6343846 検出装置、検出方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6343846

(24)【登録日】2018年6月1日

(45)【発行日】2018年6月20日

(54)【発明の名称】検出装置、検出方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/02 20060101AFI20180611BHJP

   G01S 13/46 20060101ALI20180611BHJP

   G01S 13/42 20060101ALI20180611BHJP

   G01V 3/12 20060101ALI20180611BHJP

   G01S 5/04 20060101ALN20180611BHJP

【ＦＩ】

   G01S7/02 216

   G01S13/46

   G01S13/42

   G01V3/12 A

   !G01S5/04

【請求項の数】7

【全頁数】42

(21)【出願番号】特願2013-260191(P2013-260191)

(22)【出願日】2013年12月17日

(65)【公開番号】特開2015-117961(P2015-117961A)

(43)【公開日】2015年6月25日

【審査請求日】2016年12月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000981

【氏名又は名称】アイ・ピー・ディー国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】竹村 暢康

(72)【発明者】

【氏名】満井 勉

(72)【発明者】

【氏名】本間 尚樹

【審査官】 大▲瀬▼ 裕久

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１６３３４６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−１２１５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 今野惠太他，”多重波環境におけるマイクロ波センサを用いた生体方向推定法”，電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集，日本，一般社団法人電子情報通信学会，２０１３年 ９月 ３日，p.192

【文献】 本間尚樹他，”マルチアンテナシステムのセンシング応用について”，電子情報通信学会技術研究報告，日本，一般社団法人電子情報通信学会，２０１３年１１月，第113巻，p.91-96

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ １／００−１９／５５

Ｇ０１Ｖ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物が存在する場合における少なくとも１つの送信素子と複数の受信素子との間の信号の伝搬路を表す第１の複素伝達関数と、前記対象物が存在しない場合における少なくとも１つの前記送信素子と複数の前記受信素子との間の信号の伝搬路を表す第２の複素伝達関数と、の差分である、複素差分伝達関数を算出する複素差分伝達関数算出部と、
前記複素差分伝達関数に基づいて、少なくとも前記受信素子からの前記対象物の方向である第１の方向を検出する方向検出部と、
を備え、
前記複素差分伝達関数算出部は、複数の前記送信素子及び複数の前記受信素子に対する前記複素差分伝達関数を算出し、
前記方向検出部は、前記複素差分伝達関数に基づいて、前記送信素子からの前記対象物の方向である第２の方向を更に検出し、
前記第１の方向及び前記第２の方向に基づいて、前記受信素子及び前記送信素子に対する前記対象物の位置を検出する位置検出部、を更に備えることを特徴とする、検出装置。

【請求項2】

前記複素差分伝達関数に基づいて、前記送信素子に対する複数の前記受信素子の相関を表す受信相関行列を算出する受信相関行列算出部と、
前記受信相関行列に基づいて、複数の前記受信素子における信号の到来方向を示す評価関数を算出する評価関数算出部と、
を更に備え、
前記方向検出部は、前記評価関数に基づいて前記第１の方向を検出する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の検出装置。

【請求項3】

前記複素差分伝達関数に基づいて、前記受信素子に対する複数の前記送信素子の相関を表す送信相関行列を算出する送信相関行列算出部と、
前記送信相関行列に基づいて、複数の前記送信素子における信号の出発方向を示す評価関数を算出する評価関数算出部と、
を更に備え、
前記方向検出部は、前記評価関数に基づいて前記第２の方向を検出する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の検出装置。

【請求項4】

前記送信素子に対する複数の前記受信素子の相関を表す受信相関行列を算出する受信相関行列算出部と、
前記受信素子に対する複数の前記送信素子の相関を表す送信相関行列を算出する送信相関行列算出部と、
を更に備え、
前記位置検出部は、前記対象物が複数存在する場合に、前記受信相関行列の固有ベクトルと前記受信素子における前記第１の方向に対応するステアリングベクトルとの内積値、前記送信相関行列の固有ベクトルと前記送信素子における前記第２の方向に対応するステアリングベクトルとの内積値、前記受信相関行列の固有値、及び、前記送信相関行列の固有値、に基づいて、前記第１の方向を示す直線と前記第２の方向を示す直線との交点に対応する位置の中から、前記対象物が存在しない虚像の位置が除去された前記対象物の位置を検出する、
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の検出装置。

【請求項5】

前記受信相関行列の固有値及び前記送信相関行列の固有値を降順に並び替えた際に、少なくとも降順において互いに１番目に位置する固有値同士である最大固有値同士を含む、互いに同じ順序に位置する固有値同士に対して、
前記受信相関行列の固有値に対応する固有ベクトルとの内積値が最大となる前記受信素子のステアリングベクトルに対応する前記第１の方向と、前記送信相関行列の固有値に対応する固有ベクトルとの内積値が最大となる前記送信素子のステアリングベクトルに対応する前記第２の方向と、に基づいて前記対象物の位置を検出する、
ことを特徴とする、請求項４に記載の検出装置。

【請求項6】

対象物が存在する場合における少なくとも１つの送信素子と複数の受信素子との間の信号の伝搬路を表す第１の複素伝達関数と、前記対象物が存在しない場合における少なくとも１つの前記送信素子と複数の前記受信素子との間の信号の伝搬路を表す第２の複素伝達関数と、の差分である、複数の前記送信素子及び複数の前記受信素子に対する複素差分伝達関数を算出するステップと、
前記複素差分伝達関数に基づいて、少なくとも前記受信素子からの前記対象物の方向である第１の方向を検出するステップと、
前記複素差分伝達関数に基づいて、前記送信素子からの前記対象物の方向である第２の方向を更に検出するステップと、
前記第１の方向及び前記第２の方向に基づいて、前記受信素子及び前記送信素子に対する前記対象物の位置を検出するステップと、
を含むことを特徴とする、検出方法。

【請求項7】

コンピュータに、
対象物が存在する場合における少なくとも１つの送信素子と複数の受信素子との間の信号の伝搬路を表す第１の複素伝達関数と、前記対象物が存在しない場合における少なくとも１つの前記送信素子と複数の前記受信素子との間の信号の伝搬路を表す第２の複素伝達関数と、の差分である、複数の前記送信素子及び複数の前記受信素子に対する複素差分伝達関数を算出する機能と、
前記複素差分伝達関数に基づいて、少なくとも前記受信素子からの前記対象物の方向である第１の方向を検出する機能と、
前記複素差分伝達関数に基づいて、前記送信素子からの前記対象物の方向である第２の方向を更に検出する機能と、
前記第１の方向及び前記第２の方向に基づいて、前記受信素子及び前記送信素子に対する前記対象物の位置を検出する機能と、
を実現させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出装置、検出方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

所定の領域への対象物（例えば人等）の侵入を検知するセキュリティシステム（ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｓｙｓｔｅｍ）やセキュリティ装置として、無線信号を利用した検出装置が提案されている。例えば、非特許文献１には、所定の領域に無線信号を送信し、複数のアンテナ（ａｎｔｅｎｎａ）からなるアレイアンテナ（ａｒｒａｙ ａｎｔｅｎｎａ）によって当該信号を受信し、当該信号の伝搬路を表す情報である伝搬チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）情報を解析することによって、対象物の方向を検出する方法が開示されている。具体的には、非特許文献１に記載の方法では、一定時間測定されて取得された伝搬チャネル情報を伝搬チャネル行列と呼ばれる行列の形式で表現し、当該伝搬チャネル行列の各要素をフーリエ変換（Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）する。そして、フーリエ変換された伝搬チャネル行列のうち、例えば対象物である人体が影響を及ぼすことが想定される周波数範囲の情報のみを抽出することにより、当該対象物の方向を検出することができる。

【0003】

ここで、非特許文献１において、アレイアンテナによって受信された信号から対象物の方向を求めるアルゴリズム（ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）としては、非特許文献２に開示されているＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法と呼ばれる方法が用いられている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】今野、南湖、本間、西森、竹村、満井、佐藤、恒川、「多重波環境におけるマイクロ波センサを用いた生体方向推定法」、電子情報通信学会ソサイエティ大会、２０１３年９月、Ｂ−１−１９１

【非特許文献2】Ｒ． Ｓｃｈｍｉｄｔ， “Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｅｍｉｔｔｅｒ ｌｏｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ，” ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ， Ｖｏｌ. ３４， Ｉｓｓｕｅ ３， ｐｐ． ２７６−２８０， Ｍａｒｃｈ， １９８６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述した非特許文献１の方法によれば、対象物の方向を検出するために上記伝搬チャネル行列を算出する際に、伝搬チャネル情報の測定を一定時間、例えば１０秒程度以上行う必要がある。従って、対象物が移動している場合には、測定中における対象物の位置や方向が大きく変化するため、その方向を正確に検出することは困難であった。

【0006】

一方、非特許文献２に記載のＭＵＳＩＣ法のみを用いた場合には、原理的には、より短い時間で対象物の方向を検出することが可能である。しかしながら、ＭＵＳＩＣ法においては、屋内環境等、対象物以外からの反射波が複数存在するような雑音の多い環境にあっては、これらの雑音の影響により、対象物の方向を正確に検出することが困難であるという問題があった。

【0007】

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、対象物の方向をより短い測定時間でより正確に検出することが可能な、新規かつ改良された検出装置、検出方法及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、対象物が存在する場合における少なくとも１つの送信素子と複数の受信素子との間の信号の伝搬路を表す第１の複素伝達関数と、前記対象物が存在しない場合における少なくとも１つの前記送信素子と複数の前記受信素子との間の信号の伝搬路を表す第２の複素伝達関数と、の差分である、複素差分伝達関数を算出する複素差分伝達関数算出部と、前記複素差分伝達関数に基づいて、少なくとも前記受信素子からの前記対象物の方向である第１の方向を検出する方向検出部と、を備えることを特徴とする、検出装置が提供される。

【0009】

本発明によれば、対象物が存在する場合における複素伝達関数と、対象物が存在しない場合における複素伝達関数との差分である複素差分伝達関数に基づいて、受信素子からの対象物の方向が検出される。このように、対象物の有無での伝搬路の差分を表す複素差分伝達関数が用いられることにより、より短い測定時間で対象物の方向を検出することが可能となる。

【0010】

また、前記複素差分伝達関数に基づいて、前記送信素子に対する複数の前記受信素子の相関を表す受信相関行列を算出する受信相関行列算出部と、前記受信相関行列に基づいて、複数の前記受信素子における信号の到来方向を示す評価関数を算出する評価関数算出部と、を更に備え、前記方向検出部は、前記評価関数に基づいて前記第１の方向を検出してもよい。

【0011】

本発明によれば、複素差分伝達関数に基づいて算出される受信相関行列を用いて、受信素子における信号の到来方向を示す評価関数が算出される。従って、当該評価関数は、対象物の有無での伝搬路の差分が反映されたものとなるため、例えば一定期間測定された複素伝達関数を用いなくても、より短い測定時間で受信素子からの対象物の方向を検出することが可能となる。

【0012】

また、前記複素差分伝達関数算出部は、複数の前記送信素子及び複数の前記受信素子に対する前記複素差分伝達関数を算出し、前記方向検出部は、前記複素差分伝達関数に基づいて、前記送信素子からの前記対象物の方向である第２の方向を更に検出し、前記第１の方向及び前記第２の方向に基づいて、前記受信素子及び前記送信素子に対する前記対象物の位置を検出する位置検出部、を更に備えてもよい。

【0013】

本発明によれば、受信素子からの対象物の方向に加えて、送信素子からの対象物の方向も検出される。更に、受信素子からの対象物の方向と送信素子からの対象物の方向とに基づいて、受信素子及び送信素子に対する対象物の位置が検出される。また、当該送信素子からの対象物の方向も、対象物が存在する場合における複素伝達関数と、対象物が存在しない場合における複素伝達関数との差分である複素差分伝達関数に基づいて検出される。従って、受信素子からの対象物の方向の検出及び送信素子からの対象物の方向の検出が、ともに、より短い測定時間で実行可能であるため、受信素子及び送信素子に対する対象物の位置の検出も、より短い測定時間で行うことが可能となる。

【0014】

また、前記複素差分伝達関数に基づいて、前記受信素子に対する複数の前記送信素子の相関を表す送信相関行列を算出する送信相関行列算出部と、前記送信相関行列に基づいて、複数の前記送信素子における信号の出発方向を示す評価関数を算出する評価関数算出部と、を更に備え、前記方向検出部は、前記評価関数に基づいて前記第２の方向を検出してもよい。

【0015】

本発明によれば、複素差分伝達関数に基づいて算出される送信相関行列を用いて、送信素子における信号の出発方向を示す評価関数が算出される。従って、当該評価関数は、対象物の有無での伝搬路の差分が反映されたものとなるため、例えば一定期間測定された複素伝達関数を用いなくても、より短い測定時間で送信素子からの対象物の方向を検出することが可能となる。

【0016】

また、前記送信素子に対する複数の前記受信素子の相関を表す受信相関行列を算出する受信相関行列算出部と、前記受信素子に対する複数の前記送信素子の相関を表す送信相関行列を算出する送信相関行列算出部と、を更に備え、前記位置検出部は、前記対象物が複数存在する場合に、前記受信相関行列の固有ベクトルと前記受信素子における前記第１の方向に対応するステアリングベクトルとの内積値、前記送信相関行列の固有ベクトルと前記送信素子における前記第２の方向に対応するステアリングベクトルとの内積値、前記受信相関行列の固有値、及び、前記送信相関行列の固有値、に基づいて、前記第１の方向を示す直線と前記第２の方向を示す直線との交点に対応する位置の中から、前記対象物が存在しない虚像の位置が除去された前記対象物の位置を検出してもよい。

【0017】

本発明によれば、受信素子からの対象物の方向を示す直線と、送信素子からの対象物の方向を示す直線との交点に対応する位置の中から、虚像の位置が除去された対象物の位置が検出される。従って、虚像の影響が除去された、より正確な対象物の位置検出を行うことが可能となる。

【0018】

また、前記受信相関行列の固有値及び前記送信相関行列の固有値を降順に並び替えた際に、少なくとも降順において互いに１番目に位置する固有値同士である最大固有値同士を含む、互いに同じ順序に位置する固有値同士に対して、前記受信相関行列の固有値に対応する固有ベクトルとの内積値が最大となる前記受信素子のステアリングベクトルに対応する前記第１の方向と、前記送信相関行列の固有値に対応する固有ベクトルとの内積値が最大となる前記送信素子のステアリングベクトルに対応する前記第２の方向と、に基づいて前記対象物の位置を検出してもよい。

【0019】

本発明によれば、受信相関行列の固有値及び送信相関行列の固有値と、対象物とが対応付けられて、受信素子及び送信素子に対する対象物の位置の検出が行われる。従って、虚像の影響が除去された、より正確な対象物の位置検出を行うことが可能となる。

【0020】

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、対象物が存在する場合における少なくとも１つの送信素子と複数の受信素子との間の信号の伝搬路を表す第１の複素伝達関数と、前記対象物が存在しない場合における少なくとも１つの前記送信素子と複数の前記受信素子との間の信号の伝搬路を表す第２の複素伝達関数と、の差分である、複素差分伝達関数を算出するステップと、前記複素差分伝達関数に基づいて、少なくとも前記受信素子からの前記対象物の方向である第１の方向を検出するステップと、を含むことを特徴とする、検出方法が提供される。

【0021】

本発明によれば、対象物が存在する場合における複素伝達関数と、対象物が存在しない場合における複素伝達関数との差分である複素差分伝達関数に基づいて、受信素子からの対象物の方向が検出される。このように、対象物の有無での伝搬路の差分を表す複素差分伝達関数が用いられることにより、より短い測定時間で対象物の方向を検出することが可能となる。

【0022】

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータに、対象物が存在する場合における少なくとも１つの送信素子と複数の受信素子との間の信号の伝搬路を表す第１の複素伝達関数と、前記対象物が存在しない場合における少なくとも１つの前記送信素子と複数の前記受信素子との間の信号の伝搬路を表す第２の複素伝達関数と、の差分である、複素差分伝達関数を算出する機能と、前記複素差分伝達関数に基づいて、少なくとも前記受信素子からの前記対象物の方向である第１の方向を検出する機能と、を実現させるためのプログラムが提供される。

【0023】

本発明によれば、対象物が存在する場合における複素伝達関数と、対象物が存在しない場合における複素伝達関数との差分である複素差分伝達関数に基づいて、受信素子からの対象物の方向が検出される。このように、対象物の有無での伝搬路の差分を表す複素差分伝達関数が用いられることにより、より短い測定時間で対象物の方向を検出することが可能となる。

【発明の効果】

【0024】

以上説明したように本発明によれば、対象物の方向をより短い測定時間でより正確に検出することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の第１の実施形態における対象物の検出処理の概要について説明するための説明図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る検出装置の一構成例を示す機能ブロック（ｂｌｏｃｋ）図である。

【図3】本発明の第１の実施形態に係る検出方法の処理手順の一例を示すフロー（ｆｌｏｗ）図である。

【図4】本発明の第１の実施形態における対象物の検出処理の結果を示すグラフ（ｇｒａｐｈ）図である。

【図5】本発明の第２の実施形態における対象物の検出処理の概要について説明するための説明図である。

【図6】本発明の第２の実施形態に係る検出装置の一構成例を示す機能ブロック図である。

【図7】本発明の第２の実施形態に係る検出方法の処理手順の一例を示すフロー図である。

【図8】本発明の第３の実施形態における対象物の検出処理の概要について説明するための説明図である。

【図9】本発明の第３の実施形態に係る検出装置の一構成例を示す機能ブロック図である。

【図10】第３の実施形態における評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）の一例を示すグラフ図である。

【図11】本発明の第３の実施形態に係る検出方法の処理手順の一例を示すフロー図である。

【図12】本発明の第１、第２及び第３の実施形態に係る検出装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。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。

【0027】

＜１．第１の実施形態＞
［１−１．第１の実施形態の概要］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態の概要について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における対象物の検出処理の概要について説明するための説明図である。

【0028】

本発明の第１の実施形態における対象物の検出処理では、まず、送信装置１１１（以下、Ｔｘ１１１とも呼称する。）の送信アンテナ１１２から信号が所定の領域に向かって送信される。そして、当該所定の領域に存在する対象物５１０（例えば人）によって反射された信号が受信装置１２１（以下、Ｒｘ１２１とも呼称する。）の受信アレイアンテナ１２２によって受信される。受信した信号に対して、下記［１−２．検出装置の構成］で詳述する処理を施すことにより、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向が検出される。

【0029】

ここで、送信装置１１１及び受信装置１２１によってやり取りされる信号は、例えばマイクロ波（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）等の電波である。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、当該信号としては、他の周波数帯域の電磁波や、空気中を伝搬し得る他の種類の信号が用いられてもよい。

【0030】

送信装置１１１は、１つの送信アンテナ１１２を有し、当該送信アンテナ１１２から所定の領域に向かって信号を送信する。送信装置１１１は、送信装置１１１を駆動し所定の特性を有する信号を送信させる駆動回路を含み得る。当該駆動回路は、例えば、信号を発生させる信号源、信号を変調する変調回路及び信号を増幅する増幅器等を有し、所定の特性（例えば、振幅、周波数、位相等）の信号を送信可能に構成される。ここで、送信装置１１１及びその駆動回路の具体的な構成は、電波等の各種の信号を送信可能に構成される一般的な既存の送信装置の構成と同様であってよいため、その詳細な説明は省略する。また、上記送信アンテナ１１２は、信号を外部に向かって送信するための構成である送信素子の一例であり、送信装置１１１が有する送信素子はかかる例に限定されない。送信装置１１１は、所定の領域に向かって信号を送信できるように構成されればよく、送信素子として送信アンテナ１１２以外の他の構成を有してもよい。

【0031】

受信装置１２１は、複数の受信アンテナ１２３によって構成される受信アレイアンテナ１２２を有し、当該受信アレイアンテナ１２２によって信号を受信する。受信装置１２１は、受信装置１２１を駆動し所定の特性を有する信号を受信させる駆動回路を含み得る。当該駆動回路は、例えば、信号を復調する復調回路及び信号を増幅する増幅器等を有し、送信装置１１１が送信する信号の特性に応じて、当該特性を有する信号を受信可能に構成される。ここで、受信装置１２１及びその駆動回路の具体的な構成は、電波等の各種の信号を受信可能に構成される一般的な既存の受信装置の構成と同様であってよいため、その詳細な説明は省略する。また、上記受信アレイアンテナ１２２を構成する受信アンテナ１２３は、信号を受信するための構成である受信素子の一例であり、受信装置１２１が有する受信素子はかかる例に限定されない。受信装置１２１は、送信装置１１１によって送信された信号を受信できるように構成されればよく、受信素子として受信アンテナ１２３以外の他の構成を有してもよい。

【0032】

図１に示す例では、底面（床面）を構成する四角形の一辺が長さＬ、他辺が長さＷの略直方体の形状を有する部屋５００の中に、送信装置１１１、受信装置１２１及び対象物５１０が配置されている。また、部屋５００の側壁のうちの一つには、その一面に複数のガラス窓５２０（ｇｌａｓｓ ｗｉｎｄｏｗ５２０）が配置される。

【0033】

また、図１に示す例では、送信装置１１１及び受信装置１２１は、送信アンテナ１１２の送信面及び受信アレイアンテナ１２２の受信面が略同一の平面となるように、対象物５１０に対して同じ方向に並べて配置されている。ただし、第１の実施形態はかかる例に限定されず、例えば後述する図５や図８に示すように、送信装置１１１及び受信装置１２１は、送信アンテナ１１２の送信面と受信アレイアンテナ１２２の受信面とが対象物５１０が存在する領域を挟むように配置されてもよい。ここで、図１に示すように、第１の実施形態では、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向は、受信アレイアンテナ１２２における受信アンテナ１２３の配列方向に対する法線であって受信アレイアンテナ１２２の受信面上における基準点Ｑ_ｒを通る法線からの角度θ_ｒとして表現され得る。

【0034】

第１の実施形態における対象物５１０の検出処理は、図１に示すような屋内環境における対象物５１０の検出に対して好適に適用され得る。ただし、第１の実施形態はかかる例に限定されず、第１の実施形態における対象物５１０の検出処理は屋外等他の環境に対して適用されてもよい。また、図１に示す部屋５００の環境は、第１の実施形態における対象物５１０の検出処理が適用され得る環境の一例であり、第１の実施形態はかかる例に限定されない。例えば部屋５００の形状、壁の材質、並びに、ガラス窓５２０の有無、配置位置及び形状等が適宜変更された部屋５００に対しても、第１の実施形態における対象物５１０の検出処理は適用可能である。また、図１に示す例では、対象物５１０の数が１つの場合を図示しているが、第１の実施形態はかかる例に限定されない。第１の実施形態における対象物５１０の検出処理は、複数の対象物５１０に対しても適用可能である。

【0035】

以上、図１を参照して、本発明の第１の実施形態における対象物５１０の検出処理の概要について説明した。以下では、下記［１−２．検出装置の構成］において、第１の実施形態における対象物５１０の検出処理を実現するための検出装置の一構成例について説明する。また、下記［１−３．検出方法の処理手順］において、第１の実施形態における対象物５１０の検出処理における処理手順の流れの一例について説明する。更に、下記［１−４．第１の実施形態における実施例］において、第１の実施形態における対象物５１０の検出処理の実施例を示すとともにその効果について説明する。

【0036】

［１−２．検出装置の構成］
図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る検出装置の一構成例について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る検出装置の一構成例を示す機能ブロック（ｂｌｏｃｋ）図である。

【0037】

図２を参照すると、第１の実施形態に係る検出装置１０は、送信部１１０、受信部１２０、記憶部１３０及び制御部１４０を備える。なお、図２に示す検出装置１０の各機能は、例えば、後述する図１２に示すハードウェア（ｈａｒｄｗａｒｅ）構成によって実現され得る。

【0038】

送信部１１０は、例えば図１に示す送信装置１１１によって構成され、所定の領域に対して信号を送信する機能を有する。送信部１１０は、後述する制御部１４０の送信駆動制御部１４７によりその駆動が制御され、所定の領域に対して所定の特性を有する信号を送信することができる。

【0039】

受信部１２０は、例えば図１に示す受信装置１２１によって構成され、送信部１１０によって送信された信号を受信する機能を有する。受信部１２０は、後述する制御部１４０の受信駆動制御部１４１によりその駆動が制御され、送信部１１０によって送信される所定の特性を有する信号を受信することができる。なお、図２では、送信部１１０から受信部１２０へ信号が伝搬する様子を模式的に破線の矢印で示している。図面が煩雑になることを避けるため、図２では図示を省略しているが、実際には、例えば対象物５１０等によって反射された信号が受信部１２０によって受信され得る。

【0040】

記憶部１３０は、例えば各種の記憶装置によって構成され、制御部１４０において処理される各種の情報を記憶する。具体的には、記憶部１３０は、後述する制御部１４０の各機能（受信駆動制御部１４１、送信駆動制御部１４７、複素伝達関数測定部１４２、複素差分伝達関数算出部１４３、受信相関行列算出部１４４、評価関数算出部１４５及び方向検出部１４６）によって処理される各種の情報や、処理された結果についての情報を記憶することができる。例えば、記憶部１３０は、少なくとも、後述する制御部１４０の複素伝達関数測定部１４２によって算出される、第２の複素伝達関数についての情報を記憶する。また、例えば、記憶部１３０は、受信アレイアンテナ１２２における基準点Ｑ_ｒの位置（絶対座標）についての情報を記憶してもよい。更に、記憶部１３０は、後述する制御部１４０の送信駆動制御部１４７が送信部１１０を駆動する条件及び受信駆動制御部１４１が受信部１２０を駆動する条件についての情報（駆動条件情報）を記憶してもよい。

【0041】

制御部１４０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の各種のプロセッサ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）によって構成され、検出装置１０の動作を統合的に制御する。制御部１４０は、その機能として、受信駆動制御部１４１、送信駆動制御部１４７、複素伝達関数測定部１４２、複素差分伝達関数算出部１４３、受信相関行列算出部１４４、評価関数算出部１４５及び方向検出部１４６を有する。なお、これらの各機能は、制御部１４０を構成するプロセッサが所定のプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）に従って動作することにより実現され得る。

【0042】

送信駆動制御部１４７は、送信部１１０の駆動を制御する。例えば、送信駆動制御部１４７は、所定の駆動条件情報に基づいて送信部１１０の駆動を制御し、送信アンテナ１１２から所定の特性の信号を所定の領域に向かって送信させる。また、送信駆動制御部１４７は、駆動条件情報に基づいて、送信部１１０が信号を送信する時間や、信号を送信する間隔等を制御してもよい。このように、駆動条件情報には、送信部１１０が送信する信号の特性や、当該信号を送信する時間、間隔等の情報が含まれてよい。

【0043】

受信駆動制御部１４１は、受信部１２０の駆動を制御する。例えば、受信駆動制御部１４１は、所定の駆動条件情報に基づいて受信部１２０の駆動を制御し、受信アレイアンテナ１２２によって、送信部１１０によって送信される所定の特性を有する信号を受信させる。ここで、受信駆動制御部１４１は、例えば記憶部１３０を参照することにより、送信駆動制御部１４７が送信部１１０を駆動させた際の駆動条件情報を取得することができる。このように、受信駆動制御部１４１が、送信駆動制御部１４７が送信部１１０を駆動させた際の駆動条件を認識可能であるため、受信駆動制御部１４１は、送信部１１０の駆動に応じた駆動条件で、受信部１２０を駆動させることができる。従って、例えば、受信駆動制御部１４１は、送信部１１０が信号を送信する時間や、信号を送信する間隔等に応じて、同様の時間及び間隔で信号を受信するように受信部１２０を駆動させてもよい。

【0044】

ここで、第１の実施形態では、送信装置１１１が送信アンテナ１１２の方向を変更する駆動機構を備えてもよく、受信装置１２１が受信アレイアンテナ１２２の方向を変更する駆動機構を備えてもよい。送信駆動制御部１４７は、送信装置１１１の当該駆動機構の駆動を制御することにより、送信部１１０に、送信アンテナ１１２の方向を適宜変更させながら信号を送信させることができる。また、受信駆動制御部１４１は、受信装置１２１の当該駆動機構の駆動を制御することにより、受信部１２０に、受信アレイアンテナ１２２の方向を適宜変更させながら信号を受信させることができる。なお、受信アレイアンテナ１２２の方向の変更は、送信アンテナ１１２の方向の変更と連動して行われ得る。送信部１１０が信号を送信可能な領域は、送信装置１１１の送信アンテナ１１２の配置位置及び配置方向によって決定され得る。また、受信部１２０が信号を受信可能な領域は、受信装置１２１の受信アレイアンテナ１２２の配置位置及び配置方向によって決定され得る。このように、送信装置１１１における送信アンテナ１１２の方向や、受信装置１２１における受信アレイアンテナ１２２の方向が動的に変更可能であることにより、検出対象とする領域を動的に変更しながら対象物５１０の検出処理を行うことが可能となる。

【0045】

なお、送信駆動制御部１４７及び受信駆動制御部１４１が送信部１１０及び受信部１２０をそれぞれ駆動させるための駆動条件は、例えば、送信装置１１１における送信アンテナ１１２の配置位置及び配置方向や、受信装置１２１における受信アレイアンテナ１２２の配置位置及び配置方向、対象物５１０が屋内に存在するか屋外に存在するか等、対象物５１０の検出処理が行われる環境に基づいて、信号の送受信が精度良く行われるように、予めユーザ（Ｕｓｅｒ）によって設定されてよい。例えば、対象物５１０の検出処理が行われる環境に基づいて、減衰や雑音がより少ない特性を有する信号が送受信されるように、送信部１１０及び受信部１２０の駆動条件が適宜設定されてよい。また、設定された駆動条件についての情報は、記憶部１３０に記憶されていてよい。送信駆動制御部１４７及び受信駆動制御部１４１は、記憶部１３０を参照することにより、所定の駆動条件に基づいて送信部１１０及び受信部１２０を駆動させることができる。

【0046】

複素伝達関数測定部１４２は、送信アンテナ１１２と受信アレイアンテナ１２２との間における信号の伝搬路を表す複素伝達関数を測定する。ここで、複素伝達関数は、送信アンテナ１１２と受信アレイアンテナ１２２との間で送受信される信号の伝搬路を表す情報である伝搬チャネル情報に対応する関数である。例えば、複素伝達関数測定部１４２は、受信部１２０から受信した信号に関する情報を取得することにより、複素伝達関数を測定することができる。また、複素伝達関数測定部１４２は、記憶部１３０、送信駆動制御部１４７及び／又は受信駆動制御部１４１から、送信部１１０及び受信部１２０を駆動させた際の駆動条件情報を取得し、当該駆動条件情報に含まれる送受信された信号の特性についての情報や送信アンテナ１１２及び受信アレイアンテナ１２２の配置位置及び配置方向についての情報等に更に基づいて複素伝達関数を測定してもよい。

【0047】

複素伝達関数測定部１４２によって行われる処理について詳細に説明する。第１の実施形態では、受信部１２０は、複数の受信アンテナ１２３によって構成される受信アレイアンテナ１２２を有する。従って、例えば、ｍ_ｒ個（ｍ_ｒ≧２）の受信アンテナ１２３によって構成される受信アレイアンテナ１２２を用いて、１つの送信アンテナ１１２により送信された信号（すなわち、１系統の信号）を受信する場合には、当該送信アンテナ１１２と受信アレイアンテナ１２２との間にはｍ_ｒ×１個の伝搬路が存在する。複素伝達関数測定部１４２は、当該伝搬路の数に対応するｍ_ｒ×１個の複素伝達関数を測定することができる。

【0048】

ここで、第１の実施形態では、複素伝達関数測定部１４２は、対象物５１０が存在する場合における複素伝達関数（以下、第１の複素伝達関数とも呼称する。）及び対象物５１０が存在しない場合における複素伝達関数（以下、第２の複素伝達関数とも呼称する。）の両方の複素伝達関数を測定する。第２の複素伝達関数は、例えば、実際に対象物５１０に対する検出処理が行われる環境において、第１の複素伝達関数の測定処理が行われる前に予め測定される。

【0049】

対象物５１０が存在する場合において、受信アレイアンテナ１２２のｉ番目（ｉ＝１〜ｍ_ｒ）の受信アンテナ１２３で受信される信号の伝搬路を表す複素伝達関数をｈ_ｉとすると、受信アンテナ１２３の数ｍ_ｒに対応するｍ_ｒ個の複素伝達関数ｈ_１〜ｈ_ｍｒは、ｈ_ｉを第（ｉ）成分とするｍ_ｒ行１列の行列として表すことができる。当該行列のことを複素伝達関数行列Ｈと呼称する。複素伝達関数行列Ｈは、下記数式（１）で表される。複素伝達関数測定部１４２は複素伝達関数ｈ_１〜ｈ_ｍｒを測定するものであるが、複素伝達関数行列Ｈを測定しているとも言える。なお、以下の説明では、対象物５１０が存在する場合における複素伝達関数行列Ｈのことを第１の複素伝達関数行列Ｈとも呼称する。

【0050】

【数1】

……（１）

【0051】

また、同様に、対象物５１０が存在しない場合において受信アレイアンテナ１２２のｉ番目の受信アンテナ１２３で受信される信号の伝搬路を表す複素伝達関数をｈ_ｎｏｉとすると、対象物５１０が存在しない場合における複素伝達関数行列Ｈ_ｎｏは下記数式（２）で表現される。複素伝達関数測定部１４２は複素伝達関数ｈ_ｎｏ１〜ｈ_ｎｏｍｒを測定するものであるが、複素伝達関数行列Ｈ_ｎｏを測定しているとも言える。なお、以下の説明では、対象物５１０が存在しない場合における複素伝達関数行列Ｈ_ｎｏのことを第２の複素伝達関数行列Ｈ_ｎｏとも呼称する。

【0052】

【数2】

……（２）

【0053】

このように、複素伝達関数測定部１４２は、複素伝達関数が行列の形式で表現された、対象物５１０が存在する場合における複素伝達関数行列Ｈ及び対象物５１０が存在しない場合における複素伝達関数行列Ｈ_ｎｏを測定することができる。複素伝達関数測定部１４２は、第１の複素伝達関数の測定処理が行われる前に予め測定した第２の複素伝達関数についての情報（又は第２の複素伝達関数行列Ｈ_ｎｏについての情報）を、例えば記憶部１３０に格納する。また、複素伝達関数測定部１４２は、測定した第１の複素伝達関数についての情報（又は第１の複素伝達関数行列Ｈについての情報）を、複素差分伝達関数算出部１４３に提供する。

【0054】

複素差分伝達関数算出部１４３は、第１の複素伝達関数と第２の複素伝達関数との差分である複素差分伝達関数を算出する。例えば、複素差分伝達関数算出部１４３は、第１の複素伝達関数から第２の複素伝達関数を差し引くことにより、複素差分伝達関数を算出する。第１の複素伝達関数から第２の複素伝達関数を差し引くことにより、例えば壁等の対象物５１０以外の構造物による反射成分が複素伝達関数から除去され、対象物５１０による反射成分のみが抽出され得る。複素差分伝達関数算出部１４３は、複素伝達関数測定部１４２から第１の複素伝達関数についての情報を取得し、記憶部１３０を参照して第２の複素伝達関数についての情報を取得することにより、複素差分伝達関数を算出することができる。

【0055】

上記数式（１）、（２）に示すように、第１の複素伝達関数及び第２の複素伝達関数は行列の形式で表現されるため、複素差分伝達関数も同様に行列の形式で表現され得る。具体的には、複素差分伝達関数を各要素に有する複素差分伝達関数行列Ｈ’は、下記数式（３）で表現される。

【0056】

【数3】

……（３）

【0057】

このように、複素差分伝達関数算出部１４３は、複素差分伝達関数が行列の形式で表現された複素差分伝達関数行列Ｈ’を算出することができる。複素差分伝達関数算出部１４３は、算出した複素差分伝達関数行列Ｈ’についての情報を、受信相関行列算出部１４４に提供する。

【0058】

受信相関行列算出部１４４は、複素差分伝達関数行列Ｈ’に基づいて、送信アンテナ１１２に対する受信アレイアンテナ１２２の複数の受信アンテナ１２３の相関を表す受信相関行列Ｒ_ｒを算出する。具体的には、受信相関行列Ｒ_ｒは、下記数式（４）で定義される。

【0059】

【数4】

……（４）

【0060】

ここで、Ｈ’の右上に示す上付きの「Ｈ」は、複素共役転置を表す。受信相関行列算出部１４４は、算出した受信相関行列Ｒ_ｒについての情報を、評価関数算出部１４５に提供する。なお、受信相関行列算出部１４４は、受信相関行列Ｒ_ｒを算出する際に、所定の周波数帯域において計算された受信相関行列を周波数方向で平均化することにより、受信相関行列Ｒ_ｒを求めてもよい。当該平均化の処理により、方向検出の精度をより向上させることができる。

【0061】

評価関数算出部１４５は、受信相関行列Ｒ_ｒに基づいて、受信アレイアンテナ１２２における信号の到来方向を示す評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）を算出する。当該評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）は、受信アレイアンテナ１２２における信号の到来方向を示すものであるため、当該評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）には、対象物５１０によって反射された信号の到来方向、すなわち受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向についての情報が含まれていると言える。ここで、当該評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）としては、アレイアンテナにおける信号の到来方向を推定する、各種の到来方向推定方法における評価関数が用いられてよい。第１の実施形態では、評価関数算出部１４５は、公知の各種の到来方向推定方法における評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）を算出することができる。ここでは、一例として、評価関数算出部１４５がＭＵＳＩＣ法における評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）を算出する場合について説明する。

【0062】

評価関数算出部１４５によって行われる評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）の算出処理について詳細に説明する。まず、評価関数算出部１４５は、受信相関行列Ｒ_ｒを固有値分解することにより、当該受信相関行列Ｒ_ｒの固有ベクトルＵ（ｅｉｇｅｎ ｖｅｃｔｏｒ Ｕ）と、当該固有ベクトルＵの複素共役転置ベクトルであるＵ^Ｈを算出する。受信相関行列Ｒ_ｒの固有値分解は、下記数式（５）で表現される。

【0063】

【数5】

……（５）

【0064】

ここで、固有ベクトルＵは、受信相関行列Ｒ_ｒの固有ベクトルｕ_ｉによって構成される行列であり、下記数式（６）で表現される。なお、ｕ_ｉはｉ列目の固有ベクトルを示しており、その要素数はｍ_ｒ個である。

【0065】

【数6】

……（６）

【0066】

また、Ｄ_ｒは対角要素が受信相関行列Ｒ_ｒの固有値λ_ｒ１，・・・，λ_ｒｍｒである対角行列であり、下記数式（７）で表される。なお、以下の説明では、受信相関行列Ｒ_ｒの固有値λ_ｒ１，・・・，λ_ｒｍｒを総称して固有値λ_ｒとも呼称する。

【0067】

【数7】

……（７）

【0068】

次に、評価関数算出部１４５は、下記数式（８）で表現される評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）を算出する。

【0069】

【数8】

……（８）

【0070】

ここで、Ｌは方向検出の対象である対象物５１０の数である。上記数式（８）から、第１の実施形態においては、受信アレイアンテナ１２２に設けられる受信アンテナ１２３の数ｍ_ｒは、対象物５１０の数Ｌよりも多いことが求められる。換言すれば、受信アレイアンテナ１２２を構成する受信アンテナ１２３の数ｍ_ｒが、対象物５１０の数Ｌよりも多い場合であれば、第１の実施形態における対象物５１０の検出処理が適用可能であると言える。

【0071】

また、ａ_ｒ（θ_ｒ）は受信アレイアンテナ１２２におけるステアリングベクトル（ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｖｅｃｔｏｒ）であり、下記数式（９）で表される。

【数9】

……（９）

【0072】

ステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）は、角度θ_ｒに対する受信アレイアンテナ１２２を構成する各受信アンテナ１２３の振幅比及び位相差を表すベクトルであり、対象物５１０の方向を検出する際の角度θ_ｒの基準となる位置（図１に示す基準点Ｑ_ｒ）に対する各受信アンテナ１２３の位置に基づいて決定される。なお、ステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）の具体的な設定方法は、一般的なＭＵＳＩＣ法におけるステアリングベクトルの設定方法と同様であってよい。評価関数算出部１４５は、算出した評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）についての情報を、方向検出部１４６に提供する。

【0073】

方向検出部１４６は、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）に基づいて、少なくとも受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向を検出する。上述したように、当該評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）は、受信アレイアンテナ１２２における信号の到来方向を示すものであるため、当該評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）には、対象物５１０によって反射された信号の到来方向、すなわち受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向についての情報が含まれていると言える。具体的には、上記数式（８）に示す評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）によって表現される特性は、ＭＵＳＩＣスペクトル（ｓｐｅｃｔｒｕｍ）と呼ばれるものであり、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）におけるピーク（ｐｅａｋ）位置に対応する角度θ_ｒが、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０が存在する方向に対応している。よって、方向検出部１４６は、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）におけるピーク位置を抽出することにより、受信アレイアンテナ１２２に対する対象物５１０の存在する方向を示す角度θ_ｒを求めることができ、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向を検出することができる。対象物５１０が複数存在する場合には、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）におけるピーク位置に対応する角度θ_ｒが複数抽出されることとなる。なお、以下の説明では、受信相関行列Ｒ_ｒに基づいて検出される受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向のことを、第１の方向とも呼称する。

【0074】

なお、図１に示すように、角度θ_ｒは、受信アレイアンテナ１２２の受信面上に設定される基準点Ｑ_ｒを基準とする角度であるため、方向検出部１４６によって検出される受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向は、厳密には当該基準点Ｑ_ｒからの対象物５１０の方向であるとも言える。ただし、当該基準点Ｑ_ｒは、受信アレイアンテナ１２２の受信面上に設定されればよく、その位置は例えばユーザによって適宜設定され得る。従って、基準点Ｑ_ｒが設定される位置によっては、方向検出部１４６によって検出される受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向は、例えば受信アレイアンテナ１２２を構成する受信アンテナ１２３のいずれかからの対象物５１０の方向でもあり得る。以下の説明においては、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）に基づいて方向検出部１４６によって検出される対象物５１０の方向（すなわち、第１の方向）のことを、便宜的に、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向等と呼称するが、第１の実施形態においては、方向検出部１４６によって検出される第１の方向は、基準点Ｑ_ｒからの対象物５１０の方向であってもよいし、受信アレイアンテナ１２２を構成する受信アンテナ１２３のいずれかからの対象物５１０の方向であってもよい。

【0075】

方向検出部１４６によって検出された第１の方向についての情報は、例えば記憶部１３０に格納される。また、図１には明示されないが、検出装置１０は、例えば表示画面に各種の情報を表示する表示部や、外部の他の機器との間で各種の情報を送受信する通信部等の機能を更に備えてもよい。そして、方向検出部１４６によって検出された第１の方向についての情報は、例えば当該表示部に表示されてユーザに対して通知されたり、当該通信部を介して外部の他の機器に送信されて当該他の機器の記憶部に保存されたりしてよい。このように、第１の実施形態では、方向検出部１４６によって検出された第１の方向についての情報が出力される先は任意であってよい。例えば、検出装置１０の表示部や外部の他の機器の表示部に、検出結果がリアルタイム（ｒｅａｌ ｔｉｍｅ）で表示されてもよいし、検出装置１０の記憶部１３０や外部の他の機器の記憶部に所定の期間の検出結果が履歴として保存されてもよい。

【0076】

以上、図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る検出装置１０の一構成例について説明した。以上説明したように、第１の実施形態では、複素伝達関数測定部１４２によって、対象物５１０が存在する場合における複素伝達関数（第１の複素伝達関数）及び対象物５１０が存在しない場合における複素伝達関数（第２の複素伝達関数）の両方が測定される。また、複素差分伝達関数算出部１４３によって、第１の複素伝達関数と第２の複素伝達関数との差分である複素差分伝達関数が算出される。そして、当該複素差分伝達関数に基づいて、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向が検出される。このように、第１の実施形態では、対象物５１０の有無での伝搬路の差分を表す複素差分伝達関数を用いることにより、より短い測定時間で対象物５１０の方向の検出処理を行うことができる。

【0077】

ここで、例えば上述した非特許文献１に記載の方法では、対象物の方向を検出するために、伝搬チャネル情報（すなわち、複素伝達関数）の測定を一定時間、例えば１０秒程度以上行う必要があった。しかしながら、第１の実施形態では、受信アレイアンテナ１２２によって信号が受信されたら即座に第１の複素伝達関数の測定及び複素差分伝達関数の算出が可能であるため、例えばｍｓオーダー（ｏｒｄｅｒ）程度のごく短い時間で対象物５１０の方向を検出することができる。

【0078】

また、第１の実施形態では、複素伝達関数が行列の形式で表現された複素伝達関数行列が用いられる。複素伝達関数行列は、複数の信号が受信信号に含まれるような、いわゆるマルチパス（ｍｕｌｔｉｐａｔｈ）環境に容易に対応することが可能である。従って、第１の実施形態によれば、マルチパス環境においても対象物５１０の方向をより短い測定時間でより精度良く検出することが可能となる。

【0079】

なお、第１の実施形態では、評価関数算出部１４５によって行われる演算処理は、一般的にＭＵＳＩＣ法において行われる演算処理と同様であってよい。従って、第１の実施形態における評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）の算出処理は、一般的なＭＵＳＩＣ法での評価関数の算出処理において用いられる相関行列を上記数式（４）に示す受信相関行列Ｒ_ｒに置換したものであり得る。

【0080】

また、上記では、信号の到来方向を推定する方法としてＭＵＳＩＣ法を用いる場合について説明したが、第１の実施形態はかかる例に限定されない。第１の実施形態では、評価関数算出部１４５は、到来方向を推定する他の方法における評価関数を算出してもよく、方向検出部１４６は、他の方法における評価関数に基づいて対象物５１０の方向を検出してもよい。到来方向を推定する他の方法としては、例えば、ビームフォーマ（ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）法、Ｃａｐｏｎ法及び線形予測法等を用いることができる。評価関数算出部１４５は、一般的にこれらの各方法の評価関数の算出処理において用いられる相関行列を、上記数式（４）に示す受信相関行列Ｒ_ｒに置換することにより、これらの各方法に対応する評価関数を算出することが可能である。なお、ビームフォーマ法、Ｃａｐｏｎ法及び線形予測法における評価関数の具体的な算出方法としては、これらの各方法において用いられる公知の各種の手法を用いることができるため、その詳細な説明は省略する。

【0081】

また、第１の実施形態に係る検出装置１０の機能構成は図２に示す例に限定されない。例えば、図２に示す検出装置１０が有する機能は、必ずしも単一の装置によって実現されなくてもよく、ネットワーク（ｎｅｔｗｏｒｋ）によって互いに接続された複数の装置の協働によって実現されてもよい。例えば、図２に機能ブロックとして図示される制御部１４０が有する各機能が、ネットワークによって互いに接続された複数の情報処理装置の制御部によって行われることにより、各機能において行われる各種の演算処理を並列化して行うことができ、検出処理に伴う計算時間の更なる低減が実現され得る。また、例えば、検出装置１０の機能のうち、送信部１１０及び受信部１２０と、その他の機能とが、別個の装置によって構成されてもよい。例えば、少なくとも送信部１１０及び受信部１２０を備える端末が対象物５１０の検出処理が行われる環境に設置され、当該端末と、例えばクラウド（ｃｌｏｕｄ）上に設置される演算処理に特化したワークステーション（ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ）等の情報処理装置とが有線又は無線のネットワークによって互いに通信可能に接続されることにより、検出装置１０の各機能が実現されてもよい。少なくとも送信部１１０及び受信部１２０を備える端末のみを対象物５１０の検出処理が行われる環境に設置することにより、当該端末をより小型化することが可能となる。

【0082】

［１−３．検出方法の処理手順］
次に、図３を参照して、本発明の第１の実施形態に係る検出方法の処理手順について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る検出方法の処理手順の一例を示すフロー（ｆｌｏｗ）図である。なお、図３に示す各処理は、上述した検出装置１０の機能構成によって実現されることができ、例えば、検出装置１０の制御部１４０を構成するプロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより実現され得る。

【0083】

図３を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る検出方法においては、まず、例えば複素伝達関数測定部１４２によって、送信アンテナ１１２と受信アレイアンテナ１２２との間における信号の伝搬路を表す複素伝達関数が測定される（ステップＳ１０１（ｓｔｅｐ Ｓ１０１））。ステップＳ１０１に示す処理では、対象物５１０が存在する場合における複素伝達関数（第１の複素伝達関数）及び対象物５１０が存在しない場合における複素伝達関数（第２の複素伝達関数）の両方が測定される。例えば、第２の複素伝達関数は、第１の複素伝達関数が測定される前に予め測定される。また、複素伝達関数は、送信アンテナ１１２と受信アレイアンテナ１２２との間における信号の伝搬路の数ｍ_ｒ×１に対応する数だけ存在し得るため、行列の形式で表現され得る。従って、ステップＳ１０１における処理では、複素伝達関数が行列の形式で表現された、対象物５１０が存在する場合における複素伝達関数行列Ｈ及び対象物５１０が存在しない場合における複素伝達関数行列Ｈ_ｎｏが測定され得る。

【0084】

次に、例えば複素差分伝達関数算出部１４３によって、対象物５１０が存在する場合における複素伝達関数と対象物５１０が存在しない場合における複素伝達関数との差分である複素差分伝達関数が算出される（ステップＳ１０３）。実際には、複素伝達関数が行列の形式で表現され得るため、複素差分伝達関数算出部１４３によって、対象物５１０が存在する場合における複素伝達関数行列Ｈと対象物５１０が存在しない場合における複素伝達関数行列Ｈ_ｎｏとの差分である複素差分伝達関数行列Ｈ’が算出され得る。

【0085】

次に、例えば受信相関行列算出部１４４によって、複素差分伝達関数行列Ｈ’に基づいて、送信アンテナ１１２に対する受信アレイアンテナ１２２の複数の受信アンテナ１２３の相関を表す受信相関行列Ｒ_ｒが算出される（ステップＳ１０５）。受信相関行列Ｒ_ｒは、例えば上記数式（４）を用いて算出され得る。

【0086】

次に、例えば評価関数算出部１４５によって、受信相関行列Ｒ_ｒが固有値分解され、受信相関行列Ｒ_ｒの固有値λ_ｒ、受信相関行列Ｒ_ｒの固有ベクトルＵ及びステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）が算出される（ステップＳ１０７）。そして、同じく例えば評価関数算出部１４５によって、これらの算出結果に基づいて、受信アレイアンテナ１２２における信号の到来方向を示す評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）が算出される（ステップＳ１０９）。ステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）及び評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）は、例えば上記数式（９）及び上記数式（８）をそれぞれ用いて算出され得る。

【0087】

次に、例えば方向検出部１４６によって、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）に基づいて、少なくとも受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向が検出される（ステップＳ１１１）。評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）は、受信アレイアンテナ１２２における信号の到来方向を示すものであるため、当該評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）には、対象物５１０によって反射された信号の到来方向、すなわち受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向についての情報が含まれていると言える。例えば、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）においては、そのピーク位置に対応する角度θ_ｒが、対象物５１０が存在する方向に対応している。従って、ステップＳ１１１に示す処理では、方向検出部１４６によって、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）におけるピーク位置が抽出されることにより、受信アレイアンテナ１２２に対する対象物５１０が存在する方向を示す角度θ_ｒが求められ、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向が検出され得る。

【0088】

以上、図３を参照して、本発明の第１の実施形態に係る検出方法の処理手順について説明した。なお、上記では、ステップＳ１０９に示す処理において、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）として、上記数式（８）に示すＭＵＳＩＣ法における評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）が算出されているが、第１の実施形態はかかる例に限定されない。第１の実施形態では、ステップＳ１０９に示す処理において、評価関数算出部１４５によって、到来方向を推定する他の方法における評価関数が算出されてもよく、ステップＳ１１１に示す処理において、方向検出部１４６によって、当該他の方法における評価関数に基づいて対象物５１０の方向が検出されてもよい。信号の到来方向を推定する他の方法としては、例えば、ビームフォーマ法、Ｃａｐｏｎ法及び線形予測法等が用いられてよい。

【0089】

［１−４．第１の実施形態における実施例］
次に、第１の実施形態における実施例について説明する。本発明者らは、本発明の効果について確認するために、上述した第１の実施形態に係る検出装置１０を用いて、図３に示す処理手順により、対象物５１０の方向を検出する実験を行った。

【0090】

当該実験を行った環境について説明する。当該実験は、図１に示す屋内環境において行った。具体的には、底面（床面）の一辺の長さＬ＝７．０（ｍ）、他辺の長さＷ＝６．０（ｍ）の略直方体形状を有する部屋５００の一隅に、図１に示すように第１の実施形態に係る検出装置１０を配置した。部屋５００の周囲の壁はコンクリート（ｃｏｎｃｒｅｔｅ）によって構成されており、側壁のうちの一つには、一面に複数のガラス窓５２０が配置されている。

【0091】

検出装置１０の受信アレイアンテナ１２２としては、４素子の受信アンテナ１２３が水平方向に０．５波長間隔で配列されたアレイアンテナを用いた。また、送信アンテナ１１２は、単素子のアンテナであり、受信アレイアンテナ１２２の近傍に配置されている。具体的には、図１に示すように、送信アンテナ１１２及び受信アレイアンテナ１２２は、その送受信面が略同一平面内に位置するように配置されている。試験周波数は２．４（ＧＨｚ）帯とし、送信電力は１０（ｄＢｍ）とした。また、対象物５１０として、１人の人を、受信アレイアンテナ１２２からの角度θ_ｒがθ_ｒ＝−４０（ｄｅｇ）であり、受信アレイアンテナ１２２からの距離が２（ｍ）である位置に配置した。ここで、図１に示すように、角度θ_ｒは、受信アレイアンテナ１２２における受信アンテナ１２３の配列方向に対する法線であって受信アレイアンテナ１２２の受信面上における基準点Ｑ_ｒを通る法線からの角度θ_ｒとして定義されている。

【0092】

以上説明した条件において、本発明の第１の実施形態に係る検出装置１０を用いて、図３に示す処理手順により、対象物５１０の検出処理を行った。図４に、本発明の第１の実施形態における対象物５１０の検出処理の結果を示す。図４は、本発明の第１の実施形態における対象物５１０の検出処理の結果を示すグラフ（ｇｒａｐｈ）図である。図４では、横軸に角度θ_ｒを取り、縦軸に評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）をプロットしている。上述したように、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）におけるピークの位置に対応する角度θ_ｒが、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０が存在する方向を示している。また、図４では、説明のため、実際に対象物５１０が存在する方向に対応する角度であるθ_ｒ＝−４０（ｄｅｇ）の位置を破線で図示している。

【0093】

図４において、実線で示す曲線Ｃは、第１の実施形態における対象物５１０の検出処理を計２０１回行ったうち、最良値を示した評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）（すなわち、ピーク位置に対応する角度θ_ｒが−４０（ｄｅｇ）に最も近かった評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ））を表している。また、一点鎖線で示す曲線Ｄは、第１の実施形態における対象物５１０の検出処理を計２０１回行ったうち、最悪値を示した評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）（すなわち、ピーク位置に対応する角度θ_ｒが−４０（ｄｅｇ）から最も遠かった評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ））を表している。更に、図４では、比較のため、例えば上記特許文献２に記載された一般的なＭＵＳＩＣ法によって求められた評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）を、点線で示す曲線Ｂとして図示している。

【0094】

図４を参照すると、本発明の第１の実施形態においては、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）が、対象物５１０が存在する方向に対応して極大値を取ることが分かる。図４に示すように、第１の実施形態において最良値を示した評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）における当該極大値に対応する角度θ_ｒは約−３８（ｄｅｇ）であり、実際に対象物５１０が存在する角度である−４０（ｄｅｇ）とほぼ等しい値が検出されていると言える。また、第１の実施形態において最悪値を示した評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）における当該極大値に対応する角度θ_ｒは約−３０（ｄｅｇ）であり、実際に対象物５１０が存在する角度である−４０（ｄｅｇ）から約１０（ｄｅｇ）のずれが生じた。しかしながら、対象物５１０が受信アレイアンテナ１２２から２（ｍ）の位置に存在すること、及び、対象物５１０として用いた人の体の大きさ（特に検出方向における体の幅）を考慮すれば、当該１０（ｄｅｇ）程度のずれ量は、許容できる値であると言える。

【0095】

一方、曲線Ｃに示すように、一般的なＭＵＳＩＣ法によって求められた評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）においては、その極大値に対応する角度θ_ｒは約１（ｄｅｇ）であり、実際に対象物５１０が存在する角度である−４０（ｄｅｇ）から大きく異なっている。この結果から、本発明の第１の実施形態によれば、例えば非特許文献２に記載された従来の方法に比べて、対象物５１０の方向がより正確に検出され得ることが分かる。

【0096】

以上、図４を参照して、第１の実施形態における実施例について説明した。図４に示すように、本発明の第１の実施形態によれば、例えば非特許文献２に記載された従来の方法に比べて、対象物５１０の方向をより正確に検出することが可能となることが分かる。また、上述したように、第１の実施形態では、対象物５１０の有無での伝搬路の差分を表す複素差分伝達関数を用いることにより、例えば非特許文献１に記載された従来の方法に比べて、より短い測定時間（例えばｍｓオーダー（ｏｒｄｅｒ）程度のごく短い時間）で対象物５１０の方向の検出処理を行うことができる。このように、第１の実施形態によれば、対象物５１０の方向をより短い測定時間でより正確に検出することが可能となることが分かった。

【0097】

＜２．第２の実施形態＞
［２−１．第２の実施形態の概要］
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施形態の概要について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態における対象物の検出処理の概要について説明するための説明図である。

【0098】

図５を参照すると、複数の送信アンテナ２１３からなる送信アレイアンテナ２１２を有する送信装置２１１（以下、Ｔｘ２１１とも呼称する。）と、複数の受信アンテナ１２３からなる受信アレイアンテナ１２２を有する受信装置１２１とが、所定の領域を挟んで対向して配置されている。当該所定の領域内には、対象物５１０（例えば人）が存在している。なお、図５に示す例では、対象物５１０が４つ存在する場合について図示しているが、第２の実施形態はかかる例に限定されず、対象物５１０の数は任意の数であってよい。

【0099】

受信装置１２１の具体的な構成は、図１を参照して説明した第１の実施形態における受信装置１２１の構成と同様であってよいため、詳細な説明は省略する。また、送信装置２１１は、図１を参照して説明した第１の実施形態における送信装置１１１に対して送信アンテナ１１２が送信アレイアンテナ２１２に置き換えられたものに対応する。送信装置２１１における当該送信アレイアンテナ２１２以外の構成（例えば駆動回路等）は、図１に示す送信装置１１１の構成と同様であってよいため、詳細な説明は省略する。

【0100】

第２の実施形態では、送信装置２１１の送信アレイアンテナ２１２から信号が所定の領域に向かって送信される。そして、当該所定の領域に存在する対象物５１０によって反射された信号が受信装置１２１の受信アレイアンテナ１２２によって受信される。受信した信号に対して、下記［２−２．検出装置の構成］で詳述する処理を施すことにより、受信アレイアンテナ１２２及び送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向が検出される。更に、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向と、送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向との交点に対応する位置を算出することにより、受信アレイアンテナ１２２及び送信アレイアンテナ２１２に対する対象物５１０の位置が検出される。

【0101】

第２の実施形態では、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向は、受信アレイアンテナ１２２における受信アンテナ１２３の配列方向に対する法線であって受信アレイアンテナ１２２の受信面上における基準点Ｑ_ｒを通る法線からの角度θ_ｒとして表現され得る。また、送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向は、送信アレイアンテナ２１２における送信アンテナ２１３の配列方向に対する法線であって送信アレイアンテナ２１２の送信面上における基準点Ｑ_ｔを通る法線からの角度θ_ｔとして表現され得る。

【0102】

ここで、上述した第１の実施形態では、１つの送信アンテナ１１２を有する送信装置１１１と、複数の受信アンテナ１２３からなる受信アレイアンテナ１２２を有する受信装置１２１とを用いて、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向が検出されており、送信アンテナ１１２からの対象物５１０の方向は検出されていなかった。一方、上述したように、第２の実施形態では、送信装置２１１が複数の送信アンテナ２１３からなる送信アレイアンテナ２１２を有する。そして、複数の送信アンテナ２１３からなる送信アレイアンテナ２１２を有する送信装置２１１と、複数の受信アンテナ１２３からなる受信アレイアンテナ１２２を有する受信装置１２１とを用いることにより、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向に加えて、送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向が検出される。更に、検出されたこれらの方向を示す直線の交点に位置を検出することにより、受信アレイアンテナ１２２及び送信アレイアンテナ２１２に対する対象物５１０の位置が検出される。

【0103】

以上、図５を参照して、本発明の第２の実施形態における対象物５１０の検出処理の概要について説明した。以下では、下記［２−２．検出装置の構成］において、第２の実施形態における対象物５１０の検出処理を実現するための検出装置の一構成例について説明する。また、下記［２−３．検出方法の処理手順］において、第２の実施形態における対象物５１０の検出処理における処理手順の流れの一例について説明する。

【0104】

［２−２．検出装置の構成］
図６を参照して、本発明の第２の実施形態に係る検出装置の一構成例について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係る検出装置の一構成例を示す機能ブロック図である。

【0105】

図６を参照すると、第２の実施形態に係る検出装置２０は、送信部２１０、受信部１２０、記憶部１３０及び制御部２４０を備える。なお、図６に示す検出装置２０の各機能は、例えば、後述する図１２に示すハードウェア構成によって実現され得る。ここで、第２の実施形態に係る検出装置２０は、図２に示す第１の実施形態に係る検出装置１０に対して、一部の機能が変更されたものに対応する。従って、以下の検出装置２０の構成についての説明では、第１の実施形態との相違点について主に説明することとし、重複する事項については詳細な説明を省略する。

【0106】

送信部２１０は、例えば図５に示す送信装置２１１によって構成され、所定の領域に対して信号を送信する機能を有する。送信部２１０は、後述する制御部２４０の送信駆動制御部１４７によりその駆動が制御され、所定の領域に対して所定の特性を有する信号を送信することができる。なお、図６においても、図１と同様に、送信部１１０から受信部１２０へ信号が伝搬する様子を破線の矢印で示している。

【0107】

受信部１２０及び記憶部１３０の機能は、図２に示す第１の実施形態に係る検出装置１０の受信部１２０及び記憶部１３０の機能と同様であってよいため、詳細な説明は省略する。なお、第２の実施形態では、記憶部１３０は、受信アレイアンテナ１２２における基準点Ｑ_ｒの位置（絶対座標）についての情報とともに、送信アレイアンテナ２１２における基準点Ｑ_ｔの位置（絶対座標）についての情報を記憶してもよい。

【0108】

制御部２４０は、例えばＣＰＵ、ＤＳＰ等の各種のプロセッサによって構成され、検出装置２０の動作を統合的に制御する。制御部２４０は、その機能として、受信駆動制御部１４１、送信駆動制御部１４７、複素伝達関数測定部２４２、複素差分伝達関数算出部１４３、受信相関行列算出部１４４、送信相関行列算出部２４７、評価関数算出部２４５、方向検出部２４６及び位置検出部２４８を有する。なお、これらの各機能は、制御部２４０を構成するプロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより実現され得る。

【0109】

送信駆動制御部１４７は、送信部２１０の駆動を制御する。例えば、送信駆動制御部１４７は、予めユーザによって設定され得る駆動条件情報に基づいて送信部２１０の駆動を制御し、送信アレイアンテナ２１２から所定の特性の信号を所定の領域に向かって送信させる。また、受信駆動制御部１４１は、受信部１２０の駆動を制御する。例えば、受信駆動制御部１４１は、予めユーザによって設定され得る駆動条件情報に基づいて受信部１２０の駆動を制御し、受信アレイアンテナ１２２によって、送信部２１０によって送信される所定の特性を有する信号を受信させる。送信駆動制御部１４７及び受信駆動制御部１４１の機能は、送信駆動制御部１４７によって駆動制御を行う対象が送信部１１０から送信部２１０に変更された以外は、図２に示す第１の実施形態に係る検出装置１０の送信駆動制御部１４７及び受信駆動制御部１４１の機能と同様であってよいため、詳細な説明は省略する。

【0110】

複素伝達関数測定部２４２は、送信アレイアンテナ２１２と受信アレイアンテナ１２２との間における信号の伝搬路を表す複素伝達関数を測定する。ここで、複素伝達関数は、送信アレイアンテナ２１２と受信アレイアンテナ１２２との間で送受信される信号の伝搬路を表す情報である伝搬チャネル情報に対応する関数である。例えば、複素伝達関数測定部２４２は、受信部１２０から受信した信号に関する情報を取得することにより、複素伝達関数を測定することができる。また、複素伝達関数測定部２４２は、記憶部１３０、送信駆動制御部１４７及び／又は受信駆動制御部１４１から、送信部２１０及び受信部１２０を駆動させた際の駆動条件情報を取得し、当該駆動条件情報に含まれる送受信された信号の特性についての情報や送信アレイアンテナ２１２及び受信アレイアンテナ１２２の配置位置及び配置方向の情報等に更に基づいて複素伝達関数を測定してもよい。

【0111】

ここで、第２の実施形態では、送信部２１０におけるｍ_ｔ本（ｍ_ｔ≧２）の送信アンテナ２１３と、受信部１２０におけるｍ_ｒ本（ｍ_ｒ≧２）の受信アンテナ１２３との間に、ｍ_ｒ×ｍ_ｔの信号の伝搬路が存在する。従って、複素伝達関数測定部２４２は、当該伝搬路の数ｍ_ｒ×ｍ_ｔに対応するｍ_ｒ×ｍ_ｔ個の複素伝達関数を測定することができる。これらｍ_ｒ×ｍ_ｔ個の複素伝達関数は、当該複素伝達関数を各要素とするｍ_ｒ行ｍ_ｔ列の複素伝達関数行列Ｈとして表現され得る。このように、複素伝達関数測定部２４２は複素伝達関数行列Ｈを測定しているとも言える。

【0112】

ここで、第１の実施形態では、複素伝達関数行列Ｈはｍ_ｒ行１列の行列として表現されていた。第２の実施形態における複素伝達関数行列Ｈは、第１の実施形態における複素伝達関数行列Ｈに対して、その列数が拡張されたものに対応している。複素伝達関数測定部２４２の機能は、測定する複素伝達関数行列Ｈの構成が異なるだけであり、他の機能は、図２に示す第１の実施形態に係る検出装置１０の複素伝達関数測定部１４２の機能と同様であってよい。従って、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、複素伝達関数測定部２４２は、対象物５１０が存在する場合における複素伝達関数（第１の複素伝達関数）及び対象物５１０が存在しない場合における複素伝達関数（第２の複素伝達関数）の両方の複素伝達関数を測定する。第２の複素伝達関数の測定は、例えば、実際に対象物５１０に対する検出処理が行われる環境において、第１の複素伝達関数の測定が行われる前に予め測定される。

【0113】

第２の実施形態における、対象物５１０が存在する場合における複素伝達関数行列Ｈ（第１の複素伝達関数行列Ｈ）は、下記数式（１０）で表される。

【0114】

【数10】

……（１０）

【0115】

また、同様に、第２の実施形態における、対象物５１０が存在しない場合における複素伝達関数行列Ｈ_ｎｏ（第２の複素伝達関数行列Ｈ_ｎｏ）は、下記数式（１１）で表される。

【0116】

【数11】

……（１１）

【0117】

このように、第２の実施形態では、複素伝達関数測定部２４２は、複素伝達関数が行列の形式で表現された、対象物５１０が存在する場合における複素伝達関数行列Ｈ及び対象物５１０が存在しない場合における複素伝達関数行列Ｈ_ｎｏを測定することができる。複素伝達関数測定部２４２は、第１の複素伝達関数の測定処理が行われる前に予め測定した第２の複素伝達関数についての情報（又は第２の複素伝達関数行列Ｈ_ｎｏについての情報）を、例えば記憶部１３０に格納する。また、複素伝達関数測定部２４２は、測定した第１の複素伝達関数についての情報（又は第１の複素伝達関数行列Ｈについての情報）を、複素差分伝達関数算出部１４３に提供する。

【0118】

複素差分伝達関数算出部１４３は、第１の複素伝達関数と第２の複素伝達関数との差分である複素差分伝達関数を算出する。複素差分伝達関数算出部１４３は、複素伝達関数測定部２４２から第１の複素伝達関数についての情報を取得し、記憶部１３０を参照して第２の複素伝達関数についての情報を取得することにより、複素差分伝達関数を算出することができる。ここで、複素差分伝達関数算出部１４３の機能は、図２に示す第１の実施形態に係る検出装置１０の複素差分伝達関数算出部１４３の機能と同様であってよい。複素差分伝達関数算出部１４３は、上記数式（３）に従って、第１の複素伝達関数行列Ｈから第２の複素伝達関数行列Ｈ_ｎｏを差し引くことにより、複素差分伝達関数Ｈ’を算出することができる。複素差分伝達関数算出部１４３は、算出した複素差分伝達関数行列Ｈ’についての情報を、受信相関行列算出部１４４及び送信相関行列算出部２４７に提供する。

【0119】

受信相関行列算出部１４４は、複素差分伝達関数行列Ｈ’に基づいて、送信アンテナ２１３に対する受信アレイアンテナ１２２の複数の受信アンテナ１２３の相関を表す受信相関行列Ｒ_ｒを算出する。受信相関行列算出部１４４の機能は、図２に示す第１の実施形態に係る検出装置１０の受信相関行列算出部１４４の機能と同様であってよい。受信相関行列算出部１４４は、上記数式（４）に従って、受信相関行列Ｒ_ｒを算出することができる。受信相関行列算出部１４４は、算出した受信相関行列Ｒ_ｒについての情報を、評価関数算出部２４５に提供する。

【0120】

送信相関行列算出部２４７は、複素差分伝達関数行列Ｈ’に基づいて、受信アンテナ１２３に対する送信アレイアンテナ２１２の複数の送信アンテナ２１３の相関を表す送信相関行列Ｒ_ｔを算出する。具体的には、送信相関行列Ｒ_ｔは、下記数式（１２）で定義される。

【0121】

【数12】

……（１２）

【0122】

送信相関行列算出部２４７は、算出した送信相関行列Ｒ_ｔについての情報を、評価関数算出部２４５に提供する。なお、受信相関行列算出部１４４と同様に、送信相関行列算出部２４７は、送信相関行列Ｒ_ｔを算出する際に、所定の周波数帯域において計算された送信相関行列を周波数方向で平均化することにより、送信相関行列Ｒ_ｔを求めてもよい。当該平均化の処理により、方向検出の精度をより向上させることができる。

【0123】

評価関数算出部２４５は、受信相関行列Ｒ_ｒに基づいて、受信アレイアンテナ１２２における信号の到来方向を示す評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）を算出する。また、評価関数算出部２４５は、送信相関行列Ｒ_ｔに基づいて、送信アレイアンテナ２１２における信号の出発方向を示す評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）を算出する。当該評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）は、送信アレイアンテナ２１２における信号の出発方向を示すものであるため、当該評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）には、対象物５１０に向かって送信された信号の出発方向、すなわち送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向についての情報が含まれていると言える。このように、評価関数算出部２４５は、図２に示す第１の実施形態に係る評価関数算出部１４５の機能に加えて、送信アレイアンテナ２１２における信号の出発方向を示す評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）を算出する機能を有する。

【0124】

なお、当該評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）、Ｐ_ｔ（θ_ｔ）としては、アレイアンテナにおける信号の到来方向及び出発方向を推定する、各種の到来方向推定方法及び出発方向推定方法における評価関数が用いられてよい。第２の実施形態では、評価関数算出部２４５は、公知の各種の到来方向推定方法及び出発方向推定方法における評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）、Ｐ_ｔ（θ_ｔ）を算出することができる。ここでは、一例として、評価関数算出部２４５がＭＵＳＩＣ法における評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）、Ｐ_ｔ（θ_ｔ）を算出する場合について説明する。

【0125】

ここで、受信アレイアンテナ１２２における信号の到来方向を示す評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）の算出方法は、上記［１−２．検出装置の構成］で説明した方法と同様であってよいため、詳細な説明は省略する。ここでは、評価関数算出部２４５によって行われる、送信アレイアンテナ２１２における信号の出発方向を示す評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）の算出方法について詳しく説明する。

【0126】

まず、評価関数算出部２４５は、送信相関行列Ｒ_ｔを固有値分解することにより、当該送信相関行列Ｒ_ｔの固有ベクトルＶと、当該固有ベクトルＶの複素共役転置ベクトルであるＶ^Ｈを算出する。送信相関行列Ｒ_ｔの固有値分解は、下記数式（１３）で表現される。

【0127】

【数13】

……（１３）

【0128】

ここで、固有ベクトルＶは、送信相関行列Ｒ_ｔの固有ベクトルｖ_ｉによって構成される行列であり、下記数式（１４）で表現される。なお、ｖ_ｉはｉ列目の固有ベクトルを示しており、その要素数はｍ_ｔ個である。

【0129】

【数14】

……（１４）

【0130】

また、Ｄ_ｔは対角要素が送信相関行列Ｒ_ｔの固有値λ_ｔ１，・・・，λ_ｔｍｔである対角行列であり、下記数式（１５）で表される。なお、以下の説明では、送信相関行列Ｒ_ｔの固有値λ_ｔ１，・・・，λ_ｔｍｔを総称して固有値λ_ｔとも呼称する。

【0131】

【数15】

……（１５）

【0132】

次に、評価関数算出部２４５は、下記数式（１６）で表現される評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）を算出する。

【0133】

【数16】

……（１６）

【0134】

ここで、Ｌは方向検出の対象である対象物５１０の数である。上記数式（１６）から、第２の実施形態においては、送信アレイアンテナ２１２に設けられる送信アンテナ２１３の数ｍ_ｔは、対象物５１０の数Ｌよりも多いことが求められる。換言すれば、送信アレイアンテナ２１２を構成する送信アンテナ２１３の数ｍ_ｔが、対象物５１０の数Ｌよりも多い場合であれば、第２の実施形態における対象物５１０の検出処理が適用可能であると言える。

【0135】

また、ａ_ｔ（θ_ｔ）は送信アレイアンテナ２１２におけるステアリングベクトルであり、下記数式（１７）で表される。

【数17】

……（１７）

【0136】

ステアリングベクトルａ_ｔ（θ_ｔ）は、角度θ_ｔに対する送信アレイアンテナ２１２を構成する各送信アンテナ２１３の振幅比及び位相差を表すベクトルであり、対象物５１０の方向を検出する際の角度θ_ｔの基準となる位置（図５に示す基準点Ｑ_ｔ）に対する各送信アンテナ２１３の位置に基づいて決定される。なお、ステアリングベクトルａ_ｔ（θ_ｔ）の具体的な設定方法は、一般的なＭＵＳＩＣ法におけるステアリングベクトルの設定方法と同様であってよい。

【0137】

以上、評価関数算出部２４５による評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）の算出方法について詳しく説明した。評価関数算出部２４５は、算出した評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）、Ｐ_ｔ（θ_ｔ）についての情報を、方向検出部２４６に提供する。

【0138】

方向検出部２４６は、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）に基づいて、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向を検出する。また、方向検出部２４６は、評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）に基づいて、送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向を検出する。このように、方向検出部２４６は、図２に示す第１の実施形態に係る方向検出部１４６の機能に加えて、評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）に基づいて送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向を検出する機能を有する。

【0139】

具体的には、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）と同様に、上記数式（１６）に示す評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）によって表現される特性は、ＭＵＳＩＣスペクトルと呼ばれるものであり、評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）におけるピーク位置に対応する角度θ_ｔが、送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０が存在する方向に対応している。よって、方向検出部２４６は、評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）におけるピーク位置を抽出することにより、送信アレイアンテナ２１２に対する対象物５１０の存在する方向を示す角度θ_ｔを求めることができ、送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向を検出することができる。対象物５１０が複数存在する場合には、評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）におけるピーク位置に対応する角度θ_ｔが複数抽出されることとなる。なお、以下の説明では、送信相関行列Ｒ_ｔに基づいて検出される送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向のことを、第２の方向とも呼称する。

【0140】

上記［１−２．検出装置の構成］で説明した方法と同様の方法により、方向検出部２４６は、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）におけるピーク位置に対応する角度θ_ｒを抽出することにより、受信アレイアンテナ１２２に対する対象物５１０の存在する方向を示す角度θ_ｒを求めることができ、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向を検出することができる。方向検出部２４６は、検出した第１の方向及び第２の方向についての情報を位置検出部２４８に提供する。方向検出部２４６は、第１の方向及び第２の方向についての情報として、受信アレイアンテナ１２２及び送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向を示す角度θ_ｒ、θ_ｔについての情報を、位置検出部２４８に提供してもよい。

【0141】

位置検出部２４８は、方向検出部２４６によって検出された第１の方向及び第２の方向に基づいて、受信アレイアンテナ１２２及び送信アレイアンテナ２１２に対する対象物５１０の位置を検出する。方向検出部２４６による検出結果から、角度θ_ｒによって表される受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向が分かる。また、同様に、方向検出部２４６による検出結果から、角度θ_ｔによって表される送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向が分かる。更に、位置検出部２４８は、例えば記憶部１３０を参照することにより、受信アレイアンテナ１２２における基準点Ｑ_ｒの位置（絶対座標）についての情報及び送信アレイアンテナ２１２における基準点Ｑ_ｔの位置（絶対座標）についての情報を得ることができる。従って、位置検出部２４８は、受信アレイアンテナ１２２の位置、送信アレイアンテナ２１２の位置、第１の方向及び第２の方向に基づいて、これらの方向が示す直線の交点に対応する位置を、受信アレイアンテナ１２２及び送信アレイアンテナ２１２に対する対象物５１０が存在する位置として検出することができる。対象物５１０が複数存在する場合には、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）におけるピーク位置に対応する角度θ_ｒと、評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）におけるピーク位置に対応する角度θ_ｔとが、それぞれ複数個検出され得るので、位置検出部２４８は、それらの角度が示す複数の直線の各交点に対応する位置を、対象物５１０が存在する位置としてそれぞれ検出することができる。

【0142】

なお、図５に示すように、角度θ_ｒは、受信アレイアンテナ１２２の受信面上に設定される基準点Ｑ_ｒを基準とする角度であるため、方向検出部２４６によって検出される受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向は、厳密には当該基準点Ｑ_ｒからの対象物５１０の方向であるとも言える。同様に、角度θ_ｔは、送信アレイアンテナ２１２の送信面上に設定される基準点Ｑ_ｔを基準とする角度であるため、方向検出部２４６によって検出される送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向は、厳密には当該基準点Ｑ_ｔからの対象物５１０の方向であるとも言える。ただし、当該基準点Ｑ_ｒ、Ｑ_ｔは、受信アレイアンテナ１２２の受信面上及び送信アレイアンテナ２１２の送信面上にそれぞれ設定されればよく、これらの位置は例えばユーザによって適宜設定され得る。従って、基準点Ｑ_ｒが設定される位置によっては、方向検出部２４６によって検出される受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向は、例えば受信アレイアンテナ１２２を構成する受信アンテナ１２３のいずれかからの対象物５１０の方向でもあり得る。同様に、基準点Ｑ_ｔが設定される位置によっては、方向検出部２４６によって検出される送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向は、例えば送信アレイアンテナ２１２を構成する送信アンテナ２１３のいずれかからの対象物５１０の方向でもあり得る。

【0143】

以下の説明においては、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）に基づいて方向検出部２４６によって検出される対象物５１０の方向（すなわち、第１の方向）のことを、便宜的に、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向等と呼称するが、第２の実施形態においては、方向検出部２４６によって検出される第１の方向は、基準点Ｑ_ｒからの対象物５１０の方向であってもよいし、受信アレイアンテナ１２２を構成する受信アンテナ１２３のいずれかからの対象物５１０の方向であってもよい。また、同様に、以下の説明においては、評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）に基づいて方向検出部２４６によって検出される対象物５１０の方向（すなわち、第２の方向）のことを、便宜的に、送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向等と呼称するが、第２の実施形態においては、方向検出部２４６によって検出される第２の方向は、基準点Ｑ_ｔからの対象物５１０の方向であってもよいし、送信アレイアンテナ２１２を構成する送信アンテナ２１３のいずれかからの対象物５１０の方向であってもよい。更に、同様に、以下の説明では、第１の方向及び第２の方向に基づいて位置検出部２４８によって検出される対象物５１０の位置のことを、便宜的に、受信アレイアンテナ１２２及び送信アレイアンテナ２１２に対する対象物５１０の位置等と呼称するが、第２の実施形態においては、位置検出部２４８によって検出される対象物５１０の位置は、第１の方向を示す角度θ_ｒ及び第２の方向を示す角度θ_ｔの基準となる位置に対する対象物５１０の位置であってよい。

【0144】

以上、図６を参照して、本発明の第２の実施形態に係る検出装置２０の一構成例について説明した。第２の実施形態では、第１の実施形態によって得られる効果に加えて、以下の効果が得られる。

【0145】

第２の実施形態においては、方向検出部２４６によって、第１の実施形態で検出される受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向（第１の方向）に加えて、送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向（第２の方向）が検出される。そして、位置検出部２４８によって、受信アレイアンテナ１２２の位置、送信アレイアンテナ２１２の位置、第１の方向及び第２の方向に基づいて、受信アレイアンテナ１２２及び送信アレイアンテナ２１２に対する対象物５１０の位置が検出される。

【0146】

ここで、第２の実施形態における第２の方向の検出においても、第１の実施形態における第１の方向の検出と同様に、第１の複素伝達関数と第２の複素伝達関数との差分である複素差分伝達関数を用いた検出処理が行われる。従って、第２の方向の検出処理も、より短い測定時間で行うことができる。このように、第２の実施形態では、対象物５１０の有無での伝搬路の差分を表す複素差分伝達関数を用いることにより、例えば非特許文献１に記載された従来の方法に比べて、より短い測定時間（例えばｍｓオーダー（ｏｒｄｅｒ）程度のごく短い時間）で受信アレイアンテナ１２２及び送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向の検出処理を行うことができる。また、受信アレイアンテナ１２２及び送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向の検出は、例えば図４に示すように、非特許文献２に示す従来の方法に比べてより正確に行うことができる。従って、第２の実施形態では、受信アレイアンテナ１２２及び送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向の検出、更には、検出されたこれらの方向に基づく受信アレイアンテナ１２２及び送信アレイアンテナ２１２に対する対象物５１０の位置の検出を、より短い測定時間でより正確に行うことが可能となる。

【0147】

なお、第１の実施形態と同様、第２の実施形態では、評価関数算出部２４５によって行われる演算処理は、一般的にＭＵＳＩＣ法において行われる演算処理と同様であってよい。従って、第２の実施形態における評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）、Ｐ_ｔ（θ_ｔ）の算出処理は、一般的なＭＵＳＩＣ法での評価関数の算出処理において用いられる相関行列を上記数式（４）及び上記数式（１２）に示す受信相関行列Ｒ_ｒ又は送信相関行列Ｒ_ｔにそれぞれ置換したものであり得る。

【0148】

また、上記では、信号の到来方向を推定する方法としてＭＵＳＩＣ法を用いる場合について説明したが、第２の実施形態はかかる例に限定されない。第２の実施形態では、評価関数算出部２４５は、信号の到来方向及び出発方向を推定する他の方法における評価関数を算出してもよく、方向検出部２４６は、当該他の方法における評価関数に基づいて対象物５１０の方向を検出してもよい。到来方向及び出発方向を推定する他の方法としては、例えば、ビームフォーマ法、Ｃａｐｏｎ法及び線形予測法等を用いることができる。評価関数算出部２４５は、一般的にこれらの各方法の評価関数の算出処理において用いられる相関行列を、上記数式（４）、（１２）に示す受信相関行列Ｒ_ｒ又は送信相関行列Ｒ_ｔにそれぞれ置換することにより、これらの各方法に対応する評価関数を算出することが可能である。

【0149】

また、第２の実施形態に係る検出装置２０も、第１の実施形態と同様に、図６には明示されない各種の構成、例えば、表示画面に各種の情報を表示する表示部や、外部の他の機器との間で各種の情報を送受信する通信部等の機能を更に備えてもよい。そして、方向検出部２４６によって検出された第１及び第２の方向についての情報や、位置検出部２４８によって検出された対象物５１０の位置についての情報が、例えば当該表示部に表示されてユーザに対して通知されたり、当該通信部を介して外部の他の機器に送信されて当該他の機器の記憶部に保存されたりしてよい。このように、第２の実施形態では、方向検出部２４６によって検出された第１及び第２の方向についての情報や、位置検出部２４８によって検出された対象物５１０の位置についての情報が出力される先は任意であってよい。例えば、検出装置２０の表示部や外部の他の機器の表示部に、検出結果がリアルタイムで表示されてもよいし、検出装置２０の記憶部１３０や外部の他の機器の記憶部に所定の期間の検出結果が履歴として保存されてもよい。

【0150】

また、第２の実施形態に係る検出装置２０の機能構成は図６に示す例に限定されない。第１の実施形態に係る検出装置１０と同様に、第２の実施形態に係る検出装置２０が有する機能は、必ずしも単一の装置によって実現されなくてもよく、ネットワークによって互いに接続された複数の装置の協働によって実現されてもよい。

【0151】

［２−３．検出方法の処理手順］
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施形態に係る検出方法の処理手順について説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係る検出方法の処理手順の一例を示すフロー図である。なお、図７に示す各処理は、上述した検出装置２０の機能構成によって実現されることができ、例えば、検出装置２０の制御部２４０を構成するプロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより実現され得る。

【0152】

また、図７に示す第２の実施形態に係る検出方法の処理手順は、図３を参照して説明した第１の実施形態に係る検出方法の処理手順に対して、その一部が変更されたものに対応する。従って、以下の第２の実施形態に係る検出方法の処理手順についての説明では、第１の実施形態との相違点について主に説明することとし、重複する事項についてはその詳細な説明は省略する。

【0153】

図７を参照すると、本発明の第２の実施形態に係る検出方法においては、まず、例えば複素伝達関数測定部２４２によって、送信アレイアンテナ２１２と受信アレイアンテナ１２２との間における信号の伝搬路を表す複素伝達関数が測定される（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１に示す処理は、算出される複素伝達関数の数が、受信アレイアンテナ１２２を構成する受信アンテナ１２３の数ｍ_ｒ及び送信アレイアンテナ２１２を構成する送信アンテナ２１３の数ｍ_ｔに対応するｍ_ｒ×ｍ_ｔに拡張されること以外は、図３に示す第１の実施形態におけるステップＳ１０１に示す処理と同様であってよい。ステップＳ２０１に示す処理では、複素伝達関数が行列の形式で表現された、対象物５１０が存在する場合における複素伝達関数行列Ｈ及び対象物５１０が存在しない場合における複素伝達関数行列Ｈ_ｎｏが測定され得る。

【0154】

次に、例えば複素差分伝達関数算出部１４３によって、対象物５１０が存在する場合における複素伝達関数と対象物５１０が存在しない場合における複素伝達関数との差分である複素差分伝達関数が算出される（ステップＳ１０３）。次いで、例えば受信相関行列算出部１４４によって、複素差分伝達関数行列Ｈ’に基づいて、送信アンテナ１１２に対する受信アレイアンテナ１２２の複数の受信アンテナ１２３の相関を表す受信相関行列Ｒ_ｒが算出される（ステップＳ１０５）。これらステップＳ１０３及びステップＳ１０５に示す処理は、図３に示す第１の実施形態におけるステップＳ１０３及びステップＳ１０５に示す処理と同様であってよいため、詳細な説明は省略する。

【0155】

第２の実施形態では、次に、例えば送信相関行列算出部２４７によって、受信アンテナ１２３に対する送信アレイアンテナ２１２の複数の送信アンテナ２１３の相関を表す送信相関行列Ｒ_ｔが算出される（ステップＳ２０６）。送信相関行列Ｒ_ｔは、例えば上記数式（１２）を用いて算出され得る。なお、ステップＳ１０５に示す受信相関行列Ｒ_ｒを算出する処理と、ステップＳ２０６に示す送信相関行列Ｒ_ｔを算出する処理とは、どちらの処理が先に行われてもよいし、並列して行われてもよい。

【0156】

次に、例えば評価関数算出部２４５によって、受信相関行列Ｒ_ｒ及び送信相関行列Ｒ_ｔが固有値分解され、受信相関行列Ｒ_ｒの固有値λ_ｒ、受信相関行列Ｒ_ｒの固有ベクトルＵ、送信相関行列Ｒ_ｔの固有値λ_ｔ、送信相関行列Ｒ_ｔの固有ベクトルＶ及びステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）、ａ_ｔ（θ_ｔ）が算出される（ステップＳ２０７）。そして、同じく例えば評価関数算出部２４５によって、これらの算出結果に基づいて、受信アレイアンテナ１２２における信号の到来方向を示す評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）及び送信アレイアンテナ２１２における信号の出発方向を示す評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）が算出される（ステップＳ２０９）。ステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）、ａ_ｔ（θ_ｔ）及び評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）、Ｐ_ｔ（θ_ｔ）は、例えば上記数式（９）、（１７）、（８）、（１６）をそれぞれ用いて算出され得る。

【0157】

次に、例えば方向検出部２４６によって、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）に基づいて受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向が検出されるとともに、評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）に基づいて送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向が検出される（ステップＳ２１１）。具体的には、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）、Ｐ_ｔ（θ_ｔ）におけるピーク位置に対応する角度θ_ｒ、θ_ｔが抽出され、受信アレイアンテナ１２２及び送信アレイアンテナ２１２に対する対象物５１０が存在する方向を示す角度θ_ｒ、θ_ｔが求められることにより、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向（第１の方向）及び送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向（第２の方向）が検出され得る。

【0158】

次に、例えば位置検出部２４８によって、ステップＳ２１１で検出された第１の方向及び第２の方向に基づいて、受信アレイアンテナ１２２及び送信アレイアンテナ２１２に対する対象物５１０の位置が検出される（ステップＳ２１３）。具体的には、受信アレイアンテナ１２２の位置、送信アレイアンテナ２１２の位置、第１の方向及び第２の方向に基づいて、これらの方向が示す直線の交点に対応する位置が、受信アレイアンテナ１２２及び送信アレイアンテナ２１２に対する対象物５１０が存在する位置として検出され得る。

【0159】

以上、図７を参照して、本発明の第２の実施形態に係る検出方法の処理手順について説明した。なお、上記では、ステップＳ２０９に示す処理において、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）、Ｐ_ｔ（θ_ｔ）として、上記数式（８）及び上記数式（１６）に示すＭＵＳＩＣ法における評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）、Ｐ_ｔ（θ_ｔ）が算出されているが、第２の実施形態はかかる例に限定されない。第２の実施形態では、ステップＳ２０９に示す処理において、信号の到来方向及び出発方向を推定する他の方法における評価関数が算出されてもよく、ステップＳ２１１、Ｓ２１３に示す処理において、当該他の方法における評価関数に基づいて対象物５１０の方向及び位置が検出されてもよい。信号の到来方向及び出発方向を推定する他の方法としては、例えば、ビームフォーマ法、Ｃａｐｏｎ法及び線形予測法等が用いられてよい。

【0160】

＜３．第３の実施形態＞
［３−１．第３の実施形態の概要］
次に、図８を参照して、本発明の第３の実施形態の概要について説明する。図８は、本発明の第３の実施形態における対象物の検出処理の概要について説明するための説明図である。

【0161】

図８を参照すると、複数の送信アンテナ２１３からなる送信アレイアンテナ２１２を有する送信装置２１１と、複数の受信アンテナ１２３からなる受信アレイアンテナ１２２を有する受信装置１２１とが、所定の領域を挟んで対向して配置されている。当該所定の領域内には、複数の対象物５１０（例えば人）が存在している。なお、送信装置２１１及び受信装置１２１の具体的な構成は、図５を参照して説明した第２の実施形態における送信装置２１１及び受信装置１２１の構成と同様であってよいため、詳細な説明は省略する。

【0162】

このように、図８に示す構成は、図５に示す第２の実施形態における対象物５１０の検出処理における構成と同様である。上記［２−１．第２の実施形態の概要］で説明したように、当該構成においては、受信アレイアンテナ１２２及び送信アレイアンテナ２１２に対する対象物５１０の位置を検出することが可能となる。具体的には、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向を示す直線と、送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向を示す直線との交点に対応する位置として、当該対象物５１０の位置が検出され得る。

【0163】

ここで、図８に示すように、複数の対象物５１０の位置が検出される場合について考える。上記［２−２．検出装置の構成］で説明したように、複数の対象物５１０が存在する場合には、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）、Ｐ_ｔ（θ_ｔ）におけるピーク位置が、対象物５１０の数に対応する数だけ現れる。従って、複数の当該ピーク位置に対応する複数の角度θ_ｒ、θ_ｔが抽出されることとなり、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向を示す直線及び送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向を示す直線も、それぞれ複数本検出され得る。

【0164】

上述したように、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向を示す直線と、送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向を示す直線との交点に対象物５１０が存在し得るはずであるが、これらの直線が複数本存在する場合には、図８に示すように、実際には対象物５１０が存在しない位置にも交点が存在することとなる。このような対象物５１０が存在しない位置に現れる交点は、対象物５１０の検出処理を行った際に、実際には対象物５１０が存在しないにもかかわらず、あたかも対象物５１０が存在するかのように検出されてしまう可能性がある。このように誤検出された対象物５１０のことを、虚像とも呼称する。図８では、虚像が検出され得る位置である虚像位置５３０のうちのいくつかを黒丸で図示している。

【0165】

本発明の第３の実施形態における対象物５１０の検出処理では、受信アレイアンテナ１２２によって受信された信号に対して、下記［３−２．検出装置の構成］で詳述する処理を施すことにより、複数の対象物５１０が存在する場合において、虚像位置５３０が除去された対象物５１０の検出処理を行うことができる。このように、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向を示す直線と、送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向を示す直線との交点に対応する位置の中から、虚像位置５３０が除去された対象物５１０の検出を行うことにより、より正確な対象物５１０の位置検出を行うことが可能となる。以下では、下記［３−２．検出装置の構成］において、第３の実施形態における対象物５１０の検出処理を実現するための検出装置の一構成例について説明する。また、下記［３−３．検出方法の処理手順］において、第３の実施形態における対象物５１０の検出処理における処理手順の流れの一例について説明する。

【0166】

なお、図８に示す例では、対象物５１０が３つ存在する場合について図示している。以下の第３の実施形態についての説明においても、対象物５１０が３つ存在する場合を例に挙げて説明を行うが、第３の実施形態はかかる例に限定されない。第３の実施形態においては、対象物５１０の数は限定されず、１よりも多い任意の数であってよい。対象物５１０の数が他の場合であっても、以下に説明する処理と同様の処理を行うことにより、虚像位置５３０が除去された対象物５１０の検出を行うことが可能である。

【0167】

［３−２．検出装置の構成］
図９を参照して、本発明の第３の実施形態に係る検出装置の一構成例について説明する。図９は、本発明の第３の実施形態に係る検出装置の一構成例を示す機能ブロック図である。

【0168】

図９を参照すると、第３の実施形態に係る検出装置３０は、送信部２１０、受信部１２０、記憶部１３０及び制御部３４０を備える。なお、図９に示す検出装置３０の各機能は、例えば、後述する図１２に示すハードウェア構成によって実現され得る。ここで、第３の実施形態に係る検出装置３０は、図６に示す第２の実施形態に係る検出装置２０に対して、一部の機能が変更されたものに対応する。従って、以下の検出装置３０の構成についての説明では、第２の実施形態との相違点について主に説明することとし、重複する事項については詳細な説明を省略する。

【0169】

検出装置３０における送信部２１０、受信部１２０及び記憶部１３０の機能は、図６に示す第２の実施形態における送信部２１０、受信部１２０及び記憶部１３０の機能と同様であってよいため、その詳細な説明は省略する。

【0170】

制御部３４０は、例えばＣＰＵ、ＤＳＰ等の各種のプロセッサによって構成され、検出装置３０の動作を統合的に制御する。制御部３４０は、その機能として、受信駆動制御部１４１、送信駆動制御部１４７、複素伝達関数測定部２４２、複素差分伝達関数算出部１４３、受信相関行列算出部１４４、送信相関行列算出部２４７、評価関数算出部２４５、方向検出部２４６及び位置検出部３４８を有する。なお、これらの各機能は、制御部３４０を構成するプロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより実現され得る。

【0171】

ここで、制御部３４０が有する機能のうち、受信駆動制御部１４１、送信駆動制御部１４７、複素伝達関数測定部２４２、複素差分伝達関数算出部１４３、受信相関行列算出部１４４、送信相関行列算出部２４７、評価関数算出部２４５及び方向検出部２４６の機能は、第２の実施形態に係る制御部２４０が有するこれらの機能と同様であってよい。このように、第３の実施形態に係る制御部３４０は、第２の実施形態に係る制御部２４０に対して、位置検出部２４８の機能が変更されたものに対応している。従って、以下では、制御部３４０が有する機能の中でも、位置検出部３４８について詳しく説明する。

【0172】

位置検出部３４８は、受信相関行列Ｒ_ｒの固有値λ_ｒと、受信相関行列Ｒ_ｒの固有ベクトルＵと、送信相関行列Ｒ_ｔの固有値λ_ｔと、送信相関行列Ｒ_ｔの固有ベクトルＶと、受信アレイアンテナ１２２におけるステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）と、送信アレイアンテナ２１２におけるステアリングベクトルａ_ｔ（θ_ｔ）と、に基づいて、虚像位置５３０が除去された対象物５１０の位置を検出する。具体的には、位置検出部３４８は、受信相関行列Ｒ_ｒの固有ベクトルＵと受信アレイアンテナ１２２における第１の方向に対応するステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）との内積値、送信相関行列Ｒ_ｔの固有ベクトルＶと送信アレイアンテナ２１２における第２の方向に対応するステアリングベクトルａ_ｔ（θ_ｔ）との内積値、受信相関行列Ｒ_ｒの固有値λ_ｒ、及び、送信相関行列Ｒ_ｔの固有値λ_ｔに基づいて、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向を示す直線と送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向を示す直線との交点に対応する位置の中から、虚像位置５３０が除去された対象物５１０の位置を検出する。

【0173】

具体的に数値を挙げて、第３の実施形態に係る位置検出部３４８における対象物５１０の検出処理について説明する。例えば、受信アレイアンテナ１２２における受信アンテナ１２３の数及び送信アレイアンテナ２１２における送信アンテナ２１３の数が、ともに４本（すなわち、ｍ_ｒ＝４、ｍ_ｔ＝４）であるとする。また、図８に示すように、対象物５１０が３つ存在するとする。このとき、検出装置３０の評価関数算出部２４５により、受信アレイアンテナ１２２に対する評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）を算出すると、当該評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）は、例えば図１０に示すような特性を有する。図１０は、第３の実施形態における評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）の一例を示すグラフ図である。

【0174】

図１０を参照すると、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）には、対象物５１０の数に対応して、３つのピークが現れていることが分かる。これらのピーク位置に対応する角度θ_ｒは、それぞれ、−４２（ｄｅｇ）、−１８（ｄｅｇ）、２６（ｄｅｇ）である。このように、評価関数算出部２４５による算出結果から、例えば方向検出部２４６によって、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）におけるピーク位置及び当該ピーク位置に対応する角度θ_ｒが抽出される。

【0175】

まず、位置検出部３４８は、受信相関行列Ｒ_ｒの固有値λ_ｒと、送信相関行列Ｒ_ｔの固有値λ_ｔとを、ともに降順に並べ替える処理を行う。降順に並べ替えた後における受信相関行列Ｒ_ｒの固有値をλ_ｒ１，λ_ｒ２，λ_ｒ３，λ_ｒ４とし、降順に並べ替えた後における送信相関行列Ｒ_ｔの固有値をλ_ｔ１，λ_ｔ２，λ_ｔ３，λ_ｔ４とする。すなわち、固有値λ_ｒのうち、最大固有値はλ_ｒ１であり、最小固有値はλ_ｒ４である。また、固有値λ_ｔのうち、最大固有値はλ_ｔ１であり、最小固有値はλ_ｔ４である。ここで、受信相関行列Ｒ_ｒの固有値λ_ｒと、送信相関行列Ｒ_ｔの固有値λ_ｔとを、ともに降順に並べ替えると、ｉ番目（ｉ＝１〜４）の固有値同士は、比較的近い値になる。当該ｉ番目の固有値同士は、同一の対象物５１０に対応していると考えることができる。

【0176】

また、受信相関行列Ｒ_ｒの固有値λ_ｒと、送信相関行列Ｒ_ｔの固有値λ_ｔとを、ともに降順に並べ替えた場合には、固有値の値が大きいものから順に対象物５１０に対応していると考えられる。つまり、最大固有値であるλ_ｒ１及びλ_ｔ１が第１の対象物５１０に対応しており、次に大きい値を有する固有値であるλ_ｒ２及びλ_ｔ２が第２の対象物５１０に対応しており、次に大きい値を有する固有値であるλ_ｒ３及びλ_ｔ３が第３の対象物５１０に対応している。このように、位置検出部３４８は、受信相関行列Ｒ_ｒの固有値λ_ｒと、送信相関行列Ｒ_ｔの固有値λ_ｔとを、降順に並べ替え、その値が大きいものから順に抽出することにより、各対象物５１０に対応する固有値λ_ｒ、λ_ｔを抽出することができる。

【0177】

次に、位置検出部３４８は、方向検出部２４６から評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）のピーク位置に関する情報を取得し、当該情報に基づいて、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）における各ピーク位置を示す角度θ_ｒに対応するステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）と、受信相関行列Ｒ_ｒの固有ベクトルｕ_１，・・・，ｕ_４との内積を、その全ての組み合わせについて計算する。当該内積計算の結果の一例を下記表１に示す。なお、固有ベクトルｕ_１，・・・，ｕ_４は、降順に並び替えられた固有値λ_ｒ１，λ_ｒ２，λ_ｒ３，λ_ｒ４にそれぞれ対応している。

【0178】

【表1】

【0179】

上記表１の各列（すなわち、各固有ベクトルｕ_１，・・・，ｕ_４に対応する列）に注目すると、各列の中に、内積値が最も大きくなる、固有ベクトルｕ_１，・・・，ｕ_４とステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）との組み合わせが存在することが分かる。例えば、固有ベクトルｕ_１に対応する列では、ｕ_１とθ_ｒ＝１８（ｄｅｇ）に対応するａ_ｒ（１８）との内積値が、ｕ_１と他のステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）との内積値よりも大きな値を有している。表１では、説明のため、各列において最も大きい値を有する内積値に下線を付して示している。なお、本例では、対象物５１０の数は３であり、固有ベクトルｕ_４に対応する対象物５１０は存在しないと考えられるため、固有ベクトルｕ_４に対応する列においては下線の記載は省略している。

【0180】

このようにして、各固有ベクトルｕ_１，・・・，ｕ_４に対して、各固有ベクトルとの内積値が最大となるステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）及び当該最大の内積値を与えるステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）に対応する角度θ_ｒが抽出される。上記表１の例であれば、位置検出部３４８は、固有ベクトルｕ_１に対応するステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）及び角度θ_ｒとしてａ_ｒ（１８）及びθ_ｒ＝１８（ｄｅｇ）を抽出し、固有ベクトルｕ_２に対応するステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）及び角度θ_ｒとしてａ_ｒ（２６）及びθ_ｒ＝２６（ｄｅｇ）を抽出し、固有ベクトルｕ_３に対応するステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）及び角度θ_ｒとしてａ_ｒ（−４２）及びθ_ｒ＝−４２（ｄｅｇ）を抽出する。

【0181】

同様に、位置検出部３４８は、送信アレイアンテナ２１２に対しても、方向検出部２４６から評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）のピーク位置に関する情報を取得し、当該情報に基づいて、評価関数Ｐ_ｔ（θ_ｔ）における各ピーク位置を示す角度θ_ｔに対応するステアリングベクトルａ_ｔ（θ_ｔ）と、送信相関行列Ｒ_ｔの固有ベクトルｖ_１，・・・，ｖ_４との内積を、その全ての組み合わせについて計算する。そして、その計算結果から、位置検出部３４８は、各固有ベクトルｖ_１，・・・，ｖ_４に対して、各固有ベクトルとの内積値が最大となるステアリングベクトルａ_ｔ（θ_ｔ）及び当該最大の内積値を与えるステアリングベクトルａ_ｔ（θ_ｔ）に対応する角度θ_ｔを抽出する。

【0182】

当該抽出結果に基づいて、位置検出部３４８は、最大固有値であるλ_ｒ１及びλ_ｔ１に対応する第１の対象物に対応する角度θ_ｒ及びθ_ｔと、２番目に大きな値を有する固有値であるλ_ｒ２及びλ_ｔ２に対応する第２の対象物に対応する角度θ_ｒ及びθ_ｔと、３番目に大きな値を有する固有値であるλ_ｒ３及びλ_ｔ３に対応する第３の対象物に対応する角度θ_ｒ及びθ_ｔと、を抽出することができる。抽出されたこれらの対象物５１０と角度θ_ｒ及びθ_ｔとの関係は、虚像の影響が除去された対象物５１０と角度θ_ｒ及びθ_ｔとの関係である。従って、位置検出部３４８は、当該抽出結果に基づいて対象物５１０の位置を検出することにより、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向を示す直線と送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向を示す直線との交点に対応する位置の中から、虚像位置５３０が除外された対象物５１０の位置を検出することができる。

【0183】

以上、図９を参照して、本発明の第３の実施形態に係る検出装置３０の一構成例について説明した。第３の実施形態では、第２の実施形態によって得られる効果に加えて、以下の効果が得られる。

【0184】

第３の実施形態においては、第２の実施形態における構成に加えて、位置検出部３４８によって虚像の影響が除去された対象物５１０の位置の検出処理が行われる。具体的には、位置検出部３４８は、受信相関行列Ｒ_ｒの固有値λ_ｒ及び送信相関行列Ｒ_ｔの固有値λ_ｔを降順に並び替えた際に、少なくとも降順において互いに１番目に位置する固有値同士である最大固有値同士を含む、互いに同じ順序に位置する固有値同士に対して、受信相関行列Ｒ_ｒの固有値に対応する固有ベクトルとの内積値が最大となる受信アレイアンテナ１２２のステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）に対応する第１の方向と、送信相関行列Ｒ_ｔの固有値に対応する固有ベクトルとの内積値が最大となる送信アレイアンテナ２１２のステアリングベクトルａ_ｔ（θ_ｔ）に対応する第２の方向と、に基づいて対象物５１０の位置を検出する。より具体的には、位置検出部３４８は、受信相関行列Ｒ_ｒの固有値λ_ｒ及び送信相関行列Ｒ_ｔの固有値λ_ｔを降順に並び替え、受信相関行列Ｒ_ｒの降順における１番目の固有値である最大固有値に対応する固有ベクトルとの内積が最大となる受信アレイアンテナ１２２のステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）に対応する第１の方向と、送信相関行列Ｒ_ｔの降順における１番目の固有値である最大固有値に対応する固有ベクトルとの内積が最大となる送信アレイアンテナ２１２のステアリングベクトルａ_ｔ（θ_ｔ）に対応する第２の方向と、に基づいて第１番目の対象物５１０の位置を検出し、受信相関行列Ｒ_ｒの降順における２番目以降の固有値に対応する固有ベクトルとの内積が最大となる受信アレイアンテナ１２２のステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）に対応する第１の方向と、送信相関行列Ｒ_ｔの降順における２番目以降の固有値に対応する固有ベクトルとの内積が最大となる送信アレイアンテナ２１２のステアリングベクトルａ_ｔ（θ_ｔ）に対応する第２の方向と、に基づいて第２番目以降の対象物５１０の位置を検出する。

【0185】

このように、第３の実施形態では、各対象物５１０に対応する受信相関行列Ｒ_ｒの固有値λ_ｒ及び送信相関行列Ｒ_ｔの固有値λ_ｔが抽出され、それらの固有値に対応する角度θ_ｒ、θ_ｔが、受信相関行列Ｒ_ｒの固有ベクトルＵとステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）との内積値及び送信相関行列Ｒ_ｔの固有ベクトルＶとステアリングベクトルａ_ｔ（θ_ｔ）との内積値に基づいて抽出されることにより、虚像位置５３０が除外された対象物５１０の位置が検出される。従って、第３の実施形態においては、より短い測定時間で対象物５１０の位置が検出可能であるとともに、虚像の影響が除去された、より正確な対象物５１０の位置検出が実現される。

【0186】

また、第３の実施形態に係る検出装置３０も、第１及び第２の実施形態と同様に、図９には明示されない各種の構成、例えば、表示画面に各種の情報を表示する表示部や、外部の他の機器との間で各種の情報を送受信する通信部等の機能を更に備えてもよい。そして、方向検出部２４６によって検出された第１及び第２の方向についての情報や、位置検出部３４８によって検出された虚像位置５３０が除去された対象物５１０の位置についての情報が、例えば当該表示部に表示されてユーザに対して通知されたり、当該通信部を介して外部の他の機器に送信されて当該他の機器の記憶部に保存されたりしてよい。このように、第３の実施形態では、方向検出部２４６によって検出された第１及び第２の方向についての情報や、位置検出部３４８によって検出された虚像位置５３０が除去された対象物５１０の位置についての情報が出力される先は任意であってよい。例えば、検出装置３０の表示部や外部の他の機器の表示部に、検出結果がリアルタイムで表示されてもよいし、検出装置３０の記憶部１３０や外部の他の機器の記憶部に所定の期間の検出結果が履歴として保存されてもよい。

【0187】

また、第３の実施形態に係る検出装置３０の機能構成は図９に示す例に限定されない。第１及び第２の実施形態に係る検出装置１０、２０と同様に、第３の実施形態に係る検出装置３０が有する機能は、必ずしも単一の装置によって実現されなくてもよく、ネットワークによって互いに接続された複数の装置の協働によって実現されてもよい。

【0188】

［３−３．検出方法の処理手順］
次に、図１１を参照して、本発明の第３の実施形態に係る検出方法の処理手順について説明する。図１１は、本発明の第３の実施形態に係る検出方法の処理手順の一例を示すフロー図である。なお、図１１に示す各処理は、上述した検出装置３０の機能構成によって実現されることができ、例えば、検出装置３０の制御部３４０を構成するプロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより実現され得る。

【0189】

また、図１１に示す第３の実施形態に係る検出方法の処理手順は、図７を参照して説明した第２の実施形態に係る検出方法の処理手順に対して、その一部が変更されたものに対応する。従って、以下の第３の実施形態に係る検出方法の処理手順についての説明では、第２の実施形態との相違点について主に説明することとし、重複する事項についてはその詳細な説明は省略する。

【0190】

図１１を参照すると、第３の実施形態に係る検出方法の処理手順においては、評価関数Ｐ_ｒ（θ_ｒ）、Ｐ_ｔ（θ_ｔ）を算出し、そのピーク位置に対応する角度θ_ｒ、θ_ｔを抽出するまでの処理、すなわち、ステップＳ１０１〜ステップＳ２１１に示す処理は、上述した第２の実施形態におけるこれらの処理と同様であってよい。第３の実施形態に係る検出方法の処理手順は、第２の実施形態に係る検出方法の処理手順に対して、対象物５１０の位置を検出する旨の処理であるステップＳ２１３に示す処理の内容が変更されたものに対応している。従って、以下では、第３の実施形態に係る検出方法の処理手順の中でも、これらの処理について詳しく説明する。

【0191】

第３の実施形態においては、ステップＳ１１１に示す処理（対象物の方向を検出する処理）に次いで、例えば、位置検出部３４８によって、受信相関行列Ｒ_ｒの固有値λ_ｒと、受信相関行列Ｒ_ｒの固有ベクトルＵと、送信相関行列Ｒ_ｔの固有値λ_ｔと、送信相関行列Ｒ_ｔの固有ベクトルＶと、受信アレイアンテナ１２２におけるステアリングベクトルａ_ｒ（θ_ｒ）と、送信アレイアンテナ２１２におけるステアリングベクトルａ_ｔ（θ_ｔ）と、に基づいて、受信アレイアンテナ１２２からの対象物５１０の方向を示す直線と送信アレイアンテナ２１２からの対象物５１０の方向を示す直線との交点に対応する位置の中から、虚像位置５３０が除去された対象物５１０の位置が検出される（ステップＳ３１３）。当該虚像位置５３０が除去された対象物５１０の位置検出の具体的な方法については、上記［３−２．検出装置の構成］で説明しているため、詳細な説明は省略する。

【0192】

以上、図１１を参照して、本発明の第３の実施形態に係る検出方法の処理手順について説明した。第３の実施形態によれば、第２の実施形態に係る検出方法の処理手順に加えて、虚像位置５３０が除去された対象物５１０の位置検出が行われるため、より短い測定時間で対象物５１０の位置が検出可能であるとともに、虚像の影響が除去されたより正確な対象物５１０の位置検出が実現される。

【0193】

＜４．ハードウェア構成＞
次に、図１２を参照して、本発明の第１、第２及び第３の実施形態に係る検出装置のハードウェア構成の一例について説明する。図１２は、本発明の第１、第２及び第３の実施形態に係る検出装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。なお、図１２に示す検出装置９００は、例えば、図２、図６及び図９に示す検出装置１０、２０、３０を実現し得る。

【0194】

検出装置９００は、ＣＰＵ９０１、ＲＯＭ９０３（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ ９０３）、およびＲＡＭ９０５（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ ９０５）を含む。また、検出装置９００は、ホストバス９０７（ｈｏｓｔ ｂｕｓ ９０７）、ブリッジ９０９（ｂｒｉｄｇｅ ９０９）、外部バス９１１、インターフェース９１３（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ９１３）、送信装置９１４、受信装置９１６、入力装置９１５、出力装置９１７、ストレージ装置９１９（ｓｔｏｒａｇｅ ｄｅｖｉｃｅ ９１９）、通信装置９２１、ドライブ９２３（ｄｒｉｖｅ ９２３）、接続ポート９２５（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｐｏｒｔ ９２５）を含んでもよい。検出装置９００は、ＣＰＵ９０１に代えて、又はこれとともに、ＤＳＰ若しくはＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）と呼ばれるような処理回路を有してもよい。

【0195】

ＣＰＵ９０１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１９又はリムーバブル記録媒体９２９（ｒｅｍｏｖａｂｌｅ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｍｅｄｉｕｍ ９２９）に記録された各種プログラムに従って、検出装置９００内の動作全般又はその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１の実行において使用するプログラムや、その実行時のパラメータ等を一次記憶する。ＣＰＵ９０１、ＲＯＭ９０３及びＲＡＭ９０５は、ＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるホストバス９０７により相互に接続されている。更に、ホストバス９０７は、ブリッジ９０９を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バス等の外部バス９１１に接続されている。ＣＰＵ９０１は、本実施形態では、例えば上述した検出装置１０、２０、３０の制御部１４０、２４０、３４０に対応する。

【0196】

ホストバス９０７は、ブリッジ９０９を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バス９１１に接続されている。

【0197】

送信装置９１４は、少なくとも１つの送信アンテナを有し、当該送信アンテナから所定の領域に向かって例えばマイクロ波等の電波からなる信号を送信する。送信装置９１４は、送信装置９１４を駆動し所定の特性を有する信号を送信させる駆動回路を含み得る。当該駆動回路は、例えば、信号を発生させる信号源、信号を変調する変調回路及び信号を増幅する増幅器等を有し、所定の特性（例えば、振幅、周波数、位相等）の信号を送信可能に構成される。送信装置９１４は、本実施形態では、例えば上述した図１、図５及び図８に示す送信装置１１１、２１１に対応するものであり、検出装置１０、２０、３０の送信部１１０、２１０を構成し得る。

【0198】

受信装置９１６は、少なくとも１つの受信アンテナを有し、当該受信アンテナによって例えばマイクロ波等の電波からなる信号を受信する。受信装置９１６は、受信装置９１６を駆動し所定の特性を有する信号を受信させる駆動回路を含み得る。当該駆動回路は、例えば、信号を復調する復調回路及び信号を増幅する増幅器等を有し、例えば送信装置９１４が送信する信号の特性に応じて、当該特性を有する信号を受信可能に構成される。受信装置９１６は、本実施形態では、例えば上述した図１、図５及び図８に示す受信装置１２１に対応するものであり、検出装置１０、２０、３０の受信部１２０を構成し得る。

【0199】

入力装置９１５は、例えば、マウス（ｍｏｕｓｅ）、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）、タッチパネル（ｔｏｕｃｈ ｐａｎｅｌ）、ボタン（ｂｕｔｔｏｎ）、スイッチ（ｓｗｉｔｃｈ）及びレバー（ｌｅｖｅｒ）等、ユーザによって操作される装置によって構成される。また、入力装置９１５は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール装置（ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｅｖｉｃｅ）であってもよいし、検出装置９００の操作に対応した携帯電話やＰＤＡ等の外部接続機器９３１であってもよい。更に、入力装置９１５は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。検出装置９００のユーザは、この入力装置９１５を操作することにより、検出装置９００に対して各種のデータ（ｄａｔａ）を入力したり処理動作を指示したりすることができる。本実施形態においては、例えば、ユーザが、入力装置９１５を介して、対象物５１０の方向検出及び位置検出に関する各種の情報や指示（例えば、受信部１２０及び送信部１１０、２１０の駆動条件についての情報や、方向検出又は位置検出の開始指示等）を検出装置９００に対して入力してもよい。

【0200】

出力装置９１７は、取得した情報をユーザに対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙ）装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ（ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ）装置、ＥＬディスプレイ装置及びランプ（ｌａｍｐ）等の表示装置や、スピーカ（ｓｐｅａｋｅｒ）及びヘッドホン（ｈｅａｄｐｈｏｎｅ）等の音声出力装置や、プリンタ（ｐｒｉｎｔｅｒ）装置等がある。出力装置９１７は、例えば、検出装置９００が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、検出装置９００が行った各種処理により得られた結果を、テキスト（ｔｅｘｔ）、イメージ（ｉｍａｇｅ）、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。当該表示装置は、本実施形態では、例えば上述した検出装置１０、２０、３０の表示部（図２、図６及び図９では図示せず。）に対応する。本実施形態では、当該表示装置に、検出された対象物５１０の方向や位置についての情報が表示されてよい。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ（ａｕｄｉｏ）信号をアナログ（ａｎａｌｏｇ）信号に変換して聴覚的に出力する。

【0201】

ストレージ装置９１９は、検出装置９００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１９は、例えば、ＨＤＤ等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１９は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ及び外部から取得した各種のデータ等を格納する。ストレージ装置９１９は、本実施形態では、例えば上述した検出装置１０、２０、３０の記憶部１３０に対応する。本実施形態においては、検出装置１０、２０、３０において処理される各種の情報（例えば検出された対象物５１０の方向や位置についての情報）が、ストレージ装置９１９に記憶されてもよい。

【0202】

通信装置９２１は、例えば、通信網（ネットワーク）９２７に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９２１は、例えば、有線若しくは無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９２１は、光通信用のルータ（ｒｏｕｔｅｒ）、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）用のルータ又は各種通信用のモデム（ｍｏｄｅｍ）等であってもよい。この通信装置９２１は、例えば、インターネット（ｉｎｔｅｒｎｅｔ）や他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコル（ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９２１に接続されるネットワーク９２７は、有線又は無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ（ｒａｄｉｏ）波通信又は衛星通信等であってもよい。通信装置９２１は、本実施形態では、例えば上述した検出装置１０、２０、３０の通信部（図２、図６及び図９では図示せず。）に対応する。本実施形態においては、検出装置１０、２０、３０において処理される各種の情報（例えば検出された対象物５１０の方向や位置についての情報）が、通信装置９２１によってネットワーク９２７を介して他の装置との間で送受信されてもよい。

【0203】

ドライブ９２３は、記録媒体用リーダライタ（ｒｅａｄｅｒ ｗｒｉｔｅｒ）であり、検出装置９００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９２３は、装着されている磁気ディスク（ｄｉｓｋ）、光ディスク、光磁気ディスク又は半導体メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）等のリムーバブル記録媒体９２９に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９２３は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２９に情報を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２９は、例えば、ＤＶＤメディア（ｍｅｄｉｕｍ）、ＨＤ−ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）メディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２９は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ）又はＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２９は、例えば、非接触型ＩＣチップ（ｃｈｉｐ）を搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｃａｒｄ）又は電子機器等であってもよい。本実施形態では、検出装置１０、２０、３０において処理される各種の情報（例えば検出された対象物５１０の方向や位置についての情報）が、ドライブ９２３によってリムーバブル記録媒体９２９から読み出されたり、リムーバブル記録媒体９２９に書き込まれたりしてもよい。

【0204】

接続ポート９２５は、機器を検出装置９００に直接接続するためのポートである。接続ポート９２５の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート及びＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。接続ポート９２５の別の例として、ＲＳ−２３２Ｃポート、光オーディオ端子及びＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。この接続ポート９２５に外部接続機器９３１を接続することで、検出装置９００は、外部接続機器９３１から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９３１に各種のデータを提供したりする。本実施形態では、検出装置１０、２０、３０において処理される各種の情報（例えば検出された対象物５１０の方向や位置についての情報）が、接続ポート９２５を介して外部接続機器９３１から取得されたり、外部接続機器９３１に出力されたりしてもよい。

【0205】

以上、本開示の実施形態に係る検出装置９００の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。

【0206】

また、上記図２、図６及び図９に示す、第１、第２及び第３の実施形態に係る検出装置１０、２０、３０の各機能は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、これらの機能を、ＣＰＵ等のプロセッサが全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。

【0207】

なお、上述のような本実施形態に係る検出装置１０、２０、３０、９００の各機能を実現するためのコンピュータプログラム（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｐｒｏｇｒａｍ）を作製し、ＰＣ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。当該記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。

【0208】

＜５．補足＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0209】

１０、２０、３０ 検出装置
１１０、２１０ 送信部
１２０ 受信部
１３０ 記憶部
１４０、２４０、３４０ 制御部
１４１ 受信駆動制御部
１４２、２４２ 複素伝達関数測定部
１４３ 複素差分伝達関数測定部
１４４ 受信相関行列算出部
１４５、２４５ 評価関数算出部
１４６、２４６ 方向検出部
１４７ 送信駆動制御部
２４７ 送信相関行列算出部
２４８、３４８ 位置検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】