特許 7362547 測位システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-06

(45)【発行日】2023-10-17

(54)【発明の名称】測位システム

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/04 20060101AFI20231010BHJP

【ＦＩ】

G01S5/04

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020089292

(22)【出願日】2020-05-22

(65)【公開番号】P2021183930

(43)【公開日】2021-12-02

【審査請求日】2023-02-24

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ウェブサイトのアドレス： ｈｔｔｐｓ：／／ｄｓｐａｃｅ．ｊａｉｓｔ．ａｃ．ｊｐ／ｄｓｐａｃｅ／ｈａｎｄｌｅ／１０１１９／１５９９１ ｈｔｔｐｓ：／／ｉｅｅｅｘｐｌｏｒｅ．ｉｅｅｅ．ｏｒｇ／ｄｏｃｕｍｅｎｔ／８７６３９３２ ウェブサイトの掲載日：２０１９年（令和元年）７月１５日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(74)【代理人】

【識別番号】100116687

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 爾

(74)【代理人】

【識別番号】100098383

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 純子

(74)【代理人】

【識別番号】100155860

【弁理士】

【氏名又は名称】藤松 正雄

(72)【発明者】

【氏名】松本 正

(72)【発明者】

【氏名】チェン メン

(72)【発明者】

【氏名】アジズ，モハンマド レザ カハール

(72)【発明者】

【氏名】仲田 樹広

【審査官】山下 雅人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０７４３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３４６５３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１２９６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０４９１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１００９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３６２７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ５／００－ ５／１４

Ｈ０４Ｂ ７／２４－ ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のターゲット及び第２のターゲットから発信された各無線信号の到来方向をそれぞれ推定する複数のセンサを備え、
前記複数のセンサのそれぞれで推定された２つの到来方向と前記複数のセンサのそれぞれの位置とに基づいて、前記第１のターゲットがセンサから見て右側になり且つ前記第２のターゲットがセンサから見て左側になる位置関係のセンサ群と、これとは逆の位置関係のセンサ群とに分類するペアリング処理と、
前記ペアリング処理の結果と前記複数のセンサのそれぞれの位置とに基づいて、前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットの各位置を測定する測位処理とを行うことを特徴とする測位システム。

【請求項2】

請求項１に記載の測位システムにおいて、
前記ペアリング処理は、
前記複数のセンサのそれぞれについて、該センサを頂点とし且つ該センサにより推定された２つの到来方向とは反対方向に延びる直線で囲まれた領域を特定し、センサ毎に特定された領域の中から所定の基準に従って選択された１つの領域内のセンサ群と、その他のセンサ群とに分類する第１ペアリング方式、又は、
前記複数のセンサのそれぞれについて、該センサにより推定された２つの到来方向の差を算出し、２つの到来方向の差が最小となるセンサを特定し、前記特定したセンサにより推定された２つの到来方向を二等分する直線を境界に設定し、前記境界により分けられた一方の領域内のセンサ群と、他方の領域内のセンサ群とに分類する第２ペアリング方式の少なくとも一方の演算を行うことを特徴とする測位システム。

【請求項3】

請求項２に記載の測位システムにおいて、
前記第１ペアリング方式における前記所定の基準として、領域内のセンサ数が最大となる領域を選択する基準、又は、測位に使用する連立方程式の条件数が最小となる領域を選択する基準を用いることを特徴とする測位システム。

【請求項4】

請求項２又は請求項３に記載の測位システムにおいて、
前記ペアリング処理及び前記測位処理を反復して実施し、
初回の前記測位処理では、前記第１ペアリング方式において前記所定の基準に従って選択された領域内のセンサ群の数が所定の閾値以上であれば、前記第１ペアリング方式による分類結果を使用し、そうでない場合は、前記第２ペアリング方式による分類結果を使用して、前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットの各位置を測定し、
２回目以降の前記ペアリング処理では、前記第２ペアリング方式によりセンサ群の分類を行い、その際に、前回の前記測位処理で得られた前記第１のターゲットの位置と前記第２のターゲットの位置とを通る直線を前記境界に設定して、センサ群の分類を行い、
２回目以降の前記測位処理では、前記第２ペアリング方式による分類結果を使用して、前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットの各位置を測定することを特徴とする測位システム。

【請求項5】

請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の測位システムにおいて、
前記測位処理は、前記複数のセンサのそれぞれに設定された重みを更に用いて、前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットの各位置を測定し、
前記重みとして、前記境界に近いセンサほど小さい値が設定されることを特徴とする測位システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ターゲットの位置を測定する測位システムに関する。

【背景技術】

【0002】

現在の航空交通管制システムでは、安全かつ円滑な運航を行うため、地上の航空管制官と航空機のパイロットの間で交信を行い、パイロットは管制官の指示に従って航行する。管制官とパイロットの交信はアナログ音声ＡＭ無線方式を用いて行われており、管制官は言語のコミュニケーションにより指示を行う。

【0003】

管制官が担当する空域には複数の航空機が航行しており、それらの航空機は同一の周波数を用いることが定められている。しかしながら、現状の音声無線通信による航空管制システムでは、管制官は、コールサインの確認などの交信以外にどのパイロットと交信しているかを知ることはできない。このシステム制約により、管制官の混乱やパイロットの認識誤り等によるインシデントが発生している状況である。

【0004】

この問題を緩和するため、欧州では、図１０に示すように、複数のＲＤＦ（Ｒａｄｉｏ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｆｉｎｄｅｒ）１０１で、航空機１００から送信された音声無線の到来方向（以下、ＤＯＡ：Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）φ_i （ｉはＲＤＦ番号）を推定する。図１０のＲＤＦシステムでは、ＲＤＦ１０１－１～１０１－６の６台を設置してある。それぞれのＲＤＦ１０１にて推定されたＤＯＡ φ_i は、測位部１０２に転送される。測位部１０２では、各到来方向線の交点に航空機１００が存在すると推定し、測位結果をレーダコンソール１０３に転送する。レーダコンソール１０３では、現在管制官が交信している機体にマーキングする。航空機の位置自体は他のレーダシステムで把握しているため、このＲＤＦシステムによるマーキングにより、管制官が現在交信している機体を特定することができるので、上記の問題を軽減することができる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【文献】Ｍｅｎｇ Ｃｈｅｎｇ，ｅｔ ａｌ．，“Ａ ＤＯＡ－Ｂａｓｅｄ Ｆａｃｔｏｒ Ｇｒａｐｈ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ３Ｄ Ｍｕｌｔｉ－Ｔａｒｇｅｔ Ｇｅｏｌｏｃａｔｉｏｎ”，ＩＥＥＥ Ａｃｃｅｓｓ，ｖｏｌ７（２０１９）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記のシステムでは、同一空域内の航空機は同一の周波数を用いて管制しているため、複数のパイロットが同時に送信（二機の場合にはダブルトランスミッション）した場合には、従来技術で説明したような一機体のみをターゲットとした測位システムで測位することは困難である。このようなダブルトランスミッションの状況で、二機を同時測位するためには、第一にＲＤＦにて複数機体のＤＯＡが推定可能であること、第二に測位部にて複数機体の同時測位が可能であることの両方を実現する必要がある。

【0007】

まず、ＲＤＦでの複数機体のＤＯＡ推定に関しては、複数の無線信号が無相関な信号であれば（異なる音声信号であれば相関は低くなるため）、そのＤＯＡの推定は実現可能である。しかしながら、測位部では各ＲＤＦで複数のＤＯＡの推定結果を得られたとしても、それらのＤＯＡがどの機体とペアリング（各ターゲットに対応するＤＯＡの組み合わせ）しているかは知ることができないという問題が残る。仮に、ＲＤＦにて複数ＤＯＡ推定が可能であったとしても、ＤＯＡと機体のペアリングが誤っていると測位結果に大きな誤差が発生してしまう。従って、ＤＯＡと機体の正しいペアリングを行った後に、測位を実施する必要がある。

【0008】

本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、複数のＤＯＡと複数のターゲットを適切にペアリングして各ターゲットの位置を測定することが可能な測位システム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】

【0009】

上記の目的を達成するために、本発明では、測位システムを以下のように構成した。
すなわち、本発明に係る測位システムは、第１のターゲット及び第２のターゲットから発信された各無線信号の到来方向をそれぞれ推定する複数のセンサを備え、複数のセンサのそれぞれで推定された２つの到来方向と複数のセンサのそれぞれの位置とに基づいて、第１のターゲットがセンサから見て右側になり且つ第２のターゲットがセンサから見て左側になる位置関係のセンサ群と、これとは逆の位置関係のセンサ群とに分類するペアリング処理と、ペアリング処理の結果と複数のセンサのそれぞれの位置とに基づいて、第１のターゲット及び第２のターゲットの各位置を測定する測位処理とを行うことを特徴とする。

【0010】

ここで、ペアリング処理としては、下記の第１ペアリング方式又は第２ペアリング方式の少なくとも一方の演算を行うようにしてもよい。
第１ペアリング方式では、複数のセンサのそれぞれについて、該センサを頂点とし且つ該センサにより推定された２つの到来方向とは反対方向に延びる直線で囲まれた領域を特定し、センサ毎に特定された領域の中から所定の基準に従って選択された１つの領域内のセンサ群と、その他のセンサ群とに分類する。
第２ペアリング方式では、複数のセンサのそれぞれについて、該センサにより推定された２つの到来方向の差を算出し、２つの到来方向の差が最小となるセンサを特定し、特定したセンサにより推定された２つの到来方向を二等分する直線を境界に設定し、境界により分けられた一方の領域内のセンサ群と、他方の領域内のセンサ群とに分類する。

【0011】

また、第１ペアリング方式における所定の基準として、領域内のセンサ数が最大となる領域を選択する基準、又は、測位に使用する連立方程式の条件数が最小となる領域を選択する基準を用いるようにしてもよい。

【0012】

また、ペアリング処理及び測位処理を反復して実施するようにしてもよい。この場合、初回の測位処理では、第１ペアリング方式において所定の基準に従って選択された領域内のセンサ群の数が所定の閾値以上であれば、第１ペアリング方式による分類結果を使用し、そうでない場合は、第２ペアリング方式による分類結果を使用して、第１のターゲット及び前記第２のターゲットの各位置を測定し、２回目以降のペアリング処理では、第２ペアリング方式によりセンサ群の分類を行い、その際に、前回の測位処理で得られた第１のターゲットの位置と第２のターゲットの位置とを通る直線を境界に設定して、センサ群の分類を行い、２回目以降の測位処理では、第２ペアリング方式による分類結果を使用して、第１のターゲット及び第２のターゲットの各位置を測定するようにしてもよい。

【0013】

また、測位処理は、複数のセンサのそれぞれに設定された重みを更に用いて、第１のターゲット及び第２のターゲットの各位置を測定するようにしてもよい。この場合、重みとして、境界に近いセンサほど小さい値が設定されるようにしてもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、２つの無線信号の到来方向と２つのターゲットを適切にペアリングして、各ターゲットの位置を測定することが可能な測位システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係るマルチターゲット測位システムの構成例を示す図である。

【図2】ＤＯＡとターゲットを正しくペアリングさせる条件について説明する図である

【図3】ＤＯＡの並べ替えを行うアルゴリズムについて説明する図である。

【図4】関数ｅｘｃｈａｎｇｅ｛ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ｝について説明する図である。

【図5】図１のペアリング部の構成例を示す図である。

【図6】図５の限定ペアリング部の動作について説明する図である。

【図7】図５の限定ペアリング部の動作について説明する図である。

【図8】図５の境界設定部の動作について説明する図である。

【図9】境界設定の反復演算について説明する図である。

【図10】従来例に係るＲＤＦシステムの構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の一実施形態に係るマルチターゲット測位システムについて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るマルチターゲット測位システムの構成例を示す図であり、図２は、ＤＯＡとターゲットを正しくペアリングさせる条件について説明する図である。なお、本明細書で参照する各図では、ＤＯＡセンサ（ＲＤＦ）を番号付けされた四角で示し、測位対象となる２つのターゲットを白又は黒で塗り潰した星印で示している。また、白星ターゲットに対するＤＯＡは点線で示し、黒星ターゲットに対するＤＯＡは実線で示している。

【0017】

図２では、各ＤＯＡセンサにおいてＤＯＡとターゲットのペアリングが完全である状態（点線と白星をペアリングし、実線と黒星をペアリングした状態）を示しているが、実際にはこのペアリングは不定である。ここで、２つのターゲット位置が既知であると仮定し、これらターゲット位置を通る直線（太い灰線）を領域分割境界と定義し、境界の右側を領域Ｒ₁ 、左側を領域Ｒ₂ と定義する。

【0018】

図２では、領域Ｒ₁ に存在するＤＯＡセンサ群Ｒ₁ ＝｛１，６｝は、センサ側から見て向かって右が白星ターゲット、左が黒星ターゲットとなっている。逆に、領域Ｒ₂ に存在するＤＯＡセンサ群Ｒ₂ ＝｛２，３，４，５｝は、センサ側から見て向かって左が白星ターゲット、右が黒星ターゲットとなっている。このように、仮に正しい領域分割境界を設けることができたならば、１つの領域内のＤＯＡセンサ群は、ＤＯＡとターゲットのペアリングが同一のグループとなる。また、もう一方の領域では、ＤＯＡとターゲットのペアリングは逆の関係となる。この特徴を用いることで、全てのＤＯＡセンサにおいて、ＤＯＡとターゲットのペアリングを容易かつ正確に行うことができ、複数のターゲットを同時に測位することが可能となる。

【0019】

本発明では、適切な領域分割境界を設けた場合、その境界を境にしてＤＯＡとターゲットのペアリングが逆の関係になる特徴を利用することで、ＤＯＡとターゲットのペアリングを容易かつ正確に実現する手法、及び複数のターゲットを同時に測位する手法を提供する。

【0020】

まず、図１を参照して、マルチターゲット測位システムの構成について説明する。各ＤＯＡセンサ１１－１～１１－６は、それぞれ、２つのターゲット１０－１，１０－２に対応した２つのＤＯＡを推定する。本発明は、マルチターゲットの同時測位に関する発明であり、複数ＤＯＡの算出方式には依存しないため、ここでは特に言及しない。

【0021】

これらＤＯＡセンサ１１－１～１１－６のそれぞれで推定された２つのＤＯＡは、ＤＯＡ並べ替え部２１、ペアリング部２２、重み付け部２３、測位部２４を有する監視サーバ２０に送信される。ＤＯＡセンサ１１－１～１１－６と監視サーバ２０は、有線又は無線の少なくとも一方を用いて通信可能に接続されている。監視サーバ２０は、単体の装置であってもよいし、互いに連携して動作する複数の装置で構成されてもよい。

【0022】

ＤＯＡセンサ番号をｉとし、ＤＯＡセンサ位置を（ｘ_i ，ｙ_i ）、各ＤＯＡセンサで得られた２つのＤＯＡをφ_i ⁽¹⁾，φ_i ⁽²⁾とする。前述したように、ＤＯＡセンサでは、ＤＯＡ（φ_i ⁽¹⁾，φ_i ⁽²⁾）とターゲットのペアリングは不定である。各ＤＯＡ（φ_i ⁽¹⁾，φ_i ⁽²⁾）は、ＤＯＡ並べ替え部２１に入力される。

【0023】

ＤＯＡ並べ替え部２１は、図３に示すアルゴリズムにより、ＤＯＡの並べ替えを行う。すなわち、まず、（式Ａ）により、「φ_i ⁽¹⁾＞φ_i ⁽²⁾」の関係になるようにソートを行う。次に、（式Ｂ）により、「φ_i ⁽¹⁾－φ_i ⁽²⁾＞π」の場合にはＤＯＡの値を交換する。図３において、「ｅｘｃｈａｎｇｅ｛ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ｝」は、「ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ」（条件）が「ｔｒｕｅ」（真）の場合に値を交換する関数であり、図４にその詳細を示す。

【0024】

ＤＯＡ並べ替え部２１は、上記のＤＯＡ並べ替え処理を全てのＤＯＡセンサについて実施した後、並べ替えたＤＯＡをペアリング部２２に入力する。図５には、ペアリング部２２の構成例を示してある。ペアリング部２２は、限定領域ペアリング部３１と、境界設定部３２と、分割領域ペアリング部３３と、選択部３４とを備えている。

【0025】

ペアリング部２２では、ＤＯＡとターゲットのペアリング方式として、限定領域ペアリング部３１により実施される第１方式と、境界設定部３２及び分割領域ペアリング部３３により実施される第２方式の２種類を用いる。そして、選択部３４にて、いずれかの方式のペアリング結果を選択する。

【0026】

まず、限定領域ペアリング部３１の動作について説明する。限定領域ペアリング部３１では、ＤＯＡ並べ替え部２１による並べ替え後のＤＯＡ（φ_i ⁽¹⁾，φ_i ⁽²⁾）に対し、下記（式１）、（式２）を用いて、ＤＯＡの反対方向（ψ_i ⁽¹⁾，ψ_i ⁽²⁾）を計算する。また、ＤＯＡセンサ位置（ｘ_i ，ｙ_i ）を頂点とし、ψ_i ⁽¹⁾とψ_i ⁽²⁾の角度で囲まれる領域Ｓ_i を計算する。この領域Ｓ_i 内に含まれるＤＯＡセンサは同一ペアリングであるという特徴を利用して、測位を行う。

【0027】

【数1】

【数2】

【0028】

図６に示す例では、領域Ｓ₅ には、センサ番号＝｛２，３，４，５｝のＤＯＡセンサが含まれている（Ｓ₅ ＝｛２，３，４，５｝）。これらＤＯＡセンサは、センサ側から見て向かって右が白星ターゲット、左が黒星ターゲットとなる。これら同一ペアリングのグループである２，３，４，５番目のＤＯＡセンサ（つまり、ＤＯＡセンサ１１－２，１１－３，１１－４，１１－５）で得られたＤＯＡに基づいて、２つのターゲット１０－１，１０－２の測位を行うが、その詳細については後述する。

【0029】

なお、同一ペアリングとなるＤＯＡセンサで得られたＤＯＡに基づく測位は、センサ数が多いほど、その測定精度が向上する。従って、測位を行う際に、領域Ｓ_i 内のセンサ数が多くなるように、測位対象とする領域Ｓ_i を決定する。ｉ番目のＤＯＡセンサ自体を含めた領域Ｓ_i 内のセンサ数をＮ_i とすると、測位対象領域Ｓ_m は、下記（式３）により特定することができる。

【0030】

【数3】

ここで、関数ｆ_{max_i} （Ｎ_i ）は、Ｎ_i が最大となるときのインデックスｉを返す関数である。

【0031】

図７に示す例では、各ＤＯＡセンサを頂点としてψ_i ⁽¹⁾、ψ_i ⁽²⁾の角度で囲まれた領域Ｓ_i を小点でハッチングしている。ただし、領域Ｓ₅ については斜線でハッチングしている。各領域Ｓ_i 内のセンサ数Ｎ_i はそれぞれ、Ｎ₁ ＝１，Ｎ₂ ＝１，Ｎ₃ ＝２，Ｎ₄ ＝１，Ｎ₅ ＝４，Ｎ₆ ＝１となっている。従って、（式３）により、領域Ｓ_i 内に含まれるセンサ数が最も多いインデックスとして、ｍ＝５が得られる。

【0032】

限定領域ペアリング部３１は、Ｓ₅ ＝｛２，３，４，５｝を同一ペアリングのグループとして、選択部３４に入力する。なお、上記の例では、領域内に含まれるセンサ数が多いグループを対象としていたが、測位精度が良好であると推測されるグループを選定することも可能である。測位精度が良い（つまり、連立方程式の解に誤差を含みにくい）という指標の一つに連立方程式の条件数があるため、連立方程式の条件数を選定規範に用いることができる。すなわち、下記（式４）により測位対象領域Ｓ_m を決定してもよい。

【0033】

【数4】

ここで、関数ｆ_{cond_i}（ｘ_k ，ｙ_k ，φ_k ｜ｋ∈Ｓ_i ）は、領域Ｓ_i に含まれるセンサ位置（ｘ_i ，ｙ_i ）とＤＯＡ φ_i から算出される連立方程式の条件数が最も小さくなるインデックスｉを返す関数である。

【0034】

以上説明したように、限定領域ペアリング部３１は、同一ペアリングのグループで、尚且つ、測位に適した測位対象領域Ｓ_m を決定し、その結果を選択部３４に入力する。

【0035】

次に、境界設定部３２の動作について説明する。境界設定部３２は、図２に示したように、領域Ｒ₁ と領域Ｒ₂ を分割する境界（太い灰線）を推定する機能を有する。図２の説明では、２つのターゲット位置が既知である仮定したが、実際にはターゲット位置は不明であるため、正確な境界を知ることはできない。

【0036】

従って、境界設定部３２では、図８に示すように、各ＤＯＡセンサでのＤＯＡの差の絶対値（｜φ_i ⁽¹⁾－φ_i ⁽²⁾｜）が最小となるＤＯＡセンサに対して、そのＤＯＡを二等分する角度（（φ_i ⁽¹⁾＋φ_i ⁽²⁾）／２）を境界として定める。ＤＯＡの差が小さいということは、そのＤＯＡセンサが理想境界に近いことを意味しているため、そのＤＯＡセンサによる２つのＤＯＡの間の中心線を境界として選定する。

【0037】

図８の例では、センサ番号＝１のＤＯＡセンサによるＤＯＡの差が最小であり、そのＤＯＡセンサによるＤＯＡ間の中心線に領域分割境界（太い黒線）を定める。もちろん、この段階で定めた境界（太い黒線）と理想境界（太い灰線）には乖離があるため、図８では、センサ番号＝５のＤＯＡセンサにおいて、ＤＯＡとターゲットのペアリングに誤りが生じている。この５番目のＤＯＡセンサは本来、領域Ｒ₂ に含まれるべきであるが、理想境界との乖離により領域Ｒ₁ に含まれてしまっている。詳細は後述するが、設定した境界と理想境界との乖離は、領域分割と測位を反復的に繰り返すことにより低減することが可能である。

【0038】

分割領域ペアリング部３３は、境界設定部３２で定めた境界に基づいて、ＤＯＡセンサを２つの領域に分類する。図９の例では、Ｒ₁ ＝｛５，６｝、Ｒ₂ ＝｛２，３，４｝に分類している。ここでＤＯＡの差が最小であるセンサ番号＝１のＤＯＡセンサは、領域Ｒ₁ ，Ｒ₂ のいずれにも含まれないものとする。この２つの領域Ｒ₁ ，Ｒ₂ は、図９に示すように、ＤＯＡとターゲットのペアリング関係が反対になっている。従って、分割領域ペアリング部３３は、最終的には同一ペアリングのグループＲ＝｛Ｒ₁ ，Ｒ₂￣ ｝を選択部３４に出力する。ここで、「￣」は、φ_i ⁽¹⁾とφ_i ⁽²⁾を入れ替えることを示している。

【0039】

選択部３４は、限定領域ペアリング部３１から出力されたＳ_m 、又は、分割領域ペアリング部３３から出力されたＲの一方を選択し、後段の重み付け部２３に送出する。選択部３４の選択基準として、Ｓ_m に含まれるセンサ数を所定の閾値と比較する基準を用いることができる。すなわち、Ｓ_m に含まれるセンサ数が閾値よりも多い場合はＳ_m を選択して後段に送出し、少ない場合にはＲを選択して後段に送出する。具体的には、例えば、Ｓ_m に含まれるセンサ数が３以上の場合にはＳ_m を選択し、３未満の場合にはＲを選択する。

【0040】

重み付け部２３は、Ｓ_m 又はＲを用いて測位を行う際に、ＤＯＡセンサ毎にその信頼度（センサ重み）を設定する。このセンサ重みについて、まずは、選択部３４でＲが選択された場合について説明する。境界設定部３２で設けた境界を用いて領域分割する場合、境界に近いＤＯＡセンサは領域誤りを発生しやすく、領域誤りの場合にはペアリングにも誤りが生じる。境界に近いＤＯＡセンサほど誤りが発生する確率が高いので、境界に近いほど、そのＤＯＡセンサの重みを小さく設定する。この重みＷ_i を設定する方法として、例えば、境界とＤＯＡセンサの間の距離ｌ_i を算出し、Ｗ_i ＝ｌ_i ^a（例えば、ａ＝０．５）として設定する方法などがある。一方、選択部３４でＳ_m が選択された場合、ペアリング誤りが発生する確率は低いので、全てのＤＯＡセンサの重みを等しく設定してもよい（例えば、Ｗ_i ＝１）。

【0041】

測位部２４では、Ｓ_m 又はＲ内のセンサ位置（ｘ_i ，ｙ_i ）と、ＤＯＡ（φ_i ⁽¹⁾あるいはφ_i ⁽²⁾）と、重みＷ_i とを用いて、２つのターゲットの位置（Ｘ＾⁽¹⁾ ，Ｙ＾⁽¹⁾ ）、（Ｘ＾⁽²⁾ ，Ｙ＾⁽²⁾ ）を下記（式５）～（式８）により計算する。

【0042】

【数5】

【数6】

【数7】

【数8】

【0043】

ここで、関数ｆ_geo ［｛ ｝］は、｛ ｝内の要素を用いて、行列解法などにより測位する関数である。本発明は測位関数自体には依存しないため、ここでは言及を避ける。
（式５）は、選択部３４で限定領域ペアリング部３１からのＳ_m が選択された場合のターゲット１０－１に関する測位を行う数式である。
（式６）は、選択部３４で限定領域ペアリング部３１からのＳ_m が選択された場合のターゲット１０－２に関する測位を行う数式である。
（式７）は、選択部３４で分割領域ペアリング部３３からのＲが選択された場合のターゲット１０－１に関する測位を行う数式であり、Ｒ₁ ではＤＯＡ：φ_k ⁽¹⁾を用い、Ｒ₂ ではＤＯＡ：φ_k ⁽²⁾を用いている。
（式８）は、選択部３４で分割領域ペアリング部３３からのＲが選択された場合のターゲット１０－２に関する測位を行う数式であり、Ｒ₁ ではＤＯＡ：φ_k ⁽²⁾を用い、Ｒ₂ ではＤＯＡ：φ_k ⁽¹⁾を用いている。

【0044】

限定領域ペアリング部３１で設定した領域Ｓ₅ （図５）が選択された場合の測位関数は、下記（式９）、（式１０）で表される。

【数9】

【数10】

【0045】

測位部２４により算出されたターゲットの位置（Ｘ＾⁽¹⁾ ，Ｙ＾⁽¹⁾ ）、（Ｘ＾⁽²⁾ ，Ｙ＾⁽²⁾ ）は、再度、ペアリング部２２の境界設定部３２に入力される。反復演算の初回は、領域の境界算出はＤＯＡ差が最小のＤＯＡセンサで得られた２つのＤＯＡの中心線を境界としたが、２回目以降の反復演算では、１つ前のターゲット測位結果を用いる。すなわち、前回の反復演算で得られたターゲット測位結果（Ｘ＾⁽¹⁾ ，Ｙ＾⁽¹⁾ ）、（Ｘ＾⁽²⁾ ，Ｙ＾⁽²⁾ ）を通る直線を境界とする。

【0046】

図９に示すように、初回反復演算時の境界（黒の点線）に比べ、測位結果を用いた境界（黒の実線）の方が理想境界に近づいている。この改善により、初回はペアリング誤りが生じていたインデックス番号＝５のＤＯＡセンサについても、２回目は正しいペアリングに修正される。

【0047】

前回の測位結果に基づいて設けられた境界は、再度、分割領域ペアリング部３３に入力される。分割領域ペアリング部３３は、再度、上記に説明した初回の処理と同様の処理を行う。選択部３４は、２回目の反復演算以降は、常時、分割領域ペアリング部３３の結果を用いるような選択を行う。重み付け部２３においても、初回の処理と同様の処理を行うが、正しい境界に近づくにつれて、センサ重みがより適切な値に近づいてくる。測位部２４においても、初回の反復演算と同様の処理を行う。

【0048】

以上のように、本例のマルチターゲット測位システムは、第１のターゲット（１０－１）及び第２のターゲット（１０－２）から発信された各無線信号の到来方向（ＤＯＡ）をそれぞれ推定する複数のＤＯＡセンサ（１１－１～１１－６）を備えている。更に、本例のマルチターゲット測位システムは、複数のＤＯＡセンサのそれぞれで推定された２つのＤＯＡと複数のＤＯＡセンサのそれぞれの位置とに基づいて、第１のターゲットがＤＯＡセンサから見て右側になり且つ第２のターゲットがＤＯＡセンサから見て左側になる位置関係のＤＯＡセンサ群と、これとは逆の位置関係のＤＯＡセンサ群とに分類するペアリング処理を行うペアリング部２２と、ペアリング部２２によるペアリング処理の結果と複数のＤＯＡセンサのそれぞれの位置とに基づいて、第１のターゲット及び第２のターゲットの各位置を測定する測位処理を行う測位部２４とを有する監視サーバ２０を備えている。

【0049】

より具体的には、ペアリング部２２において、限定領域ペアリング部３１により実施される第１ペアリング方式と、境界設定部３２及び分割領域ペアリング部３３により実施される第２ペアリング方式の少なくとも一方の演算を行う。第１ペアリング方式では、複数のＤＯＡセンサのそれぞれについて、該ＤＯＡセンサを頂点とし且つ該ＤＯＡセンサにより推定された２つのＤＯＡとは反対方向に延びる直線で囲まれた領域（Ｓ_i ）を特定し、ＤＯＡセンサ毎に特定された領域の中から所定の基準に従って選択された１つの領域（Ｓ_m ）内のＤＯＡセンサ群と、その他のＤＯＡセンサ群とに分類する。第２ペアリング方式では、複数のＤＯＡセンサのそれぞれについて、該ＤＯＡセンサにより推定された２つのＤＯＡの差を算出し、２つのＤＯＡの差が最小となるＤＯＡセンサを特定し、特定したＤＯＡセンサにより推定された２つのＤＯＡを二等分する直線を境界に設定し、この境界により分けられた一方の領域（Ｒ₁ ）内のＤＯＡセンサ群と、他方の領域（Ｒ₂ ）内のＤＯＡセンサ群とに分類する。

【0050】

更に、ペアリング処理から測位処理までを反復して実施する。このとき、初回の測位処理では、第１ペアリング方式において所定の基準に従って選択された領域内のＤＯＡセンサ群の数が所定の閾値以上であれば、第１ペアリング方式による分類結果を使用し、そうでない場合は、第２ペアリング方式による分類結果を使用して、各ターゲットの位置を測定する。また、２回目以降のペアリング処理では、第２ペアリング方式によりＤＯＡセンサ群の分類を行い、その際に、前回の測位処理で得られた各ターゲットの位置を通る直線を境界に設定して、ＤＯＡセンサ群の分類を行う。また、２回目以降の測位処理では、第２ペアリング方式による分類結果を使用して、各ターゲットの位置を測定する。

【0051】

このような構成によれば、複数のＤＯＡセンサのそれぞれにおいて２つのターゲットに対する２つのＤＯＡが推定された場合であっても、各ＤＯＡと各ターゲットを適切にペアリングすることができるので、各ターゲットの位置を測定することが可能となる。また、ペアリング処理から測位処理までを反復的に実施することで、各ターゲットの測位精度を向上させることが可能となる。

【0052】

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記のような構成に限定されるものではなく、上記以外の構成により実現してもよいことは言うまでもない。
また、本発明は、例えば、上記の処理に関する技術的手順を含む方法や、上記の処理をプロセッサにより実行させるためのプログラム、そのようなプログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。

【0053】

なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。更に、本発明の範囲は、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画され得る。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本発明は、ターゲットの位置を測定する測位システムに利用することができる。

【符号の説明】

【0055】

１１－１～１１－６：ＤＯＡセンサ（ＲＤＦ）、 ２０：監視サーバ、 ２１：ＤＯＡ並べ替え部、 ２２：ペアリング部、 ２３：重み付け部、 ２４：測位部、 ３１：限定領域ペアリング部、 ３２：境界設定部、 ３３：分割領域ペアリング部、 ３４：選択部、 １０１－１～１０１－６：ＤＯＡセンサ（ＲＤＦ）、 １０２：測位部、 １０３：レーダコンソール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】