特開 2024-62202 格子センサーネットワークシステム、及び信号到来方向推定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024062202

(43)【公開日】2024-05-09

(54)【発明の名称】格子センサーネットワークシステム、及び信号到来方向推定方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 3/46 20060101AFI20240430BHJP

【ＦＩ】

G01S3/46

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022170054

(22)【出願日】2022-10-24

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り ［ポスター講演］格子センサネットワークにおける信号源位置推定研究会－格子センサネットワークにおける信号源位置推定研究会 開催プログラム－２０２２－１０－ＭＩＫＡ

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り ［ポスター講演］格子センサネットワークにおける信号源位置推定研究会－格子センサネットワークにおける信号源位置推定研究会 開催プログラム－２０２２－１０－ＭＩＫＡ

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和４年度、総務省、電波資源拡大のための研究開発委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000000572

【氏名又は名称】アンリツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003694

【氏名又は名称】弁理士法人有我国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】前川 直志

(57)【要約】

【課題】ビームフォーミング単体の場合より角度分解能が高く、受信レベルを反映させるための煩雑なデータ処理を必要とせずに信号到来方向の推定精度を向上させることが可能な格子センサーネットワークシステム、及び信号到来方向推定方法を提供する。
【解決手段】格子センサーネットワークシステム１において、格子状に配置されるセンサー装置１０は、信号源ごとに分離された到来信号の到来方向をＭＵＳＩＣ法により信号源ごとに解析するＭＵＳＩＣ解析処理部１６ａと、上記到来方向をビームフォーミング法により信号源ごとに解析するビームフォーミング解析処理部１６ｂと、ビームフォーミング角度スペクトラムにおける最大レベルに最も近いＭＵＳＩＣ角度スペクトラムにおけるピークに対応する角度を、信号源ごとに到来信号の到来方向が単一化された単一化到来方向推定結果として導出する単一化処理部１７ａ、１７ｂ、・・・、１７ｎと、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

信号の到来方向を推定する複数のセンサー装置（１０）を監視エリア（８）内に格子状に配置し、それぞれの前記センサー装置の前記信号の到来方向推定結果に基づき前記監視エリア内の信号源（１１０）の位置を推定し、その位置における電波状況を監視する格子センサーネットワークシステムであって、
前記センサー装置は、
複数の前記信号源から到来する到来信号を前記信号源ごとに分離する信号分離手段（１４）と、
前記分離された前記到来信号の到来方向をＭＵＳＩＣ法により前記信号源ごとに解析するＭＵＳＩＣ解析処理手段（１６ａ）と、
前記分離された前記到来信号の到来方向をビームフォーミング法により前記信号源ごとに解析するビームフォーミング解析処理手段（１６ｂ）と、
前記ＭＵＳＩＣ解析処理手段による前記到来信号の到来方向の解析結果、及び前記ビームフォーミング解析処理手段による前記到来信号の到来方向推定結果に基づき、前記信号源ごとに前記到来信号の到来方向が単一化された単一化到来方向推定結果を導出する到来方向単一化処理手段（１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎ）と、
を備えることを特徴とする格子センサーネットワークシステム。

【請求項2】

前記ＭＵＳＩＣ解析処理手段は、前記到来信号のＭＵＳＩＣ角度スペクトラムを前記信号源ごとに生成するとともに、
前記ビームフォーミング解析処理手段は、前記到来信号のビームフォーミング角度スペクトラムを前記信号源ごとに生成し、
前記到来方向単一化処理手段は、前記ビームフォーミング角度スペクトラムにおける最大レベルに最も近い前記ＭＵＳＩＣ角度スペクトラムにおけるピークに対応する角度を前記単一化到来方向推定結果として導出することを特徴とする請求項１に記載の格子センサーネットワークシステム。

【請求項3】

位置推定対象の前記信号源（ＴＧ）を設定する設定手段（３６、４０）と、
前記到来方向単一化処理手段により導出された前記信号源ごとの前記単一化到来方向推定結果に基づき、前記監視エリア内における前記位置推定対象の信号源の位置を推定する位置推定処理手段（５１）と、
をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の格子センサーネットワークシステム。

【請求項4】

信号の到来方向を推定する複数のセンサー装置（１０）を監視エリア（８）内に格子状に配置し、それぞれの前記センサー装置の前記信号の到来方向推定結果に基づき前記監視エリア内の信号源（１１０）の位置を推定し、その位置における電波状況を監視する格子センサーネットワークシステムの信号到来方向推定方法であって、
複数の前記信号源から到来する到来信号を前記信号源ごとに分離する信号分離ステップ（Ｓ４１）と、
前記分離された前記到来信号の到来方向をＭＵＳＩＣ法により前記信号源ごとに解析するＭＵＳＩＣ解析処理ステップ（Ｓ４３）と、
前記分離された前記到来信号の到来方向をビームフォーミング法により前記信号源ごとに解析するビームフォーミング解析処理ステップ（Ｓ４４）と、
前記ＭＵＳＩＣ解析処理ステップによる前記到来信号の到来方向の解析結果、及び前記ビームフォーミング解析処理ステップによる前記到来信号の到来方向推定結果に基づき、前記信号源ごとに前記到来信号の到来方向が単一化された単一化到来方向推定結果を導出する到来方向単一化処理ステップ（Ｓ４５）と、
を含むことを特徴とする信号到来方向推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、格子状に配置された複数の電波状況モニタリング装置での信号の到来方向推定結果に基づいて所望の信号源の電波状況を監視する格子センサーネットワークシステム、及び信号到来方向推定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

次世代通信規格５Ｇの実用化が始まっており、５Ｇの多岐に渡るニーズに応えるため、自治体や地域の企業などの様々な主体が柔軟に構築、利用可能なローカル５Ｇの検討が進められている。

【0003】

この中で、さらなるモバイルトラヒックの急増に対応するため、高効率な周波数利用技術である帯域内全二重通信（ＩｎＢａｎｄ Ｆｕｌｌ－Ｄｕｐｌｅｘ：以下、ＩＢＦＤという）の適用が検討されている。

【0004】

ＩＢＦＤは、既存の複信方式に対して理想的には周波数利用効率を２倍にすることができるが、新たに多くの干渉が発生する課題があり、様々な干渉量を取得し、その結果からＩＢＦＤの適用可否を判定する制御技術が必要となる。その実現のためには、時空間における例えば５Ｇ無線端末あるいは他の種々規格の端末の無線状況を把握し、複数の端末から空間に発射される電波の干渉状況を高速、高精度に測定する干渉モニタリング技術が必要であり、その一環として任意の地点における電磁波の到来方向を推定するシステムが必要となる。

【0005】

到来方向推定を行う従来のシステムとしては、例えば、直交する３つの偏波信号をそれぞれ受信する複数のアンテナの同位置での受信信号に基づいて電磁波の到来方向を推定するもの（例えば、特許文献１等）などが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２１－９６１９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載された電波到来方向推定システムでは、例えば、３つのアンテナを、順次、同一の測定位置まで移動させて、各受信信号を、順次、取得した段階で電界強度を求め、さらにその電界強度に基づき、例えば、ビームフォーミング（Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）法、ＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法等の探査方法を適用して電波の到来方向を推定している。

【0008】

この従来の電波到来方向推定システムは、同一の位置で受信した全ての偏波成分を用いて当該位置での電磁波の到来方向を精度よく推定するものであって、監視エリアの各所で信号の到来方向を検出し、その検出結果に基づいて監視エリア内の電波状況をモニタリングする技術については何等開示がない。

【0009】

一方近年では、次代の無線局、無線通信システム、無線通信技術の開発促進のために、監視対象のエリア内の各所で複数の信号源（無線局）から放射される信号の到来方向を検出（推定）するとともに、その推定結果を利用して、各信号源の電波状況を把握可能なモニタリング技術への要請が高まっている。

【0010】

こうしたモニタリング技術の実現例として、受信信号からそこに混在している信号を分離して当該信号の到来方向を推定する機能を有する複数の電波状況モニタリング装置（以下、センサー装置という）を監視エリア内に格子状に配置し、格子平面上を移動する信号源に追従してセンサー装置を移動させることなく、その信号源の電波状況を監視できる格子センサーネットワークシステムが提案されている。

【0011】

格子センサーネットワークシステムにおいて、各センサー装置が信号の到来方向を推定するための代表的な信号解析方法として、前述したＭＵＳＩＣ法、ビームフォーミング法が知られている。いずれの方法も、分離後の受信信号から当該信号の角度スペクトラムを求める手法であり、前者は角度スペクトラムにおけるピークの角度分解能が高く、後者は角度スペクトラムに受信信号のレベルが反映されるという特徴を持つ。

【0012】

従来の格子センサーネットワークシステムにおいては、信号の到来方向を推定するための信号解析方法として、ＭＵＳＩＣ法、またはビームフォーミング法のいずれか一方を適用する構成が一般的であった。

【0013】

従来の格子センサーネットワークシステムによれば、ＭＵＳＩＣ法を適用した場合にはビームフォーミング法に比べて角度分解能が高いものの、角度スペクトラムに信号の受信レベル情報が反映されることはない。ＭＵＳＩＣ法に基づいて信号の受信レベルを検出するには到来波数の推定が必要であるが、一般的にその推定精度は悪く、条件を絞らないと高精度推定の実現は困難であり、さらには信号の受信レベルを検出するために要する演算量が多いことも知られている。このため、ＭＵＳＩＣ法を適用して信号の受信レベルが反映された高精度の信号到来方向推定結果を得ることは困難であった。

【0014】

他方、ビームフォーミング法を適用した場合は、角度スペクトラムに信号の受信レベル情報が反映されるものの、ピークの角度分解能がＭＵＳＩＣ法に比べて低く、結果的には高精度の信号到来方向推定結果を得ることは困難であった。

【0015】

このように、従来の格子センサーネットワークシステムでは、信号の到来方向をＭＵＳＩＣ単体で解析する方法では信号の受信レベルを求めるための処理負荷増大なくして推定精度の向上が見込めず、他方、ビームフォーミング単体で解析する方法では、ピークの角度分解能が低いことに起因する推定精度低下を免れないという問題点があった。

【0016】

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、ビームフォーミング単体の場合より角度分解能が高く、受信レベルを反映させるための煩雑なデータ処理を必要とせずに信号到来方向の推定精度を向上させることが可能な格子センサーネットワークシステム、及び信号到来方向推定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0017】

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る格子センサーネットワークシステムは、信号の到来方向を推定する複数のセンサー装置（１０）を監視エリア（８）内に格子状に配置し、それぞれの前記センサー装置の前記信号の到来方向推定結果に基づき前記監視エリア内の信号源（１１０）の位置を推定し、その位置における電波状況を監視する格子センサーネットワークシステムであって、前記センサー装置は、複数の前記信号源から到来する到来信号を前記信号源ごとに分離する信号分離手段（１４）と、前記分離された前記到来信号の到来方向をＭＵＳＩＣ法により前記信号源ごとに解析するＭＵＳＩＣ解析処理手段（１６ａ）と、前記分離された前記到来信号の到来方向をビームフォーミング法により前記信号源ごとに解析するビームフォーミング解析処理手段（１６ｂ）と、前記ＭＵＳＩＣ解析処理手段による前記到来信号の到来方向の解析結果、及び前記ビームフォーミング解析処理手段による前記到来信号の到来方向推定結果に基づき、前記信号源ごとに前記到来信号の到来方向が単一化された単一化到来方向推定結果を導出する到来方向単一化処理手段（１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎ）と、を備えることを特徴とする。

【0018】

この構成により、本発明の請求項１に係る格子センサーネットワークシステムは、到来方向単一化処理手段によって、受信レベルが反映されるビームフォーミング法のメリットと、角度分解能が高いＭＵＳＩＣ法のメリットを生かした単一化到来方向推定結果を信号源ごとに取得することができる。これにより、ビームフォーミング単体の場合より角度分解能が高く、受信レベルを反映させるための煩雑なデータ処理を必要とせずに信号源からの信号到来方向の推定精度を向上させることが可能となる。

【0019】

また、本発明の請求項２に係る格子センサーネットワークシステムにおいて、前記ＭＵＳＩＣ解析処理手段は、前記到来信号のＭＵＳＩＣ角度スペクトラムを前記信号源ごとに生成するとともに、前記ビームフォーミング解析処理手段は、前記到来信号のビームフォーミング角度スペクトラムを前記信号源ごとに生成し、前記到来方向単一化処理手段は、前記ビームフォーミング角度スペクトラムにおける最大レベルに最も近い前記ＭＵＳＩＣ角度スペクトラムにおけるピークに対応する角度を前記単一化到来方向推定結果として導出する構成であってもよい。

【0020】

この構成により、本発明の請求項２に係る格子センサーネットワークシステムは、ビームフォーミング角度スペクトラムにおける最大レベルに最も近いＭＵＳＩＣ角度スペクトラムにおけるピークに対応する角度を単一化の条件として規定しておくことで、信号源ごとの単一化到来方向推定結果を容易に導出することができ、構成の簡略化、処理負荷の低減を図ることができる。

【0021】

また、本発明の請求項３に係る格子センサーネットワークシステムは、位置推定対象の前記信号源を設定する設定手段（３６、４０）と、前記到来方向単一化処理手段により導出された前記信号源ごとの前記単一化到来方向推定結果に基づき、前記監視エリア内における前記位置推定対象の信号源の位置を推定する位置推定処理手段（５１）と、をさらに有する構成であってもよい。

【0022】

この構成により、本発明の請求項３に係る格子センサーネットワークシステムは、位置推定対象の信号源を設定手段により設定することで、監視エリア内に存在する所望の信号源について、それぞれのセンサー装置の到来方向単一化処理手段により高精度に導出された信号源ごとの単一化到来方向推定結果に基づき、当該所望の信号源の監視エリア内における所在位置を容易かつ高精度に推定することが可能となる。

【0023】

上記課題を解決するために、本発明の請求項４に係る信号到来方向推定方法は、信号の到来方向を推定する複数のセンサー装置（１０）を監視エリア（８）内に格子状に配置し、それぞれの前記センサー装置の前記信号の到来方向推定結果に基づき前記監視エリア内の信号源（１１０）の位置を推定し、その位置における電波状況を監視する格子センサーネットワークシステムの信号到来方向推定方法であって、複数の前記信号源から到来する到来信号を前記信号源ごとに分離する信号分離ステップ（Ｓ４１）と、前記分離された前記到来信号の到来方向をＭＵＳＩＣ法により前記信号源ごとに解析するＭＵＳＩＣ解析処理ステップ（Ｓ４３）と、前記分離された前記到来信号の到来方向をビームフォーミング法により前記信号源ごとに解析するビームフォーミング解析処理ステップ（Ｓ４４）と、前記ＭＵＳＩＣ解析処理ステップによる前記到来信号の到来方向の解析結果、及び前記ビームフォーミング解析処理ステップによる前記到来信号の到来方向推定結果に基づき、前記信号源ごとに前記到来信号の到来方向が単一化された単一化到来方向推定結果を導出する到来方向単一化処理ステップ（Ｓ４５）と、を含むことを特徴とする。

【0024】

この構成により、本発明の請求項４に係る信号到来方向推定方法は、上述したいずれかの構成を有する格子センサーネットワークシステムに適用することにより、到来方向単一化処理ステップによって、受信レベルが反映されるビームフォーミング法のメリットと、角度分解能が高いＭＵＳＩＣ法のメリットを生かした単一化到来方向推定結果を信号源ごとに取得することができる。これにより、本発明の請求項４に係る信号到来方向推定方法では、ビームフォーミング単体の場合より角度分解能が高く、受信レベルを反映させるための煩雑なデータ処理を必要とせずに信号到来方向の推定精度を向上させることが可能となる。

【発明の効果】

【0025】

本発明は、ビームフォーミング単体の場合より角度分解能が高く、受信レベルを反映させるための煩雑なデータ処理を必要とせずに信号到来方向の推定精度を向上させることが可能な格子センサーネットワークシステム、及び信号到来方向推定方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施形態に係る格子センサーネットワークシステムの全体の構成を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る格子センサーネットワークシステムにおけるセンサー装置の機能構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る格子センサーネットワークシステム全体の機能構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る格子センサーネットワークシステムにおける信号源位置推定処理動作を示すフローチャートである。

【図5】図４のステップＳ４におけるそれぞれのセンサー装置での信号到来方向推定処理動作を示すフローチャートである。

【図6】本発明の一実施形態に係る格子センサーネットワークシステムのセンサー装置により生成されるＭＵＳＩＣ角度スペクトラムの一例を示すグラフである。

【図7】本発明の一実施形態に係る格子センサーネットワークシステムのセンサー装置により生成されるビームフォーミング角度スペクトラムの一例を示すグラフである。

【図8】本発明の一実施形態に係る格子センサーネットワークシステムのセンサー装置から収集された到来方向推定結果データの一例を示す表図である。

【図9】本発明の一実施形態に係る格子センサーネットワークシステムにおけるセンサー装置の配置形態と所望の信号源の位置推定後の電波監視状態を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明に係る格子センサーネットワークシステム、及び信号到来方向推定方法の実施形態について図面を用いて説明する。

【0028】

（概要）
本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１は、図１、及び図９に示すように、予め設定した監視エリア８内に複数のセンサー装置１０－１１、１０－１２、１０－１３、...、１０－１８、１０－２１、１０－２２、１０－２３、...、１０－２８、１０－３１、１０－３２、１０－３３、...、１０－３８、......、１０－８１、１０－８２、１０－８３、...、１０－８８を格子状に配置して構成される。センサー装置１０－１１、１０－１２、１０－１３、...、１０－１８、１０－２１、１０－２２、１０－２３、...、１０－２８、１０－３１、１０－３２、１０－３３、...、１０－３８、......、１０－８１、１０－８２、１０－８３、...、１０－８８は、以下の説明においてはまとめてセンサー装置１０と称することもある。

【0029】

図１、図９の例においては、８行８列（８×８）の６４個のセンサー装置１０を配置した構成例を挙げているが、本発明はこれに限らず、例えば、ｎ×ｎ（ｎ＝２、３、４、５、６、...）個、或いはｎ×ｍ（ｍ≠ｎ）個のセンサー装置１０を格子状に配置した構成を構築し得るものである。

【0030】

上述したそれぞれのセンサー装置（以下、各センサー装置）１０は、その配置場所において周辺の無線環境から到来する到来信号、例えば、図９に示すように、監視エリア８内に存在する複数の信号源１１０－１、１１０－２、１１０－３（これらをまとめて信号源１１０と称することもある。）から送出される混在した無線信号をアンテナ装置１１の複数のアンテナ素子で受信し、各アンテナ素子の受信信号を信号処理することにより、各信号源１１０から送出される信号（到来信号）を分離し、該分離された到来信号を解析してその到来信号の到来方向を信号源１１０ごとに推定するようになっている。

【0031】

信号源１１０ごとに分離された到来信号の到来方向を推定する処理について、各センサー装置１０は、ＭＵＳＩＣ法とビームフォーミング法の２つの解析方法を用いて角度スペクトラムをそれぞれ生成したうえで、これら２つの角度スペクトラムから信号源１１０ごとに１つ（単一）の到来方向推定結果を導き出す処理、すなわち、上記２つの解析方法に基づいて推定される角度（到来方向）を単一化する単一化処理を実行するようになっている。

【0032】

上記単一化処理に関しては、例えば、ＭＵＳＩＣ法の特徴の一つである「ピークの角度分解能が高い」点と、ビームフォーミング法の特徴の一つである「ピークには受信信号レベルが反映されている」点に着目し、「ビームフォーミング法による角度スペクトラムの最大レベル（ピーク角度）に最も近いＭＵＳＩＣ法による角度スペクトラムのピーク角度」を単一化処理条件と定め、該単一化処理条件に基づいて、ＭＵＳＩＣ法とビームフォーミング法に基づく到来方向推定結果を単一化する処理を実施する。

【0033】

各センサー装置１０で導出された信号源１１０ごとに単一化された到来方向推定結果（単一化到来方向推定結果）等は制御部３０（図１、図３参照）に送られる。制御部３０は、監視エリア８内の全てのセンサー装置１０から送られてくる、それぞれの配置位置における各信号源１１０からの到来信号の単一化到来方向推定結果等を受信する。さらに制御部３０は、受信した、各センサー装置１０のそれぞれの配置位置における信号源１１０ごとの単一化到来方向推定結果等をまとめてデータベース（図３に符号３５で示す）に格納し、その格納された信号源１１０ごとの単一化到来方向推定結果等に基づいて、監視エリア８内の所望の信号源１１０の電波状況の監視に係る信号処理を実施する。

【0034】

所望の信号源１１０の位置における電波状況を監視するには、その信号源１１０の位置を推定する必要があり、信号源１１０の位置を推定するには、信号源１１０からの直接波の到来方向を推定する必要がある。一般的に直接波は最大受信レベルを有するので、上述した単一化到来方向推定結果が、当該信号（直接波）の到来方向推定結果として各センサー装置１０から収集されてデータベース３５に格納される。制御部３０は、各センサー装置１０から収集した単一化到来方向推定結果等に基づき、例えば、図９に示す、監視エリア８内における所望の信号源１１０－１の位置を推定する処理を実施する。さらに制御部３０は、当該信号源１１０－１の位置（場所）における他の信号源１１０－２、１１０－３が送出した信号の状況をモニタリング（監視）するための信号処理等も実施するようになっている。

【0035】

このように、複数のセンサー装置１０を格子状に配置した本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１によれば、各センサー装置１０が格子平面（監視エリア８）上を移動する所望の信号源１１０－１（図９参照。以下、ターゲット信号源ＴＧということもある。）の移動に追従して移動することなく、ターゲット信号源ＴＧの場所における電波状況、すなわち、他の信号源１１０－２（以下、ＮＴＧ１）、１１０－３（以下、ＮＴＧ２）が送出した信号の状況をモニタリング（監視）することができる。

【0036】

また、本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１の特徴として、格子状に配置された各センサー装置１０は、信号源１１０ごとに分離された到来信号を対象にＭＵＳＩＣ法とビームフォーミング法を用いてそれぞれ生成した２つの角度スペクトラムから信号源１１０ごとに単一の到来方向推定結果を導出し、制御部３０に渡すようになっている。これにより、本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１では、「ＭＵＳＩＣ法の角度スペクトラムには受信レベル情報が反映されず、ビームフォーミング法の角度スペクトラムは角度分解能が低い」点を補い、ビームフォーミング法単独の場合の解析結果に基づく到来方向推定結果に比べて角度分解能を向上させることを可能としている。

【0037】

本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１は、例えばローカル５Ｇ環境での使用が可能なものであり、捕捉する到来信号の周波数帯としては、例えば、４．６ＧＨｚ～４．８ＧＨｚ及び２８．２ＧＨｚ～２９．１ＧＨｚ等の帯域が想定されている。格子センサーネットワークシステム１は、ローカル５Ｇ環境での使用に限定されるものではなく、例えば、ＷｉＦｉなどの他の無線システムでの使用にも適用できるものである。

【0038】

次に、本発明の一実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１の構成について図１～図３を参照して説明する。

【0039】

図１に示すように、本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１は、格子状に配置される例えば６４個のセンサー装置１０と、これらセンサー装置１０とネットワーク９を介して通信可能に接続される制御部３０と、を有して構成されている。この格子センサーネットワークシステム１において、それぞれのセンサー装置１０は、例えば、図２に示すような機能構成を有し、これら各センサー装置１０が、例えば、図３に示すような機能構成を有する制御部３０により制御されるようになっている。

【0040】

まず、センサー装置１０の構成について説明する。センサー装置１０は、図２に示すように、アンテナ装置１１、周波数変換部１２、ＡＤ変換部１３、信号分離部１４、信号解析部１５、到来方向推定部１７、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１８を具備して構成される。

【0041】

アンテナ装置１１は、監視エリア８（図１参照）を構成する所定の空間内の各所で、複数の信号源１１０（図９参照）から送出される混在した無線信号を受信するものである。アンテナ装置１１の具体的な構成としては、例えば、特許文献１に記載されているような直交する３偏波をそれぞれ受信可能な３つのアンテナを複数のアンテナ素子として回転体にて回転させる構成、あるいは、複数のアンテナ素子で構成するアレーアンテナなどがある。

【0042】

なお、アンテナ装置１１は、上述した構成に限られるものではない。上述した周波数帯の到来信号の到来方向を推定しその結果を後段回路に渡すことができるものであれば、アンテナの種別、数、配列、駆動方式等について種々の方式が適用可能である。

【0043】

周波数変換部１２は、アンテナ装置１１により受信された受信信号（無線信号）を入力し、該受信信号を中間周波数帯の信号（ＩＦ信号）に変換する処理を行う。

【0044】

ＡＤ変換部１３は、周波数変換部１２で周波数変換された受信信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換して信号分離部１４に出力する。ＡＤ変換部１３は、上述したアンテナ装置１１、周波数変換部１２とともに受信部２０ａを構成している。

【0045】

信号分離部１４は、ＡＤ変換部１３から入力するデジタル信号、すなわち、上述した監視エリア８の所定の空間内の各測定地点での混在した無線信号を、複数の信号源１１０のいずれかから送出された信号に分離する信号分離処理を行う。信号分離部１４は、本発明の信号分離手段を構成している。

【0046】

信号解析部１５は、信号分離部１４で分離された信号（各信号源１１０からの当該測定地点への到来信号）を入力し、当該到来信号の到来方向を推定するために必要な信号解析処理を行う。具体的に、信号解析部１５は、信号分離部１４から入力する複数の信号源１１０からの到来信号を個別に処理する複数の解析処理部１５ａ、１５ｂ、...、１５ｎを有している。各解析処理部１５ａ、１５ｂ、...、１５ｎは、信号源１１０ごとに到来方向推定のための解析処理を行うものであり、それぞれが同様の構成、すなわち、ＭＵＳＩＣ解析処理部１６ａ、及びビームフォーミング解析処理部１６ｂを有して構成されている。

【0047】

ここでＭＵＳＩＣ解析処理部１６ａは、信号分離部１４で分離されたそれぞれの信号（入力信号）のＭＵＳＩＣ角度スペクトラム（図６参照）を生成する処理回路であり、ビームフォーミング解析処理部１６ｂは、上述したそれぞれの信号（入力信号）のビームフォーミング角度スペクトラム（図７参照）を生成する処理回路である。ＭＵＳＩＣ解析処理部１６ａ、ビームフォーミング解析処理部１６ｂは、それぞれ、本発明のＭＵＳＩＣ解析処理手段、ビームフォーミング解析処理手段を構成している。

【0048】

到来方向推定部１７は、解析処理部１５ａ、１５ｂ、...、１５ｎにそれぞれ対応して設けられる単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎを有して構成されている。単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎは、それぞれ、解析処理部１５ａ、１５ｂ、...、１５ｎのＭＵＳＩＣ解析処理部１６ａによって求められたＭＵＳＩＣ角度スペクトラムと、同じく解析処理部１５ａ、１５ｂ、...、１５ｎのビームフォーミング解析処理部１６ｂによって求められたビームフォーミング角度スペクトラムとに基づいて個々の信号源１１０ごとにその到来方向推定結果を一つにまとめて単一化到来方向推定結果として出力する単一化処理を実施するものである。

【0049】

具体的に、例えば、単一化処理部１７ａは、信号分離部１４で分離された一つ目の信号源１１０に対応する入力信号から解析処理部１５ａのＭＵＳＩＣ解析処理部１６ａにより求められたＭＵＳＩＣ角度スペクトラムのピークのうち、解析処理部１５ａのビームフォーミング解析処理部１６ｂにより求められたビームフォーミング角度スペクトラムにおける最大レベルに最も近いピークを単一化到来方向推定結果として出力する。同様に、単一化処理部１７ｂ、...、１７ｎは、信号分離部１４で分離されたそれぞれの信号源１１０に対応する入力信号から解析処理部１５ｂ、...、１５ｎのＭＵＳＩＣ解析処理部１６ａによりそれぞれ求められたＭＵＳＩＣ角度スペクトラムのピークのうち、解析処理部１５ｂ、...、１５ｎのビームフォーミング解析処理部１６ｂによりそれぞれ求められたビームフォーミング角度スペクトラムにおける最大レベルに最も近いピークをそれぞれ単一化到来方向推定結果として出力するようになっている。単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎは、本発明の単一化処理手段を構成している。

【0050】

外部Ｉ／Ｆ部１８は、単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎによって導き出されたそれぞれの信号源１１０の単一化到来方向推定結果を、ネットワーク９を介して、順次、制御部３０に伝送するためのインターフェース機能部である。ここで制御部３０に伝送するそれぞれの信号源１１０の単一化到来方向推定結果には、例えば、各測定地点（センサー装置１０の配置位置）の位置情報（図８参照）等が付加されている。センサー装置１０において、信号分離部１４、信号解析部１５、到来方向推定部１７、外部Ｉ／Ｆ部１８は、到来方向解析部２０ｂを構成している。

【0051】

次に、制御部３０の構成について説明する。制御部３０は、例えば、ＰＣ（パーソナル・コンピュータ）等のコンピュータ装置によって構成される。このコンピュータ装置は、例えば、図３に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３３と、外部Ｉ／Ｆ部３４と、データベース３５と、図示しないハードディスク装置等の不揮発性の記憶媒体と、各種入出力ポートとを有する。

【0052】

ＣＰＵ３１は、格子センサーネットワークシステム１における所望の信号源１１０の位置推定処理に係る統括的な制御を行うようになっている。ＲＯＭ３２は、ＣＰＵ３１を立ち上げるためのＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）やその他のプログラム及び制御用のパラメータ等を記憶するようになっている。ＲＡＭ３３は、ＣＰＵ３１が動作に用いるＯＳやアプリケーションの実行コードやデータ等を記憶するようになっている。

【0053】

外部Ｉ／Ｆ部３４は、所定の信号が入力される入力インターフェース機能と所定の信号を出力する出力インターフェース機能を有している。外部Ｉ／Ｆ部３４は、ネットワーク９を介して上述した複数のセンサー装置１０に対して通信可能に接続されている。ネットワーク９は、センサー装置１０と有線により接続される（図１～図３参照）ものに限らず、無線により接続されるものであってもよい。

【0054】

コンピュータ装置の入出力ポートには、入力部３６及び表示部３７が接続されている。

【0055】

入力部３６は、コマンドなど各種情報を入力するための機能部であり、キーボード、マウス等の入力装置により構成されている。本実施形態において、入力部３６は、位置推定対象の信号源１１０、すなわち、ターゲット信号源ＴＧの設定（機種、周波数範囲等）、位置推定処理の開始、あるいは終了のコマンドの入力を行う機能等を備えていてもよい。入力部３６は、表示部３７、装置制御部４０等とともに、本発明の設定手段を構成している。

【0056】

表示部３７は、格子センサーネットワークシステム１の運用に係る各種の情報（コマンド等）の入力画面や測定結果など、各種情報を表示するための機能部である。表示部３７は、上記入力画面等の表示中の画面から種々の情報を入力可能なタッチパネル等で構成されていてもよい。

【0057】

上述したコンピュータ装置は、ＣＰＵ３１がＲＡＭ３３を作業領域としてＲＯＭ３２に格納されたプログラムを実行することにより制御部３０として機能する。制御部３０は、図３に示すように、装置制御部４０、データ制御部５０を有している。装置制御部４０、及びデータ制御部５０も、ＣＰＵ３１がＲＡＭ３３の作業領域でＲＯＭ３２に格納された所定のプログラムを実行することにより実現されるものである。

【0058】

装置制御部４０は、予め設定した監視条件に基づく信号源位置推定処理に係る装置全体の制御を行うとともに、各センサー装置１０の遠隔制御を行うものである。これを実現すべく、装置制御部４０は、監視条件設定機能、通信制御機能、アンテナ制御機能を有している。

【0059】

監視条件設定機能は、ユーザ操作に基づいて監視エリア８を対象とする信号源位置推定処理に係る監視条件（各種の設定項目）の設定を行う機能部である。上記設定項目としては、例えば、センサー装置１０により到来方向を推定する信号の周波数範囲（到来方向推定対象周波数帯）、到来方向が推定された信号を送出している信号源１１０のうちのターゲットＴＧとする信号源１１０などが挙げられる。監視条件設定機能は、例えば、５Ｇの運用を考慮し、到来方向推定対象周波数帯として、３．７ＧＨｚ帯、４．７ＧＨｚ帯、２８ＧＨｚ帯のいずれかを設定する構成であってもよい。

【0060】

通信制御機能は、制御部３０と各センサー装置１０との間の通信制御を行う機能部である。通信制御機能は、例えば、センサー装置１０に信号到来方向推定動作の開始指示を送出し、センサー装置１０での受信動作を開始させる。

【0061】

また、通信制御機能は、受信動作を開始したセンサー装置１０により、アンテナ装置１１で受信された混在した無線信号から分離した信号ごとの到来方向の推定が実施されると、その到来方向の推定結果をセンサー装置１０から受信する通信制御を行う。到来方向推定結果の受信が終了すると、通信制御機能は、例えば、センサー装置１０に信号到来方向推定動作の終了指示を送出し、受信動作を停止させる。この他、通信制御機能は、必要に応じて、センサー装置１０の各部（受信部２０ａ、到来方向解析部２０ｂ等）を制御するための制御データを送受信する制御を実行する。

【0062】

アンテナ制御機能は、通信制御機能での通信制御により、センサー装置１０のアンテナ装置１１におけるアンテナ方向などの機械的な制御を行う。

【0063】

データ制御部５０は、データ管理機能、信号源位置推定機能、表示制御機能を有している。データ管理機能は、各センサー装置１０から送られてくる単一化到来方向推定結果を受信してデータベース３５に格納する処理、格納した単一化到来方向推定結果をデータベース３５から読み出して信号源位置推定機能に渡す処理を実行する。

【0064】

ここでデータ管理機能は、各センサー装置１０から送られてくる単一化到来方向推定結果等を、例えば、図８に示すように、前述した位置情報（各センサー装置１０の配置位置）が付加された状態で到来方向推定結果データ５６としてまとめ、データベース３５への格納、或いは読み出し処理を実施する制御機能を有していてもよい。図８に示す到来方向推定結果データ５６は、上述した６４個のセンサー装置１０にそれぞれ対応して、配置位置、信号の到来方向、到来信号源数、到来信号情報等の情報を格納した構成を有している。図８に示す到来方向推定結果データ５６においては、到来信号源数は、各センサー装置１０の配置位置ごとに異なっている。また、同じ信号でも、配置場所が違えば、到来方向が異なっている。信号の到来方向は、例えば、図９において、センサー装置１０－１１を例に挙げて到来角度を示す円形の図を付記しているように（他のセンサー装置１０についても同じ）、０°（度）から３６０度の範囲を推定する際の推定結果を示している。到来信号情報としては、受信レベル等の種々の情報が格納されている。

【0065】

図８に示す到来方向推定結果データ５６の例によれば、例えば、センサー装置１０－１１、１０－１２では到来信号源であるそれぞれの信号源Ａ、Ｂ、Ｃから到来する３つの信号が受信され、センサー装置１０－５３、１０－５４、１０－６３、１０－６４では到来信号源であるそれぞれの信号源Ｆ、Ｇ、Ｈから到来する３つの信号が受信され、センサー装置１０－８８では到来信号源であるそれぞれの信号源Ｊ、Ｋから到来する２つの信号が受信され、それぞれの信号の到来方向が推定されている。

【0066】

また、データ管理機能は、各センサー装置１０による到来方向推定処理の開始に先立ってユーザが複数の信号源１１０のうちからターゲット信号源ＴＧ、或いは他信号源ＮＴＧを任意に設定できるように、各信号源１１０を識別する情報を管理する機能を有している。各信号源１１０を識別する情報を管理する手法としては、例えば、各信号源１１０の機種や周波数帯等の属性情報を記憶した属性情報管理テーブルをＲＯＭ３２に予め格納しておき、データ管理機能が、ユーザによって入力される属性情報に合致する信号源１１０を特定し、当該信号源１１０をターゲット信号源ＴＧとして設定する機能構成を有していてもよい。

【0067】

信号源位置推定機能は、データ管理機能から取得した到来方向推定結果データ５６に基づき、監視エリア８内におけるユーザが設定したターゲット信号源ＴＧの所在位置を推定する機能部であり、図３における信号源位置推定部５１に相当する。具体的に、信号源位置推定部５１は、データベース３５に格納されている到来方向推定結果データ５６からユーザが設定したターゲット信号源ＴＧ（例えば、図８における信号源Ｆに相当）が送出する信号を到来信号として受信している全ての参照対象のセンサー装置１０（例えば、図８におけるセンサー装置１０－５３、１０－５４、１０－６３、１０－６４等）を特定し、該参照対象の各センサー装置１０での上記到来信号の到来方向、及び該各センサー装置１０の位置情報に基づいて監視エリア８内における当該ターゲット信号源ＴＧの位置を推定するようになっている。データ制御部５０における信号源位置推定部５１は、本発明の位置推定処理手段を構成している。

【0068】

表示制御機能は、表示部３７に対して各種情報を表示する表示制御を実施する機能部である。表示制御の一例として、表示制御機能は、信号源位置推定部５１によって推定したターゲット信号源ＴＧの位置をユーザに対して明示すべく、例えば、監視エリア８を模した監視マップ上のターゲット信号源ＴＧの位置に対応する個所にターゲット信号源ＴＧであることを示すマークを表示する等の表示制御機能を備えた構成であってもよい。

【0069】

次に、本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１の信号源位置推定処理動作について図４に示すフローチャートを参照して説明する。ここでは、８行８列で６４個のセンサー装置１０を配置するシステム構成（図９参照）を例に挙げて説明する。

【0070】

本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１では、信号源位置推定処理の開始に先立って、当該信号源位置推定処理に必要な設定項目を設定する開始前設定処理を行う（ステップＳ１）。開始前設定処理は、例えば、表示部３７に設定画面を表示し、その設定画面に表示される各設定項目の設定欄に対する入力部３６からの設定値の入力を受け付けることにより行うことができる。ここで制御部３０では、装置制御部４０の監視条件設定機能が、ユーザによるターゲット信号源ＴＧ、到来方向推定対象周波数帯等の設定項目の入力（設定操作）を受け付けてその入力された各項目を設定する処理を行う。

【0071】

次いで、制御部３０では、ユーザによる、例えば、入力部３６での信号源位置推定処理の開始操作を受け付ける（ステップＳ２）。この開始操作は、例えば、上述した設定画面に表示されている「開始」ボタンを押下することにより行うことができる。

【0072】

ステップＳ２において信号源位置推定処理の開始操作が受け付けられると、制御部３０では、装置制御部４０が、各センサー装置１０に対して信号到来方向推定動作の開始指示を送出する（ステップＳ３）。

【0073】

各センサー装置１０は、制御部３０から信号到来方向推定動作の開始指示を受信すると、それぞれの配置箇所で受信されている信号の到来方向を推定する処理を実施する（ステップＳ４）。ステップＳ４における各センサー装置１０での信号到来方向推定処理は、制御部３０の装置制御部４０による遠隔制御により実施される。この遠隔制御により、各センサー装置１０では、それぞれの配置地点で受信される信号、すなわち、当該配置地点の周辺に存在している信号源１１０から到来する信号の到来方向を信号源１１０ごとに推定する処理を実行する。

【0074】

ステップＳ４での到来方向推定処理について、図５を参照して詳しく説明する。図５に示すように、到来方向推定処理において、制御部３０では、アンテナ制御機能によってそれぞれのセンサー装置１０の受信部２０ａにおけるアンテナ装置１１を遠隔制御し、監視条件設定機能により予め設定した周波数帯の無線信号を当該それぞれのセンサー装置１０の配置地点における到来信号としてアンテナ装置１１で受信させる（ステップＳ４０）。

【0075】

次いで、各センサー装置１０の受信部２０ａでは、アンテナ装置１１により受信された当該配置地点への到来信号（受信信号）を周波数変換部１２により周波数変換し、さらに該周波数変換後の無線信号をＡＤ変換部１３でアナログ信号からデジタル信号に変換して到来方向解析部２０ｂの信号分離部１４に入力する。信号分離部１４は、入力する無線信号から当該配置地点でその周囲から到来する複数の信号源成分（各信号源１１０からそれぞれ送出される信号）をそれぞれ分離する信号分離処理を実施し（ステップＳ４１）、該分離した信号源成分を信号解析部１５へ入力する。

【0076】

信号解析部１５において、信号分離部１４で分離された各信号源成分は、当該信号源１１０ごとに、それぞれ、解析処理部１５ａ、１５ｂ、...、１５ｎへ入力される。ここで解析処理部１５ａ、１５ｂ、...、１５ｎは、信号分離部１４から入力するそれぞれの信号源成分を取り込み、当該信号成分ごとに当該信号の到来方向を推定するための解析処理を実施する（ステップＳ４２）。

【0077】

ステップＳ４２での到来方向を推定するための解析処理について、センサー装置１０では、ＭＵＳＩＣ法による解析処理（ステップＳ４３）と、ビームフォーミング法による解析処理（ステップＳ４４）を実施する。

【0078】

具体的に、上記ステップＳ４３において、解析処理部１５ａ、１５ｂ、...、１５ｎは、ＭＵＳＩＣ解析処理部１６ａが上記入力信号のＭＵＳＩＣ角度スペクトラム（図６参照）を生成する。

【0079】

他方、上記ステップＳ４４において、解析処理部１５ａ、１５ｂ、...、１５ｎは、ビームフォーミング解析処理部１６ｂが上記入力信号のビームフォーミング角度スペクトラム（図７参照）を生成する。ＭＵＳＩＣ解析処理部１６ａ、ビームフォーミング解析処理部１６ｂは、それぞれが生成した信号源１１０ごとのＭＵＳＩＣ角度スペクトラム、ビームフォーミング角度スペクトラムを、到来方向推定部１７の単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎへそれぞれ入力する。

【0080】

引き続き、単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎは、ＭＵＳＩＣ法による解析結果とビームフォーミング法による解析結果とから一つの到来方向推定結果（角度）を導出する単一化処理を実施する（ステップＳ４５）。この単一化処理については、上述した単一化処理条件、すなわち、「ビームフォーミング法による角度スペクトラムの最大レベル（ピーク角度）に最も近いＭＵＳＩＣ法による角度スペクトラムのピーク角度」が事前に設定されている。ステップＳ４５において、単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎは、解析処理部１５ａ、１５ｂ、...、１５ｎからそれぞれ入力する信号源１１０ごとのＭＵＳＩＣ角度スペクトラムと、ビームフォーミング角度スペクトラムから、上記単一化処理条件を満足する単一化到来方向推定結果を導出するようになっている。

【0081】

ステップＳ４５での単一化処理について、図６、及び図７を参照してさらに詳しく説明する。図６は、ＭＵＳＩＣ法により解析された到来信号のＭＵＳＩＣ角度スペクトラムの一例を示し、図７は、ビームフォーミング法により解析された到来信号のビームフォーミング角度スペクトラムの一例を示している。

【0082】

図６、図７に示すように、ＭＵＳＩＣ角度スペクトラム、ビームフォーミング角度スペクトラムのいずれも、横軸を角度、縦軸を信号レベルとし、到来信号の到来方向（角度）をその信号レベルに関連付けて表わすものになっている。ＭＵＳＩＣ角度スペクトラム、ビームフォーミング角度スペクトラムからは、縦軸における信号レベルのピークを読み取り、上記ピークに対応する横軸上の角度を、当該角度スペクトラムを有する到来信号の到来方向（角度）として推定することができる。

【0083】

ＭＵＳＩＣ角度スペクトラム（図６参照）とビームフォーミング角度スペクトラム（図７参照）を比較すると、前者は後者に比べてピークの分解能が高いという特徴があり、後者は受信レベルが反映されるが前者は反映されないという特徴がある。この点を勘案し、本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１では、信号解析部１５での信号解析結果に基づいて信号到来方向を単一化する単一化処理方法として、ビームフォーミング角度スペクトラム上に現れる最大レベルに最も近いＭＵＳＩＣ角度スペクトラム上のピークを求め、そのピークに対応する角度を到来方向として推定する推定処理方法を適用している。

【0084】

到来方向推定部１７での信号到来方向の単一化処理の具体例を挙げると、図６及び図７に示される信号源＃０、＃１のうち、例えば、信号源＃０について、単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎは、図７におけるビームフォーミング角度スペクトラムから最大レベルに対応する角度（－１０°）を読み取り、次いで図６のＭＵＳＩＣ角度スペクトラムにおける上述した角度（－１０°）に最も近いピーク（＝－９°）を信号源＃０からの信号の到来方向として推定する処理を実施するようになっている。

【0085】

同様にして、信号源＃１について、単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎは、図７におけるビームフォーミング角度スペクトラムから最大レベルに対応する角度（５°）を読み取り、次いで図６のＭＵＳＩＣ角度スペクトラムにおける上述した角度（５°）に最も近いピーク（＝５°）を信号源＃１からの信号の到来方向と推定する処理を実施する。

【0086】

このように、各センサー装置１０の到来方向推定部１７では、信号源＃０、または＃１について、それぞれ、ビームフォーミング角度スペクトラムとＭＵＳＩＣ角度スペクトラムとの２つの到来方向推定結果から単一到来方向推定結果を導出する単一化処理機能を有している。この単一化処理は、単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎにより、そこに入力されてくる信号源１１０ごとに実施される。これにより、各センサー装置１０では、図５のステップＳ４５において、例えば、上述した信号源＃０、＃１についての単一化到来方向推定結果を得ることが可能となる。

【0087】

到来方向推定部１７は、上記ステップＳ４５において単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎにより導出された信号源１１０ごとの単一化到来方向推定結果を、外部Ｉ／Ｆ部１８を介して制御部３０へと送出する（ステップＳ４６）。

【0088】

ここで再び図４に戻って、所望の信号源１１０の位置推定処理動作について説明する。制御部３０では、ステップＳ３で各センサー装置１０に対して信号到来方向推定処理の開始を指示した後、当該指示に応じて信号到来方向推定処理を行う各センサー装置１０の単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎから送られてくる単一化到来方向推定結果を外部Ｉ／Ｆ部３４を介して受信し、到来方向推定結果データ５６（図８参照）としてまとめたうえでデータベース３５に格納する（ステップＳ５）。

【0089】

引き続き、制御部３０のデータ制御部５０において、信号源位置推定部５１は、ステップＳ５でデータベース３５に格納した到来方向推定結果データ５６に基づく監視エリア８内における所望の信号源１１０（すなわち、上記ステップＳ１で予め設定されたターゲット信号源ＴＧ）の位置を推定する処理を実行する（ステップＳ６）。

【0090】

ステップＳ６でのターゲット信号源ＴＧの位置推定結果は、データ制御部５０のデータ管理機能によって、例えば、データベース３５の所定の格納領域に格納される（ステップＳ７）。ターゲット信号源ＴＧの位置推定結果を格納した後、当該ターゲット信号源ＴＧの位置推定に係る一連の処理を終了する。

【0091】

次に、図４のステップＳ６での信号源位置推定部５１による位置推定処理について具体例を挙げてさらに詳しく説明する。ここで格子センサーネットワークシステム１は、例えば、図９に示すように６４個のセンサー装置１０を配置して構成され、図４のステップＳ１において、例えば、ターゲット信号源ＴＧとして信号源１１０－１（図９参照）が指定（設定）されたものとする。また、図４のステップＳ５において、制御部３０のデータベース３５には、例えば、図８に示す構成を有する到来方向推定結果データ５６が格納されており、ターゲット信号源ＴＧとして設定された信号源１１０－１は当該到来方向推定結果データ５６中の信号源Ｆに相当するものとする。

【0092】

この場合、ステップＳ６において、信号源位置推定部５１では、ステップＳ１で設定されたターゲット信号源ＴＧの属性情報をキーにして到来方向推定結果データ５６から信号源Ｆを検索し、さらに信号源Ｆが送出している信号を到来信号として受信しているセンサー装置１０－５３、１０－５４、１０－６３、１０－６４、及びセンサー装置１０－５３、１０－５４、１０－６３、１０－６４による信号源Ｆからの到来信号の到来方向をそれぞれ特定する。さらに信号源位置推定部５１は、センサー装置１０－５３、１０－５４、１０－６３、１０－６４による信号源Ｆからの到来信号の到来方向を総合的に検証して当該到来信号を送信している信号源Ｆの位置を特定する。

【0093】

上述した信号源Ｆの位置特定の処理に際し、信号源位置推定部５１は、到来方向推定結果データ５６を検索することで、ターゲット信号源ＴＧである信号源Ｆからの信号の到来方向が、センサー装置１０－５３では右下の方角（第１の方角：３０７度の方角）であり、センサー装置１０－５４では左下の方角（第２の方角：２１０度の方角）であり、センサー装置１０－６３では右上の方角（第３の方角：６３度の方角）であり、センサー装置１０－６４では左上の方角（第４の方角：１３９度の方角）であることを認識する。

【0094】

次いで、信号源位置推定部５１は、到来方向推定結果データ５６からセンサー装置１０－５３、１０－５４、１０－６３、１０－６４の配置位置（位置情報）を認識する。図８、図９に示すように、これらセンサー装置１０－５３、１０－５４、１０－６３、１０－６４の監視エリア８内における配置位置は事前に分かっている。これにより、信号源位置推定部５１は、センサー装置１０－５３、１０－５４、１０－６３、１０－６４の配置位置から上述した４つの方角（第１の方角から第４の方角）が指し示す位置を求め、その位置をターゲット信号源ＴＧである信号源Ｆの位置として検出する。

【0095】

このように、本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１では、図４のステップＳ６における所望の信号源１１０（ターゲット信号源ＴＧ）の位置推定処理によって、例えば、図９に示すように、監視エリア８内におけるターゲット信号源ＴＧ（信号源１１０－１）の位置（網掛けの丸によって示される）を特定することができる。

【0096】

図９に示すように、監視エリア８内には、一例として挙げたターゲット信号源ＴＧ（信号源１１０－１）以外にも他の信号源１１０－２（ＮＴＧ１）、１１０－３（ＮＴＧ２）等が存在し得る。本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１では、上述した到来方向推定結果データ５６中、ターゲット信号源ＴＧの位置推定に際して特定したセンサー装置１０－５３、１０－５４、１０－６３、１０－６４及びその周辺のセンサー装置１０での他の信号源ＮＴＧ１、ＮＴＧ２からの到来信号情報を参照することで、ターゲット信号源ＴＧの場所における他の信号源ＮＴＧ１、ＮＴＧ２からの干渉状況を認識することもできるようになっている。なお、他の信号源１１０－２（ＮＴＧ１）、１１０－３（ＮＴＧ２）もターゲット信号源ＴＧとして設定する（図４のステップＳ１参照）ことにより位置推定対象とし得るものである。

【0097】

また、本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１において、各センサー装置１０では、それぞれの配置位置での単数あるいは複数の信号源信号ごとに、ＭＵＳＩＣ法とビームフォーミング法による２種類の角度スペクトラムから単一化到来方向推定結果を導出する到来方向単一化処理機能を備えている。到来方向単一化処理機能においては、例えば、ビームフォーミング角度スペクトラムにおける最大レベルに最も近いＭＵＳＩＣ角度スペクトラムにおけるピークに対応する角度を単一化到来方向推定結果として導出するため、ビームフォーミング法単体の場合より角度分解能が向上する。また、ＭＵＳＩＣ法単体で受信レベルを検出するのに必要な到来波数推定を実施しなくてもよく、受信レベル検出に要する演算量も抑えることができる。これにより、本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１は、上述した２種類のうちのいずれかの角度スペクトラムを単独で用いる場合に比べて、煩雑な処理を必要とせずに精度よく信号到来方向を推定することが可能となる。

【0098】

さらに本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１の信号源位置推定方法によれば、上述した単一化到来方向推定結果として高精度に導き出された信号到来方向推定結果に基づいて監視エリア８内における所望のターゲット信号源ＴＧの位置推定精度を向上させることも可能となる。

【0099】

以上説明したように、本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１は、信号の到来方向を推定する複数のセンサー装置１０を監視エリア８内に格子状に配置し、それぞれのセンサー装置１０の信号の到来方向推定結果に基づき監視エリア８内の信号源１１０の位置を推定し、その位置における電波状況を監視するものである。

【0100】

本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１において、センサー装置１０は、複数の信号源１１０から到来する到来信号を信号源１１０ごとに分離する信号分離部１４と、分離された到来信号の到来方向をＭＵＳＩＣ法により信号源１１０ごとに解析するＭＵＳＩＣ解析処理部１６ａと、分離された到来信号の到来方向をビームフォーミング法により信号源１１０ごとに解析するビームフォーミング解析処理部１６ｂと、ＭＵＳＩＣ解析処理部１６ａによる到来信号の到来方向の解析結果、及びビームフォーミング解析処理部１６ｂによる到来信号の到来方向推定結果に基づき、信号源１１０ごとに到来信号の到来方向が単一化された単一化到来方向推定結果を導出する単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎと、を備えて構成されている。

【0101】

この構成により、本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１は、単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎによって、受信レベルが反映されるビームフォーミング法のメリットと、角度分解能が高いＭＵＳＩＣ法のメリットを生かした単一化到来方向推定結果を信号源１１０ごとに取得することができる。これにより、ビームフォーミング単体の場合より角度分解能が高く、受信レベルを反映させるための煩雑なデータ処理を必要とせずに信号源１１０からの信号到来方向の推定精度を向上させることが可能となる。

【0102】

また、本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１において、ＭＵＳＩＣ解析処理部１６ａは、到来信号のＭＵＳＩＣ角度スペクトラムを信号源１１０ごとに生成するとともに、ビームフォーミング解析処理部１６ｂは、到来信号のビームフォーミング角度スペクトラムを信号源１１０ごとに生成し、単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎは、ビームフォーミング角度スペクトラムにおける最大レベルに最も近いＭＵＳＩＣ角度スペクトラムにおけるピークに対応する角度を単一化到来方向推定結果として導出する構成を有する。

【0103】

この構成により、本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１は、ビームフォーミング角度スペクトラムにおける最大レベルに最も近いＭＵＳＩＣ角度スペクトラムにおけるピークに対応する角度を単一化の条件として規定しておくことで、信号源１１０ごとの単一化到来方向推定結果を容易に導出することができ、構成の簡略化、処理負荷の低減を図ることができる。

【0104】

また、本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１は、位置推定対象の信号源１１０（ターゲット信号源ＴＧ）を設定する設定機能部（入力部３６及び装置制御部４０）と、単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎにより導出された信号源１１０ごとの単一化到来方向推定結果に基づき、監視エリア８内における位置推定対象の信号源１１０の位置を推定する信号源位置推定部５１と、をさらに有する構成である。

【0105】

この構成により、本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１は、位置推定対象の信号源を設定機能部により設定することで、監視エリア８内に存在する所望の信号源１１０（ターゲット信号源ＴＧ）について、それぞれのセンサー装置１０の単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎにより高精度に導出された信号源１１０ごとの単一化到来方向推定結果に基づき、当該所望の信号源１１０（ターゲット信号源ＴＧ）の監視エリア８内における所在位置を容易かつ高精度に推定することが可能となる。

【0106】

また、本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１の信号到来方向推定方法は、信号の到来方向を推定する複数のセンサー装置１０を監視エリア８内に格子状に配置し、それぞれのセンサー装置１０の信号の到来方向推定結果に基づき監視エリア８内の信号源１１０の位置を推定し、その位置における電波状況を監視するために、複数の信号源１１０から到来する到来信号を信号源１１０ごとに分離する信号分離ステップ（Ｓ４１）と、分離された到来信号の到来方向をＭＵＳＩＣ法により信号源１１０ごとに解析するＭＵＳＩＣ解析処理ステップ（Ｓ４３）と、分離された到来信号の到来方向をビームフォーミング法により信号源１１０ごとに解析するビームフォーミング解析処理ステップ（Ｓ４４）と、ＭＵＳＩＣ解析処理ステップによる到来信号の到来方向の解析結果、及びビームフォーミング解析処理ステップによる到来信号の到来方向推定結果に基づき、信号源１１０ごとに到来信号の到来方向が単一化された単一化到来方向推定結果を導出する到来方向単一化処理ステップ（Ｓ４５）と、を含む構成を有している。

【0107】

この構成により、本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１の信号到来方向推定方法は、上述したいずれかの構成を有する格子センサーネットワークシステム１に適用することにより、到来方向単一化処理ステップによって、受信レベルが反映されるビームフォーミング法のメリットと、角度分解能が高いＭＵＳＩＣ法のメリットを生かした単一化到来方向推定結果を信号源１１０ごとに取得することができる。これにより、本実施形態に係る格子センサーネットワークシステム１の信号到来方向推定方法では、ビームフォーミング単体の場合より角度分解能が高く、受信レベルを反映させるための煩雑なデータ処理を必要とせずに信号到来方向の推定精度を向上させることが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0108】

以上のように、本発明は、ビームフォーミング単体の場合より角度分解能が高く、受信レベルを反映させるための煩雑なデータ処理を必要とせずに信号到来方向の推定精度を向上させることが可能であるという効果を奏し、センサー装置を格子状に配置した格子センサーネットワークシステム、及び信号到来方向推定方法全般に有用である。

【符号の説明】

【0109】

１ 格子センサーネットワークシステム
８ 監視エリア
９ ネットワーク
１０、１０－１１、１０－１２、１０－１３、...、１０－１８、１０－２１、１０－２２、１０－２３、...、１０－２８、１０－３１、１０－３２、１０－３３、...、１０－３８、......、１０－８１、１０－８２、１０－８３、...、１０－８８ 電波状況モニタリング装置（センサー装置）
１１ アンテナ装置
１２ 周波数変換部
１３ ＡＤ変換部
１４ 信号分離部（信号分離手段）
１５ 信号解析部
１５ａ、１５ｂ、...、１５ｎ 解析処理部
１６ａ ＭＵＳＩＣ解析処理部（ＭＵＳＩＣ解析処理手段）
１６ｂ ビームフォーミング解析処理部（ビームフォーミング解析処理手段）
１７ 到来方向推定部
１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎ 単一化処理部（到来方向単一化処理手段）
３０ 制御部
３６ 入力部（設定手段）
３７ 表示部
４０ 装置制御部（設定手段）
５０ データ制御部
５１ 信号源位置推定部（位置推定処理手段）
１１０、１１０－１、１１０－２、１１０－３ 信号源
ＴＧ 位置推定対象の信号源
ＮＴＧ１、２ 他の信号源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】