JP6635380B2 - Direction estimation method, position estimation method and direction estimation device - Google Patents

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Description

本発明は、方向推定方法、位置推定方法および方向推定装置に関する。   The present invention relates to a direction estimation method, a position estimation method, and a direction estimation device.

人物の位置や状態を知る方法として、無線信号を利用する方法が検討されている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、フーリエ変換を用いてドップラーシフトを含む成分を解析することで検出対象となる人物の位置や状態を知ることができる推定方法等が開示されている。   As a method of knowing the position and state of a person, a method using a radio signal has been studied (for example, Patent Document 1). Patent Literature 1 discloses an estimation method and the like in which a position and a state of a person to be detected can be known by analyzing a component including a Doppler shift using Fourier transform.

特開２０１５−１１７９７２号公報JP-A-2005-117792 特開２０１５−０７２１７３号公報JP-A-2015-07173 特開２０１５−１１９７７０号公報JP 2015-119770 A 特表２０１３−５５８８１０号公報JP-T-2013-558810 特開２０１４−２１５２００号公報JP 2014-215200 A 特開２０１５−１１７９６１号公報JP 2015-117961 A 特開２００６−３２９６５８号公報JP 2006-329658 A 特開２０１５−１７５７００号公報JP 2015-175700 A

F. Adib, Z. Kabelac, D. Katabi, and R. Miller, “3D tracking via body radio reflections”, 11th USENIX Symp. Net. Systems Design \& Impl. (USENIX NSDI‘14), Apr. 2014.F. Adib, Z. Kabelac, D. Katabi, and R. Miller, “3D tracking via body radio reflections”, 11th USENIX Symp. Net. Systems Design \ & Impl. (USENIX NSDI‘14), Apr. 2014. Dai Sasakawa, Keita Konno, Naoki Honma, Kentaro Nishimori, Nobuyasu Takemura, Tsutomu Mitsui, “Fast Estimation Algorithm for Living Body Radar”, 2014 International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP 2014),FR3D,pp.583-584,Dec.2014Dai Sasakawa, Keita Konno, Naoki Honma, Kentaro Nishimori, Nobuyasu Takemura, Tsutomu Mitsui, “Fast Estimation Algorithm for Living Body Radar”, 2014 International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP 2014), FR3D, pp.583-584, Dec. 2014 プラプース・シリル，程俊，タユフェール・エディ，平田明史，大平孝，“エスパアンテナによるリアクタンスドメインＭＵＳＩＣ法”，電子情報通信学会技術報告，ＲＣＳ２００２−１４７，ｐｐ．１−８，２００２年８月．Plapus Cyril, Chun Shun, Tayufer Eddy, Akira Hirata, Takashi Ohira, "Reactance Domain MUSIC Method Using ESPAR Antenna", IEICE Technical Report, RCS 2002-147, pp. 139-143. 1-8, August 2002.

しかしながら、特許文献１などに開示される従来技術では、到来波の遅延時間や位相情報を観測可能な複数のアンテナが必要になるなど、人物の位置や方向を推定するために送信機側の位相情報を取得する必要がある。   However, in the related art disclosed in Patent Literature 1 and the like, a plurality of antennas capable of observing delay time and phase information of an incoming wave are required. Need to get information.

本発明は、上述の事情を鑑みてなされたもので、送信機側の位相情報を取得せずに受信側で受信した無線信号から、動体が存在する方向等の推定を行うことができる方向推定方法、位置推定方法および方向推定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to perform direction estimation that can estimate a direction in which a moving object is present from a radio signal received on a receiving side without acquiring phase information on a transmitter side. It is an object to provide a method, a position estimation method, and a direction estimation device.

上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る方向推定方法は、１つ以上の受信アンテナと、それぞれ可変負荷により終端された１以上の無給電アンテナと、前記受信アンテナより第１信号を受信する受信機とを備え、動体が存在する方向を推定する方向推定装置の方向推定方法であって、変化させた前記可変負荷の値、および、当該可変負荷の値のときに前記受信機が受信する前記第１信号の第１信号強度を蓄積する強度情報記録ステップと、所定の値に設定された試行用複素伝搬チャネルから第２信号の第２信号強度を算出し、前記可変負荷の値を用いて前記第１信号強度と前記第２信号強度との差分が最小となる前記試行用複素伝搬チャネルの値を探索し、探索した値を有する前記試行用複素伝搬チャネルを前記受信機が前記第１信号を受信したときの複素伝搬チャネルとして推定する複素伝搬チャネル推定ステップと、前記複素伝搬チャネル推定ステップにおいて推定された前記複素伝搬チャネルから前記第１信号の到来方向を推定する方向推定ステップと、を含む。   In order to achieve the above object, a direction estimating method according to an aspect of the present invention includes at least one receiving antenna, at least one parasitic antenna each terminated by a variable load, and a first signal from the receiving antenna. A direction estimating method for a direction estimating device for estimating a direction in which a moving object is present, wherein the value of the variable load is changed, and the receiver is used when the value of the variable load is changed. Calculating an intensity information recording step of accumulating a first signal intensity of the first signal received; calculating a second signal intensity of a second signal from a trial complex propagation channel set to a predetermined value; A value is used to search for the value of the trial complex propagation channel that minimizes the difference between the first signal strength and the second signal strength, and the receiver selects the trial complex propagation channel having the searched value. The first A complex propagation channel estimation step of estimating the signal as a complex propagation channel when the signal is received, and a direction estimation step of estimating the arrival direction of the first signal from the complex propagation channel estimated in the complex propagation channel estimation step. Including.

なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。   Note that these general or specific aspects may be implemented by a system, a method, an integrated circuit, a computer program, or a recording medium, and may be implemented by any combination of the system, the method, the integrated circuit, the computer program, and the recording medium. May be done.

本発明によれば、送信機側の位相情報を取得せずに受信側で受信した無線信号から、動体が存在する方向等の推定を行うことができる。   According to the present invention, it is possible to estimate a direction in which a moving object is present from a radio signal received on the receiving side without acquiring phase information on the transmitter side.

図１は、実施の形態１における推定装置の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an estimation device according to Embodiment 1. 図２は、図１に示す推定装置の検出対象の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a detection target of the estimation device illustrated in FIG. 図３は、図１に示す複素伝搬チャネル推定部の詳細構成の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a detailed configuration of the complex propagation channel estimator shown in FIG. 図４は、実施の形態１における推定装置の方向推定処理の概要を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating an outline of a direction estimation process performed by the estimation device according to the first embodiment. 図５は、実施の形態１における推定装置の方向推定処理の詳細を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart illustrating details of a direction estimation process performed by the estimation device according to the first embodiment. 図６Ａは、図５に示すステップＳ１２の詳細を示すフローチャートである。FIG. 6A is a flowchart showing details of step S12 shown in FIG. 図６Ｂは、図５に示すステップＳ１３の詳細を示すフローチャートである。FIG. 6B is a flowchart showing details of step S13 shown in FIG. 図７Ａは、実施の形態１におけるアンテナモデルを示す図である。FIG. 7A is a diagram showing an antenna model according to Embodiment 1. 図７Ｂは、図７Ａに示すアンテナモデルの回路モデルを示す図である。FIG. 7B is a diagram showing a circuit model of the antenna model shown in FIG. 7A. 図８は、実施の形態２における方向推定部の構成の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a configuration of a direction estimating unit according to the second embodiment. 図９は、実施の形態２における方向推定部の方向推定処理を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart illustrating a direction estimating process of the direction estimating unit according to the second embodiment. 図１０は、実施の形態２における方向推定部の方向推定処理の流れを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a flow of a direction estimating process of the direction estimating unit according to the second embodiment. 図１１は、実施の形態３における方向推定部の構成の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a configuration of a direction estimating unit according to the third embodiment. 図１２は、実施の形態３における方向推定部の方向推定処理を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart illustrating a direction estimating process of the direction estimating unit according to the third embodiment. 図１３は、実施の形態３における方向推定部の方向推定処理の流れを示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a flow of a direction estimating process of the direction estimating unit according to the third embodiment. 図１４は、実施の形態４における強度情報記録部と複素伝搬チャネル推定部の構成の一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a configuration of an intensity information recording unit and a complex propagation channel estimation unit according to the fourth embodiment. 図１５は、実施の形態４における方向推定部の構成の一例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a configuration of a direction estimating unit according to the fourth embodiment. 図１６は、実施の形態４における強度情報記録部の推定処理を示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart illustrating an estimation process of the intensity information recording unit according to the fourth embodiment. 図１７は、実施の形態４における複素伝搬チャネル推定部の推定処理を示すフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart illustrating an estimation process of the complex propagation channel estimation unit according to Embodiment 4. 図１８は、実施の形態４における方向推定部４６の推定処理を示すフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart illustrating an estimation process of the direction estimation unit 46 according to the fourth embodiment. 図１９は、実施の形態４における方向推定方法を用いた実験の概念を示す図である。FIG. 19 is a diagram illustrating the concept of an experiment using the direction estimation method according to the fourth embodiment. 図２０は、実施の形態４における推定方法を用いた実験結果を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating an experimental result using the estimation method according to the fourth embodiment.

（本発明の基礎となった知見）
人物の位置や状態を知る方法として、無線信号を利用する方法が検討されている。 (Knowledge underlying the present invention)
As a method of knowing the position and state of a person, a method using a wireless signal is being studied.

例えば特許文献１には、フーリエ変換を用いてドップラーシフトを含む成分を解析することで検出対象となる人物の位置や状態を知る方法が開示されている。より具体的には、特許文献１では、まず、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを送受信双方に用い、アレーアンテナ間の複素伝搬チャネルを観測する。ここで、複素伝搬チャネルは、アレーアンテナの無線通信チャネルにおいて、送信信号が受けた減衰と位相回転を示すチャネル情報を推定するため、受信アンテナにて取得した情報であり、送信アンテナ数×受信アンテナ数の要素を持つ行列によって表される。複素伝搬チャネルにおいて、各要素（複素伝搬チャネル要素）の絶対値は振幅、複素伝搬チャネル要素の偏角は位相を表す。次に、複素伝搬チャネル要素の時間応答をフーリエ変換し周波数応答行列としたのち、交流成分だけを抽出する。この演算はドップラーシフト成分を取り出していることと等価である。なお、抽出した交流成分も行列によって表される。そして、周波数応答行列の交流成分から相関行列を求め、到来方向推定を行うことで検出対象の方向や位置を検出する。   For example, Patent Literature 1 discloses a method of analyzing a component including a Doppler shift using a Fourier transform to know a position or a state of a person to be detected. More specifically, in Patent Document 1, first, an array antenna including a plurality of antenna elements is used for both transmission and reception, and a complex propagation channel between the array antennas is observed. Here, the complex propagation channel is information acquired by the receiving antenna in order to estimate channel information indicating attenuation and phase rotation received by the transmission signal in the wireless communication channel of the array antenna, and the number of transmitting antennas × the number of receiving antennas It is represented by a matrix with number elements. In a complex propagation channel, the absolute value of each element (complex propagation channel element) represents an amplitude, and the argument of the complex propagation channel element represents a phase. Next, after the time response of the complex propagation channel element is subjected to Fourier transform to obtain a frequency response matrix, only the AC component is extracted. This operation is equivalent to extracting the Doppler shift component. Note that the extracted AC component is also represented by a matrix. Then, a correlation matrix is obtained from the AC components of the frequency response matrix, and the direction and position of the detection target are detected by estimating the direction of arrival.

また、例えば特許文献２〜５には、特許文献１と同様に、観測された信号をフーリエ変換することによって、検出対象となる人物（生体）に由来するドップラー成分を取り出し、これを解析することによって生体の位置や生体の心拍や呼吸などの状態を感知する方法が開示されている。特許文献６には、可変インピーダンスアレイを調整することで高速なビーム走査を行い、その反射波により対象からの信号到来方向を推定する方法が開示されている。特許文献７には、複数の周波数を用いた指向性を持つセンサーを異なる方向に設置し、その反射波により対象までの距離および角度を推定することで、対象物体の位置を推定する方法が開示されている。また、例えば特許文献８には、到来波の遅延時間や位相情報が観測可能な複数のアンテナを備え、対象物体の位置を推定する方法が開示されている。   Also, for example, in Patent Documents 2 to 5, similarly to Patent Document 1, by performing Fourier transform on an observed signal, a Doppler component derived from a person (living body) to be detected is extracted and analyzed. A method of sensing a position of a living body and a state of the living body such as a heartbeat and respiration is disclosed. Patent Document 6 discloses a method of performing high-speed beam scanning by adjusting a variable impedance array, and estimating a signal arrival direction from an object based on a reflected wave. Patent Document 7 discloses a method of estimating a position of a target object by installing sensors having directivity using a plurality of frequencies in different directions and estimating a distance and an angle to the target using reflected waves. Have been. Further, for example, Patent Literature 8 discloses a method of estimating the position of a target object including a plurality of antennas that can observe delay time and phase information of an incoming wave.

また、例えば非特許文献１には、フーリエ変換を行わずに人体方向や位置を検出する方法が開示されている。非特許文献１では、フーリエ変換を行わずに変動成分を取り出す方法として、事前に無人状態の伝搬応答を測定しておき、無人状態と有人状態との差分は人物によって生じたものと考えて差分成分を解析することで人物位置を推定する。より具体的には、１ＧＨｚ以上の広い帯域の周波数応答を観測し、抽出された人物由来の反射波の伝搬時間を計算することで、異なる場所に置かれた複数アンテナからの距離を推定し、推定した距離を用いて人物位置を推定する。非特許文献１では、有人時の複素伝搬チャネルの時間応答を観測し、異なる時間の複素伝搬チャネルどうしを減算することで、壁や什器等の固定物からの反射成分が除去された人物由来の反射波だけを抽出する。   For example, Non-Patent Document 1 discloses a method of detecting the direction and position of a human body without performing Fourier transform. In Non-Patent Document 1, as a method of extracting a fluctuation component without performing Fourier transform, a propagation response of an unmanned state is measured in advance, and a difference between the unmanned state and the manned state is considered to be caused by a person. The position of the person is estimated by analyzing the components. More specifically, by observing the frequency response of a wide band of 1 GHz or more and calculating the propagation time of the reflected wave derived from the extracted person, the distance from multiple antennas placed at different locations is estimated, The person position is estimated using the estimated distance. In Non-Patent Document 1, the time response of a complex propagation channel when manned is observed, and the complex propagation channels at different times are subtracted from each other, so that the reflection component from a fixed object such as a wall or furniture is removed from a person. Extract only reflected waves.

また、例えば非特許文献２には、有人時の複素伝達関数から不要な成分を除去し、生体の方向を推定する方法が開示されている。より具体的には、壁や什器等の固定物からの反射波や送受信アンテナ間の直接波を複素伝達関数から除去するために、予め無人時の複素伝達関数を測定する。そして、有人時の複素伝搬チャネルの時間応答を観測する。有人時の複素伝達関数は固定物からの反射波や送受信アンテナ間の直接波を含むことから、有人時の複素伝達関数から無人時の複素伝達関数を減算することで、固定物からの反射成分（不要な成分）を除去し人物由来の反射波だけを抽出する。   For example, Non-Patent Document 2 discloses a method of estimating the direction of a living body by removing unnecessary components from a complex transfer function when man is used. More specifically, an unmanned complex transfer function is measured in advance in order to remove a reflected wave from a fixed object such as a wall or a fixture or a direct wave between the transmitting and receiving antennas from the complex transfer function. Then, the time response of the complex propagation channel when manned is observed. Since the complex transfer function when manned includes the reflected wave from a fixed object and the direct wave between the transmitting and receiving antennas, the reflected component from the fixed object is calculated by subtracting the complex transfer function when unmanned from the complex transfer function when manned. (Unnecessary components) are removed, and only reflected waves derived from a person are extracted.

また、例えば、非特許文献３には、無給電アンテナを用いた電波の到来方向の推定方法が開示されている。非特許文献３では、１素子の給電アンテナとそれを取り囲む複数無給電のアンテナを具備する装置、すなわち位相を観測可能な単一の受信機が１素子の受信アンテナ（給電アンテナ）に接続されており、可変負荷が接続された複数の無給電アンテナが受信アンテナの周囲に円形に配置される装置が開示されている。受信機の受信信号は、無給電アンテナの可変負荷の値に応じて変化するため、無給電アンテナの可変負荷の値を変化させた応答（その時に受信される複素信号）から電波の到来方向を推定することができる。   For example, Non-Patent Document 3 discloses a method of estimating the arrival direction of a radio wave using a parasitic antenna. In Non-Patent Document 3, a device including a one-element feed antenna and a plurality of parasitic antennas surrounding the feed antenna, that is, a single receiver capable of observing the phase is connected to a one-element receive antenna (feed antenna). Further, a device is disclosed in which a plurality of parasitic antennas to which a variable load is connected are circularly arranged around a receiving antenna. Since the received signal of the receiver changes according to the value of the variable load of the parasitic antenna, the direction of arrival of the radio wave is determined from the response (complex signal received at that time) in which the value of the variable load of the parasitic antenna is changed. Can be estimated.

しかしながら、例えば特許文献４〜５に開示される単素子アンテナは、人物の呼吸や心拍に起因するドップラーシフトを検出するだけなら十分であるものの、人物の位置や方向を推定するためには到来波の遅延時間や位相情報を観測可能な複数のアンテナが必要になる。つまり、特許文献４〜５のような単素子アンテナでは、人物の方向や位置の推定は不可能である。   However, for example, the single-element antennas disclosed in Patent Documents 4 and 5 are sufficient to detect a Doppler shift caused by a person's breathing or heartbeat, but an incoming wave is required to estimate the position and direction of the person. Therefore, a plurality of antennas capable of observing delay time and phase information are required. That is, it is impossible to estimate the direction and position of a person with a single-element antenna as disclosed in Patent Documents 4 and 5.

また、特許文献１〜３、６に開示される方法、さらに非特許文献１〜２に開示される方法では、複数アンテナを用いており、人物の方向や位置を推定することが可能である。しかしながら、人物の方向や位置を推定するためには信号の遅延時間や位相を計測可能な精密な受信機が複数必要になる。これは装置の高コスト化を招くという問題がある。   In the methods disclosed in Patent Documents 1 to 3 and 6, and in the methods disclosed in Non-Patent Documents 1 and 2, a plurality of antennas are used, and it is possible to estimate the direction and position of a person. However, in order to estimate the direction and position of a person, a plurality of precise receivers capable of measuring the delay time and phase of a signal are required. This has the problem of increasing the cost of the device.

また、非特許文献３に開示される方法では、上述したように、無給電アンテナの可変負荷の値を変化させた応答から、到来波の方向を推定する。しかしながら、非特許文献３に開示される方法では、可変負荷の値を切り替えるたびに同一の受信信号が到来する必要があり、さらに受信信号の正確な位相値を知る必要があるという問題がある。これは、送信機と受信機の基準発振器が位相レベルで完全に同期するか、共通の基準発振器を用いる必要があることを意味する。つまり、例えば送信機と受信機とを離して配置する場合は互いに接続することが困難であるため、位相レベルで同期が可能な高価な基準発振器が必要になるという問題がある。生体によって生ずる複素伝搬チャネルの変動は１秒オーダの周期となるため、少なくともその間に位相レベルの同期が取れた状態を保持する必要があるからである。また、複素伝搬チャネルの変動が、生体によるものか送受信機間の基準発振器の周波数差によるものなのかの区別するためである。   Further, in the method disclosed in Non-Patent Document 3, as described above, the direction of an incoming wave is estimated from the response obtained by changing the value of the variable load of the parasitic antenna. However, the method disclosed in Non-Patent Document 3 has a problem that the same received signal needs to arrive each time the value of the variable load is switched, and further, it is necessary to know an accurate phase value of the received signal. This means that the transmitter and receiver reference oscillators must be fully synchronized in phase level or use a common reference oscillator. That is, for example, when the transmitter and the receiver are arranged apart from each other, it is difficult to connect the transmitter and the receiver to each other. Therefore, there is a problem that an expensive reference oscillator that can synchronize at a phase level is required. This is because the fluctuation of the complex propagation channel caused by the living body has a period on the order of one second, and it is necessary to maintain a state in which the phase level is synchronized at least during the period. Another reason is to distinguish whether the variation of the complex propagation channel is due to a living body or a frequency difference of a reference oscillator between a transmitter and a receiver.

なお、特許文献６に開示される方法では、狭い指向性を持つビームを用いて狭い範囲の方向推定を行うことができるが、広い範囲の方向推定には広い指向性を持つビームが必要となる。つまり、特許文献６に開示される方法では、送信機自体が不要であるので送信機側の位相情報は不要であるものの、方向推定の分解能が低いという課題がある。同様に、特許文献７に開示される方法では、広範囲の方向推定に際し、アンテナ数を減らすと、アンテナ間の重複範囲が狭くなり、方向推定の分解能が低くなるという課題がある。   In the method disclosed in Patent Document 6, it is possible to perform direction estimation in a narrow range using a beam having a narrow directivity, but a beam having a wide directivity is required for estimating a direction in a wide range. . That is, in the method disclosed in Patent Document 6, although the transmitter itself is unnecessary, phase information on the transmitter side is unnecessary, but there is a problem that the resolution of the direction estimation is low. Similarly, the method disclosed in Patent Document 7 has a problem that, when estimating a wide range of directions, if the number of antennas is reduced, the overlapping range between the antennas is narrowed and the resolution of the direction estimation is reduced.

また、近年では、生体が呼吸や心拍等の何らかの生体活動によって電波にドップラーシフトを生じさせるという特徴を利用し、多重波が存在する電波伝搬環境において、生体の存在方向等を推定するアレーアンテナを用いたレーダが検討されている。つまり、生体に電波を照射し、受信信号のフーリエ変換によって生体を経由しない信号成分を除去し、生体から反射する電波の到来方向を推定することで生体方向を推定するレーダが検討されている。   Also, in recent years, an array antenna that estimates the direction of existence of a living body in a radio wave propagation environment where multiple waves exist is used, utilizing the feature that the living body causes Doppler shift in radio waves due to some biological activity such as respiration or heartbeat. The radar used has been studied. That is, a radar that irradiates a living body with a radio wave, removes a signal component that does not pass through the living body by Fourier transform of a received signal, and estimates a direction of arrival of a radio wave reflected from the living body has been studied.

しかしながら、このようなアレーアンテナを構成するためには素子アンテナ毎に受信機が必要となり、ハードウェア規模が増大するという問題がある。また、受信信号について素子アンテナ間の位相差を正確に知る必要があり、これもハードウェア規模を増大させる原因となる。   However, in order to configure such an array antenna, a receiver is required for each element antenna, and there is a problem that the hardware scale increases. In addition, it is necessary to accurately know the phase difference between element antennas for a received signal, which also causes an increase in hardware scale.

発明者らは、これらのことを鑑み、送信機側の位相情報を取得しない簡易なハードウェア構成（少ない受信機数）からなる受信側で受信した無線信号から、動体が存在する方向等の推定を行うことができる方向推定方法等を想到した。   In view of the above, the inventors estimate the direction in which a moving object is present from a radio signal received on the receiving side having a simple hardware configuration (small number of receivers) that does not acquire phase information on the transmitting side. A method for estimating the direction and the like that can perform the above is conceived.

本発明の一態様に係る方向推定方法は、１つ以上の受信アンテナと、それぞれ可変負荷により終端された１以上の無給電アンテナと、前記受信アンテナより第１信号を受信する受信機とを備え、動体が存在する方向を推定する方向推定装置の方向推定方法であって、変化させた前記可変負荷の値、および、当該可変負荷の値のときに前記受信機が受信する前記第１信号の第１信号強度を蓄積する強度情報記録ステップと、所定の値に設定された試行用複素伝搬チャネルから第２信号の第２信号強度を算出し、前記可変負荷の値を用いて前記第１信号強度と前記第２信号強度との差分が最小となる前記試行用複素伝搬チャネルの値を探索し、探索した値を有する前記試行用複素伝搬チャネルを前記受信機が前記第１信号を受信したときの複素伝搬チャネルとして推定する複素伝搬チャネル推定ステップと、前記複素伝搬チャネル推定ステップにおいて推定された前記複素伝搬チャネルから前記第１信号の到来方向を推定する方向推定ステップと、を含む。   A direction estimating method according to an aspect of the present invention includes one or more receiving antennas, one or more parasitic antennas each terminated by a variable load, and a receiver for receiving a first signal from the receiving antenna. A direction estimating method of a direction estimating apparatus for estimating a direction in which a moving object is present, wherein the value of the variable load changed, and the first signal received by the receiver at the value of the variable load. An intensity information recording step of accumulating the first signal intensity, calculating a second signal intensity of the second signal from the trial complex propagation channel set to a predetermined value, and using the variable load value to calculate the first signal intensity. When the receiver receives the first signal, it searches for the value of the trial complex propagation channel that minimizes the difference between the strength and the second signal strength, and searches the trial complex propagation channel having the searched value. Complex biography of Including a complex propagation channel estimation step of estimating a channel, and a direction estimation step of estimating the direction of arrival of the first signal from the estimated the complex propagation channel in the complex propagation channel estimation step.

これにより、送信機側の位相情報を取得せずに受信側で受信した無線信号から、動体が存在する方向の推定を行うことができる。   This makes it possible to estimate the direction in which the moving object is present from the radio signal received on the receiving side without acquiring the phase information on the transmitter side.

したがって、位相の測定が不要となり送受信機間で位相レベルの同期が不要であるため、比較的安価な送信機および受信機の利用が可能になる。また、無給電アンテナを利用することにより位相の測定が不要となり、受信機の数を減らすことが可能になる。   Therefore, phase measurement is not required, and phase level synchronization is not required between the transmitter and the receiver, so that relatively inexpensive transmitters and receivers can be used. In addition, by using a parasitic antenna, phase measurement becomes unnecessary, and the number of receivers can be reduced.

ここで、例えば、前記複素伝搬チャネル推定ステップでは、前記受信機が受信した前記第１信号の第１信号強度の時間変動が所定の値以下のとき、前記複素伝搬チャネルとして、第１複素伝搬チャネルを推定し、前記受信機が受信した前記第１信号の第１信号強度の時間変動が所定の値より大きいとき、前記複素伝搬チャネルとして、第２複素伝搬チャネルを推定し、前記方向推定ステップは、前記複素伝搬チャネル推定ステップで推定された前記第１複素伝搬チャネルより第１相関行列を算出して算出した前記第１相関行列を記憶部に記憶し、前記複素伝搬チャネル推定ステップで推定された前記第２複素伝搬チャネルより第２相関行列を算出して、算出した前記第２相関行列から前記記憶部に記憶された前記第１相関行列を減算することで得られる差分行列を第３相関行列として算出する相関行列算出ステップと、算出した前記第３相関行列から前記第１信号の到来角を推定することにより前記第１信号の到来方向を推定する到来角推定ステップとを含むとしてもよい。   Here, for example, in the complex propagation channel estimation step, when the time variation of the first signal strength of the first signal received by the receiver is equal to or less than a predetermined value, the first complex propagation channel is regarded as the complex propagation channel. When the time variation of the first signal strength of the first signal received by the receiver is larger than a predetermined value, a second complex propagation channel is estimated as the complex propagation channel, and the direction estimation step includes: , A first correlation matrix calculated by calculating a first correlation matrix from the first complex propagation channel estimated in the complex propagation channel estimation step is stored in a storage unit, and estimated in the complex propagation channel estimation step. Calculating a second correlation matrix from the second complex propagation channel and subtracting the first correlation matrix stored in the storage unit from the calculated second correlation matrix; A correlation matrix calculating step of calculating the obtained difference matrix as a third correlation matrix; and an arrival angle of estimating an arrival direction of the first signal by estimating an arrival angle of the first signal from the calculated third correlation matrix. And an estimating step.

また、例えば、前記第１信号強度の時間変動が所定の値以下の前記第１信号には、送信アンテナから送信され、動体によって反射された反射信号を含まず、前記第１信号強度の時間変動が所定の値より大きい前記第１信号には、送信アンテナから送信され、動体によって反射された反射信号を含むとしてもよい。   Also, for example, the first signal whose time variation of the first signal strength is equal to or less than a predetermined value does not include a reflected signal transmitted from a transmitting antenna and reflected by a moving object, and the time variation of the first signal strength is not changed. The first signal having a value larger than a predetermined value may include a reflected signal transmitted from a transmitting antenna and reflected by a moving object.

また、例えば、前記複素伝搬チャネル推定ステップでは、所定時刻に、前記複素伝搬チャネルとして、第１複素伝搬チャネルを推定して記憶部に記憶し、前記所定時刻の後の時刻に、前記複素伝搬チャネルとして、第２複素伝搬チャネルを推定し、前記方向推定ステップは、前記記憶部に記憶された前記第１複素伝搬チャネルと、前記複素伝搬チャネル推定ステップにおいて推定された前記第２複素伝搬チャネルとの位相差を比較し、当該位相差の平均が最小となる位相回転を探索し、探索した位相回転が与えられた前記第２複素伝搬チャネルから第１複素伝搬チャネルを減算することで得られる差分である第３複素伝搬チャネルを算出する位相角算出ステップと、前記位相角算出ステップにおいて算出された前記第３複素伝搬チャネルから相関行列を算出する相関行列算出ステップと、前記相関行列算出ステップで算出された相関行列から前記第１信号の到来角を推定することにより前記第１信号の到来方向を推定する到来角推定ステップと、を含むとしてもよい。   Further, for example, in the complex propagation channel estimation step, at a predetermined time, the first complex propagation channel is estimated and stored in the storage unit as the complex propagation channel, and at a time after the predetermined time, the complex propagation channel is estimated. And estimating a second complex propagation channel, wherein the direction estimating step includes the step of estimating the first complex propagation channel stored in the storage unit and the second complex propagation channel estimated in the complex propagation channel estimating step. The phase difference is compared, a phase rotation that minimizes the average of the phase difference is searched for, and the first complex propagation channel is subtracted from the second complex propagation channel provided with the searched phase rotation. Calculating a phase angle for calculating a certain third complex propagation channel; and calculating the phase angle from the third complex propagation channel calculated in the phase angle calculating step. A correlation matrix calculating step of calculating a correlation matrix; an arrival angle estimation step of estimating an arrival direction of the first signal by estimating an arrival angle of the first signal from the correlation matrix calculated in the correlation matrix calculating step. May be included.

また、例えば、前記１以上の無給電アンテナの前記可変負荷のインピーダンス値の組み合わせは、Ｋ通り（Ｋは２以上の整数）であり、前記強度情報記録ステップでは、前記可変負荷のインピーダンス値の前記Ｋ通りの前記組み合わせそれぞれにおける前記受信機が受信する前記第１信号の第１信号強度をＬ回（Ｌは２以上の整数）蓄積し、前記Ｋ通りの前記組み合わせそれぞれにおける前記Ｌ回の前記第１信号強度の平均値である第１平均信号強度を算出し、前記Ｋ通りの前記組み合わせそれぞれにおける前記Ｌ回の前記第１信号強度であって蓄積した前記第１信号強度から前記第１平均信号強度を減算したＫ×Ｌ個の第１差分信号強度を算出して蓄積し、前記複素伝搬チャネル推定ステップは、それぞれ所定の値を有する前記Ｌ個の試行用差分複素伝搬チャネルを設定し、設定した前記Ｌ個の試行用差分複素伝搬チャネルそれぞれにおいて、前記Ｋ通りの第２差分信号強度を算出し、前記強度情報記録ステップにおいて蓄積された前記Ｋ通りの前記第１差分信号強度と算出した前記第２差分信号強度との差が最小になる前記試行用差分複素伝搬チャネルの値を探索し、探索した値を有する前記Ｌ個の前記試行用差分複素伝搬チャネルを前記受信機が前記第１信号を受信したときの前記Ｌ個の複素差分伝搬チャネルとして推定し、前記方向推定ステップは、前記複素伝搬チャネル推定ステップにおいて推定された、前記Ｌ個の前記複素差分伝搬チャネルから相関行列を算出し、前記相関行列から前記第１信号の到来角を推定することにより前記第１信号の到来方向を推定するとしてもよい。   Also, for example, there are K combinations (K is an integer of 2 or more) of the variable load impedance values of the one or more parasitic antennas, and in the strength information recording step, the variable load impedance value The first signal strength of the first signal received by the receiver in each of the K combinations is accumulated L times (L is an integer of 2 or more), and the L times in each of the K combinations is stored. Calculating a first average signal intensity that is an average value of one signal intensity, and calculating the first average signal from the accumulated first signal intensity that is the L first signal intensity in each of the K combinations. Calculate and accumulate K × L first differential signal intensities obtained by subtracting the intensities, and the complex propagation channel estimating step performs the L trials each having a predetermined value. A differential complex propagation channel is set, and in each of the L trial differential complex propagation channels set, the K different second signal strengths are calculated, and the K different differential signal strengths stored in the strength information recording step are calculated. A search is made for a value of the trial differential complex propagation channel that minimizes the difference between the first differential signal strength and the calculated second differential signal strength, and the L trial differential complex propagation channels having the searched value are searched. Are estimated as the L complex differential propagation channels when the receiver receives the first signal, and the direction estimating step includes the L complex differential propagation channels estimated in the complex propagation channel estimating step. Assume that a correlation matrix is calculated from a propagation channel and an arrival direction of the first signal is estimated by estimating an arrival angle of the first signal from the correlation matrix. Is also good.

また、本発明の一態様に係る位置推定方法は、上記態様のいずれかの方向推定装置を異なる場所に２つ以上具備する位置推定装置の位置推定方法であって、前記第１信号には、送信アンテナから送信され、動体によって反射された反射信号を含まれ、前記２つ以上の前記方向推定装置それぞれから推定される前記第１信号の到来方向に基づいて、前記動体の位置を推定する。   Further, a position estimating method according to an aspect of the present invention is a position estimating method for a position estimating apparatus including two or more of the direction estimating apparatuses according to any of the above aspects at different locations, wherein the first signal includes: A position of the moving object is estimated based on a direction of arrival of the first signal, which includes a reflected signal transmitted from a transmitting antenna and reflected by the moving object, and is estimated from each of the two or more direction estimation devices.

また、本発明の一態様に係る方向推定装置は、対象が存在する方向を推定する方向推定装置であって、１つ以上の受信アンテナと、それぞれ可変負荷により終端された１以上の無給電アンテナと、前記受信アンテナより第１信号を受信する受信機と、前記可変負荷の値と当該前記可変負荷の値のときに前記受信機が受信する前記第１信号の第１信号強度とを蓄積する強度情報記録部と、所定の値に設定された試行用複素伝搬チャネルから第２信号の第２信号強度を算出し、前記可変負荷の値を用いて前記第１信号強度と前記第２信号強度との差分が最小となる前記試行用複素伝搬チャネルの値を探索し、探索した値を有する前記試行用複素伝搬チャネルを前記受信機の複素伝搬チャネルとして推定する複素伝搬チャネル推定部と、前記複素伝搬チャネル推定部により推定された前記複素伝搬チャネルから前記第１信号の到来方向を推定する方向推定部と、を備える。   Further, a direction estimating apparatus according to an aspect of the present invention is a direction estimating apparatus for estimating a direction in which a target exists, and includes at least one receiving antenna, and at least one parasitic antenna terminated by a variable load. And a receiver for receiving a first signal from the receiving antenna, and accumulating a value of the variable load and a first signal strength of the first signal received by the receiver at the value of the variable load. An intensity information recording unit for calculating a second signal intensity of the second signal from the trial complex propagation channel set to a predetermined value, and using the value of the variable load, the first signal intensity and the second signal intensity; A complex propagation channel estimator for estimating the trial complex propagation channel having the searched value as a complex propagation channel of the receiver; Biography It comprises a direction estimation unit for estimating the direction of arrival of the first signal from the complex propagation channel estimated by the channel estimation unit.

なお、本発明は、装置として実現するだけでなく、このような装置が備える処理手段を備える集積回路として実現したり、その装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現したり、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを示す情報、データまたは信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データおよび信号は、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等の通信媒体を介して配信してもよい。   It should be noted that the present invention can be realized not only as an apparatus, but also as an integrated circuit including processing means provided in such an apparatus, or as a method in which processing means constituting the apparatus are implemented as steps. Can be realized as a program to be executed by a computer, or can be realized as information, data or a signal indicating the program. These programs, information, data, and signals may be distributed via a recording medium such as a CD-ROM or a communication medium such as the Internet.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of constituent elements, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and do not limit the present invention. In addition, among the components in the following embodiments, components not described in the independent claims that represent the highest concept of the present invention are described as arbitrary components that constitute a more preferable embodiment. In the specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

（実施の形態１）
以下では、図面を参照しながら、実施の形態１における推定装置１０が、検出対象である動体（生体）の方向を推定することについて説明する。 (Embodiment 1)
Hereinafter, it will be described with reference to the drawings that the estimation device 10 in the first embodiment estimates the direction of a moving object (living body) to be detected.

［推定装置１０の構成］
図１は、実施の形態１における推定装置１０の構成の一例を示すブロック図である。図２は、図１に示す推定装置１０の検出対象の一例を示す図である。 [Configuration of the estimation device 10]
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of the estimation device 10 according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a detection target of the estimation device 10 illustrated in FIG.

図１に示す推定装置１０は、それぞれ可変負荷１１により終端された１以上の無給電アンテナ１１１と、１つ以上の受信アンテナ１２１と、受信機１２と、可変負荷制御部１３と、強度情報記録部１４と、複素伝搬チャネル推定部１５と、方向推定部１６とを備え、検出対象である動体（生体）の存在する方向を推定する。   The estimating apparatus 10 shown in FIG. 1 includes one or more parasitic antennas 111 terminated by a variable load 11, one or more receiving antennas 121, a receiver 12, a variable load control unit 13, and an intensity information recording unit. It includes a unit 14, a complex propagation channel estimating unit 15, and a direction estimating unit 16, and estimates a direction in which a moving object (living body) to be detected exists.

［受信機１２］
受信機１２は、１つ以上の受信アンテナ１２１と接続され、受信アンテナ１２１より第１信号を受信する。受信機１２は、信号強度のみを観測可能なものである。それぞれ可変負荷１１により終端された１以上の無給電アンテナ１１１は、エスパーアンテナとの称される。 [Receiver 12]
The receiver 12 is connected to one or more reception antennas 121 and receives a first signal from the reception antenna 121. The receiver 12 can observe only the signal strength. One or more parasitic antennas 111 terminated by the respective variable loads 11 are referred to as Esper antennas.

より具体的には、図２に示すように、送信機２０に接続される１つの送信アンテナ２０１により、送信機２０が生成した信号（送信波）が送信される。すると、無給電アンテナ１１１に到達した信号（反射波）は可変負荷１１によって散乱され再度無給電アンテナ１１１に到達したのち相互結合によって受信アンテナ１２１に到達する。すなわち、受信機１２では、受信アンテナ１２１に直接到達する信号（反射波等）に加えて無給電アンテナ１１１経由の信号が合成された状態の信号（第２信号）の強度情報（第１信号強度）で観測される。   More specifically, as shown in FIG. 2, a signal (transmitted wave) generated by the transmitter 20 is transmitted by one transmission antenna 201 connected to the transmitter 20. Then, the signal (reflected wave) reaching the parasitic antenna 111 is scattered by the variable load 11, reaches the parasitic antenna 111 again, and then reaches the receiving antenna 121 by mutual coupling. That is, in the receiver 12, the intensity information (first signal intensity) of the signal (second signal) in a state where the signal via the parasitic antenna 111 is combined with the signal (reflected wave or the like) directly reaching the receiving antenna 121 ).

［可変負荷制御部１３］
可変負荷制御部１３は、可変負荷１１を制御する。より具体的には、可変負荷制御部１３は、可変負荷１１の値（インピーダンス値）を制御する。 [Variable load control unit 13]
The variable load control unit 13 controls the variable load 11. More specifically, the variable load control unit 13 controls a value (impedance value) of the variable load 11.

［強度情報記録部１４］
強度情報記録部１４は、変化させた可変負荷の値、および、当該可変負荷の値のときに受信機１２が受信する第１信号の第１信号強度を蓄積する。より具体的には、強度情報記録部１４は、可変負荷制御部１３と同期しながら受信機１２が受信する第１信号の強度情報（第１信号強度）を記録する。つまり、強度情報記録部１４では、可変負荷１１の変化に応じた第１信号強度（強度情報）が時系列的に記録される。なお、本実施の形態において、記録される第１信号情報（強度情報）は振幅情報のみである。つまり位相は観測できない。 [Intensity information recording unit 14]
The intensity information recording unit 14 accumulates the value of the changed variable load and the first signal intensity of the first signal received by the receiver 12 at the value of the variable load. More specifically, the intensity information recording unit 14 records the intensity information (first signal intensity) of the first signal received by the receiver 12 in synchronization with the variable load control unit 13. That is, in the intensity information recording unit 14, the first signal intensity (intensity information) according to the change of the variable load 11 is recorded in time series. In the present embodiment, the first signal information (intensity information) to be recorded is only amplitude information. That is, the phase cannot be observed.

［複素伝搬チャネル推定部１５］
図３は、図１に示す複素伝搬チャネル推定部１５の詳細構成の一例を示す図である。 [Complex propagation channel estimation unit 15]
FIG. 3 is a diagram showing an example of a detailed configuration of the complex propagation channel estimator 15 shown in FIG.

複素伝搬チャネル推定部１５は、図３に示すように、信号算出部１５１と比較演算部１５２とを備える。信号算出部１５１は、所定の値に設定された試行用複素伝搬チャネルから第２信号の第２信号強度を算出する。比較演算部１５２は、可変負荷１１の値を用いて第１信号強度と第２信号強度との差分が最小となる試行用複素伝搬チャネルの値を探索する。比較演算部１５２は、探索した値を有する試行用複素伝搬チャネルを受信機１２が第１信号を受信したときの複素伝搬チャネルとして推定する。このようにして、複素伝搬チャネル推定部１５は、強度情報記録部１４から出力される強度情報から受信機１２が第１信号を受信したときの複素伝搬チャネルを推定する。   The complex propagation channel estimation unit 15 includes a signal calculation unit 151 and a comparison operation unit 152, as shown in FIG. The signal calculator 151 calculates the second signal strength of the second signal from the trial complex propagation channel set to a predetermined value. The comparison operation unit 152 uses the value of the variable load 11 to search for the value of the trial complex propagation channel that minimizes the difference between the first signal strength and the second signal strength. The comparison operation unit 152 estimates the trial complex propagation channel having the searched value as the complex propagation channel when the receiver 12 receives the first signal. In this way, the complex propagation channel estimation unit 15 estimates the complex propagation channel when the receiver 12 receives the first signal from the intensity information output from the intensity information recording unit 14.

［方向推定部１６］
方向推定部１６は、複素伝搬チャネル推定部１５において推定された複素伝搬チャネルから第１信号の到来方向を推定する。本実施の形態では、図２に示すように第１信号は生体５０の反射波である。したがって、方向推定部１６は、複素伝搬チャネル推定部１５において推定された複素伝搬チャネルから生体５０が存在する方向を推定することができる。 [Direction estimation unit 16]
The direction estimating unit 16 estimates the arrival direction of the first signal from the complex propagation channel estimated by the complex propagation channel estimating unit 15. In the present embodiment, the first signal is a reflected wave of the living body 50 as shown in FIG. Therefore, the direction estimating unit 16 can estimate the direction in which the living body 50 exists from the complex propagation channel estimated by the complex propagation channel estimating unit 15.

［推定装置１０の動作］
以上のよう構成された推定装置１０の推定処理の動作について説明する。図４は、実施の形態１における推定装置１０の方向推定処理の概要を示すフローチャートである。 [Operation of estimation device 10]
The operation of the estimation processing of the estimation device 10 configured as described above will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an outline of the direction estimating process of the estimating apparatus 10 in the first embodiment.

まず、推定装置１０は、変化させた可変負荷１１の値、および、当該可変負荷１１の値のときに受信機１２が受信する第１信号の第１信号強度を蓄積する（Ｓ１）。   First, the estimation device 10 accumulates the changed value of the variable load 11 and the first signal strength of the first signal received by the receiver 12 at the value of the variable load 11 (S1).

次に、推定装置１０は、所定の値に設定された試行用複素伝搬チャネルから第２信号の第２信号強度を算出し、当該可変負荷の値を用いて第１信号強度と第２信号強度との差分が最小となる試行用複素伝搬チャネルの値を探索する。そして、探索した値を有する試行用複素伝搬チャネルを受信機１２が第１信号を受信したときの複素伝搬チャネルとして推定する（Ｓ２）。   Next, the estimation device 10 calculates the second signal strength of the second signal from the trial complex propagation channel set to a predetermined value, and uses the value of the variable load to calculate the first signal strength and the second signal strength. Is searched for a value of the trial complex propagation channel that minimizes the difference from. Then, the trial complex propagation channel having the searched value is estimated as the complex propagation channel when the receiver 12 receives the first signal (S2).

次に、推定装置１０は、ステップＳ２において推定した複素伝搬チャネルから第１信号の到来方向を推定する（Ｓ３）。   Next, the estimation device 10 estimates the arrival direction of the first signal from the complex propagation channel estimated in step S2 (S3).

以下、図５、図６Ａおよび図６Ｂを用いて、図４で説明した推定装置１０の方向推定処理の詳細について説明する。   Hereinafter, the details of the direction estimation processing of the estimation device 10 described with reference to FIG. 4 will be described with reference to FIGS. 5, 6A, and 6B.

図５は、実施の形態１における推定装置１０の方向推定処理の詳細を示すフローチャートである。図６Ａは、図５に示すステップＳ１２の詳細を示すフローチャートである。図６Ｂは、図５に示すステップＳ１３の詳細を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart illustrating details of the direction estimation process of estimation device 10 in the first embodiment. FIG. 6A is a flowchart showing details of step S12 shown in FIG. FIG. 6B is a flowchart showing details of step S13 shown in FIG.

図５に示すように、まず、送信機２０により信号が送信開始される（Ｓ１０）。本実施の形態では、図２に示す送信機２０が送信アンテナ２０１から信号（送信波）を送信する。   As shown in FIG. 5, first, transmission of a signal is started by the transmitter 20 (S10). In the present embodiment, transmitter 20 shown in FIG. 2 transmits a signal (transmission wave) from transmission antenna 201.

次に、推定装置１０は、強度情報y(l) measを測定して蓄積する（Ｓ１２）。ここで、強度情報y(l) measは、受信機１２が受信する第１信号の第１信号強度である。ｌはインデックス番号であり、強度情報から複素伝搬チャネルを推定する回数を示す。 Next, the estimation device 10 measures and accumulates the intensity information y (l) meas (S12). Here, the strength information y (l) meas is the first signal strength of the first signal received by the receiver 12. l is an index number, which indicates the number of times a complex propagation channel is estimated from intensity information.

より具体的には、図６Ａに示すように、まず、可変負荷制御部１３は、Ｍ個の可変負荷１１の値を設定する（Ｓ１１１）。ここで、推定装置１０は、それぞれ可変負荷１１により終端されたＭ個の無給電アンテナを備えるとして説明する。この場合、Ｍ個の可変負荷１１の値（可変インピーダンスの値）は、試行回数ｋを用いて、Zk=[zk1,…、zkM]と表すことができる。続いて、受信機１２は、強度信号|yk|を測定する（Ｓ１１２）。なお、推定装置１０は、Ｍ個の可変負荷１１の値を変化させて、Ｓ１１１およびＳ１１２の処理を繰り返す。推定装置１０は、Ｍ個の可変負荷をＫ通りに変化させて信号強度|yk|を測定する。Ｋ通りのＭ個の可変負荷１１の値Zkは互いに異なる（Z1≠Z2…≠Zk）。そして、強度情報記録部１４は、Ｍ個の可変負荷１１の値をＫ通りに変化させたときに受信機１２で測定した強度情報y(l) measを蓄積する（Ｓ１１３）。このようにして得られたＫ個の強度情報y(l) measは、以下に示すようにベクトルで表すことができる。 More specifically, as shown in FIG. 6A, first, the variable load control unit 13 sets the values of the M variable loads 11 (S111). Here, the estimation device 10 will be described as including M parasitic antennas each terminated by the variable load 11. In this case, the values of the M variable loads 11 (variable impedance values) can be represented as Z k = [z k1 ,..., Z kM ] using the number of trials k. Subsequently, the receiver 12 measures the intensity signal | yk | (S112). The estimating apparatus 10 changes the values of the M variable loads 11 and repeats the processing of S111 and S112. The estimating apparatus 10 measures the signal strength | yk | while changing the M variable loads in K ways. The value Z k of the M variable load 11 of the K Street different (Z 1 ≠ Z 2 ... ≠ Zk). Then, the intensity information recording unit 14 accumulates the intensity information y (l) meas measured by the receiver 12 when the values of the M variable loads 11 are changed in K ways (S113). The K pieces of intensity information y (l) meas obtained in this manner can be represented by a vector as shown below.

Figure 0006635380
Figure 0006635380

ここで、lは上述したインデックス番号である。[・]Tは転置を表す。 Here, l is the above-mentioned index number. [•] T represents transposition.

次に、推定装置１０は、強度情報y(l) measから受信機１２が第１信号を受信したときの複素伝搬チャネルh(l)を推定する（Ｓ１２）。 Next, the estimation device 10 estimates the complex propagation channel h (l) when the receiver 12 receives the first signal from the intensity information y (l) meas (S12).

より具体的には、図６Ｂに示すように、まず、複素伝搬チャネル推定部１５は、試行用複素伝搬チャネルh(l) testを設定する（Ｓ１２１）。ここで、試行用複素伝搬チャネルh(l) testは任意の値（実部、虚部）すなわち以下に示す所定の値で設定される。 More specifically, as shown in FIG. 6B, first, the complex propagation channel estimation unit 15 sets a trial complex propagation channel h (l) test (S121). Here, the trial complex propagation channel h (l) test is set to an arbitrary value (real part, imaginary part), that is, a predetermined value shown below.

Figure 0006635380
Figure 0006635380

続いて、複素伝搬チャネル推定部１５は、試行用複素伝搬チャネルh(l) testから試行用強度情報y(l) testを算出する（Ｓ１２２）。ここで、試行用強度情報y(l) testはステップＳ１１において既知の可変負荷のときに受信機１２が受信したと推定される強度情報であり、上記の第２信号の第２信号強度に該当する。試行用強度情報y(l) testは以下に示すように算出される。 Subsequently, the complex propagation channel estimation unit 15 calculates trial intensity information y (l) test from the trial complex propagation channel h (l) test (S122). Here, the trial intensity information y (l) test is intensity information estimated to have been received by the receiver 12 at the time of a known variable load in step S11, and corresponds to the second signal intensity of the second signal. I do. The trial intensity information y (l) test is calculated as follows.

Figure 0006635380
Figure 0006635380

続いて、複素伝搬チャネル推定部１５は、第１信号の第１信号強度である強度情報y(l) measと第２信号の第２信号強度である試行用強度情報y(l) testとの差分（誤差e）を算出する（Ｓ１２３）。ここで、差分（誤差e）は、以下に示す（式１）で算出される。 Subsequently, the complex propagation channel estimator 15 compares the intensity information y (l) meas which is the first signal intensity of the first signal with the trial intensity information y (l) test which is the second signal intensity of the second signal. The difference (error e) is calculated (S123). Here, the difference (error e) is calculated by the following (Equation 1).

Figure 0006635380
Figure 0006635380

続いて、複素伝搬チャネル推定部１５は、差分eが小さくなる試行用複素伝搬チャネルh(l) testを探索し、差分eが最小になる試行用複素伝搬チャネルh(l) testを複素伝搬チャネルh(l)として出力する（Ｓ１２４）。 Subsequently, the complex propagation channel estimation unit 15, the difference e is exploring the trial complex propagation channel h (l) test becomes smaller, the difference e becomes minimum trial complex propagation channel h (l) complex propagation channel test Output as h (l) (S124).

以下、図５に戻って説明する。   Hereinafter, description will be made returning to FIG.

推定装置１０は、ステップＳ１１で説明した測定処理をさらにＬ回実施し、都度、ステップＳ１２で説明した推定処理を行う。   The estimation device 10 performs the measurement process described in step S11 further L times, and performs the estimation process described in step S12 each time.

次に、推定装置１０は、ステップＳ１２で推定された複素伝搬チャネルh（１）,…，h(l)から生体５０の方向を推定する（Ｓ１４）。 Next, the estimation device 10 estimates the direction of the living body 50 from the complex propagation channels h (1) ,..., H (l) estimated in step S12 (S14).

［推定処理の原理］
次に、複素伝搬チャネル推定部１５が試行用複素伝搬チャネルh(l) testから試行用強度情報y(l) test（第２信号強度）を推定する原理について説明する。 [Principle of estimation processing]
Next, the principle in which the complex propagation channel estimating unit 15 estimates trial intensity information y (l) test (second signal intensity) from the trial complex propagation channel h (l) test will be described.

図７Ａは、実施の形態１におけるアンテナモデルを示す図である。図７Ｂは、図７Ａに示すアンテナモデルの回路モデルを示す図である。なお、図７Ａにおいて、無給電アンテナは、それぞれ可変負荷が接続されたＭ個の無給電アンテナ素子＃１〜＃Ｍで構成され、推定装置１０における可変負荷１１が接続された１以上の無給電アンテナ１１１に対応する。受信アンテナは、受信機とこれに接続されている受信アンテナ素子とで構成され、推定装置１０における受信機１２と接続されている受信アンテナ１２１とに対応する。また、送信アンテナは、送信機が接続された送信アンテナ素子で構成され、図２に示す送信機２０が接続された送信アンテナ２０１に対応する。   FIG. 7A is a diagram showing an antenna model according to Embodiment 1. FIG. 7B is a diagram showing a circuit model of the antenna model shown in FIG. 7A. In FIG. 7A, the parasitic antenna includes M parasitic antenna elements # 1 to #M each connected to a variable load, and one or more parasitic antennas to which the variable load 11 in the estimation device 10 is connected. This corresponds to the antenna 111. The receiving antenna includes a receiver and a receiving antenna element connected thereto, and corresponds to the receiving antenna 121 connected to the receiver 12 in the estimation device 10. The transmitting antenna is configured by a transmitting antenna element to which a transmitter is connected, and corresponds to the transmitting antenna 201 to which the transmitter 20 shown in FIG. 2 is connected.

図７Ａに示すように、送信アンテナ素子から放射された電波の一部は生体５０を経由し受信アンテナ素子に到達する。受信アンテナ素子には受信機が接続されており、ここで受信信号強度を観測する。Ｍ個の無給電アンテナ素子はそれぞれ可変負荷が接続されている。無給電アンテナと受信アンテナとを含めて受信アレーアンテナと称する。   As shown in FIG. 7A, a part of the radio wave radiated from the transmitting antenna element reaches the receiving antenna element via the living body 50. A receiver is connected to the receiving antenna element, where the received signal strength is observed. A variable load is connected to each of the M parasitic antenna elements. The term “receiving array antenna” includes the parasitic antenna and the receiving antenna.

送信アンテナと受信アレーアンテナは一つの回路系として見ることが可能であり、送信アンテナと受信アレーアンテナと伝搬チャネルを含むシステム散乱行列SSを定義することが可能である。図７Ｂは、これを等価回路として示した図である。送信アンテナポートに参照面Ｔ、受信アンテナポートに参照面Ｒ、無給電のアンテナに参照面Ｐを定義すると、この回路系の散乱行列は、下記の（式２）で定義できる。これをシステム散乱行列と呼ぶものとする。 The transmitting antenna and the receiving array antenna can be viewed as one circuit system, and it is possible to define a system scattering matrix S S including the transmitting antenna, the receiving array antenna, and the propagation channel. FIG. 7B is a diagram showing this as an equivalent circuit. If a reference plane T is defined as a transmission antenna port, a reference plane R is defined as a reception antenna port, and a reference plane P is defined as a non-feed antenna, the scattering matrix of this circuit system can be defined by the following (Equation 2). This is called a system scattering matrix.

Figure 0006635380
Figure 0006635380

ここで、システム散乱行列SSの成分SXYのＸとＹにはＴ、Ｒ、Ｐの何れかが入る。成分SXYは、スカラ・ベクトル・行列の何れかでありアンテナ数によって決まる。また、システム散乱行列SSは対称行列であるため、SXY=SYX T(Tは転置を意味する）である。従って、システム散乱行列SSの成分のうち下三角成分についてのみ説明する。 Here, T, R, either P enters the component S XY X and Y of the system scattering matrix S S. The component S XY is any of a scalar, vector, and matrix, and is determined by the number of antennas. Further, since the system scattering matrix S S is a symmetric matrix, S XY = S YX T (T means transpose). Therefore, only the lower triangular component of the components of the system scattering matrix S S will be described.

STTは送信アンテナの反射係数、SRRは受信側の給電アンテナの反射係数、SPPは無給電アンテナの散乱行列である。SPRは、受信側の給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子の相互結合を意味するベクトルである。ここで、既知である成分は、SRR、SPP、SPRであり、これらはアンテナのＳパラメータを事前に測定しておくことによって得られる。一方、未知の成分は、SRT、SPTであり、これは上述した無給電アンテナを含む受信アレーアンテナの任意の複素伝搬チャネル行列に対応し、下記の（式３）のように表せる。 S TT is the reflection coefficient of the transmitting antenna, S RR is the reflection coefficient of the power supply antenna of the receiving side, S PP is scattering matrix parasitic antenna. SPR is a vector indicating mutual coupling between the receiving antenna element and the parasitic antenna element on the receiving side. Here, the known components are S RR , S PP , and SPR , which are obtained by measuring the S parameters of the antenna in advance. On the other hand, the unknown components are S RT and S PT , which correspond to an arbitrary complex propagation channel matrix of the receiving array antenna including the above-described parasitic antenna, and can be expressed as the following (Equation 3).

Figure 0006635380
Figure 0006635380

次に、（式２）のシステム散乱行列について、無給電アンテナ素子のポートを終端した場合の応答を考える。Ｍ個の無給電アンテナ素子における終端条件をZ＝[z1,z2,…，zMp]と定義すると、終端条件を表す散乱行列は（式４）のように定義できる。 Next, regarding the system scattering matrix of (Equation 2), consider the response when the port of the parasitic antenna element is terminated. If the termination condition in the M parasitic antenna elements is defined as Z = [z 1 , z 2 ,..., Z Mp ], the scattering matrix representing the termination condition can be defined as (Equation 4).

Figure 0006635380
Figure 0006635380

ここで、

Figure 0006635380
はｋ番目の組のｍ番目の可変負荷の反射係数に対応しており、（式５）のように表すことができる。 here,
Figure 0006635380
 Corresponds to the reflection coefficient of the k-th set of the m-th variable load, and can be expressed as (Equation 5).

Figure 0006635380
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ここで、Z０は基準インピーダンスであり、以降では送信機および受信機の内部インピーダンスは基準インピーダンスZ０と等しいものとして説明する。 Here, Z 0 is the reference impedance, the internal impedance of the transmitter and receiver in the following will be described as equal to the reference impedance Z 0.

無給電アンテナのポートが（式４）で定義される終端条件をみたす場合（無給電アンテナのポートが終端された場合）、図７Ｂに示すシステム散乱行列ＳＳ’は次の（式６）のように表される。 When the port of the parasitic antenna satisfies the termination condition defined by (Equation 4) (when the port of the parasitic antenna is terminated), the system scattering matrix S S ′ shown in FIG. Is represented as

Figure 0006635380
Figure 0006635380

ここで、

Figure 0006635380
である。 here,
Figure 0006635380
 It is.

Figure 0006635380
は、実際に観測され得る送信アンテナ（送信アレーアンテナ）と、受信アレーアンテナの給電アンテナ（受信アンテナ素子）との間の複素伝搬チャネルである。
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 Is a complex propagation channel between a transmitting antenna (transmitting array antenna) that can be actually observed and a feeding antenna (receiving antenna element) of the receiving array antenna.

送信機からの送信信号をSとすると受信機で観測される第２信号強度（試行用強度情報）は、（式７）によって予測（推定）できる。   Assuming that the transmission signal from the transmitter is S, the second signal strength (trial strength information) observed at the receiver can be predicted (estimated) by (Equation 7).

Figure 0006635380
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なお、SRTとSPTは（式３）で述べた通り、設定された任意の複素伝搬チャネルであり、図６Ｂで説明した推定処理によって探索することができる。 Note that, as described in (Equation 3), SRT and SPT are any set complex propagation channels, and can be searched for by the estimation processing described with reference to FIG. 6B.

以上のようにして、設定された試行用複素伝搬チャネルから試行用強度情報すなわち第２信号の第２信号強度を算出することができる。   As described above, the trial intensity information, that is, the second signal intensity of the second signal can be calculated from the set trial complex propagation channel.

［効果等］
本実施の形態の推定装置１０および推定方法によれば、送信機側の位相情報を取得せずに受信側で受信した無線信号から、動体が存在する方向等の推定を行うことができる。 [Effects]
According to the estimating apparatus 10 and the estimating method of the present embodiment, it is possible to estimate the direction in which a moving object is present and the like from a radio signal received on the receiving side without acquiring phase information on the transmitter side.

また、本実施の形態の推定装置１０および推定方法によれば、位相の測定が不要であり送受信機間で位相レベルの同期が不要であるため、比較的安価な送信機および受信機の利用が可能になる。また、無給電アンテナを利用することにより位相の測定が不要となることから、受信機の数を減らすことが可能になる。   Further, according to the estimating apparatus 10 and the estimating method of the present embodiment, phase measurement is not required and phase level synchronization is not required between the transmitter and the receiver, so that relatively inexpensive transmitters and receivers can be used. Will be possible. In addition, since the measurement of the phase is not required by using the parasitic antenna, the number of receivers can be reduced.

より具体的には、本実施の形態の推定装置１０では、それぞれ可変負荷に接続された１以上の無給電アンテナすなわち１以上のエスパーアンテナを備え、単独の受信機で受信信号を観測する。エスパーアンテナ周辺の特性はわかっていることから、エスパーアンテナの負荷条件を振って受信機で受信強度（RSSI：Received Signal Strength Indicator）を取得することで、送信機側の位相情報を取得せずに複素伝搬チャネルを推定することができる。換言すると、エスパーアンテナの可変負荷（インピーダンス値）を変化させることにより、反射率が変わり、疑似的に受信アンテナの指向性が変わる。そのため、複数回（複素伝搬チャネルの未知数以上の回数）、疑似的に受信アンテナの指向性を変え、その際に受信機が受信する受信信号の受信強度から、連立方程式を作成できる。そして、最急降下法によりその連立方程式を解くことで、複素伝搬チャネルを推定することができる。   More specifically, estimating apparatus 10 of the present embodiment includes one or more parasitic antennas, that is, one or more Esper antennas, each connected to a variable load, and observes a received signal with a single receiver. Since the characteristics around the Esper antenna are known, the receiver receives RSSI (Received Signal Strength Indicator) while varying the load condition of the Esper antenna, thereby eliminating the need to acquire phase information on the transmitter side. A complex propagation channel can be estimated. In other words, by changing the variable load (impedance value) of the Esper antenna, the reflectance changes, and the directivity of the receiving antenna changes in a pseudo manner. Therefore, the directivity of the receiving antenna is changed a plurality of times (number of times equal to or more than the unknown number of the complex propagation channel), and a simultaneous equation can be created from the reception intensity of the reception signal received by the receiver. Then, the complex propagation channel can be estimated by solving the simultaneous equations by the steepest descent method.

このようにして、推定装置１０の外部の送信アンテナから、受信機に接続される受信アンテナと無給電アンテナとに到達する複素伝搬チャネルを、受信機を複数用意することもなく受信強度のみから推定することができる。また、受信強度のみから方向推定を行うことができ位相情報の観測が不要であることから、本実施の形態の推定装置１０では、送信機側の位相情報を取得しない簡易なハードウェア構成すなわち安価な既存の送信機および受信機を用いることが可能になる。   In this manner, a complex propagation channel that reaches a receiving antenna connected to a receiver and a parasitic antenna from a transmitting antenna outside the estimating apparatus 10 is estimated from only the receiving intensity without preparing a plurality of receivers. can do. Further, since the direction estimation can be performed only from the reception intensity and the observation of the phase information is unnecessary, the estimating apparatus 10 according to the present embodiment has a simple hardware configuration that does not acquire the phase information of the transmitter, Existing transmitters and receivers can be used.

（実施の形態２）
実施の形態１における推定装置１０が受信する信号には、送信機２０から送信された信号（送信波）が生体５０で反射された反射波に加えて、直接波や固定物由来の反射波など、生体５０を経由しない反射波も含まれている。実施の形態２では、生体５０を経由しない反射波も含まれることを考慮した生体５０の方向の推定方法について説明する。以下では、実施の形態１と同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。 (Embodiment 2)
In the signal received by estimating apparatus 10 in the first embodiment, a signal (transmitted wave) transmitted from transmitter 20 includes a reflected wave reflected from living body 50, a direct wave, a reflected wave derived from a fixed object, and the like. And reflected waves that do not pass through the living body 50 are also included. In the second embodiment, a method of estimating the direction of the living body 50 in consideration of the fact that reflected waves that do not pass through the living body 50 are also described. In the following, description of the same points as in the first embodiment will be omitted, and different points will be mainly described.

［推定装置の構成］
本実施の形態に係る推定装置（不図示）は、実施の形態１における推定装置１０に対して、方向推定部２６の構成が異なる。 [Configuration of estimation device]
An estimating device (not shown) according to the present embodiment differs from estimating device 10 in the first embodiment in the configuration of direction estimating section 26.

［方向推定部２６］
図８は、実施の形態２における方向推定部２６の構成の一例を示す図である。 [Direction estimation unit 26]
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a configuration of the direction estimating unit 26 according to the second embodiment.

方向推定部２６は、複素伝搬チャネル推定部１５において推定された複素伝搬チャネルから第１信号の到来方向を推定する。本実施の形態では、方向推定部２６は、図８に示すように、瞬時相関行列算出部２６１と、記憶部２６２と、第３相関行列算出部２６３と、到来角推定部２６４とを備える。   The direction estimating unit 26 estimates the arrival direction of the first signal from the complex propagation channel estimated by the complex propagation channel estimating unit 15. In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the direction estimation unit 26 includes an instantaneous correlation matrix calculation unit 261, a storage unit 262, a third correlation matrix calculation unit 263, and an arrival angle estimation unit 264.

瞬時相関行列算出部２６１は、複素伝搬チャネル推定部１５で推定された第１複素伝搬チャネルより第１相関行列を算出して、記憶部２６２に記憶させる。また、瞬時相関行列算出部２６１は、複素伝搬チャネル推定部１５で推定された第２複素伝搬チャネルより第２相関行列を算出する。   The instantaneous correlation matrix calculation unit 261 calculates the first correlation matrix from the first complex propagation channel estimated by the complex propagation channel estimation unit 15 and stores the first correlation matrix in the storage unit 262. Further, the instantaneous correlation matrix calculation unit 261 calculates a second correlation matrix from the second complex propagation channel estimated by the complex propagation channel estimation unit 15.

本実施の形態では、複素伝搬チャネル推定部１５は、受信機１２が受信した第１信号の第１信号強度の時間変動が所定の値以下のとき、複素伝搬チャネルとして、第１複素伝搬チャネルを推定する。また、複素伝搬チャネル推定部１５は、受信機１２が受信した第１信号の第１信号強度の時間変動が所定の値より大きいとき、複素伝搬チャネルとして、第２複素伝搬チャネルを推定する。ここで、第１信号強度の時間変動が所定の値以下の第１信号には、送信アンテナ２０１から送信され、生体５０によって反射された反射信号を含まない。第１信号強度の時間変動が所定の値以下の場合、無人状態（生体５０が存在しない状態）で第１信号を受信機１２が受信することに該当するからである。一方、第１信号強度の時間変動が所定の値より大きい第１信号には、送信アンテナ２０１から送信され、生体５０によって反射された反射信号を含む。第１信号強度の時間変動が所定の値より大きい場合、有人状態（生体５０が存在する状態）で第１信号を受信機１２が受信することに該当するからである。   In this embodiment, when the time variation of the first signal strength of the first signal received by the receiver 12 is equal to or less than a predetermined value, the complex propagation channel estimating unit 15 sets the first complex propagation channel as a complex propagation channel. presume. Further, when the time variation of the first signal strength of the first signal received by the receiver 12 is larger than a predetermined value, the complex propagation channel estimating unit 15 estimates the second complex propagation channel as a complex propagation channel. Here, the first signal whose time variation of the first signal strength is equal to or less than a predetermined value does not include a reflected signal transmitted from the transmitting antenna 201 and reflected by the living body 50. This is because when the time variation of the first signal strength is equal to or less than the predetermined value, the receiver 12 receives the first signal in an unmanned state (a state where the living body 50 does not exist). On the other hand, the first signal whose time variation of the first signal strength is larger than the predetermined value includes a reflected signal transmitted from the transmitting antenna 201 and reflected by the living body 50. This is because if the time variation of the first signal strength is larger than the predetermined value, the receiver 12 receives the first signal in a manned state (a state where the living body 50 is present).

記憶部２６２は、例えば、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)、不揮発性のメモリなどの記憶装置により実現され、瞬時相関行列算出部２６１により算出された第１相関行列を記憶する。   The storage unit 262 is realized by a storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) or a non-volatile memory, and stores the first correlation matrix calculated by the instantaneous correlation matrix calculation unit 261.

第３相関行列算出部２６３は、瞬時相関行列算出部１６１により算出された第２相関行列から記憶部１６２に記憶されている第１相関行列を減算することで得られる差分行列を第３相関行列として算出する。   The third correlation matrix calculation unit 263 converts a difference matrix obtained by subtracting the first correlation matrix stored in the storage unit 162 from the second correlation matrix calculated by the instantaneous correlation matrix calculation unit 161 into a third correlation matrix Is calculated as

到来角推定部２６４は、第３相関行列算出部２６３が算出した第３相関行列から第１信号の到来角を推定する。   The arrival angle estimation unit 264 estimates the arrival angle of the first signal from the third correlation matrix calculated by the third correlation matrix calculation unit 263.

［推定装置の動作］
以上のよう構成された実施の形態２における推定装置１０の方向推定処理の動作について説明する。図９は、実施の形態２における方向推定部２６の方向推定処理を示すフローチャートである。図１０は、実施の形態２における方向推定部２６の方向推定処理の流れを示す図である。 [Operation of estimation device]
The operation of the direction estimating process of the estimating apparatus 10 according to the second embodiment configured as described above will be described. FIG. 9 is a flowchart illustrating a direction estimation process of the direction estimation unit 26 according to the second embodiment. FIG. 10 is a diagram showing a flow of the direction estimating process of the direction estimating unit 26 in the second embodiment.

まず、複素伝搬チャネル推定部１５は、生体５０の方向推定を行う前に、複素伝搬チャネル推定部１５で無人であることが分かっている状態（無人状態）の第１複素伝搬チャネルを推定する。方向推定部２６は、複素伝搬チャネル推定部１５で推定された第１複素伝搬チャネルより第１相関行列を算出し、記憶部２６２に記憶する（Ｓ３２１）。   First, before estimating the direction of the living body 50, the complex propagation channel estimating unit 15 estimates the first complex propagation channel in a state where the complex propagation channel estimating unit 15 is known to be unmanned (unmanned state). The direction estimation unit 26 calculates a first correlation matrix from the first complex propagation channel estimated by the complex propagation channel estimation unit 15 and stores the first correlation matrix in the storage unit 262 (S321).

より具体的には、瞬時相関行列算出部２６１は、複素伝搬チャネル推定部１５により推定された無人状態での第１複素伝搬チャネルhから、瞬時相関行列R01を下記の（式８）のように算出する。（式８）において、{・}Hは複素共役転置を表す。 More specifically, the instantaneous correlation matrix calculation section 261, as the first complex propagation channel h in unattended estimated by the complex propagation channel estimation unit 15, the instantaneous correlation matrix R 01 in the following (Equation 8) Is calculated. In (Equation 8), {·} H represents a complex conjugate transpose.

Figure 0006635380
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そして、瞬時相関行列算出部２６１は、（式９）に示すように、（式８）に表される瞬時相関行列をＬ回求めて平均した行列を算出する。これを第１相関行列R1と定義する。 Then, as shown in (Equation 9), the instantaneous correlation matrix calculation unit 261 calculates a matrix obtained by averaging the instantaneous correlation matrix represented by (Equation 8) L times. This is defined as the first correlation matrix R 1.

Figure 0006635380
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次に、複素伝搬チャネル推定部１５は、有人であることが分かっている状態（有人状態）の第２複素伝搬チャネルを推定する。方向推定部２６は、複素伝搬チャネル推定部１５で推定された第２複素伝搬チャネルより第２相関行列を算出する（Ｓ３２２）。   Next, the complex propagation channel estimating unit 15 estimates the second complex propagation channel in a state where it is known that a person is manned (manned state). The direction estimation unit 26 calculates a second correlation matrix from the second complex propagation channel estimated by the complex propagation channel estimation unit 15 (S322).

より具体的には、瞬時相関行列算出部２６１は、複素伝搬チャネル推定部１５により推定された有人状態での第２複素伝搬チャネルhから、同様に瞬時相関行列R02を下記の（式１０）のように算出する。 More specifically, the instantaneous correlation matrix calculation unit 261 similarly calculates the instantaneous correlation matrix R 02 from the second complex propagation channel h in the manned state estimated by the complex propagation channel estimation unit 15 by the following (Equation 10). It is calculated as follows.

Figure 0006635380
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そして、瞬時相関行列算出部２６１は、（式１０）に示すように、（式１１）に表される瞬時相関行列をＬ回求め平均した行列を算出する。これを第２相関行列R2と定義する。 Then, as shown in (Equation 10), the instantaneous correlation matrix calculation unit 261 calculates a matrix obtained by averaging the instantaneous correlation matrix represented by (Equation 11) L times. This is defined as the second correlation matrix R 2.

Figure 0006635380
Figure 0006635380

次に、方向推定部２６は、ステップＳ３２２で算出された第２相関行列から記憶部２６２に記憶されている第１相関行列を減算した差分行列を第３相関行列として算出する（Ｓ３２３）。   Next, the direction estimating unit 26 calculates a difference matrix obtained by subtracting the first correlation matrix stored in the storage unit 262 from the second correlation matrix calculated in step S322 as a third correlation matrix (S323).

より具体的には、第３相関行列算出部２６３は、（式９）に示される第１相関行列R1から（式１１）に示される第２相関行列R2を減算し、第３相関行列R3（R3= R2−R1）を得る。 More specifically, the third correlation matrix calculation unit 263 subtracts the second correlation matrix R 2 shown in (Equation 11) from the first correlation matrix R 1 shown in (Equation 9), and obtains a third correlation matrix. R 3 (R 3 = R 2 −R 1 ) is obtained.

次に、方向推定部２６は、算出した第３相関行列から第１信号の到来角を推定するにより第１信号の到来方向を推定する（Ｓ３２４）。   Next, the direction estimating unit 26 estimates the direction of arrival of the first signal by estimating the angle of arrival of the first signal from the calculated third correlation matrix (S324).

ここで、上述したように、第１相関行列R1は無人時に推定された第１複素伝搬チャネルから算出されたものであり、例えば直接波や壁からの反射波など生体５０以外の複素伝搬チャネル成分に対応する。一方、第２相関行列R2は有人時に観測された複素伝搬チャネルから算出されたものであり、生体５０を経由する成分と、生体５０を経由しない固定成分が合算されている。 Here, as described above, the first correlation matrix R 1 is calculated from the first complex propagation channel estimated when the person is unattended, and is, for example, a complex propagation channel other than the living body 50 such as a direct wave or a reflected wave from a wall. Corresponds to the component. On the other hand, the second correlation matrix R 2 is calculated from a complex propagation channel observed when a person is manned, and includes components passing through the living body 50 and fixed components not passing through the living body 50.

したがって、第２相関行列R2から第１相関行列R1を減算することで、理想的には生体５０を経由した成分だけが残る。つまり、到来角推定部２６４は、第３相関行列R3を用いることで、屋内などの多重波環境においても第１信号の到来角すなわち生体５０の方向を推定することができる。 Therefore, by the second correlation matrix R 2 subtracts the first correlation matrix R 1, only components ideally passed through the living body 50 remains. That is, the arrival angle estimation unit 264, by using a third correlation matrix R 3, can also estimate the direction of arrival angle or biological 50 of the first signal in a multi-path environment, such as indoors.

［効果等］
本実施の形態の推定装置および推定方法によれば、屋内などの多重波環境においても、送信機側の位相情報を取得せずに受信側で受信した無線信号から、動体が存在する方向等の推定を行うことができる。 [Effects]
According to the estimating apparatus and the estimating method of the present embodiment, even in a multiplexed wave environment such as indoors, a radio signal received on the receiving side without acquiring phase information on the transmitter side, such as a direction in which a moving object is present, An estimate can be made.

（実施の形態３）
実施の形態２では、例えば直接波や壁からの反射波など生体５０以外の複素伝搬チャネル成分を除去して生体５０の方向を推定する方法について説明したが、これに限らない。実施の形態３では、実施の形態２と異なる方法で、生体５０以外の複素伝搬チャネル成分を除去して生体５０の方向を推定する方法について説明する。以下では、実施の形態１と同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。 (Embodiment 3)
In the second embodiment, a method of estimating the direction of the living body 50 by removing a complex propagation channel component other than the living body 50 such as a direct wave or a reflected wave from a wall has been described, but the present invention is not limited to this. In the third embodiment, a method of estimating the direction of the living body 50 by removing a complex propagation channel component other than the living body 50 by a method different from that of the second embodiment will be described. In the following, description of the same points as in the first embodiment will be omitted, and different points will be mainly described.

［推定装置の構成］
本実施の形態に係る推定装置（不図示）は、実施の形態１における推定装置１０に対して、方向推定部３６の構成が異なる。 [Configuration of estimation device]
An estimating device (not shown) according to the present embodiment differs from estimating device 10 in the first embodiment in the configuration of direction estimating unit 36.

［方向推定部３６］
図１１は、実施の形態３における方向推定部３６の構成の一例を示す図である。 [Direction estimation unit 36]
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a configuration of the direction estimating unit 36 according to the third embodiment.

方向推定部３６は、複素伝搬チャネル推定部１５において推定された複素伝搬チャネルから第１信号の到来方向を推定する。本実施の形態では、方向推定部３６は、図１１に示すように、記憶部３６５と、位相角算出部３６６と、相関行列算出部３６７と、到来角推定部３６８とを備える。   The direction estimating unit 36 estimates the arrival direction of the first signal from the complex propagation channel estimated by the complex propagation channel estimating unit 15. In the present embodiment, the direction estimation unit 36 includes a storage unit 365, a phase angle calculation unit 366, a correlation matrix calculation unit 367, and an arrival angle estimation unit 368, as shown in FIG.

記憶部３６５は、例えば、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)、不揮発性のメモリなどの記憶装置により実現され、複素伝搬チャネル推定部１５で推定された第１複素伝搬チャネルを記憶する。本実施の形態では、記憶部３６５は、複素伝搬チャネル推定部１５により、所定時刻に、複素伝搬チャネルとして推定された第１複素伝搬チャネルが記憶される。   The storage unit 365 is realized by a storage device such as a hard disk drive (HDD) or a nonvolatile memory, and stores the first complex propagation channel estimated by the complex propagation channel estimation unit 15. In the present embodiment, storage section 365 stores the first complex propagation channel estimated as a complex propagation channel by complex propagation channel estimation section 15 at a predetermined time.

位相角算出部３６６は、記憶部３６５に記憶された第１複素伝搬チャネルと、複素伝搬チャネル推定部１５において推定された第２複素伝搬チャネルとの位相差を比較する。ここで、第２複素伝搬チャネルは、複素伝搬チャネル推定部１５により、所定時刻の後の時刻に、複素伝搬チャネルとして推定されたものである。   The phase angle calculator 366 compares the phase difference between the first complex propagation channel stored in the storage 365 and the second complex propagation channel estimated by the complex propagation channel estimator 15. Here, the second complex propagation channel has been estimated by the complex propagation channel estimation unit 15 as a complex propagation channel at a time after a predetermined time.

そして、位相角算出部３６６は、当該位相差の平均が最小となる位相回転（位相角）を探索し、探索した位相回転（位相角）が与えられた第２複素伝搬チャネルから第１複素伝搬チャネルを減算することで得られる差分である第３複素伝搬チャネルを算出する。   Then, the phase angle calculation unit 366 searches for a phase rotation (phase angle) that minimizes the average of the phase difference, and performs the first complex propagation from the second complex propagation channel provided with the searched phase rotation (phase angle). A third complex propagation channel, which is a difference obtained by subtracting the channel, is calculated.

相関行列算出部３６７は、位相角算出部３６６が算出した第３複素伝搬チャネルから相関行列を算出する。   The correlation matrix calculator 367 calculates a correlation matrix from the third complex propagation channel calculated by the phase angle calculator 366.

到来角推定部３６８は、相関行列算出部３６７で算出された相関行列から第１信号の到来角を推定する。   The arrival angle estimation section 368 estimates the arrival angle of the first signal from the correlation matrix calculated by the correlation matrix calculation section 367.

［推定装置の動作］
以上のよう構成された実施の形態３における推定装置１０の方向推定処理の動作について説明する。図１２は、実施の形態３における方向推定部３６の方向推定処理を示すフローチャートである。図１３は、実施の形態３における方向推定部３６の方向推定処理の流れを示す図である。 [Operation of estimation device]
The operation of the direction estimating process of the estimating apparatus 10 according to Embodiment 3 configured as described above will be described. FIG. 12 is a flowchart illustrating a direction estimation process of the direction estimation unit 36 according to the third embodiment. FIG. 13 is a diagram showing a flow of the direction estimating process of the direction estimating unit 36 in the third embodiment.

まず、複素伝搬チャネル推定部１５は、ある時点（所定時刻）において推定された複素伝搬チャネルを第１複素伝搬チャネルh(1)として記憶部３６５に記憶する。ここで、以降（所定時刻の後の時刻）に推定される複素伝搬チャネルを第２複素伝搬チャネルh(l)とする。ここで、lは観測時間（推定時刻）に対応する測定番号である。 First, the complex propagation channel estimating unit 15 stores the complex propagation channel estimated at a certain time point (predetermined time) in the storage unit 365 as the first complex propagation channel h (1) . Here, the complex propagation channel estimated thereafter (time after the predetermined time) is referred to as a second complex propagation channel h (l) . Here, l is a measurement number corresponding to the observation time (estimated time).

次に、方向推定部２６は、記憶部３６５に記憶された第１複素伝搬チャネルと、所定時刻の後の時刻に推定された第２複素伝搬チャネルとの位相差を比較し（Ｓ３３１）、当該位相差の平均が最小となる位相回転（位相角）を探索する（Ｓ３３２）。   Next, the direction estimation unit 26 compares the phase difference between the first complex propagation channel stored in the storage unit 365 and the second complex propagation channel estimated at a time after the predetermined time (S331). A phase rotation (phase angle) that minimizes the average of the phase difference is searched (S332).

より具体的には、一般的な多重波環境では、直接波や壁経由の反射波は生体を経由する信号よりも遥かに信号強度が高いものと考えられる。よって、全ての複素伝搬チャネル要素の位相は大きく変動しないものと考えることができる。一方、実施の形態３における推定装置１０により推定された第１複素伝搬チャネルおよび第２複素伝搬チャネルにはランダムな位相が乗じられていると考えられる。これは、推定装置１０が強度情報のみから第１複素伝搬チャネルおよび第２複素伝搬チャネルを推定するからである。絶対的なチャネルの位相は推定できない。   More specifically, in a general multi-wave environment, a direct wave or a reflected wave passing through a wall is considered to have a much higher signal intensity than a signal passing through a living body. Therefore, it can be considered that the phases of all the complex propagation channel elements do not greatly change. On the other hand, it is considered that the first complex propagation channel and the second complex propagation channel estimated by the estimation device 10 in the third embodiment are multiplied by a random phase. This is because the estimation device 10 estimates the first complex propagation channel and the second complex propagation channel only from the intensity information. The absolute channel phase cannot be estimated.

そこで、位相角算出部３６６は、第１複素伝搬チャネルh(1)と第２複素伝搬チャネルh(l)との主成分である固定成分に変化が無いものと仮定すると、下記の（式１２）に示される△p(l)が最小になる補正位相θlを探索して決定すればよい。 Therefore, assuming that there is no change in the fixed component that is the main component of the first complex propagation channel h (1) and the second complex propagation channel h (l) , the phase angle calculation unit 366 calculates ) shown in △ p (l) may be determined by searching the correction phase theta l which is minimized.

Figure 0006635380
Figure 0006635380

次に、方向推定部２６は、ステップＳ３３２で探索した位相回転（位相角）が与えられた第２複素伝搬チャネルにから第１複素伝搬チャネルを減算して得た第３複素伝搬チャネルを算出する（Ｓ３３３）。   Next, the direction estimating unit 26 calculates a third complex propagation channel obtained by subtracting the first complex propagation channel from the second complex propagation channel to which the phase rotation (phase angle) searched in step S332 has been given. (S333).

より具体的には、位相角算出部３６６は、（式１２）を用いて探索した補正位相θlを用いて、差分チャネルを下記の（式１３）のように算出する。この差分チャネルを第３複素伝搬チャネル△h(l)と呼称する。 More specifically, the phase angle calculating section 366, using the correction phase theta l were probed with (Equation 12), calculates the difference channel as follows (Equation 13). This difference channel is referred to as a third complex propagation channel △ h (l) .

Figure 0006635380
Figure 0006635380

次に、方向推定部２６は、ステップＳ３３３で算出した第３複素伝搬チャネルから相関行列を算出する（Ｓ３３４）。   Next, the direction estimating unit 26 calculates a correlation matrix from the third complex propagation channel calculated in step S333 (S334).

より具体的には、相関行列算出部３６７は、（式１３）に示される第３複素伝搬チャネル△h(l)から相関行列Rを、下記の（式１４）のように算出する。 More specifically, the correlation matrix calculation unit 367 calculates the correlation matrix R from the third complex propagation channel △ h (l) shown in (Equation 13) as in (Equation 14) below.

Figure 0006635380
Figure 0006635380

ここで、上述したように、（式１３）を用いた減算処理の過程で差分チャネル（第３複素伝搬チャネル）としているため、（式１４）に示される相関行列Rは、常に固定の成分が消去され、生体５０由来の成分だけが残る。   Here, as described above, since the difference channel (third complex propagation channel) is used in the course of the subtraction processing using (Equation 13), the correlation matrix R shown in (Equation 14) always has a fixed component. It is erased, and only the component derived from the living body 50 remains.

したがって、（式１４）に示される相関行列Rが判明すれば様々な方向推定処理を適用可能である。このような方向推定方法によれば、別途無人時に第１複素伝搬チャネルの推定を行う必要が無く、什器が移動しているなど伝搬環境が変化した場合でも生体５０の方向を推定できる。   Therefore, if the correlation matrix R shown in (Equation 14) is found, various direction estimation processes can be applied. According to such a direction estimating method, there is no need to separately estimate the first complex propagation channel when the person is unmanned, and the direction of the living body 50 can be estimated even when the propagation environment changes, such as when furniture is moving.

［効果等］
本実施の形態の推定装置および推定方法によれば、屋内などの多重波環境において伝搬環境が変化した場合でも、送信機側の位相情報を取得せずに受信側で受信した無線信号から、動体が存在する方向等の推定を行うことができる。 [Effects]
According to the estimating apparatus and the estimating method of the present embodiment, even when the propagation environment changes in a multiplex wave environment such as indoors, a moving object is obtained from a radio signal received on the receiving side without acquiring phase information on the transmitter side. Can be estimated such as the direction in which

（実施の形態４）
実施の形態１〜３では、受信機１２が受信した第１信号の第１信号強度から複素伝搬チャネルを推定し、生体５０の方向推定を行うことについて説明したが、それに限らない。受信機１２が受信した第１信号の第１信号強度を最適化した信号強度から複素伝搬チャネルを推定し、生体５０の方向推定を行ってもよい。以下、実施の形態４として、実施の形態１と同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。 (Embodiment 4)
In the first to third embodiments, it has been described that the complex propagation channel is estimated from the first signal strength of the first signal received by the receiver 12 and the direction of the living body 50 is estimated, but the present invention is not limited thereto. The complex propagation channel may be estimated from the signal strength obtained by optimizing the first signal strength of the first signal received by the receiver 12, and the direction of the living body 50 may be estimated. Hereinafter, as Embodiment 4, the same points as those in Embodiment 1 will not be described, and different points will be mainly described.

［推定装置の構成］
本実施の形態に係る推定装置（不図示）は、実施の形態１等における推定装置１０に対して、強度情報記録部４４と、複素伝搬チャネル推定部４５と、方向推定部４６の構成が異なる。なお、推定装置１０における可変負荷制御部１３は、上述したように、可変負荷１１のインピーダンス値を制御する。以下では、可変負荷制御部１３は、１以上の無給電アンテナ１１１の可変負荷１１のインピーダンス値の組み合わせを、Ｋ通り（Ｋは２以上の整数）に制御するとして説明する。 [Configuration of estimation device]
An estimating apparatus (not shown) according to the present embodiment is different from estimating apparatus 10 in the first embodiment and the like in the configuration of intensity information recording section 44, complex propagation channel estimating section 45, and direction estimating section 46. . Note that the variable load control unit 13 in the estimation device 10 controls the impedance value of the variable load 11 as described above. Hereinafter, the variable load control unit 13 will be described as controlling the combination of the impedance values of the variable load 11 of one or more parasitic antennas 111 in K ways (K is an integer of 2 or more).

［強度情報記録部４４］
図１４は、実施の形態４における強度情報記録部４４と複素伝搬チャネル推定部４５の構成の一例を示す図である。 [Intensity information recording unit 44]
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a configuration of the intensity information recording unit 44 and the complex propagation channel estimation unit 45 according to the fourth embodiment.

強度情報記録部４４は、可変負荷１１のインピーダンス値のＫ通りの組み合わせそれぞれにおける受信機１２が受信する第１信号の第１信号強度をＬ回（Ｌは２以上の整数）蓄積し、Ｋ通りの組み合わせそれぞれにおけるＬ回の第１信号強度の平均値である第１平均信号強度を算出する。強度情報記録部４４は、Ｋ通りの組み合わせそれぞれにおけるＬ回の第１信号強度であって蓄積した第１信号強度から第１平均信号強度を減算したＫ×Ｌ個の第１差分信号強度を算出して蓄積する。   The intensity information recording unit 44 accumulates L times (L is an integer of 2 or more) the first signal intensity of the first signal received by the receiver 12 in each of the K combinations of the impedance values of the variable load 11, and stores the K combinations. , The first average signal intensity, which is the average value of the L first signal intensity in each of the combinations, is calculated. The intensity information recording unit 44 calculates K × L first differential signal intensities obtained by subtracting the first average signal intensity from the accumulated first signal intensity, which is the L first signal intensity in each of the K combinations. And accumulate.

本実施の形態では、強度情報記録部４４は、図１４に示すように、Ｋ通りの可変負荷１１のインピーダンス値（図で負荷）の組み合わせそれぞれにおける第１信号の強度情報（第１信号強度）を記録し、さらにこれをＬ回観測する。つまり、Ｋ×Ｌ個の第１信号の強度情報（第１信号強度）を記録する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 14, the strength information recording unit 44 stores the strength information (first signal strength) of the first signal in each of the K combinations of the impedance values (load in the figure) of the variable load 11. Is recorded, and this is observed L times. That is, K × L pieces of first signal strength information (first signal strength) are recorded.

ここで、１番目の負荷の組み合わせに注目して説明すると、本実施の形態に係る推定装置はＬ回の観測を行うため、強度情報記録部４４は、第１信号＃１−１〜第１信号＃１−Ｌの合計Ｌ個の強度情報（第１信号強度＃１−１〜第１信号強度＃１−Ｌ）を蓄積する。そして、強度情報記録部４４は、Ｌ個の強度情報（第１信号強度）の平均値である平均信号強度＃１を算出し、蓄積した第１信号強度＃１−１〜第１信号強度＃１−Ｌから平均信号強度＃１を減算する。これにより、第１差分信号強度＃１−１〜第１差分信号強度＃１−Ｌを得る。   Here, focusing on the first load combination, the estimating apparatus according to the present embodiment performs L observations. Therefore, the intensity information recording unit 44 includes the first signal # 1-1 to the first signal # 1-1. A total of L pieces of intensity information (first signal strength # 1-1 to first signal strength # 1-L) of signal # 1-L are accumulated. Then, the intensity information recording unit 44 calculates an average signal intensity # 1 which is an average value of the L pieces of intensity information (first signal intensity), and stores the accumulated first signal intensity # 1-1 to first signal intensity # 1. The average signal strength # 1 is subtracted from 1-L. Thereby, the first difference signal strength # 1-1 to the first difference signal strength # 1-L are obtained.

同様の処理をＫ通りの負荷の組み合わせすべてについて実施する。   The same process is performed for all K combinations of loads.

このように、強度情報記録部４４は、受信機１２が受信するＫ×Ｌ個の第１信号の第１信号強度を蓄積するのに加えて、第１信号強度を最適化した、Ｋ×Ｌ個の第１差分信号強度を蓄積する。   As described above, the strength information recording unit 44 stores the first signal strengths of the K × L first signals received by the receiver 12 and further optimizes the first signal strengths by the K × L The first differential signal intensities are accumulated.

［複素伝搬チャネル推定部４５］
複素伝搬チャネル推定部４５は、図１４に示すように、差分信号算出部４５１と比較演算部４５２とを備える。 [Complex propagation channel estimation unit 45]
The complex propagation channel estimation unit 45 includes a difference signal calculation unit 451 and a comparison calculation unit 452, as shown in FIG.

差分信号算出部４５１は、それぞれ所定の値を有するＬ個の試行用差分複素伝搬チャネルを設定し、設定したＬ個の試行用差分複素伝搬チャネルそれぞれにおいて、Ｋ通りの第２差分信号強度を算出する。   The difference signal calculation unit 451 sets L trial differential complex propagation channels each having a predetermined value, and calculates K different second differential signal intensities in each of the set L trial differential complex propagation channels. I do.

比較演算部４５２は、差分信号算出部４５１と連携して、強度情報記録部４４において蓄積されたＫ通りの第１差分信号強度と算出した第２差分信号強度との差が最小になる試行用差分複素伝搬チャネルの値を探索する。そして、比較演算部４５２は、探索した値を有するＬ個の試行用差分複素伝搬チャネルを受信機１２が第１信号を受信したときのＬ個の複素差分伝搬チャネルとして推定する。   The comparison calculation unit 452 cooperates with the difference signal calculation unit 451 to perform a trial for minimizing the difference between the K first difference signal strengths stored in the strength information recording unit 44 and the calculated second difference signal strengths. Search for the value of the differential complex propagation channel. Then, comparison operation section 452 estimates L trial differential complex propagation channels having the searched value as L complex differential propagation channels when receiver 12 receives the first signal.

本実施の形態では、差分信号算出部４５１は、まず１回目の観測に対応する試行用差分複素伝搬チャネル（＃１）を任意の値に設定する。この試行用差分複素伝搬チャネル（＃１）が正しいものとして、（式７）により負荷の組み合わせに対応する試行用差分信号強度＃１−１〜試行用差分信号強度＃Ｋ−１（合計Ｋ個）を算出する。ここで、試行用差分信号強度は、対応する負荷の組み合わせのときに受信機１２が受信したと推定される強度情報であり、上記の第２差分信号強度に該当する。   In the present embodiment, first, the difference signal calculation unit 451 sets the trial difference complex propagation channel (# 1) corresponding to the first observation to an arbitrary value. Assuming that the trial differential complex propagation channel (# 1) is correct, the trial differential signal strength # 1-1 to the trial differential signal strength # K-1 (K total) ) Is calculated. Here, the trial difference signal strength is strength information estimated to be received by the receiver 12 at the time of the corresponding load combination, and corresponds to the above-described second difference signal strength.

続いて、比較演算部４５２は、強度情報記録部４４で算出したＫ個の第１差分信号強度を、差分信号算出部４５１で算出したＫ個の試行用差分信号強度（第２差分信号強度）でそれぞれ減算して比較する。ここで、減算は、負荷の組み合わせが同じである差分信号強度どうしで行う。これにより、Ｋ個の差分値が得られる。比較演算部４５２は、得られたＫ個の差分値の絶対値を合算する等の評価関数を用いて評価し、評価結果を差分信号算出部４５１にフィードバックする。   Subsequently, the comparison operation unit 452 converts the K first difference signal intensities calculated by the intensity information recording unit 44 into the K trial difference signal intensities (second difference signal intensities) calculated by the difference signal calculation unit 451. Subtract and compare. Here, the subtraction is performed between the differential signal intensities having the same load combination. As a result, K difference values are obtained. The comparison operation unit 452 evaluates using an evaluation function such as adding the absolute values of the obtained K difference values, and feeds back the evaluation result to the difference signal calculation unit 451.

すると、差分信号算出部４５１は、フィードバック結果をもとに試行用差分複素伝搬チャネル（＃１）を再設定し、これからＫ個の試行用差分信号強度（第２差分信号強度）を算出する。そして、比較演算部４５２は、再度、上述した比較演算を行う。   Then, the differential signal calculation unit 451 resets the trial differential complex propagation channel (# 1) based on the feedback result, and calculates K trial differential signal intensities (second differential signal intensities) from this. Then, the comparison operation unit 452 performs the above-described comparison operation again.

複素伝搬チャネル推定部４５は、このような手順を比較演算結果が最小になるよう何度も繰り返すことで、複素差分伝搬チャネルを推定する。また、複素差分伝搬チャネルの推定には、例えば最急降下法を用いることができる。複素伝搬チャネル推定部４５はこのような処理をさらにＬ回繰り返すことで、Ｌ個の時系列な複素差分伝搬チャネルを推定する。   The complex propagation channel estimator 45 estimates the complex difference propagation channel by repeating such a procedure many times so that the result of the comparison operation is minimized. For estimating the complex differential propagation channel, for example, the steepest descent method can be used. The complex propagation channel estimating section 45 estimates L time-sequential complex difference propagation channels by repeating such processing a further L times.

［方向推定部４６］
図１５は、実施の形態４における方向推定部４６の構成の一例を示す図である。 [Direction estimation unit 46]
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a configuration of the direction estimating unit 46 according to the fourth embodiment.

方向推定部４６は、相関行列算出部４６１と到来角推定部４６２とを備え、複素伝搬チャネル推定部４５において推定された複素差分伝搬チャネルから第１信号の到来方向を推定する。相関行列算出部４６１は、複素伝搬チャネル推定部４５において推定された、Ｌ個の複素差分伝搬チャネルから相関行列を算出する。到来角推定部４６２は、相関行列算出部４６１で算出した相関行列から第１信号の到来角を推定することにより第１信号の到来方向を推定する。   The direction estimation unit 46 includes a correlation matrix calculation unit 461 and an arrival angle estimation unit 462, and estimates the arrival direction of the first signal from the complex difference propagation channel estimated by the complex propagation channel estimation unit 45. The correlation matrix calculation unit 461 calculates a correlation matrix from the L complex differential propagation channels estimated by the complex propagation channel estimation unit 45. The arrival angle estimation unit 462 estimates the arrival direction of the first signal by estimating the arrival angle of the first signal from the correlation matrix calculated by the correlation matrix calculation unit 461.

本実施の形態では、相関行列算出部４６１は、複素伝搬チャネル推定部４５において推定された複素差分伝搬チャネルそれぞれを瞬時相関行列に変換する。相関行列算出部４６１は、変換した合計Ｌ個の瞬時相関行列を要素ごとに平均化することで、相関行列を算出する。到来角推定部４６２は、相関行列算出部４６１により算出された相関行列から第１信号の到来角を推定する。第１信号の到来角は、上述したように検出対象である生体５０の方向に該当する。   In the present embodiment, correlation matrix calculation section 461 converts each of the complex difference propagation channels estimated by complex propagation channel estimation section 45 into an instantaneous correlation matrix. The correlation matrix calculation unit 461 calculates a correlation matrix by averaging the converted L instantaneous correlation matrices for each element. The arrival angle estimation unit 462 estimates the arrival angle of the first signal from the correlation matrix calculated by the correlation matrix calculation unit 461. The arrival angle of the first signal corresponds to the direction of the living body 50 to be detected as described above.

［推定装置の動作］
以上のよう構成された強度情報記録部４４、複素伝搬チャネル推定部４５および方向推定部４６それぞれの動作について説明する。 [Operation of estimation device]
The operations of the intensity information recording unit 44, the complex propagation channel estimation unit 45, and the direction estimation unit 46 configured as described above will be described.

図１６は、実施の形態４における強度情報記録部４４の推定処理を示すフローチャートである。   FIG. 16 is a flowchart illustrating an estimation process of the intensity information recording unit 44 according to the fourth embodiment.

まず、強度情報記録部４４は、可変負荷１１のインピーダンス値のＫ通りの組み合わせそれぞれにおける受信機１２が受信する第１信号の第１信号強度をＬ回（Ｌは２以上の整数）蓄積する（Ｓ４０１）。   First, the intensity information recording unit 44 accumulates the first signal intensity of the first signal received by the receiver 12 in each of the K combinations of the impedance values of the variable load 11 L times (L is an integer of 2 or more) ( S401).

次に、強度情報記録部４４は、Ｋ通りの組み合わせそれぞれにおけるＬ回の第１信号強度の平均値である第１平均信号強度を算出する（Ｓ４０２）。   Next, the intensity information recording unit 44 calculates a first average signal intensity, which is an average value of the L first signal intensity in each of the K combinations (S402).

次に、強度情報記録部４４は、Ｋ通りの組み合わせそれぞれにおけるＬ回の第１信号強度であって蓄積した第１信号強度から第１平均信号強度を減算したＫ×Ｌ個の第１差分信号強度を算出して蓄積する（Ｓ４０３）。   Next, the intensity information recording unit 44 calculates K × L first differential signals obtained by subtracting the first average signal intensity from the accumulated first signal intensity, which is the L first signal intensity in each of the K combinations. The intensity is calculated and stored (S403).

図１７は、実施の形態４における複素伝搬チャネル推定部４５の推定処理を示すフローチャートである。   FIG. 17 is a flowchart illustrating estimation processing of complex propagation channel estimation section 45 according to Embodiment 4.

まず、複素伝搬チャネル推定部４５は、それぞれ所定の値を有するＬ個の試行用差分複素伝搬チャネルを設定する（Ｓ４１１）。   First, the complex propagation channel estimation unit 45 sets L trial differential complex propagation channels each having a predetermined value (S411).

次に、複素伝搬チャネル推定部４５は、設定したＬ個の試行用差分複素伝搬チャネルそれぞれにおいて、Ｋ通りの第２差分信号強度を算出する（Ｓ４１２）。   Next, the complex propagation channel estimating unit 45 calculates K kinds of second difference signal intensities for each of the set L trial difference complex propagation channels (S412).

次に、複素伝搬チャネル推定部４５は、強度情報記録部４４に蓄積されたＫ通りの第１差分信号強度と算出した第２差分信号強度との差が最小になる試行用差分複素伝搬チャネルの値を探索する（Ｓ４１３）。   Next, the complex propagation channel estimating unit 45 calculates a trial differential complex propagation channel in which the difference between the K first differential signal intensities stored in the intensity information recording unit 44 and the calculated second differential signal intensity is minimized. A value is searched (S413).

そして、複素伝搬チャネル推定部４５は、探索した値を有するＬ個の試行用差分複素伝搬チャネルを受信機１２が第１信号を受信したときのＬ個の複素差分伝搬チャネルとして推定する（Ｓ４１４）。   Then, the complex propagation channel estimating unit 45 estimates the L trial differential complex propagation channels having the searched values as the L complex differential propagation channels when the receiver 12 receives the first signal (S414). .

図１８は、実施の形態４における方向推定部４６の推定処理を示すフローチャートである。   FIG. 18 is a flowchart illustrating an estimation process of the direction estimation unit 46 according to the fourth embodiment.

まず、方向推定部４６は、複素伝搬チャネル推定部４５において推定された、Ｌ個の複素差分伝搬チャネルから相関行列を算出する（Ｓ４２１）。   First, the direction estimating unit 46 calculates a correlation matrix from the L complex differential propagation channels estimated by the complex propagation channel estimating unit 45 (S421).

次に、方向推定部４６は、ステップＳ４２１で算出した相関行列から第１信号の到来度を推定することにより第１信号の到来方向を推定する（Ｓ４２２）。   Next, the direction estimating unit 46 estimates the direction of arrival of the first signal by estimating the degree of arrival of the first signal from the correlation matrix calculated in step S421 (S422).

［効果等］
以上、本実施の形態の推定装置および推定方法によれば、屋内などの多重波環境においても、送信機側の位相情報を取得せずに受信側で受信した無線信号から、動体が存在する方向等の推定を行うことができる。 [Effects]
As described above, according to the estimating apparatus and the estimating method of the present embodiment, even in a multiplex wave environment such as indoors, a direction in which a moving object is present is obtained from a radio signal received on the receiving side without acquiring phase information on the transmitter side Can be estimated.

より具体的には、本実施の形態の推定装置では、それぞれ可変負荷に接続された１以上の無給電アンテナすなわち１以上のエスパーアンテナを備え、単独の受信機で受信信号を観測する。エスパーアンテナ周辺の特性はわかっていることから、エスパーアンテナの負荷条件をＫ通りに振って受信機で受信強度（RSSI：Received Signal Strength Indicator）を取得することで、送信機側の位相情報を取得せずに、最急降下法などにより複素差分伝搬チャネルを推定することができる。つまり、エスパーアンテナの可変負荷（インピーダンス値）を変化させることにより、反射率が変わり、疑似的に受信アンテナの指向性が変わる。そのため、複数回（複素伝搬チャネルの未知数以上の回数）、疑似的に受信アンテナの指向性を変え、その際に受信機が受信する受信信号の受信強度から、連立方程式を作成できる。そして、最急降下法によりその連立方程式を解くことで、複素差分伝搬チャネルを推定することができる。   More specifically, the estimating apparatus according to the present embodiment includes one or more parasitic antennas, that is, one or more Esper antennas, each connected to a variable load, and observes a received signal with a single receiver. Since the characteristics around the Esper antenna are known, the receiving condition (RSSI: Received Signal Strength Indicator) is obtained at the receiver by changing the load condition of the Esper antenna in K ways, and the phase information on the transmitter side is obtained. Instead, the complex difference propagation channel can be estimated by the steepest descent method or the like. That is, by changing the variable load (impedance value) of the Esper antenna, the reflectance changes, and the directivity of the receiving antenna changes in a pseudo manner. Therefore, the directivity of the receiving antenna is changed a plurality of times (number of times equal to or more than the unknown number of the complex propagation channel), and a simultaneous equation can be created from the reception intensity of the reception signal received by the receiver. Then, the complex differential propagation channel can be estimated by solving the simultaneous equations by the steepest descent method.

なお、実施の形態４に係る効果を確かめるために実験による評価を行ったので、以下説明する。   In addition, evaluation by experiment was performed in order to confirm the effect according to the fourth embodiment, and will be described below.

図１９は、実施の形態４における方向推定方法を用いた実験の概念を示す図である。   FIG. 19 is a diagram illustrating the concept of an experiment using the direction estimation method according to the fourth embodiment.

図１９に示す実験系におけるアンテナ構成は、送信アンテナに２．４７ＧＨｚ帯の１素子方形パッチアンテナを、受信アンテナに１素子方形パッチアンテナと２素子無給電アンテナによる３素子パッチアレーアンテナを用いた。送信アンテナおよび受信アンテナの高さは、被験者（生体）の腹部の高さに合わせた１．０５ｍに設定した。送信アンテナおよび受信アンテナの間の距離は３．５ｍに、受信アンテナおよび被験者の間の距離は１．５ｍに設定した。また、被験者は、アンテナ正面を基準として−２０°の位置に直立かつ静止した状態とした。観測時間は１２．８秒、可変負荷の値の組み合わせ数はＫ＝１６、観測回数はＬ＝１２８とした。   The antenna configuration in the experimental system shown in FIG. 19 uses a one-element square patch antenna in the 2.47 GHz band as a transmission antenna, and a three-element patch array antenna including a one-element square patch antenna and a two-element parasitic antenna as a reception antenna. The height of the transmitting antenna and the receiving antenna was set to 1.05 m in accordance with the height of the abdomen of the subject (living body). The distance between the transmitting antenna and the receiving antenna was set to 3.5 m, and the distance between the receiving antenna and the subject was set to 1.5 m. In addition, the subject was in an upright and stationary state at a position of −20 ° with respect to the front of the antenna. The observation time was 12.8 seconds, the number of combinations of variable load values was K = 16, and the number of observations was L = 128.

図２０は、実施の形態４における推定方法を用いた実験結果を示す図である。図２０では、方向推定処理に、ＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification）法を用いている。図２０において横軸はアンテナ正面を基準とした角度、縦軸はＭＵＳＩＣスペクトラムの強度である。また、ＭＵＳＩＣスペクトラムの最大値が到来方向に対応する。実線Ａは実施の形態４に係る推定方法を用いた実験結果を示している。また、比較例として、点線Ｂに従来の推定方法を用いた実験結果を示している。ここで、従来法とは、送信機側の位相情報を取得して行う方法である。点線Ｂに示される実験結果は、３素子の方形パッチアレーアンテナを用いて全複素伝搬チャネルの観測を行い、１２．８秒の観測データから固定である反射成分を除外した後で方向推定を行ったものである。   FIG. 20 is a diagram illustrating an experimental result using the estimation method according to the fourth embodiment. In FIG. 20, the MUSIC (MUltiple SIgnal Classification) method is used for the direction estimation processing. In FIG. 20, the horizontal axis represents the angle with respect to the front of the antenna, and the vertical axis represents the intensity of the MUSIC spectrum. Further, the maximum value of the MUSIC spectrum corresponds to the direction of arrival. A solid line A indicates an experimental result using the estimation method according to the fourth embodiment. As a comparative example, a dotted line B shows an experimental result using the conventional estimation method. Here, the conventional method is a method of acquiring and performing phase information on the transmitter side. The experimental results indicated by the dotted line B are obtained by observing the entire complex propagation channel using a three-element rectangular patch array antenna, excluding the fixed reflection component from the observation data of 12.8 seconds, and then estimating the direction. It is something.

図２０に示される結果より、実施の形態４に係る推定方法により、高い精度で生体方向が推定できていることが分かる。角度誤差は０．７°であった。   From the results shown in FIG. 20, it is understood that the living body direction can be estimated with high accuracy by the estimation method according to the fourth embodiment. The angle error was 0.7 °.

このようにして、従来法と比較してもそん色ない精度で生体方向を推定できることが確認された。   In this way, it was confirmed that the direction of the living body could be estimated with a similar accuracy as compared with the conventional method.

以上、本発明の一態様に係る方向推定方法および方向推定装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施形態に施したもの、あるいは異なる実施形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。   As described above, the direction estimation method and the direction estimation device according to one aspect of the present invention have been described based on the embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments. As long as the spirit of the present invention is not deviated, various modifications conceivable by those skilled in the art are applied to the present embodiment, or forms configured by combining components in different embodiments are also included in the scope of the present invention.

例えば、実施の形態１〜４では、生体５０の方向推定を行う場合の例を挙げて説明したが、生体５０に限らない。高周波の信号が照射された場合に、その活動によって反射波にドップラー効果を与える種々の動体（機械等）にも適用可能である。   For example, in the first to fourth embodiments, an example in which the direction of the living body 50 is estimated has been described, but the present invention is not limited to the living body 50. When a high-frequency signal is emitted, the present invention can be applied to various moving objects (machines and the like) that give a Doppler effect to a reflected wave by its activity.

また、例えば、実施の形態１〜４における推定装置を異なる場所に２つ以上具備する位置推定装置を用いて、２つ以上の推定装置がそれぞれ推定する第１信号の到来方向に基づいて、動体の位置を推定するとしてもよい。より具体的には、実施の形態１〜４における推定装置を異なる場所に２つ以上具備する位置推定装置の位置推定方法であって、第１信号には、送信アンテナから送信され、動体によって反射された反射信号を含まれ、２つ以上の推定装置それぞれから推定される第１信号の到来方向に基づいて、動体の位置を推定してもよい。２つ以上の推定装置それぞれから推定される第１信号の到来方向が交差する位置が動体の位置と推定できるからである。   In addition, for example, using a position estimating apparatus including two or more estimating apparatuses in Embodiments 1 to 4 in different places, based on the arrival direction of the first signal estimated by each of the two or more estimating apparatuses, May be estimated. More specifically, a position estimating method for a position estimating apparatus including two or more estimating apparatuses according to Embodiments 1 to 4 in different places, wherein the first signal is transmitted from a transmitting antenna and reflected by a moving object The position of the moving object may be estimated based on the arrival direction of the first signal that includes the reflected signal obtained and is estimated from each of the two or more estimation devices. This is because a position at which the arrival directions of the first signal estimated from each of the two or more estimation devices intersect can be estimated as the position of the moving object.

また、本発明は、このような特徴的な構成要素を備える、推定装置として実現することができるだけでなく、推定装置に含まれる特徴的な構成要素をステップとする推定方法などとして実現することもできる。また、そのような方法に含まれる特徴的な各ステップをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムとして実現することもできる。そして、そのようなコンピュータプログラムを、ＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータで読取可能な非一時的な記録媒体あるいはインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは、言うまでもない。   Further, the present invention can be realized not only as an estimating device having such characteristic components, but also as an estimating method using the characteristic components included in the estimating device as steps. it can. Further, each of the characteristic steps included in such a method can be realized as a computer program that causes a computer to execute the steps. Needless to say, such a computer program can be distributed via a non-transitory computer-readable recording medium such as a CD-ROM or a communication network such as the Internet.

本発明は、無線信号を利用した動体の方向や位置を推定する方向推定方法、位置推定方法および方向推定装置に利用でき、特に、生体と機械を含む動体の方向や位置を測定する測定器、動体の方向や位置に応じた制御を行う家電機器、動体の侵入を検知する監視装置などに搭載される方向推定方法、位置推定方法および方向推定装置に利用できる。   The present invention can be used for a direction estimation method for estimating the direction and position of a moving object using a radio signal, a position estimating method and a direction estimating apparatus, and particularly, a measuring instrument for measuring the direction and position of a moving object including a living body and a machine, The present invention can be used for a direction estimating method, a position estimating method, and a direction estimating device mounted on a home appliance that performs control according to the direction and position of a moving object, a monitoring device that detects intrusion of the moving object, and the like.

１０ 推定装置
１１ 可変負荷
１２ 受信機
１３ 可変負荷制御部
１４、４４ 強度情報記録部
１５、４５ 複素伝搬チャネル推定部
１６、２６、３６、４６ 方向推定部
２０ 送信機
５０ 生体
１１１ 無給電アンテナ
１２１ 受信アンテナ
１５１ 信号算出部
１５２ 比較演算部
１６１ 瞬時相関行列算出部
１６２、２６２、３６５ 記憶部
２０１ 送信アンテナ
２６１ 瞬時相関行列算出部
２６３ 相関行列算出部
２６４、３６８、４６２ 到来角推定部
３６６ 位相角算出部
３６７ 相関行列算出部
４５１ 差分信号算出部
４５２ 比較演算部
４６１ 相関行列算出部 Reference Signs List 10 estimation device 11 variable load 12 receiver 13 variable load control unit 14, 44 intensity information recording unit 15, 45 complex propagation channel estimation unit 16, 26, 36, 46 direction estimation unit 20 transmitter 50 living body 111 parasitic antenna 121 reception Antenna 151 Signal calculation unit 152 Comparison operation unit 161 Instantaneous correlation matrix calculation unit 162, 262, 365 Storage unit 201 Transmission antenna 261 Instantaneous correlation matrix calculation unit 263 Correlation matrix calculation unit 264, 368, 462 Arrival angle estimation unit 366 Phase angle calculation unit 367 Correlation matrix calculation unit 451 Difference signal calculation unit 452 Comparison operation unit 461 Correlation matrix calculation unit

Claims (7)

１つ以上の受信アンテナと、それぞれ可変負荷により終端された１以上の無給電アンテナと、前記受信アンテナより第１信号を受信する受信機とを備え、動体が存在する方向を推定する方向推定装置の方向推定方法であって、
変化させた前記可変負荷の値、および、当該可変負荷の値のときに前記受信機が受信する前記第１信号の第１信号強度を蓄積する強度情報記録ステップと、
所定の値に設定された試行用複素伝搬チャネルから第２信号の第２信号強度を算出し、前記可変負荷の値を用いて前記第１信号強度と前記第２信号強度との差分が最小となる前記試行用複素伝搬チャネルの値を探索し、探索した値を有する前記試行用複素伝搬チャネルを前記受信機が前記第１信号を受信したときの複素伝搬チャネルとして推定する複素伝搬チャネル推定ステップと、
前記複素伝搬チャネル推定ステップにおいて推定された前記複素伝搬チャネルから前記第１信号の到来方向を推定する方向推定ステップと、を含む、
方向推定方法。 A direction estimating device that includes one or more receiving antennas, one or more parasitic antennas each terminated by a variable load, and a receiver that receives a first signal from the receiving antenna, and estimates a direction in which a moving object exists. Direction estimation method,
A value of the changed variable load, and an intensity information recording step of storing a first signal intensity of the first signal received by the receiver at the value of the variable load;
A second signal strength of the second signal is calculated from the trial complex propagation channel set to a predetermined value, and a difference between the first signal strength and the second signal strength is minimized by using the value of the variable load. A complex propagation channel estimation step of searching for a value of the trial complex propagation channel, and estimating the trial complex propagation channel having the searched value as a complex propagation channel when the receiver receives the first signal. ,
A direction estimating step of estimating an arrival direction of the first signal from the complex propagation channel estimated in the complex propagation channel estimating step,
Direction estimation method. 前記複素伝搬チャネル推定ステップでは、
前記受信機が受信した前記第１信号の第１信号強度の時間変動が所定の値以下のとき、前記複素伝搬チャネルとして、第１複素伝搬チャネルを推定し、
前記受信機が受信した前記第１信号の第１信号強度の時間変動が所定の値より大きいとき、前記複素伝搬チャネルとして、第２複素伝搬チャネルを推定し、
前記方向推定ステップは、
前記複素伝搬チャネル推定ステップで推定された前記第１複素伝搬チャネルより第１相関行列を算出して算出した前記第１相関行列を記憶部に記憶し、前記複素伝搬チャネル推定ステップで推定された前記第２複素伝搬チャネルより第２相関行列を算出して、算出した前記第２相関行列から前記記憶部に記憶された前記第１相関行列を減算することで得られる差分行列を第３相関行列として算出する相関行列算出ステップと、
算出した前記第３相関行列から前記第１信号の到来角を推定することにより前記第１信号の到来方向を推定する到来角推定ステップとを含む、
請求項１に記載の方向推定方法。 In the complex propagation channel estimation step,
When the time variation of the first signal strength of the first signal received by the receiver is equal to or less than a predetermined value, estimating a first complex propagation channel as the complex propagation channel;
When the time variation of the first signal strength of the first signal received by the receiver is greater than a predetermined value, estimating a second complex propagation channel as the complex propagation channel;
The direction estimation step includes:
A first correlation matrix calculated by calculating a first correlation matrix from the first complex propagation channel estimated in the complex propagation channel estimation step is stored in a storage unit, and the first correlation matrix estimated in the complex propagation channel estimation step is stored. A difference matrix obtained by calculating a second correlation matrix from the second complex propagation channel and subtracting the first correlation matrix stored in the storage unit from the calculated second correlation matrix is defined as a third correlation matrix. Calculating a correlation matrix to be calculated;
An arrival angle estimation step of estimating an arrival direction of the first signal by estimating an arrival angle of the first signal from the calculated third correlation matrix.
The direction estimation method according to claim 1. 前記第１信号強度の時間変動が所定の値以下の前記第１信号には、送信アンテナから送信され、動体によって反射された反射信号を含まず、
前記第１信号強度の時間変動が所定の値より大きい前記第１信号には、送信アンテナから送信され、動体によって反射された反射信号を含む、
請求項２に記載の方向推定方法。 The first signal whose time variation of the first signal strength is equal to or less than a predetermined value does not include a reflected signal transmitted from a transmitting antenna and reflected by a moving object,
The first signal whose time variation of the first signal strength is larger than a predetermined value includes a reflected signal transmitted from a transmitting antenna and reflected by a moving object,
The direction estimation method according to claim 2. 前記複素伝搬チャネル推定ステップでは、
所定時刻に、前記複素伝搬チャネルとして、第１複素伝搬チャネルを推定して記憶部に記憶し、
前記所定時刻の後の時刻に、前記複素伝搬チャネルとして、第２複素伝搬チャネルを推定し、
前記方向推定ステップは、
前記記憶部に記憶された前記第１複素伝搬チャネルと、前記複素伝搬チャネル推定ステップにおいて推定された前記第２複素伝搬チャネルとの位相差を比較し、当該位相差の平均が最小となる位相回転を探索し、探索した位相回転が与えられた前記第２複素伝搬チャネルから第１複素伝搬チャネルを減算することで得られる差分である第３複素伝搬チャネルを算出する位相角算出ステップと、
前記位相角算出ステップにおいて算出された前記第３複素伝搬チャネルから相関行列を算出する相関行列算出ステップと、
前記相関行列算出ステップで算出された相関行列から前記第１信号の到来角を推定することにより前記第１信号の到来方向を推定する到来角推定ステップと、を含む、
請求項１に記載の方向推定方法。 In the complex propagation channel estimation step,
At a predetermined time, a first complex propagation channel is estimated and stored in the storage unit as the complex propagation channel,
At a time after the predetermined time, a second complex propagation channel is estimated as the complex propagation channel,
The direction estimation step includes:
A phase difference between the first complex propagation channel stored in the storage unit and the second complex propagation channel estimated in the complex propagation channel estimation step is compared, and a phase rotation that minimizes the average of the phase difference is performed. A phase angle calculation step of calculating a third complex propagation channel, which is a difference obtained by subtracting the first complex propagation channel from the second complex propagation channel given the phase rotation searched for,
A correlation matrix calculation step of calculating a correlation matrix from the third complex propagation channel calculated in the phase angle calculation step;
An arrival angle estimation step of estimating an arrival direction of the first signal by estimating an arrival angle of the first signal from the correlation matrix calculated in the correlation matrix calculation step.
The direction estimation method according to claim 1. 前記１以上の無給電アンテナの前記可変負荷のインピーダンス値の組み合わせは、Ｋ通り（Ｋは２以上の整数）であり、
前記強度情報記録ステップでは、
前記可変負荷のインピーダンス値の前記Ｋ通りの前記組み合わせそれぞれにおける前記受信機が受信する前記第１信号の第１信号強度をＬ回（Ｌは２以上の整数）蓄積し、
前記Ｋ通りの前記組み合わせそれぞれにおける前記Ｌ回の前記第１信号強度の平均値である第１平均信号強度を算出し、
前記Ｋ通りの前記組み合わせそれぞれにおける前記Ｌ回の前記第１信号強度であって蓄積した前記第１信号強度から前記第１平均信号強度を減算したＫ×Ｌ個の第１差分信号強度を算出して蓄積し、
前記複素伝搬チャネル推定ステップは、
それぞれ所定の値を有する前記Ｌ個の試行用差分複素伝搬チャネルを設定し、
設定した前記Ｌ個の試行用差分複素伝搬チャネルそれぞれにおいて、
前記Ｋ通りの第２差分信号強度を算出し、前記強度情報記録ステップにおいて蓄積された前記Ｋ通りの前記第１差分信号強度と算出した前記第２差分信号強度との差が最小になる前記試行用差分複素伝搬チャネルの値を探索し、探索した値を有する前記Ｌ個の前記試行用差分複素伝搬チャネルを前記受信機が前記第１信号を受信したときの前記Ｌ個の複素差分伝搬チャネルとして推定し、
前記方向推定ステップは、
前記複素伝搬チャネル推定ステップにおいて推定された、前記Ｌ個の前記複素差分伝搬チャネルから相関行列を算出し、前記相関行列から前記第１信号の到来角を推定することにより前記第１信号の到来方向を推定する、
請求項１に記載の方向推定方法。 The number of combinations of the impedance values of the variable load of the one or more parasitic antennas is K (K is an integer of 2 or more),
In the intensity information recording step,
Accumulating the first signal strength of the first signal received by the receiver in each of the K combinations of the impedance values of the variable load L times (L is an integer of 2 or more);
Calculating a first average signal strength that is an average value of the L first signal strengths in each of the K combinations;
Calculate K × L first differential signal intensities obtained by subtracting the first average signal intensity from the accumulated first signal intensity as the L first signal intensity in each of the K combinations. Accumulate,
The complex propagation channel estimation step includes:
Setting the L trial differential complex propagation channels each having a predetermined value;
In each of the set L trial differential complex propagation channels,
Calculating the K second differential signal intensities, and performing the trial in which the difference between the K first differential signal intensities accumulated in the intensity information recording step and the calculated second differential signal intensities is minimized. Search for the value of the differential complex propagation channel for L, and use the L trial differential complex propagation channels having the searched value as the L complex differential propagation channels when the receiver receives the first signal. Presumed,
The direction estimation step includes:
Calculating a correlation matrix from the L complex differential propagation channels estimated in the step of estimating the complex propagation channel, and estimating an arrival angle of the first signal from the correlation matrix, thereby obtaining an arrival direction of the first signal; To estimate the
The direction estimation method according to claim 1. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の方向推定方法の方向推定装置を異なる場所に２つ以上具備する位置推定装置の位置推定方法であって、
前記第１信号には、送信アンテナから送信され、動体によって反射された反射信号を含まれ、
前記２つ以上の前記方向推定装置それぞれから推定される前記第１信号の到来方向に基づいて、前記動体の位置を推定する、
位置推定方法。 A position estimating method for a position estimating device comprising two or more direction estimating devices in different directions, the direction estimating device of the direction estimating method according to claim 1,
The first signal includes a reflected signal transmitted from a transmitting antenna and reflected by a moving object,
Estimating the position of the moving object based on the arrival direction of the first signal estimated from each of the two or more direction estimation devices,
Position estimation method. 対象が存在する方向を推定する方向推定装置であって、
１つ以上の受信アンテナと、
それぞれ可変負荷により終端された１以上の無給電アンテナと、
前記受信アンテナより第１信号を受信する受信機と、
前記可変負荷の値と当該前記可変負荷の値のときに前記受信機が受信する前記第１信号の第１信号強度とを蓄積する強度情報記録部と、
所定の値に設定された試行用複素伝搬チャネルから第２信号の第２信号強度を算出し、前記可変負荷の値を用いて前記第１信号強度と前記第２信号強度との差分が最小となる前記試行用複素伝搬チャネルの値を探索し、探索した値を有する前記試行用複素伝搬チャネルを前記受信機の複素伝搬チャネルとして推定する複素伝搬チャネル推定部と、
前記複素伝搬チャネル推定部により推定された前記複素伝搬チャネルから前記第１信号の到来方向を推定する方向推定部と、を備える、
方向推定装置。 A direction estimating device for estimating a direction in which an object exists,
One or more receiving antennas;
One or more parasitic antennas, each terminated by a variable load;
A receiver for receiving a first signal from the receiving antenna;
An intensity information recording unit that accumulates a value of the variable load and a first signal intensity of the first signal received by the receiver at the value of the variable load;
A second signal strength of the second signal is calculated from the trial complex propagation channel set to a predetermined value, and a difference between the first signal strength and the second signal strength is minimized by using the value of the variable load. A complex propagation channel estimator that searches for a value of the trial complex propagation channel, and estimates the trial complex propagation channel having the searched value as a complex propagation channel of the receiver.
A direction estimating unit that estimates an arrival direction of the first signal from the complex propagation channel estimated by the complex propagation channel estimating unit,
Direction estimation device.
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