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特開2025-5207送電装置、制御方法及び制御プログラム

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】P2025005207

(43)【公開日】2025-01-16

(54)【発明の名称】送電装置、制御方法及び制御プログラム

(51)【国際特許分類】

H01Q 3/26 20060101AFI20250108BHJP

H02J 50/23 20160101ALI20250108BHJP

【ＦＩ】

H01Q3/26 Z

H02J50/23

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023105294

(22)【出願日】2023-06-27

(71)【出願人】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】河合克敏

(72)【発明者】

【氏名】田中裕也

(72)【発明者】

【氏名】中舎朋之

(72)【発明者】

【氏名】正岡伸博

【テーマコード（参考）】

5J021

【Ｆターム（参考）】

5J021AA05

5J021AA06

5J021AA11

5J021DB02

5J021DB03

5J021EA02

5J021FA13

5J021FA16

5J021FA30

5J021GA06

(57)【要約】

【課題】屋内で放射する電波の外部への影響について改善する。
【解決手段】送電装置１０は、構造物内に配置された受電装置へ送信波を送信する送受信部１３と、構造物の開口部を示す方向に基づいて、ある方向に、開口部がある場合と無い場合とでその方向への強度が異なるように、開口がある場合にはその方向にヌル形成するように、開口部における送信波の電波強度を、開口部とは異なる場所における送信波の電波強度よりも低い第１強度とする制御部１７と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造物内に配置された受電装置へ送信波を送信する送信部と、
前記構造物の開口部を示す方向に基づいて、ある方向に、開口部がある場合と無い場合とでその方向への強度が異なるように、開口がある場合にはその方向にヌル形成するように、前記開口部における前記送信波の電波強度を、前記開口部とは異なる場所における前記送信波の電波強度よりも低い第１強度とする制御部と、を備える送電装置。

【請求項2】

前記開口部の第１位置及び方向の少なくとも一方を検出可能なセンサ部を備え、
前記センサ部は、前記開口部の前記第１位置及び方向の少なくとも一方を検出可能であり、
前記制御部は、前記センサ部で検出した前記開口部の前記第１位置及び方向の少なくとも一方に基づいて、前記開口部における前記送信波の電波強度を、前記開口部とは異なる前記構造物における前記送信波の電波強度よりも低い第１強度とする、請求項１に記載の送電装置。

【請求項3】

前記センサ部は、前記開口部の大きさを検出する、請求項２に記載の送電装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記センサ部の検出した開口部の大きさに基づいて、前記第１強度とする電波の範囲を広角化する、請求項２に記載の送電装置。

【請求項5】

前記制御部は、予め記憶部に記憶されている前記開口部の前記第１位置及び方向の少なくとも一方に基づいて、前記開口部における前記送信波の電波強度を、前記開口部とは異なる前記構造物における前記送信波の電波強度よりも低い第１強度とする、請求項２に記載の送電装置。

【請求項6】

前記開口部の状態を検出可能な検出部を備え、
前記制御部は、
前記構造物の外部に前記送信波が到達可能な前記開口部の第１状態を検出した場合、前記第１位置における前記送信波の電波強度を第１強度とし、
前記構造物の外部に前記送信波が到達不能な前記開口部の第２状態を検出した場合、前記第１位置における前記送信波の電波強度を第１強度としない、請求項２に記載の送電装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記開口部の透過率に基づいて、前記開口部における前記送信波の前記第１強度を設定する、請求項１または２に記載の送電装置。

【請求項8】

構造物内に配置された受電装置へ送信波を送信する送受信部を備える送電装置が、
前記構造物の開口部を示す第１位置及び方向の少なくとも一方に基づいて、ある方向に、開口部がある場合と無い場合とで、その方向への強度が異なるように、開口がある場合には、その方向にヌル形成するように、前記開口部における前記送信波の電波強度を、前記開口部とは異なる場所における前記送信波の電波強度よりも低い第１強度とする制御方法。

【請求項9】

構造物内に配置された受電装置へ送信波を送信する送受信部を備える送電装置に、
前記構造物の開口部を示す第１位置及び方向の少なくとも一方に基づいて、ある方向に、開口部がある場合と無い場合とで、その方向への強度が異なるように、開口がある場合には、その方向にヌル形成するように、前記開口部における前記送信波の電波強度を、前記開口部とは異なる場所における前記送信波の電波強度よりも低い第１強度とさせる、制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、送電装置、制御方法及び制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

アレーアンテナを用いた無線給電では、レトロディレクティブ方式が用いられることがある。レトロディレクティブ方式は、電力伝送に先立ち受電装置からパイロット信号を送信し、送電装置側でパイロット信号の電波伝搬チャネル特性を推定し、これをもとに送信ウェイトを生成することでアンテナ指向性を制御する。特許文献１には、複数のアンテナ素子と給電対象機器のアンテナとの間の伝搬係数を計算し、伝搬係数に基づいて給電信号の位相及び振幅を複数のアンテナ素子ごとに調整する無線給電装置が開示されている。また、引用文献２には、物体が所定の範囲内にある場合、被給電物への電波による給電を停止することなく、当該物体の位置に到達する電波の強度を弱める無線給電装置が開示されている。また、非特許文献１には、反射波が存在するマルチパス環境や遮蔽物が存在する見通し外環境における有効性が記されている。当該文献では当該方式をマルチパス・レトロディレクティブ方式と呼んでいる。そして、利用環境に人が存在する場合でも、受電装置から送電装置へ伝搬するパイロット信号は人体を通り抜けないため、送電装置から人体に向けて放射されることはない技術が記されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１０４８５号公報

【特許文献2】特開２０２０－００５４６８号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】Taichi Sasaki, Naoki Shinohara, “Study on Multipath Retrodirective for Efficient and Safe Indoor Microwave Power Transmission,” 2019 IEEE Wireless Power Transfer Conference(WPTC), 2019

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

空間伝送型ワイヤレス伝送システムでは、運用（サービス）を開始する前に他システムとの共用検討が行われている。屋内システムでは、屋内の壁を透過する際の電力減衰である壁損を考慮した屋外への漏洩電力を算出し、他システムとの離隔距離を計算して、共用可能エリアを決めている。しかし、窓ガラスなどが壁に存在すると、壁に比べ電波の減衰量が小さく、屋外に存在する他システムとの離隔距離を長くする必要がある。この場合、従来のシステムは、設置したい場所に空間伝送型ワイヤレス電力伝送システムを導入できない恐れがあった。あるいは、従来のシステムは、送信出力を抑えて運用しなければならないなど、所望の給電が実現できない恐れがあった。このため、従来のシステムは、屋内で放射する電波の外部への影響について改善の余地があった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

態様の１つに係る送電装置は、構造物内に配置された受電装置へ送信波を送信する送信部と、前記構造物の開口部を示す方向に基づいて、ある方向に、開口部がある場合と無い場合とでその方向への強度が異なるように、開口がある場合にはその方向にヌル形成するように、前記開口部における前記送信波の電波強度を、前記開口部とは異なる場所における前記送信波の電波強度よりも低い第１強度とする制御部と、を備える。

【0007】

態様の１つに係る制御方法は、構造物内に配置された受電装置へ送信波を送信する送受信部を備える送電装置が、前記構造物の開口部を示す第１位置及び方向の少なくとも一方に基づいて、ある方向に、開口部がある場合と無い場合とで、その方向への強度が異なるように、開口がある場合には、その方向にヌル形成するように、前記開口部における前記送信波の電波強度を、前記開口部とは異なる場所における前記送信波の電波強度よりも低い第１強度とする。

【0008】

態様の１つに係る制御プログラムは、構造物内に配置された受電装置へ送信波を送信する送受信部を備える送電装置に、前記構造物の開口部を示す第１位置及び方向の少なくとも一方に基づいて、ある方向に、開口部がある場合と無い場合とで、その方向への強度が異なるように、開口がある場合には、その方向にヌル形成するように、前記開口部における前記送信波の電波強度を、前記開口部とは異なる場所における前記送信波の電波強度よりも低い第１強度とさせる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの概要を説明するための図である。

【図2】図２は、従来のレトロディレクティブ方式で参考用送電装置が放射した電波の強度分布を計算機シミュレーションによって計算した結果の一例を示す図である。

【図3】図３は、従来のレトロディレクティブ方式で参考用送電装置が放射した電波による他の問題を説明するための図である。

【図4】図４は、実施形態１に係る送電装置の構成の一例を示す図である。

【図5】図５は、アダプティブアレーアンテナの等価低域系解析モデルの一例を示す図である。

【図6】図６は、アダプティブアレーアンテナと指向性の一例を示す図である。

【図7】図７は、実施形態１に係る受電装置の構成の一例を示す図である。

【図8】図８は、送電装置の制御例を説明するための図である。

【図9】図９は、送電装置が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、実施形態１の変形例に係る送電装置の構成の一例を示す図である。

【図11】図１１は、実施形態１の変形例に係る送電装置の構成の一例を示す図である。

【図12】図１２は、実施形態２に係る送電装置の構成の一例を示す図である。

【図13】図１３は、微係数拘束時のベクトル化の一例を示す図である。

【図14】図１４は、実施形態３に係る送電装置の構成の一例を示す図である。

【図15】図１５は、多点ヌル拘束方式のベクトル化の一例を示す図である。

【図16】図１６は、微係数拘束方式のベクトル化の一例を示す図である。

【図17】図１７は、前処理部のヌル深度の処理例を示す図である。

【図18】図１８は、前処理部のヌル深度の他の処理例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本出願を実施するための複数の実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。以下の説明において、同様の構成要素について同一の符号を付すことがある。さらに、重複する説明は省略することがある。

【0011】

図１は、実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの概要を説明するための図である。図１に示すシステム１は、例えば、マイクロ波伝送型（空間伝送型）のワイヤレス電力伝送が可能なワイヤレス電力伝送システムを含む。ワイヤレス電力伝送は、例えば、ケーブルやプラグを用いることなく、電力を伝送することが可能な仕組みである。マイクロ波伝送型のシステム１は、レトロディレクティブ方式を用いることができる。マイクロ波伝送型のシステム１は、エネルギー伝送として電波（マイクロ波）を使用する。マイクロ波伝送型のシステム１において使用する電波の周波数は、複数の周波数帯が利用可能であり、例えば、日本では、９２０ＭＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯、５．７ＧＨｚ帯等を含む。本実施形態では、システム１は、状況に適した給電効率の向上及び安全性の確保を両立することを可能とする。システム１は、例えば、宇宙太陽光発電等に適用することもできる。

【0012】

図１に示す一例では、システム１は、マルチパス・レトロディレクティブ方式を用いている。システム１は、送電装置１０と、受電装置２０と、を備える。システム１は、複数のパス（伝搬チャネル）を使って送電装置１０から受電装置２０に電力を伝送する。送電装置１０は、システム１において、ワイヤレスにより電力を伝送する伝送装置であり、給電用の電波を伝送可能な装置である。送電装置１０は、アレーアンテナ１１の近傍の人体等の物体を検出可能なセンサ部１５を備えている。以下の説明において、送電装置１０を「自機」と表記する場合がある。

【0013】

受電装置２０は、システム１において、給電用の電波を受信して電力を得る被給電装置である。受電装置２０は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、ＩｏＴ（Internet of Things）センサ、ノート型パーソナル・コンピュータ、ドローン、電気自動車、電動自転車、ゲーム機等を含む。このように、本開示の受電装置は、移動可能な装置であるとしてよい。本開示の受電装置２０は、基地局、信号機、自動販売機などの通常は移動させずに利用される装置を含むとしてよい。

【0014】

場面Ｃ１では、受電装置２０は、送電装置１０との間で定められた規定信号１０００を送信できる。規定信号１０００は、例えば、ビーコン、パイロット信号等を含む。受電装置２０は、例えば、送信周期で規定信号１０００を送信できる。受電装置２０は、規定信号１０００を含む電波を放射することで、規定信号１０００を送信できる。一方、送電装置１０は、規定信号１０００を受信すると、当該規定信号１０００に基づいて受電装置２０から送電装置１０への複数パスの特性値（アレー応答ベクトル）を推定する。送電装置１０は、推定した受電装置２０に対するアレー応答ベクトルを用いて送信用の重み係数を算出する。

【0015】

場面Ｃ２では、送電装置１０は、各アンテナに重み係数を乗算して指向性制御を行い、給電用の送信信号２０００を含む電波を放射する。指向性制御は、例えば、電波の放射方向と放射強度との関係を制御することを意味する。規定信号１０００と送信信号２０００の周波数が同一で伝搬路の時間変動を無視すれば、送電装置１０から受電装置２０への複数パスの特性は、受電装置２０から送電装置１０への特性と一致する。これにより、送電装置１０から放射される給電用の電波２０００Ｗは、受電装置２０に向かうパスだけでなく、受電装置２０とは異なる方向に向かうパスも活かした放射パターンになる。

【0016】

図２は、従来のレトロディレクティブ方式で参考用送電装置１００Ａが放射した電波の強度分布を計算機シミュレーションによって計算した結果の一例を示す図である。図２が示す強度分布３０００は、部屋４０００の中に参考用送電装置１００Ａと受電装置２０を配置し、物性が人体と似た物体５０００を配置し、レトロディレクティブ方式で参考用送電装置１００Ａから送信信号２０００を含む電波２０００Ｗを放射した場合の強度分布を示している。参考用送電装置１００Ａは、本実施形態に係る送電装置１０と同様に、規定信号１０００に基づいて受電装置２０から送電装置１０への複数パスの特性値を推定し、当該特性値を用いてアンテナ指向性を制御し給電用の送信信号２０００を含む電波２０００Ｗを送信可能な構成になっている。部屋４０００は、３ｍ×３ｍ×３ｍの壁素材がコンクリートの部屋になっている。物体５０００は、参考用送電装置１００Ａと受電装置２０との間で、参考用送電装置１００Ａと受電装置２０とを結ぶ直線上から左にずれた位置に配置されている。物体５０００は、例えば、比誘電率が３５．４、導電率が５．１７の物性を有している。

【0017】

図２に示す一例では、強度分布３０００は、参考用送電装置１００Ａから受電装置２０に直接向かう電波２０００Ｗ－１と、参考用送電装置１００Ａから物体５０００に向かう電波２０００Ｗ－２の強度が強くなっている。すなわち、強度分布３０００は、参考用送電装置１００Ａが受電装置２０から規定信号１０００を直接受信するとともに、物体５０００で反射した規定信号１０００を受信していることを示していると考えられる。

【0018】

図３は、従来のレトロディレクティブ方式で参考用送電装置１００Ａが放射した電波による他の問題を説明するための図である。図３に示す一例では、部屋４０００の中に参考用送電装置１００Ａと受電装置２０を配置し、レトロディレクティブ方式で参考用送電装置１００Ａから受電装置２０に向け、送信信号２０００を含む電波２０００Ｗを放射している。部屋４０００は、壁、天井、床等の構造物４１００と、構造物４１００に一部に形成された開口部４２００とを備える。構造物４１００は、電波２０００Ｗを外部に透過しない物体、電波２０００Ｗを部屋４０００の内部に反射する物体等を含む。開口部４２００は、例えば、窓、ドア等を含む。開口部４２００は、窓の場合、窓ガラスを有するので、電波２０００Ｗの一部の電波２１００Ｗが窓ガラスから部屋４０００の外部へ透過する可能性がある。開口部４２００は、ドアの場合、ドアが開いていると、電波２１００Ｗが開いた状態のドア部分から部屋４０００の外部へ透過する可能性がある。

【0019】

例えば、ビームフォーマ法により、窓方向にビームを向けないよう制御することも可能であるが、サイドローブによる電波２１００Ｗの漏洩が発生する可能性があり、ビームだけでは確実に漏洩電力を制御できない。サイドロープは、放射する電波２０００Ｗのうち最も強いビームのメインローブ以外のビームである。これに対し、送電装置１０は、電波２０００Ｗを窓方向にヌルを向けることも考えられるが、窓は大きさを持っており、代表的な一方向でのヌル形成だけでは、外部（屋外）への放射を充分に抑えられない場合がある。本開示では、システム１は、屋外への電波２０００Ｗの漏洩を抑制する技術を提供する。

【0020】

（実施形態１）
［実施形態１に係る送電装置の構成］
図４は、実施形態１に係る送電装置１０の構成の一例を示す図である。図５は、アダプティブアレーアンテナの等価低域系解析モデルの一例を示す図である。図６は、アダプティブアレーアンテナと指向性の一例を示す図である。

【0021】

図４に示すように、送電装置１０は、アレーアンテナ１１と、送信信号発生部１２と、送受信部１３と、推定部１４と、センサ部１５と、検出部１６と、制御部１７と、乗算部１８と、を備える。

【0022】

アレーアンテナ１１は、指向性制御（ビームフォーミング）が可能な構成になっている。アレーアンテナ１１は、複数のアンテナ素子１１Ａを備えている。アレーアンテナ１１は、例えば、複数のアンテナ素子１１Ａのそれぞれが同じ電波を放射し、それぞれの位相と電力強度を調整することで、特定の方向では電波を強め、別の方向では打ち消し合って弱めることが可能な構成になっている。アレーアンテナ１１は、送信信号２０００を含む電波を放射し、受電装置２０からの規定信号１０００を含む電波を受信する。アレーアンテナ１１は、受信した信号を送受信部１３に供給する。本実施形態では、説明を簡単化するために、アレーアンテナ１１は、３つ以上のアンテナ素子１１Ａを備える場合について説明するが、アンテナ素子１１Ａの数はこれに限定されない。

【0023】

送信信号発生部１２は、受電装置２０に送信する給電用の送信信号２０００を生成する。送信信号２０００は、電力を供給可能な電波２０００Ｗを放射するための信号である。例えば、送信信号２０００はベースバンド帯の信号であってもよい。送信信号２０００は、例えば、無変調信号でもよいし、変調信号でもよい。無変調信号の場合、送信期間中、送信信号２０００の時間変動はない。変調信号の場合、送信期間中、送信信号発生部１２は送信信号２０００を時間変動させる。送信信号発生部１２は、例えば、規定信号１０００を受信するタイミングには送信信号２０００を停止することを含む。送信信号発生部１２は、乗算部１８と電気的に接続されており、生成した送信信号２０００を乗算部１８に供給する。

【0024】

送受信部１３は、アレーアンテナ１１の複数のアンテナ素子１１Ａの各々と電気的に接続された複数の送受信回路１３Ａを有する。送受信回路１３Ａは、推定部１４、乗算部１８等と電気的に接続されている。送受信回路１３Ａは、アンテナ素子１１Ａで受信した受信信号を抽出して推定部１４に供給する。送受信回路１３Ａは、乗算部１８で送信ウェイトが乗算された送信信号２０００をアンテナ素子１１Ａから放射させる。送信ウェイトは、例えば、振幅及び位相を調整可能な重み係数を含む。送受信部１３は、送信ウェイト（複素振幅）が乗算された送信信号２０００を含む電波２０００Ｗを複数のアンテナ素子１１Ａから同時に放射させることで、送電装置１０は指向性が制御された電波２０００Ｗを放射する。

【0025】

推定部１４は、複数のアンテナ素子１１Ａで受信した受信信号に含まれる規定信号１０００から伝搬チャネル特性（インパルス応答）を推定する。伝搬チャネル特性（インパルス応答）は、例えば、振幅特性、位相特性を含む。アレー応答ベクトルは、例えば、アンテナ本数分のチャネル特性を示す。アレー応答ベクトルは、例えば、複数のアンテナ素子１１Ａごとの伝搬チャネル特性（インパルス応答）を並べたベクトルを含む。受信処理におけるアレー応答ベクトルは、受信応答ベクトルとも称する。推定部１４は、例えば、特開２００２－４３９９５号公報に開示されているように周知のアルゴリズムを用いて受信応答ベクトルを推定する。推定部１４は、アレー応答ベクトルのベクトルデータを制御部１７に供給する。

【0026】

センサ部１５は、送電装置１０の電波伝搬環境における受電装置２０とは異なる物体５０００及び構造物４１００の開口部４２００の有無、方向等を検出可能な情報を取得できる。電波伝搬環境は、例えば、送電装置１０と受電装置２０との間で電波２０００Ｗを伝搬する空間を含む。センサ部１５は、例えば、カメラ、ＬＩＤＡＲ（Laser Imaging Detection and Ranging）、ミリ波レーダなどのレーダ、ＴｏＦ（Time of Flight）センサ、赤外線センサ、温度センサ、音センサ、人感センサ等を用いて、電波伝搬環境に存在する物体５０００及び開口部４２００に関する情報を取得する。センサ部１５は、送電装置１０の外部に設けられてもよい。センサ部１５は、検出部１６と電気的に接続されており、電波伝搬環境における物体５０００及び開口部４２００の方向を検出可能なセンサ情報を検出部１６に供給する。センサ情報は、例えば、物体５０００及び開口部４２００の有無、距離、位置、大きさ、視野角、画像等の情報を含む。

【0027】

検出部１６は、センサ部１５からのセンサ情報に基づいて、電波伝搬環境における受電装置２０とは異なる物体５０００及び構造物４１００の開口部４２００の位置に関する情報を検出する。物体５０００は、例えば、人間、動物、ロボット、移動体、植物、食物、電磁波を送信又は受信する機器等を含む。検出部１６は、センサ情報が示す画像に対して公知である物体認識処理を実行し、アレーアンテナ１１からの物体５０００及び開口部４２００の方向を検出する。例えば、検出部１６は、センサ情報が示す物体５０００及び開口部４２００の方向、位置等と、センサ部１５とアレーアンテナ１１との相対位置関係に基づいて、アレーアンテナ１１からの物体５０００及び開口部４２００の方向を検出する。複数の物体５０００及び開口部４２００が存在する場合、検出部１６は、複数の物体５０００及び開口部４２００の位置を検出する。検出部１６は、制御部１７と電気的に接続されており、アレーアンテナ１１からの物体５０００及び開口部４２００の方向を識別可能な方向情報として制御部１７に供給する。方向情報は、例えば、アレーアンテナ１１からの物体５０００及び開口部４２００の方向等を示す情報を含む。このように、本開示の検出部１６は、センサ部１５からの、物体５０００及び開口部４２００のＧＰＳ情報などの位置情報、方向情報、距離情報などを含むセンサ情報に基づいて、電波伝搬環境における受電装置２０とは異なる物体５０００及び構造物４１００の開口部４２００の位置に関する情報を検出してもよい。

【0028】

制御部１７は、推定部１４の推定結果である受電装置２０に対するアレー応答ベクトルと検出部１６からの物体５０００及び開口部４２００の方向情報に基づいて、電力伝送用ウェイトを生成する機能を有する。ウェイトの生成方法は、例えば、ＭＩＭＯで用いられるＺＦ(Zero-Forcing)アルゴリズム、ＭＭＳＥ(Minimum Mean Square Error)アルゴリズム等を用いることができる。制御部１７は、乗算部１８と電気的に接続されており、電力伝送用ウェイトを示すウェイト情報を乗算部１８に供給する。以下の説明では、説明を簡単化するために、アレーアンテナ１１の複数のアンテナ素子１１Ａが水平方向において等間隔で並んでいる場合について説明する。

【0029】

図５に示すように、アダプティブアレーアンテナ送信は、送信信号２０００に複素振幅ｗ_ｋ（ウェイト）の複素共役ｗ_ｋ ^＊を乗じた後、Ｋ本のアンテナ素子１１Ａから同時に電波２０００Ｗを放射する。なお、本開示において、（・）^＊のように文字の右肩に「＊」を記している場合、複素共役を意味する。ウェイトｗ_ｋは、ｋ＝０，・・・，Ｋ－１である。受信点２００Ｐでは、Ｋ本のアンテナ素子１１Ａから放射された電波２０００Ｗの合成信号が観測される。このとき、伝搬チャネルごとに振幅・位相が変化する。そこで、＃０から＃Ｋ－１のアンテナ素子１１Ａと受信点２００Ｐ間の伝搬チャネルのインパルス応答をＺ_ｋ（複素数）とすると、解析的なアレーアンテナ特性は、以下の（式１１）で与えられる。

【数1】

【0030】

本開示では、解析的なアレーアンテナ特性は、アレー応答値ＡＲと称する。ウェイトベクトルをＷ、アレー応答ベクトルをＶとすると、（式１１）は複素ベクトルの内積として以下の（式１２）で表せる。なお、本開示において、（・）^Ｈのように文字の右肩に「Ｈ」を記している場合、複素共役転置（エルミート転置）を意味する。
ＡＲ＝Ｗ^ＨＶ・・・（式１２）
ウェイトベクトルＷとアレー応答ベクトルＶを具体的な要素で表すと、以下の（式１３）のようになる。

【数2】

【0031】

アレー応答ベクトルＶが既知であれば、適切なウェイトベクトルＷを与えることで、受信点２００Ｐでのアレー応答値ＡＲを制御できる。なお、ウェイトベクトルＷを決める際には、送信電力の合計が一定になるように、ウェイトベクトルＷのノルムの２乗が１（||Ｗ||^２＝１）という制約条件を課すものとする。

【0032】

レトロディレクティブ方式のシステム１では、受電装置２０から送信される規定信号１０００（パイロット信号）に基づいてアレー応答ベクトルＶ_ｄを推定し、これを利用して最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔを生成する。伝搬チャネルの時間変動を無視すれば、伝搬チャネルの可逆性（相反性）によりアレー応答ベクトルＶ_ｄを送電装置１０から受電装置２０へのアレー応答ベクトルとみなせる。ただし、パイロット信号は送電時の電波と同じ周波数とする。||Ｗ||^２＝１という条件のもとアレー応答値の大きさ｜Ｗ^ＨＶ_ｄ｜を最大にする最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔは、以下の（式１４）とすることができる。

【数3】

【0033】

以上のように、レトロディレクティブ方式の送信の最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔは、受信したパイロット信号のアレー応答ベクトルＶ_ｄだけでよく、受信点２００Ｐの方向などの情報は不要である。

【0034】

次に、レトロディレクティブ方式と複数（例えばＭ個）のヌル形成の同時実現について説明する。

【0035】

ヌルは、アレーアンテナ１１の指向性において、方向、点等の利得がゼロになることを意味する。アレーアンテナ１１でヌルを形成するには、ヌルに対応するアレー応答ベクトルＶ_ｉ（ｉ＝１，・・・，Ｍ）に対し、アレー応答値の大きさ｜Ｗ^ＨＶ_ｉ｜をゼロにすればよい。この条件のもと、アレー応答ベクトルＶ_ｄのアレー応答値の大きさ｜Ｗ^ＨＶ_ｄ｜を最大化する。これは以下のような（式１５）に示す最適化問題として定式化できる。本開示では、これを線形拘束付きレトロディレクティブ方式と称する。ここで、Ｋはアンテナ素子１１Ａの数である。Ｍはヌルの数である。自由度はＫ－１であるため、Ｍ＜Ｋとしている。ａｒｇｍａｘ(argument of the maximum)は、最大値を達成する値の集合を意味する。（式１５）は、ウェイトベクトルＷで｜Ｗ^ＨＶ_ｄ｜が最大となる最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔを求める式である。

【数4】

【0036】

（式１５）の最適化問題は、閉形式の解が存在する。
以下のように（式１６）を定義すると、最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔは（式１７）で与えられる。

【数5】

【数6】

【0037】

ここで、ＡはＭ個の複素列ベクトルであるアレー応答ベクトルＶ_１，Ｖ_２，・・・，Ｖ_Ｍを並べた（式１８）に示す行列である。

【数7】

Ａ^＋は、Ａのムーア・ペンローズ一般逆行列である。ムーア・ペンローズ一般逆行列Ａ^＋は、ＡＡ^＋Ａ＝Ａ，Ａ^＋ＡＡ^＋＝Ａ^＋，（ＡＡ^＋）^Ｈ＝ＡＡ^＋，（Ａ^＋Ａ）^Ｈ＝Ａ^＋Ａを満足する。複素列ベクトルであるアレー応答ベクトルＶ_１，Ｖ_２，・・・，Ｖ_Ｍが線形独立の場合は、Ａ^＋＝（Ａ^ＨＡ）^－１Ａ^Ｈとなる。

【0038】

ヌルに対応するアレー応答値は、Ｗ^ＨＶ_ｉ＝０（ｉ＝１，・・・・，Ｍ＜Ｋ）を満足しなければならない。そこで、これらを同次連立一次方程式と考えると、Ｍ個の複素列ベクトルであるアレー応答ベクトルＶ_１，Ｖ_２，・・・，Ｖ_Ｍを並べた行列Ａを使ってＡ^ＨＷ＝０のように行列とベクトルの積で表される。この一般解はムーア・ペンローズ一般逆行列Ａ^＋を用いて、Ｗ＝（Ｉ－ＡＡ^＋）^Ｈｚ＝（Ｉ－ＡＡ^＋）ｚで与えられる。ｚは、任意の複素ベクトルである。最大化したいアレー応答値の大きさ｜Ｗ^ＨＶ_ｄ｜にＷ＝（Ｉ－ＡＡ^＋）^Ｈｚ＝（Ｉ－ＡＡ^＋）ｚを代入すると、｜Ｗ^ＨＶ_ｄ｜＝｜ｚ^Ｈ（Ｉ－ＡＡ^＋）Ｖ_ｄ｜が得られる。そして、コーシー・シュワルツの不等式より、｜Ｗ^ＨＶ_ｄ｜＝｜ｚ^Ｈ（Ｉ－ＡＡ^＋）Ｖ_ｄ｜≦||ｚ||・||（Ｉ－ＡＡ^＋）Ｖ_ｄ||が成り立つ。｜Ｗ^ＨＶ_ｄ｜が最大になるのは当該不等式の等号のときであり、このとき、ｚ＝α（Ｉ－ＡＡ^＋）Ｖ_ｄを満たす。αは、複素定数である。

【0039】

最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔは、上述したＷ＝（Ｉ－ＡＡ^＋）^Ｈｚ＝（Ｉ－ＡＡ^＋）ｚに、ｚ＝α（Ｉ－ＡＡ^＋）Ｖ_ｄを代入することで、Ｗ_ｏｐｔ＝α（Ｉ－ＡＡ^＋）Ｖ_ｄが与えられる。ここで、（式１６）のようにＶ’_ｄ＝（Ｉ－ＡＡ^＋）Ｖ_ｄとすると、||Ｗ_ｏｐｔ||^２＝｜α｜^２||Ｖ’_ｄ||^２＝１を満足するためにはα＝１／||Ｖ’_ｄ||とすればよい。よって、最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔは、上述した（式１７）としてよいことになる。

【0040】

次に、ヌルに対応するアレー応答ベクトルの算出方法の一例を説明する。送電装置１０と受電装置２０との間のアレー応答ベクトルは、規定信号１０００から推定するが、ヌルを向けたい対象からは、規定信号１０００が送出されないと仮定すると、別の方法でアレー応答ベクトルを算出する必要がある。本開示では、送電装置１０からヌルを向けたい対象へ直接向かう電波を回避することを目的とし、センサ部１５を用いて取得したヌル対象である物体５０００及び開口部４２００の方向からアレー応答ベクトルを算出する。

【0041】

図６に示すように、Ｋ個のアンテナ素子１１Ａが等間隔に並ぶリニアアレーにおいて、ブロードサイドから時計回りにθ（－π／２＜θ＜π／２）だけ回転した向きに放射される遠方界でのアレー応答ベクトルは、以下の（式１９）のように与えられる。ブロードサイドは、アンテナ素子１１Ａを並べた方向に対し垂直な向きであり、図６における上方である。基準点２００Ｂの＃０のアンテナ素子１１Ａから＃ｋのアンテナ素子１１Ａまでの素子間距離がｋｄとなっている。基準点２００Ｂ＃０のアンテナ素子１１Ａから＃Ｋ－１のアンテナ素子１１Ａまでの素子間距離が（Ｋ－１）ｄとなっている。

【数8】

【0042】

ここで、インパルス応答Ｚは、（式２０）とする。

【数9】

これにより、ヌル対象の方向θが分かれば、アレー応答ベクトルＶ_ｉを（式２１）のように算出できる。なお、方向θは、θ＝θ_ｉであり、ｉ＝１，・・・，Ｍである。ｊは、虚数単位であり、j^２＝－１である。ここで、インパルス応答Ｚ_ｉは、（式２２）で得ることができる。

【数10】

【数11】

【0043】

制御部１７は、ヌル対象の方向θ_ｉからヌルに対応するアレー応答ベクトルＶ_ｉを（式２１）及び（式２２）を用いて導出し、続いて（式１８）を用いて行列（Ｉ－ＡＡ^＋）を算出する。制御部１７は、算出した行列（Ｉ－ＡＡ^＋）と、受電装置２０に対応したアレー応答ベクトルＶ_ｄとから、アレー応答値の大きさ｜Ｗ^ＨＶ_ｄ｜を最大にする最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔを決定するが、一般的には行列（Ｉ－ＡＡ^＋）とアレー応答ベクトルＶ_ｄで算出されるタイミングが異なる。そこで、制御部１７は、行列（Ｉ－ＡＡ^＋）を記憶部１７Ｄに記憶できる。

【0044】

図４に示すように、記憶部１７Ｄは、半導体記憶媒体、及び磁気記憶媒体等の任意の非一過的な記憶媒体を含んでよい。記憶部１７Ｄは、メモリカード、光ディスク、又は光磁気ディスク等の記憶媒体と、記憶媒体の読み取り装置との組み合わせを含んでよい。記憶部１７Ｄは、ＲＡＭなどの一時的な記憶領域として利用される記憶デバイスを含んでよい。記憶部１７Ｄは、制御部１７の外部に設けてもよい。

【0045】

記憶部１７Ｄは、制御プログラム１７１を記憶している。制御プログラム１７１は、受電装置２０から受信した受信信号と開口部４２００の第１位置及び方向の少なくとも一方と受電装置２０とは異なる物体５０００に関する方向情報に基づいて、電波２０００Ｗの電波強度を制御する電力伝送用ウェイトを計算する。

【0046】

制御部１７は、構造物４１００で電波２０００Ｗ（送信波）が構造物４１００の外部に透過または通過する開口部４２００の第１位置及び方向の少なくとも一方に基づいて、開口部４２００における電波２０００Ｗの電波強度を、開口部４２００とは異なる構造物４１００における電波２０００Ｗの電波強度よりも低い第１強度とする機能を有する。制御部１７は、受電装置２０から受信した受信信号と受電装置２０とは異なる物体５０００に関する情報とに基づいて、電波２０００Ｗの物体５０００への強度が所定以下となる第２強度とする機能を有する。制御部１７は、構造物４１００の外部に電波２０００Ｗが到達可能な開口部４２００の開放状態（第１状態）を検出した場合、第１位置における電波２０００Ｗの電波強度を第１強度とし、構造物４１００の外部に電波２０００Ｗが到達不能な開口部４２００の閉鎖状態（第２状態）を検出した場合、第１位置における電波２０００Ｗの電波強度を第１強度としない場合を含んでもよい。開口部４２００の開放状態は、例えば、ドア、窓等が開放された状態を含む。開口部４２００の閉鎖状態は、例えば、ドア、窓等が閉じられて、電波２０００Ｗを部屋４０００の外部へ透過しない状態を含む。

【0047】

乗算部１８は、制御部１７のウェイト情報に基づいて、複数のアンテナ素子１１Ａごとに、送信信号発生部１２からの送信信号２０００にウェイトを乗算する。乗算部１８は、例えば、乗算器を有する。乗算部１８は、アンテナ素子１１Ａに対応するウェイトを乗算した送信信号２０００を、当該アンテナ素子１１Ａの送受信回路１３Ａに供給する。

【0048】

以上、本実施形態に係る送電装置１０の機能構成例について説明した。なお、図４を用いて説明した上記の構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る送電装置１０の機能構成は係る例に限定されない。本実施形態に係る送電装置１０の機能構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。

【0049】

［実施形態１に係る受電装置］
図７は、実施形態１に係る受電装置２０の構成の一例を示す図である。図７に示すように、受電装置２０は、アンテナ２１と、送受信部２２と、信号発生部２３と、受電部２４と、を備える。本開示の受電装置２０は、移動可能な装置であるとしてよい。例えば、このような受電装置２０として、モバイルバッテリー、スマートフォン、カメラ、振動センサ、生体センサ、温度センサ、警報などのドローンや車などの移動体に搭載される機器、自動運転車両、設置位置が可変な振動センサ、生体センサ、温度センサ、警報などとしてよい。本開示では、受電装置２０は、移動可能な装置であるため、規定信号に基づく伝搬チャネルの特性が受電装置２０の位置に応じて変化しうるとしてよい。

【0050】

アンテナ２１は、送受信部２２と電気的に接続されている。アンテナ２１は、送電装置１０からの電波２０００Ｗを受電可能な受電アンテナである。アンテナ２１は、例えば、パッチアンテナ、ダイポールアンテナ、パラボラアンテナ等を用いることができる。アンテナ２１は、例えば、規定信号１０００を含む電波を放射し、送電装置１０からの送信信号２０００を含む電波２０００Ｗを受信する。アンテナ２１は、受信した電波２０００Ｗの受信信号を送受信部２２に供給する。

【0051】

送受信部２２は、信号発生部２３及び受電部２４と電気的に接続されている。送受信部２２は、信号発生部２３からの規定信号１０００を含む電波をアンテナ２１から放射させる。送受信部２２は、アンテナ２１で受信した電波の受信信号を受電部２４に供給する。

【0052】

信号発生部２３は、規定信号１０００を生成する。信号発生部２３は、送受信部２２を介して、該規定信号１０００を含む電波をアンテナ２１に放射させる。信号発生部２３は、送信周期に基づいて規定信号１０００を生成できる。信号発生部２３は、規定信号１０００とは異なる信号を生成する構成としてもよい。

【0053】

受電部２４は、アンテナ２１で受信した電波２０００Ｗを直流電流に変換し、この直流電流を利用して電力を受電する。受電部２４は、例えば、公知である整流回路等を用いて、電波を直流電流に変換する。受電部２４は、受電した電力を、例えば、Ｑｉ（ワイヤレス給電の国際標準規格）に対応したバッテリ、負荷等に供給する。負荷は、例えば、機械設備、ＩｏＴ（Internet of Things）センサ、電子機器、照明機器等を含む。

【0054】

以上、本実施形態に係る受電装置２０の機能構成例について説明した。なお、図７を用いて説明した上記の構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る受電装置２０の機能構成は係る例に限定されない。本実施形態に係る受電装置２０の機能構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。

【0055】

［実施形態１に係る送電装置の制御例］
図８は、送電装置１０の制御例を説明するための図である。以下の説明では、システム１は、図８に示すように、部屋４０００の中に送電装置１０と受電装置２０を対向するように配置している。部屋４０００は、構造物４１００と、構造物４１００の一部に設けられた開口部４２００とを有している。図８に示す一例では、開口部４２００は、開閉可能なドアになっている。あるいは、開口部４２００は、カーテン、ブラインド等が設けられた窓であってもよい。開口部４２００は、場面Ｃ１に示すように、構造物４１００の外部に電波２０００Ｗ（送信波）が到達可能な第１状態を有する。開口部４２００は、場面Ｃ２に示すように、構造物４１００の外部に電波２０００Ｗが到達不能な第２状態を有する。送電装置１０は、センサ部１５を用いて物体５０００の位置、方向等を検出すると、物体５０００とアレーアンテナ１１との相対位置を把握する。システム１は、レトロディレクティブ方式で送電装置１０から受電装置２０に向け、送信信号２０００を含む電波２０００Ｗを放射することで、受電装置２０に無線給電を行う。

【0056】

本実施形態では、送電装置１０は、構造物４１００の開口部４２００とアレーアンテナ１１との相対的な位置及び方向を識別可能な環境情報を記憶部１７Ｄに予め記憶している。環境情報は、例えば、自機からの開口部４２００の位置、方向等に関する情報を含む。送電装置１０は、環境情報を参照して開口部４２００の有無を把握するが、センサ部１５の検出結果に基づいて開口部４２００を把握してもよい。本開示で、構造物４１００は、部屋、工場などの移動しない構造物及びその一部でもよいし、自動車、バス、飛行機などの移動可能な構造物及びその一部でもよい。本開示で、構造物４１００は、オフィス、リビング、工場、ビル、病院、学校、自動車、バス、飛行機などの構造体もしくはその一部であるとしてよい。本開示で、開口部４２００とは、構造物４１００を形成する素材が形成されていない若しくは構造物４１００が形成されている素材とは異なる素材で形成された部分であるとしてよい。例えば、開口部４２００は、真空もしくは空気が存在する部分、カーテン、プラスチック、ドア、ガラス素材、窓、換気扇、シャッター、ブラインド、スクリーン、植物、ビニール素材などの材料や素材で形成された部分であるとしてもよい。また、本開示では、開口部４２００のなかに、構造物４１００の部分であって、構造物４１００を形成する素材が形成されていない若しくは構造物４１００が形成されている素材とは異なる素材で形成された部分と接する部分も含むとしてもよい。本開示では、構造物４１００に、１もしくは複数の開口部４２００が形成されているとしてよい。

【0057】

図９は、送電装置１０が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。図９に示す処理手順は、制御部１７が記憶部１７Ｄに記憶している制御プログラム１７１を実行することによって実現される。

【0058】

図８の場面Ｃ１において、システム１は、受電装置２０が規定信号１０００を送出する。この場合、図９に示すように、送電装置１０は、アレーアンテナ１１で規定信号１０００を含む電波を受信すると、受電装置２０に対応したアレー応答ベクトルＶ_ｄを推定する（ステップＳ１０１）。例えば、送電装置１０は、推定部１４で、複数のアンテナ素子１１Ａで受信した受信信号に含まれる規定信号１０００の伝搬チャネル特性を推定し、アレー応答ベクトルＶ_ｄを推定する。送電装置１０は、ステップＳ１０１の処理が終了すると、処理をステップＳ１０２に進める。

【0059】

送電装置１０は、構造物４１００の開口部４２００の状態を認識する（ステップＳ１０２）。例えば、送電装置１０は、検出部１６で、記憶部１７Ｄの環境情報に基づいて構造物４１００の開口部４２００とアレーアンテナ１１との相対的な位置及び方向を認識する。そして、送電装置１０は、機械学習を用いて、センサ情報の画像から開口部４２００の状態を認識する。例えば、送電装置１０は、検出部１６がＭ個の開口部４２００を検出している場合、複数の開口部４２００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍを検出する。送電装置１０は、検出した開口部４２００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍを記憶部１７Ｄに記憶する。送電装置１０は、認識結果を示す情報を記憶部１７Ｄに記憶すると、処理をステップＳ１０３に進める。本開示において、構造物４１００は、紙面垂直方向に壁が形成されているとしてよい。構造物４１００は、開口部４２００にのみに開口があり、縦方向、横方向、高さ方向に壁で囲まれた部屋構造であるとしてよい。構造物４１００は、縦方向、横方向、高さ方向に壁で囲まれた構造において、開口部４２００以外にも１以上の開口があるとしてよい。構造物４１００の形状は、所定方向から切り出した断面部分の形状が、四角形その他の任意の多角形、楕円、円及び任意の直線もしくは曲線で形成されているとしてよい。構造物４１００は、オフィス、リビング、工場、ビル、病院、学校、自動車、バス、飛行機などの物体の一部の構造であるとしてよい。

【0060】

送電装置１０は、開口部４２００が第１状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。例えば、送電装置１０は、ステップＳ１０２の認識結果が開放状態を示している場合、開口部４２００が第１状態であると判定する。送電装置１０は、開口部４２００が第１状態であると判定した場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、処理をステップＳ１０４に進める。送電装置１０は、開口部４２００の電波強度を第１強度と決定する（ステップＳ１０４）。本実施形態では、送電装置１０は、アレーアンテナ１１の指向性において、方向、点等の利得がゼロになる、すなわちヌルを向けるように、第１強度を決定する。送電装置１０は、ステップＳ１０４の処理が終了すると、処理をステップＳ１０５に進める。

【0061】

送電装置１０は、回避対象の物体５０００を認識する（ステップＳ１０５）。例えば、送電装置１０は、検出部１６で、センサ部１５からのセンサ情報に基づいて、電波伝搬環境における受電装置２０とは異なる物体５０００の相対位置、方向等を認識すると、物体５０００の電波強度を第２強度と決定する。本実施形態では、送電装置１０は、アレーアンテナ１１の指向性において、方向、点等の利得がゼロになる、すなわちヌルを向けるように、第２強度を決定する。例えば、送電装置１０は、検出部１６がＭ個の物体５０００をヌル対象と検出している場合、複数の物体５０００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍを検出する。送電装置１０は、検出した物体５０００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍを記憶部１７Ｄに記憶する。送電装置１０は、ステップＳ１０５の処理が終了すると、処理をステップＳ１０６に進める。本開示では、送電装置１０が形成する電波のヌルとして、利得がゼロになる方向のほか、他の方向での利得に比べて低下する電波の部分をヌルとしてもよい。

【0062】

送電装置１０は、決定した電波強度に対応したアレー応答ベクトル化及び行列演算を行って送信ウェイトを生成する（ステップＳ１０６）。例えば、送電装置１０は、制御部１７で、ヌルに対応したアレー応答ベクトル化および行列演算を行う。例えば、送電装置１０は、検出部１６がＭ個の物体５０００を第２強度及び開口部４２００を第１強度のヌル対象としている場合、複数の物体５０００及び開口部４２００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍを検出する。詳細には、送電装置１０は、制御部１７が物体５０００及び開口部４２００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍと上述した（式２１）及び（式２２）に基づいて、ヌルに対応したアレー応答ベクトル化（Ｖ_１，Ｖ_２，・・・，Ｖ_Ｍ）を行う。送電装置１０は、ヌルに対応したアレー応答ベクトルＶ_ｉ＝Ｖ_１，Ｖ_２，・・・，Ｖ_Ｍを用いて（Ｉ－ＡＡ^＋）の行列演算を行い、演算結果を記憶部１７Ｄに記憶する。ただし、Ａ＝［Ｖ_１Ｖ_２・・・Ｖ_Ｍ］である。送電装置１０は、アレー応答ベクトルＶ_ｄと記憶部１７Ｄの行列の（Ｉ－ＡＡ^＋）との積を算出してアレー応答ベクトルＶ_ｄ’を算出する。送電装置１０は、算出したアレー応答ベクトルＶ_ｄ’を、上述した（式１７）を用いて正規化し、最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔを生成する。送電装置１０は、ステップＳ１０６の処理が終了すると、処理をステップＳ１０７に進める。

【0063】

送電装置１０は、送信ウェイトを乗算して電波２０００Ｗを放射する（ステップＳ１０７）。例えば、送電装置１０は、生成した最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔを示すウェイト情報に基づいて、複数のアンテナ素子１１Ａごとに、送信信号発生部１２からの給電用の送信信号２０００にウェイトを乗算し、送受信回路１３Ａに供給する。これにより、送電装置１０は、給電用の送信信号２０００を含む電波２０００Ｗを複数のアンテナ素子１１Ａから放射させる。例えば、図８の場面Ｃ１に示すように、送電装置１０は、物体５０００の方向Ｄ１及び開口部４２００の方向Ｄ２にヌルを向けることで、電波２０００Ｗは受電装置２０において強め合うように合成されるが、物体５０００及び開口部４２００においては弱め合うように合成される。図９に戻り、送電装置１０は、ステップＳ１０７の処理が終了すると、図９に示す処理手順を終了させる。

【0064】

また、送電装置１０は、開口部４２００が第１状態ではないと判定した場合（ステップＳ１０３でＮｏ）、開口部４２００が第２状態（閉鎖状態）であるので、処理をステップＳ１０８に進める。送電装置１０は、開口部４２００の電波強度を第１強度にしないと決定する（ステップＳ１０８）。送電装置１０は、ステップＳ１０８の処理が終了すると、処理をステップＳ１０５に進める。

【0065】

送電装置１０は、回避対象の物体５０００を認識する（ステップＳ１０５）。例えば、送電装置１０は、検出部１６で、センサ部１５からのセンサ情報に基づいて、電波伝搬環境における受電装置２０とは異なる物体５０００の相対位置、方向等を認識すると、物体５０００の電波強度を第２強度と決定する。例えば、送電装置１０は、検出部１６がＭ個の物体５０００をヌル対象と検出している場合、複数の物体５０００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍを検出する。送電装置１０は、検出した物体５０００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍを記憶部１７Ｄに記憶する。送電装置１０は、ステップＳ１０５の処理が終了すると、処理をステップＳ１０６に進める。

【0066】

送電装置１０は、決定した電波強度に対応したアレー応答ベクトル化及び行列演算を行って送信ウェイトを生成する（ステップＳ１０６）。例えば、送電装置１０は、制御部１７で、ヌルに対応したアレー応答ベクトル化および行列演算を行う。例えば、送電装置１０は、検出部１６がＭ個の物体５０００を第２強度のヌル対象としている場合、複数の物体５０００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍを検出する。詳細には、送電装置１０は、制御部１７が物体５０００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍと上述した（式２１）及び（式２２）に基づいて、ヌルに対応したアレー応答ベクトル化（Ｖ_１，Ｖ_２，・・・，Ｖ_Ｍ）を行う。送電装置１０は、ヌルに対応したアレー応答ベクトルＶ_ｉ＝Ｖ_１，Ｖ_２，・・・，Ｖ_Ｍを用いて（Ｉ－ＡＡ^＋）の行列演算を行い、演算結果を記憶部１７Ｄに記憶する。ただし、Ａ＝［Ｖ_１Ｖ_２・・・Ｖ_Ｍ］である。送電装置１０は、アレー応答ベクトルＶ_ｄと記憶部１７Ｄの行列の（Ｉ－ＡＡ^＋）との積を算出してアレー応答ベクトルＶ_ｄ’を算出する。送電装置１０は、算出したアレー応答ベクトルＶ_ｄ’を、上述した（式１７）を用いて正規化し、最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔを生成する。送電装置１０は、ステップＳ１０６の処理が終了すると、処理をステップＳ１０７に進める。

【0067】

送電装置１０は、送信ウェイトを乗算して電波２０００Ｗを放射する（ステップＳ１０７）。例えば、送電装置１０は、生成した最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔを示すウェイト情報に基づいて、複数のアンテナ素子１１Ａごとに、送信信号発生部１２からの給電用の送信信号２０００にウェイトを乗算し、送受信回路１３Ａに供給する。これにより、送電装置１０は、給電用の送信信号２０００を含む電波２０００Ｗを複数のアンテナ素子１１Ａから放射させる。例えば、図８の場面Ｃ２に示すように、送電装置１０は、物体５０００の方向Ｄ１のみにヌルを向け、開口部４２００にはヌルを向けないことで、電波２０００Ｗは受電装置２０において強め合うように合成されるが、物体５０００においては弱め合うように合成される。この場合、電波２０００Ｗの一部のサイドロープによる電波２１００Ｗは、開口部４２００に向かうが、部屋４０００の外部には透過しない。また、電波２１００Ｗは、開口部４２００で反射した反射波が受電装置２０に向かうと、受電装置２０の電波２０００Ｗの受電量を増加させることができる。図９に戻り、送電装置１０は、ステップＳ１０７の処理が終了すると、図９に示す処理手順を終了させる。

【0068】

以上により、送電装置１０は、構造物４１００で電波２０００Ｗ（送信波）が構造物４１００の外部に透過または通過する開口部４２００の第１位置及び方向の少なくとも一方に基づいて、開口部４２００における電波２０００Ｗの電波強度を、開口部４２００とは異なる構造物４１００における電波２０００Ｗの電波強度よりも低い第１強度とすることができる。これにより、送電装置１０は、電波伝搬環境の構造物４１００に開口部４２００が存在しても、開口部４２００から構造物４１００の外部への電波２０００Ｗの漏洩を抑制することができる。その結果、送電装置１０は、送信出力を抑えて運用する必要がないので、設置された環境に適した給電を実現することができる。送電装置１０は、構造物４１００の外部へ透過する電波２０００Ｗを抑制できるので、他システムとの共用が可能となり、設置可能な環境の制限を抑制することができる。

【0069】

送電装置１０は、受電装置２０から受信した受信信号と受電装置２０とは異なる物体５０００に関する情報とに基づいて、電波２０００Ｗの物体５０００への強度が所定以下となる第２強度とすることができる。これにより、送電装置１０は、物体５０００への方向に向かう電波２０００Ｗの電波強度を抑制できるので、電波伝搬環境における安全性を向上させることができる。

【0070】

［実施形態１に係る送電装置の変形例］
図１０及び図１１は、実施形態１の変形例に係る送電装置１０の構成の一例を示す図である。図１０に示すように、送電装置１０は、センサ部１５と検出部１６とを、送電装置１０の外部の電子機器３０に設けてもよい。この場合、送電装置１０は、電子機器３０からデータの受信が可能な構成とし、電子機器３０から物体５０００の検出結果を取得してもよい。図１１に示すように、送電装置１０は、センサ部１５のみを装置の外部に設けてもよい。この場合、送電装置１０は、外部のセンサ部１５からセンサ情報等を取得可能な構成とし、センサ部１５からのセンサ情報等に基づいて検出部１６が物体５０００を検出してもよい。

【0071】

（実施形態２）
［実施形態２に係る送電装置の構成］
実施形態２では、実施形態１と同様に、システム１は、送電装置１０と、受電装置２０と、を備える。受電装置２０は、実施形態１の受電装置２０と同一の構成になっている。

【0072】

図１２は、実施形態２に係る送電装置１０の構成の一例を示す図である。図１３は、微係数拘束時のベクトル化の一例を示す図である。

【0073】

図１２に示すように、送電装置１０は、アレーアンテナ１１と、送信信号発生部１２と、送受信部１３と、推定部１４と、センサ部１５と、検出部１６と、制御部１７と、乗算部１８と、を備える。

【0074】

センサ部１５は、送電装置１０の電波伝搬環境における受電装置２０とは異なる物体５０００及び構造物４１００の開口部４２００の有無、方向、領域等を検出可能な情報を取得できる。電波伝搬環境は、例えば、送電装置１０と受電装置２０との間で電波２０００Ｗを伝搬する空間を含む。物体５０００及び開口部４２００の領域は、例えば、電波伝搬環境における物体５０００及び開口部４２００の領域、自機からの物体５０００及び開口部４２００の角度広がりに関する情報を含む。センサ部１５は、例えば、カメラ、ミリ波レーダなどのレーダ、ＬＩＤＡＲ、ＴｏＦセンサ、赤外線センサ、人感センサ、深度センサ等を用いて、電波伝搬環境に存在する物体５０００及び開口部４２００に関する情報を取得する。センサ部１５は、送電装置１０の外部に設けられてもよい。センサ部１５は、検出部１６と電気的に接続されており、電波伝搬環境における物体５０００及び開口部４２００の方向及び領域を検出可能なセンサ情報を検出部１６に供給する。センサ情報は、例えば、物体５０００及び開口部４２００の有無、距離、位置、画像等の情報を含む。

【0075】

検出部１６は、センサ部１５からのセンサ情報に基づいて、電波伝搬環境における受電装置２０とは異なる物体５０００及び構造物４１００の開口部４２００の位置及び領域に関する情報を検出する。検出部１６は、センサ情報が示す画像に対して公知である物体認識処理を実行し、物体５０００及び開口部４２００の領域及び形状、電波伝搬環境における領域、自機からの物体５０００及び開口部４２００の方向及び領域等を検出する。例えば、検出部１６は、センサ情報が示す物体５０００及び開口部４２００の方向、位置、領域等と、センサ部１５とアレーアンテナ１１との相対位置関係に基づいて、アレーアンテナ１１からの物体５０００及び開口部４２００の方向、領域等を検出する。複数の物体５０００及び開口部４２００が存在する場合、検出部１６は、複数の物体５０００及び開口部４２００の位置及び領域を検出する。検出部１６は、制御部１７と電気的に接続されており、アレーアンテナ１１からの物体５０００及び開口部４２００の方向、領域等を識別可能な方向情報として制御部１７に供給する。このように、本開示の検出部１６は、センサ部１５からの、物体５０００及び開口部４２００のＧＰＳ情報などの位置情報、方向情報などを含むセンサ情報に基づいて、電波伝搬環境における受電装置２０とは異なる物体５０００及び開口部４２００の位置及び領域に関する情報を検出する。

【0076】

方向情報は、例えば、アレーアンテナ１１からの物体５０００及び開口部４２００の方向、領域等を示す情報を含む。方向情報は、例えば、物体５０００及び開口部４２００を含む領域、大きさ等の識別可能な情報を含む。なお、方向情報は、複数のアンテナ素子１１Ａの配置に応じて設定された物体５０００及び開口部４２００の大きさを識別可能な情報とすることができる。例えば、複数のアンテナ素子１１Ａがマトリックス状に配置されている場合、物体５０００の領域１５１は、縦横の長さ、位置、物体５０００の形状等を設定できる。例えば、複数のアンテナ素子１１Ａが一方の方向に並んで配置されている場合、物体５０００の大きさ１５２は、幅、高さ等の一方の方向における長さや距離、自機からの角度範囲等を設定できる。物体５０００の領域１５１は、物体５０００の外形等に応じた空間領域としてもよい。構造物４１００における開口部４２の領域及び大きさは、物体５０００と同様に設定することができる。

【0077】

【0078】

制御部１７は、ヌルを広角化する。ヌル対象の物体５０００及び開口部４２００は拡がりを持っており、物体５０００及び開口部４２００の領域に応じてヌルを広角化することが望ましい。ヌルを広角化するには、複数の方法を用いることができる。ヌルの広角化には、例えば、多点ヌル拘束（Multiple Null Constraints）方式、微係数拘束（Derivative Constraints）方式、正則化多点ヌル拘束方式等を用いることができる。これらのヌルの広角化の方式は、レトロディレクティブと組み合わせるとしてもよい。

【0079】

多点ヌル拘束方式は、ヌル対象の大きさに合わせ、一方向ではなく、その近傍の複数の方向にヌルを形成することで、ヌルの広角化を図る方法である。例えば、上述した（式１５）のアレー応答ベクトルＶ_ｉは、ヌル対象の方向であるθ_ｉから（式２１）と（式２２）を用いて計算されるが、ヌル対象の大きさに合わせヌル近傍の複数方向もヌル対象の方向として与えることで広角化を実現する。

【0080】

微係数拘束方式は、θ方向のアレー応答値の連続性を用いて、微係数より平坦化を図る方法である。以下に、微係数拘束方式の詳細を説明する。上述した（式１１）、（式１２）に（式１９）、（式２０）を代入すると、θ方向のＫ素子等間隔リニアアレーのアレー応答値は、（式２２３）で得られる。

【数12】

【0081】

Ｗ^ＨＶ＝Ｄ（θ）とする。Ｄ（θ）は、アレー応答関数あるいはアレーファクタと呼ばれる。Ｄ（θ）は、θの連続関数であり、θで微分可能である。また、この絶対値｜Ｄ（θ）｜を図示したものは、アレーアンテナの指向性パターンになる。

【0082】

（式２２３）にθ＝θ_ｉ（ｉ＝１，・・・，Ｍ）を代入したＤ（θ_ｉ）は、θ_ｉ方向のアレー応答値である。また、（式２２３）は、微分可能であるから、θ＝θ_ｉの近傍であるθ＝θ_ｉ＋Δθのアレー応答値Ｄ（θ_ｉ＋Δθ）は、Ｌ_ｉ次近似式を用いて以下の（式２２４）のように表せる。

【数13】

【0083】

（式２２４）において、微係数Ｄ^（ｌ）（θ_ｉ）（ｌ＝１，・・・，Ｌ_ｉ）がゼロならば、Ｄ（θ_ｉ＋Δθ）≒Ｄ（θ_ｉ）となり、θ_ｉの近傍θ_ｉ＋Δθでアレー応答値を同程度にできる。これをヌル（Ｄ（θ_ｉ）＝０）に対して適用したものが微係数拘束によるヌルの広角化であり、近似式の次数のＬ_ｉにより広角化の度合いを制御できる。本開示では、文字の右肩の（ｌ）は、微分の階数を示す。

【0084】

微係数拘束条件Ｄ^（ｌ）（θ_ｉ）＝０（ｌ＝１，・・・，Ｌ_ｉ）は、以下の（式２２５）の等価になる。

【数14】

【0085】

そこで、対角行列Ｑ_ｌを以下の（式２２６）とすると、（式２２５）は以下の（式２２７）と表せる。なお、（式２２６）および（式２２７）は、ｌ＝１，・・・，Ｌ_ｉである。
Ｑ_ｌ＝ｄｉａｇ［０^ｌ１^ｌ・・・（Ｋ－１）^ｌ］・・・（式２２６）
Ｗ^Ｈ（Ｑ_ｌＶ_ｉ）＝０・・・（式２２７）

【0086】

以下の（式２２８）及び（式２２９）としてまとめると、ｌ階微係数の拘束条件は、以下の（式２３０）で与えられる。なお、（式２２９）は、ｌ＝１，・・・，Ｌ_ｉである。（式２３０）において、ｌ＝０，・・・，Ｌ_ｉである。Ｖ_ｉ ^（ｌ）は前記アレー応答ベクトルと異なるが、（式２３０）より（式１５）の拘束条件と同じように扱える。そこで、本開示では（式２３０）のＶ_ｉ ^（ｌ）を拘束ベクトルと称する。
Ｖ_ｉ ^（０）＝Ｖ_ｉ・・・（式２２８）
Ｖ_ｉ ^（ｌ）＝Ｑ_ｌＶ_ｉ・・・（式２２９）
Ｗ^ＨＶ_ｉ ^（ｌ）＝０・・・（式２３０）

【0087】

（式２３０）の拘束条件のもと、アレー応答ベクトルＶ_ｄのアレー応答値の大きさ｜Ｗ^ＨＶ_ｄ｜を最大化する最適化問題は、以下の（式２３１）のように定式化できる。

【数15】

【0088】

ここで、Ｋはアンテナ素子１１Ａの数であり、Ｍはヌルの数である。ヌルの数は、検出部１６が検出した物体５０００及び開口部４２００の数である。Ｌ_１，Ｌ_２，・・・，Ｌ_Ｍは各ヌルの広角化の度合いを決める数であり、本開示ではこれを広角度と称する。広角度は、検出部１６が検出した物体５０００及び開口部４２００の領域に応じて決まり、広角度分拘束ベクトルが追加される。自由度はＫ－１であるため、Ｍ＋Ｌ_１＋Ｌ_２＋・・・＋Ｌ_Ｍ＜Ｋとしている。また、アレー応答ベクトルＶ_ｉ ^（ｌ）（ｌ＝０，・・・，Ｋ－１）は線形独立である。

【0089】

上記の（式１５）と（式２３１）の比較からわかるように、線形拘束付きレトロディレクティブ方式のアルゴリズムを踏襲しつつ、ヌルを広角化することが可能である。本開示では、これを微係数拘束付きレトロディレクティブ方式と称する。

【0090】

制御部１７は、規定信号１０００の伝搬チャネル特性と、検出部１６が検出した物体５０００及び開口部４２００の方向及び領域の検出結果に基づいて、物体５０００及び開口部４２００の方向及び領域にヌルが向くように送信ウェイトを生成する。前記送信ウェイトを生成するために、例えば、制御部１７は、前記広角度Ｌ_ｉを決定する。制御部１７は、受電装置２０からの受信信号と開口部４２００が存在する領域の大きさとに基づいて、開口部４２００における前記送信波の電波強度が前記第１強度及び前記送信波の前記物体への強度が所定以下となる第２強度となるように、前記送信波を送信するアンテナの指向性を制御する。

【0091】

例えば、制御部１７は、方向θ_ｉから上述した（式２１）と（式２２）を用いてアレー応答ベクトルＶ_ｉを算出する。例えば、制御部１７は、図１３に示すように、ヌル対象の方向θ_ｉと領域δ_ｉとを示す情報をテーブル１７０に適用して広角度Ｌ_ｉを求める。領域δ_ｉは、物体５０００及び開口部４２００の領域、大きさ等に関する情報を含む。広角度Ｌ_ｉは、広角化パラメータであり、物体５０００及び開口部４２００の領域δ_ｉだけでなく方向θ_ｉにも依存するため、テーブル１７０を用いて求めてもよいし、機械学習等を用いて求めてもよい。本実施形態では、テーブル１７０は、記憶部１７Ｄに記憶されており、方向θ_ｉと領域δ_ｉから広角度Ｌ_ｉを導き出すルックアップテーブルである。

【0092】

制御部１７は、求めた広角度Ｌ_ｉとアレー応答ベクトルＶ_ｉとから、上記の（式２２６）、（式２２８）、（式２２９）を用いてベクトル化することで、拘束ベクトルＶ_ｉ ^（ｌ）（ｌ＝０，・・・，Ｌ_ｉ）を求める。制御部１７は、拘束ベクトルＶ_ｉ ^（ｌ）を用いて、アレー応答値の大きさ｜Ｗ^ＨＶ_ｄ｜を最大にする最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔを、上述した（式２３１）によって決定する。なお、送電装置１０は、広角度Ｌ_ｉをヌル対象ごとに設定できる。送電装置１０は、ヌルを向ける方向及び領域から算出する行列と、規定信号１０００の伝搬チャネル特性とを独立して算出できる。

【0093】

以上、実施形態２に係る送電装置１０の機能構成例について説明した。なお、図１２を用いて説明した上記の構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る送電装置１０の機能構成は係る例に限定されない。本実施形態に係る送電装置１０の機能構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。

【0094】

［実施形態２に係る送電装置の制御例］
上述した図８及び図９を用いて、実施形態２に係る送電装置の制御例を説明する。図８に示したように、システム１は、部屋４０００の中に送電装置１０と受電装置２０を対向するように配置している。部屋４０００は、構造物４１００と、構造物４１００の一部に設けられた開口部４２００とを有している。図８に示す一例では、開口部４２００は、開閉可能なドア４２１０になっている。あるいは、開口部４２００は、カーテン、ブラインド等が設けられた窓であってもよい。開口部４２００は、場面Ｃ１に示すように、構造物４１００の外部に電波２０００Ｗ（送信波）が到達可能な第１状態を有する。開口部４２００は、場面Ｃ２に示すように、構造物４１００の外部に電波２０００Ｗが到達不能な第２状態を有する。送電装置１０は、センサ部１５を用いて物体５０００の位置、方向、領域等を検出すると、物体５０００とアレーアンテナ１１との相対位置を把握する。システム１は、レトロディレクティブ方式で送電装置１０から受電装置２０に向け、送信信号２０００を含む電波２０００Ｗを放射することで、受電装置２０に無線給電を行う。

【0095】

【0096】

【0097】

【0098】

送電装置１０は、構造物４１００の開口部４２００の状態を認識する（ステップＳ１０２）。例えば、送電装置１０は、検出部１６で、記憶部１７Ｄの環境情報に基づいて構造物４１００の開口部４２００の領域とアレーアンテナ１１との相対的な位置及び方向を認識する。そして、送電装置１０は、機械学習を用いて、センサ情報の画像から開口部４２００の状態を認識する。例えば、送電装置１０は、検出部１６がＭ個の開口部４２００を検出している場合、複数の開口部４２００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍを検出する。そして、送電装置１０は、複数の開口部４２００の領域δ_１，δ_２，・・・，δ_Ｍを検出する。送電装置１０は、検出した開口部４２００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍ及び領域δ_１，δ_２，・・・，δ_Ｍを記憶部１７Ｄに記憶する。送電装置１０は、認識結果を示す情報を記憶部１７Ｄに記憶すると、処理をステップＳ１０３に進める。

【0099】

【0100】

送電装置１０は、回避対象の物体５０００を認識する（ステップＳ１０５）。例えば、送電装置１０は、検出部１６で、センサ部１５からのセンサ情報に基づいて、電波伝搬環境における受電装置２０とは異なる物体５０００の領域１５１の相対位置、方向等を認識すると、物体５０００の電波強度を第２強度と決定する。本実施形態では、送電装置１０は、アレーアンテナ１１の指向性において、方向、点等の利得がゼロになる、すなわちヌルを向けるように、第２強度を決定する。例えば、送電装置１０は、検出部１６がＭ個の物体５０００をヌル対象と検出している場合、複数の物体５０００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍを検出する。そして、送電装置１０は、複数の物体５０００の領域δ_１，δ_２，・・・，δ_Ｍを検出する。送電装置１０は、検出した物体５０００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍ及び領域δ_１，δ_２，・・・，δ_Ｍを記憶部１７Ｄに記憶する。送電装置１０は、ステップＳ１０５の処理が終了すると、処理をステップＳ１０６に進める。なお、ステップＳ１０５では、例えば、送電装置１０は、検出部１６で、センサ部１５からのセンサ情報に基づいて、電波伝搬環境における受電装置２０とは異なる開口部４２００の領域の大きさ、相対位置、方向等を認識して電波強度を決定するとしてもよい。

【0101】

送電装置１０は、決定した電波強度に対応したアレー応答ベクトル化及び行列演算を行って送信ウェイトを生成する（ステップＳ１０６）。例えば、送電装置１０は、制御部１７で、ヌルに対応したアレー応答ベクトル化および行列演算を行う。例えば、送電装置１０は、検出部１６がＭ個の物体５０００及び開口部４２００をヌル対象と検出している場合、複数の物体５０００及び開口部４２００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍを検出する。詳細には、送電装置１０は、方向θ_ｉと領域δ_ｉとを示す情報をテーブル１７０に適用して広角度Ｌ_ｉを求め、広角度Ｌ_ｉとアレー応答ベクトルＶ_ｉとから、上記の（式２２６）、（式２２８）、（式２２９）を用いてベクトル化することで、ヌルに対応した拘束ベクトルＶ_ｉ ^（ｌ）（ｌ＝０，・・・，Ｌ_ｉ）を求める。そして、送電装置１０は、ヌルに対応した拘束ベクトルＶ_ｉ ^（ｌ）を用いて（Ｉ－ＡＡ^＋）の行列演算を行い、演算結果を記憶部１７Ｄに記憶する。ただし、Ａ＝［Ｖ_１ ^（０），・・・，Ｖ_１ ^（L1），Ｖ_２ ^（０），・・・，Ｖ_２ ^（L2），・・・，Ｖ_M ^（０），・・・，Ｖ_M ^（LM）］である。そして、送電装置１０は、制御部１７が推定部１４によって推定されたアレー応答ベクトルＶ_ｄと記憶部１７Ｄの（Ｉ－ＡＡ^＋）との積を算出してアレー応答ベクトルＶ_ｄ’を算出する。そして、送電装置１０は、算出したアレー応答ベクトルＶ_ｄ’を、（式１７）を用いて正規化し、最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔを生成する。送電装置１０は、ステップＳ１０６の処理が終了すると、処理をステップＳ１０７に進める。

【0102】

【0103】

【0104】

送電装置１０は、回避対象の物体５０００を認識する（ステップＳ１０５）。例えば、送電装置１０は、検出部１６で、センサ部１５からのセンサ情報に基づいて、電波伝搬環境における受電装置２０とは異なる物体５０００の相対位置、方向等を認識すると、物体５０００の電波強度を第２強度と決定する。本実施形態では、送電装置１０は、アレーアンテナ１１の指向性において、方向、点等の利得がゼロになる、すなわちヌルを向けるように、第２強度を決定する。例えば、送電装置１０は、検出部１６がＭ個の物体５０００をヌル対象と検出している場合、複数の物体５０００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍを検出する。そして、送電装置１０は、複数の物体５０００の領域δ_１，δ_２，・・・，δ_Ｍを検出する。送電装置１０は、検出した物体５０００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍ及び領域δ_１，δ_２，・・・，δ_Ｍを記憶部１７Ｄに記憶する。送電装置１０は、ステップＳ１０５の処理が終了すると、処理をステップＳ１０６に進める。

【0105】

送電装置１０は、決定した電波強度に対応したアレー応答ベクトル化及び行列演算を行って送信ウェイトを生成する（ステップＳ１０６）。例えば、送電装置１０は、制御部１７で、ヌルに対応したアレー応答ベクトル化および行列演算を行う。例えば、送電装置１０は、検出部１６がＭ個の物体５０００をヌル対象と検出している場合、複数の物体５０００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍを検出する。詳細には、送電装置１０は、方向θ_ｉと領域δ_ｉとを示す情報をテーブル１７０に適用して広角度Ｌ_ｉを求め、広角度Ｌ_ｉとアレー応答ベクトルＶ_ｉとから、上記の（式２２６）、（式２２８）、（式２２９）を用いてベクトル化することで、ヌルに対応した拘束ベクトルＶ_ｉ ^（ｌ）（ｌ＝０，・・・，Ｌ_ｉ）を求める。そして、送電装置１０は、ヌルに対応した拘束ベクトルＶ_ｉ ^（ｌ）を用いて（Ｉ－ＡＡ^＋）の行列演算を行い、演算結果を記憶部１７Ｄに記憶する。ただし、Ａ＝［Ｖ_１ ^（０），・・・，Ｖ_１ ^（L1），Ｖ_２ ^（０），・・・，Ｖ_２ ^（L2），・・・，Ｖ_M ^（０），・・・，Ｖ_M ^（LM）］である。そして、送電装置１０は、制御部１７が推定部１４によって推定されたアレー応答ベクトルＶ_ｄと記憶部１７Ｄの（Ｉ－ＡＡ^＋）との積を算出してアレー応答ベクトルＶ_ｄ’を算出する。そして、送電装置１０は、算出したアレー応答ベクトルＶ_ｄ’を、（式２１７）を用いて正規化し、最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔを生成する。送電装置１０は、ステップＳ１０６の処理が終了すると、処理をステップＳ１０７に進める。

【0106】

送電装置１０は、送信ウェイトを乗算して電波２０００Ｗを放射する（ステップＳ１０７）。例えば、送電装置１０は、生成した最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔを示すウェイト情報に基づいて、複数のアンテナ素子１１Ａごとに、送信信号発生部１２からの給電用の送信信号２０００にウェイトを乗算し、送受信回路１３Ａに供給する。これにより、送電装置１０は、給電用の送信信号２０００を含む電波２０００Ｗを複数のアンテナ素子１１Ａから放射させる。例えば、図８の場面Ｃ２に示すように、送電装置１０は、物体５０００の方向Ｄ１のみにヌルを向け、開口部４２００にはヌルを向けないことで、電波２０００Ｗは受電装置２０において強め合うように合成されるが、物体５０００においては弱め合うように合成される。この場合、電波２０００Ｗの一部のサイドロープによる電波２１００Ｗは、開口部４２００の領域に向かうが、部屋４０００の外部には透過しない。また、電波２１００Ｗは、開口部４２００の領域で反射した反射波が受電装置２０に向かうと、受電装置２０の電波２０００Ｗの受電量を増加させることができる。図９に戻り、送電装置１０は、ステップＳ１０７の処理が終了すると、図９に示す処理手順を終了させる。

【0107】

【0108】

【0109】

（実施形態３）
［実施形態３に係る送電装置の構成］
実施形態３では、実施形態１と同様に、システム１は、送電装置１０と、受電装置２０と、を備える。受電装置２０は、実施形態１の受電装置２０と同一の構成になっている。

【0110】

図１４は、実施形態３に係る送電装置１０の構成の一例を示す図である。図１４に示すように、送電装置１０は、アレーアンテナ１１と、送信信号発生部１２と、送受信部１３と、推定部１４と、センサ部１５と、検出部１６と、制御部１７と、乗算部１８と、前処理部１９と、を備える。

【0111】

センサ部１５は、送電装置１０の電波伝搬環境における受電装置２０とは異なる物体５０００及び構造物４１００の開口部４２００の有無、位置、領域、距離（深度）等を検出可能な情報を取得できる。電波伝搬環境は、例えば、送電装置１０と受電装置２０との間で電波２０００Ｗを伝搬する空間を含む。物体５０００及び開口部４２００の領域は、例えば、電波伝搬環境における物体５０００及び開口部４２００の領域、自機からの物体５０００及び開口部４２００の角度、角度広がり、距離に関する情報を含む。センサ部１５は、例えば、カメラ、ＬＩＤＡＲ、ミリ波レーダなどのレーダ、ＴｏＦセンサ、赤外線センサ、人感センサ、深度センサ等を用いて、電波伝搬環境に存在する物体５０００及び開口部４２００に関する情報を取得する。センサ部１５は、送電装置１０の外部に設けられてもよい。センサ部１５は、検出部１６と電気的に接続されており、電波伝搬環境における物体５０００及び開口部４２００の少なくとも方向及び距離を検出可能なセンサ情報を検出部１６に供給する。センサ情報は、例えば、物体５０００及び開口部４２００の有無、領域、距離、位置、画像等の情報を含む。

【0112】

検出部１６は、センサ部１５からのセンサ情報に基づいて、電波伝搬環境における受電装置２０とは異なる物体５０００及び開口部４２００の、例えば、位置、領域及び距離に関する情報を検出する。検出部１６は、センサ情報が示す画像に対して公知である物体認識処理を実行し、物体５０００及び開口部４２００の有無、形状、電波伝搬環境における物体が存在する領域、自機からの物体５０００及び開口部４２００の方向、領域及び距離等を検出する。例えば、検出部１６は、センサ情報が示す物体５０００及び開口部４２００の方向、位置、領域等と、センサ部１５とアレーアンテナ１１との相対位置関係に基づいて、アレーアンテナ１１からの物体５０００及び開口部４２００の方向、領域、位置、距離等を検出する。複数の物体５０００及び開口部４２００が存在する場合、検出部１６は、複数の物体５０００及び開口部４２００ごとの位置及び距離等を検出する。検出部１６は、前処理部１９と電気的に接続されており、アレーアンテナ１１からの物体５０００及び開口部４２００の方向、領域、距離等を識別可能な方向情報として前処理部１９に供給する。このように、本開示の検出部１６は、センサ部１５からの、物体５０００及び開口部４２００のＧＰＳ情報などの位置情報、方向情報、距離情報などを含むセンサ情報に基づいて、電波伝搬環境における受電装置２０とは異なる物体５０００及び開口部４２００の位置及び領域、距離に関する情報を検出する。

【0113】

方向情報は、例えば、アレーアンテナ１１からの物体５０００及び開口部４２００の方向、領域、距離等を示す情報を含む。方向情報は、例えば、物体５０００を含む領域１５１、大きさ１５２、距離１５３等、及び、構造物４１００における開口部４２００を含む領域、大きさ、距離等の識別可能な情報を含む。なお、方向情報は、複数のアンテナ素子１１Ａの配置に応じて設定された物体５０００及び開口部４２００の大きさを識別可能な情報とすることができる。例えば、複数のアンテナ素子１１Ａがマトリックス状に配置されている場合、物体５０００の領域１５１は、縦横の長さ、位置、物体５０００の形状等を設定できる。例えば、複数のアンテナ素子１１Ａが一方の方向に並んで配置されている場合、物体５０００の大きさ１５２は、幅、高さ等の一方の方向における長さや距離、自機からの角度範囲等を設定できる。物体５０００の距離１５３は、センサ部１５から物体５０００までの最短、最長、その平均等の距離、深度等を設定できる。なお、物体５０００の領域１５１は、物体５０００の外形等に応じた空間領域としてもよい。開口部４２００の領域及び大きさは、物体５０００と同様に設定することができる。

【0114】

前処理部１９は、検出部１６からの方向情報に基づいて、ベクトル化及びヌル深度の大きさを識別可能な情報として生成する処理を行う。物体５０００及び開口部４２００の大きさに合わせてヌルを広角化する場合、前処理部１９は、例えば、多点ヌル拘束方式及び微係数拘束方式の少なくとも一方を用いて、ベクトル化を行うことができる。前処理部１９の処理については、後述する。前処理部１９は、ウェイトの生成に関する前処理を行い、処理結果を制御部１７に供給する。

【0115】

制御部１７は、推定部１４の推定結果である受電装置２０に対するアレー応答ベクトルと検出部１６からの物体５０００及び開口部４２００の方向情報に基づいて前処理部１９において演算した結果から、電力伝送用ウェイトを生成する。ウェイトの生成方法は、例えば、ＭＩＭＯで用いられるＺＦ(Zero-Forcing)アルゴリズム、ＭＭＳＥ(Minimum Mean Square Error)アルゴリズム等を用いることができる。制御部１７は、乗算部１８と電気的に接続されており、電力伝送用ウェイトを示すウェイト情報を乗算部１８に供給する。以下の説明では、説明を簡単化するために、アレーアンテナ１１の複数のアンテナ素子１１Ａが水平方向において等間隔で並んでいる場合について説明する。

【0116】

【0117】

【0118】

微係数拘束方式は、θ方向のアレー応答値の連続性を用いて、微係数より平坦化を図る方法である。以下に、微係数拘束方式の詳細を説明する。

【0119】

Ｋ個のアンテナ素子１１Ａが等間隔リニアアレーのθ方向のアレー応答ベクトルＶ（θ）に対するアレー応答値は、θの関数であり、これをＤ（θ）とする。上述した（式１１）、（式１２）に（式１９）、（式２０）を代入すると、Ｄ（θ）は、以下の（式３２３）で与えられる。

【数16】

【0120】

Ｄ（θ）は、アレー応答関数、あるいはアレーファクタと呼ばれる。Ｄ（θ）は、θの連続関数であり、θで微分可能である。なお、この絶対値｜Ｄ（θ）｜を図示したものは、アレーアンテナの指向性パターンになる。

【0121】

（式３２３）にθ＝θ_ｉ（ｉ＝１，・・・，Ｍ）を代入したＤ（θ_ｉ）は、θ_ｉ方向のアレー応答値である。また、（式３２３）は、微分可能であるから、θ＝θ_ｉの近傍であるθ＝θ_ｉ＋Δθのアレー応答値Ｄ（θ_ｉ＋Δθ）は、Ｌ_ｉ次近似式を用いて以下の（式３２４）のように表せる。

【数17】

【0122】

（式３２４）において、微係数Ｄ^（ｌ）（θ_ｉ）（ｌ＝１，・・・，Ｌ_ｉ）がゼロならば、Ｄ（θ_ｉ＋Δθ）≒Ｄ（θ_ｉ）となり、θ_ｉの近傍θ_ｉ＋Δθでアレー応答値を同程度にできる。これをヌル（Ｄ（θ_ｉ）＝０）に対して適用したものが微係数拘束によるヌルの広角化であり、近似式の次数のＬ_ｉにより広角化の度合いを制御できる。本開示ではＬ_ｉを広角度と称する。本開示では、微係数Ｄ^（ｌ）（θ_ｉ）の右肩の（ｌ）は、微分の階数を示す。

【0123】

ヌルの方向をθ_ｉ（ｉ＝１，・・・，Ｍ）、近似式の次数をＬ_ｉとすると、微係数拘束条件は、以下の（式３２５）となる。ただし、（式３２５）は、ｌ＝１，・・・，Ｌ_ｉである。なお、Ｖ_ｉ ^（ｌ）の右肩の（ｌ）は、微分の階数ではなく、インデックスに過ぎない。
Ｄ^（ｌ）(θ_ｉ）＝Ｗ^ＨＶ^（ｌ）(θ_ｉ）＝０・・・（式３２５）

【0124】

（式３２５）は、以下の（式３２６）と等価である。ただし、（式３２６）は、ｌ＝１，・・・，Ｌ_ｉである。ここでＱ_ｌは対角行列であり、以下の（式３２７）で与えられる。なお、微係数拘束条件の変換については、後述する。
Ｗ^Ｈ（Ｑ_ｌＶ_ｉ）＝Ｗ^Ｈ（Ｑ_ｌＶ（θ_ｉ））＝０・・・（式３２６）
Ｑ_ｌ＝ｄｉａｇ［０^ｌ１^ｌ・・・（Ｋ－１）^ｌ］・・・（式３２７）

【0125】

よって、上述した（式１５）のアレー応答ベクトルＶ_ｉとしてＶ_ｉ ^（ｌ）＝Ｑ_ｌＶ_ｉを追加することで、微係数拘束によるヌルの広角化を実現できる。ここでｌ＝１，・・・，Ｌ_ｉである。Ｖ_ｉ ^（ｌ）は正しくはアレー応答ベクトルではなく、この場合（式１５）のＶ_ｉをアレー応答ベクトルと呼ぶのは不適切である。そこで、拘束条件を与えるベクトルとして、以降では、（式１５）のＶ_ｉを拘束ベクトルと称することがある。

【0126】

上述したようにヌルを広角化するには、拘束ベクトル数を増やさなければならない。これにより、ウェイトベクトルＷの制約が厳しくなり、受電装置２０のアレー応答値｜Ｗ^ＨＶ_ｄ｜が小さくなる可能性がある。その一方で、送電装置１０と物体５０００との距離が離れている場合、深いヌルを形成する必要がなく、ヌル深度を制御することで、受電装置２０への電力供給を改善することが見込まれる。以下では、ヌル深度の制御方法の一例について説明する。

【0127】

上述した（式１５）の拘束条件の一部を変更した最適化問題を、以下の条件式の（式３２８）のように定式化できる。詳細には、（式３２８）は、（式１５）のＷ^ＨＶ_ｉ＝０を、｜Ｗ^ＨＶ_ｉ｜^２＝｜ε_ｉ｜^２に変更している。

【数18】

【0128】

ここで、Ｋはアンテナ素子１１Ａの数であり、Ｍはヌルの数である。ヌルの数Ｍは、検出部１６が検出した物体５０００の領域に応じた数を含む。

【0129】

（式３２８）の最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔは、上述した（式１６）を用いて以下の（式３２９）で与えられる。

【数19】

【0130】

ここで、Ｖ’_ｄ＝（Ｉ－ＡＡ^＋）Ｖ_ｄ、Ｖ_ε＝（Ａ^＋）^Ｈεである。Ａは、Ｍ個の複素列の拘束ベクトルＶ_１，Ｖ_２，・・・，Ｖ_Ｍを並べた行列であり、Ａ^＋は、Ａのムーア・ペンローズ一般逆行列である。また、ε＝［ε_１ ε_２・・・ ε_Ｍ］^Ｔであり、ε_ｉの絶対値｜ε_ｉ｜は、（式３２８）により与えられる。本開示において、（・）^Ｔのように文字の右肩に「Ｔ」を記している場合、転置を意味する。ε_ｉの偏角は、ベクトル（Ａ^＋Ｖ_ｄ）の各要素と同じ値とすることで、アレー応答値｜Ｗ^ＨＶ_ｄ｜を最大化できる。なお、（式３２９）におけるαは、以下の（式３３０）で与えられる。

【数20】

【0131】

（式３２９）及び（式３３０）によってウェイトベクトルＷと拘束ベクトルＶ_ｉの内積の大きさ｜Ｗ^ＨＶ_ｉ｜を｜ε_ｉ｜にできるが、上述した（式１６）及び（式１７）に比べ、Ｖ_εとαの演算が必要な分、複雑になる。

【0132】

上述した（式３２８）は、近似解にすることで、処理を簡単化できる。以下に、近似解の求め方の一例について説明する。

【0133】

ウェイトベクトルＷのノルムの２乗が１（||Ｗ||＝１）であり、||Ｖ_ｄ||は既知であるので、｜Ｗ^ＨＶ_ｄ｜を最大化することは、｜Ｗ^ＨＶ_ｄ｜／（||Ｗ||・||Ｖ_ｄ||）を１に近づけることと等価である。これは、Ｗ／||Ｗ||≒Ｖ_ｄ／||Ｖ_ｄ||と考えることができる。すなわち、Ｗ≒γＶ_ｄとなる。γは、比例定数である。また、｜Ｗ^ＨＶ_ｉ｜^２＝｜ε_ｉ｜^２をＷ^ＨＶ_ｉ≒０に変更する。これにより、（式３２８）の最適化問題は、近似的に以下の条件式の（式３３１）ように考えることができる。（式３３１）において≒は左辺の値と右辺の値をできるだけ近づけることを意味する。

【数21】

【0134】

（式３３１）の最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔは、以下の（式３３２）を定義すると、以下の（式３３３）で与えられる。なお、近似解によるヌル深度制御については、後述する。

【数22】

【数23】

【0135】

ここで、Ａ’は、Ｍ個の複素列ベクトルα_１Ｖ_１，α_２Ｖ_２，・・・，α_ＭＶ_Ｍを並べた行列Ａ’＝［α_１Ｖ_１ α_２Ｖ_２・・・ α_ＭＶ_Ｍ］である。α_ｉ（ｉ＝１，・・・，Ｍ）は、Ｖ_ｉに対する重み係数である。上述した絶対値｜ε_ｉ｜の代わりにα_ｉを用いることで、ヌル深度を制御できる。このように、ヌル深度を制御するアルゴリズムは、厳密解から求めてもよいし、近似解を用いてもよい。また、ヌル深度を制御するアルゴリズムは、厳密解から求めても、近似解を用いて求めても、いずれもヌル広角化に対応できる。

【0136】

制御部１７は、規定信号１０００の伝搬チャネル特性と、検出部１６が検出した物体５０００及び開口部４２００の方向、領域及び距離を、識別可能な方向情報に基づいて前処理部１９において演算した結果から、物体５０００の領域にヌルが向くように送信ウェイトを生成する。領域にヌルを向ける場合、拘束ベクトルＶ_ｉはＶ_ｉ ^（ｌ）（ｌ＝０，・・・，Ｌ_ｉ）となる。

【0137】

図１５は、多点ヌル拘束方式のベクトル化の一例を示す図である。多点ヌル拘束方式を用いる場合、前処理部１９は、図１５に示すように、ヌル対象の物体５０００の方向θ_ｉと領域δ_ｉから（式２１）と（式２２）を用いてアレー応答ベクトルＶ_ｉ ^（ｌ）（ｌ＝０，・・・，Ｌ_ｉ）を求める。詳細には、前処理部１９は、物体５０００及び開口部４２００の方向θ_ｉと領域δ_ｉから当該方向の最小値θ^ｍｉｎ _ｉと最大値θ^ｍａｘ _ｉを決定する。制御部１７は、予め定められた刻み幅でθ^ｍｉｎからθ^ｍａｘをカバーする方向θ^（０） _ｉ，・・・，θ^（Ｌｉ） _ｉを決定する。なお、刻み幅は、物体５０００及び開口部４２００の方向θ_ｉによらず一定でもよいし、物体５０００及び開口部４２００の方向θ_ｉごとに変更してもよい。前処理部１９は、方向θ^（０） _ｉ，・・・，θ^（Ｌｉ） _ｉから（式３２１）と（式３２２）を用いて、拘束ベクトルＶ_ｉ ^（ｌ）（ｌ＝０，・・・，Ｌ_ｉ）を求める。本開示では、微係数拘束方式において近似式の次数Ｌ_ｉを広角化の度合いを表す尺度として広角度と称したが、多点ヌル拘束方式における前記Ｌ_ｉも広角度と称することがある。

【0138】

図１６は、微係数拘束方式のベクトル化の一例を示す図である。微係数拘束方式を用いる場合、前処理部１９は、図１６に示すように、方向θ_ｉと領域δ_ｉから（式２１）と（式２２）等を用いてアレー応答ベクトルＶ_ｉ ^（ｌ）（ｌ＝０，・・・，Ｌ_ｉ）を求める。詳細には、前処理部１９は、方向θ_ｉと物体５０００及び開口部４２００の領域δ_ｉから広角度Ｌ_ｉを求める。広角度Ｌ_ｉは、領域δ_ｉだけではなく方向θ_ｉにも依存する。このため、前処理部１９は、これらの情報から広角度Ｌ_ｉを導き出すテーブル、機械学習等を用いることで、広角度Ｌ_ｉを求める。

【0139】

図１６に示す一例では、前処理部１９は、方向θ_ｉと領域δ_ｉとを示す情報をテーブル１７０に適用して広角度Ｌ_ｉを求める。領域δ_ｉは、例えば、物体５０００及び開口部４２００の領域、距離等に関する情報を含む。テーブル１７０は、記憶部１７Ｄに記憶されており、方向θ_ｉと領域δ_ｉから広角度Ｌ_ｉを導き出すルックアップテーブルである。前処理部１９は、求めた広角度Ｌ_ｉとアレー応答ベクトルＶ_ｉとから、上記の（式３２５）、（式３２６）、（式３２７）を用いてベクトル化することで、拘束ベクトルＶ_ｉ ^（ｌ）（ｌ＝０，・・・，Ｌ_ｉ）を求める。ここでＶ_ｉ ^（０）＝Ｖ_ｉとする。

【0140】

図１７は、前処理部１９のヌル深度の処理例を示す図である。図１７に示す一例は、前処理部１９が上述した（式３２８）を用いる場合の処理例を示している。前処理部１９は、図１７に示すように、ヌル深度の大きさについての処理を行うことができる。上述した（式３２８）の場合、ヌル対象までの距離ｄ_ｉから電波２０００Ｗの強度の減衰量が推定できる。前処理部１９は、事前に測定した結果に基づく距離ｄ_ｉと絶対値｜ε_ｉ｜のテーブルを用いて、絶対値｜ε_ｉ｜を求める。絶対値｜ε_ｉ｜は、例えば、アンテナ素子自体の指向性を考慮し、物体５０００及び開口部４２００の方向θ_ｉごとに変更してもよい。

【0141】

図１７の１９Ａに示す多点ヌル拘束方式の場合、前処理部１９は、距離ｄ_１，ｄ_２，・・・，ｄ_Ｍと、広角度Ｌ_１，Ｌ_２，・・・，Ｌ_Ｍとを用いて、例えば、同一のヌル対象に対して全て同じ値でヌル深度の大きさを示すベクトルＰ１を求める処理を実行する。ベクトルＰ１は、例えば、［｜ε_１｜，｜ε_１｜，・・・，｜ε_１｜，｜ε_２｜，｜ε_２｜，・・・，｜ε_２｜，・・・．｜ε_Ｍ｜，｜ε_Ｍ｜，・・・，｜ε_Ｍ｜］^Ｔである。

【0142】

図１７の１９Ｂに示す微係数拘束方式の場合、前処理部１９は、距離ｄ_１，ｄ_２，・・・，ｄ_Ｍと、広角度Ｌ_１，Ｌ_２，・・・，Ｌ_Ｍを用いて、Ｖ_ｉ ^（０）に対応するヌル深度の大きさを｜ε_ｉ｜とし、Ｖ_ｉ ^（ｌ）（ｌ＝１，・・・，Ｌ_ｉ）に対応するヌル深度の大きさをゼロとし、ヌル深度の大きさを示すベクトルＰ２を求める処理を実行する。ベクトルＰ２は、例えば、［｜ε_１｜，０，・・・，０，｜ε_２｜，０，・・・，０，・・・．｜ε_Ｍ｜，０，・・・，０］^Ｔである。

【0143】

送電装置１０が上述した（式３２８）を用いる場合、前処理部１９は、求めた拘束ベクトルＶ_ｉ ^（ｌ）を用いて、（Ｉ－ＡＡ^＋）、Ａ^＋等の行列演算を行い、ヌル深度の大きさを示すベクトルＰ１，Ｐ２の演算を行い、演算結果を記憶部１７Ｄに記憶して制御部１７に供給する。

【0144】

図１８は、前処理部１９のヌル深度の他の処理例を示す図である。図１８に示す一例は、前処理部１９が上述した（式３３１）を用いる場合の処理例を示している。前処理部１９は、図１８に示すように、ヌル深度の大きさについての処理を行うことができる。上述した（式３３１）の場合、前処理部１９は、事前に測定した結果に基づく距離ｄ_ｉと重み係数α_ｉのテーブルを用いて、重み係数α_ｉを求める。重み係数α_ｉは、例えば、アンテナ素子自体の指向性を考慮し、物体５０００及び開口部４２００の方向θ_ｉごとに変更してもよい。

【0145】

図１８の１９Ｃに示す多点ヌル拘束方式の場合、前処理部１９は、距離ｄ_１，ｄ_２，・・・，ｄ_Ｍと、広角度Ｌ_１，Ｌ_２，・・・，Ｌ_Ｍを用いて、同一のヌル対象に対して同じ値でヌル深度の大きさを示すベクトルＰ３を求める処理を実行する。ベクトルＰ３は、例えば、［α_１，α_１，・・・，α_１，α_２，α_２，・・・，α_２，・・・．α_Ｍ，α_Ｍ，・・・，α_Ｍ］^Ｔである。

【0146】

図１８の１９Ｄに示す微係数拘束方式の場合、前処理部１９は、距離ｄ_１，ｄ_２，・・・，ｄ_Ｍと、広角度Ｌ_１，Ｌ_２，・・・，Ｌ_Ｍを用いて、Ｖ_ｉ ^（０）に対応するヌル深度の大きさをα_ｉとし、Ｖ_ｉ ^（ｌ）（ｌ＝１，・・・，Ｌ_ｉ）に対応するヌル深度の大きさを固定値（α_０＞＞１）とし、ヌル深度の大きさを示すベクトルＰ４を求める処理を実行する。ベクトルＰ４は、例えば、［α_１，α_０，・・・，α_０，α_２，α_０，・・・，α_０，・・・．α_Ｍ，α_０，・・・，α_０］^Ｔである。

【0147】

送電装置１０が上述した（式３３１）を用いる場合、前処理部１９は、求めた拘束ベクトルＶ_ｉ ^（ｌ）とヌル深度の大きさを示すベクトルＰ３，Ｐ４を用いて、（Ｉ－Ａ’（Ｉ＋Ａ’^ＨＡ’）^－１Ａ’^Ｈ）の行列演算を行い、演算結果を記憶部１７Ｄに記憶して制御部１７に供給する。

【0148】

制御部１７は、推定部１４の推定結果である受電装置２０に対するアレー応答ベクトルＶ_ｄと、記憶部１７Ｄに記憶された情報を用いて、最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔを、上述した（式３２９）または（式３３３）によって求める。

【0149】

制御部１７は、生成した方向、領域及び距離に適したウェイトベクトルを識別可能なウェイト情報を記憶部１７Ｄに記憶できる。なお、送電装置１０は、広角度Ｌ_ｉをヌル対象ごとに設定できる。送電装置１０は、ヌルを向ける方向、領域及び距離から算出する行列やベクトルと、規定信号１０００の伝搬チャネル特性とを独立して算出できる。制御部１７は、受電装置２０からの受信信号と開口部４２００までの距離とに基づいて、開口部４２００における電波２０００Ｗ（送信波）の電波強度が第１強度及び電波２０００Ｗの物体５０００への強度が所定以下となる第２強度となるように、電波２０００Ｗを送信するアレーアンテナ１１の指向性を制御する。

【0150】

以上、実施形態３に係る送電装置１０の機能構成例について説明した。なお、図１４を用いて説明した上記の構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る送電装置１０の機能構成は係る例に限定されない。本実施形態に係る送電装置１０の機能構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。

【0151】

［実施形態３に係る送電装置の制御例］
上述した図８及び図９を用いて、実施形態３に係る送電装置の制御例を説明する。図８に示したように、システム１は、部屋４０００の中に送電装置１０と受電装置２０を対向するように配置している。部屋４０００は、構造物４１００と、構造物４１００の一部に設けられた開口部４２００とを有している。図８に示す一例では、開口部４２００は、開閉可能なドアになっている。あるいは、開口部４２００は、カーテン、ブラインド等が設けられた窓であってもよい。開口部４２００は、場面Ｃ１に示すように、構造物４１００の外部に電波２０００Ｗ（送信波）が到達可能な第１状態を有する。開口部４２００は、場面Ｃ２に示すように、構造物４１００の外部に電波２０００Ｗが到達不能な第２状態を有する。送電装置１０は、センサ部１５を用いて物体５０００の位置、方向、領域等を検出すると、物体５０００とアレーアンテナ１１との相対位置を把握する。システム１は、レトロディレクティブ方式で送電装置１０から受電装置２０に向け、送信信号２０００を含む電波２０００Ｗを放射することで、受電装置２０に無線給電を行う。

【0152】

【0153】

【0154】

【0155】

送電装置１０は、構造物４１００の開口部４２００の状態を認識する（ステップＳ１０２）。例えば、送電装置１０は、検出部１６で、記憶部１７Ｄの環境情報に基づいて構造物４１００における開口部４２００の領域とアレーアンテナ１１との相対的な位置、方向及び距離を認識する。そして、送電装置１０は、機械学習を用いて、センサ情報の画像から開口部４２００の状態を認識する。例えば、送電装置１０は、検出部１６がＭ個の開口部４２００を検出している場合、複数の開口部４２００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍを検出する。送電装置１０は、複数の開口部４２００の領域δ_１，δ_２，・・・，δ_Ｍを検出する。送電装置１０は、複数の物体５０００の距離ｄ_１，ｄ_２，・・・，ｄ_Ｍを検出する。送電装置１０は、検出した物体５０００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍ、領域δ_１，δ_２，・・・，δ_Ｍ及び距離ｄ_１，ｄ_２，・・・，ｄ_Ｍを記憶部１７Ｄに記憶する。送電装置１０は、認識結果を示す情報を記憶部１７Ｄに記憶すると、処理をステップＳ１０３に進める。

【0156】

【0157】

送電装置１０は、回避対象の物体５０００を認識する（ステップＳ１０５）。例えば、送電装置１０は、検出部１６で、センサ部１５からのセンサ情報に基づいて、電波伝搬環境における受電装置２０とは異なる物体５０００の領域１５１の相対位置、方向等を認識すると、物体５０００の電波強度を第２強度と決定する。本実施形態では、送電装置１０は、アレーアンテナ１１の指向性において、方向、点等の利得がゼロになる、すなわちヌルを向けるように、第２強度を決定する。例えば、送電装置１０は、検出部１６がＭ個の物体５０００をヌル対象と検出している場合、複数の物体５０００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍを検出する。送電装置１０は、複数の物体５０００の領域δ_１，δ_２，・・・，δ_Ｍを検出する。送電装置１０は、複数の物体５０００の距離ｄ_１，ｄ_２，・・・，ｄ_Ｍを検出する。送電装置１０は、検出した物体５０００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍ、領域δ_１，δ_２，・・・，δ_Ｍ及び距離ｄ_１，ｄ_２，・・・，ｄ_Ｍを記憶部１７Ｄに記憶する。送電装置１０は、ステップＳ１０５の処理が終了すると、処理をステップＳ１０６に進める。

【0158】

送電装置１０は、決定した電波強度に対応したアレー応答ベクトル化及び行列演算を行って送信ウェイトを生成する（ステップＳ１０６）。例えば、送電装置１０は、前処理部１９で、方向θ_ｉと領域δ_ｉとを示す情報をテーブル１７０に適用して広角度Ｌ_ｉを求め、広角度Ｌ_ｉとアレー応答ベクトルＶ_ｉとからベクトル化することで、ヌルに対応した拘束ベクトルＶ_ｉ ^（ｌ）（ｌ＝０，・・・，Ｌ_ｉ）を求める。送電装置１０は、前処理部１９で、ヌルに対応した拘束ベクトルＶ_ｉ ^（ｌ）を用いて（Ｉ－ＡＡ^＋）、Ａ^＋の行列演算を行い、演算結果を記憶部１７Ｄに記憶する。ただし、Ａ＝［Ｖ^（０） _１，・・・，Ｖ^（L1） _１，Ｖ^（０） _２，・・・，Ｖ^（L２） _２，・・・，Ｖ^（０） _M，・・・，Ｖ^（LＭ） _M］である。送電装置１０は、前処理部１９で、検出部１６からの物体５０００及び開口部４２００の距離ｄ_ｉと求めた広角度Ｌ_ｉとに基づいて、微係数拘束に対応する箇所をゼロとし、ヌル深度の大きさを示すベクトルＰ２を求めて記憶部１７Ｄに記憶する。送電装置１０は、制御部１７が演算結果（Ｉ－ＡＡ^＋）とアレー応答ベクトルＶ_ｄの積算を行う。例えば、送電装置１０は、記憶部１７Ｄの（Ｉ－ＡＡ^＋）の演算結果と推定部１４からのアレー応答ベクトルＶ_ｄを積算してベクトルＶ_ｄ’を求める。送電装置１０は、記憶部１７Ｄの（Ａ^＋）の演算結果と推定部１４からのアレー応答ベクトルＶ_ｄを積算してベクトル（Ａ^＋Ｖ_ｄ）を求め、記憶部１７Ｄのヌル深度の大きさを示すベクトルＰ２とベクトル（Ａ^＋Ｖ_ｄ）とに基づいて、ベクトルεを生成する。送電装置１０は、記憶部１７Ｄの（Ａ^＋）の演算結果とベクトルεとに基づいてベクトルＶ_εを生成し、ベクトルＶ_ｄ’とベクトルＶ_εとに基づいて係数αの演算を行う。送電装置１０は、ベクトルＶ_ｄ’とベクトルＶ_εと係数αとに基づいて、（式３２８）を用いた最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔ＝αＶ_ｄ’＋Ｖ_εを生成する。送電装置１０は、ステップＳ１０６の処理が終了すると、処理をステップＳ１０７に進める。

【0159】

【0160】

【0161】

送電装置１０は、回避対象の物体５０００を認識する（ステップＳ１０５）。例えば、送電装置１０は、検出部１６で、センサ部１５からのセンサ情報に基づいて、電波伝搬環境における受電装置２０とは異なる物体５０００の領域１５１の相対位置、方向等を認識すると、物体５０００の電波強度を第２強度と決定する。本実施形態では、送電装置１０は、アレーアンテナ１１の指向性において、方向、点等の利得がゼロになる、すなわちヌルを向けるように、第２強度を決定する。例えば、送電装置１０は、検出部１６がＭ個の物体５０００をヌル対象と検出している場合、複数の物体５０００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍを検出する。送電装置１０は、複数の物体５０００の領域δ_１，δ_２，・・・，δ_Ｍを検出する。送電装置１０は、複数の物体５０００の距離ｄ_１，ｄ_２，・・・，ｄ_Ｍを検出する。送電装置１０は、検出した物体５０００の方向θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｍ、領域δ_１，δ_２，・・・，δ_Ｍ及び距離ｄ_１，ｄ_２，・・・，ｄ_Ｍを記憶部１７Ｄに記憶する。送電装置１０は、ステップＳ１０５の処理が終了すると、処理をステップＳ１０６に進める。

【0162】

送電装置１０は、決定した電波強度に対応したアレー応答ベクトル化及び行列演算を行って送信ウェイトを生成する（ステップＳ１０６）。この場合、送電装置１０は、前処理部１９で、方向θ_ｉと領域δ_ｉとを示す情報をテーブル１７０に適用して広角度Ｌ_ｉを求め、広角度Ｌ_ｉとアレー応答ベクトルＶ_ｉとからベクトル化することで、ヌルに対応した拘束ベクトルＶ_ｉ ^（ｌ）（ｌ＝０，・・・，Ｌ_ｉ）を求める。送電装置１０は、前処理部１９で、ヌルに対応した拘束ベクトルＶ_ｉ ^（ｌ）を用いて（Ｉ－ＡＡ^＋）、Ａ^＋の行列演算を行い、演算結果を記憶部１７Ｄに記憶する。ただし、Ａ＝［Ｖ^（０） _１，・・・，Ｖ^（L1） _１，Ｖ^（０） _２，・・・，Ｖ^（L２） _２，・・・，Ｖ^（０） _M，・・・，Ｖ^（LＭ） _M］である。送電装置１０は、前処理部１９で、検出部１６からの物体５０００の距離ｄ_ｉと求めた広角度Ｌ_ｉとに基づいて、微係数拘束に対応する箇所をゼロとし、ヌル深度の大きさを示すベクトルＰ２を求めて記憶部１７Ｄに記憶する。送電装置１０は、制御部１７が演算結果（Ｉ－ＡＡ^＋）とアレー応答ベクトルＶ_ｄの積算を行う。例えば、送電装置１０は、記憶部１７Ｄの（Ｉ－ＡＡ^＋）の演算結果と推定部１４からのアレー応答ベクトルＶ_ｄを積算してベクトルＶ_ｄ’を求める。送電装置１０は、記憶部１７Ｄの（Ａ^＋）の演算結果と推定部１４からのアレー応答ベクトルＶ_ｄを積算してベクトル（Ａ^＋Ｖ_ｄ）を求め、記憶部１７Ｄのヌル深度の大きさを示すベクトルＰ２とベクトル（Ａ^＋Ｖ_ｄ）とに基づいて、ベクトルεを生成する。送電装置１０は、記憶部１７Ｄの（Ａ^＋）の演算結果とベクトルεとに基づいてベクトルＶ_εを生成し、ベクトルＶ_ｄ’とベクトルＶ_εとに基づいて係数αの演算を行う。送電装置１０は、ベクトルＶ_ｄ’とベクトルＶ_εと係数αとに基づいて、（式３２８）を用いた最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔ＝αＶ_ｄ’＋Ｖ_εを生成する。送電装置１０は、ステップＳ１０６の処理が終了すると、処理をステップＳ１０７に進める。

【0163】

送電装置１０は、送信ウェイトを乗算して電波２０００Ｗを放射する（ステップＳ１０７）。例えば、送電装置１０は、生成した最適なウェイトベクトルＷ_ｏｐｔを示すウェイト情報に基づいて、複数のアンテナ素子１１Ａごとに、送信信号発生部１２からの給電用の送信信号２０００にウェイトを乗算し、送受信回路１３Ａに供給する。これにより、送電装置１０は、給電用の送信信号２０００を含む電波２０００Ｗを複数のアンテナ素子１１Ａから放射させる。例えば、図８の場面Ｃ２に示すように、送電装置１０は、物体５０００の方向Ｄ１のみにヌルを向け、開口部４２００にはヌルを向けないことで、電波２０００Ｗは受電装置２０において強め合うように合成されるが、物体５０００においては弱め合うように合成される。この場合、電波２０００Ｗの一部のサイドロープによる電波２１００Ｗは、開口部４２００の領域に向かうが、部屋４０００の外部には透過しない。また、電波２１００Ｗは、開口部４２００の領域で反射した反射波が受電装置２０に向かうと、受電装置２０の電波２０００Ｗの受電量を増加させることができる。図９に戻り、送電装置１０は、ステップＳ１０７の処理が終了すると、図９に示す処理手順を終了させる。

【0164】

【0165】

【0166】

［実施形態の変形例］
上述した送電装置１０は、制御部１７が予め記憶部１７Ｄに記憶されている構造物４１００の開口部４２００の第１位置及び方向の少なくとも一方に基づいて、開口部４２００における電波２０００Ｗ（送信波）の電波強度を、開口部４２００とは異なる構造物４１００における電波２０００Ｗの電波強度よりも低い第１強度とするように構成してもよい。開口部４２００の位置が固定されている場合、送電装置１０は、開口部４２００の相対位置、自機からの方向等を記憶部１７Ｄに予め記憶しておき、制御する際に、開口部４２００の状態を検出してもよい。これにより、送電装置１０は、送受信部１３と開口部４２００の相対的な位置及び方向の情報を用いて電波２０００Ｗ（送信波）が開口部４２００の電波強度を第１強度にするか否かを判別できるので、開口部４２００の判別処理及び装置構成の簡単化を図ることができる。

【0167】

また、上述した送電装置１０は、開口部４２００が電波２０００Ｗを透過する場合、制御部１７が開口部４２００の透過率に基づいて電波強度を決定可能な電波強度情報を記憶部１７Ｄに記憶してもよい。電波強度情報は、例えば、開口部４２００の透過率と電波強度との関係を示す情報を含む。電波強度情報は、例えば、透過率が１００～９０％の場合、開口部４２００にヌルを向けることを示す情報を含む。電波強度情報は、例えば、透過率が９０～５０％の場合に開口部４２００の電波強度を２５％、透過率が５０～１０％の場合に電波強度を５０％等に段階的に増かさせることを示す情報を含む。これにより、送電装置１０は、開口部４２００の透過率に応じて電波２０００Ｗの電波強度を調整できるので、自機の周囲環境に適した電波強度で給電用の電波２０００Ｗを放射することができる。

【0168】

添付の請求項に係る技術を完全かつ明瞭に開示するために特徴的な実施形態に関し記載してきた。しかし、添付の請求項は、上記実施形態に限定されるべきものでなく、本明細書に示した基礎的事項の範囲内で当該技術分野の当業者が創作しうるすべての変形例及び代替可能な構成を具現化するように構成されるべきである。本開示の内容は、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことができる。したがって、これらの変形および修正は本開示の範囲に含まれる。例えば、各実施形態において、各機能部、各手段、各ステップなどは論理的に矛盾しないように他の実施形態に追加し、若しくは、他の実施形態の各機能部、各手段、各ステップなどと置き換えることが可能である。また、各実施形態において、複数の各機能部、各手段、各ステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本開示の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。

【符号の説明】

【0169】

１システム
１０送電装置
１１アレーアンテナ
１１Ａアンテナ素子
１２送信信号発生部
１３送受信部
１４推定部
１５センサ部
１６検出部
１７制御部
１７Ｄ記憶部
１８乗算部
１９前処理部
２０受電装置
２１アンテナ
２２送受信部
２３信号発生部
２４受電部
２００Ｂ基準点
２００Ｐ受信点
１０００規定信号
２０００送信信号
２０００Ｗ電波
２１００Ｗ電波
４０００部屋
４１００構造物
４２００開口部
５０００物体

【図1】