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特許7391057測定点決定装置、測定点決定方法、および、測定点決定プログラム
(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】2023-11-24
(45)【発行日】2023-12-04
(54)【発明の名称】測定点決定装置、測定点決定方法、および、測定点決定プログラム
(51)【国際特許分類】
G01R 29/10 20060101AFI20231127BHJP
G01R 29/08 20060101ALI20231127BHJP
【ＦＩ】
G01R29/10 Z
G01R29/10 A
G01R29/08 A
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2021007340
(22)【出願日】2021-01-20
(65)【公開番号】P2022111721
(43)【公開日】2022-08-01
【審査請求日】2023-03-06
【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２年度、総務省「多様なユースケースに対応するためのＫａ帯衛星の制御に関する研究開発」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
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002491
【氏名又は名称】弁理士法人クロスボーダー特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】田中 泰
(72)【発明者】
【氏名】草野 正明
(72)【発明者】
【氏名】内田 繁
(72)【発明者】
【氏名】金指 有昌
【審査官】島▲崎▼ 純一
(56)【参考文献】
【文献】特開平１１－２５１８２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－１８３８４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－１６０７７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１２２０４４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｒ ２９／１０
Ｇ０１Ｒ ２９／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
人工衛星に搭載された衛星通信システムと地上との通信評価実験を行う地上局を設置する測定点を決定する測定点決定装置において、前記測定点の組み合わせの候補である測定点候補を抽出する候補抽出部と、
前記衛星通信システムが備えるアンテナの指向性特性を表す指向性特性計算値であって、前記測定点候補の座標を含む範囲においてサンプリングされた座標における利得から成る指向性特性計算値に基づいて、前記測定点候補の座標の利得を取得する利得取得部と、
前記測定点候補の座標の利得に基づいて前記アンテナの指向性特性を指向性特性近似値として推定する近似値計算部と、
前記指向性特性計算値と前記指向性特性近似値との対応を定量的に評価するために用いる評価指標を計算し、前記評価指標を用いて前記対応の真偽を判定し、前記対応が真である場合、前記測定点候補を前記測定点として決定する評価部と
を備える測定点決定装置。
【請求項2】
前記評価部は、前記指向性特性計算値と前記指向性特性近似値との差異を前記評価指標として計算し、前記評価指標としきい値とを用いて前記対応の真偽を判定する請求項１に記載の測定点決定装置。
【請求項3】
前記候補抽出部は、前記対応が偽である場合、新たな測定点の組み合わせを前記測定点候補として抽出する請求項１または請求項２に記載の測定点決定装置。
【請求項4】
前記評価部は、前記対応が偽である場合、前記範囲を縮小し、前記測定点候補のうち縮小された範囲に含まれる測定点候補を用いて縮小後の指向性特性近似値を推定し、前記縮小後の指向性特性近似値と前記縮小された範囲における縮小後の指向性特性計算値とに基づいて縮小後の評価指標を計算し、前記縮小後の指向性特性計算値と前記縮小後の指向性特性近似値との対応が真の場合に、前記縮小された範囲を配列に設定して出力する請求項１または請求項２に記載の測定点決定装置。
【請求項5】
前記評価部は、前記縮小後の指向性特性計算値と前記縮小後の指向性特性近似値との対応が偽の場合、前記縮小された範囲をさらに縮小し、前記縮小後の指向性特性計算値と前記縮小後の指向性特性近似値との対応が真になるまで、あるいは、前記縮小された範囲が予め設定された最小値となるまで、前記縮小後の指向性特性計算値と前記縮小後の指向性特性近似値との対応の真偽の判定を繰り返す請求項４に記載の測定点決定装置。
【請求項6】
前記評価部は、前記測定点の組み合わせの全てについて前記対応が偽の場合、前記配列から最大の範囲を持つ測定点候補を前記測定点として決定する請求項５に記載の測定点決定装置。
【請求項7】
前記近似値計算部は、前記測定点候補の座標の利得と前記測定点候補の座標における雑音情報とに基づいて前記アンテナの指向性特性を前記指向性特性近似値として推定する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の測定点決定装置。
【請求項8】
前記候補抽出部は、前記アンテナの走査軌道を計算し、前記走査軌道に基づいて前記測定点候補を抽出する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の測定点決定装置。
【請求項9】
前記利得取得部は、前記指向性特性計算値から前記測定点候補の座標の利得を読み取ることにより、あるいは、前記指向性特性計算値に基づいて前記測定点候補の座標の利得を補間することにより、前記測定点候補の座標の利得を取得する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の測定点決定装置。
【請求項10】
人工衛星に搭載された衛星通信システムと地上との通信評価実験を行う地上局を設置する測定点を決定する測定点決定装置に用いられる測定点決定方法において、候補抽出部が、前記測定点の組み合わせの候補である測定点候補を抽出し、
利得取得部が、前記衛星通信システムが備えるアンテナの指向性特性を表す指向性特性計算値であって、前記測定点候補の座標を含む範囲においてサンプリングされた座標における利得から成る指向性特性計算値に基づいて、前記測定点候補の座標の利得を取得し、
近似値計算部が、前記測定点候補の座標の利得に基づいて前記アンテナの指向性特性を指向性特性近似値として推定し、
評価部が、前記指向性特性計算値と前記指向性特性近似値との対応を定量的に評価するために用いる評価指標を計算し、前記評価指標を用いて前記対応の真偽を判定し、前記対応が真である場合、前記測定点候補を前記測定点として決定する測定点決定方法。
【請求項11】
人工衛星に搭載された衛星通信システムと地上との通信評価実験を行う地上局を設置する測定点を決定する測定点決定装置の測定点決定プログラムにおいて、前記測定点の組み合わせの候補である測定点候補を抽出する候補抽出処理と、
前記衛星通信システムが備えるアンテナの指向性特性を表す指向性特性計算値であって、前記測定点候補の座標を含む範囲においてサンプリングされた座標における利得から成る指向性特性計算値に基づいて、前記測定点候補の座標の利得を取得する利得取得処理と、
前記測定点候補の座標の利得に基づいて前記アンテナの指向性特性を指向性特性近似値として推定する近似値計算処理と、
前記指向性特性計算値と前記指向性特性近似値との対応を定量的に評価するために用いる評価指標を計算し、前記評価指標を用いて前記対応の真偽を判定し、前記対応が真である場合、前記測定点候補を前記測定点として決定する評価処理と
をコンピュータである前記測定点決定装置に実行させる測定点決定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、測定点決定装置、測定点決定方法、および、測定点決定プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
人工衛星に搭載された通信システムである衛星通信システムは、地上でのシステム評価試験に加え、打ち上げ後に、軌道上での健全性を評価する試験が行われる。このような、軌道上での健全性を評価する試験は、ＩＯＴ（Ｉｎ－ｏｒｂｉｔ Ｔｅｓｔｉｎｇ）と呼ばれる。
ＩＯＴでは、スイッチのオンオフ、あるいは機械駆動部の確認といった試験に加え、アンテナにより電波を受信および送信する通信評価実験が行われる。
ＩＯＴでは、スイッチのオンオフ、あるいは機械駆動部の確認といった試験に加え、アンテナにより電波を受信および送信する通信評価実験が行われる。
【0003】
通信評価実験では、まず地上に設置された送信局から人工衛星に向けて電波信号が送信される。次に、電波信号を人工衛星の受信部にて受信する。さらに人工衛星では、電波信号に対してアナログ・デジタル信号処理を行い、アナログ・デジタル信号処理後の信号を送信部から送信し、地上に設置された受信局で受信する。
このとき、送信局および受信局といった地上局を設置する測定点の妥当性を評価し、適切な測定点を決定する方法が求められている。
このとき、送信局および受信局といった地上局を設置する測定点の妥当性を評価し、適切な測定点を決定する方法が求められている。
【0004】
特許文献１には、地上でアンテナの指向性を測定する電磁波測定点算出装置が開示されている。特許文献１では、アンテナから指向性の強い方向あるいは指向性カーブの変曲点を優先的に測定することで、２次元格子状に設定していた測定点数を大幅に削減する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１９－１６４１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１の技術は、暗室などで任意にアンテナを動かせる場合には時間短縮に大きく貢献する方法である。
しかしながら、衛星通信システムの場合、地上局の設置には地理的な制約条件が発生するため、必ずしも電界強度を測定できるとは限らない。地上局はなるべく指向性感度の高い点の近傍に配置されることが好ましいが、そうでない点に設置せざるを得ない状況も発生する。また、人工衛星の姿勢変化を考慮するならば、地上局は人工衛星の方向に対して決められる方位角、仰角からなる二次元平面上で直線に地上局が配置されることが望ましいが、この直線を配置する位置および角度には自由度がある。
よって、特許文献１に示される測定点の削減方法を適用することは難しい。
しかしながら、衛星通信システムの場合、地上局の設置には地理的な制約条件が発生するため、必ずしも電界強度を測定できるとは限らない。地上局はなるべく指向性感度の高い点の近傍に配置されることが好ましいが、そうでない点に設置せざるを得ない状況も発生する。また、人工衛星の姿勢変化を考慮するならば、地上局は人工衛星の方向に対して決められる方位角、仰角からなる二次元平面上で直線に地上局が配置されることが望ましいが、この直線を配置する位置および角度には自由度がある。
よって、特許文献１に示される測定点の削減方法を適用することは難しい。
【0007】
本開示では、地理的条件あるいは人工衛星の駆動を考慮して決められた地上局の設置位置である測定点が、指向性特性の確認という目的に対して事足りるものであるかという妥当性評価を行うことを目的とする。また、本開示では、妥当性評価の評価結果を用いて、適切かつできる限り少ない数の測定点を決定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示に係る測定点決定装置は、人工衛星に搭載された衛星通信システムと地上との通信評価実験を行う地上局を設置する測定点を決定する測定点決定装置において、
前記測定点の組み合わせの候補である測定点候補を抽出する候補抽出部と、
前記衛星通信システムが備えるアンテナの指向性特性を表す指向性特性計算値であって、前記測定点候補の座標を含む範囲においてサンプリングされた座標における利得から成る指向性特性計算値に基づいて、前記測定点候補の座標の利得を取得する利得取得部と、
前記測定点候補の座標の利得に基づいて前記アンテナの指向性特性を指向性特性近似値として推定する近似値計算部と、
前記指向性特性計算値と前記指向性特性近似値との対応を定量的に評価するために用いる評価指標を計算し、前記評価指標を用いて前記対応の真偽を判定し、前記対応が真である場合、前記測定点候補を前記測定点として決定する評価部と
を備える。
前記測定点の組み合わせの候補である測定点候補を抽出する候補抽出部と、
前記衛星通信システムが備えるアンテナの指向性特性を表す指向性特性計算値であって、前記測定点候補の座標を含む範囲においてサンプリングされた座標における利得から成る指向性特性計算値に基づいて、前記測定点候補の座標の利得を取得する利得取得部と、
前記測定点候補の座標の利得に基づいて前記アンテナの指向性特性を指向性特性近似値として推定する近似値計算部と、
前記指向性特性計算値と前記指向性特性近似値との対応を定量的に評価するために用いる評価指標を計算し、前記評価指標を用いて前記対応の真偽を判定し、前記対応が真である場合、前記測定点候補を前記測定点として決定する評価部と
を備える。
【発明の効果】
【0009】
本開示に係る測定点決定装置では、地理的条件あるいは人工衛星の駆動を考慮して決められた地上局の設置位置である測定点が、指向性特性の確認という目的に対して事足りるものであるかという妥当性評価を行うことができる。また、本開示に係る測定点決定装置では、妥当性評価の評価結果より、適切かつできる限り少ない数の測定点を決定することはできる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施の形態１の前提となる通信評価実験の例。
【図2】実施の形態１に係る測定点決定装置の構成例。
【図3】実施の形態１に係る測定点決定装置の測定点決定処理の動作例を示すフロー図。
【図4】実施の形態１の変形例に係る測定点決定装置の構成例。
【図5】実施の形態２に係る測定点決定装置の測定点決定処理の動作例を示すフロー図。
【図6】実施の形態２に係る評価部による縮小計算処理の動作例を示すフロー図。
【図7】実施の形態３に係る測定点決定装置の測定点決定処理の動作例を示すフロー図。
【図8】実施の形態４に係る測定点決定装置の測定点決定処理の動作例を示すフロー図。
【図9】実施の形態４におけるアンテナ走査軌道の概念図。
【図10】実施の形態４におけるアンテナ走査軌道２種の比較。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本実施の形態について、図を用いて説明する。各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。また、以下の図では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、実施の形態の説明において、上、下、左、右、前、後、表、裏といった向きあるいは位置が示されている場合がある。これらの表記は、説明の便宜上の記載であり、装置、器具、あるいは部品などの配置、方向および向きを限定するものではない。
【0012】
実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１は、本実施の形態の前提となる通信評価実験の例を示す図である。
人工衛星には、衛星通信システム１２が搭載されているものとする。
通信評価実験では、まず地上に設置された信号送信器である送信局１１から人工衛星に向けて変調波といった電波信号が送信される。次に、電波信号を衛星通信システム１２の受信部１３が受信する。さらに衛星通信システム１２では、アナログ・デジタル信号処理により信号を生成する。アナログ・デジタル信号処理により生成された信号を衛星通信システム１２の送信部１４から送信し、地上側の受信装置である受信局１５で受信することでシステムの評価が行われる。受信部１３は受信アンテナともいう。送信部１４は送信アンテナともいう。
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１は、本実施の形態の前提となる通信評価実験の例を示す図である。
人工衛星には、衛星通信システム１２が搭載されているものとする。
通信評価実験では、まず地上に設置された信号送信器である送信局１１から人工衛星に向けて変調波といった電波信号が送信される。次に、電波信号を衛星通信システム１２の受信部１３が受信する。さらに衛星通信システム１２では、アナログ・デジタル信号処理により信号を生成する。アナログ・デジタル信号処理により生成された信号を衛星通信システム１２の送信部１４から送信し、地上側の受信装置である受信局１５で受信することでシステムの評価が行われる。受信部１３は受信アンテナともいう。送信部１４は送信アンテナともいう。
【0013】
衛星通信システム１２の送受信部に用いられるアンテナは、方向に応じた感度の差異、すなわち指向性１６，１７を有する。
送信局１１および受信局１５のアンテナも同様に指向性１８，１９を有する。したがって、送信局１１および受信局１５の位置に応じて、システムの感度が変わることになる。指向性を確認するためには送信局あるいは受信局を移動させるか、もしくは測定方向の数だけ局を用意すれば良い。しかし、コストといった観点から送信局あるいは受信局の移動は非現実的である。このため、通常は送信局あるいは受信局の数を１箇所から複数箇所とし、人工衛星の姿勢を軸方向１０１に対して２次元的に回転させることで指向性を測る。なお、以降では送信局と受信局を区別なく呼称する場合は地上局１０という。
送信局１１および受信局１５のアンテナも同様に指向性１８，１９を有する。したがって、送信局１１および受信局１５の位置に応じて、システムの感度が変わることになる。指向性を確認するためには送信局あるいは受信局を移動させるか、もしくは測定方向の数だけ局を用意すれば良い。しかし、コストといった観点から送信局あるいは受信局の移動は非現実的である。このため、通常は送信局あるいは受信局の数を１箇所から複数箇所とし、人工衛星の姿勢を軸方向１０１に対して２次元的に回転させることで指向性を測る。なお、以降では送信局と受信局を区別なく呼称する場合は地上局１０という。
【0014】
通信評価実験における送信局と受信局の位置は任意である。しかし、衛星通信システムの送受アンテナ部の指向性方向が同じ、かつ、特定方向に対して強い指向性を持つ場合、送受地上局は指向性１６，１７のピークが指す地上の位置周辺に隣接して配置されることが多い。
一方、衛星通信システムの送受アンテナ部の指向性１６，１７が異なる方向を向く場合、あるいは、片側のアンテナが１つの方向に対して強い感度を持たず、空間になだらかに広がった指向性特性を持つ場合がある。このような場合は、前述のような位置に送受地上局を配置しても効率的に指向性特性を評価することができないため、地上の離れた位置に設置されることになる。
一方、衛星通信システムの送受アンテナ部の指向性１６，１７が異なる方向を向く場合、あるいは、片側のアンテナが１つの方向に対して強い感度を持たず、空間になだらかに広がった指向性特性を持つ場合がある。このような場合は、前述のような位置に送受地上局を配置しても効率的に指向性特性を評価することができないため、地上の離れた位置に設置されることになる。
【0015】
人工衛星の通信評価実験において、なだらかな指向性特性を有するアンテナの特性を測定するために離れた位置に送信局および受信局を設置した場合、以下の問題が発生する。
人工衛星の受信アンテナの指向性特性を測るために人工衛星の姿勢を変化させると、人工衛星の送信アンテナの指向性方向が受信局の位置から離れるために、地上での信号受信感度が落ちる。受信局のアンテナも通常は指向性を有しているため、多少の感度低下には対応できるが、大きく離れれば、受信電力が最低受信感度以下となり、評価が不可能となる。これは信号の送信および受信の関係を人工衛星と地上局で入れ替えた場合も同様である。このため、特に人工衛星の指向性がなだらかな広がりを持つ場合は、送受地上局をそれぞれ１つとした構成では指向性を適切に評価することが難しい。
上記の理由から、送受地上局では、それぞれあるいはどちらか一方が複数箇所に設置される。ただし、前述の通り、測定方向の数に応じて地上局を用意することは現実的ではないため、限られた数の地上局を適切な位置に配置することで測定を効率化する必要がある。
地上局１０は、測定する指向性の情報が多く得られる位置を測定点２０として配置されることが望ましい。
人工衛星の受信アンテナの指向性特性を測るために人工衛星の姿勢を変化させると、人工衛星の送信アンテナの指向性方向が受信局の位置から離れるために、地上での信号受信感度が落ちる。受信局のアンテナも通常は指向性を有しているため、多少の感度低下には対応できるが、大きく離れれば、受信電力が最低受信感度以下となり、評価が不可能となる。これは信号の送信および受信の関係を人工衛星と地上局で入れ替えた場合も同様である。このため、特に人工衛星の指向性がなだらかな広がりを持つ場合は、送受地上局をそれぞれ１つとした構成では指向性を適切に評価することが難しい。
上記の理由から、送受地上局では、それぞれあるいはどちらか一方が複数箇所に設置される。ただし、前述の通り、測定方向の数に応じて地上局を用意することは現実的ではないため、限られた数の地上局を適切な位置に配置することで測定を効率化する必要がある。
地上局１０は、測定する指向性の情報が多く得られる位置を測定点２０として配置されることが望ましい。
【0016】
図２を用いて、本実施の形態に係る測定点決定装置１００の構成例について説明する。
測定点決定装置１００は、コンピュータである。測定点決定装置１００は、プロセッサ９１０を備えるとともに、メモリ９２１、補助記憶装置９２２、入力インタフェース９３０、出力インタフェース９４０、および通信装置９５０といった他のハードウェアを備える。プロセッサ９１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
測定点決定装置１００は、コンピュータである。測定点決定装置１００は、プロセッサ９１０を備えるとともに、メモリ９２１、補助記憶装置９２２、入力インタフェース９３０、出力インタフェース９４０、および通信装置９５０といった他のハードウェアを備える。プロセッサ９１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
【0017】
測定点決定装置１００は、機能要素として、候補抽出部１１０と利得取得部１２０と近似値計算部１３０と評価部１４０と記憶部２００とを備える。記憶部２００には、点群位置情報２０１と指向性情報２０２と送信局出力２０３と受信局感度２０４が記憶される。
【0018】
候補抽出部１１０と利得取得部１２０と近似値計算部１３０と評価部１４０の機能は、ソフトウェアにより実現される。記憶部２００は、メモリ９２１に備えられる。なお、記憶部２００は、補助記憶装置９２２に備えられていてもよいし、メモリ９２１と補助記憶装置９２２に分散して備えられていてもよい。
【0019】
プロセッサ９１０は、測定点決定プログラムを実行する装置である。測定点決定プログラムは、候補抽出部１１０と利得取得部１２０と近似値計算部１３０と評価部１４０の機能を実現するプログラムである。
プロセッサ９１０は、演算処理を行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ９１０の具体例は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。
プロセッサ９１０は、演算処理を行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ９１０の具体例は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。
【0020】
メモリ９２１は、データを一時的に記憶する記憶装置である。メモリ９２１の具体例は、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、あるいはＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。
補助記憶装置９２２は、データを保管する記憶装置である。補助記憶装置９２２の具体例は、ＨＤＤである。また、補助記憶装置９２２は、ＳＤ（登録商標）メモリカード、ＣＦ、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤといった可搬の記憶媒体であってもよい。なお、ＨＤＤは、Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅの略語である。ＳＤ（登録商標）は、Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌの略語である。ＣＦは、ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ（登録商標）の略語である。ＤＶＤは、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋの略語である。
補助記憶装置９２２は、データを保管する記憶装置である。補助記憶装置９２２の具体例は、ＨＤＤである。また、補助記憶装置９２２は、ＳＤ（登録商標）メモリカード、ＣＦ、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤといった可搬の記憶媒体であってもよい。なお、ＨＤＤは、Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅの略語である。ＳＤ（登録商標）は、Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌの略語である。ＣＦは、ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ（登録商標）の略語である。ＤＶＤは、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋの略語である。
【0021】
入力インタフェース９３０は、マウス、キーボード、あるいはタッチパネルといった入力装置と接続されるポートである。入力インタフェース９３０は、具体的には、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）端子である。なお、入力インタフェース９３０は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と接続されるポートであってもよい。
【0022】
出力インタフェース９４０は、ディスプレイといった出力機器のケーブルが接続されるポートである。出力インタフェース９４０は、具体的には、ＵＳＢ端子またはＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）端子である。ディスプレイは、具体的には、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。出力インタフェース９４０は、表示器インタフェースともいう。
【0023】
通信装置９５０は、レシーバとトランスミッタを有する。通信装置９５０は、ＬＡＮ、インターネット、あるいは電話回線といった通信網に接続している。通信装置９５０は、具体的には、通信チップまたはＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）である。
【0024】
測定点決定プログラムは、測定点決定装置１００において実行される。測定点決定プログラムは、プロセッサ９１０に読み込まれ、プロセッサ９１０によって実行される。メモリ９２１には、測定点決定プログラムだけでなく、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）も記憶されている。プロセッサ９１０は、ＯＳを実行しながら、測定点決定プログラムを実行する。測定点決定プログラムおよびＯＳは、補助記憶装置９２２に記憶されていてもよい。補助記憶装置９２２に記憶されている測定点決定プログラムおよびＯＳは、メモリ９２１にロードされ、プロセッサ９１０によって実行される。なお、測定点決定プログラムの一部または全部がＯＳに組み込まれていてもよい。
【0025】
測定点決定装置１００は、プロセッサ９１０を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、測定点決定プログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ９１０と同じように、測定点決定プログラムを実行する装置である。
【0026】
測定点決定プログラムにより利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値および変数値は、メモリ９２１、補助記憶装置９２２、または、プロセッサ９１０内のレジスタあるいはキャッシュメモリに記憶される。
【0027】
候補抽出部１１０と利得取得部１２０と近似値計算部１３０と評価部１４０の各部の「部」を「回路」、「工程」、「手順」、「処理」、あるいは「サーキットリー」に読み替えてもよい。測定点決定プログラムは、候補抽出処理と利得取得処理と近似値計算処理と評価処理を、コンピュータに実行させる。候補抽出処理と利得取得処理と近似値計算処理と評価処理の「処理」を「プログラム」、「プログラムプロダクト」、「プログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体」、または「プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体」に読み替えてもよい。また、測定点決定方法は、測定点決定装置１００が測定点決定プログラムを実行することにより行われる方法である。
測定点決定プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に格納されて提供されてもよい。また、測定点決定プログラムは、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
測定点決定プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に格納されて提供されてもよい。また、測定点決定プログラムは、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
【0028】
点群位置情報２０１には、測定点の候補となる点の集合、すなわち点群の位置情報が含まれる。
指向性情報２０２には、予め計算された衛星通信システムの送受アンテナの指向性特性計算値が含まれる。
送信局出力２０３は、送信局の最大出力である。
受信局感度２０４は、受信局の最小検出感度である。
指向性情報２０２には、予め計算された衛星通信システムの送受アンテナの指向性特性計算値が含まれる。
送信局出力２０３は、送信局の最大出力である。
受信局感度２０４は、受信局の最小検出感度である。
【0029】
指向性特性計算値は、角度範囲から任意の間隔で離散的にサンプリングされた座標における利得を電磁界解析シミュレータで計算し、記録されたデータである。また、このデータに対して地上側の送信局出力２０３あるいは受信局感度２０４が乗算された、より実測定環境に近いデータを用いても良い。角度範囲とは、人工衛星の仰角および方位角あるいは経度および緯度といった角度によって表される範囲である。角度範囲には、測定点が全て含まれることが望ましい。このデータに記録されたデータの座標が示す範囲をΓｂとする。範囲は、角度以外により表される範囲でもよい。
【0030】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
次に、本実施の形態に係る測定点決定装置１００の動作について説明する。測定点決定装置１００の動作手順は、測定点決定方法に相当する。また、測定点決定装置１００の動作を実現するプログラムは、測定点決定プログラムに相当する。また、測定点決定装置１００が測定点決定プログラムにより実行する処理は測定点決定処理に相当する。
次に、本実施の形態に係る測定点決定装置１００の動作について説明する。測定点決定装置１００の動作手順は、測定点決定方法に相当する。また、測定点決定装置１００の動作を実現するプログラムは、測定点決定プログラムに相当する。また、測定点決定装置１００が測定点決定プログラムにより実行する処理は測定点決定処理に相当する。
【0031】
本実施の形態に係る測定点決定装置１００は、人工衛星に搭載された衛星通信システムと地上との通信評価実験を行う地上局１０を設置する測定点２０を決定する。
【0032】
図３は、本実施の形態に係る測定点決定装置１００の測定点決定処理の動作例を示すフロー図である。
なお、以降では、説明を簡単にするために衛星通信システムの受信アンテナがなだらかに広がった指向性特性を有するものとする。なお、送信アンテナが同様のなだらかに広がった指向性特性を持つ場合、あるいは両方がなだらかに広がった指向性特性を持つ場合も本実施の形態を適用することができる。
なお、以降では、説明を簡単にするために衛星通信システムの受信アンテナがなだらかに広がった指向性特性を有するものとする。なお、送信アンテナが同様のなだらかに広がった指向性特性を持つ場合、あるいは両方がなだらかに広がった指向性特性を持つ場合も本実施の形態を適用することができる。
【0033】
測定点決定処理は、開始のステップＳ３１から終了のステップＳ３２で囲まれるループ処理を有する。また、ループ処理において参照あるいは計算される情報は、記憶部２００に格納される。ループ処理におけるステップＳ３２からステップＳ３６で情報の入出力が行われる。
図３において、入出力される情報には、点群４１、測定点候補４２、指向性特性計算値４３、利得４４、指向性特性近似値４５、および、しきい値４６がある。
図３において、入出力される情報には、点群４１、測定点候補４２、指向性特性計算値４３、利得４４、指向性特性近似値４５、および、しきい値４６がある。
【0034】
ステップＳ３２において、候補抽出部１１０は、測定点の組み合わせの候補である測定点候補４２を抽出する。具体的には、候補抽出部１１０は、点群位置情報２０１に含まれる点群４１の中から測定点としたい最小の数の点を測定点候補４２として抽出する。点群４１は、例えば、地理的な特性を考慮して地上局を設置できる場所である。人工衛星のアンテナの指向性特性の特徴、すなわち変曲点、ヌル点、あるいはピーク点に該当する座標でなくても良い。
【0035】
ステップＳ３３において、利得取得部１２０は、衛星通信システム１２が備えるアンテナの指向性特性を表す指向性特性計算値４３に基づいて、測定点候補４２の座標の利得を取得する。指向性特性計算値４３は、測定点候補４２の座標を含む範囲においてサンプリングされた座標における利得から成る。具体的には、利得取得部１２０は、指向性特性計算値４３から測定点候補４２の座標の利得を読み取ることにより、あるいは、指向性特性計算値４３に基づいて測定点候補４２の座標の利得を補間することにより、測定点候補４２の座標の利得４４を取得する。
例えば、利得取得部１２０は、指向性情報２０２に含まれる受信アンテナの指向性特性計算値４３から、測定点候補４２の利得４４を読み取る。前述の通り、指向性特性計算値４３は、任意の間隔でサンプリングされたデータであるため、測定点候補４２の座標に該当する点が含まれるとは限らない。その場合、利得取得部１２０は、指向性特性計算値４３に基づいて、補間処理あるいは補外処理を行うことで、測定点候補４２の座標の利得４４を算出する。
例えば、利得取得部１２０は、指向性情報２０２に含まれる受信アンテナの指向性特性計算値４３から、測定点候補４２の利得４４を読み取る。前述の通り、指向性特性計算値４３は、任意の間隔でサンプリングされたデータであるため、測定点候補４２の座標に該当する点が含まれるとは限らない。その場合、利得取得部１２０は、指向性特性計算値４３に基づいて、補間処理あるいは補外処理を行うことで、測定点候補４２の座標の利得４４を算出する。
【0036】
ステップＳ３４において、近似値計算部１３０は、測定点候補４２の座標の利得４４に基づいてアンテナの指向性特性を指向性特性近似値４５として推定する。具体的には、近似値計算部１３０は、測定点候補４２の座標および同座標における利得４４から、受信アンテナの指向性特性を推定する。推定値が記録されたファイルを指向性特性近似値４５とする。指向性を推定する座標は、指向性特性計算値において指向性が計算されている座標と同じ位置とする。
推定方法には、ニュートン補間あるいはラグランジュ補間といった多項式補間を採用してもよい。あるいは、スプライン補間あるいは動径基底関数と重み計算の積和を用いた函数近似などでもよい。測定点候補４２から任意座標の利得を推定する方法であれば、推定方法は何でも良い。例えば、推定精度が高いと考えられる動径基底関数を用いた函数近似が望ましい。
動径基底関数を用いた函数近似については、例えば、「Ｊ． Ｃ． Ｃａｒｒ ｅｔ． ａｌ．， “Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ ｏｂｊｅｃｔｓ ｗｉｔｈ ｒａｄｉａｌ ｂａｓｉｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．，” Ｐｒｏｃ． ｏｎ ２８ｔｈ ａｎｎｕａｌ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｇｒａｐｈｉｃｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ， ｐｐ． ６７－７６， ２００１， Ａｕｇ．」に記載されている。
推定方法には、ニュートン補間あるいはラグランジュ補間といった多項式補間を採用してもよい。あるいは、スプライン補間あるいは動径基底関数と重み計算の積和を用いた函数近似などでもよい。測定点候補４２から任意座標の利得を推定する方法であれば、推定方法は何でも良い。例えば、推定精度が高いと考えられる動径基底関数を用いた函数近似が望ましい。
動径基底関数を用いた函数近似については、例えば、「Ｊ． Ｃ． Ｃａｒｒ ｅｔ． ａｌ．， “Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ ｏｂｊｅｃｔｓ ｗｉｔｈ ｒａｄｉａｌ ｂａｓｉｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．，” Ｐｒｏｃ． ｏｎ ２８ｔｈ ａｎｎｕａｌ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｇｒａｐｈｉｃｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ， ｐｐ． ６７－７６， ２００１， Ａｕｇ．」に記載されている。
【0037】
測定点候補４２の利得４４が、なだらかに変動する指向性の特徴を再現するために十分な情報を持っていれば、指向性特性近似値４５は指向性特性計算値４３に良く対応した値となる。
ステップＳ３５において、評価部１４０は、指向性特性計算値４３と指向性特性近似値４５との対応を定量的に評価するために用いる評価指標を計算する。評価部１４０は、評価指標を用いて、指向性特性計算値４３と指向性特性近似値４５との対応の真偽を判定する。評価部１４０は、対応が真である場合、測定点候補４２を測定点２０として決定する。
具体的には、評価部１４０は、指向性特性計算値４３と指向性特性近似値４５との差異を評価指標として計算する。評価指標は、各座標における差異の平均値あるいは最小二乗誤差、あるいは、それらを規格化した値といった、２つの値の差異が１つの数値で表現できるものであれば何でも良い。例えば、指向性特性計算値４３の最大値で規格化した最小二乗誤差が定量性を把握する上で望ましい。
ステップＳ３５において、評価部１４０は、指向性特性計算値４３と指向性特性近似値４５との対応を定量的に評価するために用いる評価指標を計算する。評価部１４０は、評価指標を用いて、指向性特性計算値４３と指向性特性近似値４５との対応の真偽を判定する。評価部１４０は、対応が真である場合、測定点候補４２を測定点２０として決定する。
具体的には、評価部１４０は、指向性特性計算値４３と指向性特性近似値４５との差異を評価指標として計算する。評価指標は、各座標における差異の平均値あるいは最小二乗誤差、あるいは、それらを規格化した値といった、２つの値の差異が１つの数値で表現できるものであれば何でも良い。例えば、指向性特性計算値４３の最大値で規格化した最小二乗誤差が定量性を把握する上で望ましい。
【0038】
ステップＳ３６において、評価部１４０は、評価指標としきい値４６とを用いて、指向性特性計算値４３と指向性特性近似値４５との対応の真偽を判定する。
具体的には、評価部１４０は、算出した評価指標が任意に設定したしきい値４６を満足しているか否か判定する。しきい値４６以下あるいはしきい値４６以上のどちらの条件のときに満足したものとするかは、評価指標の取り方にあわせて選択される。
以下では例として、判定条件は「しきい値以下の真偽」とする。この判定条件は、例えば、指向性特性計算値４３と指向性特性近似値４５との差異を対応として、差異がしきい値４６以下であれば測定点候補４２は真であり、差異がしきい値４６より大きければ測定点候補４２は偽であると判定することを意味する。
具体的には、評価部１４０は、算出した評価指標が任意に設定したしきい値４６を満足しているか否か判定する。しきい値４６以下あるいはしきい値４６以上のどちらの条件のときに満足したものとするかは、評価指標の取り方にあわせて選択される。
以下では例として、判定条件は「しきい値以下の真偽」とする。この判定条件は、例えば、指向性特性計算値４３と指向性特性近似値４５との差異を対応として、差異がしきい値４６以下であれば測定点候補４２は真であり、差異がしきい値４６より大きければ測定点候補４２は偽であると判定することを意味する。
【0039】
評価指標がしきい値以下となる場合、すなわち判定が真であれば、評価部１４０は、測定点候補４２を測定点２０として決定する。
【0040】
一方、評価指標がしきい値以下でない場合、すなわち判定が偽であれば、処理はステップＳ３１に戻る。そして、ステップＳ３２において、候補抽出部１１０が、新たな測定点の組み合わせを測定点候補４２として抽出し以降の処理を繰り返す。具体的には、候補抽出部１１０は、測定点候補４２として点群４１の中から新たに点を追加、あるいは、新しい測定点候補４２を設定する。さらに、利得取得部１２０が測定点候補４２の座標を補間し（ステップＳ３３）、近似値計算部１３０が指向性特性近似値４５を計算し（ステップＳ３４）、評価部１４０が評価指標を算出し、しきい値４６による判定を行う（ステップＳ３５およびステップＳ３６）。先と同様に判定が真となる場合は測定点候補４２を測定点として決定した上で計算を終了する（ステップＳ３７）。
【0041】
考えられうる点列の組み合わせ、すなわち測定点候補４２がＰ種類あり、その中に所望の情報を持ちうる組み合わせが存在するならば、ステップＳ３１からステップＳ３７に示したループ処理において指向性近似計算、評価指標計算、しきい値による判定を最大Ｐ回繰り返すことで、測定点２０として妥当であると評価された測定点候補４２を得ることができる。
【0042】
＊＊＊他の構成＊＊＊
本実施の形態では、候補抽出部１１０と利得取得部１２０と近似値計算部１３０と評価部１４０の機能がソフトウェアで実現される。変形例として、候補抽出部１１０と利得取得部１２０と近似値計算部１３０と評価部１４０の機能がハードウェアで実現されてもよい。
具体的には、測定点決定装置１００は、プロセッサ９１０に替えて電子回路９０９を備える。
本実施の形態では、候補抽出部１１０と利得取得部１２０と近似値計算部１３０と評価部１４０の機能がソフトウェアで実現される。変形例として、候補抽出部１１０と利得取得部１２０と近似値計算部１３０と評価部１４０の機能がハードウェアで実現されてもよい。
具体的には、測定点決定装置１００は、プロセッサ９１０に替えて電子回路９０９を備える。
【0043】
図４は、本実施の形態の変形例に係る測定点決定装置１００の構成例を示す図である。
電子回路９０９は、候補抽出部１１０と利得取得部１２０と近似値計算部１３０と評価部１４０の機能を実現する専用の電子回路である。電子回路９０９は、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＡＳＩＣ、または、ＦＰＧＡである。ＧＡは、Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略語である。ＡＳＩＣは、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略語である。ＦＰＧＡは、Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略語である。
電子回路９０９は、候補抽出部１１０と利得取得部１２０と近似値計算部１３０と評価部１４０の機能を実現する専用の電子回路である。電子回路９０９は、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＡＳＩＣ、または、ＦＰＧＡである。ＧＡは、Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略語である。ＡＳＩＣは、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略語である。ＦＰＧＡは、Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略語である。
【0044】
候補抽出部１１０と利得取得部１２０と近似値計算部１３０と評価部１４０の機能は、１つの電子回路で実現されてもよいし、複数の電子回路に分散して実現されてもよい。
【0045】
別の変形例として、候補抽出部１１０と利得取得部１２０と近似値計算部１３０と評価部１４０の一部の機能が電子回路で実現され、残りの機能がソフトウェアで実現されてもよい。また、候補抽出部１１０と利得取得部１２０と近似値計算部１３０と評価部１４０の一部またはすべての機能がファームウェアで実現されてもよい。
【0046】
プロセッサと電子回路の各々は、プロセッシングサーキットリとも呼ばれる。つまり、候補抽出部１１０と利得取得部１２０と近似値計算部１３０と評価部１４０の機能は、プロセッシングサーキットリにより実現される。
【0047】
＊＊＊本実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態に係る測定点決定装置１００では、現実的な規模で設置した地上局により得られた情報が、指向性特性を把握した上で衛星通信システムを評価するという目的を満たすかを定量的に判定できる。さらに、実際に測定したデータに対して、指向性特性近似値を計算することで、測定の妥当性を評価することができる。
また、本実施の形態に係る測定点決定装置１００では、測定点の利得情報から復元した指向性特性の近似値とあらかじめ計算した計算値の差異を定量的に表すことで、アンテナ性能を確認できる測定点の組み合わせを見つけることができる。
本実施の形態に係る測定点決定装置１００では、現実的な規模で設置した地上局により得られた情報が、指向性特性を把握した上で衛星通信システムを評価するという目的を満たすかを定量的に判定できる。さらに、実際に測定したデータに対して、指向性特性近似値を計算することで、測定の妥当性を評価することができる。
また、本実施の形態に係る測定点決定装置１００では、測定点の利得情報から復元した指向性特性の近似値とあらかじめ計算した計算値の差異を定量的に表すことで、アンテナ性能を確認できる測定点の組み合わせを見つけることができる。
【0048】
よって、本実施の形態に係る測定点決定装置１００によれば、地理的条件あるいは人工衛星の駆動を考慮して決められた地上局の設置位置である測定点が、指向性特性の確認という目的に対して事足りるものであるかという妥当性評価を行うことができる。また、本実施の形態に係る測定点決定装置１００によれば、妥当性評価の評価結果より、適切かつできる限り少ない数の測定点を決定することはできる。
【0049】
実施の形態２．
本実施の形態では、主に、実施の形態１と異なる点および実施の形態１に追加する点について説明する。
本実施の形態において、実施の形態１と同様の機能を有する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施の形態では、主に、実施の形態１と異なる点および実施の形態１に追加する点について説明する。
本実施の形態において、実施の形態１と同様の機能を有する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0050】
実施の形態１に示した方式の場合、ループ処理を繰り返しても所望の範囲Γｂの情報を十分得られる測定点の組み合わせを発見できない可能性がある。ただし、範囲を縮小すれば、しきい値を満たす測定点候補の組み合わせを発見できる可能性がある。
【0051】
本実施の形態に係る評価部１４０は、指向性特性計算値と指向性特性近似値との対応が偽である場合、範囲を縮小し、測定点候補のうち縮小された範囲に含まれる測定点候補を用いて縮小後の指向性特性近似値を推定する。評価部１４０は、縮小後の指向性特性近似値と縮小された範囲における縮小後の指向性特性計算値とに基づいて、縮小後の評価指標を計算する。そして、評価部１４０は、縮小後の指向性特性計算値と縮小後の指向性特性近似値との対応が真の場合に、縮小された範囲を配列に設定して出力する。
評価部は、縮小後の指向性特性計算値と縮小後の指向性特性近似値との対応が偽の場合、縮小された範囲をさらに縮小する。そして、評価部１４０は、縮小後の指向性特性計算値と縮小後の指向性特性近似値との対応が真になるまで、あるいは、縮小された範囲が予め設定された最小値（最小設定範囲Γｍｉｎ）となるまで、縮小後の指向性特性計算値と記縮小後の指向性特性近似値との対応の真偽の判定を繰り返す。
そして、評価部１４０は、測定点の組み合わせの全てについて、前記対応が偽の場合、配列のうち最大の範囲を持つ測定点候補を測定点として決定する。
具体的には、以下の通りである。
評価部は、縮小後の指向性特性計算値と縮小後の指向性特性近似値との対応が偽の場合、縮小された範囲をさらに縮小する。そして、評価部１４０は、縮小後の指向性特性計算値と縮小後の指向性特性近似値との対応が真になるまで、あるいは、縮小された範囲が予め設定された最小値（最小設定範囲Γｍｉｎ）となるまで、縮小後の指向性特性計算値と記縮小後の指向性特性近似値との対応の真偽の判定を繰り返す。
そして、評価部１４０は、測定点の組み合わせの全てについて、前記対応が偽の場合、配列のうち最大の範囲を持つ測定点候補を測定点として決定する。
具体的には、以下の通りである。
【0052】
図５は、本実施の形態に係る測定点決定装置１００の測定点決定処理の動作例を示すフロー図である。
本実施の形態では、範囲の縮小計算処理であるステップＳ４１を、ステップＳ３６の判定処理に加えた測定点決定処理について説明する。
本実施の形態では、範囲の縮小計算処理であるステップＳ４１を、ステップＳ３６の判定処理に加えた測定点決定処理について説明する。
【0053】
図５における最初のループ処理（第１ループ）において評価指標の判定が偽となった場合、評価部１４０は、ステップＳ４１において、指向性特性の差異を計算する範囲を狭め、評価指標を計算する。
【0054】
図６は、本実施の形態に係る評価部１４０による縮小計算処理の動作例を示すフロー図である。
図６では、ステップＳ４１における縮小計算処理の例を表している。縮小計算処理は、ステップＳ５１からステップＳ５５に示したループ処理である。
ステップＳ５１は処理の開始を表し、ステップＳ５６は処理の終了を表す。
図６では、ステップＳ４１における縮小計算処理の例を表している。縮小計算処理は、ステップＳ５１からステップＳ５５に示したループ処理である。
ステップＳ５１は処理の開始を表し、ステップＳ５６は処理の終了を表す。
【0055】
ステップＳ５２において、評価部１４０は、最小設定範囲Γｍｉｎを設定する。
評価部１４０は、ループごとに縮小される設定範囲ΓｊがΓｍｉｎに至るまで、ステップＳ５３における計算範囲Γの縮小とステップＳ５４における評価指標の計算とを繰り返す。
評価部１４０は、ループごとに縮小される設定範囲ΓｊがΓｍｉｎに至るまで、ステップＳ５３における計算範囲Γの縮小とステップＳ５４における評価指標の計算とを繰り返す。
【0056】
範囲の初期値をΓ１とする。
Γｍｉｎは、測定点候補４２の中の１点、あるいは複数点といった、近似値が正しく再現可能、すなわち同座標における指向性特性計算値の値と一致することが確認できる範囲としておくことが望ましい。
Γｍｉｎは、測定点候補４２の中の１点、あるいは複数点といった、近似値が正しく再現可能、すなわち同座標における指向性特性計算値の値と一致することが確認できる範囲としておくことが望ましい。
【0057】
評価部１４０は、Γ１が最小設定範囲Γｍｉｎに到達するまで評価指標を計算し、しきい値５０に対する判定を行う。ステップＳ５５における出力が真となった場合、Γ１を、記憶部２００に確保した要素数Ｐの配列５１の第１要素として保存する。第１ループで用いた測定点候補は、Γ１を再現するために十分な情報を持つと言える。Γｍｉｎに到達するまでしきい値５０を満たせない場合はΓ１＝Γｍｉｎとして配列５１に保存する。
【0058】
図５における第２ループにおいても、Γｂに対する評価指標のしきい値判定が偽となった場合は、最小設定範囲Γｍｉｎを設定し、設定範囲Γｍｉｎに至るまで計算範囲を狭めながら評価指標を計算する。この計算で求められた範囲をΓ２とし、前記配列５１に保存する。
【0059】
図６におけるステップＳ５２からステップＳ５５は、図５におけるステップＳ３６でΓｂに対する評価指標のしきい値判定が真となるか、測定点候補の考えられうる組み合わせＰ個に対して検証を終えるまで繰り返される。
【0060】
評価部１４０は、ループ処理の終了までしきい値を満足する値が見つからなかった場合、配列５１に記憶されたΓ１～ΓＰの中から最大の範囲を持つ測定点候補の組み合わせを測定点として設定する。
【0061】
＊＊＊本実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態に係る測定点決定装置１００では、指向性特性計算値を全範囲から設定するのではなく、範囲を設定できる機能を加える。全範囲ではしきい値を満たす条件がない場合に、評価範囲を狭めることで、しきい値を満たす範囲をみつけることができる。
本実施の形態に係る測定点決定装置１００では、ループ処理の終了までしきい値を満足する値が見つからなかった場合、配列５１に記憶されたΓ１～ΓＰの中から最大の範囲を持つ測定点候補の組み合わせを測定点として設定する。この方法を用いることで、指向性特性を求めたい範囲Γｂの中でもできる限り広い範囲を評価できる測定点の組み合わせを得ることができる。
本実施の形態に係る測定点決定装置１００では、指向性特性計算値を全範囲から設定するのではなく、範囲を設定できる機能を加える。全範囲ではしきい値を満たす条件がない場合に、評価範囲を狭めることで、しきい値を満たす範囲をみつけることができる。
本実施の形態に係る測定点決定装置１００では、ループ処理の終了までしきい値を満足する値が見つからなかった場合、配列５１に記憶されたΓ１～ΓＰの中から最大の範囲を持つ測定点候補の組み合わせを測定点として設定する。この方法を用いることで、指向性特性を求めたい範囲Γｂの中でもできる限り広い範囲を評価できる測定点の組み合わせを得ることができる。
【0062】
実施の形態３．
本実施の形態では、主に、実施の形態１，２と異なる点および実施の形態１，２に追加する点について説明する。
本実施の形態において、実施の形態１、２と同様の機能を有する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施の形態では、主に、実施の形態１，２と異なる点および実施の形態１，２に追加する点について説明する。
本実施の形態において、実施の形態１、２と同様の機能を有する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0063】
本実施の形態では、実施の形態１，２に示した測定点決定装置１００が、さらに測定点の雑音情報６１を有する。雑音情報６１は測定において発生しうる雑音レベルの計算値、あるいは事前に他の測定装置により得られた測定値といった、実環境の影響を考慮したものであれば何でも良い。
本実施の形態では、近似値計算部１３０は、測定点候補の座標の利得と測定点候補の座標における雑音情報６１とに基づいて、アンテナの指向性特性を指向性特性近似値４５として推定する。
具体的には、以下の通りである。
本実施の形態では、近似値計算部１３０は、測定点候補の座標の利得と測定点候補の座標における雑音情報６１とに基づいて、アンテナの指向性特性を指向性特性近似値４５として推定する。
具体的には、以下の通りである。
【0064】
図７は、本実施の形態に係る測定点決定装置１００の測定点決定処理の動作例を示すフロー図である。
ステップＳ３４において、近似値計算部１３０は、測定点候補４２の座標および同座標における利得４４と雑音情報６１を用いて、受信アンテナの指向性特性を指向性特性近似値４５として算出する。
例えば、雑音情報６１は、ガウス雑音として、平均電力あるいは標準偏差として与えられる。このとき、近似値計算部１３０は、シミュレーションなどにより、前記の電力、標準偏差を持った雑音を測定点候補分、発生させる。発生させた雑音を測定点候補の利得情報に加える。この利得情報に対して指向性特性近似値の計算、評価指標の計算、しきい値による判定、設定範囲縮小のループ処理を行う。
ステップＳ３４において、近似値計算部１３０は、測定点候補４２の座標および同座標における利得４４と雑音情報６１を用いて、受信アンテナの指向性特性を指向性特性近似値４５として算出する。
例えば、雑音情報６１は、ガウス雑音として、平均電力あるいは標準偏差として与えられる。このとき、近似値計算部１３０は、シミュレーションなどにより、前記の電力、標準偏差を持った雑音を測定点候補分、発生させる。発生させた雑音を測定点候補の利得情報に加える。この利得情報に対して指向性特性近似値の計算、評価指標の計算、しきい値による判定、設定範囲縮小のループ処理を行う。
【0065】
＊＊＊本実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態に係る測定点決定装置１００では、実施の形態１あるいは２の測定点決定装置１００の機能に加え、実際に発生する雑音レベルの計算機能を加える。雑音の寄与を考慮することで、実際の測定に近い条件で測定点を決定できる。
衛星通信システムは、地上局あるいは衛星通信システム内部、あるいは信号が伝搬する空間において発生した雑音の影響を受ける。この影響を考慮して測定点を導くことで、実際の測定に近い条件で測定点を決定することができる。
本実施の形態に係る測定点決定装置１００では、実施の形態１あるいは２の測定点決定装置１００の機能に加え、実際に発生する雑音レベルの計算機能を加える。雑音の寄与を考慮することで、実際の測定に近い条件で測定点を決定できる。
衛星通信システムは、地上局あるいは衛星通信システム内部、あるいは信号が伝搬する空間において発生した雑音の影響を受ける。この影響を考慮して測定点を導くことで、実際の測定に近い条件で測定点を決定することができる。
【0066】
実施の形態４．
本実施の形態では、主に、実施の形態１から３と異なる点および実施の形態１から３に追加する点について説明する。
本実施の形態において、実施の形態１から３と同様の機能を有する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施の形態では、主に、実施の形態１から３と異なる点および実施の形態１から３に追加する点について説明する。
本実施の形態において、実施の形態１から３と同様の機能を有する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0067】
図８は、本実施の形態に係る測定点決定装置１００の測定点決定処理の動作例を示すフロー図である。
図９は、本実施の形態におけるアンテナ走査軌道の概念図を示している。
図１０は、本実施の形態におけるアンテナ走査軌道２種の比較を示している。
図８から図１０を参照して、本実施の形態に係る測定点決定装置１００の測定点決定処理について説明する。
図９は、本実施の形態におけるアンテナ走査軌道の概念図を示している。
図１０は、本実施の形態におけるアンテナ走査軌道２種の比較を示している。
図８から図１０を参照して、本実施の形態に係る測定点決定装置１００の測定点決定処理について説明する。
【0068】
本実施の形態は、実施の形態１から３で説明した測定点候補４２の選定に関わるものである。先述の通り、人工衛星搭載アンテナの指向性特性を測定するためには人工衛星の姿勢を多少変化させることで、相対的に地上局をずらして配置したとみなすことができる。しかし、送受アンテナが別々の方向を向く場合は地上局での受信感度の問題が発生するため、動かせる範囲は限定的になる。これらの問題を解決するため、複数の地上局、すなわち測定点候補４２を設置することになる。本実施の形態は、この姿勢変化を考慮した測定点候補の選定方法に関わるものである。
【0069】
図８に示すように、本実施の形態では、実施の形態１のループ処理に加えて、アンテナ走査軌道計算処理であるステップＳ７１を有する。
ステップＳ７１において、候補抽出部１１０は、アンテナの走査軌道を計算し、走査軌道に基づいて測定点候補４２を抽出する。図８のステップＳ７１において、候補抽出部１１０により記憶部２００に出力される軌道７２には、走査軌道に基づいて抽出された測定点候補４２が含まれるものとする。
具体的には、以下の通りである。
ステップＳ７１において、候補抽出部１１０は、アンテナの走査軌道を計算し、走査軌道に基づいて測定点候補４２を抽出する。図８のステップＳ７１において、候補抽出部１１０により記憶部２００に出力される軌道７２には、走査軌道に基づいて抽出された測定点候補４２が含まれるものとする。
具体的には、以下の通りである。
【0070】
図９を用いてアンテナ走査軌道の計算について説明する。まず、地上における測定点の座標Ａ（＝Ｂ０、図９における８１）に加え、限定された範囲で人工衛星の姿勢を変化させることで得られる新たなｎ箇所の測定点８２の各座標をＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎと定義する。図９ではｎ＝５、すなわちＢ１～Ｂ５としている。また、Ｂ１～Ｂｎの順でＡに近いものとする。これらの点を全て通るように人工衛星の姿勢を制御できることが望ましいが、実際には人工衛星の姿勢を任意に変化させることは時間的な観点からも困難である。そこでＢ１～Ｂｎの近傍を通り、人工衛星の姿勢制御が比較的容易となる直線的な軌道８３を設定する。この直線は最小二乗近似などで求められるが、例えばＢ１～Ｂｎに重要度に応じた重みづけなどを考慮した直線近似方法を用いても良い。求めた直線軌道上でＢ１～Ｂｎの各点からの距離が最小になる点８４（図９におけるＣ１～Ｃ５）を、Ｂ１～Ｂｎに代わる新たな測定点候補として定義する。また、軌道の初期位置はＡ（＝Ｂ０＝Ｃ０）とすることが望ましい。
【0071】
Ｂ１～Ｂｎが二次元的に広がる場合は１つの直線軌道を想定するより複数の直線を想定した方がより多くの情報を取得できる可能性がある。例えば図１０の左図のように、Ｂ１～Ｂｎは必ずしも１つの直線軌道９１を想定する必要はなく、図１０の右図のようにＢ１～Ｂｉ、Ｂ（ｉ＋１）～Ｂｎのように複数の直線軌道９２などに分割し、最小二乗近似などでＣ１～Ｃｉ、Ｃ（ｉ＋１）～Ｃｎを求めても良い。このとき、ＣｉとＣ（ｉ＋１）は直線で結ぶ。
【0072】
＊＊＊本実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態に係る測定点決定装置１００では、実施の形態１から３の各々の測定点決定装置１００の機能に加え、人工衛星の取り得る軌道を考慮したアンテナ走査軌道の計算機能をさらに有する。
本実施の形態に係る測定点決定装置１００によれば、１つ直線軌道を定義した場合と、複数の直線で定義した場合はそれぞれ異なる測定点候補とし、どちらの点群から得られた指向性特性近似値がより指向性特性計算値に近いかを比較することで、測定点を定量的に決定することが可能になる。
本実施の形態に係る測定点決定装置１００では、実施の形態１から３の各々の測定点決定装置１００の機能に加え、人工衛星の取り得る軌道を考慮したアンテナ走査軌道の計算機能をさらに有する。
本実施の形態に係る測定点決定装置１００によれば、１つ直線軌道を定義した場合と、複数の直線で定義した場合はそれぞれ異なる測定点候補とし、どちらの点群から得られた指向性特性近似値がより指向性特性計算値に近いかを比較することで、測定点を定量的に決定することが可能になる。
【0073】
以上の実施の形態１から４では、測定点決定装置の各部を独立した機能ブロックとして説明した。しかし、測定点決定装置の構成は、上述した実施の形態のような構成でなくてもよい。測定点決定装置の機能ブロックは、上述した実施の形態で説明した機能を実現することができれば、どのような構成でもよい。また、測定点決定装置は、１つの装置でなく、複数の装置から構成されたシステムでもよい。
また、実施の形態１および２のうち、複数の部分を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、１つの部分を実施しても構わない。その他、これら実施の形態を、全体としてあるいは部分的に、どのように組み合わせて実施しても構わない。
すなわち、実施の形態１および２では、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
また、実施の形態１および２のうち、複数の部分を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、１つの部分を実施しても構わない。その他、これら実施の形態を、全体としてあるいは部分的に、どのように組み合わせて実施しても構わない。
すなわち、実施の形態１および２では、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【0074】
なお、上述した実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本開示の範囲、本開示の適用物の範囲、および本開示の用途の範囲を制限することを意図するものではない。上述した実施の形態は、必要に応じて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【0075】
１０ 地上局、１１ 送信局、１２ 衛星通信システム、１３ 受信部、１４ 送信部、１５ 受信局、１６，１７，１８，１９ 指向性、２０ 測定点、４１ 点群、４２ 測定点候補、４３ 指向性特性計算値、４４ 利得、４５ 指向性特性近似値、４６，５０ しきい値、５１ 配列、６１ 雑音情報、７２ 軌道、８１，８２ 測定点、８３，９１，９２ 軌道、１００ 測定点決定装置、１０１ 軸方向、１１０ 候補抽出部、１２０ 利得取得部、１３０ 近似値計算部、１４０ 評価部、２００ 記憶部、２０１ 点群位置情報、２０２ 指向性情報、２０３ 送信局出力、２０４ 受信局感度、９０９ 電子回路、９１０ プロセッサ、９２１ メモリ、９２２ 補助記憶装置、９３０ 入力インタフェース、９４０ 出力インタフェース、９５０ 通信装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】