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特開2024-70964格子センサーネットワークシステム、及び信号源位置推定方法
(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】P2024070964
(43)【公開日】2024-05-24
(54)【発明の名称】格子センサーネットワークシステム、及び信号源位置推定方法
(51)【国際特許分類】
G01S 5/04 20060101AFI20240517BHJP
【ＦＩ】
G01S5/04
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022181619
(22)【出願日】2022-11-14
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2024-05-02
【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
【テーマコード（参考）】
5J062
【Ｆターム（参考）】
5J062BB05
5J062CC14
5J062HH05
(57)【要約】
【課題】所望の信号源の位置推定に係る処理負荷を低減しつつ位置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、及び信号源位置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は、信号源１１０から到来する信号の到来方向を推定する複数のセンサー装置１０（１０－１１～１０－８８）が、監視エリア８内に所定数の格子マスが形成されるように格子状に配置され、各センサー装置１０による信号源１１０からの信号の到来方向推定結果に基づき所望の信号源１１０が所在する格子マスの位置を推定する格子マス推定部５１と、監視エリア８内における所望の信号源１１０の位置を、該信号源１１０が所在する格子マス近辺の所定数のセンサー装置１０による到来方向推定結果に基づいて推定する信号源位置推定部５２と、を備えて構成される。
【選択図】図３
【解決手段】格子センサーネットワークシステム１は、信号源１１０から到来する信号の到来方向を推定する複数のセンサー装置１０（１０－１１～１０－８８）が、監視エリア８内に所定数の格子マスが形成されるように格子状に配置され、各センサー装置１０による信号源１１０からの信号の到来方向推定結果に基づき所望の信号源１１０が所在する格子マスの位置を推定する格子マス推定部５１と、監視エリア８内における所望の信号源１１０の位置を、該信号源１１０が所在する格子マス近辺の所定数のセンサー装置１０による到来方向推定結果に基づいて推定する信号源位置推定部５２と、を備えて構成される。
【選択図】図３
【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所望の信号源（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、
それぞれの前記センサー装置による前記到来方向推定結果に基づき、前記格子状の配置によって前記監視エリア内に４つの前記センサー装置ごとに一区画ずつ形成される格子マス（８１）のうち、前記所望の信号源が所在する前記格子マス（８１ａ）を推定する格子マス推定手段（５１）と、
前記所望の信号源が所在する前記格子マスの近辺の予め設定した所定数の前記センサー装置による前記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所望の信号源の位置を推定する信号源位置推定手段（５２）と、
を有す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。
それぞれの前記センサー装置による前記到来方向推定結果に基づき、前記格子状の配置によって前記監視エリア内に４つの前記センサー装置ごとに一区画ずつ形成される格子マス（８１）のうち、前記所望の信号源が所在する前記格子マス（８１ａ）を推定する格子マス推定手段（５１）と、
前記所望の信号源が所在する前記格子マスの近辺の予め設定した所定数の前記センサー装置による前記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所望の信号源の位置を推定する信号源位置推定手段（５２）と、
を有す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】
前記格子マス推定手段は、
それぞれの前記センサー装置による前記到来方向推定結果に対し、前記センサー装置が配置される行単位に当該行の前記センサー装置により推定された前記信号の到来方向をサーチする縦方向サーチプロセスと、前記センサー装置が配置される列単位に当該列の前記センサー装置により推定された前記信号の到来方向をサーチする横方向サーチプロセスと、を実施し、
前記縦方向サーチプロセスでは、最下段の行から一行ずつ上の行に遷移させながら前記到来方向が上か、または下かを当該行の前記センサー装置の前記到来方向推定結果間での多数決判定により決定し、前記到来方向が上から下に変化した行とその直前の行との間の一行の格子マスを縦方向格子マス候補として特定し、
前記横方向サーチプロセスでは、左端の列から一列ずつ右の列に遷移させながら前記到来方向が右か左かを当該列の前記センサー装置の前記到来方向推定結果間での多数決判定により決定し、前記到来方向が右から左に変化した列とその直前の列との間の一列の格子マスを横方向格子マス候補として特定し、
前記縦方向格子マス候補と前記横方向格子マス候補とに基づき前記所望の信号源が所在する前記格子マスを推定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。
それぞれの前記センサー装置による前記到来方向推定結果に対し、前記センサー装置が配置される行単位に当該行の前記センサー装置により推定された前記信号の到来方向をサーチする縦方向サーチプロセスと、前記センサー装置が配置される列単位に当該列の前記センサー装置により推定された前記信号の到来方向をサーチする横方向サーチプロセスと、を実施し、
前記縦方向サーチプロセスでは、最下段の行から一行ずつ上の行に遷移させながら前記到来方向が上か、または下かを当該行の前記センサー装置の前記到来方向推定結果間での多数決判定により決定し、前記到来方向が上から下に変化した行とその直前の行との間の一行の格子マスを縦方向格子マス候補として特定し、
前記横方向サーチプロセスでは、左端の列から一列ずつ右の列に遷移させながら前記到来方向が右か左かを当該列の前記センサー装置の前記到来方向推定結果間での多数決判定により決定し、前記到来方向が右から左に変化した列とその直前の列との間の一列の格子マスを横方向格子マス候補として特定し、
前記縦方向格子マス候補と前記横方向格子マス候補とに基づき前記所望の信号源が所在する前記格子マスを推定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】
前記格子マス推定手段は、
前記縦方向サーチプロセスにおいて、前記信号の到来方向が水平であるとの判定がなされた場合、１つ上の行へ遷移して当該行についての前記縦方向サーチプロセスを実行し、
前記横方向サーチプロセスにおいて、前記信号の到来方向が垂直であるとの判定がなされた場合、１つ右の列へ遷移して当該列についての前記横方向サーチプロセスを実行することを特徴とする請求項２に記載の格子センサーネットワークシステム。
前記縦方向サーチプロセスにおいて、前記信号の到来方向が水平であるとの判定がなされた場合、１つ上の行へ遷移して当該行についての前記縦方向サーチプロセスを実行し、
前記横方向サーチプロセスにおいて、前記信号の到来方向が垂直であるとの判定がなされた場合、１つ右の列へ遷移して当該列についての前記横方向サーチプロセスを実行することを特徴とする請求項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】
前記信号源位置推定手段は、前記所望の信号源が所在する格子マスの近辺の領域（８２）内の４個あるいは１６個のうちのいずれかの個数の前記センサー装置による前記到来方向推定結果に基づき前記所望の信号源の位置を推定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5】
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所望の信号源（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源位置推定方法であって、
それぞれの前記センサー装置による前記到来方向推定結果に基づき、前記格子状の配置によって前記監視エリア内に４つの前記センサー装置ごとに一区画ずつ形成される格子マス（８１）のうち、前記所望の信号源が所在する前記格子マス（８１ａ）を推定する格子マス推定ステップ（Ｓ５３）と、
前記所望の信号源が所在する前記格子マスの近辺の予め設定した所定数の前記センサー装置による前記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所望の信号源の位置を推定する信号源位置推定ステップ（Ｓ７）と、
を含むことを特徴とする信号源位置推定方法。
それぞれの前記センサー装置による前記到来方向推定結果に基づき、前記格子状の配置によって前記監視エリア内に４つの前記センサー装置ごとに一区画ずつ形成される格子マス（８１）のうち、前記所望の信号源が所在する前記格子マス（８１ａ）を推定する格子マス推定ステップ（Ｓ５３）と、
前記所望の信号源が所在する前記格子マスの近辺の予め設定した所定数の前記センサー装置による前記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所望の信号源の位置を推定する信号源位置推定ステップ（Ｓ７）と、
を含むことを特徴とする信号源位置推定方法。
【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のうち、所望の信号源の近辺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当該信号源の位置を推定し、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、及び信号源位置推定方法に関する。
【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無線端末或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では、監視エリア内に配置された各センサー装置でのそれぞれの信号源からの到来信号の到来方向推定結果に基づいて監視エリア内における所望の信号源の位置を推定し、その位置における電波状況を監視することを可能としている。従来の格子センサーネットワークシステムでは、所望の信号源とセンサー装置との距離を区別することなく全てのセンサー装置の到来方向推定結果を用いて信号源の詳細位置推定を行っており、全てのセンサー装置を使用した場合には処理負荷が増大する。また、所望の信号源とセンター装置との距離が遠いと到来方向推定誤差の影響を大きく受けるため、所望の信号源の位置推定精度が低下するという問題点があった。
【0012】
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、所望の信号源の位置推定に係る処理負荷を低減しつつ位置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、及び信号源位置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】
【0013】
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所望の信号源（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、それぞれの前記センサー装置による前記到来方向推定結果に基づき、前記格子状の配置によって前記監視エリア内に４つの前記センサー装置ごとに一区画ずつ形成される格子マス（８１）のうち、前記所望の信号源が所在する前記格子マス（８１ａ）を推定する格子マス推定手段（５１）と、前記所望の信号源が所在する前記格子マスの近辺の予め設定した所定数の前記センサー装置による前記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所望の信号源の位置を推定する信号源位置推定手段（５２）と、を有することを特徴とする。
【0014】
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、所望の信号源の位置を推定する処理を、所望の信号源が所在する格子マスの近辺の予め設定した所定数のセンサー装置による到来方向推定結果に基づいて実施することができ、信号源からの距離を区別することなく全てのセンサー装置による到来方向推定結果に基づいて所望の信号源の詳細位置推定を行う場合に比べて、位置推定に係るデータ量及び処理負荷を低減することができるとともに、到来方向推定誤差の影響を低く抑えて所望の信号源の位置推定精度を向上させることができる。また、格子マスの推定にも到来方向推定結果を使用することで、既存情報のみによる位置推定精度の向上を実現可能となる。
【0015】
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、前記格子マス推定手段は、それぞれの前記センサー装置による前記到来方向推定結果に対し、前記センサー装置が配置される行単位に当該行の前記センサー装置により推定された前記信号の到来方向をサーチする縦方向サーチプロセスと、前記センサー装置が配置される列単位に当該列の前記センサー装置により推定された前記信号の到来方向をサーチする横方向サーチプロセスと、を実施し、前記縦方向サーチプロセスでは、最下段の行から一行ずつ上の行に遷移させながら前記到来方向が上か、または下かを当該行の前記センサー装置の前記到来方向推定結果間での多数決判定により決定し、前記到来方向が上から下に変化した行とその直前の行との間の一行の格子マスを縦方向格子マス候補として特定し、前記横方向サーチプロセスでは、左端の列から一列ずつ右の列に遷移させながら前記到来方向が右か左かを当該列の前記センサー装置の前記到来方向推定結果間での多数決判定により決定し、前記到来方向が右から左に変化した列とその直前の列との間の一列の格子マスを横方向格子マス候補として特定し、前記縦方向格子マス候補と前記横方向格子マス候補とに基づき前記所望の信号源が所在する前記格子マスを推定する構成であってもよい。
【0016】
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、簡単なアルゴリズムで縦方向サーチプロセス、及び横方向サーチプロセスを実施して所望の信号源が所在する格子マスを容易に推定することが可能となる。
【0017】
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において、前記格子マス推定手段は、前記縦方向サーチプロセスにおいて、前記信号の到来方向が水平であるとの判定がなされた場合、１つ上の行へ遷移して当該行についての前記縦方向サーチプロセスを実行し、前記横方向サーチプロセスにおいて、前記信号の到来方向が垂直であるとの判定がなされた場合、１つ右の列へ遷移して当該列についての前記横方向サーチプロセスを実行する構成であってもよい。
【0018】
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、縦方向サーチプロセス中に信号の到来方向が水平であるとの判定がなされた場合、または、横方向サーチプロセス中に信号の到来方向が垂直であるとの判定がなされた場合、１つ先の行または列へ遷移して縦方向サーチプロセスまたは横方向サーチプロセスを滞りなく継続することができ、所望の信号源の位置推定処理へと円滑に進むことができる。
【0019】
また、本発明の請求項４に係る格子センサーネットワークシステムにおいて、前記信号源位置推定手段は、前記所望の信号源が所在する格子マスの近辺の領域（８２）内の４個あるいは１６個のうちのいずれかの個数の前記センサー装置による前記到来方向推定結果に基づき前記所望の信号源の位置を推定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４に係る格子センサーネットワークシステムは、詳細位置推定に全てのセンサー装置の到来方向推定結果を用いる必要はなく、所望の信号源が所在する格子マスの近辺の領域内の４個あるいは１６個のうちのいずれかの個数のセンサー装置による到来方向推定結果に基づき所望の信号源の位置を少ない処理負荷で精度よく推定することが可能となる。
【0021】
上記課題を解決するために、本発明の請求項５に係る信号源位置推定方法は、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所望の信号源（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源位置推定方法であって、それぞれの前記センサー装置による前記到来方向推定結果に基づき、前記格子状の配置によって前記監視エリア内に４つの前記センサー装置ごとに一区画ずつ形成される格子マス（８１）のうち、前記所望の信号源が所在する前記格子マス（８１ａ）を推定する格子マス推定ステップ（Ｓ５３）と、前記所望の信号源が所在する前記格子マスの近辺の予め設定した所定数の前記センサー装置による前記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所望の信号源の位置を推定する信号源位置推定ステップ（Ｓ７）と、を含むことを特徴とする。
【0022】
この構成により、本発明の請求項５に係る信号源位置推定方法は、請求項１～４のいずれかに記載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、所望の信号源の位置を推定する処理を、所望の信号源が所在する格子マスの近辺の予め設定した所定数のセンサー装置による到来方向推定結果に基づいて実施することができる。これにより、全てのセンサー装置による到来方向推定結果を基にして信号源の詳細位置推定を行う場合に比べて、位置推定に係るデータ量及び処理負荷を低減することができるとともに、到来方向推定誤差の影響を低く抑えて所望の信号源の位置推定精度を向上させることができる。また、格子マスの推定にも到来方向推定結果を使用することで、既存情報のみによる位置推定精度の向上を実現可能となる。
【発明の効果】
【0023】
本発明は、所望の信号源の位置推定に係る処理負荷を低減しつつ位置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、及び信号源位置推定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【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10】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11】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が所在する格子マス近辺のセンサー装置の到来方向推定結果に基づく当該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】
【0025】
以下、本発明に係る格子センサーネットワークシステム、及び信号源位置推定方法の実施形態について図面を用いて説明する。
【0026】
（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１１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。
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１１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。
【0027】
図１、図１１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＝５、６、７、...）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。
【0028】
上述した各センサー装置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１１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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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１１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。
【0033】
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１１参照。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。
【0034】
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では、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。
【0035】
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において、制御部３０は、監視エリア８内に配置される全てのセンサー装置１０で上述した単一化処理によって高精度に導き出された到来方向推定結果のうち、所望の信号源１１０の近辺の予め設定した所定数のセンサー装置１０での到来方向推定結果のみを使って所望の信号源１１０の所在位置を推定するようになっている。所望の信号源１１０に近いセンサー装置１０を特定するために、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の制御部３０では、それぞれのセンサー装置１０による到来方向推定結果に基づき所望の信号源１１０が所在する格子マス８１ａ（図１１参照）を推定する格子マス推定機能としての格子マス推定部５１を備えている。
【0036】
格子マスについて説明する。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でのセンサー装置１０の配置形態、例えば、図１１に示す配置形態によれば、格子状に配置されたそれぞれ４つのセンサー装置１０ごとに該４つのセンサー装置１０によって囲まれた一区画のマス目が形成される。本実施形態では、図１１において、それぞれ４つのセンサー装置１０によって囲まれる１つのマス目を格子マス８１と称するものとする。図１１に示すように、正方形の監視エリア８内に６４個のセンサー装置１０を等間隔で格子状に配置する配置形態によれば、縦横７個ずつ、合計４９個の正方形の格子マス８１が形成される。格子マス８１のうち、所望の信号源１１０－１（ターゲット信号源ＴＧ）が所在する格子マス８１には符号８１ａを付している。また、所望の信号源１１０－１（ターゲット信号源ＴＧ）が所在する格子マス８１ａの近辺の領域８２には、例えば、１６個のセンサー装置１０が含まれている。
【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では、ターゲット信号源ＴＧが所在する格子マス８１ａの近辺の領域８２内の所定数のセンサー装置１０での到来方向推定結果を用いることで、全てのセンサー装置１０の到来方向推定結果を利用する場合に比べて、ターゲット信号源ＴＧの位置推定に係るデータ処理量を低減することが可能となる。また、全てのセンサー装置１０の到来方向推定結果を利用する場合に比べて、到来方向推定誤差の影響を低く抑えて所望の信号源の位置推定精度を向上させることができる。さらには、格子マス８２ａの推定にも到来方向推定結果を使用することで、既存情報のみによる位置推定精度の向上を実現可能となる。
【0038】
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、図３に示すデータ制御部５０の構成要素として信号源位置推定部５２をさらに有している。信号源位置推定部５２は、格子マス推定部５１により推定された格子マス８１ａ内に所在している所望の信号源１１０－１の監視エリア８内での位置を、当該格子マス８１ａの近辺の領域８２内の所定数のセンサー装置１０による到来方向推定結果に基づき推定する信号源位置推定機能を実現する。図１１には、格子マス８１ａの近辺の領域８２に配置されている１６個のセンサー装置１０による到来方向推定結果に基づいて所望の信号源１１０－１の位置を推定した後の監視エリア８内の電波監視状態を示している。信号源位置推定部５２は、本発明の信号源位置推定手段を構成している。
【0039】
上述したように、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、所望の信号源１１０の位置を推定するために、全てのセンサー装置１０の到来方向推定結果を用いて信号源１１０が所在する格子マス８１ａを推定する第１の処理機能と、格子マス８１ａの近辺のセンサー装置１０の到来方向推定結果を用いて所望の信号源１１０の位置を推定する第２の処理機能とを有している。第１の処理機能によって大雑把な位置推定（格子マス推定）処理を行い、その後、第２の処理機能によって詳細な位置推定処理を行うことで、所望の信号源１１０から距離の近いセンサー装置１０の到来方向推定結果のみを用いて（距離の遠いセンサー装置１０の到来方向推定結果を用いず）精度の高い位置推定を実現可能となる。
【0040】
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。
【0041】
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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１１参照）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、或いは、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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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８参照）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９参照）を生成する処理回路である。
【0051】
到来方向推定部１７は、本発明の到来方向推定手段に相当し、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。
【0052】
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。
【0053】
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１０参照）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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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、或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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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信号源ＴＧとする信号源１１０、ターゲット信号源ＴＧの詳細位置推定に使用する格子マス８１ａの近辺のセンサー装置１０の個数などが挙げられる。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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
データ制御部５０は、データ管理機能、格子マス推定機能、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。
【0067】
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１０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。
【0068】
図１０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、到来信号源数、信号の到来方向、到来信号情報等の情報を格納した構成を有している。図１０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１１において、センサー装置１０－１１を例に挙げて到来方向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。
【0069】
図１０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。
【0070】
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。
【0071】
格子マス推定機能は、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所望の信号源１１０（ターゲット信号源ＴＧ）が所在している格子マス８１ａを推定する、すなわち、上述した大雑把な位置推定処理を行う機能部であり、図３のデータ制御部５０における格子マス推定部５１に相当する。格子マス推定部５１は、本発明の格子マス推定手段を構成している。
【0072】
格子マス推定部５１は、後で図６、図７を参照して詳述するように、それぞれのセンサー装置１０による到来方向推定結果に対し、センサー装置１０が配置される行単位に当該行のセンサー装置１０による到来方向推定結果をサーチする縦方向サーチプロセス（図６のステップＳ５１の「縦方向の推定」参照）と、センサー装置１０が配置される列単位に当該列のセンサー装置１０による到来方向推定結果をサーチする横方向サーチプロセス（図６のステップＳ５２の「横方向の推定」参照）と、を実施する。
【0073】
縦方向サーチプロセスでは、最下段の行から一行ずつ上に遷移させながら所望の信号源１１０からの信号の到来方向が上か、または下かを当該行上のセンサー装置１０の到来方向推定結果間での多数決判定により決定し、到来方向が上から下に変化した行とその直前の行との間の一行の格子マスを縦方向格子マス候補として特定し（図７のステップＳ６１～Ｓ６３参照）、横方向サーチプロセスでは、左端の列から一列ずつ右の列に遷移させながら到来方向が右か左かを当該列のセンサー装置１０の到来方向推定結果間での多数決判定により決定し、到来方向が右から左に変化した列とその直前の列との間の一列の格子マスを横方向格子マス候補として特定した（図７のステップＳ６４～Ｓ６６参照）うえで、縦方向格子マス候補の行と横方向格子マス候補の列とに基づき所望の信号源１１０が所在する、例えば、図１１に示す格子マス８２ａ（図６のステップＳ５３、図７のステップＳ６７、図１１参照）を推定するようになっている。
【0074】
ここで格子マス推定部５１は、縦方向サーチプロセスにおいて、信号の到来方向が水平であるとの判定がなされた場合には、さらに１つ先の行へ遷移して当該行についての縦方向サーチプロセスを実行し、横方向サーチプロセスにおいて、信号の到来方向が垂直であるとの判定がなされた場合には、さらに１つ先の列へ遷移して当該列についての横方向サーチプロセスを実行するような構成であってもよい。
【0075】
信号源位置推定機能は、上述した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のうちの、上述した格子マス推定部５１によって推定された格子マス８１ａの近辺の領域８２内の所定数のセンサー装置１０に対応する到来方向推定結果に基づき、監視エリア８内における所望の信号源１１０の所在位置を推定する、すなわち、上述した詳細位置推定処理を行う機能部であり、図３の制御部３０のデータ制御部５０における信号源位置推定部５２に相当する。
【0076】
具体的に、信号源位置推定部５２は、センサー装置１０が例えば図１１に示すように８行８列に６４個配置され、そのうちの４つずつのセンサー装置１０で囲まれる４９個の格子マス８１が形成され得る構成である場合には、格子マス推定部５１によって推定された、所望の信号源１１０（ターゲット信号源ＴＧ）が所在する格子マス８１ａの近辺の例えば４個、１６個、３６個のうちの予め設定したいずれかの個数のセンサー装置１０による到来方向推定結果、当該各センサー装置１０の位置情報等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。
【0077】
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５２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。
【0078】
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１１参照）を例に挙げて説明する。
【0079】
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、領域８２（図１１参照）に含まれるセンサー装置数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。
【0080】
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。
【0081】
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）。
【0082】
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。
【0083】
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）。
【0084】
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。
【0085】
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）。
【0086】
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。
【0087】
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８参照）を生成する。
【0088】
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９参照）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。
【0089】
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。
【0090】
ステップＳ４５での単一化処理について、図８、及び図９を参照してさらに詳しく説明する。図８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９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。
【0091】
図８、図９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。
【0092】
ＭＵＳＩＣ角度スペクトラム（図８参照）とビームフォーミング角度スペクトラム（図９参照）を比較すると、前者は後者に比べてピークの角度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を持つ。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。
【0093】
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８及び図９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９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８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。
【0094】
同様にして、信号源＃１について、単一化処理部１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎは、図９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８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。
【0095】
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。
【0096】
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）。
【0097】
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１０参照）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）。
【0098】
続いて制御部３０では、例えば、データ制御部５０内に設けられる格子マス推定部５１が、ステップＳ１で設定されているターゲット信号源ＴＧが所在する格子マス８１ａを推定する処理を実行する（ステップＳ６）。
【0099】
ステップＳ６での格子マス推定処理について、図６、及び図７を参照してさらに詳しく説明する。図６は、図４のステップＳ６における制御部３０での格子マス推定処理動作を示すフローチャートである。図７は、図６の格子マス推定処理動作における状態遷移を示している。
【0100】
ステップＳ６での格子マス推定処理において、データ制御部５０の格子マス推定部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を検索対象とし、ステップＳ１でターゲット信号源ＴＧとして設定されている所望の信号源１１０について、その信号源１１０が送出する信号の到来方向の推定結果をサーチする縦方向サーチプロセス（縦方向の推定）を監視エリア８内に配置されたセンサー装置１０の行単位に実行する（ステップＳ５１）。
【0101】
縦方向サーチプロセスにおいて、格子マス推定部５１は、監視エリア８における最下段の行から一行ずつ上の行に遷移させながら到来方向が上かまたは下かを当該行上の８個のセンサー装置１０間での多数決判定により決定し、多数決判定が上から下に変化した行とその直前の行との間の１行７連の格子マス８１を縦方向格子マス候補として特定する。
【0102】
上記縦方向サーチプロセスが終わると、次いで格子マス推定部５１は、所望の信号源１１０について、その信号源１１０が送出する信号の到来方向の到来方向推定結果をサーチする横方向サーチプロセス（横方向の推定）を監視エリア８内に配置されたセンサー装置１０の列単位に実行する（ステップＳ５２）。横方向サーチプロセスにおいて、格子マス推定部５１は、監視エリア８における左端から１列ずつ右の列に遷移させながら到来方向が右か左かを当該列上の８個のセンサー装置１０間での多数決判定により決定し、多数決判定が右から左に変化した列とその直前の列との間の１列７連の格子マス８１を横方向格子マス候補として特定する。
【0103】
上記横方向サーチプロセスが終了すると、さらに格子マス推定部５１は、上記ステップＳ５１で特定された縦方向格子マス候補の行と、上記ステップＳ５２で特定された横方向格子マス候補の列とに基づいて、これらの行と列が交わる格子マス８１を所望の信号源１１０が所在する格子マス８１ａとして推定する処理を実施する（ステップＳ５３）。
【0104】
上記ステップ５１～Ｓ５３の処理を経て、所望の信号源１１０が所在する格子マス８１ａとして推定する処理が終了すると、図４のステップＳ７以降の処理へ進む。
【0105】
【0106】
図７は、図６の格子マス推定処理における状態遷移を示している。図７において、ステップＳ６１～Ｓ６３は、図６のステップＳ５１の縦方向の推定の処理（縦方向サーチプロセス）における状態遷移を示し、ステップＳ６４～Ｓ６６は、図６のステップＳ５２の横方向の推定の処理（横方向サーチプロセス）における状態遷移を示している。ステップＳ６７は、図６のステップＳ５３の処理に対応している。
【0107】
図１１は、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におけるセンサー装置１０の配置形態と、所望の信号源１１０－１（ターゲット信号源ＴＧ）が所在する格子マス８１ａの近辺のセンサー装置１０の到来方向推定結果に基づくターゲット信号源ＴＧの位置推定後の電波監視状態を示す模式図である。図１１において、６４個のセンサー装置１０が８行８列の格子状に配置され、これらセンサー装置１０の配置によって、監視エリア８には４９個の格子マス８１が形成されている。
【0108】
図１１において、センサー装置１０の配置については、一番上の行から順に下の行にかけて、ぞれぞれ、１、２、３、４、５、６、７、８行目といい、図１１の左端の列から順に右の列にかけて、ぞれぞれ、１、２、３、４、５、６、７、８列目というものとする。図１１は、特に、６行目と５行目の間の格子マス行でかつ３列目と４列目の間の格子マス列が交差する位置の格子マス８１がターゲット信号源ＴＧの所在する格子マス８１ａとして認識され、当該格子マス８１ａの近辺の１６個のセンサー装置１０の到来方向推定結果に基づいてターゲット信号源ＴＧの位置を推定した結果（図中、網掛けの丸）を示している。
【0109】
図７に示すように、図６の格子マス推定処理（ステップＳ５１～Ｓ５３）は、縦方向サーチ初期のステップ（ステップＳ６１）から開始される。ステップＳ６１において、格子マス推定部５１は、到来方向推定結果データ５６を対象に、監視エリア８（図１１参照）の８行目の８個のセンサー装置１０のそれぞれで推定された到来方向が上か、下か、或いは水平かをサーチし、そのサーチ結果に基づいて到来方向が上か、または下か、若しくは水平かのいずれであるかを多数決によって判定する（この例では、上と下の多い方を到来方向がそれぞれ上、下と判定し、上と下が同数のときに到来方向が水平と判定する）。
【0110】
上記多数決判定において、到来方向が下であると判定された場合（ステップＳ６１で「下」）、格子マス推定部５１は処理を終了する。
【0111】
また、上記多数決判定において、到来方向が水平であると判定された場合（ステップＳ６１で「水平」）、格子マス推定部５１は、ステップＳ６２へと処理を進める。
【0112】
また、ステップＳ６１の縦方向サーチ初期の処理での上記多数決判定において、到来方向が上であると判定された場合（ステップＳ６１で「上」）も、格子マス推定部５１は、ステップＳ６２に処理を進める。ステップＳ６２において、格子マス推定部５１は、縦方向サーチ継続の処理を実施する。ここで格子マス推定部５１は、到来方向推定結果データ５６を対象に、監視エリア８の７行目の８個のセンサー装置１０のそれぞれで推定された到来方向が上か、下か、水平かをサーチし、そのサーチ結果に基づいて到来方向が上か、または下か、若しくは水平かのいずれであるかを多数決で判定する（ステップＳ６２）。
【0113】
上記ステップＳ６２での上記多数決判定において到来方向推定結果が上と判定された場合、及び水平と判定された場合（ステップＳ６２で「上・水平」）、格子マス推定部５１は、サーチ対象の行をさらに一つ上の行へと進めたうえで当該ステップＳ６２の処理を続行する。
【0114】
すなわち、ステップＳ６２において、格子マス推定部５１は、到来方向推定結果データ５６を対象に、監視エリア８の７行目、６行目、５行目、４行目、３行目、２行目、１行目の順番で各行のそれぞれのセンサー装置１０で推定された到来方向を用いた多数決判定を実施する。
【0115】
その間、格子マス推定部５１は、各行の多数決判定において到来方向が上であると判定された場合、及び水平であると判定された場合（ステップＳ６２で「上・水平」）には、サーチ対象の行をさらに一つ上へと進めたうえで当該ステップＳ６２の処理を続行する。
【0116】
これに対し、各行の多数決判定において到来方向が下であると判定された場合（ステップＳ６２で「下」）、格子マス推定部５１は、サーチ対象の行を一つ上の行へ進めることを止め、このときに到来方向が下であると判定された行とその一つ前の行との間の横並びの７個の格子マス８１を縦方向格子マス候補と決定する（ステップＳ６３）。
【0117】
このように、格子マス推定部５１は、上記ステップＳ６１～Ｓ６３の一連の動作遷移により、格子状配置の８行目から順に１行目までそれぞれ８個のセンサー装置１０の到来方向推定結果を用いた多数決判定を行っていき、多数決判定の結果が上から下に転じた行とその一つ前の行との間の１行７連の格子マス８１を縦方向格子マス候補として選定する。一例を挙げると、例えば、図１１に示すように監視エリア８内の信号源１１０－１をターゲット信号源ＴＧとして該ターゲット信号源ＴＧが所在する格子マス８１ａを推定した場合、５行目の多数決判定において、多数決判定の結果が上から下に転じ、６行目と５行目との間の横並びの７つの格子マス８１が縦方向格子マス候補として選定される。
【0118】
上記ステップＳ６３において縦方向格子マス候補を決定した後、格子マス推定部５１は、横方向サーチ初期のステップ（ステップＳ６４）へと処理を進める。ステップＳ６４において、格子マス推定部５１は、到来方向推定結果データ５６を対象に、監視エリア８の一番左の列の８個のセンサー装置１０のそれぞれで推定された到来方向が右か、左か、若しくは垂直かのいずれであるかをサーチし、そのサーチ結果に基づいて到来方向が右か、左か、或いは垂直かを多数決によって判定する（この例では、右と左の多い方を到来方向がそれぞれ右、左と判定し、右と左が同数のときに到来方向が垂直と判定する）。
【0119】
上記多数決判定において、到来方向が左であると判定された場合（ステップＳ６４で「左」）、格子マス推定部５１は処理を終了する。
【0120】
また、ステップＳ６４の横方向サーチ初期の処理での上記多数決判定において、到来方向が垂直であると判定された場合（ステップＳ６４で「垂直」）、格子マス推定部５１は、ステップＳ６５に処理を進める。
【0121】
また、上記ステップＳ６４での上記多数決判定において、到来方向が右であると判定された場合（ステップＳ６４で「右」）も、格子マス推定部５１は、ステップＳ６５に遷移する。ステップＳ６５において、格子マス推定部５１は、横方向サーチ継続の処理を実施する。ここで格子マス推定部５１は、到来方向推定結果データ５６を対象に、監視エリア８の２列目の８個のセンサー装置１０のそれぞれで推定された到来方向が右か、左か、垂直かをサーチし、そのサーチ結果に基づいて到来方向が右か、または左か、若しくは垂直かのいずれであるかを多数決で判定する（ステップＳ６５）。
【0122】
ステップＳ６５での上記多数決判定において到来方向推定結果が右と判定された場合、及び垂直と判定された場合（ステップＳ６５で「右・垂直」）、格子マス推定部５１は、サーチ対象の列をさらに一つ右の列へと進めたうえで当該ステップＳ６５の処理を続行する。
【0123】
すなわち、ステップＳ６５において、格子マス推定部５１は、到来方向推定結果データ５６を対象に、監視エリア８の２列目、３列目、４列目、５列目、６列目、７列目、８列目の順番で各列のそれぞれのセンサー装置１０で推定された到来方向を用いた多数決判定を実施する。
【0124】
その間、格子マス推定部５１は、各列の多数決判定において到来方向が右であると判定された場合、及び垂直であると判定された場合（ステップＳ６５で「右・垂直」）には、サーチ対象の列をさらに一つ右へと進めたうえで当該ステップＳ６５の処理を続行する。
【0125】
これに対し、各列の多数決判定において到来方向が左であると判定された場合（ステップＳ６５で「左」）、格子マス推定部５１は、サーチ対象の列を一つ右の列へ進めることを止め、このときに到来方向が左であると判定された列とその一つ前の列との間の縦並びの７個の格子マス８１を横方向格子マス候補と決定する（ステップＳ６６）。
【0126】
このように、格子マス推定部５１は、上記ステップＳ６４～Ｓ６６の一連の動作遷移により、格子状配置の１列目から順に８列目までそれぞれ８個のセンサー装置１０の到来方向推定結果を用いた多数決判定を行っていき、多数決判定の結果が右から左に転じた列とその一つ前の列との間の１列７連の格子マス８１を横方向格子マス候補として選定する。一例を挙げると、例えば、図１１に示すように監視エリア８内の信号源１１０－１をターゲット信号源ＴＧとして該ターゲット信号源ＴＧが所在する格子マス８１ａを推定した場合、４列目の多数決判定において、多数決判定の結果が右から左に転じ、３列目と４列目との間の縦並びの７つの格子マス８１が横方向格子マス候補として選定される。
【0127】
上記ステップＳ６６において横方向格子マス候補を決定した後、格子マス推定部５１は、所望の信号源１１０（例えば、図１１の信号源１１０－１）が所在する格子マス８１の位置を推定するステップ（ステップＳ６７）へと処理を進める。
【0128】
ここで格子マス推定部５１は、上記ステップＳ６３で決定した縦方向格子マス候補、及び上記ステップＳ６６で決定した横方向格子マス候補と、に基づいて、ターゲット信号源ＴＧが所在する格子マス８１ａの位置を推定する処理を実施する（ステップＳ６７）。図１１を例に挙げて説明すると、格子マス推定部５１は、監視エリア８における縦方向格子マス候補である下から３個目の格子マス行と、同じく横方向格子マス候補である左から３個目の格子マス列とが交わった位置の格子マス８１を特定し、該格子マス８１をターゲット信号源ＴＧが所在する格子マス８１ａとして推定するようになっている。
【0129】
上述したように、図４のステップＳ６においては、図７に示す一連の状態遷移による図６のステップＳ５１～Ｓ５３の処理によって所望の信号源１１０が所在する格子マス８１ａの推定処理が実施される。格子マス８１ａの推定処理が完了すると、制御部３０は図４のステップＳ７以降の処理を続行する。
【0130】
ここで再び図４に戻って、ステップＳ７以降の処理動作について説明する。データ制御部５０の格子マス推定部５１により、上記ステップＳ６でターゲット信号源ＴＧが所在する格子マス８１ａを推定（図６、図７参照）した後、引き続き、信号源位置推定部５２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、及びステップＳ６での格子マス８１ａの推定結果に基づいて、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Ｓ７）。
【0131】
ステップＳ７において、信号源位置推定部５２は、まず、上述した到来方向推定結果データ５６を検索し、ステップＳ６で推定されたターゲット信号源ＴＧが所在している格子マス８１ａの近辺の所定数のセンサー装置１０を特定する（ステップＳ７ａ）。ここで特定すべき「格子マス８１ａの近辺のセンサー装置１０の数」は、例えば、上記ステップＳ１でユーザにより予め設定できるようになっている。ここで設定し得る「格子マス８１ａの近辺のセンサー装置１０の数」としては、センサー装置１０を６４個配置したシステム構成（図１１参照）にあっては、例えば、４個、１６個、３６個等の個数が挙げられる。但し、設定し得る「格子マス８１ａの近辺のセンサー装置１０の数」は、これらの個数に限られるものではなく、センサー装置１０の個数などに応じて適宜な個数を設定することが可能である。
【0132】
引き続き、信号源位置推定部５２は、ステップＳ７ａで特定した所定数のセンサー装置１０それぞれの到来方向推定結果を到来方向推定結果データ５６から読み出し、読み出した所定数のセンサー装置１０の到来方向推定結果に基づいてターゲット信号源ＴＧの監視エリア８内での位置を推定する処理を実施する（ステップＳ７ｂ）。
【0133】
ステップＳ７でのターゲット信号源ＴＧについての位置推定処理が終了すると、データ制御部５０のデータ管理機能は、ターゲット信号源ＴＧの位置推定結果を、例えば、データベース３５の所定の格納領域に格納する（ステップＳ８）。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。
【0134】
次に、図４のステップＳ７での所望の信号源１１０の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１１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１１参照）が指定（設定）され、ターゲット信号源ＴＧが所在する格子マス８１ａの近辺のターゲット信号源ＴＧの数として「１６」が予め設定されているものとする。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１０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。
【0135】
この場合、図４のステップＳ７ａにおいて、信号源位置推定部５２は、ステップＳ６における格子マス推定結果から、ターゲット信号源ＴＧ（この例では、信号源Ｆ）が所在する格子マス８１が格子マス８１ａ（図１１参照）であることを認識したうえで、該格子マス８１ａの周囲の、図１１に点線で示す領域８２内の１６個のセンサー装置１０－４２、１０－４３、１０－４４、１０－４５、１０－５２、１０－５３、１０－５４、１０－５５、１０－６２、１０－６３、１０－６４、１０－６５、１０－７２、１０－７３、１０－７４、１０－７５を格子マス８１ａ（ターゲット信号源ＴＧ）の近辺のセンサー装置１０として特定する。
【0136】
次いで、図４のステップＳ７ｂにおいて、信号源位置推定部５２は、到来方向推定結果データ５６から、ステップＳ７ａで特定した１６個（ターゲット信号源ＴＧの近辺）のセンサー装置１０それぞれの信号源Ｆからの到来信号の到来方向推定結果を検索し、これら１６個のセンサー装置１０それぞれの信号源Ｆからの到来信号の到来方向推定結果に基づいてターゲット信号源ＴＧの位置を推定する。
【0137】
その際、信号源位置推定部５２は、上記１６個のセンサー装置１０それぞれの信号源Ｆからの到来信号の到来方向を逆にたどってターゲット信号源ＴＧの位置を推定する。
【0138】
簡単のため、ここでは、上記１６個のセンサー装置１０のうちの格子マス８１ａを規定する４個のセンサー装置１０－５３、１０－５４、１０－６３、１０－６４の信号源Ｆからの到来信号の到来方向推定結果に基づいてターゲット信号源ＴＧの位置を推定する場合を例に挙げて説明する。
【0139】
この場合、信号源位置推定部５２は、上記ステップ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全てのセンサー装置１０のうちの、上述した格子マス８１ａの直近の４個のセンサー装置１０－５３、１０－５４、１０－６３、１０－６４をそれぞれ特定する。さらに信号源位置推定部５２は、特定したセンサー装置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勘案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。
【0140】
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５２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について、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。
【0141】
次いで、信号源位置推定部５２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１０、図１１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５２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。
【0142】
ここでは、説明を簡単にするため、ターゲット信号源ＴＧが所在する格子マス８１ａの直近のセンサー装置１０－５３、１０－５４、１０－６３、１０－６４それぞれでの信号源Ｆからの到来信号の到来方向推定結果を総合的に勘案してターゲット信号源ＴＧの位置を推定する場合について説明したが、格子マス８１ａの周囲の領域８２内の例えば１６個のセンサー装置１０－４２、１０－４３、１０－４４、１０－４５、１０－５２、１０－５３、１０－５４、１０－５５、１０－６２、１０－６３、１０－６４、１０－６５、１０－７２、１０－７３、１０－７４、１０－７５による信号源Ｆからの到来信号の到来方向推定結果を参照する場合も同様の処理によってターゲット信号源ＴＧの位置を推定することができる。
【0143】
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Ｓ７における所望の信号源１１０（ターゲット信号源ＴＧ）の位置推定処理において、それ以前に推定されたターゲット信号源ＴＧが所在する格子マス８１ａの近辺の予め設定した限られた数のセンサー装置１０での到来方向推定結果を参照しつつ、例えば、図１１に示すように、格子マス８１ａ内の網掛けの丸によって示される位置をターゲット信号源ＴＧ（信号源１１０－１）の位置として特定することができる。
【0144】
図１１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における他の信号源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。
【0145】
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、信号源１１０から送出される信号の到来方向を推定する到来方向推定部１７を有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、所望の信号源１１０（ターゲット信号源ＴＧ）の近辺のセンサー装置１０の信号の到来方向推定結果に基づいて監視エリア８内の所望の信号源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。
【0146】
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、それぞれのセンサー装置１０による到来方向推定結果に基づき、格子状の配置によって監視エリア８内に４つのセンサー装置１０ごとに一区画ずつ形成される格子マス８１のうち、所望の信号源１１０が所在する格子マス８１ａを推定する格子マス推定部５１と、所望の信号源１１０が所在する格子マス８１ａの近辺の予め設定した所定数のセンサー装置１０による到来方向推定結果に基づき、監視エリア８内における所望の信号源１１０の位置を推定する信号源位置推定部５２と、を備えて構成される。
【0147】
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、所望の信号源１１０の位置を推定する処理を、所望の信号源１１０が所在する格子マス８１ａの近辺の予め設定した所定数のセンサー装置１０による到来方向推定結果に基づいて実施することができ、信号源からの距離を区別することなく全てのセンサー装置１０による到来方向推定結果に基づいて所望の信号源１１０の詳細位置推定を行う場合に比べて、位置推定に係るデータ量及び処理負荷を低減することができるとともに、到来方向推定誤差の影響を低く抑えて所望の信号源１１０の位置推定精度を向上させることができる。また、格子マス８１ａの推定にも到来方向推定結果を使用することで、既存情報のみによる位置推定精度の向上を実現可能となる。
【0148】
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、格子マス推定部５１は、それぞれのセンサー装置１０による到来方向推定結果に対し、センサー装置１０が配置される行単位に当該行のセンサー装置１０により推定された信号の到来方向をサーチする縦方向サーチプロセスと、センサー装置１０が配置される列単位に当該列のセンサー装置１０により推定された信号の到来方向をサーチする横方向サーチプロセスと、を実施し、縦方向サーチプロセスでは、最下段の行から一行ずつ上の行に遷移させながら到来方向が上か、または下かを当該行のセンサー装置１０の到来方向推定結果間での多数決判定により決定し、到来方向が上から下に変化した行とその直前の行との間の一行の格子マスを縦方向格子マス候補として特定し、横方向サーチプロセスでは、左端の列から一列ずつ右の列に遷移させながら到来方向が右か左かを当該列のセンサー装置１０の到来方向推定結果間での多数決判定により決定し、到来方向が右から左に変化した列とその直前の列との間の一列の格子マスを横方向格子マス候補として特定し、縦方向格子マス候補と横方向格子マス候補とに基づき所望の信号源１１０が所在する格子マス８１ａを推定する構成を有する。
【0149】
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、簡単なアルゴリズムで縦方向サーチプロセス、及び横方向サーチプロセスを実施して所望の信号源が所在する格子マスを容易に推定することが可能となる。
【0150】
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、格子マス推定部５１は、縦方向サーチプロセスにおいて、信号の到来方向が水平であるとの判定がなされた場合、１つ上の行へ遷移して当該行についての縦方向サーチプロセスを実行し、横方向サーチプロセスにおいて、信号の到来方向が垂直であるとの判定がなされた場合、１つ右の列へ遷移して当該列についての横方向サーチプロセスを実行する構成である。
【0151】
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、縦方向サーチプロセス中に信号の到来方向が水平であるとの判定がなされた場合、または、横方向サーチプロセス中に信号の到来方向が垂直であるとの判定がなされた場合、１つ先の行または列へ遷移して縦方向サーチプロセスまたは横方向サーチプロセスを滞りなく継続することができ、所望の信号源１１０の位置推定処理へと円滑に進むことができる。
【0152】
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、信号源位置推定部５２は、所望の信号源１１０が所在する格子マス８１ａの近辺の領域８２内の４個あるいは１６個のうちのいずれかの個数のセンサー装置１０による到来方向推定結果に基づき所望の信号源１１０の位置を推定する構成を有している。
【0153】
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、詳細位置推定に全てのセンサー装置１０の到来方向推定結果を用いる必要はなく、所望の信号源１１０が所在する格子マス８１ａの近辺の領域８２内の４個あるいは１６個のうちのいずれかの個数のセンサー装置１０による到来方向推定結果に基づき所望の信号源１１０の位置を少ない処理負荷で精度よく推定することが可能となる。
【0154】
また、本実施形態に係る信号源位置推定方法は、信号源１１０から送出される信号の到来方向を推定する到来方向推定部１７を有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、所望の信号源１１０（ターゲット信号源ＴＧ）の近辺のセンサー装置１０の信号の到来方向推定結果に基づいて監視エリア８内の所望の信号源（ＴＧ）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源位置推定方法であって、それぞれのセンサー装置１０による到来方向推定結果に基づき、格子状の配置によって監視エリア８内に４つのセンサー装置１０ごとに一区画ずつ形成される格子マス８１のうち、所望の信号源（ターゲット信号源ＴＧ）が所在する格子マス８１ａを推定する格子マス推定ステップ（Ｓ５３）と、所望の信号源１１０が所在する格子マス８１ａの近辺の予め設定した所定数のセンサー装置１０による到来方向推定結果に基づき、監視エリア８内における所望の信号源１１０の位置を推定する信号源位置推定ステップ（Ｓ７）と、を含む構成である。
【0155】
この構成により、本実施形態に係る信号源位置推定方法は、上述のいずれかに記載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、所望の信号源１１０の位置を推定する処理を、所望の信号源１１０が所在する格子マス８１ａの近辺の予め設定した所定数のセンサー装置１０による到来方向推定結果に基づいて実施することができる。これにより、全てのセンサー装置１０による到来方向推定結果を基にして信号源１１０の詳細位置推定を行う場合に比べて、位置推定に係るデータ量及び処理負荷を低減することができるとともに、到来方向推定誤差の影響を低く抑えて所望の信号源１１０の位置推定精度を向上させることができる。また、格子マス８１ａの推定にも到来方向推定結果を使用することで、既存情報のみによる位置推定精度の向上を実現可能となる。
【産業上の利用可能性】
【0156】
以上のように、本発明は、所望の信号源の位置推定に係る処理負荷を低減しつつ位置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、及び信号源位置推定方法全般に有用である。
【符号の説明】
【0157】
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
１５ 信号解析部
１５ａ、１５ｂ、...、１５ｎ 解析処理部
１６ａ ＭＵＳＩＣ解析処理部
１６ｂ ビームフォーミング解析処理部
１７ 到来方向推定部（到来方向推定手段）
１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎ 単一化処理部
３０ 制御部
３６ 入力部
３７ 表示部
４０ 装置制御部
５０ データ制御部
５１ 格子マス推定部（格子マス推定手段）
５２ 信号源位置推定部（信号源位置推定手段）
８１ 格子マス（マス目）
８１ａ ターゲット信号源ＴＧが所在する格子マス
８２ 格子マス８１ａの近辺の領域
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
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
１５ 信号解析部
１５ａ、１５ｂ、...、１５ｎ 解析処理部
１６ａ ＭＵＳＩＣ解析処理部
１６ｂ ビームフォーミング解析処理部
１７ 到来方向推定部（到来方向推定手段）
１７ａ、１７ｂ、...、１７ｎ 単一化処理部
３０ 制御部
３６ 入力部
３７ 表示部
４０ 装置制御部
５０ データ制御部
５１ 格子マス推定部（格子マス推定手段）
５２ 信号源位置推定部（信号源位置推定手段）
８１ 格子マス（マス目）
８１ａ ターゲット信号源ＴＧが所在する格子マス
８２ 格子マス８１ａの近辺の領域
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】
【図10】
【図11】