JP5679856B2 - Positioning device and positioning method - Google Patents
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Description
この発明は、測位対象物であるターゲットから時系列に到来する信号を移動プラットホーム上で観測して、そのターゲットを測位する測位装置及び測位方法に関するものである。 The present invention relates to a positioning apparatus and a positioning method for observing a signal coming in time series from a target that is a positioning object on a mobile platform and positioning the target.
図8は例えば非特許文献1に開示されている従来の測位方法が適用されるシチュエーションの一例を示す説明図であり、図9は従来の測位方法の概要を示す説明図である。
また、図10は測角値のグルーピング処理を示すフローチャートである。
従来の測位方法では、図8に示すように、移動プラットホームにおいて、複数のターゲットに関する何らかの測定量が時系列に得られる場合を想定している。
移動プラットホームは、ターゲットに関する何らかの測定量を観測する機器を搭載している移動体であればよく、例えば、車両、船、航空機、衛星などが該当する。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a situation to which the conventional positioning method disclosed in Non-Patent
FIG. 10 is a flowchart showing the grouping process of angle values.
In the conventional positioning method, as shown in FIG. 8, it is assumed that some measurement amounts related to a plurality of targets are obtained in time series on the mobile platform.
The mobile platform only needs to be a mobile body equipped with a device for observing a certain measurement amount related to the target, and includes, for example, a vehicle, a ship, an aircraft, a satellite, and the like.
図9に示す測位方法では、ターゲットに関する測定量として、ターゲットから到来する信号の角度を示す到来角度値を時系列に観測し、時系列に得られる到来角度値からターゲットを測位するようにしている。
図9の例では、測角方向に伸びている法線の交点が測位置となる。
しかし、実際には、移動プラットホームにおける測定量が、どのターゲットから到来している信号に関するものであるのかが未知であるため、何らかの方法で、各測定量をターゲット毎にグルーピングしてから、グループ毎にターゲットを測位する必要がある。
In the positioning method shown in FIG. 9, the arrival angle value indicating the angle of the signal arriving from the target is observed in time series as the measurement amount related to the target, and the target is positioned from the arrival angle value obtained in time series. .
In the example of FIG. 9, the intersection of the normals extending in the angle measuring direction is the measurement position.
However, in practice, it is unknown which target the measured quantity on the mobile platform is related to the signal coming from. Therefore, each measured quantity is grouped for each target in some way, It is necessary to measure the target.
そこで、従来の測位方法では、測定量の残差を算出して、その残差が小さくなるように測定量を各ターゲットにグルーピングしながら測位を行うようにしている。
例えば、測定量として到来角度値(測角値)が得られると、その測角値の残差の二乗和が最小となるようなグルーピング及び測位を行っている。
具体的には、下記の式(1)の指標値が最小となるようなグルーピング及び測位を行っている。
Therefore, in the conventional positioning method, the residual of the measured amount is calculated, and positioning is performed while grouping the measured amount into each target so that the residual becomes small.
For example, when an arrival angle value (measurement value) is obtained as a measurement quantity, grouping and positioning are performed such that the sum of squares of the residual of the measurement value is minimized.
Specifically, grouping and positioning are performed so that the index value of the following equation (1) is minimized.
式(1)において、Jはターゲット数、θ(tk)は時刻tkにおける測角値(k=1,・・・,K)である。
θハットj(tk)は時刻tkにおける第jターゲットの角度推定値、xハットjは第jターゲットの測位置ベクトル(j=1,・・・,J)である。
ここでは、電子出願の関係上、アルファベット文字に付いている「^」をハットと表記している。
σθは測角誤差標準偏差である。
In Expression (1), J is the number of targets, and θ (t k ) is an angle measurement value (k = 1,..., K) at time t k .
θ hat j (t k ) is an estimated angle value of the j th target at time t k , and x hat j is a position vector (j = 1,..., J) of the j th target.
Here, for the purposes of electronic filing, “^” attached to alphabet letters is described as a hat.
σ θ is the angle measurement error standard deviation.
図9の測位方法では、残差の一例として、最初に、第1ターゲットからの測角値{θ(t1),θ(t3),θ(t6)}を用いて、第1ターゲットの測位置ベクトルxハット1を計算する。
例えば、下記の最小二乗解によって、測位置ベクトルxハット1を計算することができる。
In the positioning method of FIG. 9, as an example of the residual, first, using the measured angle values {θ (t 1 ), θ (t 3 ), θ (t 6 )} from the first target, The position vector x of hat 1 is calculated.
For example, the positioning vector x hat 1 can be calculated by the following least squares solution.
次に、時刻tkにおける第1ターゲットの角度推定値θハット1(tk)を下記の式(8)で計算する。
Next, the angle estimate value θ hat 1 (t k ) of the first target at time t k is calculated by the following equation (8).
時刻tk=t1,t3,t6について、式(8)を計算する場合、第1ターゲットの測角値残差は、下記の式(9)のようになる。
When calculating equation (8) for time t k = t 1 , t 3 , t 6 , the angle measurement residual of the first target is as shown in equation (9) below.
上記のようにして、第1ターゲットの測角値残差を算出すると、第2ターゲットについても、同様にして、測角値残差を算出する。
そして、第1ターゲットの測角値残差と第2ターゲットの測角値残差との和を算出し、その残差の和が最小化するように、測角値θ(tk)のグルーピングを行う。
そして、各グループに属する測角値θ(tk)を用いて、グループ毎にターゲットを測位する。
When the angle measurement residual of the first target is calculated as described above, the angle measurement residual is calculated in the same manner for the second target.
Then, the sum of the angle measurement residual of the first target and the angle measurement residual of the second target is calculated, and the angle measurement θ (t k ) is grouped so that the sum of the residuals is minimized. I do.
Then, the target is measured for each group using the angle measurement value θ (t k ) belonging to each group.
ここで、式(1)の指標値を最小化する方法を説明する。
最小化の方法は種々あるが、例えば、図10に示すようなグルーピング処理が考えられる。
図10のグルーピング処理は、以下の手順(1)〜(4)を実行するものである。
Here, a method for minimizing the index value of Expression (1) will be described.
There are various minimization methods. For example, a grouping process as shown in FIG. 10 is conceivable.
The grouping process of FIG. 10 executes the following procedures (1) to (4).
(1)初期グループ設定
時刻tkにおける測角値θ(tk)(k=1,・・・,K)が属するグループをランダムに割り振る。
(2)各グループ測位
各グループに属している測角値θ(tk)を用いて、グループ毎にターゲートの測位値である測位置ベクトルxハットj(j=1,・・・,J)を計算する。
(1) Initial group setting A group to which the angle measurement value θ (t k ) (k = 1,..., K) at time t k belongs is randomly assigned.
(2) Each group positioning Positioning vector x hat j (j = 1,..., J), which is a positioning value of a gate for each group, using an angle value θ (t k ) belonging to each group. Calculate
(3)θによるグループ更新
時刻tkにおける移動プラットホームの位置Xp(tk)と、第jターゲートの測位値である測位置ベクトルxハットjとから、第jターゲットの角度推定値θハットj(tk)を計算する。
そして、第jターゲットの角度推定値θハットj(tk)と各測角値θ(tk)の残差を算出し、各測角値θ(tk)が属するグループを、最も残差が小さい位置ベクトルxハットjのグループに変更する。
(4)収束判定
手順(2)〜(3)を繰り返しても、全ての測角値θ(tk)の属するグループの変更がなくなると、収束しているものとして判定して、一連の処理を終了する。
測角値θ(tk)が属するグループが変更されている場合、手順(2)〜(3)を繰り返し実施する。
(3) Group update by θ From the moving platform position X p (t k ) at time t k and the positioning vector x hat j which is the positioning value of the j th gate, the angle estimate value θ hat j of the j th target Calculate (t k ).
Then, the residual of the estimated angle value θ hat j (t k ) of the jth target and each measured angle value θ (t k ) is calculated, and the group to which each measured angle value θ (t k ) belongs is determined as the most residual. Is changed to a group of position vectors x hat j .
(4) Convergence determination Even if the steps (2) to (3) are repeated, if there is no change in the group to which all the angle measurement values θ (t k ) belong, it is determined that the angle has converged, and a series of processes Exit.
When the group to which the angle measurement value θ (t k ) belongs is changed, the procedures (2) to (3) are repeated.
従来の測位方法は以上のように構成されているので、測角値の残差が小さくなるように測角値が属するグループが更新される。しかし、測角値の残差だけを基準にしてグループを更新しても、精度よく測角値をグルーピングすることができず、十分な測位性能が得られないなどの課題があった。 Since the conventional positioning method is configured as described above, the group to which the angle measurement value belongs is updated so that the residual angle measurement value becomes small. However, even if the group is updated based only on the residual of the angle measurement value, the angle measurement value cannot be grouped with high accuracy, and sufficient positioning performance cannot be obtained.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ターゲットの測位精度を高めることができる測位装置及び測位方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a positioning device and a positioning method capable of increasing the positioning accuracy of a target.
この発明に係る測位装置は、測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測手段と、観測手段から時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け手段と、グループ分け手段により分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、測位対象物を測位する測位手段と、測位手段による測位対象物の測位値を用いて、観測手段から出力された全ての信号観測値の残差を算出し、残差の総和を算出する残差総和算出手段と、残差総和算出手段により算出された残差の総和が最小になるように、信号観測値が属しているグループを更新するグループ更新手段とを備え、残差総和算出手段が、測位手段による測位対象物の測位値および観測手段から出力された電力観測値を用いて、グループ毎に信号の電力および観測位置から測位対象物までの距離の関係を示す関数を求め、当該関数と観測時刻毎の電力観測値との差を加算した値を全ての電力観測値の残差として算出し、当該全ての電力観測値の残差と全ての信号観測値の残差の総和を算出するようにしたものである。 The positioning device according to the present invention observes a signal that arrives in time series from a positioning object, outputs a signal observation value that is the observation result, observes the power of the signal, and outputs the power that is the observation result. Observation means for outputting observation values, grouping means for grouping signal observation values output in time series from the observation means, and signal observation belonging to the group for each group divided by the grouping means using the value, and positioning means for positioning a positioning object, using the positioning value of the positioning object by positioning means, calculating a residual of all signals observed values outputted from the observation means, the sum of the residual A residual sum calculating means for calculating the residual sum, and a group updating means for updating the group to which the signal observation value belongs so that the sum of the residuals calculated by the residual sum calculating means is minimized. Total The output means obtains a function indicating the relationship between the power of the signal and the distance from the observation position to the positioning object for each group using the positioning value of the positioning object by the positioning means and the power observation value output from the observation means. , Calculate the residual of all the power observations and the residual of all the signal observations by adding the difference between the function and the power observations at each observation time. The sum is calculated .
この発明によれば、測位対象物から時系列に到来する信号を観測して、その観測結果である信号観測値を出力するとともに、信号の電力を観測して、その観測結果である電力観測値を出力する観測手段と、観測手段から時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け手段と、グループ分け手段により分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、測位対象物を測位する測位手段と、測位手段による測位対象物の測位値を用いて、観測手段から出力された全ての信号観測値の残差を算出し、残差の総和を算出する残差総和算出手段と、残差総和算出手段により算出された残差の総和が最小になるように、信号観測値が属しているグループを更新するグループ更新手段とを備え、残差総和算出手段が、測位手段による測位対象物の測位値および観測手段から出力された電力観測値を用いて、グループ毎に信号の電力および観測位置から測位対象物までの距離の関係を示す関数を求め、当該関数と観測時刻毎の電力観測値との差を加算した値を全ての電力観測値の残差として算出し、当該全ての電力観測値の残差と全ての信号観測値の残差の総和を算出するように構成したので、測位対象物であるターゲットの測位精度を高めることができる効果がある。 According to the present invention, a signal arriving in time series from a positioning object is observed, a signal observation value that is the observation result is output, and the power of the signal is observed, and a power observation value that is the observation result For each of the groups divided by the grouping means, the grouping means for grouping the signal observation values output in time series from the observation means, and the signal observation values belonging to the group Using the positioning means to measure the positioning object and the positioning value of the positioning object by the positioning means, the residual of all signal observation values output from the observation means is calculated, and the sum of the residuals is calculated A residual sum calculating means, and a group updating means for updating the group to which the signal observation value belongs so that the sum of the residuals calculated by the residual sum calculating means is minimized, and calculating the residual sum means Using the positioning value of the positioning object by the positioning means and the power observation value output from the observation means, a function indicating the relationship between the power of the signal and the distance from the observation position to the positioning object is obtained for each group. Is calculated as the residual of all power observations, and the sum of the residuals of all power observations and the residuals of all signal observations is calculated. Since it comprised so that there may be an effect which can improve the positioning precision of the target which is a positioning target object.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による測位装置を示す構成図である。
図1において、信号受信部1は例えばアンテナなどから構成されており、移動プラットホーム上で、測位対象物であるターゲットから時系列に到来する信号を受信する処理を実施する。
測角観測部2は信号受信部1により時系列に受信された信号の受信角度を示す測角値(信号観測値)を観測する観測機器である。
電力観測部3は信号受信部1により時系列に受信された信号の電力を観測する観測機器である。
なお、信号受信部1、測角観測部2及び電力観測部3から観測手段が構成されている。
ここでは、観測手段が信号受信部1、測角観測部2及び電力観測部3から構成されている例を示しているが、信号受信部1、測角観測部2及び電力観測部3が一体化されているものであってもよい。
1 is a block diagram showing a positioning apparatus according to
In FIG. 1, the
The angle
The
The
Here, an example is shown in which the observation means is composed of the
測角値格納部4は測角観測部2により観測された測角値を格納するメモリである。
電力観測値格納部5は電力観測部3により観測された電力観測値を格納するメモリである。
グルーピング部6は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、測角値格納部4により格納されている測角値をランダムにグループ分けする処理を実施する。なお、グルーピング部6はグループ分け手段を構成している。
The angle measurement
The power observation
The
グループメモリ部7はメモリ領域がグループ別に分割されており、各グループに属している測角値を格納する。
測位処理部8は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、グルーピング部6により分けられたグループ毎に、当該グループに属している測角値を用いて、ターゲットを測位する処理を実施する。なお、測位処理部8は測位手段を構成している。
The
The
残差総和算出部9は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、測位処理部8によるターゲットの測位値を用いて、測角値格納部4により格納されている全ての測角値の残差及び電力観測値格納部5により格納されている全ての電力観測値の残差を算出して、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する処理を実施する。なお、残差総和算出部9は残差総和算出手段を構成している。
グループ更新処理部10は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、残差総和算出部9により算出された残差の総和が最小になるように、グループメモリ部7においてグループ毎に格納されている測角値の属するグループを更新する処理を実施する。なお、グループ更新処理部10はグループ更新手段を構成している。
The residual
The group
図1では、測位装置の構成要素である信号受信部1、測角観測部2、電力観測部3、測角値格納部4、電力観測値格納部5、グルーピング部6、グループメモリ部7、測位処理部8、残差総和算出部9及びグループ更新処理部10のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを示したが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。この場合には、信号受信部1、測角観測部2、電力観測部3、グルーピング部6、測位処理部8、残差総和算出部9及びグループ更新処理部10の処理内容を記述しているプログラムの全部又は一部をコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図2はこの発明の実施の形態1による測位装置の処理内容(測位方法)を示すフローチャートである。
In FIG. 1, the
FIG. 2 is a flowchart showing the processing contents (positioning method) of the positioning apparatus according to
次に動作について説明する。
信号受信部1は、移動プラットホーム上で、測位対象物であるターゲットから時系列に到来する信号を受信する(ステップST1)。
測角観測部2は、信号受信部1がターゲットから時系列に到来する信号を受信すると、その信号の受信角度を観測し、その観測結果である観測時刻tkの測角値θ(tk)(k=1,・・・,K)を測角値格納部4に格納する(ステップST2)。
電力観測部3は、信号受信部1がターゲットから時系列に到来する信号を受信すると、その信号の電力を観測し、その観測結果である観測時刻tkの電力観測値P(tk)(k=1,・・・,K)を電力観測値格納部5に格納する(ステップST3)。
Next, the operation will be described.
The
When the
グルーピング部6は、測角値格納部4により格納されている観測時刻tkの測角値θ(tk)をランダムにグループ分けし、その測角値θ(tk)をグループメモリ部7に格納する(ステップST4)。
例えば、測角値θ(tk)が属するグループが第1グループであれば、グループメモリ部7における第1グループの対応領域に測角値θ(tk)を格納し、その測角値θ(tk)が属するグループが第2グループであれば、グループメモリ部7における第2グループの対応領域に測角値θ(tk)を格納する。
The
For example, if the group to which the angle measurement value θ (t k ) belongs is the first group, the angle measurement value θ (t k ) is stored in the corresponding area of the first group in the
測位処理部8は、グルーピング部6が観測時刻tkの測角値θ(tk)をランダムにグループ分けすると、グループメモリ部7に格納されている各グループに属している測角値θ(tk)を用いて、グループ毎にターゲットを測位する(ステップST5)。
即ち、測位処理部8は、例えば、図9に示すように、2つのターゲットから信号が到来してきており、観測時刻tk(k=1,2,3・・・,6)の測角値θ(tk)が2つのグループに分けられる場合、例えば、第1ターゲットの測位値である測位置ベクトルxハット1については、測角値{θ(t1),θ(t3),θ(t6)}を用いて、計算することができる。
When the
That is, for example, as shown in FIG. 9, the
第1ターゲットの測位値である測位置ベクトルxハット1は、例えば、下記の最小二乗解によって計算することができる。
The positioning vector x hat 1 which is the positioning value of the first target can be calculated by, for example, the following least squares solution.
第2ターゲットの測位値である測位置ベクトルxハット2については、測角値{θ(t2),θ(t4),θ(t5)}を用いて、同様に計算することができる。
これにより、各ターゲットの測位値が得られるが、グルーピング部6による測角値θ(tk)のグループ分けはランダムに行われたものであって、その測角値θ(tk)の到来元を正確に判別してグループ分けしたものではない。
したがって、この段階での各ターゲットの測位値は誤差を含んでおり、高精度な測位値を得るには、各測角値θ(tk)が属しているグループを更新する必要がある。
The positioning vector x hat 2 , which is the positioning value of the second target, can be calculated in the same manner using the angle measurement values {θ (t 2 ), θ (t 4 ), θ (t 5 )}. .
Thereby, the positioning value of each target is obtained, but the grouping of the angle measurement value θ (t k ) by the
Therefore, the positioning value of each target at this stage includes an error, and in order to obtain a highly accurate positioning value, it is necessary to update the group to which each angle value θ (t k ) belongs.
この実施の形態1では、下記の式(17)の指標値が最小となるようなグルーピングを行う。
In the first embodiment, grouping is performed so that the index value of the following equation (17) is minimized.
式(17)において、Jはターゲット数、θ(tk)は時刻tkにおける測角値(k=1,・・・,K)である。
θハットj(tk)は時刻tkにおける第jターゲットの角度推定値、xハットjは第jターゲットの測位置ベクトル(j=1,・・・,J)、σθは測角値の測定誤差標準偏差である。
P(tk)は時刻tkにおける電力観測値、Pハットj(tk)は時刻tkにおける第jターゲットの電力推定値、σPは電力観測値の測定誤差標準偏差である。
ここでは、電子出願の関係上、アルファベット文字に付いている「^」をハットと表記している。
In Expression (17), J is the number of targets, and θ (t k ) is an angle measurement value (k = 1,..., K) at time t k .
θ hat j (t k ) is an estimated angle value of the j th target at time t k , x hat j is a position vector (j = 1,..., J) of the j th target, and σ θ is an angle value. Measurement error standard deviation.
P (t k ) is the power observation value at time t k , P hat j (t k ) is the power estimation value of the jth target at time t k , and σ P is the measurement error standard deviation of the power observation value.
Here, for the purposes of electronic filing, “^” attached to alphabet letters is described as a hat.
以下、グループの更新処理を具体的に説明する。
残差総和算出部9は、測角値格納部4により格納されている全ての測角値θ(tk)の残差を算出する(ステップST6)。
即ち、残差総和算出部9は、測位処理部8による第jターゲットの測位値である測位置ベクトルxハットjと、時刻tkにおける移動プラットホームの位置Xp(tk)から、時刻tkにおける第jターゲットの角度推定値θハットj(tk)を算出する。
図9の例では、第1ターゲットの角度推定値θハット1(tk)については下記の式(18)で算出することができる。
The group update process will be specifically described below.
The residual
That is, the residual
In the example of FIG. 9, the angle estimate value θ hat 1 (t k ) of the first target can be calculated by the following equation (18).
残差総和算出部9は、時刻tkにおける第jターゲットの角度推定値θハットj(tk)を算出すると、その角度推定値θハットj(tk)と時刻tkにおける測角値θ(tk)から、第jターゲットの測角値残差を算出する。
図9の例では、時刻tk=t1,t3,t6について、式(18)を計算する場合、第1ターゲットの測角値残差は、下記の式(19)のようになる。
After calculating the estimated angle value θ hat j (t k ) of the j-th target at time t k , the residual
In the example of FIG. 9, when calculating Equation (18) for times t k = t 1 , t 3 , and t 6 , the angle measurement residual of the first target is as shown in Equation (19) below. .
次に、残差総和算出部9は、電力観測値格納部5により格納されている全ての電力観測値P(tk)の残差を算出する(ステップST7)。
即ち、残差総和算出部9は、信号の電力はターゲットと移動プラットホームの距離rの二乗に反比例するため、下記の式(20)の関数において、未知係数αについてのフィッティングを行うと、その関数と電力観測値P(tk)の差が残差となる。
フィッティング方法は特に限定するものではないが、例えば、最小二乗フィッティングの解は次式で与えられる。
Next, the residual sum
That is, the residual
The fitting method is not particularly limited. For example, the solution of the least square fitting is given by the following equation.
残差総和算出部9は、各グループについて計算することにより、それぞれのグループのフィッティング関数を求める。例えば、図3に示すように、2つのターゲットがある場合、第1ターゲットと第2ターゲットについてフィッティング関数を求める。
これらのフィッティング関数と、それぞれの時刻tkにおける電力観測値P(tk)の差が残差となり、これらの和が最終的な電力観測値残差となる。
The residual
The difference between these fitting functions and the power observation value P (t k ) at each time t k becomes a residual, and the sum of these becomes the final power observation value residual.
残差総和算出部9は、全ての測角値θ(tk)の残差と、全ての電力観測値P(tk)の残差とを算出すると、式(17)に示すように、全ての測角値θ(tk)の残差と全ての電力観測値P(tk)の残差との総和を算出する(ステップST8)。
When the residual
グループ更新処理部10は、残差総和算出部9が測角値残差と電力観測値残差の総和を算出すると、その総和が最小になるように、グループメモリ部7において、グループ毎に格納されている測角値θ(tk)の属するグループを更新する(ステップST9)。
例えば、2つのターゲットが存在するとき、ある測角値θ(tk)が第1グループに属している場合よりも、第2グループに属している方が、測角値残差と電力観測値残差の総和が小さくなる場合、その測角値θ(tk)の属するグループを第1グループから第2グループに変更する。
The group
For example, when there are two targets, the angle measurement residual and the power observation value belong to the second group rather than the case where a certain angle measurement value θ (t k ) belongs to the first group. When the total sum of residuals becomes small, the group to which the angle measurement value θ (t k ) belongs is changed from the first group to the second group.
グループ更新処理部10は、測角値残差と電力観測値残差の総和が最小化して、測角値θ(tk)の属するグループを変更する必要が無くなると、測角値θ(tk)の属するグループが収束しているものと判定し(ステップST10)、一連の処理を終了する。
なお、測角値θ(tk)の属するグループが変更されると、グループ更新処理部10により収束していないと判定されて(ステップST10)、ステップST5の処理に戻り、ステップST5〜ST10の処理が繰り返される。
The group
When the group to which the angle measurement value θ (t k ) belongs is changed, the group
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、ターゲットから時系列に到来する信号の受信角度を示す測角値を観測する測角観測部2と、上記信号の電力を観測する電力観測部3と、測角観測部2により観測された測角値のグループ分けを行うグルーピング部6と、グルーピング部6により分けられたグループ毎に、当該グループに属している測角値を用いて、ターゲットを測位する測位処理部8と、測位処理部8によるターゲットの測位値を用いて、測角観測部2により観測された全ての測角値の残差及び電力観測部3により観測された全ての電力観測値の残差を算出して、全ての測角値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出部9とを設け、グループ更新処理部10が、残差総和算出部9により算出された残差の総和が最小になるように、各測角値の属するグループを更新するように構成したので、測角値のグルーピング精度が向上する。その結果、ターゲットの測位精度を高めることができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the first embodiment, the angle
この実施の形態1では、残差総和算出部9が、全ての測角値θ(tk)の残差と、全ての電力観測値P(tk)の残差との総和を算出するものを示したが、下記の式(24)に示すように、全ての測角値θ(tk)の残差と、全ての電力観測値P(tk)の残差との重み付け和を算出し、グループ更新処理部10が、残差総和算出部9により算出された重み付け和が最小になるように、各測角値θ(tk)の属するグループを更新するようにしてもよい。
In the first embodiment, the residual
この実施の形態1では、信号受信部1により時系列に受信された信号の観測値として、測角観測部2が測角値θ(tk)を観測するものを示したが、信号観測値はターゲットに関する測定量であれば、測角値θ(tk)に限るものではない。
例えば、信号の観測値として、信号の到来時間を示すTOA(Time Of Arrival)値や、信号の到来周波数を示すFOA(Frequency Of Arrival)値などでもよい。
また、2機の移動プラットホームがある場合、2機の移動プラットホームで受信した信号の到来時間差を示すTDOA(Time Difference Of Arrival)値や、到来周波数差を示すFDOA(Frequency Difference Of Arrival)値などでもよい。
In the first embodiment, the
For example, the observed value of the signal may be a TOA (Time Of Arrival) value indicating the arrival time of the signal, a FOA (Frequency Of Arrival) value indicating the arrival frequency of the signal, or the like.
In addition, when there are two mobile platforms, the TDOA (Time Difference Of Arrival) value indicating the arrival time difference between signals received on the two mobile platforms, the FDOA (Frequency Difference Of Arrival) value indicating the difference in arrival frequency, etc. Good.
信号の観測値として、TOA値、FOA値、TDOA値やFDOA値を用いる場合、式(17)におけるθの代わりに、TOA値、FOA値、TDOA値やFDOA値を使用すればよい。
具体的には、TOA値をτ、FOA値をf、TDOA値をΔτ、FDOA値をΔfとすると、式(17)の代わりに、下記の式(25)〜(28)を用いればよい。
When a TOA value, FOA value, TDOA value, or FDOA value is used as an observed value of a signal, a TOA value, FOA value, TDOA value, or FDOA value may be used instead of θ in Equation (17).
Specifically, when the TOA value is τ, the FOA value is f, the TDOA value is Δτ, and the FDOA value is Δf, the following equations (25) to (28) may be used instead of the equation (17).
ここで、στはTOA値の測定誤差標準偏差、σfはFOA値の測定誤差標準偏差、σΔτはTDOA値の測定誤差標準偏差、σΔfはFDOA値の測定誤差標準偏差である。
TOA値、FOA値、TDOA値やFDOA値に基づく測位方法では、式(11)から式(16)と同様の連立方程式を立てて、ターゲットの測位位置ベクトルxハットについて最小二乗解を計算すればよい。
詳細は、例えば、下記の非特許文献2,3に開示されている。
[非特許文献2]
PAUL C.CHESTNUT,“Emitter Location Accuracy Using TDOA and Differential Doppler”,IEEE TRANSACTIONS ON AEROSPACE AND ELECTRONIC SYSTEMS VOL.AES−18,NO.2 MARCH 1982
[非特許文献3]
U.Engel,“A Geolocation Method using TOA and FOA Measurements”,PROCEEDINGS OF THE 6th WORKSHOP ON POSITIONING,NAVIGATION AND COMMUNICATION 2009 (WPNC’09).
Here, σ τ is the measurement error standard deviation of the TOA value, σ f is the measurement error standard deviation of the FOA value, σ Δτ is the measurement error standard deviation of the TDOA value, and σ Δf is the measurement error standard deviation of the FDOA value.
In the positioning method based on the TOA value, the FOA value, the TDOA value, and the FDOA value, if the simultaneous equations similar to the equations (11) to (16) are established, the least square solution is calculated for the positioning position vector x hat of the target. Good.
Details are disclosed in
[Non-Patent Document 2]
PAUL C.I. CHESTNUT, “Emitter Location Accuracy Using TDOA and Differential Doppler”, IEEE TRANSACTIONS ON AEROSPACE AND ELECTRONIC SYSTEMS VOL. AES-18, NO. 2 MARCH 1982
[Non-Patent Document 3]
U. Engel, “A Geomation Methodology TOA and FOA Measurements”, PROCEEDINGS OF THE 6th WORKSHOP ON POSITIONING, NAVIGATION AND COMMUNICATION 2009 '.
なお、各時刻で複数の種類の信号観測値が得られる場合があるが、例えば、TDOA値とFDOA値のペアが得られる場合、下記の式(29)を用いればよい。
In addition, a plurality of types of signal observation values may be obtained at each time. For example, when a pair of TDOA value and FDOA value is obtained, the following equation (29) may be used.
また、測角値として、方位角Azと仰角Elのペアが得られる場合、下記の式(30)を用いればよい。
Further, when a pair of the azimuth angle Az and the elevation angle El is obtained as an angle measurement value, the following equation (30) may be used.
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2による測位装置を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
グルーピング部11は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、測角値格納部4により格納されている測角値を総当りでグループ分けする処理を実施する。なお、グルーピング部11はグループ分け手段を構成している。
FIG. 4 is a block diagram showing a positioning apparatus according to
The grouping unit 11 is composed of, for example, a semiconductor integrated circuit on which a CPU is mounted, a one-chip microcomputer, or the like, and performs processing for grouping the measured angle values stored by the measured angle
測位処理部12は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、グルーピング部11により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、任意のグループの組み合わせを選択し、その組み合わせのグループ毎に、当該グループに属している測角値を用いて、ターゲットを測位する処理を実施する。なお、測位処理部12は測位手段を構成している。
グループ選択部13は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、グルーピング部11により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、残差総和算出部9により算出された残差の総和が最小のグループの組み合わせを選択する処理を実施する。なお、グループ選択部13はグループ選択手段を構成している。
The
The
図4では、測位装置の構成要素である信号受信部1、測角観測部2、電力観測部3、測角値格納部4、電力観測値格納部5、グルーピング部11、グループメモリ部7、測位処理部12、残差総和算出部9及びグループ選択部13のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを示したが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。この場合には、信号受信部1、測角観測部2、電力観測部3、グルーピング部11、測位処理部12、残差総和算出部9及びグループ選択部13の処理内容を記述しているプログラムの全部又は一部をコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図5はこの発明の実施の形態2による測位装置の処理内容(測位方法)を示すフローチャートである。
In FIG. 4, the
FIG. 5 is a flowchart showing the processing contents (positioning method) of the positioning device according to
次に動作について説明する。
この実施の形態2では、信号受信部1により時系列に受信された信号の観測値として、測角観測部2が測角値θ(tk)を観測するものについて説明するが、上記実施の形態1と同様に、信号観測値はターゲットに関する測定量であれば、測角値θ(tk)に限るものではなく、例えば、信号の観測値として、TOA値、FOA値、TDOA値やFDOA値などを観測するようにしてもよい。
Next, the operation will be described.
In the second embodiment, as the observed value of the signal received in time series by the
グルーピング部11は、上記実施の形態1と同様にして、測角観測部2が観測時刻tkの測角値θ(tk)(k=1,・・・,K)を測角値格納部4に格納すると、測角値格納部4により格納されている観測時刻tkの測角値θ(tk)を総当りでグループ分けし、その測角値θ(tk)をグループメモリ部7に格納する(ステップST11)。
例えば、2つのターゲットがあるとき、3つの測角値θ(t1),θ(t2),θ(t3)が得られている場合、3つの測角値θ(t1),θ(t2),θ(t3)を2つのグループに振り分ける組み合わせは下記の8通りとなるため、3つの測角値θ(t1),θ(t2),θ(t3)を8通りのグループの組み合わせに振り分けを行う。
In the grouping unit 11, as in the first embodiment, the angle
For example, when there are two targets, when three angle measurement values θ (t 1 ), θ (t 2 ), θ (t 3 ) are obtained, three angle measurement values θ (t 1 ), θ Since (t 2 ) and θ (t 3 ) are divided into two groups in the following eight combinations, three angle measurement values θ (t 1 ), θ (t 2 ), and θ (t 3 ) are set to 8 Sort into combinations of street groups.
第1グループ 第2グループ
(1) θ(t1) θ(t2),θ(t3)
(2) θ(t2) θ(t1),θ(t3)
(3) θ(t3) θ(t1),θ(t2)
(4) θ(t1),θ(t2) θ(t3)
(5) θ(t1),θ(t3) θ(t2)
(6) θ(t2),θ(t3) θ(t1)
(7) θ(t1),θ(t2),θ(t3) なし
(8) なし θ(t1),θ(t2),θ(t3)
First group Second group (1) θ (t 1 ) θ (t 2 ), θ (t 3 )
(2) θ (t 2 ) θ (t 1 ), θ (t 3 )
(3) θ (t 3 ) θ (t 1 ), θ (t 2 )
(4) θ (t 1 ), θ (t 2 ) θ (t 3 )
(5) θ (t 1 ), θ (t 3 ) θ (t 2 )
(6) θ (t 2 ), θ (t 3 ) θ (t 1 )
(7) θ (t 1 ), θ (t 2 ), θ (t 3 ) None (8) None θ (t 1 ), θ (t 2 ), θ (t 3 )
測位処理部12は、グルーピング部11が観測時刻tkの測角値θ(tk)を総当りでグループ分けすると、総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、未だ選択していない任意のグループの組み合わせを選択する(ステップST12)。
測位処理部12は、任意のグループの組み合わせを選択すると、その組み合わせのグループ毎に、当該グループに属している測角値θ(tk)を用いて、ターゲットを測位する(ステップST13)。
ターゲットの測位処理自体は、図1の測位処理部8と同様であるため詳細な説明を省略するが、例えば、組み合わせ(1)を選択する場合、測角値θ(t1)を用いて、第1ターゲットの測位を行い、測角値θ(t2),θ(t3)を用いて、第2ターゲットの測位を行う。
When the grouping unit 11 divides the angle measurement value θ (t k ) at the observation time t k into brute force groups, the
When selecting a combination of arbitrary groups, the
Since the target positioning process itself is the same as that of the
残差総和算出部9は、測位処理部12がターゲットを測位すると、上記実施の形態1と同様に、測角値格納部4により格納されている全ての測角値θ(tk)の残差を算出する(ステップST6)。
例えば、組み合わせ(1)が選択されている場合、測角値θ(t1)が第1グループに属し、測角値θ(t2),θ(t3)が第2グループに属しているものとして、測角値θ(tk)の残差を算出する。
また、残差総和算出部9は、上記実施の形態1と同様に、電力観測値格納部5により格納されている全ての電力観測値P(tk)の残差を算出する(ステップST7)。
また、残差総和算出部9は、上記実施の形態1と同様に、全ての測角値θ(tk)の残差と全ての電力観測値P(tk)の残差との総和を算出する(ステップST8)。
When the
For example, when the combination (1) is selected, the angle measurement value θ (t 1 ) belongs to the first group, and the angle measurement values θ (t 2 ) and θ (t 3 ) belong to the second group. As a thing, the residual of the measured angle value θ (t k ) is calculated.
Further, the residual
Also, the residual
測位処理部12は、グルーピング部11により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中で、未だ選択していないグループの組み合わせが残っているか否かを判定し(ステップST14)、選択していないグループの組み合わせが残っていれば、ステップST12の処理に戻って、未選択のグループの組み合わせを選択する。以降、ステップST13,ST6〜ST8,ST14の処理を繰り返し実施する。
The
グループ選択部13は、全てのグループの組み合わせが選択されて、残差総和算出部9により残差の総和が算出されると、グルーピング部11により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中で、残差総和算出部9により算出された残差の総和が最小のグループの組み合わせを選択する(ステップST15)。
例えば、組み合わせ(3)が選択されたときの残差の総和が最小である場合、測角値θ(t3)を用いて測位された第1ターゲットの測位値xハット1と、測角値θ(t1),θ(t2)を用いて測位された第2ターゲットの測位値xハット2とが測位結果として出力される。
When all group combinations are selected and the total sum of residuals is calculated by the residual
For example, when the sum of the residuals when the combination (3) is selected is the minimum, the positioning value x hat 1 of the first target measured using the positioning value θ (t 3 ), and the measuring value The positioning value x hat 2 of the second target measured using θ (t 1 ) and θ (t 2 ) is output as a positioning result.
以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、ターゲットから時系列に到来する信号の受信角度を示す測角値を観測する測角観測部2と、上記信号の電力を観測する電力観測部3と、測角観測部2により観測された測角値を総当りでグループ分けを行うグルーピング部11と、グルーピング部11により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、任意のグループの組み合わせを選択し、その組み合わせのグループ毎に、当該グループに属している測角値を用いて、ターゲットを測位する測位処理部12と、測位処理部12によるターゲットの測位値を用いて、測角観測部2により観測された全ての測角値の残差及び電力観測部3により観測された全ての電力観測値の残差を算出して、全ての信号観測値の残差と全ての電力観測値の残差との総和を算出する残差総和算出部9とを設け、グループ選択部13が、グルーピング部11により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、残差総和算出部9により算出された残差の総和が最小のグループの組み合わせを選択するように構成したので、測角値のグルーピング精度が向上する。その結果、ターゲットの測位精度を高めることができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the second embodiment, the
実施の形態3.
図6はこの発明の実施の形態3による測位装置を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
測位処理部21は図1の測位処理部8と同様の処理部であり、測位処理部21は第1の測手段を構成している。
残差総和算出部22は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、測位処理部21によるターゲットの測位値を用いて、測角値格納部4により格納されている全ての測角値の残差を算出し、全ての測角値の残差の総和を算出する処理を実施する。なお、残差総和算出部22は残差総和算出手段を構成している。
6 is a block diagram showing a positioning apparatus according to
The
The residual sum
グループ更新処理部23は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、残差総和算出部22により算出された残差の総和が最小になるように、グループメモリ部7においてグループ毎に格納されている測角値の属するグループを更新する処理を実施する。なお、グループ更新処理部23は第1のグループ更新手段を構成している。
信号観測値除外部24は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、グループ更新処理部23により更新されたグループに属している測角値と同じ観測時刻の信号の電力観測値の残差を算出し、その測角値の残差又は電力観測値の残差が所定の閾値以上である場合、当該グループから上記測角値を除外する処理を実施する。なお、信号観測値除外部24は信号観測値除外手段を構成している。
The group
The signal observation
測位処理部25は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、信号観測値除外部24によりグループから除外されずに残っている測角値を用いて、グループ毎に測位対象物を測位する処理を実施する。なお、測位処理部25は第2の測位手段を構成している。
図6の例では、2つの測位処理部21,25が実装されているが、測位処理部21と測位処理部25が一体化されていてもよい。
The
In the example of FIG. 6, the two
グループ更新処理部26は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、測位処理部25による測位対象物の測位値を用いて、信号観測値除外部24によりグループから除外されずに残っている全ての測角値の残差を算出し、全ての測角値の残差の総和が最小になるように、上記測角値が属しているグループを更新する処理を実施する。なお、グループ更新処理部26は第2のグループ更新手段を構成している。
図6の例では、2つのグループ更新処理部23,26が実装されているが、グループ更新処理部23とグループ更新処理部26が一体化されていてもよい。
The group
In the example of FIG. 6, the two group
図6では、測位装置の構成要素である信号受信部1、測角観測部2、電力観測部3、測角値格納部4、電力観測値格納部5、グルーピング部6、グループメモリ部7、測位処理部21,25、残差総和算出部22、信号観測値除外部24及びグループ更新処理部23,26のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを示したが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。この場合には、信号受信部1、測角観測部2、電力観測部3、グルーピング部6、測位処理部21,25、残差総和算出部22、信号観測値除外部24及びグループ更新処理部23,26の処理内容を記述しているプログラムの全部又は一部をコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図7はこの発明の実施の形態3による測位装置の処理内容(測位方法)を示すフローチャートである。
In FIG. 6, the
FIG. 7 is a flowchart showing the processing contents (positioning method) of the positioning device according to
次に動作について説明する。
この実施の形態3では、信号受信部1により時系列に受信された信号の観測値として、測角観測部2が測角値θ(tk)を観測するものについて説明するが、上記実施の形態1と同様に、信号観測値はターゲットに関する測定量であれば、測角値θ(tk)に限るものではなく、例えば、信号の観測値として、TOA値、FOA値、TDOA値やFDOA値などを観測するようにしてもよい。
Next, the operation will be described.
In the third embodiment, as the observed value of the signal received in time series by the
図7において、ステップST1〜ST4の処理内容は、上記実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
測位処理部21は、図1の測位処理部8と同様に、グルーピング部6により分けられたグループ毎に、当該グループに属している測角値θ(tk)を用いて、ターゲットを測位する(ステップST5)。
残差総和算出部22は、測位処理部21がターゲットを測位すると、図1の残差総和算出部9と同様に、測角値格納部4により格納されている全ての測角値θ(tk)の残差を算出し(ステップST6)、全ての測角値θ(tk)の残差の総和を算出する(ステップST21)。
In FIG. 7, the processing contents of steps ST1 to ST4 are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
As with the
When the
グループ更新処理部23は、残差総和算出部22が全ての測角値θ(tk)の残差の総和を算出すると、図1のグループ更新処理部10と同様に、その総和が最小になるように、グループメモリ部7において、グループ毎に格納されている測角値θ(tk)の属するグループを更新する(ステップST9)。
When the residual
グループ更新処理部23は、全ての測角値θ(tk)の残差の総和が最小化して、測角値θ(tk)の属するグループを変更する必要が無くなると、測角値θ(tk)の属するグループが収束しているものと判定し(ステップST10)、次のステップST22に移行する。
なお、測角値θ(tk)の属するグループが変更されると、グループ更新処理部23により収束していないと判定されて(ステップST10)、ステップST5の処理に戻り、ステップST5,ST6,ST21,ST9,ST10の処理が繰り返される。
Group
When the group to which the angle measurement value θ (t k ) belongs is changed, it is determined that the group
信号観測値除外部24は、グループ更新処理部23が収束していると判定すると、グループ更新処理部23により更新されたグループに属している測角値θ(tk)の残差(残差総和算出部22により算出された測角値θ(tk)の残差)と予め設定されている閾値θthを比較し、その測角値θ(tk)の残差が閾値θth以上である場合には、その測角値θ(tk)は誤検出(何らかの影響で、正しい値から大きく外れている測定値)であるとみなして、当該グループからその測角値θ(tk)を除外する(ステップST22)。即ち、誤検出の測角値θ(tk)は、どのターゲットにも属さないため、新たに誤検出グループを用意して、その測角値θ(tk)を誤検出グループに移動させる。
When the signal observation
次に、信号観測値除外部24は、電力観測値格納部5から、グループ更新処理部23により更新されたグループに属している測角値θ(tk)と同じ観測時刻tkの信号の電力観測値P(tk)を取得し、図1の残差総和算出部9と同様の方法で、その電力観測値P(tk)の残差を算出する。
そして、信号観測値除外部24は、その電力観測値P(tk)の残差と予め設定されている閾値Pthを比較し、その電力観測値P(tk)の残差が閾値Pth以上である場合には、その電力観測値P(tk)は誤検出であるとみなして、当該グループからその電力観測値P(tk)と同じ観測時刻tkの信号の測角値θ(tk)を除外する(ステップST23)。
Next, the signal observation
Then, the signal observation
測位処理部25は、信号観測値除外部24によりグループから除外されずに残っている測角値θ(tk)を用いて、グループ毎に測位対象物を測位する(ステップST24)。
ターゲットの測位処理自体は、図1の測位処理部8と同様であるため詳細な説明を省略する。
The
Since the target positioning process itself is the same as that of the
グループ更新処理部26は、測位処理部25がターゲットを測位すると、残差総和算出部22と同様の方法で、信号観測値除外部24によりグループから除外されずに残っている全ての測角値θ(tk)の残差を算出して、全ての測角値θ(tk)の残差の総和を算出する(ステップST25)。
ここでは、グループ更新処理部26が測角値θ(tk)の残差を算出しているが、残差総和算出部22により算出された測角値θ(tk)の残差を利用するようにしてもよい。
When the
Here, the group
グループ更新処理部26は、グループから除外されずに残っている全ての測角値θ(tk)の残差の総和を算出すると、その総和が最小になるように、グループメモリ部7において、グループ毎に格納されている測角値θ(tk)の属するグループを更新する(ステップST26)。
例えば、2つのターゲットが存在するとき、ある測角値θ(tk)が第1グループに属している場合よりも、第2グループに属している方が、測角値θ(tk)の残差の総和が小さくなる場合、その測角値θ(tk)の属するグループを第1グループから第2グループに変更する。
When the group
For example, when two targets are present, there angle measurement value θ (t k) than if they belong to the first group, is better to belong to the second group, Hakakakuchi theta of (t k) When the total sum of residuals becomes small, the group to which the angle measurement value θ (t k ) belongs is changed from the first group to the second group.
ここでは、グループから除外されずに残っている全ての測角値θ(tk)の残差の総和が最小になるように、その測角値θ(tk)の属するグループを更新するようにしているが、図1のグループ更新処理部10と同様に、測角値θ(tk)の残差と電力観測値P(tk)の残差との総和が最小になるように、その測角値θ(tk)の属するグループを更新するようにしてもよい。
Here, the group to which the angle measurement value θ (t k ) belongs is updated so that the sum of the residuals of all the angle measurement values θ (t k ) remaining without being excluded from the group is minimized. However, as in the group
グループ更新処理部26は、残差の総和が最小化して、測角値θ(tk)の属するグループを変更する必要が無くなると、測角値θ(tk)の属するグループが収束しているものと判定し(ステップST27)、一連の処理を終了する。
なお、測角値θ(tk)の属するグループが変更されると、グループ更新処理部26により収束していないと判定されて(ステップST27)、ステップST22の処理に戻り、ステップST22〜ST27の処理が繰り返される。
When the total sum of residuals is minimized and the group to which the angle measurement value θ (t k ) belongs does not need to be changed, the group
When the group to which the angle measurement value θ (t k ) belongs is changed, it is determined that the group
以上で明らかなように、この実施の形態3によれば、測角値θ(tk)の属するグループの更新処理を2段階で行うとともに、測角値θ(tk)及び電力観測値P(tk)を閾値と比較して、誤検出の測角値θ(tk)をグループから除外するようにしているので、測角値P(tk)のグルーピング精度が向上する。その結果、ターゲットの測位精度を高めることができる効果を奏する。 As is apparent from the above, according to the third embodiment, the group to which the angle measurement value θ (t k ) belongs is updated in two stages, and the angle measurement value θ (t k ) and the power observation value P Since (t k ) is compared with the threshold value and the erroneously detected angle value θ (t k ) is excluded from the group, the grouping accuracy of the angle value P (t k ) is improved. As a result, the target positioning accuracy can be improved.
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
1 信号受信部(観測手段)、2 測角観測部(観測手段)、3 電力観測部(観測手段)、4 測角値格納部、5 電力観測値格納部、6,11 グルーピング部(グループ分け手段)、7 グループメモリ部、8,12 測位処理部(測位手段)、9 残差総和算出部(残差総和算出手段)、10 グループ更新処理部(グループ更新手段)、13 グループ選択部(グループ選択手段)、21 測位処理部(第1の測手段)、22 残差総和算出部(残差総和算出手段)、23 グループ更新処理部(第1のグループ更新手段)、24 信号観測値除外部(信号観測値除外手段)、25 測位処理部(第2の測位手段)、26 グループ更新処理部(第2のグループ更新手段)。 1. Signal receiving unit (observation means), 2. Angle measurement observation unit (observation means), 3. Electric power observation unit (observation means), 4. Angle measurement value storage unit, 5. Electric power observation value storage unit, 6, 11. Grouping unit (grouping) Means), 7 group memory section, 8, 12 positioning processing section (positioning means), 9 residual sum calculating section (residual sum calculating means), 10 group updating processing section (group updating means), 13 group selecting section (group) Selection means), 21 positioning processing section (first measurement means), 22 residual sum calculation section (residual sum calculation means), 23 group update processing section (first group update means), 24 signal observation value exclusion section (Signal observation value exclusion means), 25 positioning processing section (second positioning means), 26 group update processing section (second group updating means).
Claims (14)
上記観測手段から時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け手段と、
上記グループ分け手段により分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する測位手段と、
上記測位手段による測位対象物の測位値を用いて、上記観測手段から出力された全ての信号観測値の残差を算出し、残差の総和を算出する残差総和算出手段と、
上記残差総和算出手段により算出された残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新するグループ更新手段と
を備え、
上記残差総和算出手段は、上記測位手段による測位対象物の測位値および上記観測手段から出力された電力観測値を用いて、グループ毎に信号の電力および観測位置から測位対象物までの距離の関係を示す関数を求め、当該関数と観測時刻毎の電力観測値との差を加算した値を全ての電力観測値の残差として算出し、当該全ての電力観測値の残差と上記全ての信号観測値の残差の総和を算出する
ことを特徴とする測位装置。 Observing means for observing signals coming from a positioning object in time series, outputting signal observation values as the observation results, observing the power of the signals, and outputting power observation values as the observation results When,
Grouping means for grouping signal observation values output in time series from the observation means;
For each group divided by the grouping means, using the signal observation values belonging to the group, positioning means for positioning the positioning object;
Using the positioning values of the positioning object by the positioning means , calculating residuals of all signal observation values output from the observation means, and calculating a residual sum total calculating means for calculating the sum of residuals;
Group updating means for updating the group to which the signal observation value belongs so that the sum of the residuals calculated by the residual sum calculating means is minimized ,
The residual sum calculation means uses the positioning value of the positioning object by the positioning means and the power observation value output from the observation means to determine the power of the signal and the distance from the observation position to the positioning object for each group. A function indicating the relationship is obtained, and a value obtained by adding the difference between the function and the observed power value at each observation time is calculated as a residual of all the observed power values. Calculate the sum of the residuals of signal observations
A positioning device characterized by that .
上記観測手段から時系列に出力された信号観測値を総当りでグループ分けを行うグループ分け手段と、
上記グループ分け手段により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、任意のグループの組み合わせを選択し、その組み合わせのグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する測位手段と、
上記測位手段による測位対象物の測位値を用いて、上記観測手段から出力された全ての信号観測値の残差を算出し、残差の総和を算出する残差総和算出手段と、
上記グループ分け手段により総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、上記残差総和算出手段により算出された残差の総和が最小のグループの組み合わせを選択するグループ選択手段と
を備え、
上記残差総和算出手段は、上記測位手段による測位対象物の測位値および上記観測手段から出力された電力観測値を用いて、グループ毎に信号の電力および観測位置から測位対象物までの距離の関係を示す関数を求め、当該関数と観測時刻毎の電力観測値との差を加算した値を全ての電力観測値の残差として算出し、当該全ての電力観測値の残差と上記全ての信号観測値の残差の総和を算出する
ことを特徴とする測位装置。 Observing means for observing signals coming from a positioning object in time series, outputting signal observation values as the observation results, observing the power of the signals, and outputting power observation values as the observation results When,
A grouping means for grouping the signal observation values output in time series from the observation means by brute force;
From the combinations of all the groups divided by the grouping means, select a combination of arbitrary groups, and for each group of the combinations, using the signal observation values belonging to the group, the above Positioning means for positioning the positioning object;
Using the positioning values of the positioning object by the positioning means , calculating residuals of all signal observation values output from the observation means, and calculating a residual sum total calculating means for calculating the sum of residuals;
A group selection means for selecting a combination of groups having the smallest total sum of residuals calculated by the residual sum calculation means from among all combinations of groups divided by the round robin by the grouping means ;
The residual sum calculation means uses the positioning value of the positioning object by the positioning means and the power observation value output from the observation means to determine the power of the signal and the distance from the observation position to the positioning object for each group. A function indicating the relationship is obtained, and a value obtained by adding the difference between the function and the observed power value at each observation time is calculated as a residual of all the observed power values. Calculate the sum of the residuals of signal observations
A positioning device characterized by that .
上記観測手段から時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け手段と、
上記グループ分け手段により分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する第1の測位手段と、
上記第1の測位手段による測位対象物の測位値を用いて、上記観測手段から出力された全ての信号観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差の総和を算出する残差総和算出手段と、
上記残差総和算出手段により算出された残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新する第1のグループ更新手段と、
上記第1のグループ更新手段により更新されたグループに属している信号観測値と同じ観測時刻の信号の電力観測値の残差を算出し、上記信号観測値の残差又は上記電力観測値の残差が所定の閾値以上である場合、当該グループから上記信号観測値を除外する信号観測値除外手段と、
上記信号観測値除外手段によりグループから除外されずに残っている信号観測値を用いて、グループ毎に上記測位対象物を測位する第2の測位手段と、
上記第2の測位手段による測位対象物の測位値を用いて、上記信号観測値除外手段によりグループから除外されずに残っている全ての信号観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新する第2のグループ更新手段と
を備え、
上記信号観測値除外手段は、上記第1の測位手段による測位対象物の測位値および上記観測手段から出力された電力観測値を用いて、グループ毎に信号の電力および観測位置から測位対象物までの距離の関係を示す関数を求め、当該関数と観測時刻毎の電力観測値との差を電力観測値の残差として算出する
ことを特徴とする測位装置。 Observing means for observing signals coming from a positioning object in time series, outputting signal observation values as the observation results, observing the power of the signals, and outputting power observation values as the observation results When,
Grouping means for grouping signal observation values output in time series from the observation means;
For each group divided by the grouping means, first positioning means for positioning the positioning object using signal observation values belonging to the group;
The residual of all the signal observation values output from the observation means is calculated using the positioning values of the positioning object by the first positioning means, and the residual for calculating the sum of the residuals of all the signal observation values A difference sum calculating means;
First group updating means for updating a group to which the signal observation value belongs so that the sum of residuals calculated by the residual sum calculating means is minimized;
The residual of the power observation value of the signal at the same observation time as the signal observation value belonging to the group updated by the first group updating means is calculated, and the residual of the signal observation value or the residual power observation value is calculated. A signal observation value exclusion means for excluding the signal observation value from the group when the difference is equal to or greater than a predetermined threshold;
Second positioning means for positioning the positioning object for each group using the signal observation values that remain without being excluded from the group by the signal observation value exclusion means;
Using the positioning values of the positioning object by the second positioning means, the residuals of all signal observation values remaining without being excluded from the group by the signal observation value exclusion means are calculated, and all signal observation values are calculated. of so that the sum of the residual becomes minimum, and a second group update means for updating the group which the signal observed value belongs,
The signal observation value exclusion means uses the positioning value of the positioning object by the first positioning means and the power observation value output from the observation means, from the power of the signal and the observation position to the positioning object for each group. A function indicating the relationship between the distances is calculated, and the difference between the function and the observed power value at each observation time is calculated as the residual of the observed power value.
A positioning device characterized by that .
グループ分け手段が上記観測処理ステップで時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け処理ステップと、
測位手段が上記グループ分け処理ステップで分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する測位処理ステップと、
残差総和算出手段が上記測位処理ステップでの測位対象物の測位値を用いて、上記観測処理ステップで出力された全ての信号観測値の残差を算出し、残差の総和を算出する残差総和算出処理ステップと、
グループ更新手段が上記残差総和算出処理ステップで算出された残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新するグループ更新処理ステップと
を備え、
上記残差総和算出処理ステップでは、上記残差総和算出手段が、上記測位処理ステップによる測位対象物の測位値および上記観測処理ステップで出力された電力観測値を用いて、グループ毎に信号の電力および観測位置から測位対象物までの距離の関係を示す関数を求め、当該関数と観測時刻毎の電力観測値との差を加算した値を全ての電力観測値の残差として算出し、当該全ての電力観測値の残差と上記全ての信号観測値の残差の総和を算出する
ことを特徴とする測位方法。 The observation means observes the signal coming from the positioning object in time series, outputs the signal observation value that is the observation result, and also observes the power of the signal and outputs the power observation value that is the observation result Observation processing steps to
A grouping processing step in which the grouping means groups the signal observation values output in time series in the observation processing step;
For each group in which the positioning means is divided in the grouping processing step, a positioning processing step for positioning the positioning object using a signal observation value belonging to the group; and
Of remaining residual sum calculating means using the positioning value of the positioning object in the positioning process step, to calculate the residual of all signal observation value output by the observation processing step, to calculate the sum of the residual Difference sum calculation processing step;
A group update processing step for updating the group to which the signal observation value belongs so that the group update means minimizes the total sum of the residuals calculated in the residual sum calculation processing step ,
In the residual sum calculation processing step, the residual sum calculation means uses the positioning value of the positioning object obtained in the positioning processing step and the power observation value output in the observation processing step, and the signal power for each group. And a function indicating the relationship between the distance from the observation position to the positioning object, and a value obtained by adding the difference between the function and the power observation value at each observation time is calculated as a residual of all power observation values. Calculate the sum of the residuals of the power observations and the residuals of all the above signal observations
A positioning method characterized by that .
グループ分け手段が上記観測処理ステップで時系列に出力された信号観測値を総当りでグループ分けを行うグループ分け処理ステップと、
測位手段が上記グループ分け処理ステップで総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、任意のグループの組み合わせを選択し、その組み合わせのグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する測位処理ステップと、
残差総和算出手段が上記測位処理ステップでの測位対象物の測位値を用いて、上記観測処理ステップで出力された全ての信号観測値の残差を算出し、残差の総和を算出する残差総和算出処理ステップと、
グループ選択手段が上記グループ分け処理ステップで総当りで分けられた全てのグループの組み合わせの中から、上記残差総和算出処理ステップで算出された残差の総和が最小のグループの組み合わせを選択するグループ選択処理ステップとを備え、
上記残差総和算出処理ステップでは、上記残差総和算出手段が、上記測位処理ステップによる測位対象物の測位値および上記観測処理ステップで出力された電力観測値を用いて、グループ毎に信号の電力および観測位置から測位対象物までの距離の関係を示す関数を求め、当該関数と観測時刻毎の電力観測値との差を加算した値を全ての電力観測値の残差として算出し、当該全ての電力観測値の残差と上記全ての信号観測値の残差の総和を算出する
ことを特徴とする測位方法。 The observation means observes the signal coming from the positioning object in time series, outputs the signal observation value that is the observation result, and also observes the power of the signal and outputs the power observation value that is the observation result Observation processing steps to
A grouping processing step in which the grouping means groups the signal observation values output in time series in the observation processing step in a round robin,
The positioning means selects an arbitrary group combination from all the group combinations divided by the round robin in the grouping processing step, and for each combination group, the signal observation value belonging to the group is selected. And using the positioning processing step for positioning the positioning object,
Of remaining residual sum calculating means using the positioning value of the positioning object in the positioning process step, to calculate the residual of all signal observation value output by the observation processing step, to calculate the sum of the residual Difference sum calculation processing step;
A group in which the group selection means selects a combination of groups having the smallest residual sum calculated in the residual sum calculation processing step from among all the combinations of the brute force in the grouping processing step. A selection processing step ,
In the residual sum calculation processing step, the residual sum calculation means uses the positioning value of the positioning object obtained in the positioning processing step and the power observation value output in the observation processing step, and the signal power for each group. And a function indicating the relationship between the distance from the observation position to the positioning object, and a value obtained by adding the difference between the function and the power observation value at each observation time is calculated as a residual of all power observation values. Calculate the sum of the residuals of the power observations and the residuals of all the above signal observations
A positioning method characterized by that .
第1の測位手段が上記観測処理ステップで時系列に出力された信号観測値のグループ分けを行うグループ分け処理ステップと、
第1の測位手段が上記グループ分け処理ステップで分けられたグループ毎に、当該グループに属している信号観測値を用いて、上記測位対象物を測位する第1の測位処理ステップと、
残差総和算出手段が上記第1の測位処理ステップでの測位対象物の測位値を用いて、上記観測処理ステップで出力された全ての信号観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差の総和を算出する残差総和算出処理ステップと、
第1のグループ更新手段が上記残差総和算出処理ステップで算出された残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新する第1のグループ更新処理ステップと、
信号観測値除外手段が上記第1のグループ更新処理ステップで更新されたグループに属している信号観測値と同じ観測時刻の信号の電力観測値の残差を算出し、上記信号観測値の残差又は上記電力観測値の残差が所定の閾値以上である場合、当該グループから上記信号観測値を除外する信号観測値除外処理ステップと、
第2の測位手段が上記信号観測値除外処理ステップでグループから除外されずに残っている信号観測値を用いて、グループ毎に上記測位対象物を測位する第2の測位処理ステップと、
第2のグループ更新手段が上記第2の測位処理ステップでの測位対象物の測位値を用いて、上記信号観測値除外処理ステップでグループから除外されずに残っている全ての信号観測値の残差を算出し、全ての信号観測値の残差の総和が最小になるように、上記信号観測値が属しているグループを更新する第2のグループ更新処理ステップと
を備え、
上記信号観測値除外処理ステップでは、上記信号観測値除外手段が、上記第1の測位処理ステップによる測位対象物の測位値および上記観測処理ステップで出力された電力観測値を用いて、グループ毎に信号の電力および観測位置から測位対象物までの距離の関係を示す関数を求め、当該関数と観測時刻毎の電力観測値との差を電力観測値の残差として算出する
ことを特徴とする測位方法。 The observation means observes the signal coming from the positioning object in time series, outputs the signal observation value that is the observation result, and also observes the power of the signal and outputs the power observation value that is the observation result Observation processing steps to
A grouping processing step in which the first positioning means groups signal observation values output in time series in the observation processing step;
A first positioning processing step of positioning the positioning object using a signal observation value belonging to the group for each group divided by the grouping processing step by the first positioning means;
The residual sum calculation means calculates the residuals of all the signal observation values output in the observation processing step using the positioning values of the positioning object in the first positioning processing step, and all the signal observation values A residual sum calculation processing step for calculating a residual sum of
A first group update processing step for updating a group to which the signal observation value belongs so that the first group update means has a minimum sum of the residuals calculated in the residual sum calculation processing step;
The signal observation value exclusion means calculates a residual of the power observation value of the signal at the same observation time as the signal observation value belonging to the group updated in the first group update processing step, and the residual of the signal observation value Or if the residual of the power observation value is equal to or greater than a predetermined threshold, a signal observation value exclusion processing step of excluding the signal observation value from the group;
A second positioning processing step in which the second positioning means positions the positioning object for each group using the signal observation values remaining without being excluded from the group in the signal observation value exclusion processing step;
The second group updating means uses the positioning value of the positioning object in the second positioning processing step, and the remaining signal observation values remaining without being excluded from the group in the signal observation value exclusion processing step. A second group update processing step of calculating a difference and updating a group to which the signal observation value belongs so that a sum of residuals of all the signal observation values is minimized ,
In the signal observation value exclusion processing step, the signal observation value exclusion means uses the positioning value of the positioning object obtained in the first positioning processing step and the power observation value output in the observation processing step for each group. Obtain a function indicating the relationship between the power of the signal and the distance from the observation position to the positioning object, and calculate the difference between the function and the observed power value at each observation time as the residual of the observed power value
A positioning method characterized by that .
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