特開 2025-62833 アンテナの配置を決定する方法、装置、及びプログラム、並びに物体検出システム

(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】P2025062833

(43)【公開日】2025-04-15

(54)【発明の名称】アンテナの配置を決定する方法、装置、及びプログラム、並びに物体検出システム

(51)【国際特許分類】

   H04W 24/02 20090101AFI20250408BHJP

   G01S 7/03 20060101ALI20250408BHJP

   H04W 64/00 20090101ALI20250408BHJP

【ＦＩ】

H04W24/02

G01S7/03 240

H04W64/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023172130

(22)【出願日】2023-10-03

(71)【出願人】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504145342

【氏名又は名称】国立大学法人九州大学

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大槻 信也

(72)【発明者】

【氏名】村上 友規

(72)【発明者】

【氏名】牟田 修

【テーマコード（参考）】

5J070

5K067

【Ｆターム（参考）】

5J070AB15

5J070AC01

5J070AD03

5J070AH19

5J070AK22

5J070BD02

5K067AA21

5K067EE02

5K067EE10

5K067EE16

(57)【要約】

【課題】高い精度での物体検出を可能とするアンテナ配置を少ない負荷で決定できるようにする。
【解決手段】本開示のアンテナ配置決定方法によれば、複数のアンテナを有するＡＰとＳＴＡとを用いて物体の検出を行う対象領域が複数の小領域に仮想的に分割される。次に、ＳＴＡの位置とアンテナの位置候補との間の直接波の経路上にある小領域の数が多いほど大きくなる第一種のスコア（第一スコアＳ１、第二スコアＳ２ａ）と、反射波の経路上にある小領域の数が多いほど大きくなる第二種のスコア（第三スコアＳ２ｂ）とが計算される。そして、第一種のスコアが大きいほど大きく、第二種のスコアが大きいほど小さくなる評価指標値Ｓがアンテナの位置候補の組み合わせ毎に計算される。最後に、評価指標値Ｓが小さい順に選ばれた上位所定数の位置候補の組み合わせの中からアンテナを配置する位置の組み合わせが決定される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のアンテナを有する第一の無線装置と、前記第一の無線装置と無線通信を行う第二の無線装置とを用いて物体を検出するシステムにおける前記複数のアンテナの配置を決定するアンテナ配置決定方法であって、
前記物体の検出を行う対象領域を複数の小領域に仮想的に分割することと、
前記複数のアンテナを配置可能な位置の中から前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせを選択することと、
前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の直接波の経路上にある小領域の数が多いほど大きくなる第一種のスコアを前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせ毎に計算することと、
前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の反射波の経路上にある小領域の数が多いほど大きくなる第二種のスコアを前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせ毎に計算することと、
前記第一種のスコアと前記第二種のスコアとを用いて、前記第一種のスコアが大きいほど大きく、前記第二種のスコアが大きいほど小さくなる評価指標値を前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせ毎に計算することと、
前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせの中から前記評価指標値が小さい順に上位所定数の組み合わせを選び、選ばれた前記上位所定数の組み合わせの中で前記複数のアンテナを配置する位置の組み合わせを決定することと、を含む
ことを特徴とするアンテナ配置決定方法。

【請求項2】

請求項１に記載のアンテナ配置決定方法において、
前記第一種のスコアを計算することは、前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の直接波の経路毎にカウントされた経路上の小領域の数の合計を計算することを含む
ことを特徴とするアンテナ配置決定方法。

【請求項3】

請求項１に記載のアンテナ配置決定方法において、
前記第二種のスコアを計算することは、前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の反射波の経路毎にカウントされた経路上の小領域の数の合計を計算することを含む
ことを特徴とするアンテナ配置決定方法。

【請求項4】

請求項１に記載のアンテナ配置決定方法において、
前記第一種のスコアを計算することは、
前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の直接波の経路上にある小領域の数を第一スコアとして計算することと、
前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の直接波の経路毎にカウントされた経路上の小領域の数の合計を第二スコアとして計算することと、を含み、
前記第二種のスコアを計算することは、前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の反射波の経路毎にカウントされた経路上の小領域の数の合計を第三スコアとして計算することを含み、
前記評価指標値を計算することは、前記第二スコアと前記第三スコアとの差分に前記第一スコアを乗じて得られる数値を計算することを含む
ことを特徴とするアンテナ配置決定方法。

【請求項5】

複数のアンテナを有する第一の無線装置と、前記第一の無線装置と無線通信を行う第二の無線装置とを用いて物体を検出するシステムにおける前記複数のアンテナの配置を決定するアンテナ配置決定装置であって、
前記物体の検出を行う対象領域を複数の小領域に仮想的に分割する処理と、
前記複数のアンテナを配置可能な位置の中から前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせを選択する処理と、
前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の直接波の経路上にある小領域の数が多いほど大きくなる第一種のスコアを前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせ毎に計算する処理と、
前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の反射波の経路上にある小領域の数が多いほど大きくなる第二種のスコアを前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせ毎に計算する処理と、
前記第一種のスコアと前記第二種のスコアとを用いて、前記第一種のスコアが大きいほど大きく、前記第二種のスコアが大きいほど小さくなる評価指標値を前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせ毎に計算する処理と、
前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせの中から前記評価指標値が小さい順に上位所定数の組み合わせを選び、選ばれた前記上位所定数の組み合わせの中で前記複数のアンテナを配置する位置の組み合わせを決定する処理と、を実行するように構成されている
ことを特徴とするアンテナ配置決定装置。

【請求項6】

複数のアンテナを有する第一の無線装置と、前記第一の無線装置と無線通信を行う第二の無線装置とを用いて物体を検出するシステムにおける前記複数のアンテナの配置を決定するためのプログラムであって、
前記物体の検出を行う対象領域を複数の小領域に仮想的に分割する処理と、
前記複数のアンテナを配置可能な位置の中から前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせを選択する処理と、
前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の直接波の経路上にある小領域の数が多いほど大きくなる第一種のスコアを前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせ毎に計算する処理と、
前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の反射波の経路上にある小領域の数が多いほど大きくなる第二種のスコアを前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせ毎に計算する処理と、
前記第一種のスコアと前記第二種のスコアとを用いて、前記第一種のスコアが大きいほど大きく、前記第二種のスコアが大きいほど小さくなる評価指標値を前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせ毎に計算する処理と、
前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせの中から前記評価指標値が小さい順に上位所定数の組み合わせを選び、選ばれた前記上位所定数の組み合わせの中で前記複数のアンテナを配置する位置の組み合わせを決定する処理と、をコンピュータに実行させるように構成されている
ことを特徴とするアンテナ配置決定プログラム。

【請求項7】

対象領域内の物体を検出する物体検出システムであって、
複数のアンテナを有する第一の無線装置と、
前記第一の無線装置と無線通信を行う第二の無線装置と
請求項５に記載のアンテナ配置決定装置と、を備え、
前記複数のアンテナは前記第二の無線装置の位置に対して前記アンテナ配置決定装置で決定された位置に配置されている、
ことを特徴とする物体検出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電波を利用して物体を検出するシステムにおけるアンテナの配置を決定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

Ｗｉ－Ｆｉ等の電波を利用して物体の位置を推定する方法として、検出領域内の物体により変化するマルチパス波の状態（ＣＳＩ：Chanel State Information）に基づき物体の検出を行う方法が知られている。例えば、特許文献１には、物体の位置をラベルにして対応するＣＳＩとともに教師データを作成し、その教師データを用いた機械学習により学習モデルを生成し、その学習モデルにＣＳＩを入力して対象領域内の物体を検出する方法が提案されている。

【0003】

図１１は特許文献１に開示されている物体検出方法の一つの実施例を示す。この例では、物体の検出を行う対象領域は縦に八分割、横に四分割されて合計三十二の小領域に分割されている。そして、前述の従来方法にて１番から３２番までのどの小領域に物体が存在するかが推定される。無線方式としてはIEEE802.11ac以降（ac/ax/be等)の規格の無線ＬＡＮが利用され、一つのアクセスポイント（ＡＰ）と一つの端末（ＳＴＡ）との間のＣＳＩに基づき物体検出が行われる。ＡＰは四つのアンテナを備えている。ＳＴＡが具備するアンテナ数は一つである。

【0004】

図１１に示す例では、アンテナを配置する位置として、対象領域の周囲に丸数字で示す１番から１２番までの十二の位置候補が設定されている。これら十二の位置後方の中から選択された四つの位置にアンテナが配置される。物体の検出精度は四つのアンテナの位置の組み合わせによって変化するので、四つのアンテナの位置の組み合わせ全４９５通りについて、計算機を用いたシミュレーションにより検出精度が計算される。しかし、膨大な数のアンテナの配置パターンの全てについて、レイトレース等のシミュレーションや実物での実験を行うとなると、それに要する負荷は非常に大きなものとなってしまう。

【0005】

そこで、本出願に係る発明者らは、シミュレーションや実験を行うことなく、或いは、多くの配置パターンでのシミュレーションや実験を必要とすることなくアンテナ配置を決定することのできる新しい方法について研究を進めてきた。その新しい方法において考慮されたことの一つは、非特許文献１で報告された実験の結果である。非特許文献１には、高周波帯においては、直接波の影響が大きいエリアや反射波の影響が小さいエリアでは物体の検知率が劣化するという実験結果が報告されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２１－０３４８７８号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】村上他、“５ＧＨｚと２８ＧＨｚのＣＳＩを用いた無線センシングの実験評価,”２０２１年電子情報通信学会ソサエティ大会、Ｂ－１－８２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

図１２及び図１３は本出願に係る発明者らが行った実験の結果を示す図である。この実験では、図１１の実施例と同じく、物体の検出を行う対象領域を合計三十二の小領域に分割し、対象領域の周囲に十二のアンテナの位置候補を設定した。ただし、対象領域の周囲は壁で囲まれている。

【0009】

図１２に結果を示す実験では、５番、６番、７番、及び８番の各位置にアンテナを設置し、対象領域の周囲で１６番と１７番の小領域の間に配置されたＳＴＡとの間で無線通信を行った。また、図１３に結果を示す実験では、１番、２番、１１番、及び１２番の各位置にアンテナを設置し、対象領域の周囲で１６番と１７番の小領域の間に配置されたＳＴＡとの間で無線通信を行った。ＳＴＡと各アンテナとを結ぶ直線は、ＳＴＡと各アンテナとの間の直接波の経路を示している。

【0010】

それぞれの実験では、隣接する二つの小領域においてサブキャリア毎にＣＳＩを計測し、その小領域間でＣＳＩの計測結果を比較することが行われた。具体的には、図１２に示す実験では、２番と３番の小領域間での比較と、１６番と１７番の小領域間での比較とが行われた。また、図１３に示す実験では、９番と１０番の小領域間での比較と、２番と３番の小領域間での比較と、１６番と１７番の小領域間での比較とが行われた。

【0011】

図１２に示す実験結果からは、直接波を遮る方向にある１６番と１７番の小領域ではＣＳＩはサブキャリアによって大きく変動し、且つ、１６番と１７番とではサブキャリアに対するＣＳＩの変化が大きく異なっていることが分かる。これに対して、直接波に沿った方向にある２番と３番の小領域ではＣＳＩのサブキャリアによる変動は小さく、且つ、２番と３番とではサブキャリアに対するＣＳＩの変化の違いも小さいことが分かる。

【0012】

図１３に示す実験においても１６番と１７番の小領域は直接波を遮る方向にあり、２番と３番の小領域は直接波に沿った方向にある。１６番と１７番の小領域ではＣＳＩはサブキャリアによって大きく変動し、且つ、サブキャリアに対するＣＳＩの変化は小領域間で大きく異なっている。また、２番と３番の小領域ではＣＳＩのサブキャリアによる変動は小さく、且つ、小領域間でのサブキャリアに対するＣＳＩの変化の違いも小さい。以上の実験結果を総合すれば、直接波による物体検出では直接波の経路との関係次第で位置推定の精度が大きく劣化する可能性があると考えてよい。

【0013】

一方、図１３における９番と１０番の小領域には直接波は存在せず、また、これらの小領域は直接波の経路から遠く離れている。しかし、対象領域内には直接波だけでなく周囲の壁で反射した電波、すなわち、反射波も存在する。９番と１０番の小領域ではＣＳＩはサブキャリアによって大きく変動し、且つ、サブキャリアに対するＣＳＩの変化は小領域間で大きく異なっている。これは９番と１０番の小領域に存在する反射波の影響によるものと考えられる。この実験結果より、反射波の存在が位置推定の精度を向上させることが確認された。

【0014】

非特許文献１で報告された実験結果から得られる知見に加え、上記の実験結果から得られる知見をアンテナの配置の決定に反映させることで、高い精度での物体検出が可能になることが期待される。本開示は、高い精度での物体検出を可能とするアンテナ配置を少ない負荷で決定することができる技術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】

【0015】

本開示は上記目的を達成するためのアンテナ配置決定方法を提供する。本開示のアンテナ配置決定方法は複数のアンテナを有する第一の無線装置と、第一の無線装置と無線通信を行う第二の無線装置とを用いて物体を検出するシステムにおけるアンテナの配置を決定する方法である。本開示のアンテナ配置決定方法は以下の第一乃至第六のステップを含む。第一のステップは、物体の検出を行う対象領域を複数の小領域に仮想的に分割するステップである。第二のステップは、アンテナを配置可能な位置の中からアンテナの位置候補の組み合わせを選択するステップである。第三のステップは、第二の無線装置の位置と複数のアンテナの位置候補との間の直接波の経路上にある小領域の数が多いほど大きくなる第一種のスコアを複数のアンテナの位置候補の組み合わせ毎に計算するステップである。第四のステップは、第二の無線装置の位置と複数のアンテナの位置候補との間の反射波の経路上にある小領域の数が多いほど大きくなる第二種のスコアを複数のアンテナの位置候補の組み合わせ毎に計算するステップである。第五のステップは、第一種のスコアと第二種のスコアとを用いて、第一種のスコアが大きいほど大きく、第二種のスコアが大きいほど小さくなる評価指標値を複数のアンテナの位置候補の組み合わせ毎に計算するステップである。そして、第六のステップは、複数のアンテナの位置候補の組み合わせの中から評価指標値が小さい順に上位所定数の組み合わせを選び、選ばれた上位所定数の組み合わせの中で複数のアンテナを配置する位置の組み合わせを決定するステップである。

【0016】

本開示は上記目的を達成するためのアンテナ配置決定装置を提供する。本開示のアンテナ配置決定装置は複数のアンテナを有する第一の無線装置と、第一の無線装置と無線通信を行う第二の無線装置とを用いて物体を検出するシステムにおけるアンテナの配置を決定する装置である。本開示のアンテナ配置決定装置は以下の第一乃至第六の処理を実行するように構成されている。第一の処理は、物体の検出を行う対象領域を複数の小領域に仮想的に分割する処理である。第二の処理は、アンテナを配置可能な位置の中からアンテナの位置候補の組み合わせを選択する処理である。第三の処理は、第二の無線装置の位置と複数のアンテナの位置候補との間の直接波の経路上にある小領域の数が多いほど大きくなる第一種のスコアを複数のアンテナの位置候補の組み合わせ毎に計算する処理である。第四の処理は、第二の無線装置の位置と複数のアンテナの位置候補との間の反射波の経路上にある小領域の数が多いほど大きくなる第二種のスコアを複数のアンテナの位置候補の組み合わせ毎に計算する処理である。第五の処理は、第一種のスコアと第二種のスコアとを用いて、第一種のスコアが大きいほど大きく、第二種のスコアが大きいほど小さくなる評価指標値を複数のアンテナの位置候補の組み合わせ毎に計算する処理である。そして、第六の処理は、複数のアンテナの位置候補の組み合わせの中から評価指標値が小さい順に上位所定数の組み合わせを選び、選ばれた上位所定数の組み合わせの中で複数のアンテナを配置する位置の組み合わせを決定する処理である。

【0017】

また、本開示は上記目的を達成するためのアンテナ配置決定プログラムを提供する。本開示のアンテナ配置決定プログラムは複数のアンテナを有する第一の無線装置と、第一の無線装置と無線通信を行う第二の無線装置とを用いて物体を検出するシステムにおけるアンテナの配置を決定するためのプログラムである。本開示のアンテナ配置決定プログラムは上記の第一乃至第六の処理をコンピュータに実行させるように構成されている。

【0018】

さらに、本開示は上記のアンテナ配置決定装置を用いた物体検出システムを提供する。本開示の物体検出システムは対象領域内の物体を検出するシステムである。本開示の物体検出システムは複数のアンテナを有する第一の無線装置と、第一の無線装置と無線通信を行う第二の無線装置と、上記のアンテナ配置決定装置とを備える。本開示の物体検出システムでは、アンテナは第二の無線装置の位置に対して上記のアンテナ配置決定装置で決定された位置に配置されている。

【発明の効果】

【0019】

本開示の技術では、複数のアンテナの位置候補の組み合わせの中から評価指標値が小さい順に上位所定数の組み合わせが選ばれ、その中から複数のアンテナを配置する位置の組み合わせが決定される。評価指標値の計算には第一種のスコアと第二種のスコアとが用いられる。第一種のスコアは、第二の無線装置の位置と各アンテナの位置候補との間の直接波の経路上にある小領域の数が多いほど大きくなるスコアである。一方、第二種のスコアは、第二の無線装置の位置と各アンテナの位置候補との間の反射波の経路上にある小領域の数が多いほど大きくなるスコアである。評価指標値は、第一種のスコアが大きいほど大きく、第二種のスコアが大きいほど小さくなるように計算される。このような方法によれば、直接波の影響を小さくして反射波の影響を大きくすることにより高い精度での物体検出を可能とするアンテナ配置を少ない負荷で決定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】アンテナ配置決定装置の構成の一例を示す図である。

【図2】アンテナ配置の決定の手順の一例を示すフロー図である。

【図3】第一のスコアの計算について説明する図である。

【図4】第一のスコアの計算の手順を示すフロー図である。

【図5】第二のスコアの計算について説明する図である。

【図6】第二のスコアの計算の手順を示すフロー図である。

【図7】第三のスコアの計算について説明する図である。

【図8】第三のスコアの計算の手順を示すフロー図である。

【図9】評価指標値の計算用のテーブルを示す図である。

【図10】評価指標値と平均誤差距離との関係の一例を示す図である。

【図11】従来の物体検出方法の一つの実施例について説明する図である。

【図12】直接波と位置推定の精度との関係についての実験結果を示す図である。

【図13】反射波と位置推定の精度との関係についての実験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

１．アンテナ配置決定装置
まず、本開示の実施形態に係るアンテナ配置決定装置の構成の一例について図１を用いて説明する。アンテナ配置決定装置１０は、第一の無線装置としてのアクセスポイント（ＡＰ）２と、ＡＰ２と無線通信を行う第二の無線装置としての端末（ＳＴＡ）６とともに物体検出システムを構成する。物体検出は、例えば、物体の検出を行う対象領域ＴＡ内の電波の状態を表すＣＳＩに基づいて行われる。ＡＰ２が有する複数のアンテナ４は、ＳＴＡ６の位置に対してアンテナ配置決定装置１０で決定された位置に配置される。

【0022】

アンテナ配置決定装置１０は、入出力インタフェース１１、プロセッサ１２、プログラムメモリ１３、及び情報メモリ１５を備えるコンピュータである。プロセッサ１２、プログラムメモリ１３、及び情報メモリ１５の各個数はそれぞれ複数でもよい。

【0023】

プロセッサ１２は、ＣＰＵ、ＲＩＳＣ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤ、又は別の処理ユニットであってもよいし、それらの二つ以上の組合せであってもよいし、アンテナ配置決定装置１０のための専用プロセッサであってもよい。また、プロセッサ１２はプログラムメモリ１３及び情報メモリ１５と通信可能に結合されてもよいし、プログラムメモリ１３及び情報メモリ１５を内蔵してもよい。

【0024】

プログラムメモリ１３には、プロセッサ１２で実行可能な複数のインストラクション１４が記憶されている。それら複数のインストラクション１４で構成されるプログラムはコンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体に記憶してもよいし、ネットワークを介して提供されてもよい。アンテナ配置決定プログラムを構成するインストラクション１４がプロセッサ１２で実行されることによって、アンテナ配置決定装置１０によってアンテナ配置決定方法が実施される。情報メモリ１５にはアンテナ配置決定方法の実施に必要な各種情報が記憶される。

【0025】

入出力インタフェース１１には、アンテナ配置の決定のための条件が入力される。入力される条件には、対象領域ＴＡの形状と小領域への分割数、ＡＰ２のアンテナ４の数、アンテナ４を配置可能な位置、ＳＴＡ６の配置位置が含まれる。図１に示す例では、対象領域ＴＡは１番から３２番までの三十二個の小領域に仮想的に分割されている。ＡＰ２のアンテナ４の数は四つであり、アンテナ４の位置候補としては丸数字で示す１番から１２番までの十二の位置候補が設定されている。ＳＴＡ６は対象領域ＴＡの周囲で１６番と１７番の小領域の間に配置されている。

【0026】

インストラクション１４は、入出力インタフェース１１に入力された条件に基づいて、アンテナ配置を決定するための処理をプロセッサ１２に実行させる。以下、アンテナ配置決定装置１０により実施されるアンテナ配置決定方法について具体的に説明する。

【0027】

２．アンテナ配置決定方法
２－１．アンテナ配置の決定の手順
図２はアンテナ配置の決定の手順の一例を示すフロー図である。アンテナ配置決定装置１０は、図２に示す手順にてアンテナ配置決定方法を実施する。本実施形態に係るアンテナ配置決定方法の一つの特徴は、アンテナ４の位置候補の組み合わせ（アンテナ４の配置パターンともいう）毎に二種類のスコアを計算し、その二種類のスコアに基づいて当該配置パターンを評価するための評価指標値Ｓを計算する点にある。評価指標値Ｓの計算はアンテナ４の位置候補の組み合わせ毎に行われる。

【0028】

二種類のスコアとは第一種のスコアと第二種のスコアである。。第一種のスコアはＳＴＡ６と各アンテナ４との間の直接波の影響が反映されたスコアである。より具体的には、第一種のスコアは、直接波の経路上にある小領域の数が多いほど大きくなるスコアである。第一種のスコアには第一スコアＳ１と第二スコアＳ２ａとが含まれる。本実施形態に係るアンテナ配置決定方法では、ＳＴＡ６と各アンテナ４との間の直接波の経路上にある少領域の数が第一スコアＳ１として計算される（ステップＳ１０１）。また、ＳＴＡ６と各アンテナ４との間の直接波の経路毎にカウントされた経路上の小領域の数の合計が第二スコアＳ２ａとして計算される（ステップＳ１０２）。第一スコアＳ１及び第二スコアＳ２ａの詳細とその計算の手順については後述する。

【0029】

一方、第二種のスコアはＳＴＡ６と各アンテナ４との間の反射波の影響が反映されたスコアである。より具体的には、第二種のスコアは、反射波の経路上にある小領域の数が多いほど大きくなるスコアである。第二種のスコアには第三スコアＳ２ｂが含まれる。本実施形態に係るアンテナ配置決定方法では、ＳＴＡ６と各アンテナ４との間の反射波の経路毎にカウントされた経路上の小領域の数の合計が第三スコアＳ２ｂとして計算される（ステップＳ１０３）。第三スコアＳ２ｂの詳細とその計算の手順については後述する。なお、第一スコアＳ１、第二スコアＳ２ａ、第三スコアＳ２ｂ間の計算の順序はフロー図に示す順序には限定されない。それらはフロー図とは異なる順序で計算されてもよいし、並列して計算されてもよい。

【0030】

第一スコアＳ１、第二スコアＳ２ａ、及び第三スコアＳ２ｂの計算後、それらを用いて評価指標値Ｓが計算される。フロー図によれば、まず、第二スコアＳ２ａと第三スコアＳ２ｂとの間のスコア差Ｓ２が計算される（ステップＳ１０４）。そして、第一スコアＳ１にスコア差Ｓ２を乗じて得られる数値が評価指標値Ｓとして計算される（ステップＳ１０５）。このような計算によれば、第二スコアＳ２ａが大きいほど評価指標値Ｓは大きくなり、第三スコアＳ２ｂが大きいほど評価指標値Ｓは小さくなる。また、第一スコアＳ１が大きいときには第二スコアＳ２ａも大きいためにスコア差Ｓ２は正値になりやすい。スコア差Ｓ２が正値の場合、第一スコアＳ１が大きいほど評価指標値Ｓは大きくなる。このように、本実施形態に係るアンテナ配置決定方法では、評価指標値Ｓは、第一種のスコアが大きいほど大きく、第二種のスコアが大きいほど小さくなるように計算される。

【0031】

アンテナ４の全ての配置パターンについて評価指標値Ｓが計算された場合、アンテナ４の全ての配置パターンの中から評価指標値Ｓが小さい順に上位所定数（ここではＭ個とする）の配置パターンが選択される（ステップＳ１０６）。そして、選択された上位Ｍ個の配置パターンの中から物体の検出精度が最も高い配置パターンが実際にアンテナ４を配置するパターンとして採用される（ステップＳ１０７）。上位Ｍ個が１個である場合、選択された配置パターンがそのまま最適な配置パターンとして採用される。上位Ｍ個が１よりも多い個数である場合、例えば、選択したＭ個の配置パターンのそれぞれについてレイトレース等のシミュレーション或いは実験が実施され、その結果に基づいて最適な配置パターンを決定することが行われる。

【0032】

以上のような方法によれば、直接波の影響を小さくして反射波の影響を大きくすることにより、高い精度での物体検出を可能とするアンテナ４の配置パターンを少ない負荷で決定することができる。

【0033】

２－２．第一スコアの計算
図３は、アンテナ配置の決定の手順のステップＳ１０１で行われる第一スコアＳ１の計算について説明する図である。図３に示す例では、アンテナ４は５番から８番の位置候補に配置されている。

【0034】

第一スコアＳ１の計算では、アンテナ４とＳＴＡ６との間の電波の直接波が通過した小領域の数がカウントされる。具体的には、各アンテナ４とＳＴＡ６とが直線で結ばれ、その直線が通っている小領域の数がカウントされる。図３に示す例では、数字が「０」となっている小領域は直接波が通過しない領域であり、数字が「１」となっている小領域は直接波が通過する領域である。対象領域を構成する全小領域の数値の合計値は、対応するアンテナ４の配置パターンの第一スコアＳ１として算出される。図３に示す例では、５番、６番、７番、及び８番の配置パターンの第一スコアＳ１は２２点である。このような計算が４９５通りの全ての配置パターンについて行われる。

【0035】

図４は第一スコアＳ１の計算の手順を示すフロー図である。アンテナ配置決定装置１０はこのフロー図に従って計算を実行する。なお、フロー図においてNareaは小領域の数を示し、Npはアンテナ４の配置パターンの数を示している。図３に示す例の場合、Narea=32、Np=495である。

【0036】

ステップＳ２０１は、ステップＳ２０２からステップＳ２０３までの処理を含む繰り返し処理である。１番からNp番までのアンテナ４の配置パターン毎にステップＳ２０２からステップＳ２０３までの処理が繰り返し実行される。

【0037】

ステップＳ２０２では、全てのアンテナ４とＳＴＡ６が直線で結ばれる。

【0038】

ステップＳ２０３は、ステップＳ２０４からステップＳ２０５までの処理を含む繰り返し処理である。１番からNarea番までの小領域毎にステップＳ２０４からステップＳ２０５までの処理が繰り返し実行される、

【0039】

ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で着目されている小領域上に直線が通っているかどうか判定される。当該小領域上に直線が通っていないのであれば、ステップＳ２０５の処理はスキップされ、当該小領域上に直線が通っていれば、ステップＳ２０５の処理は実行される。

【0040】

ステップＳ２０５では、第一スコアＳ１（ｉ）に１の数値が加算される。第一スコアＳ１（ｉ）は１番からNp番までのうちのｉ番目の配置パターンの第一スコアを意味する。第一スコアＳ１（ｉ）の初期値はゼロである。１番からNant番までの全てのアンテナ４について、且つ、１番からNarea番までの全ての小領域についてステップＳ２０４の判定が行われ、肯定的な判定結果の積算値がｉ番目の配置パターンの第一スコアＳ１（ｉ）として出力される。

【0041】

全ての配置パターンについて第一スコアＳ１が計算されることでステップＳ２０１の条件は成立し、アンテナ配置の決定の手順のステップＳ１０１は完了する。

【0042】

２－３．第二スコアの計算
図５は、アンテナ配置の決定の手順のステップＳ１０２で行われる第二スコアＳ２ａの計算について説明する図である。図５に示す例では、アンテナ４は５番から８番の位置候補に配置されている。

【0043】

第二スコアＳ２ａの計算では、アンテナ４とＳＴＡ６との間の直接波の経路毎にカウントされた経路上の小領域の数の合計が計算される。具体的には、各アンテナ４とＳＴＡ６とが直線で結ばれ、その直線が通っている小領域の数の総和が計算される。図５に示す例では、数字が「０」となっている小領域は直接波が通過しない領域である。そして、数字が「１」となっている小領域は一本の直接波が通過する領域であり、数字が「２」となっている小領域は二本の直接波が通過する領域である。対象領域を構成する全小領域の数値の合計値は、対応するアンテナ４の位置候補の組み合わせ、すなわち、アンテナ４の配置パターンの第二スコアＳ２ａとして算出される。図５に示す例では、５番、６番、７番、及び８番の配置パターンの第二スコアＳ２ａは３４点である。このような計算が４９５通りの全ての配置パターンについて行われる。

【0044】

図６は第二スコアＳ２ａの計算の手順を示すフロー図である。アンテナ配置決定装置１０はこのフロー図に従って計算を実行する。なお、フロー図においてNareaは小領域の数を示し、Npはアンテナ４の配置パターンの数を示し、Nantはアンテナ４の数を示している。図５に示す例の場合、Narea=32、Np=495、Nant=4である。

【0045】

ステップＳ３０１は、ステップＳ３０２の処理を繰り返す繰り返し処理である。１番からNp番までのアンテナ４の配置パターン毎にステップＳ３０２の処理が繰り返し実行される。

【0046】

ステップＳ３０２は、ステップＳ３０３からステップＳ３０４までの処理を含む繰り返し処理である。１番からNant番までのアンテナ４毎にステップＳ３０３からステップＳ３０４までの処理が繰り返し実行される。

【0047】

ステップＳ３０３では、１番からNant番までのうちのｊ番目のアンテナ４とＳＴＡ６が直線で結ばれる。

【0048】

ステップＳ３０４は、ステップＳ３０５からステップＳ３０６までの処理を含む繰り返し処理である。１番からNarea番までの小領域毎にステップＳ３０５からステップＳ３０６までの処理が繰り返し実行される。

【0049】

ステップＳ３０５では、ステップＳ３０４で着目されている小領域上を通過する直線の本数がカウントされる。

【0050】

ステップＳ３０６では、第二スコアＳ２ａ（ｉ）にステップＳ３０５で得られたカウント数が加算される。第二スコアＳ２ａ（ｉ）は１番からNp番までのうちのｉ番目の配置パターンの第二スコアを意味する。第二スコアＳ２ａ（ｉ）の初期値はゼロである。１番からNant番までの全てのアンテナ４について、且つ、１番からNarea番までの全ての小領域についてステップＳ３０５のカウントが行われ、そのカウント数の積算値がｉ番目の配置パターンの第二スコアＳ２ａ（ｉ）として出力される。

【0051】

全ての配置パターンについて第二スコアＳ２ａが計算されることでステップＳ３０１の条件は成立し、アンテナ配置の決定の手順のステップＳ１０２は完了する。

【0052】

２－４．第三スコアの計算
図７は、アンテナ配置の決定の手順のステップＳ１０３で行われる第三スコアＳ２ｂの計算について説明する図である。ここでは最大反射２回までの場合を想定し、直接波（n=0）、１回反射波（n=1）、２回反射波（n=2）の各場合においてイメージング法により電波が通過するエリアを決定する方法を記載している。図７に示す例では、アンテナ４は５番から８番の位置候補に配置されている。ただし、簡単のため、図７に示す例では対象領域を１番から４番までの四個の小領域に仮想的に分割している。

【0053】

イメージング法では、直接波用の中央の対象領域の左右に１回反射波用の対象領域を記載する。その際に小領域の配置（小領域の番号の配置）を左右反転させる。また、直接波用の中央の対象領域の上下にも１回反射波用の対象領域を記載する。その際に小領域の配置を上下反転させる。次に、１回反射波用の対象領域の右もしくは左に２回反射波用の対象領域を記載する。この場合はさらに小領域の配置を左右反転させる。また、１回反射波用の対象領域の上もしくは下に２回反射波用の対象領域を記載する。この場合はさらに小領域の配置を上下反転させる。そして、各対象領域に対応するＳＴＡ６を記載し、中央の対象領域に設定されているアンテナ４の位置候補から各対象領域のＳＴＡ６までを直線で結合する。

【0054】

一例として、図７では、６番の位置候補にあるアンテナ４と中央の対象領域から左に二つ隣の２回反射波用の対象領域のＳＴＡ６とを結ぶ直線（点線）が引かれている。この点線は６番の位置候補にあるアンテナ４からＳＴＡ６へ向かう２回反射波の一つ（直接波用の中央の対象領域に折れ線で示す２回反射波）を示している。

【0055】

第三スコアＳ２ｂの計算では、それぞれの直線が通る小領域の数がカウントされる。図７に示す例では、点線で示す２回反射波は４番、４番、２番、１番、及び１番の合計五つの小領域を通過している。よって、図７に示す例では、点線で示す２回反射波が通過する小領域の数は「５」とカウントされる。

【0056】

以上のような計算が６番の位置候補にあるアンテナ４と他の対象領域にあるＳＴＡ６とを結ぶ直線についても行われる。さらに、同様の計算がアンテナ４の他の三つの位置候補についても行われ、図７に示すアンテナ４の配置パターンについての第三スコアＳ２ｂが算出される。そして、このような計算が４９５通りの全ての配置パターンについて行われる。

【0057】

第三スコアＳ２ｂの計算の変形例として、電波が通過する小領域の数をカウントする際、その反射回数に応じた係数Ａ_ｎをカウント数に掛けてもよい。具体的には、反射回数がゼロのときは係数Ａ_０を掛ける。係数Ａ_０の値は１としてよい。そして、反射回数が１回のときは係数Ａ_０よりも小さい係数Ａ_１を掛け、反射回数が２回のときは係数Ａ_１よりも小さい係数Ａ_２を掛ける。図７に示す例では、反射回数がゼロ回の電波が通過する小領域の数は１個、反射回数が１回の電波が通過する小領域の数は３個、反射回数が２回の電波が通過する小領域の数は１個である。よって、１×Ａ_０＋３×Ａ_１＋１×Ａ_２で計算されるカウント数を図７に示す２回反射波に対応するスコアとして計算してもよい。なお、係数Ａ_ｎの値ついては、例えば壁の材質に応じて決定してもよい。また、上下左右で同じ値を用いてもよいし、上下左右で壁の材質が異なる場合は異なる値としてもよい。

【0058】

また、同一の反射波が同じ領域を複数回通過する場合、重複してカウントするのではなく１回とカウントしてもよい。その場合、図７に点線で示す２回反射波が通過する小領域の数は「３」とカウントされる。なお、図７に示す例では、１回反射波と２回反射波を考慮しているが、１回反射波のみを考慮することでもよいし、３回反射波を含むより多くの反射波を考慮してもよい。

【0059】

図８は第三スコアＳ２ｂの計算の手順を示すフロー図である。アンテナ配置決定装置１０はこのフロー図に従って計算を実行する。なお、フロー図においてNareaは小領域の数を示し、Npはアンテナ４の配置パターンの数を示し、Nantはアンテナ４の数を示し、Ｎは考慮する最大の反射回数を示している。

【0060】

ステップＳ４０１は、ステップＳ４０２の処理を繰り返す繰り返し処理である。１番からNp番までのアンテナ４の配置パターン毎にステップＳ４０２の処理が繰り返し実行される。

【0061】

ステップＳ４０２は、ステップＳ４０３の処理を繰り返す繰り返し処理である。１番からNant番までのアンテナ４毎にステップＳ４０３の処理が繰り返し実行される。

【0062】

ステップＳ４０３は、ステップＳ４０４からステップＳ４０５までの処理を含む繰り返し処理である。ステップＳ４０４からステップＳ４０５までの処理がＮ回繰り返し実行される。

【0063】

ステップＳ４０４では、１番からNant番までのうちのｊ番目のアンテナ４とＳＴＡ６が壁でｎ回反射した電波を示す直線で結ばれる。

【0064】

ステップＳ４０５は、ステップＳ４０６の処理を繰り返す繰り返し処理である。ステップＳ４０４で引かれたＪ本の直線のそれぞれについてステップＳ４０６の処理が繰り返し実行される。

【0065】

ステップＳ４０６は、ステップＳ４０７からステップＳ４０８までの処理を含む繰り返し処理である。１番からNarea番までの小領域毎にステップＳ４０７からステップＳ４０８までの処理が繰り返し実行される、

【0066】

ステップＳ４０７では、ステップＳ４０６で着目されている小領域上を通過する直線の本数がカウントされる。

【0067】

ステップＳ４０８では、第三スコアＳ２ｂ（ｉ）にステップＳ４０７で得られたカウント数が加算される。第三スコアＳ２ｂ（ｉ）は１番からNp番までのうちのｉ番目の配置パターンの第三スコアを意味する。第三スコアＳ２ｂ（ｉ）の初期値はゼロである。１番からNant番までの全てのアンテナ４について、且つ、１番からNarea番までの全ての小領域について、且つ、１回反射からＮ回反射までの全ての反射回数の反射波についてステップＳ４０７のカウントが行われ、そのカウント数の積算値がｉ番目の配置パターンの第三スコアＳ２ｂ（ｉ）として出力される。

【0068】

全ての配置パターンについて第三スコアＳ２ｂが計算されることでステップＳ４０１の条件は成立し、アンテナ配置の決定の手順のステップＳ１０３は完了する。

【0069】

２－５．評価指標値の計算
図９は、アンテナ配置の決定の手順のステップＳ１０４及びＳ１０５で行われる評価指標値Ｓの計算について説明する図である。アンテナ配置決定装置１０の情報メモリ１５には、図９に示すテーブルが作成されている。このテーブルには、アンテナ４の配置パターン毎に第一スコアＳ１、第二スコアＳ２ａ、第三スコアＳ２ｂ、スコア差Ｓ２、及び評価指標値Ｓのセルが設けられている。図９に示すテーブルでは、アンテナ４の配置パターンは全部で４９５通りとされている。

【0070】

テーブルの第一スコアＳ１、第二スコアＳ２ａ、及び第三スコアＳ２ｂのセルには、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、及びＳ１０３の計算で得られた数値が入力される。第一スコアＳ１、第二スコアＳ２ａ、及び第三スコアＳ２ｂのセルが埋められた配置パターンについては、次に、スコア差Ｓ２と評価指標値Ｓの計算が行われる。まず、第二スコアＳ２ａと第三スコアＳ２ｂとの差分がスコア差Ｓ２のセルに入力される。そして、第一スコアＳ１にスコア差Ｓ２を乗算して得られる数値が評価指標値Ｓのセルに入力される。このようにして４９５通りの全ての配置パターンについて評価指標値Ｓのセルが埋められていく。

【0071】

全ての配置パターンについて評価指標値Ｓのセルが埋められると、アンテナ配置決定装置１０はテーブルを評価指標値Ｓについて昇順にソートする。ソート後のテーブルでは、アンテナ４の配置パターンは評価指標値Ｓが小さい順に並べられている。

【0072】

２－６．アンテナ配置の決定
図１０は、アンテナ配置の決定の手順のステップＳ１０６及びＳ１０７で行われるアンテナ配置の決定について説明する図である。評価指標値Ｓと物体検出における平均誤差距離との間には、図１０にグラフで示すような関係がある。グラフの横軸は評価指標値Ｓについてソートした後のアンテナ配置パターンである。よって、グラフの右から左にかけて評価指標値Ｓは小さくなる。平均誤差距離は図１に示す対象領域ＴＡで行われた実際の実験結果である。

【0073】

図１０に示すグラフからは、全体として評価指標値Ｓの値が小さいほど平均誤差距離が小さくなる傾向であることがわかる。つまり、評価指標値Ｓの値と平均誤差距離との間には図１０中に矢印線で示すような相関が存在する。そのような相関を根拠として評価指標値Ｓの小さい上位Ｍ個のアンテナ配置パターンが実際にアンテナ４を配置するパターンの候補として選択される。

【0074】

図１０には、評価指標値Ｓの小さい上位１０個のアンテナ配置パターンが別のグラフに取り出されている。そのグラフから分かるように、評価指標値Ｓの小さい上位１０個のアンテナ配置パターンの間でも平均誤差距離には差がある。選定した上位Ｍ個のアンテナ配置パターンについてレイトレース等のシミュレーション或いは実験を実施する理由は、平均誤差距離が最も小さいアンテナ配置パターンを確実に選定することにある。

【0075】

以上のアンテナ配置決定方法によれば、全てのアンテナ配置パターンについてシミュレーションや実験を行う場合に比較して少ない負荷で、高い精度での物体検出を可能とするアンテナ配置を決定することができる。

【0076】

なお、上位Ｍ個を１個とする場合、評価指標値Ｓが最も小さいアンテナ配置パターンが実際にアンテナ４を配置するパターンとして採用される。評価指標値Ｓが小さいほど平均誤差距離は小さい傾向にあることから、そのようなアンテナ配置パターンを選択したとしてもそれにより物体の検出精度が低下する可能性は小さい。その一方で、シミュレーションや実験を行う必要は無くなるため、高い精度で物体を検出できるアンテナ配置を非常に少ない負荷で決定することが可能となる。

【0077】

３．その他の実施形態
評価指標値Ｓの計算において第一スコアＳ１は必ずしも必要ではない。第二スコアＳ２と第三スコアＳ２ｂとの差分であるスコア差Ｓ２を評価指標値Ｓとして用いてもよい。その場合、第二スコアＳ２のみが第一種のスコアとなる。

【符号の説明】

【0078】

２ ＡＰ（第一の無線装置）
４ アンテナ
６ ＳＴＡ（第二の無線装置）
１０ アンテナ配置決定装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】