the attenuation rate. The storage unit 8 is preliminarily input with the above structure data.
ここで、本実施形態でのレイトレーシング解析においては、仮想光路は、図６（ａ）に示すような内壁２２，２３（又は２階床面２１）の透過を何度も可能とする。一方、図６（ｂ）に示すような外壁１２〜１６に対する反射は１回だけとし、２回目の外壁１２〜１６との交点をその仮想光路の終点とする。つまり、一つの仮想光路は、受信点ＲＰから出発して最初の外壁１２〜１６との交点を反射点ＲｅＰｉとして反射し、次の外壁１２〜１６（図示省略）との交点を終点ＥＰｉとして途絶する。以下において、第ｉ番目の主要到来角に向けて放射した仮想光路を
とし、そのうちの受信点ＲＰと最初の交点である反射点ＲｅＰｉとの間の仮想光路を第１仮想光路節
とし、反射点ＲｅＰｉと終点ＥＰｉとの間の仮想光路を第２仮想光路節
とする。
Here, in the ray tracing analysis in the present embodiment, the virtual optical path allows the inner walls 22 and 23 (or the second floor surface 21) as shown in FIG. On the other hand, the reflection with respect to the outer walls 12 to 16 as shown in FIG. 6B is performed only once, and the intersection with the second outer walls 12 to 16 is the end point of the virtual optical path. That is, one virtual optical path is reflected from the intersection point with the first outer walls 12-16 starting from the reception point RP as the reflection point RePi, and is interrupted with the intersection point with the next outer walls 12-16 (not shown) as the end point EPi. To do. In the following, the virtual optical path radiated toward the i-th main arrival angle is
The virtual optical path between the reception point RP and the reflection point RePi that is the first intersection is the first virtual optical path node.
And the virtual optical path between the reflection point RePi and the end point EPi is the second virtual optical path node
And
第１仮想光路節
と、第２仮想光路節
とは、外壁１２〜１６の表面に垂直な面、及び入射面に垂直な面に関して、面対称の関係にあり、それぞれの単位方向ベクトルを
、外壁１２〜１６の表面の法線ベクトルを
（ただし入射面とは逆向き）とすると、以下の関係が成り立つ。
ただし、上記
は外壁１２〜１６の表面の法線ベクトルあって、
後述する、壁面の位置ベクトル
とは異なるベクトルである。
ここで、
であり、
は入射側単位方向ベクトル
の方位角（いわゆるアジマス；図７参照）、
は入射側単位方向ベクトル
の仰角（いわゆるエレベーション；図７参照）、
は反射側単位方向ベクトル
の方位角（いわゆるアジマス）、
は反射側単位方向ベクトル
の仰角（いわゆるエレベーション）である。
First virtual light path
And the second virtual light path
Is a plane-symmetrical relationship with respect to a plane perpendicular to the surfaces of the outer walls 12 to 16 and a plane perpendicular to the incident plane.
, The normal vector of the surface of the outer walls 12-16
Assuming that the direction is opposite to the incident surface, the following relationship holds.
However, the above
Is the normal vector of the surface of the outer walls 12-16,
Wall position vector, described later
Is a different vector.
here,
And
Is the unit direction vector on the incident side
Azimuth angle (so-called azimuth; see FIG. 7),
Is the unit vector on the incident side
Elevation angle (so-called elevation; see Fig. 7),
Is the unit vector on the reflection side
Azimuth angle (so-called azimuth),
Is the unit vector on the reflection side
Is the elevation angle (so-called elevation).
また、第１仮想光路節
上の任意の点を示す位置ベクトル、また第２仮想光路節
上の任意の点を示す位置ベクトルは、それぞれ以下の式で示される。
The first virtual light path section
A position vector indicating an arbitrary point on the second virtual path section
The position vectors indicating the arbitrary points above are represented by the following equations, respectively.
一方、各壁面と仮想光路は、
を満たす
が、
又は
を満たすとき交点を有する。ここで、
は壁面の頂点の位置ベクトルであり、
は上記第１仮想光路節
の単位方向ベクトルである。
On the other hand, each wall surface and virtual light path are
Meet
But,
Or
Have an intersection when satisfying. here,
Is the position vector of the vertex of the wall,
Is the first virtual optical path section
Is a unit direction vector.
以上のようなレイトレーシング解析を、上記第２処理段階Ｇ２で選択した５つの主要到来角に対してそれぞれ行うことにより、図１に対応する図８に示すような建造物Ｈ内の仮想電波伝搬経路を算出する経路図が作成される。なお、この図８は図示の便宜上、建造物Ｈを側面から見た側面図で示している。そして、図中において各仮想光路が集中する範囲内に発信点ＴＰ（図５参照）が存在すると推定される。この仮想光路の集中度合いの具体的な指標が線密度であり、さらにこの線密度の有効性を示す指標が評価値である。次の第４処理段階Ｇ４では、これら線密度及び評価値を算出するのに必要な最近接点を抽出する。 By performing the ray tracing analysis as described above for each of the five main arrival angles selected in the second processing stage G2, the virtual radio wave propagation in the building H as shown in FIG. 8 corresponding to FIG. A route map for calculating the route is created. In addition, this FIG. 8 has shown in the side view which looked at the building H from the side for convenience of illustration. And it is estimated that the transmission point TP (refer FIG. 5) exists in the range where each virtual optical path concentrates in the figure. A specific index of the degree of concentration of the virtual optical path is the linear density, and an index indicating the effectiveness of the linear density is an evaluation value. In the next fourth processing stage G4, the nearest point necessary for calculating these line densities and evaluation values is extracted.
第４処理段階Ｇ４では、任意の組み合わせの２つの仮想光路
，
に対して、図９に示すように互いに最も近接する最近接点Ｐｉ、Ｐｊ（各請求項記載の最近接点）の位置座標を算出する。なお、受信点ＲＰを原点としたＲｘ軸−Ｒｙ軸−Ｒｚ軸の３次元直交座標は、ＸＹＺ軸絶対座標を平行移動した配置関係にある。図示する例では２つの第２仮想光路節
，
どうしの最近接点を求める場合を示しており、このとき最近接点を求める２つの第２仮想光路節
，
上に存在する最近接点Ｐｉ、Ｐｊの位置ベクトル
、
はそれぞれ以下のように示される。
ただし
である。これら２つの第２仮想光路節の最近接点Ｐｉ，Ｐｊを
より求める。
In the fourth processing stage G4, two virtual light paths in any combination
,
Respect, the closest point Pi that is closest to each other as shown in FIG. 9, and calculates the position coordinates of Pj (the closest point in each claim). Note that the three-dimensional orthogonal coordinates of the Rx axis-Ry axis-Rz axis with the receiving point RP as the origin are in an arrangement relationship obtained by translating the XYZ axis absolute coordinates. In the example shown, two second virtual optical path nodes
,
It shows the case of finding the closest point of each other, and at this time, the two second virtual optical path nodes for finding the closest point
,
Position vector of nearest neighbors Pi, Pj existing above
,
Are shown as follows.
However,
It is. The closest points Pi and Pj of these two second virtual light path nodes
Ask more.
なお、図９に示した上記演算例は第２仮想光路節
，
どうしでの組み合わせにおける最近接点の求め方であるが、これ以外にも第１仮想光路節
と第２仮想光路節
との組み合わせにおける最近接点も同じ算出方法で求めることができる。なお、同一の仮想光路における仮想光路節どうしの組み合わせ（２回以上の反射を許容した場合でも）や、第１仮想光路節どうしの組み合わせでは、最近接点を求める必要はない。
The above calculation example shown in FIG. 9 is the second virtual optical path node.
,
In addition to this, the first virtual light path section
And the second virtual light path
The closest point in the combination with can also be obtained by the same calculation method. In addition, it is not necessary to obtain the closest point in a combination of virtual optical path nodes in the same virtual optical path (even when two or more reflections are allowed) or a combination of first virtual optical path nodes.
そして上記２つの対応する最近接点Ｐｉ、Ｐｊの間の中間点を探索中心点（各請求項記載の探索中心点）Ｐｃとし、この探索中心点Ｐｃを中心とする所定の半径ｒの球内に存在する最近接点の個数が線密度である。つまりこの球形の探索範囲（各請求項記載の探索範囲）３０内に存在する最近接点の個数が多いほど、仮想光路節が集中していることになり、当該探索範囲３０内に発信点ＴＰが存在する可能性が高くなる。しかし、大きく離間した２つの仮想光路節の組み合わせでも２つの最近接点Ｐｉ、Ｐｊとその間の探索中心点Ｐｃを算出できる場合があり、さらにこの探索中心点Ｐｃを中心とした探索範囲３０内で他の関係の薄い最近接点が検出される可能性もある。このような場合を排除するために、最近接点間のベクトル
の距離Ｄを、受信点ＲＰと最近接点Ｐｉ，Ｐｊの中点との間の電波伝搬距離で除して求められる評価値
により、線密度の妥当性を評価する。
Then, an intermediate point between the two corresponding closest points Pi and Pj is set as a search center point (search center point described in each claim ) Pc, and the center of the search center point Pc is within a sphere having a predetermined radius r. The number of closest contacts present is the linear density. That larger the number of recent contacts present in 30 (search range described in the claims) This search range of spherical, will be a virtual optical path section is concentrated, the transmission point TP to the search range 30 It ’s more likely to exist. However, there are cases where the two closest points Pi and Pj and the search center point Pc between them can be calculated even by a combination of two virtual optical path nodes that are largely separated from each other. There is also a possibility that the closest contact point having a low relationship is detected. To eliminate such cases, the vector between the closest points
Value obtained by dividing the distance D by the radio wave propagation distance between the reception point RP and the midpoint of the closest points Pi and Pj
To evaluate the validity of the linear density.
これにより、２つの対応する最近接点Ｐｉ，Ｐｊが近接しているほど評価値
の値は小さくなり、受信点ＲＰから最近接点Ｐｉ，Ｐｊとの間の電波伝播距離が長いほど評価値
の値は小さくなる。第５処理段階Ｇ５では、以上のようにして各探索中心点Ｐｃを中心としたそれぞれの探索範囲３０における線密度と評価値を求める。ここで、線密度の算出にあたって探索範囲３０内に計数する対象の最近接点は、当該探索中心点Ｐｃを求めた際の元となる２つの仮想光路節にそれぞれ近接する他の仮想光路節との組み合わせで求められる最近接点が望ましい。
As a result, the closer the two corresponding closest points Pi and Pj are, the closer the evaluation value is.
The value of becomes smaller, and the longer the radio wave propagation distance from the reception point RP to the closest points Pi and Pj, the higher the evaluation value
The value of becomes smaller. In the fifth processing stage G5, the line density and the evaluation value in each search range 30 around each search center point Pc are obtained as described above. Here, the closest point to be counted in the search range 30 in calculating the linear density is the distance between the two virtual optical path nodes that are close to the two virtual optical path nodes that are the origins of the search center point Pc. The closest point required in combination is desirable.
そして、第６処理段階Ｇ６で、上記第５処理段階Ｇ５で求められた各探索範囲３０での線密度と評価値に基づいて、どの探索範囲３０の探索中心点Ｐｃが最も発信点ＴＰに近接しているかを判定する。ここで、線密度が大きい探索範囲３０ほど順位が高く、さらに同じ線密度の場合に評価値が小さい探索範囲３０ほど順位が高くなる。このような発信点判定を行うことにより、図１０に示すような実際の発信点ＴＰに近い探索中心点Ｐｃを判定し、発信点ＴＰを推定することができる。また、前述したように、レイトレーシング解析に用いられた主要到来角は、図示するように明確にマルチパス経路が離間しているものが選択されているため、受信電波の散乱反射の影響を受けることなく高い精度で発信点ＴＰを推定することができる。 In the sixth processing stage G6, the search center point Pc of which search range 30 is closest to the transmission point TP based on the line density and the evaluation value in each search range 30 obtained in the fifth processing stage G5. Determine whether you are doing. Here, the ranking is higher in the search range 30 having a higher linear density, and the ranking is higher in the search range 30 having a smaller evaluation value in the case of the same linear density. By performing such a transmission point determination, the search center point Pc close to the actual transmission point TP as shown in FIG. 10 can be determined and the transmission point TP can be estimated. In addition, as described above, the main arrival angle used in the ray tracing analysis is selected as the one with a clearly separated multipath path as shown in the figure, and thus is affected by the scattered reflection of the received radio wave. The transmission point TP can be estimated with high accuracy without any problem.
図１１は、以上説明した内容の処理を実行するために、演算処理部７のＣＰＵ（特に図示せず）によって実行される制御手順を表すフローチャートである。なお、受信機２が送信端末１から電波を受信した際、又は所定の操作が行われた際にこのフローが開始される。 FIG. 11 is a flowchart showing a control procedure executed by the CPU (not shown) of the arithmetic processing unit 7 in order to execute the processing described above. This flow is started when the receiver 2 receives a radio wave from the transmission terminal 1 or when a predetermined operation is performed.
まず、ステップＳ５で、ＣＰＵは、半値角θｈなどアレイアンテナ３に関するアンテナ特性を記憶部８から読み出して取得する。その後、ＣＰＵは、ステップＳ１０において建造物Ｈに関する構造データを記憶部８から読み出して取得する。 First, in step S <b> 5, the CPU reads out and acquires antenna characteristics related to the array antenna 3 such as the half-value angle θh from the storage unit 8. Then, CPU reads the structure data regarding the building H from the memory | storage part 8 in step S10, and acquires it.
そして、ステップＳ１５へ移り、ＣＰＵは、主要到来角選択数の変数Ｎの値を５に設定する。 Then, the process proceeds to step S15, and the CPU sets the value of the variable N of the main arrival angle selection number to 5.
その後、ステップＳ２０へ移り、ＣＰＵは、アレイアンテナ３の受信角範囲における全ての方向にわたって電波を受信し、その受信レベルを全周での到来角分布で測定する。つまり、上記第１処理段階Ｇ１に対応する制御を行う。 Thereafter, the process proceeds to step S20, in which the CPU receives radio waves in all directions in the reception angle range of the array antenna 3, and measures the reception level based on the arrival angle distribution over the entire circumference. That is, the control corresponding to the first processing stage G1 is performed.
そして、ステップＳ２５へ移り、ＣＰＵは、到来角分布で測定された受信レベルのうち、所定のレベル以上に対応する到来角候補を上記ＭＵＳＩＣ法などに基づくピークサーチによって取得する。 Then, the process proceeds to step S25, and the CPU acquires arrival angle candidates corresponding to a predetermined level or higher among the reception levels measured by the arrival angle distribution by a peak search based on the MUSIC method or the like.
その後、ステップＳ３０へ移り、ＣＰＵは、上記ステップＳ２５で到来角候補が一つも取得できなかったか否かを判定する。到来角候補の取得数が０である場合、ステップＳ３０の判定が満たされる。つまり、ＣＰＵは、この時点で送信端末１からの電波の発信がない、若しくは電波の受信が困難であるとみなし、このままこのフローを終了する。一方、到来角候補が一つでも取得されていた場合、ステップＳ３０の判定は満たされず、ステップＳ１００の到来角候補絞り込み処理へ移る。 Thereafter, the process proceeds to step S30, and the CPU determines whether or not any arrival angle candidates could not be acquired in step S25. If the number of arrival angle candidate acquisitions is 0, the determination in step S30 is satisfied. That is, the CPU considers that there is no transmission of radio waves from the transmission terminal 1 at this time or that reception of radio waves is difficult, and ends this flow as it is. On the other hand, if even one arrival angle candidate has been acquired, the determination in step S30 is not satisfied, and the process proceeds to the arrival angle candidate narrowing process in step S100.
ステップＳ１００の到来角候補絞り込み処理では、ＣＰＵは、上記ステップＳ２５で取得された到来角候補のうち、半値角θｈ／２以上離間して最も受信レベルの大きい５つの主要到来角を選択する（詳細は後述の図１２参照）。なお、上記ステップＳ２５と当該ステップＳ１００とで、上記第２処理段階Ｇ２に対応する制御が行われる。 In the arrival angle candidate narrowing-down process in step S100, the CPU selects five main arrival angles having the highest reception level apart from the half-value angle θh / 2 or more among the arrival angle candidates acquired in step S25 (details). (See FIG. 12 described later). In step S25 and step S100, control corresponding to the second processing stage G2 is performed.
その後、ステップＳ３５へ移り、ＣＰＵは、上記ステップＳ１００で選択された主要到来角に対するレイトレーシング解析を行う。つまり、上記第３処理段階Ｇ３に対応する制御を行う。 Thereafter, the process proceeds to step S35, and the CPU performs ray tracing analysis on the main arrival angle selected in step S100. That is, the control corresponding to the third processing stage G3 is performed.
そして、ステップＳ４０へ移り、ＣＰＵは、上記ステップＳ３５で解析された各仮想光路節どうしの最近接点を全て抽出する。つまり、上記第４処理段階Ｇ４に対応する制御を行う。 Then, the process proceeds to step S40, and the CPU extracts all the closest points of the virtual optical path nodes analyzed in step S35. That is, the control corresponding to the fourth processing stage G4 is performed.
その後、ステップＳ４５へ移り、ＣＰＵは、上記ステップＳ４０で求められた全ての最近接点に対応する探索中心点Ｐｃを求め、それぞれの探索範囲３０の球半径を一律に設定する。 Thereafter, the process proceeds to step S45, where the CPU obtains search center points Pc corresponding to all nearest points obtained in step S40, and uniformly sets the sphere radii of the respective search ranges 30.
そして、ステップＳ５０へ移り、ＣＰＵは、上記ステップＳ４５で設定した各探索範囲３０のそれぞれにおける線密度を算出する。 Then, the process proceeds to step S50, and the CPU calculates the line density in each search range 30 set in step S45.
その後、ステップＳ５５へ移り、ＣＰＵは、上記ステップＳ４５で設定した各探索範囲３０のそれぞれにおける評価値
を算出する。なお、上記ステップＳ４５、上記ステップＳ５０、及び当該ステップＳ５５とで、上記第５処理段階Ｇ５に対応する制御が行われる。
Thereafter, the process proceeds to step S55, where the CPU evaluates each evaluation range 30 set in step S45.
Is calculated. In step S45, step S50, and step S55, control corresponding to the fifth processing stage G5 is performed.
そして、ステップＳ６０へ移り、ＣＰＵは、上記ステップＳ５０で算出した線密度と、上記ステップＳ５５で算出した評価値
とに基づいて、いずれか一つの探索中心点を発信点ＴＰとして判定する。つまり、上記第６処理段階Ｇ６に対応する制御を行う。そして、このフローを終了する。
Then, the process proceeds to step S60, where the CPU calculates the linear density calculated in step S50 and the evaluation value calculated in step S55.
Based on the above, any one search center point is determined as the transmission point TP. That is, the control corresponding to the sixth processing stage G6 is performed. Then, this flow ends.
図１２は、上記図１１中のステップＳ１００において実行される到来角候補絞り込み処理の詳細手順を表すフローチャートである。 FIG. 12 is a flowchart showing a detailed procedure of the arrival angle candidate narrowing-down process executed in step S100 in FIG.
ステップＳ１０５で、ＣＰＵは、到来角候補選択数の変数ｎの値を０にリセットする。 In step S105, the CPU resets the value of the variable n of the arrival angle candidate selection number to 0.
その後、ステップＳ１１０へ移り、ＣＰＵは、この時点での選択範囲内に到来角候補が一つでも存在しているか否かを判定する。一つも存在していない場合、判定が満たされ、そのままこのフローを終了する。ここで到来角候補選択数ｎの値が５未満である場合でも、前述のステップＳ３５ではそのままｎ本の主要到来角に対してレイトレーシング解析が行われる。 Thereafter, the process proceeds to step S110, and the CPU determines whether or not there is at least one arrival angle candidate within the selection range at this time. If none exists, the determination is satisfied, and this flow is finished as it is. Here, even when the value of the arrival angle candidate selection number n is less than 5, the ray tracing analysis is performed on the n main arrival angles as it is in the above-described step S35.
また一方、この時点での選択範囲内に到来角候補が一つでも存在している場合、ステップＳ１１０の判定は満たされず、ステップＳ１１５へ移る。 On the other hand, if even one arrival angle candidate exists in the selection range at this time, the determination in step S110 is not satisfied, and the process proceeds to step S115.
ステップＳ１１５では、ＣＰＵは、この時点の選択範囲内で受信レベルが最大である到来角候補を選択し、ステップＳ１２０で到来角候補選択数ｎの値を１増加する。 In step S115, the CPU selects the arrival angle candidate having the maximum reception level within the selection range at this time, and increases the value of the arrival angle candidate selection number n by 1 in step S120.
その後、ステップＳ１２５へ移り、ＣＰＵは、上記ステップＳ１１５で選択した到来角候補の方位角及び仰角のそれぞれ±半値角θｈ／２の範囲を選択範囲から除外する。なお、この場合には、受信点ＲＰを頂点とし、半値角θｈを頂角とした略四角錐の範囲で選択範囲の除外を行うことになる。これ以外に、選択した到来角候補を中心とした立体角で±半値角θｈ／２の範囲を選択範囲から除外してもよい。この場合には、受信点ＲＰを頂点とし、半値角θｈを頂角とした略円錐の範囲で選択範囲の除外を行うことになる。 Thereafter, the process proceeds to step S125, and the CPU excludes the range of ± half-value angle θh / 2 of the azimuth angle and elevation angle of the arrival angle candidate selected in step S115 from the selection range. In this case, the selection range is excluded in the range of a substantially quadrangular pyramid with the receiving point RP as the apex and the half-value angle θh as the apex angle. In addition to this, a range of ± half angle θh / 2 with a solid angle centered on the selected arrival angle candidate may be excluded from the selection range. In this case, the selection range is excluded in a substantially conical range with the receiving point RP as the apex and the half-value angle θh as the apex angle.
そして、ステップＳ１３０へ移り、ＣＰＵは、この時点での到来角候補選択数ｎの値が、主要到来角選択数Ｎの値（＝５；上記ステップＳ１５参照）以上となったか否かを判定する。到来角候補選択数ｎが主要到来角選択数Ｎ未満である場合、つまりｎ＜５である場合、判定は満たされず、上記ステップＳ１１０へ戻って同様の手順を繰り返す。一方、ｎ≧５である場合、ステップＳ１３０の判定が満たされ、このフローを終了する。 Then, the process proceeds to step S130, and the CPU determines whether or not the value of the number of arrival angle candidate selections n at this time is equal to or greater than the value of the main arrival angle selection number N (= 5; see step S15 above). . If the arrival angle candidate selection number n is less than the main arrival angle selection number N, that is, if n <5, the determination is not satisfied, and the process returns to step S110 and the same procedure is repeated. On the other hand, if n ≧ 5, the determination in step S130 is satisfied, and this flow ends.
以上において、上記第１処理段階Ｇ１が各請求項記載の第１手順（第１手順実行手段）に相当し、上記第２処理段階Ｇ２が第２手順（第２手順実行手段）に相当し、上記第３処理段階Ｇ３及び第４処理段階Ｇ４が第３手順（第３手順実行手段）に相当し、上記第５処理段階Ｇ５が第４手順（第４手順実行手段）に相当し、第６処理段階Ｇ６が第５手順（第５手順実行手段）に相当する。 In the above, the first processing stage G1 corresponds to the first procedure (first procedure execution means) described in each claim, the second processing stage G2 corresponds to the second procedure (second procedure execution means), the third treatment stage G3, and the fourth processing stage G4 corresponds to the third procedure (third procedure execution means), the fifth processing step G5 is equivalent to the fourth procedure (fourth procedure execution means), 6 Processing stage G6 corresponds to the fifth procedure (fifth procedure execution means) .
以上説明したように、本実施形態においては、複数のアンテナ素子３ａの受信方向をビームフォーミングで制御することで受信電波の主要到来角を的確に把握する。そして、把握された各主要到来角に対しレイトレーシング法により放射される仮想光線の挙動に建造物構造や材質を反映させた上で、探索範囲３０内における各光線の最近接点を抽出する。これにより、当該最近接点のいずれか、又はその近傍が電波の発信点ＴＰであると特定することができるので、発信点推定における推定精度を大きく向上することができる。 As described above, in the present embodiment, the main arrival angle of the received radio wave is accurately grasped by controlling the receiving directions of the plurality of antenna elements 3a by beam forming. Then, the closest point of each ray within the search range 30 is extracted after reflecting the structure and material of the building on the behavior of the virtual ray radiated by the ray tracing method with respect to each grasped main arrival angle. As a result, it is possible to specify that either one of the closest points or the vicinity thereof is the transmission point TP of the radio wave, and the estimation accuracy in the estimation of the transmission point can be greatly improved.
また、この実施形態では特に、電波受信時における受信レベルでの到来角分布に基づきＭＵＳＩＣ法などによるピークサーチを実行することにより、レイトレーシング法での仮想光の放射対象となる主要到来角を予め確実に絞り込むことができる。この結果、さらに発信点推定精度を向上することができる。 In this embodiment, in particular, by performing a peak search by the MUSIC method or the like based on the arrival angle distribution at the reception level at the time of radio wave reception, the main arrival angle that is the target of emission of virtual light by the ray tracing method is determined in advance. It can be narrowed down reliably. As a result, the transmission point estimation accuracy can be further improved.
また、この実施形態では特に、線密度計算を行い、より多くの最近接点が含まれることとなる探索範囲３０を見つけ出すことで、当該探索範囲３０に含まれる最近接点のいずれか、又はその近傍が電波の発信点ＴＰであると確実に特定することができる。 Further, in this embodiment, in particular, the line density calculation is performed to find the search range 30 that includes more closest points, so that any one of the closest points included in the search range 30 or the vicinity thereof is determined. It can be surely specified that the radio wave transmission point TP.
また、この実施形態では特に、所定の一つの探索中心点に関連する２つの最近接点の位置ベクトルの差の絶対値と、当該探索中心点及び前記測定地点の間の電波伝播距離とに基づく評価値を用いて演算を行うことで、容易かつ迅速に１つの発信点ＴＰを特定することができる。 In this embodiment, in particular, the evaluation is based on the absolute value of the difference between the position vectors of the two closest points related to one predetermined search center point and the radio wave propagation distance between the search center point and the measurement point. By calculating using the value, one transmission point TP can be specified easily and quickly.
なお、球形状である探索範囲３０の半径の大きさについては、上記実施形態では一律に設定したが、本発明はこれに限られない。例えば、いずれの探索範囲３０においても初期的に半径を小さく設定し、内部に最近接点が検出されるまで所定幅で徐々に増加させるようにしてもよい。この場合に、もし半径が極端に大きくなってもそれだけ評価値の値が大きくなるので当該探索範囲３０の順位が低くなり選択されることはなくなる。 In addition, although the magnitude | size of the radius of the search range 30 which is spherical shape was set uniformly in the said embodiment, this invention is not limited to this. For example, the radius may be initially set to be small in any search range 30 and gradually increased with a predetermined width until the closest point is detected inside. In this case, even if the radius becomes extremely large, the evaluation value increases accordingly, so that the rank of the search range 30 becomes low and is not selected.
なお、以上において、図２等の各図中に示す矢印は信号の流れの一例を示すものであり、信号の流れ方向を限定するものではない。 In addition, in the above, the arrow shown in each figure of FIG. 2 etc. shows an example of the flow of a signal, and does not limit the flow direction of a signal.
また、図１１、図１２等に示すフローチャートは本発明を上記フローに示す手順に限定するものではなく、発明の趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で手順の追加・削除又は順番の変更等をしてもよい。 In addition, the flowcharts shown in FIGS. 11 and 12 do not limit the present invention to the procedure shown in the above-described flow, but add / delete procedures or change the order without departing from the spirit and technical idea of the invention. You may do.
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。 In addition to those already described above, the methods according to the above-described embodiments and modifications may be used in appropriate combination.
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。 In addition, although not illustrated one by one, the present invention is implemented with various modifications within a range not departing from the gist thereof.
１ 送信端末
２ 受信機（電波推定装置）
３ アレイアンテナ（受信アンテナ）
３ａ アンテナ素子
４ 高周波処理部
５ Ａ／Ｄ処理部
６ ＤＳＰ処理部
７ 演算処理部（演算手段）
８ 記憶部
１２，１３，１４ 外壁
１５，１６ 外壁
２１ ２階床面
２２，２３ 内壁
２４ 出入口
３０ 探索範囲（所定範囲）
１０１ 無線端末
Ｓ 電波推定システム
Ｈ 建造物
ＲＰ 受信点（測定地点）
Ｐｃ 探索中心点（発信候補点）
1 Transmitting terminal 2 Receiver (Radio wave estimation device)
3 Array antenna (receiving antenna)
3a Antenna element 4 High frequency processing unit 5 A / D processing unit 6 DSP processing unit 7 Calculation processing unit (calculation means)
8 Storage unit 12, 13, 14 Outer wall 15, 16 Outer wall 21 2nd floor floor 22, 23 Inner wall 24 Entrance / exit 30 Search range (predetermined range)
101 wireless terminal S radio wave estimation system H building RP reception point (measurement point)
Pc Search center point (transmission candidate point)
Claims (5)
建造物内に位置する所定の測定地点から、ビームフォーミングにより複数のアンテナ素子の指向性を制御しつつ、所定の受信角範囲における全ての方向にわたって電波を受信する第１手順と、
前記第１手順で各方向から受信した電波の到達角度ごとの受信レベルから、ピークサーチによって複数の電波到達方向を抽出する第２手順と、
前記第２手順で抽出した前記複数の電波到達方向それぞれに対し、前記測定地点からレイトレーシング法により光を仮想的に仮想光線として放射し、前記建造物内の仮想電波伝播経路を算出する経路図において、前記建造物の構造及び各構造材の材質を前記仮想電波伝播経路を算出するパラメータとして用いて、前記放射した複数の仮想光線の中から異なる任意の２仮想光線を選択する組み合わせによって抽出された前記２仮想光線がお互いに最も近づいた位置を前記経路図上の最近接点として、前記最近接点を全て抽出する第３手順と、
前記第３手順による任意の組み合わせの２つの仮想光路に対して互いに最も近接する前記最近接点の位置座標を２つの対応する最近接点として算出し、前記２つの対応する最近接点の間の中間点を探索中心点として算出し、この探索中心点を中心とする所定の探索範囲内に存在する前記最近接点の個数から線密度を算出し、前記所定の探索範囲内における線密度に対して前記２つの対応する最近接点間のベクトルの距離を、前記測定地点と前記最近接点の中点との間の電波伝搬距離で除して評価値を求め、前記探索中心点を中心としたそれぞれの前記探索範囲における線密度と評価値を求める第４手順と、
前記第４手順で求めたそれぞれの前記探索範囲での線密度と評価値とに基づいて、線密度が大きくかつ評価値が小さい前記探索範囲の前記探索中心点が最も前記発信点に近接していると判定して前記発信点を推定する第５手順と、
を有することを特徴とする電波推定方法。 A radio wave estimation method for estimating a radio wave transmission point,
A first procedure for receiving radio waves from all directions in a predetermined reception angle range while controlling directivity of a plurality of antenna elements by beam forming from a predetermined measurement point located in a building;
A second procedure for extracting a plurality of radio wave arrival directions by peak search from reception levels for each arrival angle of radio waves received from each direction in the first procedure;
A path diagram for calculating a virtual radio wave propagation path in the building by radiating light as a virtual ray from the measurement point by a ray tracing method for each of the plurality of radio wave arrival directions extracted in the second procedure . In the above, the structure of the building and the material of each structural material are used as parameters for calculating the virtual radio wave propagation path, and are extracted by a combination of selecting any two different virtual rays from the plurality of emitted virtual rays. the closest position the two virtual ray from each other as the closest point drawing the pathway, and a third procedure for extracting all the nearest point,
The position coordinates of the closest point closest to each other in any combination of the two virtual optical paths according to the third procedure are calculated as two corresponding closest points, and an intermediate point between the two corresponding closest points is calculated. Calculate as a search center point, calculate a line density from the number of the closest points existing within a predetermined search range centered on the search center point, and calculate the two densities with respect to the line density in the predetermined search range. Dividing the vector distance between the corresponding closest points by the radio wave propagation distance between the measurement point and the midpoint of the closest point to obtain an evaluation value, and each search range centered on the search center point A fourth procedure for obtaining a linear density and an evaluation value in
Based on the line density and evaluation value in each of the search ranges obtained in the fourth procedure, the search center point of the search range having a large line density and a small evaluation value is closest to the transmission point. A fifth procedure for determining that the transmission point is determined, and
A radio wave estimation method characterized by comprising:
建造物内に位置する所定の測定地点から、ビームフォーミングにより複数のアンテナ素子の指向性を制御しつつ、所定の受信角範囲における全ての方向にわたって電波を受信する第１手順と、
前記第１手順で各方向から受信した電波の到達角度ごとの受信レベルから、ピークサーチによって複数の電波到達方向を抽出する第２手順と、
前記第２手順で抽出した前記複数の電波到達方向それぞれに対し、前記測定地点からレイトレーシング法により光を仮想的に仮想光線として放射し、前記建造物内の仮想電波伝播経路を算出する経路図において、前記建造物の構造及び各構造材の材質を前記仮想電波伝播経路を算出するパラメータとして用いて、前記放射した複数の仮想光線の中から異なる任意の２仮想光線を選択する組み合わせによって抽出された前記２仮想光線がお互いに最も近づいた位置を前記経路図上の最近接点として、前記最近接点を全て抽出する第３手順と、
前記第３手順による任意の組み合わせの２つの仮想光路に対して互いに最も近接する前記最近接点の位置座標を２つの対応する最近接点として算出し、前記２つの対応する最近接点の間の中間点を探索中心点として算出し、この探索中心点を中心とする所定の探索範囲内に存在する前記最近接点の個数から線密度を算出し、前記所定の探索範囲内における線密度に対して前記２つの対応する最近接点間のベクトルの距離を、前記測定地点と前記最近接点の中点との間の電波伝搬距離で除して評価値を求め、前記探索中心点を中心としたそれぞれの前記探索範囲における線密度と評価値を求める第４手順と、
前記第４手順で求めたそれぞれの前記探索範囲での線密度と評価値とに基づいて、線密度が大きくかつ評価値が小さい前記探索範囲の前記探索中心点が最も前記発信点に近接していると判定して前記発信点を推定する第５手順と、
を実行させるための電波推定プログラム。 In the calculation means provided in the radio wave estimation device that estimates the radio wave transmission point,
A first procedure for receiving radio waves from all directions in a predetermined reception angle range while controlling directivity of a plurality of antenna elements by beam forming from a predetermined measurement point located in a building;
A second procedure for extracting a plurality of radio wave arrival directions by peak search from reception levels for each arrival angle of radio waves received from each direction in the first procedure;
A path diagram for calculating a virtual radio wave propagation path in the building by radiating light as a virtual ray from the measurement point by a ray tracing method for each of the plurality of radio wave arrival directions extracted in the second procedure . In the above, the structure of the building and the material of each structural material are used as parameters for calculating the virtual radio wave propagation path, and are extracted by a combination of selecting any two different virtual rays from the plurality of emitted virtual rays. the closest position the two virtual ray from each other as the closest point drawing the pathway, and a third procedure for extracting all the nearest point,
The position coordinates of the closest point closest to each other in any combination of the two virtual optical paths according to the third procedure are calculated as two corresponding closest points, and an intermediate point between the two corresponding closest points is calculated. Calculate as a search center point, calculate a line density from the number of the closest points existing within a predetermined search range centered on the search center point, and calculate the two densities with respect to the line density in the predetermined search range. Dividing the vector distance between the corresponding closest points by the radio wave propagation distance between the measurement point and the midpoint of the closest point to obtain an evaluation value, and each search range centered on the search center point A fourth procedure for obtaining a linear density and an evaluation value in
Based on the line density and evaluation value in each of the search ranges obtained in the fourth procedure, the search center point of the search range having a large line density and a small evaluation value is closest to the transmission point. A fifth procedure for determining that the transmission point is determined, and
A radio wave estimation program for running
建造物内に位置する所定の測定地点に設けられ、複数のアンテナ素子を備えた受信アンテナと、
ビームフォーミングにより前記複数のアンテナ素子の指向性を制御しつつ、所定の受信角範囲における全ての方向にわたって電波を受信する第１手順実行手段と、
前記第１手順実行手段で各方向から受信した電波の到達角度ごとの受信レベルから、ピークサーチによって複数の電波到達方向を抽出する第２手順と、
前記第２手順実行手段で抽出した前記複数の電波到達方向それぞれに対し、前記測定地点からレイトレーシング法により光を仮想的に仮想光線として放射し、前記建造物内の仮想電波伝播経路を算出する経路図において、前記建造物の構造及び各構造材の材質を前記仮想電波伝播経路を算出するパラメータとして用いて、前記放射した複数の仮想光線の中から異なる任意の２仮想光線を選択する組み合わせによって抽出された前記２仮想光線がお互いに最も近づいた位置を前記経路図上の最近接点として、前記最近接点を全て抽出する第３手順実行手段と
前記第３手順実行手段による任意の組み合わせの２つの仮想光路に対して互いに最も近接する前記最近接点の位置座標を２つの対応する最近接点として算出し、前記２つの対応する最近接点の間の中間点を探索中心点として算出し、この探索中心点を中心とする所定の探索範囲内に存在する前記最近接点の個数から線密度を算出し、前記所定の探索範囲内における線密度に対して前記２つの対応する最近接点間のベクトルの距離を、前記測定地点と前記最近接点の中点との間の電波伝搬距離で除して評価値を求め、前記探索中心点を中心としたそれぞれの前記探索範囲における線密度と評価値を求める第４手順実行手段と、
前記第４手順で求めたそれぞれの前記探索範囲での線密度と評価値とに基づいて、線密度が大きくかつ評価値が小さい前記探索範囲の前記探索中心点が最も前記発信点に近接していると判定して前記発信点を推定する第５手順実行手段と、
を有することを特徴とする電波推定装置。
A radio wave estimation device for estimating a radio wave transmission point,
A receiving antenna provided with a plurality of antenna elements provided at a predetermined measurement point located in the building;
First procedure execution means for receiving radio waves in all directions in a predetermined reception angle range while controlling directivity of the plurality of antenna elements by beam forming;
A second procedure for extracting a plurality of radio wave arrival directions by peak search from reception levels for each arrival angle of radio waves received from each direction by the first procedure execution means;
For each of the plurality of radio wave arrival directions extracted by the second procedure execution means, light is virtually emitted as a virtual ray from the measurement point by a ray tracing method, and a virtual radio wave propagation path in the building is calculated. In the path diagram, by using the structure of the building and the material of each structural material as parameters for calculating the virtual radio wave propagation path, by selecting any two different virtual rays from among the plurality of emitted virtual rays the closest position extracted the two virtual ray from each other as the closest point on the diagram the path, and a third procedure execution means for extracting all of said closest point
The position coordinates of the closest point closest to each other in any combination of two virtual optical paths by the third procedure execution unit are calculated as two corresponding closest points, and an intermediate point between the two corresponding closest points A point is calculated as a search center point, a line density is calculated from the number of closest points existing in a predetermined search range centered on the search center point, and the line density in the predetermined search range is calculated with respect to the line density. An evaluation value is obtained by dividing a vector distance between two corresponding nearest points by a radio wave propagation distance between the measurement point and the midpoint of the nearest point, and each of the center points about the search center point. Fourth procedure execution means for obtaining the line density and evaluation value in the search range;
Based on the line density and evaluation value in each of the search ranges obtained in the fourth procedure, the search center point of the search range having a large line density and a small evaluation value is closest to the transmission point. A fifth procedure execution means for determining that the transmission point is determined and
A radio wave estimation apparatus comprising:
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| US4914604A (en) * | 1988-10-07 | 1990-04-03 | Hughes Aircraft Company | Processor for analyzing angle-only data |
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| JP3718342B2 (en) * | 1998-05-12 | 2005-11-24 | 株式会社アドバンテスト | Wide area radio wave monitoring method and apparatus |
| JP3648140B2 (en) * | 2000-08-21 | 2005-05-18 | 株式会社アドバンテスト | Radio wave monitoring method and apparatus |
| US7764230B2 (en) * | 2007-03-13 | 2010-07-27 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | Methods for locating transmitters using backward ray tracing |
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