特許 7401987 位置推定装置、位置推定システム、位置推定方法

(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】2023-12-12

(45)【発行日】2023-12-20

(54)【発明の名称】位置推定装置、位置推定システム、位置推定方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/04 20060101AFI20231213BHJP

【ＦＩ】

G01S5/04

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019132681

(22)【出願日】2019-07-18

(65)【公開番号】P2021018101

(43)【公開日】2021-02-15

【審査請求日】2022-07-08

(73)【特許権者】

【識別番号】314012087

【氏名又は名称】株式会社光電製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】519262098

【氏名又は名称】西森 健太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】西森 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】満井 勉

(72)【発明者】

【氏名】村田 真一

【審査官】藤田 都志行

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２５０８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２３２８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１９２０８３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ３／００－ ３／７４

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】

複数の移動体のそれぞれは、送信源から送信された送信信号を受信可能な１つのアンテナを搭載しており、前記複数の移動体のそれぞれと無線通信する通信部と、
前記通信部を介して前記複数の移動体のそれぞれに対して、経路上の複数の位置に移動することを指示する指示部と、
前記通信部を介して前記複数の移動体のそれぞれから、前記指示部からの指示にしたがって移動した経路上の複数の位置のそれぞれにおける受信結果を受けつける受付部と、
前記受付部において受けつけた受信結果をもとに、各移動体に到来した送信信号の到来方向を推定し、各移動体における到来方向をもとに、前記送信源の位置を推定する推定部と、
を備え、
前記指示部は、各移動体に対して、方向が互いに異なった複数の経路に沿った移動を指示し、
前記受付部は、各移動体から、複数の経路のそれぞれにおける受信結果を受けつけ、
前記推定部は、各移動体に対して複数の経路のそれぞれに対する到来方向を推定し、各移動体における複数の到来方向をもとに、前記送信源の位置を推定することを特徴とする位置推定装置。

【請求項2】

前記指示部は、各移動体に対して、直交する方向の２つの経路に沿った移動を指示することを特徴とする請求項１に記載の位置推定装置。

【請求項3】

前記指示部は、各移動体に対して、９０度よりも小さい角度異なった方向の３つ以上の経路に沿った移動を指示することを特徴とする請求項１に記載の位置推定装置。

【請求項4】

前記指示部は、各移動体に対して、環状の経路に沿った移動を指示することを特徴とする請求項１に記載の位置推定装置。

【請求項5】

送信源から送信された送信信号を受信可能な１つのアンテナをそれぞれ搭載した複数の移動体と、
前記複数の移動体のそれぞれと無線通信する位置推定装置とを備え、
前記位置推定装置は、
前記複数の移動体のそれぞれに対して、経路上の複数の位置に移動することを指示する指示部と、
前記複数の移動体のそれぞれから、前記指示部からの指示にしたがって移動した経路上の複数の位置のそれぞれにおける受信結果を受けつける受付部と、
前記受付部において受けつけた受信結果をもとに、各移動体に到来した送信信号の到来方向を推定し、各移動体における到来方向をもとに、前記送信源の位置を推定する推定部と、
を備え、
前記指示部は、各移動体に対して、方向が互いに異なった複数の経路に沿った移動を指示し、
前記受付部は、各移動体から、複数の経路のそれぞれにおける受信結果を受けつけ、
前記推定部は、各移動体に対して複数の経路のそれぞれに対する到来方向を推定し、各移動体における複数の到来方向をもとに、前記送信源の位置を推定することを特徴とする位置推定システム。

【請求項6】

複数の移動体のそれぞれは、送信源から送信された送信信号を受信可能な１つのアンテナを搭載しており、前記複数の移動体のそれぞれと無線通信するステップと、
無線通信により前記複数の移動体のそれぞれに対して、経路上の複数の位置に移動することを指示するステップと、
無線通信により前記複数の移動体のそれぞれから、指示にしたがって移動した経路上の複数の位置のそれぞれにおける受信結果を受けつけるステップと、
受けつけた受信結果をもとに、各移動体に到来した送信信号の到来方向を推定し、各移動体における到来方向をもとに、前記送信源の位置を推定するステップと、
を備え、
前記指示するステップは、各移動体に対して、方向が互いに異なった複数の経路に沿った移動を指示し、
前記受けつけるステップは、各移動体から、複数の経路のそれぞれにおける受信結果を受けつけ、
前記推定するステップは、各移動体に対して複数の経路のそれぞれに対する到来方向を推定し、各移動体における複数の到来方向をもとに、前記送信源の位置を推定することを特徴とする位置推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、位置推定技術に関し、送信源の位置を推定する位置推定装置、位置推定システム、位置推定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

救難信号の送信源あるいは違法基地局の位置を探索するために、複数のアンテナ素子を規則的に配置して構成されるアレーアンテナを使用して、アレーアンテナに到来する複数の到来波それぞれの到来方向が推定される。一般的にアレーアンテナは、所定の位置に固定されるので、監視対象の地域が限定される。監視対象の地域を自由に変更するために、アレーアンテナが搭載された移動体の移動がなされる（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－１２５９８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１によれば、移動体にアレーアンテナを搭載させる必要がある。そのため、さらに簡易な構成が求められる。

【0005】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成により送信源の位置を推定する技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の位置推定装置は、複数の移動体のそれぞれは、送信源から送信された送信信号を受信可能な１つのアンテナを搭載しており、複数の移動体のそれぞれと無線通信する通信部と、通信部を介して複数の移動体のそれぞれに対して、経路上の複数の位置に移動することを指示する指示部と、通信部を介して複数の移動体のそれぞれから、指示部からの指示にしたがって移動した経路上の複数の位置のそれぞれにおける受信結果を受けつける受付部と、受付部において受けつけた受信結果をもとに、各移動体に到来した送信信号の到来方向を推定し、各移動体における到来方向をもとに、送信源の位置を推定する推定部と、を備える。

【0007】

本発明の別の態様は、位置推定システムである。この位置推定システムは、送信源から送信された送信信号を受信可能な１つのアンテナをそれぞれ搭載した複数の移動体と、複数の移動体のそれぞれと無線通信する位置推定装置とを備える。位置推定装置は、複数の移動体のそれぞれに対して、経路上の複数の位置に移動することを指示する指示部と、複数の移動体のそれぞれから、指示部からの指示にしたがって移動した経路上の複数の位置のそれぞれにおける受信結果を受けつける受付部と、受付部において受けつけた受信結果をもとに、各移動体に到来した送信信号の到来方向を推定し、各移動体における到来方向をもとに、送信源の位置を推定する推定部と、を備える。

【0008】

本発明のさらに別の態様は、位置推定方法である。この方法は、複数の移動体のそれぞれは、送信源から送信された送信信号を受信可能な１つのアンテナを搭載しており、複数の移動体のそれぞれと無線通信するステップと、無線通信により複数の移動体のそれぞれに対して、経路上の複数の位置に移動することを指示するステップと、無線通信により複数の移動体のそれぞれから、指示にしたがって移動した経路上の複数の位置のそれぞれにおける受信結果を受けつけるステップと、受けつけた受信結果をもとに、各移動体に到来した送信信号の到来方向を推定し、各移動体における到来方向をもとに、送信源の位置を推定するステップと、を備える。

【0009】

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、簡易な構成により送信源の位置を推定できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施例１に係る位置推定システムの構成を示す図である。

【図2】図１の指示部において生成される経路を示す図である。

【図3】図３（ａ）－（ｃ）は、図１の推定部における処理の概要を示す図である。

【図4】図４（ａ）－（ｂ）は、図１の推定部における別の処理の概要を示す図である。

【図5】図１の位置推定システムによる推定結果を示す図である。

【図6】図１の位置推定装置による推定手順を示すフローチャートである。

【図7】実施例２において生成される経路を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（実施例１）
本実施例を具体的に説明する前に、まず概要を述べる。近年、マイクロ波帯では、携帯電話および無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の普及に伴って様々なシステムが導入もしくは導入予定となっている。そのため、この周波数帯では空き周波数が少なくなっている。しかしながら、実際は、場所ごとあるいは時間ごとに着目すれば、全ての場所あるいは時間で全部の周波数が使用されているわけではない。このような現状に鑑み、場所あるいは時間で空いている周波数を用いて２次利用するコグニティブ無線が注目されている。コグニティブ無線を実現するためには、電波を送信する送信源を推定することが必要となる。また、マイクロ波帯では不法に電波が送信されているかの把握も重要である。特に、２．４ＧＨｚ帯におけるアンライセンスバンドでは様々な場所で使用されているので、送信源を推定することが必要になる。

【0013】

未知の送信源の位置を推定する技術の一例では、基準局において受信した信号の電力が使用される。しかしながら、この技術では、信号の伝搬損失が自由空間伝搬損失であることを条件としているので、推定精度に問題があり、多くの基準局を設ける必要がある。また、未知の送信源の位置を推定する技術の別の一例では、複数のアレーアンテナを用いてそれらの到来方向の結果から推定される。到来方向を推定するアルゴリズムとして、ビームフォーマ法、ＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）等が使用される。実際の無線通信環境では、アレーアンテナを備えた基地局よりも高い建物が存在するので、到来方向の推定精度が低下する。一方、特許文献１のように、アレーアンテナが搭載された移動体、例えばドローンを飛行させれば、到来方向の推定における建物の影響が低減される。しかしながら、前述のごとく、さらに簡易な構成が求められる。

【0014】

本実施例に係る位置推定システムでは、１つのアンテナを搭載した移動体、例えばドローンを移動させる。移動の一例は飛行である。移動体を経路に沿って移動する間に、経路上における複数の位置で、送信源からの信号を受信する。また、複数の位置のそれぞれにおける受信結果が組み合わされてから、信号の到来方向が推定される。つまり、１つのアンテナしか搭載しなくても位置を変えることによって、仮想的なアレーアンテナが形成される。

【0015】

図１は、位置推定システム１０００の構成を示す。位置推定システム１０００は、移動体１００と総称される第１移動体１００ａ、第２移動体１００ｂ、第３移動体１００ｃ、位置推定装置２００を含む。第１移動体１００ａは第１アンテナ１１０ａを含み、第２移動体１００ｂは第２アンテナ１１０ｂを含み、第３移動体１００ｃは第３アンテナ１１０ｃを含む。第１アンテナ１１０ａ、第２アンテナ１１０ｂ、第３アンテナ１１０ｃはアンテナ１１０と総称される。つまり、複数の移動体１００のそれぞれは、送信源（図示せず）から送信された送信信号を受信可能な１つのアンテナ１１０を搭載する。第１移動体１００ａは、通信部１２０、制御部１３０、記憶部１４０、駆動部１５０、測定部１６０、測位部１７０を含む。通信部１２０から測位部１７０は第２移動体１００ｂ、第３移動体１００ｃにも含まれる。位置推定装置２００は、指示部２１０、通信部２２０、受付部２３０、推定部２４０を含む。図１では移動体１００の数は「３」とされているが、移動体１００の数は「４以上」であってもよい。

【0016】

移動体１００は、例えば、ドローンのような無人航空機であり、位置推定装置２００からの指示に応じて移動する。通信部１２０は、位置推定装置２００との間で無線通信を実行することによって、位置推定装置２００からの信号を受信したり、位置推定装置２００に信号を送信したりする。例えば、位置推定装置２００から受信する信号は、移動体１００が移動すべき経路の情報（以下、「経路情報」という）を含み、位置推定装置２００に送信する信号は、送信源からの送信信号の受信結果を含む。制御部１３０は、移動体１００の動作を制御する。制御部１３０は、通信部１２０から経路情報を受けつけた場合、経路情報を記憶部１４０に記憶させる。記憶部１４０は、例えば、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶媒体である。

【0017】

測位部１７０は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）による測位機能を有し、移動体１００の現在の位置情報を取得する。制御部１３０は、記憶部１４０に記憶された経路情報に沿って、測位部１７０において取得した位置情報が移動するように、測位部１７０の制御内容を決定する。これは、経路情報に沿って移動体１００が移動するように駆動部１５０を制御することに相当する。制御部１３０は、制御内容を駆動部１５０に出力する。駆動部１５０は、モータ、プロペラ、エンジン等の動力機能と、移動体１００の移動方向を操舵するための操舵機能とを有する。駆動部１５０は、制御部１３０からの制御内容にしたがって駆動する。

【0018】

アンテナ１１０は、前述のごとく、送信源から送信された送信信号を受信する。アンテナ１１０に広帯域アンテナが使用される場合、様々な周波数に対応可能である。測定部１６０は、アンテナ１１０における送信信号の受信結果を取得する。受信結果は、受信した送信信号の大きさ、位相等を含む。測定部１６０は、受信結果を制御部１３０に出力する。制御部１３０は、測定部１６０から受けつけた受信結果を受けつけるとともに、当該受信結果を取得した位置情報を測位部１７０から受けつける。制御部１３０は、受信結果と位置情報との組合せ（以下、これもまた「受信結果」という）を通信部１２０に出力する。

【0019】

位置推定装置２００の指示部２１０に、複数の移動体１００に監視させるべき監視領域の中心位置が設定されると、指示部２１０は、複数の移動体１００のそれぞれに対する経路を生成する。図２は、指示部２１０において生成される経路を示す。中心位置Ｐが設定されると、指示部２１０は、中心位置Ｐから距離Ｒだけ離れた位置に第１移動体１００ａに対する第１経路３００と第２経路３０２を生成する。第１経路３００と第２経路３０２は、方向が互いに異なった２つの経路であり、例えば第１経路３００は経度一定で緯度が変化する方向に延び、第２経路３０２は緯度が一定で経度が変化する方向に延びる。そのため、これらは直交する。第１経路３００上には、位置Ａ１から位置Ａ５が例えば等間隔に配置され、第２経路３０２上には、位置Ａ５から位置Ａ９が例えば等間隔に配置される。第１経路３００と第２経路３０２は、位置Ａ５において結合される。

【0020】

また、指示部２１０は、中心位置Ｐから距離Ｒだけ離れた位置に第２移動体１００ｂに対する第３経路３１０と第４経路３１２を生成する。第３経路３１０と第４経路３１２も、方向が互いに異なった２つの経路であり、例えば直交する。第３経路３１０上には、位置Ｂ１から位置Ｂ５が例えば等間隔に配置され、第４経路３１２上には、位置Ｂ５から位置Ｂ９が例えば等間隔に配置される。そのため、第３経路３１０と第４経路３１２は、位置Ｂ５において結合される。

【0021】

さらに、指示部２１０は、中心位置Ｐから距離Ｒだけ離れた位置に第３移動体１００ｃに対する第５経路３２０と第６経路３２２を生成する。第５経路３２０と第６経路３２２も、方向が互いに異なった２つの経路であり、例えば直交する。第５経路３２０上には、位置Ｃ１から位置Ｃ５が例えば等間隔に配置され、第６経路３２２上には、位置Ｃ５から位置Ｃ９が例えば等間隔に配置される。そのため、第５経路３２０と第６経路３２２は、位置Ｃ５において結合される。

【0022】

ここで、中心位置Ｐから位置Ａ５に向かう方向、中心位置Ｐから位置Ｂ５に向かう方向、中心位置Ｐから位置Ｃ５に向かう方向は互いに１２０度ずれるように設定される。なお、指示部２１０において生成される経路の形状は図２に示された形状に限定されない。指示部２１０は、第１経路３００と第２経路３０２とに関する情報（以下、これもまた「経路情報」という）を通信部２２０経由で第１移動体１００ａに送信させる。指示部２１０は、第３経路３１０と第４経路３１２とに関する情報（以下、これもまた「経路情報」という）を通信部２２０経由で第２移動体１００ｂに送信させる。指示部２１０は、第５経路３２０と第６経路３２２とに関する情報（以下、これもまた「経路情報」という）を通信部２２０経由で第３移動体１００ｃに送信させる。つまり、指示部２１０は、複数の移動体１００のそれぞれに対して、直交する方向の２つの経路に沿いながら、経路上の複数の位置に移動することを指示する。

【0023】

通信部２２０は、複数の移動体１００のそれぞれと無線通信する。通信部２２０は、指示部２１０から経路情報を受けつけると、経路情報が含まれた信号を各移動体１００に送信する。この経路情報にしたがって、第１移動体１００ａは、第１経路３００上の位置Ａ１に移動して第１アンテナ１１０ａでの受信結果を取得し、位置Ａ２に移動して第１アンテナ１１０ａでの受信結果を取得する。これに続いて、第１移動体１００ａは、位置Ａ３、位置Ａ４、位置Ａ５に順に移動して第１アンテナ１１０ａでの受信結果を取得する。つまり、第１移動体１００ａは、時間をずらしながら位置Ａ１から位置Ａ５における受信結果を取得する。これらの受信結果は第１経路３００における受信結果といえる。また、第１移動体１００ａは、第２経路３０２上の位置Ａ５から位置Ａ９に対しても同様の処理を実行することによって、時間をずらしながら位置Ａ５から位置Ａ９における受信結果を取得する。これらの受信結果は第２経路３０２における受信結果といえる。

【0024】

ここで、指示部２１０から指示した位置Ａ１と、実際に第１移動体１００ａが移動した位置とがずれることもある。そのため、前述のごとく、受信結果には、第１移動体１００ａが移動した位置についての位置情報が含まれる。ここでは説明を明瞭にするために、指示部２１０から指示した位置Ａ１と、実際に第１移動体１００ａが移動した位置とが一致するものとする。第１移動体１００ａは、第１経路３００における受信結果と第２経路３０２における受信結果とが含まれた信号を位置推定装置２００に送信する。第２移動体１００ｂ、第３移動体１００ｃも同様の処理を実行する。

【0025】

通信部２２０は、各移動体１００から、受信結果が含まれた信号を受信する。受付部２３０は、通信部２２０を介して複数の移動体１００のそれぞれから、指示部２１０からの指示にしたがって移動した複数の経路のそれぞれにおける受信結果を受けつける。推定部２４０は、受付部２３０において受けつけた受信結果をもとに、第１処理として、各移動体１００に到来した送信信号の到来方向を推定する。例えば、各移動体１００に対して複数の経路のそれぞれに対する到来方向が推定される。到来方向には、例えば、ビームフォーマ法が使用されるが、ビームフォーマ法に限定されない。

【0026】

例えば、１つの移動体１００における１つの経路に対する受信信号ベクトルｘ（ｔ）は次のように示される。

【数1】

ここで、受信信号ベクトルｘ（ｔ）は、次のように、各位置での受信結果を含む。

【数2】

例えば、第１移動体１００ａの第１経路３００に対して、ｘ_１（ｔ）は位置Ａ１での受信結果を示し、ｘ_２（ｔ）は位置Ａ２での受信結果を示す。これらの受信結果の取得時間は異なるが、ここでは、全て同一時間ｔに取得されたとみなす。Ａ_０はモードベクトルであり、次のように示される。

【数3】

【0027】

ｓ_０（ｔ）は送信信号ベクトルであり、次のように示される。

【数4】

ｎ（ｔ）は熱雑音ベクトルであり、次のように示される。

【数5】

ａ（θ_０Ｌ）はモードベクトルであり、次のように示される。

【数6】

受信信号ベクトルｘ（ｔ）の相関行列Ｒ_ｒｒは次のように計算される。

【数7】

これらを使用して、評価関数Ｐ_ＢＦ（θ）は次のように計算される。

【数8】

推定部２４０は、評価関数Ｐ_ＢＦ（θ）が最大となるθを到来方向として導出する。

【0028】

図３（ａ）－（ｃ）は、推定部２４０における処理の概要を示す。図３（ａ）では、第１経路３００に対して推定された到来方向θが第１到来方向４００として示される。第１到来方向４００は、第１経路３００の中心である位置Ａ３を起点として延びる。また、第３経路３１０に対して推定された到来方向θが第３到来方向４１０として示され、第５経路３２０に対して推定された到来方向θが第５到来方向４２０として示される。図３（ｂ）では、第２経路３０２に対して推定された到来方向θが第２到来方向４０２として示され、第４経路３１２に対して推定された到来方向θが第４到来方向４１２として示され、第６経路３２２に対して推定された到来方向θが第６到来方向４２２として示される。図２に戻る。

【0029】

推定部２４０は、第２処理として、各移動体１００における複数の到来方向をもとに、送信源の位置を推定する。推定部２４０は、第１到来方向４００、第３到来方向４１０、第５到来方向４２０を第１組として組み合わせ、第１到来方向４００、第３到来方向４１０、第６到来方向４２２を第２組として組み合わせる。推定部２４０は、第１到来方向４００、第４到来方向４１２、第５到来方向４２０を第３組として組み合わせ、第１到来方向４００、第４到来方向４１２、第６到来方向４２２を第４組として組み合わせる。推定部２４０は、第２到来方向４０２、第３到来方向４１０、第５到来方向４２０を第５組として組み合わせ、第２到来方向４０２、第３到来方向４１０、第６到来方向４２２を第６組として組み合わせる。推定部２４０は、第２到来方向４０２、第４到来方向４１２、第５到来方向４２０を第７組として組み合わせ、第２到来方向４０２、第４到来方向４１２、第６到来方向４２２を第８組として組み合わせる。

【0030】

推定部２４０は、各組に対して送信源の位置を推定する。図３（ａ）では、第１組に対して、第１到来方向４００、第３到来方向４１０、第５到来方向４２０を交差させて、第１領域５００ａが導出される。第１領域５００ａは、三角形の形状を有する。また、図３（ｂ）では、第８組に対して、第２到来方向４０２、第４到来方向４１２、第６到来方向４２２を交差させて、第８領域５００ｈが導出される。図３（ｃ）では、第５組に対して、第２到来方向４０２、第３到来方向４１０、第５到来方向４２０を交差させて、第５領域５００ｅが導出される。第２組から第４組、第６組、第７組のそれぞれに対して、第２領域５００ｂから第４領域５００ｄ、第６領域５００ｆ、第７領域５００ｇが導出される。第１領域５００ａから第８領域５００ｈは領域５００と総称される。推定部２４０は、複数の領域５００の面積を比較し、面積が最小の領域５００を選択する。例えば、図３（ｂ）の第８領域５００ｈの面積が最小である。

【0031】

図４（ａ）－（ｂ）は、推定部２４０における別の処理の概要を示す。図４（ａ）は、第１到来方向４００、第３到来方向４１０、第５到来方向４２０が一点で結合される場合である。この場合、三角形の領域５００が一点で示され、面積が最小の「０」となる。図４（ｂ）は、第３到来方向４１０と第５到来方向４２０とが平行である場合である。この場合、三角形の領域５００が形成されず、面積が最大の「無限大」となる。図２に戻る。推定部２４０は、選択した領域５００のうちの一点を送信源の位置として特定する。この一点は、三角形の内心、外心、垂心、重心、傍心のいずれかとする。推定部２４０は、特定した送信源の位置を出力する。

【0032】

図５は、位置推定システム１０００による推定結果を示す。ここでは、市街地環境を想定したレイトレース計算により評価がなされる。レイトレースの反射回数は５回とし、回折は２回としている。また、第１移動体１００ａから第３移動体１００ｃは、１５０ｍの上空を移動させる。送信源から送信される信号には５ＧＨｚ帯の信号を想定した。各経路の位置数は１６であり、隣接した位置の間隔は半波長であるとする。これは、素子間隔が半波長である素子数１６のアレーアンテナに相当する。また、到来方向推定法としてビームフォーマ法が使用される。結果として、送信源の位置Ｔの推定精度は１０ｃｍ以内に収まっている。

【0033】

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ハードウエアとソフトウエアの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

【0034】

以上の構成による位置推定システム１０００の動作を説明する。図６は、位置推定装置２００による推定手順を示すフローチャートである。指示部２１０は、各移動体１００に複数の経路に沿った移動を指示する（Ｓ１０）。受付部２３０は、各移動体１００から複数の経路のそれぞれに対応した受信信号ベクトルを受信結果として受けつける（Ｓ１２）。推定部２４０は、各移動体１００の複数の経路のそれぞれに対する到来方向を推定する（Ｓ１４）。推定部２４０は、到来方向を組み合わせることによって、複数の領域を推定する（Ｓ１６）。推定部２４０は、面積が最小となる領域を選択し、送信源の位置を特定する（Ｓ１８）。

【0035】

本実施例によれば、１つのアンテナを搭載した移動体を経路上の複数の位置に移動させ、複数の位置での受信結果を使用するので、アレーアンテナを移動体に搭載しなくても、アレーアンテナと同様の受信信号ベクトルを取得できる。また、アレーアンテナを移動体に搭載しなくても、アレーアンテナと同様の受信信号ベクトルが取得されるので、到来方向を推定できる。また、アレーアンテナを移動体に搭載しなくても到来方向が推定されるので、簡易な構成により送信源の位置を推定できる。また、各移動体に対して、方向が互いに異なった複数の経路に沿った移動を指示し、各経路における受信結果を使用するので、送信源に対して様々な角度に配置された仮想的なアレーアンテナを実現できる。また、送信源に対して様々な角度に配置された仮想的なアレーアンテナが実現されるので、到来方向の推定精度の悪化を抑制できる。また、到来方向の推定精度の低下が抑制されるので、送信源の位置推定の精度の悪化を抑制できる。また、各移動体に対して、直交する方向の２つの経路に沿った移動を指示するので、処理を簡易にできる。

【0036】

（実施例２）
次に実施例２を説明する。実施例２は、実施例１と同様に、１つのアンテナを搭載した移動体、例えばドローンを移動させることによって、送信源からの信号を受信させる。実施例１では、経路は直線状に形成され、各移動体に複数の経路を移動させている。一方、実施例２では、経路は環状に形成され、各移動体に環状の経路を移動させる。実施例２に係る位置推定システム１０００は図１と同様のタイプである。ここでは実施例１との差異を中心に説明する。

【0037】

図７は、指示部２１０において生成される経路を示す図である。ここでは、一例として、第１移動体１００ａに対する第７経路３５０を示す。第７経路３５０は環状に形成され、第７経路３５０上には、位置Ｄ１から位置Ｄ８が例えば等間隔に配置される。第２移動体１００ｂ、第３移動体１００ｃに対する経路も同様に形成される。指示部２１０は、各移動体１００に対して、環状の経路に沿った移動を指示する。これに続く処理は、これまでと同様であるが、推定部２４０は、各移動体１００における到来方向を推定した後、これらの到来方向を組み合わせることによって、送信源の位置が推定される。つまり、領域の面積の比較が省略される。

【0038】

本発明の実施例によれば、各移動体に対して、環状の経路に沿った移動を指示するので、処理を簡易にできる。

【0039】

以上、本発明の実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0040】

実施例１において、指示部２１０は、各移動体１００に対して、２つの経路に沿った移動を指示している。しかしながらこれに限らず例えば、指示部２１０は、各移動体１００に対して、９０度よりも小さい角度異なった方向の３つ以上の経路に沿った移動を指示してもよい。本変形例によれば、仮想的なアレーアンテナの方向が増えるので、送信源の位置の推定精度を向上できる。

【0041】

実施例１、２において、指示部２１０から指示される経路は同一高度に設定される。しかしながらこれに限らず、高度を変えるような経路が指示されてもよい。本変形例によれば、建物の影響が低減されるので、送信源の位置の推定精度を向上できる。

【符号の説明】

【0042】

１００ 移動体、 １１０ アンテナ、 １２０ 通信部、 １３０ 制御部、 １４０ 記憶部、 １５０ 駆動部、 １６０ 測定部、 １７０ 測位部、 ２００ 位置推定装置、 ２１０ 指示部、 ２２０ 通信部、 ２３０ 受付部、 ２４０ 推定部、 １０００ 位置推定システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】