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(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】2024-11-07
(45)【発行日】2024-11-15
(54)【発明の名称】波源存在方向推定装置及び波源存在方向推定方法
(51)【国際特許分類】
G01S 3/20 20060101AFI20241108BHJP
G01S 3/46 20060101ALI20241108BHJP
H04B 17/27 20150101ALN20241108BHJP
【ＦＩ】
G01S3/20
G01S3/46
H04B17/27
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2024551519
(86)(22)【出願日】2022-12-05
(86)【国際出願番号】 JP2022044645
(87)【国際公開番号】W WO2024121875
(87)【国際公開日】2024-06-13
【審査請求日】2024-08-29
【早期審査対象出願】
(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】110003166
【氏名又は名称】弁理士法人山王内外特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】高橋 善樹
(72)【発明者】
【氏名】高橋 龍平
(72)【発明者】
【氏名】影目 聡
【審査官】九鬼 一慶
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２１－０１２０３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００５／０５０２４６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００３－１３９８４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／１８０８３１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１８／１７４１７２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００３－０５７３２５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ １／００ － ５／３０
Ｈ０４Ｂ １７／２７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
波源からの電波である直接波及び前記波源からの電波である１つ以上のマルチパス波のうち、１つ以上の電波を受信するアンテナから、前記１つ以上の電波の受信信号を取得する信号取得部と、前記信号取得部により取得された受信信号に基づいて、前記アンテナに対するそれぞれの電波の入射方向とそれぞれの電波の受信電力とを含む角度プロファイルを算出するプロファイル算出部と、
前記プロファイル算出部により算出された角度プロファイルに基づいて、前記波源が存在している方向を推定する方向推定部と
を備え、
前記方向推定部は、
前記プロファイル算出部により算出された角度プロファイルに対応する分布関数として、前記角度プロファイルに含まれている、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数を算出する分布関数算出部と、
前記波源が存在している方向として、前記分布関数算出部により算出された分布関数において、受信電力の極大値に対応する入射方向を特定する方向推定処理部とを備えていることを特徴とする波源存在方向推定装置。
【請求項2】
前記分布関数算出部は、前記分布関数から、前記アンテナに対する入射方向が互いに異なる複数の電波におけるそれぞれの存在確率を示す確率分布を算出し、
前記方向推定処理部は、
前記波源が存在している方向として、前記分布関数算出部により算出された確率分布において、存在確率の極大値に対応する入射方向を特定することを特徴とする請求項１記載の波源存在方向推定装置。
【請求項3】
前記分布関数算出部は、前記プロファイル算出部により算出された角度プロファイルに含まれている、それぞれの電波の受信電力を互いに異なる複数の電力のそれぞれで規格化することで、前記角度プロファイルから、複数の規格化後の角度プロファイルを算出し、それぞれの規格化後の角度プロファイルに含まれている、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数を算出し、それぞれの分布関数から、前記アンテナに対する入射方向が互いに異なる複数の電波におけるそれぞれの存在確率を示す確率分布を算出し、
前記方向推定処理部は、
前記分布関数算出部により算出されたそれぞれの確率分布において、存在確率の極大値に対応する入射方向を特定し、前記波源が存在している方向として、特定した複数の入射方向の中のいずれかを選択することを特徴とする請求項２記載の波源存在方向推定装置。
【請求項4】
前記アンテナによるそれぞれの電波の受信時刻に基づいて、前記プロファイル算出部により算出された角度プロファイルに含まれている、一部の電波の入射方向と受信電力とを除去する除去処理を行うプロファイル除去部を備え、前記方向推定部は、
前記プロファイル除去部による除去処理後の角度プロファイルに基づいて、前記波源が存在している方向を推定することを特徴とする請求項１記載の波源存在方向推定装置。
【請求項5】
電波を放射している波源が複数存在しており、前記信号取得部により取得された受信信号を、それぞれの波源からの電波の受信信号に分離し、分離後のそれぞれの受信信号を出力する混信分離処理部を備え、
前記プロファイル算出部は、
前記混信分離処理部から出力されたそれぞれの受信信号に基づいて、前記アンテナに対する、それぞれの波源からのそれぞれの電波の入射方向とそれぞれの電波の受信電力とを含む角度プロファイルを算出し、
前記方向推定部は、
前記プロファイル算出部により算出された、それぞれの波源からの角度プロファイルに基づいて、それぞれの波源が存在している方向を推定することを特徴とする請求項１記載の波源存在方向推定装置。
【請求項6】
信号取得部が、波源からの電波である直接波及び前記波源からの電波である１つ以上のマルチパス波のうち、１つ以上の電波を受信するアンテナから、前記１つ以上の電波の受信信号を取得し、プロファイル算出部が、前記信号取得部により取得された受信信号に基づいて、前記アンテナに対するそれぞれの電波の入射方向とそれぞれの電波の受信電力とを含む角度プロファイルを算出し、
方向推定部が、前記プロファイル算出部により算出された角度プロファイルに基づいて、前記波源が存在している方向を推定する
波源存在方向推定方法であって、
前記方向推定部の分布関数算出部は、前記プロファイル算出部により算出された角度プロファイルに対応する分布関数として、前記角度プロファイルに含まれている、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数を算出し、
前記方向推定部の方向推定処理部は、前記波源が存在している方向として、前記分布関数算出部により算出された分布関数において、受信電力の極大値に対応する入射方向を特定することを特徴とする波源存在方向推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、波源存在方向推定装置及び波源存在方向推定方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
電波を放射する波源の周囲に構造物が存在しているために、波源から放射された電波が構造物に反射される環境下でも、波源が存在している方向の推定が可能な波源存在方向推定装置がある。
このような波源存在方向推定装置として、非特許文献１には、波源からの電波である直接波及び波源からの電波であるマルチパス波の双方を受信するアンテナを搭載しているＮ個の無人飛行機（ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）を備える方向推定システムが開示されている。Ｎは、２以上の整数である。
それぞれのＵＡＶは、アンテナから出力された電波の受信信号に基づいて、波源が存在している方向を推定する。ただし、ＵＡＶにより推定された方向は、マルチパス波の影響によって、波源が存在している方向と異なることがある。当該方向推定システムは、方向の推定精度を高めるために、Ｎ個のＵＡＶにより推定された方向に基づいて、波源が存在している方向を更に推定する。
このような波源存在方向推定装置として、非特許文献１には、波源からの電波である直接波及び波源からの電波であるマルチパス波の双方を受信するアンテナを搭載しているＮ個の無人飛行機（ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）を備える方向推定システムが開示されている。Ｎは、２以上の整数である。
それぞれのＵＡＶは、アンテナから出力された電波の受信信号に基づいて、波源が存在している方向を推定する。ただし、ＵＡＶにより推定された方向は、マルチパス波の影響によって、波源が存在している方向と異なることがある。当該方向推定システムは、方向の推定精度を高めるために、Ｎ個のＵＡＶにより推定された方向に基づいて、波源が存在している方向を更に推定する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【文献】村田真一、松田崇弘、西森健太郎著、「ＮＬＯＳ環境における複数ＵＡＶを用いた単一波源位置の最ゆう推定手法」、２０２２年３月 電子情報通信学会、信学論Ｂ Ｖｏｌ．Ｊ１０５－Ｂ Ｎｏ．３ ｐ．２２０－２３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
非特許文献１に開示されている方向推定システムは、波源が存在している方向を推定するために、アンテナを搭載しているＵＡＶをＮ個備えていなければならないという課題があった。
【0005】
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、１つのアンテナの受信信号から、波源が存在している方向を推定することができる波源存在方向推定装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に係る波源存在方向推定装置は、波源からの電波である直接波及び波源からの電波である１つ以上のマルチパス波のうち、１つ以上の電波を受信するアンテナから、１つ以上の電波の受信信号を取得する信号取得部と、信号取得部により取得された受信信号に基づいて、アンテナに対するそれぞれの電波の入射方向とそれぞれの電波の受信電力とを含む角度プロファイルを算出するプロファイル算出部とを備えている。また、波源存在方向推定装置は、プロファイル算出部により算出された角度プロファイルに基づいて、波源が存在している方向を推定する方向推定部を備えている。
方向推定部は、プロファイル算出部により算出された角度プロファイルに対応する分布関数として、角度プロファイルに含まれている、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数を算出する分布関数算出部と、波源が存在している方向として、分布関数算出部により算出された分布関数において、受信電力の極大値に対応する入射方向を特定する方向推定処理部とを備えている。
方向推定部は、プロファイル算出部により算出された角度プロファイルに対応する分布関数として、角度プロファイルに含まれている、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数を算出する分布関数算出部と、波源が存在している方向として、分布関数算出部により算出された分布関数において、受信電力の極大値に対応する入射方向を特定する方向推定処理部とを備えている。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、１つのアンテナの受信信号から、波源が存在している方向を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】存在方向の推定対象である波源１と構造物２と波源存在方向推定装置３との位置関係を示す説明図である。
【図2】実施の形態１に係る波源存在方向推定装置３を示す構成図である。
【図3】実施の形態１に係る波源存在方向推定装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【図4】波源存在方向推定装置３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
【図5】波源存在方向推定装置３の処理手順である波源存在方向推定方法を示すフローチャートである。
【図6】角度プロファイルφと確率分布ａ（θ，μ，σ２）（またはａ（θ，μ，κ））との差が大きいときの分布関数ｆ（φ）と、角度プロファイルφと確率分布ａ（θ，μ，σ２）（またはａ（θ，μ，κ））との差が最小のときの分布関数ｆ（φ）とを示す説明図である。
【図7】角度プロファイルφと確率分布ａ（θ，μ，σ２）とを示す説明図である。
【図8】実施の形態２に係る波源存在方向推定装置３を示す構成図である。
【図9】実施の形態２に係る波源存在方向推定装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【図10】角度プロファイルφｍと確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，σｍ
２）とを示す説明図である。
【図11】実施の形態３に係る波源存在方向推定装置３を示す構成図である。
【図12】実施の形態３に係る波源存在方向推定装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【図13】直接波の伝搬経路とマルチパス波の伝搬経路とを示す説明図である。
【図14】２つのマルチパス波の伝搬経路を示す説明図である。
【図15】実施の形態４に係る波源存在方向推定装置３を示す構成図である。
【図16】実施の形態４に係る波源存在方向推定装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示をより詳細に説明するために、本開示を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
【0010】
実施の形態１．
図１は、存在方向の推定対象である波源１と構造物２と波源存在方向推定装置３との位置関係を示す説明図である。
図１において、波源１は、電波の放射源であり、波源存在方向推定装置３による存在方向の推定対象である。
構造物２は、波源１から放射された電波を反射させる物体である。構造物２としては、例えば、ビル、又は、壁がある。
波源存在方向推定装置３は、波源１が存在している方向を推定する装置である。
図１は、存在方向の推定対象である波源１と構造物２と波源存在方向推定装置３との位置関係を示す説明図である。
図１において、波源１は、電波の放射源であり、波源存在方向推定装置３による存在方向の推定対象である。
構造物２は、波源１から放射された電波を反射させる物体である。構造物２としては、例えば、ビル、又は、壁がある。
波源存在方向推定装置３は、波源１が存在している方向を推定する装置である。
【0011】
図２は、実施の形態１に係る波源存在方向推定装置３を示す構成図である。図２に示す波源存在方向推定装置３では、構造物２の記載が省略されている。
図３は、実施の形態１に係る波源存在方向推定装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
アンテナ１１は、例えば、複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナである。
アンテナ１１は、波源１からの電波である直接波及び波源１からの電波である１つ以上のマルチパス波のうち、１つ以上の電波を受信する。
アンテナ１１は、１つ以上の電波の受信信号を受信機１２に出力する。
波源１からの直接波は、波源１から放射されたのち、構造物２によって反射されることなく、アンテナ１１に到達した電波である。波源１からのマルチパス波は、波源１から放射されたのち、構造物２によって反射され、その後、アンテナ１１に到達した電波である。マルチパス波は、図１に示すように、１つに限るものではなく、複数存在することがある。
受信機１２は、アンテナ１１から出力された受信信号を復調し、復調後の受信信号をアナログ信号からデジタル信号（以下「受信データ」と称する）に変換する。
受信機１２は、受信データを波源存在方向推定装置３に出力する。
図３は、実施の形態１に係る波源存在方向推定装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
アンテナ１１は、例えば、複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナである。
アンテナ１１は、波源１からの電波である直接波及び波源１からの電波である１つ以上のマルチパス波のうち、１つ以上の電波を受信する。
アンテナ１１は、１つ以上の電波の受信信号を受信機１２に出力する。
波源１からの直接波は、波源１から放射されたのち、構造物２によって反射されることなく、アンテナ１１に到達した電波である。波源１からのマルチパス波は、波源１から放射されたのち、構造物２によって反射され、その後、アンテナ１１に到達した電波である。マルチパス波は、図１に示すように、１つに限るものではなく、複数存在することがある。
受信機１２は、アンテナ１１から出力された受信信号を復調し、復調後の受信信号をアナログ信号からデジタル信号（以下「受信データ」と称する）に変換する。
受信機１２は、受信データを波源存在方向推定装置３に出力する。
【0012】
波源存在方向推定装置３は、信号取得部２１、プロファイル算出部２２及び方向推定部２３を備えている。
信号取得部２１は、例えば、図３に示す信号取得回路３１によって実現される。
信号取得部２１は、アンテナ１１からの受信信号として、受信機１２から、受信データを取得する。
信号取得部２１は、受信データをプロファイル算出部２２に出力する。
信号取得部２１は、例えば、図３に示す信号取得回路３１によって実現される。
信号取得部２１は、アンテナ１１からの受信信号として、受信機１２から、受信データを取得する。
信号取得部２１は、受信データをプロファイル算出部２２に出力する。
【0013】
プロファイル算出部２２は、例えば、図３に示すプロファイル算出回路３２によって実現される。
プロファイル算出部２２は、信号取得部２１から、受信データを取得する。
プロファイル算出部２２は、受信データに基づいて、アンテナ１１に対するそれぞれの電波の入射方向とそれぞれの電波の受信電力とを含む角度プロファイルを算出する。
例えば、アンテナ１１の正面方向を示す角度が０度であるとき、正面方向から時計回りの方向にθの角度だけ傾いている方向から、電波がアンテナ１１に入射されたとすれば、電波の入射方向は、＋θであるとする。また、正面方向から反時計回りの方向にθの角度だけ傾いている方向から、電波がアンテナ１１に入射されたとすれば、電波の入射方向は、－θであるとする。
プロファイル算出部２２は、角度プロファイルを方向推定部２３に出力する。
プロファイル算出部２２は、信号取得部２１から、受信データを取得する。
プロファイル算出部２２は、受信データに基づいて、アンテナ１１に対するそれぞれの電波の入射方向とそれぞれの電波の受信電力とを含む角度プロファイルを算出する。
例えば、アンテナ１１の正面方向を示す角度が０度であるとき、正面方向から時計回りの方向にθの角度だけ傾いている方向から、電波がアンテナ１１に入射されたとすれば、電波の入射方向は、＋θであるとする。また、正面方向から反時計回りの方向にθの角度だけ傾いている方向から、電波がアンテナ１１に入射されたとすれば、電波の入射方向は、－θであるとする。
プロファイル算出部２２は、角度プロファイルを方向推定部２３に出力する。
【0014】
方向推定部２３は、例えば、図３に示す方向推定回路３３によって実現される。
方向推定部２３は、分布関数算出部２３ａ及び方向推定処理部２３ｂを備えている。
方向推定部２３は、プロファイル算出部２２から、角度プロファイルを取得する。
方向推定部２３は、角度プロファイルに基づいて、波源１が存在している方向を推定する。
方向推定部２３は、波源１が存在している方向の推定結果を例えば外部の装置に出力する。
方向推定部２３は、分布関数算出部２３ａ及び方向推定処理部２３ｂを備えている。
方向推定部２３は、プロファイル算出部２２から、角度プロファイルを取得する。
方向推定部２３は、角度プロファイルに基づいて、波源１が存在している方向を推定する。
方向推定部２３は、波源１が存在している方向の推定結果を例えば外部の装置に出力する。
【0015】
分布関数算出部２３ａは、プロファイル算出部２２から、角度プロファイルを取得する。
分布関数算出部２３ａは、角度プロファイルに対応する分布関数として、角度プロファイルに含まれている、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数を算出する。
方向推定処理部２３ｂは、波源１が存在している方向として、分布関数算出部２３ａにより算出された分布関数において、受信電力の極大値に対応する入射方向を特定する。
分布関数算出部２３ａは、角度プロファイルに対応する分布関数として、角度プロファイルに含まれている、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数を算出する。
方向推定処理部２３ｂは、波源１が存在している方向として、分布関数算出部２３ａにより算出された分布関数において、受信電力の極大値に対応する入射方向を特定する。
【0016】
図２では、波源存在方向推定装置３の構成要素である信号取得部２１、プロファイル算出部２２及び方向推定部２３のそれぞれが、図３に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、波源存在方向推定装置３が、信号取得回路３１、プロファイル算出回路３２及び方向推定回路３３によって実現されるものを想定している。
信号取得回路３１、プロファイル算出回路３２及び方向推定回路３３のそれぞれは、例えば、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、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
信号取得回路３１、プロファイル算出回路３２及び方向推定回路３３のそれぞれは、例えば、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、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
【0017】
波源存在方向推定装置３の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、波源存在方向推定装置３が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。
【0018】
図４は、波源存在方向推定装置３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
波源存在方向推定装置３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号取得部２１、プロファイル算出部２２及び方向推定部２３におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ４１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ４２がメモリ４１に格納されているプログラムを実行する。
波源存在方向推定装置３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号取得部２１、プロファイル算出部２２及び方向推定部２３におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ４１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ４２がメモリ４１に格納されているプログラムを実行する。
【0019】
また、図３では、波源存在方向推定装置３の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図４では、波源存在方向推定装置３がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、波源存在方向推定装置３における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
【0020】
次に、図２に示す波源存在方向推定装置３の動作について説明する。
図５は、波源存在方向推定装置３の処理手順である波源存在方向推定方法を示すフローチャートである。
波源１から放射された電波は、構造物２によって反射されることなく、直接波としてアンテナ１１に到達することがあるほか、構造物２によって反射されることで、マルチパス波としてアンテナ１１に到達することがある。
アンテナ１１は、波源１からの直接波が到来してくれば、直接波を受信し、波源１からのマルチパス波が到来してくれば、マルチパス波を受信する。アンテナ１１により受信されるマルチパス波は、１つに限るものではなく、複数あることがある。
また、アンテナ１１は、直接波とマルチパス波とが到来してくれば、直接波とマルチパス波とを受信する。
アンテナ１１は、１つ以上の電波の受信信号を受信機１２に出力する。
図５は、波源存在方向推定装置３の処理手順である波源存在方向推定方法を示すフローチャートである。
波源１から放射された電波は、構造物２によって反射されることなく、直接波としてアンテナ１１に到達することがあるほか、構造物２によって反射されることで、マルチパス波としてアンテナ１１に到達することがある。
アンテナ１１は、波源１からの直接波が到来してくれば、直接波を受信し、波源１からのマルチパス波が到来してくれば、マルチパス波を受信する。アンテナ１１により受信されるマルチパス波は、１つに限るものではなく、複数あることがある。
また、アンテナ１１は、直接波とマルチパス波とが到来してくれば、直接波とマルチパス波とを受信する。
アンテナ１１は、１つ以上の電波の受信信号を受信機１２に出力する。
【0021】
受信機１２は、アンテナ１１から出力された受信信号を復調し、アナログ信号である復調後の受信信号を、デジタル信号である受信データに変換する。
受信機１２は、受信データを波源存在方向推定装置３に出力する。
受信機１２は、受信データを波源存在方向推定装置３に出力する。
【0022】
波源存在方向推定装置３の信号取得部２１は、受信機１２から、受信データを取得する（図５のステップＳＴ１）。
信号取得部２１は、受信データをプロファイル算出部２２に出力する。
信号取得部２１は、受信データをプロファイル算出部２２に出力する。
【0023】
プロファイル算出部２２は、信号取得部２１から、受信データを取得する。
プロファイル算出部２２は、受信データに基づいて、アンテナ１１に対するそれぞれの電波の入射方向θｋを推定する（図５のステップＳＴ２）。ｋ＝１，・・・，Ｋであり、Ｋは、１以上の整数である。
アンテナ１１によって直接波が受信されていれば、プロファイル算出部２２は、アンテナ１１に対する直接波の入射方向を推定する。アンテナ１１によって１つ以上のマルチパス波が受信されていれば、プロファイル算出部２２は、アンテナ１１に対するそれぞれのマルチパス波の入射方向を推定する。
プロファイル算出部２２は、電波の入射方向θｋを推定するアルゴリズムとして、公知の方位推定アルゴリズムを用いることができる。公知の方位推定アルゴリズムとしては、例えば、ビームフォーマ法、Ｃａｐｏｎ法、ＭＵＳＩＣ法、又は、ＦＩＳＴＡ法がある。
プロファイル算出部２２は、受信データに基づいて、アンテナ１１に対するそれぞれの電波の入射方向θｋを推定する（図５のステップＳＴ２）。ｋ＝１，・・・，Ｋであり、Ｋは、１以上の整数である。
アンテナ１１によって直接波が受信されていれば、プロファイル算出部２２は、アンテナ１１に対する直接波の入射方向を推定する。アンテナ１１によって１つ以上のマルチパス波が受信されていれば、プロファイル算出部２２は、アンテナ１１に対するそれぞれのマルチパス波の入射方向を推定する。
プロファイル算出部２２は、電波の入射方向θｋを推定するアルゴリズムとして、公知の方位推定アルゴリズムを用いることができる。公知の方位推定アルゴリズムとしては、例えば、ビームフォーマ法、Ｃａｐｏｎ法、ＭＵＳＩＣ法、又は、ＦＩＳＴＡ法がある。
【0024】
プロファイル算出部２２は、それぞれの電波の受信電力Ｐｋとして、それぞれの電波の入射方向θｋの信号強度を特定する（図５のステップＳＴ３）。入射方向θｋの信号強度を特定する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
プロファイル算出部２２は、以下の式（１）に示すように、それぞれの電波の入射方向θｋ（ｋ＝１，・・・，Ｋ）とそれぞれの電波の受信電力Ｐｋとを含む角度プロファイルφを方向推定部２３に出力する。
φ＝ｆ（θ１，・・・，θＫ，Ｐ１，・・・，ＰＫ） （１）
プロファイル算出部２２は、以下の式（１）に示すように、それぞれの電波の入射方向θｋ（ｋ＝１，・・・，Ｋ）とそれぞれの電波の受信電力Ｐｋとを含む角度プロファイルφを方向推定部２３に出力する。
φ＝ｆ（θ１，・・・，θＫ，Ｐ１，・・・，ＰＫ） （１）
【0025】
方向推定部２３の分布関数算出部２３ａは、プロファイル算出部２２から、角度プロファイルφを取得する。
分布関数算出部２３ａは、アンテナ１１によって受信された電波の数が１つであるため、角度プロファイルφに含まれている入射方向θｋの数が１つであれば（図５のステップＳＴ４：ＹＥＳの場合）、角度プロファイルφに含まれている入射方向θ１が、波源１が存在している方向であると特定する（図５のステップＳＴ５）。
分布関数算出部２３ａは、アンテナ１１によって受信された電波の数が１つであるため、角度プロファイルφに含まれている入射方向θｋの数が１つであれば（図５のステップＳＴ４：ＹＥＳの場合）、角度プロファイルφに含まれている入射方向θ１が、波源１が存在している方向であると特定する（図５のステップＳＴ５）。
【0026】
分布関数算出部２３ａは、アンテナ１１によって受信された電波の数が複数であるため、角度プロファイルφに含まれている入射方向θｋの数が複数であれば（図５のステップＳＴ４：ＮＯの場合）、角度プロファイルφに対応する分布関数ｆ（φ）として、角度プロファイルφに含まれている、それぞれの電波の入射方向θｋに対するそれぞれの電波の受信電力Ｐｋの分布を示す分布関数ｆ（φ）を算出する（図５のステップＳＴ６）。
分布関数ｆ（φ）が示す受信電力Ｐｋの分布としては、例えば、以下の式（２）に示す正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）、以下の式（３）に示すラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）、又は、以下の式（４）に示すｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）を用いることができる。θ＝θ１，・・・，θＫである。
分布関数ｆ（φ）が示す受信電力Ｐｋの分布としては、例えば、以下の式（２）に示す正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）、以下の式（３）に示すラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）、又は、以下の式（４）に示すｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）を用いることができる。θ＝θ１，・・・，θＫである。
【0027】
【0028】
分布関数算出部２３ａは、分布関数ｆ（φ）から、アンテナ１１に対する入射方向が互いに異なる複数の電波におけるそれぞれの存在確率を示す確率分布ａ（θ，μ，σ２）又は確率分布ａ（θ，μ，κ）のいずれかを算出する。
分布関数ｆ（φ）が示す受信電力Ｐｋの分布が正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）であれば、確率分布ａ（θ，μ，σ２）は、以下の式（５）のように表される。
分布関数ｆ（φ）が示す受信電力Ｐｋの分布がラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）であれば、確率分布ａ（θ，μ，σ２）は、以下の式（６）のように表される。
また、分布関数ｆ（φ）が示す受信電力Ｐｋの分布がｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）であれば、確率分布ａ（θ，μ，κ）は、以下の式（７）のように表される。
ここでは、分布関数ｆ（φ）が示す受信電力Ｐｋの分布が正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）等に従うことを前提としている。構造物２の配置状況によっては、受信電力Ｐｋの分布が正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）等と厳密に一致するとは限らないものの、統計的には、受信電力Ｐｋの分布が正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）等と概ね一致する。受信電力Ｐｋの分布が正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）等と概ね一致していれば、以下に示すように、入射方向の特定が可能である。
分布関数ｆ（φ）が示す受信電力Ｐｋの分布が正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）であれば、確率分布ａ（θ，μ，σ２）は、以下の式（５）のように表される。
分布関数ｆ（φ）が示す受信電力Ｐｋの分布がラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）であれば、確率分布ａ（θ，μ，σ２）は、以下の式（６）のように表される。
また、分布関数ｆ（φ）が示す受信電力Ｐｋの分布がｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）であれば、確率分布ａ（θ，μ，κ）は、以下の式（７）のように表される。
ここでは、分布関数ｆ（φ）が示す受信電力Ｐｋの分布が正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）等に従うことを前提としている。構造物２の配置状況によっては、受信電力Ｐｋの分布が正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）等と厳密に一致するとは限らないものの、統計的には、受信電力Ｐｋの分布が正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）等と概ね一致する。受信電力Ｐｋの分布が正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）等と概ね一致していれば、以下に示すように、入射方向の特定が可能である。
【0029】
【0030】
方向推定処理部２３ｂは、波源１が存在している方向として、分布関数算出部２３ａにより算出された確率分布ａ（θ，μ，σ２）、又は、確率分布ａ（θ，μ，κ）において、存在確率の極大値に対応する入射方向を特定する（図５のステップＳＴ７）。
以下、方向推定処理部２３ｂによる存在方向の特定処理を具体的に説明する。
以下、方向推定処理部２３ｂによる存在方向の特定処理を具体的に説明する。
【0031】
方向推定処理部２３ｂは、分布関数ｆ（φ）が示す受信電力Ｐｋの分布が、正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）、又は、ラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）である場合、以下の式（８）に示すように、角度プロファイルφと確率分布ａ（θ，μ，σ２）との差が最小になる、μとσ２との組み合わせを探索する。
方向推定処理部２３ｂは、分布関数ｆ（φ）が示す受信電力Ｐｋの分布が、ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）である場合、以下の式（９）に示すように、角度プロファイルφと確率分布ａ（θ，μ，κ）との差が最小になる、μとκとの組み合わせを探索する。
方向推定処理部２３ｂは、分布関数ｆ（φ）が示す受信電力Ｐｋの分布が、ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）である場合、以下の式（９）に示すように、角度プロファイルφと確率分布ａ（θ，μ，κ）との差が最小になる、μとκとの組み合わせを探索する。
【0032】
【0033】
図６は、角度プロファイルφと確率分布ａ（θ，μ，σ２）（またはａ（θ，μ，κ））との差が大きいときの分布関数ｆ（φ）と、角度プロファイルφと確率分布ａ（θ，μ，σ２）（またはａ（θ，μ，κ））との差が最小のときの分布関数ｆ（φ）とを示す説明図である。
図６において、横軸は、電波の入射方向を示す角度、縦軸は、電波の受信電力である。
〇は、それぞれの電波の入射方向を示す角度と受信電力とを示している。
図６において、横軸は、電波の入射方向を示す角度、縦軸は、電波の受信電力である。
〇は、それぞれの電波の入射方向を示す角度と受信電力とを示している。
【0034】
図７は、角度プロファイルφと確率分布ａ（θ，μ，σ２）とを示す説明図である。
図７に示す確率分布ａ（θ，μ，σ２）の横軸は、入射方向の標準偏差を示し、確率分布ａ（θ，μ，σ２）の縦軸は、確率を示している。
θ１は、存在確率の極大値になるときの入射方向μよりも２だけ標準偏差が低い入射方向であることを表している。θ２は、入射方向μよりも０．７だけ標準偏差が低い入射方向であることを表している。
θ３は、入射方向μよりも０．６だけ標準偏差が高い入射方向であることを表している。θ４は、入射方向μよりも２だけ標準偏差が高い入射方向であることを表している。
図７に示す確率分布ａ（θ，μ，σ２）の横軸は、入射方向の標準偏差を示し、確率分布ａ（θ，μ，σ２）の縦軸は、確率を示している。
θ１は、存在確率の極大値になるときの入射方向μよりも２だけ標準偏差が低い入射方向であることを表している。θ２は、入射方向μよりも０．７だけ標準偏差が低い入射方向であることを表している。
θ３は、入射方向μよりも０．６だけ標準偏差が高い入射方向であることを表している。θ４は、入射方向μよりも２だけ標準偏差が高い入射方向であることを表している。
【0035】
方向推定処理部２３ｂは、角度プロファイルφと確率分布ａ（θ，μ，σ２）との差が最小になる、μとσ２との組み合わせを探索すれば、波源１が存在している方向として、μとσ２との組み合わせに係る確率分布ａ（θ，μ，σ２）において、存在確率の極大値に対応する入射方向θを特定する。極大値に対応する入射方向θは、μである。
方向推定処理部２３ｂは、角度プロファイルφと確率分布ａ（θ，μ，κ）との差が最小になる、μとκとの組み合わせを探索すれば、波源１が存在している方向として、μとκとの組み合わせに係る確率分布ａ（θ，μ，κ）において、存在確率の極大値に対応する入射方向θを特定する。極大値に対応する入射方向θは、μである。ここでは、波源１が存在している方向が、極大値に対応する入射方向θであるとしている。波源１が存在している方向は、厳密に極大値に対応する入射方向θであるものに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、波源１が存在している方向が、極大値よりも小さい値に対応する入射方向θであるとしてもよい。
方向推定処理部２３ｂは、波源１が存在している方向の推定結果として、極大値に対応する入射方向μ、又は、分布関数算出部２３ａにより特定された方向である入射方向θ１を例えば外部の装置に出力する。
方向推定処理部２３ｂは、角度プロファイルφと確率分布ａ（θ，μ，κ）との差が最小になる、μとκとの組み合わせを探索すれば、波源１が存在している方向として、μとκとの組み合わせに係る確率分布ａ（θ，μ，κ）において、存在確率の極大値に対応する入射方向θを特定する。極大値に対応する入射方向θは、μである。ここでは、波源１が存在している方向が、極大値に対応する入射方向θであるとしている。波源１が存在している方向は、厳密に極大値に対応する入射方向θであるものに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、波源１が存在している方向が、極大値よりも小さい値に対応する入射方向θであるとしてもよい。
方向推定処理部２３ｂは、波源１が存在している方向の推定結果として、極大値に対応する入射方向μ、又は、分布関数算出部２３ａにより特定された方向である入射方向θ１を例えば外部の装置に出力する。
【0036】
以上の実施の形態１では、波源１からの電波である直接波及び波源１からの電波である１つ以上のマルチパス波のうち、１つ以上の電波を受信するアンテナ１１から、１つ以上の電波の受信信号を取得する信号取得部２１と、信号取得部２１により取得された受信信号に基づいて、アンテナ１１に対するそれぞれの電波の入射方向とそれぞれの電波の受信電力とを含む角度プロファイルを算出するプロファイル算出部２２とを備えるように、波源存在方向推定装置３を構成した。また、波源存在方向推定装置３は、プロファイル算出部２２により算出された角度プロファイルに基づいて、波源１が存在している方向を推定する方向推定部２３を備えている。したがって、波源存在方向推定装置３は、１つのアンテナ１１の受信信号から、波源１が存在している方向を推定することができる。
【0037】
図２に示す波源存在方向推定装置３では、方向推定処理部２３ｂが、波源１が存在している方向として、分布関数算出部２３ａにより算出された確率分布ａ（θ，μ，σ２）、又は、確率分布ａ（θ，μ，κ）において、存在確率の極大値に対応する入射方向μを特定している。
しかし、これは一例に過ぎず、分布関数算出部２３ａが、以下の式（１０）に示すように、入射方向μを電波のビーム幅θＢＷで規格化し、波源１が存在している方向の推定結果として、規格化後の角度μ’を例えば外部の装置に出力するようにしてもよい。
μ’＝δθＢＷμ （１０）
式（１０）において、δは、ビーム幅θＢＷを基準とする規格化定数である。
しかし、これは一例に過ぎず、分布関数算出部２３ａが、以下の式（１０）に示すように、入射方向μを電波のビーム幅θＢＷで規格化し、波源１が存在している方向の推定結果として、規格化後の角度μ’を例えば外部の装置に出力するようにしてもよい。
μ’＝δθＢＷμ （１０）
式（１０）において、δは、ビーム幅θＢＷを基準とする規格化定数である。
【0038】
実施の形態２．
実施の形態２では、方向推定部２４が、プロファイル算出部２２により算出された角度プロファイルφに含まれている、それぞれの電波の受信電力を互いに異なるＭ個の電力Ｇ１～ＧＭのそれぞれで規格化することで、角度プロファイルφから、Ｍ個の規格化後の角度プロファイルφ１～φＭを算出する波源存在方向推定装置３について説明する。Ｍは２以上の整数である。
実施の形態２では、方向推定部２４が、プロファイル算出部２２により算出された角度プロファイルφに含まれている、それぞれの電波の受信電力を互いに異なるＭ個の電力Ｇ１～ＧＭのそれぞれで規格化することで、角度プロファイルφから、Ｍ個の規格化後の角度プロファイルφ１～φＭを算出する波源存在方向推定装置３について説明する。Ｍは２以上の整数である。
【0039】
図８は、実施の形態２に係る波源存在方向推定装置３を示す構成図である。図８において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
図９は、実施の形態２に係る波源存在方向推定装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。図９において、図３と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
図８に示す波源存在方向推定装置３は、信号取得部２１、プロファイル算出部２２及び方向推定部２４を備えている。
図９は、実施の形態２に係る波源存在方向推定装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。図９において、図３と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
図８に示す波源存在方向推定装置３は、信号取得部２１、プロファイル算出部２２及び方向推定部２４を備えている。
【0040】
方向推定部２４は、例えば、図９に示す方向推定回路３４によって実現される。
方向推定部２４は、分布関数算出部２４ａ及び方向推定処理部２４ｂを備えている。
方向推定部２４は、プロファイル算出部２２から、角度プロファイルφを取得する。
方向推定部２４は、角度プロファイルφに基づいて、波源１が存在している方向を推定する。
方向推定部２４は、波源１が存在している方向の推定結果を例えば外部の装置に出力する。
方向推定部２４は、分布関数算出部２４ａ及び方向推定処理部２４ｂを備えている。
方向推定部２４は、プロファイル算出部２２から、角度プロファイルφを取得する。
方向推定部２４は、角度プロファイルφに基づいて、波源１が存在している方向を推定する。
方向推定部２４は、波源１が存在している方向の推定結果を例えば外部の装置に出力する。
【0041】
分布関数算出部２４ａは、プロファイル算出部２２から、角度プロファイルφを取得する。
分布関数算出部２４ａは、角度プロファイルφに含まれている、それぞれの電波の受信電力を互いに異なるＭ個の電力Ｇ１～ＧＭのそれぞれで規格化することで、角度プロファイルφから、Ｍ個の規格化後の角度プロファイルφ１～φＭを算出する。
分布関数算出部２４ａは、規格化後の角度プロファイルφｍに含まれている、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数ｆｍ（φ）を算出する。ｍ＝１，・・・，Ｍである。
分布関数算出部２４ａは、分布関数ｆｍ（φ）から、アンテナ１１に対する入射方向が互いに異なる複数の電波におけるそれぞれの存在確率を示す確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，σｍ ２）、又は、確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，κｍ）を算出する。
分布関数算出部２４ａは、角度プロファイルφに含まれている、それぞれの電波の受信電力を互いに異なるＭ個の電力Ｇ１～ＧＭのそれぞれで規格化することで、角度プロファイルφから、Ｍ個の規格化後の角度プロファイルφ１～φＭを算出する。
分布関数算出部２４ａは、規格化後の角度プロファイルφｍに含まれている、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数ｆｍ（φ）を算出する。ｍ＝１，・・・，Ｍである。
分布関数算出部２４ａは、分布関数ｆｍ（φ）から、アンテナ１１に対する入射方向が互いに異なる複数の電波におけるそれぞれの存在確率を示す確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，σｍ ２）、又は、確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，κｍ）を算出する。
【0042】
方向推定処理部２４ｂは、分布関数算出部２４ａにより算出された確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，σｍ
２）、又は、確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，κｍ）において、存在確率の極大値に対応する入射方向θｍを特定する。
方向推定処理部２４ｂは、波源が存在している方向として、特定したＭ個の入射方向θ～θＭの中のいずれかを選択する。
方向推定処理部２４ｂは、波源が存在している方向として、特定したＭ個の入射方向θ～θＭの中のいずれかを選択する。
【0043】
図８では、波源存在方向推定装置３の構成要素である信号取得部２１、プロファイル算出部２２及び方向推定部２４のそれぞれが、図９に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、波源存在方向推定装置３が、信号取得回路３１、プロファイル算出回路３２及び方向推定回路３４によって実現されるものを想定している。
信号取得回路３１、プロファイル算出回路３２及び方向推定回路３４のそれぞれは、例えば、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、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
信号取得回路３１、プロファイル算出回路３２及び方向推定回路３４のそれぞれは、例えば、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、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
【0044】
波源存在方向推定装置３の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、波源存在方向推定装置３が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
波源存在方向推定装置３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号取得部２１、プロファイル算出部２２及び方向推定部２４におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図４に示すメモリ４１に格納される。そして、図４に示すプロセッサ４２がメモリ４１に格納されているプログラムを実行する。
波源存在方向推定装置３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号取得部２１、プロファイル算出部２２及び方向推定部２４におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図４に示すメモリ４１に格納される。そして、図４に示すプロセッサ４２がメモリ４１に格納されているプログラムを実行する。
【0045】
また、図９では、波源存在方向推定装置３の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図４では、波源存在方向推定装置３がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、波源存在方向推定装置３における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
【0046】
【0047】
分布関数算出部２４ａは、プロファイル算出部２２から、角度プロファイルφを取得する。
分布関数算出部２４ａは、図２に示す分布関数算出部２３ａと同様に、角度プロファイルφに対応する分布関数ｆ（φ）として、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数を算出する。
分布関数算出部２４ａは、以下の式（１１）に示すように、角度プロファイルφに含まれている、それぞれの電波の受信電力を互いに異なるＭ個の電力Ｇ１～ＧＭのそれぞれで規格化することで、角度プロファイルφから、Ｍ個の規格化後の角度プロファイルφ１～φＭを算出する。
分布関数算出部２４ａは、図２に示す分布関数算出部２３ａと同様に、角度プロファイルφに対応する分布関数ｆ（φ）として、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数を算出する。
分布関数算出部２４ａは、以下の式（１１）に示すように、角度プロファイルφに含まれている、それぞれの電波の受信電力を互いに異なるＭ個の電力Ｇ１～ＧＭのそれぞれで規格化することで、角度プロファイルφから、Ｍ個の規格化後の角度プロファイルφ１～φＭを算出する。
【0048】
【0049】
分布関数算出部２４ａは、規格化後の角度プロファイルφｍ（ｍ＝１，・・・，Ｍ）に含まれている、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数ｆｍ（φｍ）を算出する。
分布関数算出部２４ａは、図１０に示すように、分布関数ｆｍ（φｍ）から、アンテナ１１に対する入射方向が互いに異なる複数の電波におけるそれぞれの存在確率を示す確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，σｍ ２）、又は、確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，κｍ）を算出する。分布関数算出部２４ａによる確率分布の算出処理自体は、分布関数算出部２３ａによる確率分布の算出処理と同様である。
分布関数算出部２４ａは、確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，σｍ ２）、又は、確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，κｍ）を方向推定処理部２４ｂに出力する。
分布関数算出部２４ａは、図１０に示すように、分布関数ｆｍ（φｍ）から、アンテナ１１に対する入射方向が互いに異なる複数の電波におけるそれぞれの存在確率を示す確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，σｍ ２）、又は、確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，κｍ）を算出する。分布関数算出部２４ａによる確率分布の算出処理自体は、分布関数算出部２３ａによる確率分布の算出処理と同様である。
分布関数算出部２４ａは、確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，σｍ ２）、又は、確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，κｍ）を方向推定処理部２４ｂに出力する。
【0050】
図１０は、角度プロファイルφｍと確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，σｍ
２）とを示す説明図である。
図１０に示す確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，σｍ ２）の横軸は、入射方向の標準偏差を示し、確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，σｍ ２）の縦軸は、確率を示している。
θｍ，１は、存在確率の極大値になるときの入射方向μｍよりも２だけ標準偏差が低い入射方向であることを表している。θｍ，２は、入射方向μｍよりも０．５だけ標準偏差が低い入射方向であることを表している。
θｍ，３は、入射方向μｍよりも０．７だけ標準偏差が高い入射方向であることを表している。θｍ，４は、入射方向μｍよりも２．１だけ標準偏差が高い入射方向であることを表している。
図１０に示す確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，σｍ ２）の横軸は、入射方向の標準偏差を示し、確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，σｍ ２）の縦軸は、確率を示している。
θｍ，１は、存在確率の極大値になるときの入射方向μｍよりも２だけ標準偏差が低い入射方向であることを表している。θｍ，２は、入射方向μｍよりも０．５だけ標準偏差が低い入射方向であることを表している。
θｍ，３は、入射方向μｍよりも０．７だけ標準偏差が高い入射方向であることを表している。θｍ，４は、入射方向μｍよりも２．１だけ標準偏差が高い入射方向であることを表している。
【0051】
方向推定処理部２４ｂは、分布関数算出部２４ａから、確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，σｍ
２）、又は、確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，κｍ）を取得する。
方向推定処理部２４ｂは、確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，σｍ ２）、又は、確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，κｍ）において、存在確率の極大値に対応する入射方向θｍを特定する。
方向推定処理部２４ｂは、波源が存在している方向として、Ｍ個の入射方向θ１～θＭの中のいずれかを選択する。
具体的には、方向推定処理部２４ｂは、分布関数ｆｍ（φｍ）が示す受信電力Ｐｋの分布が、正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）、又は、ラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）である場合、以下の式（１３）に示すように、角度プロファイルφｍと確率分布ａ（θ，μ，σ２）との差が最小になる、μとσ２との組み合わせを探索する。
方向推定処理部２４ｂは、分布関数ｆｍ（φｍ）が示す受信電力Ｐｋの分布が、ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）である場合、以下の式（１４）に示すように、角度プロファイルφｍと確率分布ａ（θ，μ，κ）との差が最小になる、μとκとの組み合わせを探索する。
方向推定処理部２４ｂは、確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，σｍ ２）、又は、確率分布ａｍ（θｍ，μｍ，κｍ）において、存在確率の極大値に対応する入射方向θｍを特定する。
方向推定処理部２４ｂは、波源が存在している方向として、Ｍ個の入射方向θ１～θＭの中のいずれかを選択する。
具体的には、方向推定処理部２４ｂは、分布関数ｆｍ（φｍ）が示す受信電力Ｐｋの分布が、正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）、又は、ラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）である場合、以下の式（１３）に示すように、角度プロファイルφｍと確率分布ａ（θ，μ，σ２）との差が最小になる、μとσ２との組み合わせを探索する。
方向推定処理部２４ｂは、分布関数ｆｍ（φｍ）が示す受信電力Ｐｋの分布が、ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）である場合、以下の式（１４）に示すように、角度プロファイルφｍと確率分布ａ（θ，μ，κ）との差が最小になる、μとκとの組み合わせを探索する。
【0052】
【0053】
方向推定処理部２４ｂは、分布関数ｆｍ（φｍ）が示す受信電力Ｐｋの分布が、正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）、又は、ラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）である場合、Ｍ個のμ１～μＭの中から、式（１３）が最小になるμｍを選択する。
方向推定処理部２４ｂは、分布関数ｆ（φ）が示す受信電力Ｐｋの分布が、ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）である場合、Ｍ個のμ１～μＭの中から、式（１４）が最小になるμｍを選択する。
方向推定処理部２４ｂは、波源１が存在している方向の推定結果として、選択したμｍを例えば外部の装置に出力する。
方向推定処理部２４ｂは、分布関数ｆ（φ）が示す受信電力Ｐｋの分布が、ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）である場合、Ｍ個のμ１～μＭの中から、式（１４）が最小になるμｍを選択する。
方向推定処理部２４ｂは、波源１が存在している方向の推定結果として、選択したμｍを例えば外部の装置に出力する。
【0054】
以上の実施の形態２では、分布関数算出部２４ａが、プロファイル算出部２２により算出された角度プロファイルに含まれている、それぞれの電波の受信電力を互いに異なる複数の電力のそれぞれで規格化することで、角度プロファイルから、複数の規格化後の角度プロファイルを算出する。そして、分布関数算出部２４ａが、それぞれの規格化後の角度プロファイルに含まれている、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数を算出し、それぞれの分布関数から、アンテナ１１に対する入射方向が互いに異なる複数の電波におけるそれぞれの存在確率を示す確率分布を算出する。方向推定処理部２４ｂが、分布関数算出部２４ａにより算出されたそれぞれの確率分布において、存在確率の極大値に対応する入射方向を特定し、波源１が存在している方向として、特定した複数の入射方向の中のいずれかを選択するように、図８に示す波源存在方向推定装置３を構成した。したがって、図８に示す波源存在方向推定装置３は、図２に示す波源存在方向推定装置３と同様に、１つのアンテナ１１の受信信号から、波源１が存在している方向を推定することができるほか、図２に示す波源存在方向推定装置３よりも波源１が存在している方向の推定精度を高めることができる。
【0055】
実施の形態３．
実施の形態３では、プロファイル除去部２５を備える波源存在方向推定装置３について説明する。
実施の形態３では、プロファイル除去部２５を備える波源存在方向推定装置３について説明する。
【0056】
図１１は、実施の形態３に係る波源存在方向推定装置３を示す構成図である。図１１において、図２及び図８と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
図１２は、実施の形態３に係る波源存在方向推定装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。図１２において、図３及び図９と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
図１１に示す波源存在方向推定装置３は、信号取得部２１、プロファイル算出部２２、プロファイル除去部２５及び方向推定部２６を備えている。
図１２は、実施の形態３に係る波源存在方向推定装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。図１２において、図３及び図９と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
図１１に示す波源存在方向推定装置３は、信号取得部２１、プロファイル算出部２２、プロファイル除去部２５及び方向推定部２６を備えている。
【0057】
プロファイル除去部２５は、例えば、図１２に示すプロファイル除去回路３５によって実現される。
プロファイル除去部２５は、アンテナ１１によるそれぞれの電波の受信時刻に基づいて、プロファイル算出部２２により算出された角度プロファイルφに含まれている、一部の電波の入射方向と受信電力とを除去する除去処理を行う。
プロファイル除去部２５は、除去処理後の角度プロファイルφ’を方向推定部２６に出力する。
プロファイル除去部２５は、アンテナ１１によるそれぞれの電波の受信時刻に基づいて、プロファイル算出部２２により算出された角度プロファイルφに含まれている、一部の電波の入射方向と受信電力とを除去する除去処理を行う。
プロファイル除去部２５は、除去処理後の角度プロファイルφ’を方向推定部２６に出力する。
【0058】
方向推定部２６は、例えば、図３に示す方向推定回路３６によって実現される。
方向推定部２６は、分布関数算出部２６ａ及び方向推定処理部２６ｂを備えている。
方向推定部２６は、プロファイル除去部２５から、除去処理後の角度プロファイルφ’を取得する。
方向推定部２６は、除去処理後の角度プロファイルφ’に基づいて、波源１が存在している方向を推定する。
方向推定部２６は、波源１が存在している方向の推定結果を例えば外部の装置に出力する。
方向推定部２６は、分布関数算出部２６ａ及び方向推定処理部２６ｂを備えている。
方向推定部２６は、プロファイル除去部２５から、除去処理後の角度プロファイルφ’を取得する。
方向推定部２６は、除去処理後の角度プロファイルφ’に基づいて、波源１が存在している方向を推定する。
方向推定部２６は、波源１が存在している方向の推定結果を例えば外部の装置に出力する。
【0059】
分布関数算出部２６ａは、プロファイル除去部２５から、除去処理後の角度プロファイルφ’を取得する。
分布関数算出部２６ａは、除去処理後の角度プロファイルφ’に対応する分布関数として、除去処理後の角度プロファイルφ’に含まれている、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数を算出する。
方向推定処理部２６ｂは、波源１が存在している方向として、分布関数算出部２６ａにより算出された分布関数において、受信電力の極大値に対応する入射方向を特定する。
分布関数算出部２６ａは、除去処理後の角度プロファイルφ’に対応する分布関数として、除去処理後の角度プロファイルφ’に含まれている、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数を算出する。
方向推定処理部２６ｂは、波源１が存在している方向として、分布関数算出部２６ａにより算出された分布関数において、受信電力の極大値に対応する入射方向を特定する。
【0060】
図１１に示す波源存在方向推定装置３は、プロファイル除去部２５及び方向推定部２６が図２に示す波源存在方向推定装置３に適用されたものである。しかし、これは一例に過ぎず、プロファイル除去部２５及び方向推定部２６が図８に示す波源存在方向推定装置３に適用されたものであってもよい。
【0061】
図１１では、波源存在方向推定装置３の構成要素である信号取得部２１、プロファイル算出部２２、プロファイル除去部２５及び方向推定部２６のそれぞれが、図１２に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、波源存在方向推定装置３が、信号取得回路３１、プロファイル算出回路３２、プロファイル除去回路３５及び方向推定回路３６によって実現されるものを想定している。
信号取得回路３１、プロファイル算出回路３２、プロファイル除去回路３５及び方向推定回路３６のそれぞれは、例えば、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、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
信号取得回路３１、プロファイル算出回路３２、プロファイル除去回路３５及び方向推定回路３６のそれぞれは、例えば、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、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
【0062】
図１１に示す波源存在方向推定装置３の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、波源存在方向推定装置３が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
波源存在方向推定装置３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号取得部２１、プロファイル算出部２２、プロファイル除去部２５及び方向推定部２６におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図４に示すメモリ４１に格納される。そして、図４に示すプロセッサ４２がメモリ４１に格納されているプログラムを実行する。
波源存在方向推定装置３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号取得部２１、プロファイル算出部２２、プロファイル除去部２５及び方向推定部２６におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図４に示すメモリ４１に格納される。そして、図４に示すプロセッサ４２がメモリ４１に格納されているプログラムを実行する。
【0063】
また、図１２では、波源存在方向推定装置３の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図４では、波源存在方向推定装置３がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、波源存在方向推定装置３における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
【0064】
次に、図１１に示す波源存在方向推定装置３の動作について説明する。ただし、プロファイル除去部２５及び方向推定部２６以外は、図２に示す波源存在方向推定装置３と同様であるため、ここでは、プロファイル除去部２５及び方向推定部２６の動作のみを説明する。
【0065】
図１３は、直接波の伝搬経路とマルチパス波の伝搬経路とを示す説明図である。
図１４は、２つのマルチパス波の伝搬経路を示す説明図である。
マルチパス波の伝搬経路の距離は、図１３に示すように、直接波の伝搬経路の距離よりも長い。マルチパス波の受信時刻は、双方の伝搬経路の距離差に応じて、直接波の受信時刻よりも遅くなる。
一方、２つのマルチパス波の伝搬経路の間では、図１４に示すように、距離差が小さいことが多い。このため、２つのマルチパス波の間での受信時刻の時刻差は、直接波の受信時刻とマルチパス波の受信時刻との時刻差よりも小さくなることが多い。
図１４は、２つのマルチパス波の伝搬経路を示す説明図である。
マルチパス波の伝搬経路の距離は、図１３に示すように、直接波の伝搬経路の距離よりも長い。マルチパス波の受信時刻は、双方の伝搬経路の距離差に応じて、直接波の受信時刻よりも遅くなる。
一方、２つのマルチパス波の伝搬経路の間では、図１４に示すように、距離差が小さいことが多い。このため、２つのマルチパス波の間での受信時刻の時刻差は、直接波の受信時刻とマルチパス波の受信時刻との時刻差よりも小さくなることが多い。
【0066】
プロファイル除去部２５は、プロファイル算出部２２から、角度プロファイルφを取得する。
プロファイル除去部２５は、角度プロファイルφに含まれている、入射方向がθ１～θＫであるＫ個の電波の間の遅延時間差を算出する。
具体的には、プロファイル除去部２５は、Ｋ個の電波の中で、アンテナ１１によって最初の受信された電波の受信時刻を特定する。ここでは説明の便宜上、最初の受信された電波が、入射方向がθ１の電波であって、当該電波の受信時刻がｔ１であるとする。直接波の伝搬経路の距離は、マルチパス波の伝搬経路の距離よりも短いため、最初の受信された電波は、直接波である可能性が高い。
プロファイル除去部２５は、最初の受信された電波の受信時刻ｔ１に対する、残りの（Ｋ－１）個の電波の受信時刻ｔ２～ｔＫの遅延時刻差Δｔ２～ΔｔＫを算出する。遅延時刻差Δｔ２～ΔｔＫを算出する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
プロファイル除去部２５は、角度プロファイルφに含まれている、入射方向がθ１～θＫであるＫ個の電波の間の遅延時間差を算出する。
具体的には、プロファイル除去部２５は、Ｋ個の電波の中で、アンテナ１１によって最初の受信された電波の受信時刻を特定する。ここでは説明の便宜上、最初の受信された電波が、入射方向がθ１の電波であって、当該電波の受信時刻がｔ１であるとする。直接波の伝搬経路の距離は、マルチパス波の伝搬経路の距離よりも短いため、最初の受信された電波は、直接波である可能性が高い。
プロファイル除去部２５は、最初の受信された電波の受信時刻ｔ１に対する、残りの（Ｋ－１）個の電波の受信時刻ｔ２～ｔＫの遅延時刻差Δｔ２～ΔｔＫを算出する。遅延時刻差Δｔ２～ΔｔＫを算出する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
【0067】
プロファイル除去部２５は、遅延時刻差Δｔｋ（ｋ＝２，・・・，Ｋ）と時刻閾値ｔｈとを比較する。時刻閾値ｔｈは、プロファイル除去部２５の内部メモリに格納されていてもよいし、図１１に示す波源存在方向推定装置３の外部から与えられるものであってもよい。
プロファイル除去部２５は、残りの（Ｋ－１）個の電波の中で、遅延時刻差Δｔｋが時刻閾値ｔｈよりも大きい電波を特定する。
プロファイル除去部２５は、角度プロファイルφから、遅延時刻差Δｔｋが時刻閾値ｔｈよりも大きい電波の入射方向θｋと受信電力Ｐｋとを除去する除去処理を行う。
プロファイル除去部２５は、除去処理後の角度プロファイルφ’を方向推定部２６に出力する。
プロファイル除去部２５は、残りの（Ｋ－１）個の電波の中で、遅延時刻差Δｔｋが時刻閾値ｔｈよりも大きい電波を特定する。
プロファイル除去部２５は、角度プロファイルφから、遅延時刻差Δｔｋが時刻閾値ｔｈよりも大きい電波の入射方向θｋと受信電力Ｐｋとを除去する除去処理を行う。
プロファイル除去部２５は、除去処理後の角度プロファイルφ’を方向推定部２６に出力する。
【0068】
方向推定部２６の分布関数算出部２６ａは、プロファイル除去部２５から、除去処理後の角度プロファイルφ’を取得する。
分布関数算出部２６ａは、アンテナ１１によって受信された電波の数が１つであるため、除去処理後の角度プロファイルφ’に含まれている入射方向θｋの数が１つであれば、角度プロファイルφ’に含まれている入射方向θ１が、波源１が存在している方向であると特定する。
分布関数算出部２６ａは、アンテナ１１によって受信された電波の数が複数であるため、除去処理後の角度プロファイルφ’に含まれている入射方向θｋの数が複数であれば、角度プロファイルφ’に対応する分布関数ｆ（φ）として、角度プロファイルφ’に含まれている、それぞれの電波の入射方向θｋに対するそれぞれの電波の受信電力Ｐｋの分布を示す分布関数ｆ（φ）を算出する。
分布関数ｆ（φ）が示す受信電力Ｐｋの分布としては、例えば、式（２）に示す正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）、式（３）に示すラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）、又は、式（４）に示すｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）を用いることができる。
分布関数算出部２６ａは、図２に示す分布関数算出部２３ａと同様に、分布関数ｆ（φ）から、アンテナ１１に対する入射方向が互いに異なる複数の電波におけるそれぞれの存在確率を示す確率分布ａ（θ，μ，σ２）、又は、確率分布ａ（θ，μ，κ）を算出する。
分布関数算出部２６ａは、アンテナ１１によって受信された電波の数が１つであるため、除去処理後の角度プロファイルφ’に含まれている入射方向θｋの数が１つであれば、角度プロファイルφ’に含まれている入射方向θ１が、波源１が存在している方向であると特定する。
分布関数算出部２６ａは、アンテナ１１によって受信された電波の数が複数であるため、除去処理後の角度プロファイルφ’に含まれている入射方向θｋの数が複数であれば、角度プロファイルφ’に対応する分布関数ｆ（φ）として、角度プロファイルφ’に含まれている、それぞれの電波の入射方向θｋに対するそれぞれの電波の受信電力Ｐｋの分布を示す分布関数ｆ（φ）を算出する。
分布関数ｆ（φ）が示す受信電力Ｐｋの分布としては、例えば、式（２）に示す正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）、式（３）に示すラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）、又は、式（４）に示すｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）を用いることができる。
分布関数算出部２６ａは、図２に示す分布関数算出部２３ａと同様に、分布関数ｆ（φ）から、アンテナ１１に対する入射方向が互いに異なる複数の電波におけるそれぞれの存在確率を示す確率分布ａ（θ，μ，σ２）、又は、確率分布ａ（θ，μ，κ）を算出する。
【0069】
方向推定処理部２６ｂは、図２に示す方向推定処理部２３ｂと同様に、波源１が存在している方向として、分布関数算出部２６ａにより算出された確率分布ａ（θ，μ，σ２）、又は、確率分布ａ（θ，μ，κ）において、存在確率の極大値に対応する入射方向μを特定する。
方向推定処理部２６ｂは、波源１が存在している方向の推定結果として、極大値に対応する入射方向μ、又は、分布関数算出部２６ａにより特定された方向である入射方向θ１を例えば外部の装置に出力する。
方向推定処理部２６ｂは、波源１が存在している方向の推定結果として、極大値に対応する入射方向μ、又は、分布関数算出部２６ａにより特定された方向である入射方向θ１を例えば外部の装置に出力する。
【0070】
以上の実施の形態３では、アンテナ１１によるそれぞれの電波の受信時刻に基づいて、プロファイル算出部２２により算出された角度プロファイルに含まれている、一部の電波の入射方向と受信電力とを除去する除去処理を行うプロファイル除去部２５を備え、方向推定部２６が、プロファイル除去部２５による除去処理後の角度プロファイルに基づいて、波源１が存在している方向を推定するように、図１１に示す波源存在方向推定装置３を構成した。したがって、図１１に示す波源存在方向推定装置３は、図２に示す波源存在方向推定装置３と同様に、１つのアンテナ１１の受信信号から、波源１が存在している方向を推定することができるほか、図２に示す波源存在方向推定装置３よりも、確率分布等を算出する処理を軽減することができる。
【0071】
実施の形態４．
実施の形態４では、電波を放射している複数の波源のそれぞれが存在している方向を推定することが可能な波源存在方向推定装置３について説明する。
実施の形態４では、電波を放射している複数の波源のそれぞれが存在している方向を推定することが可能な波源存在方向推定装置３について説明する。
【0072】
図１５は、実施の形態４に係る波源存在方向推定装置３を示す構成図である。図１５において、図２、図８及び図１１と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
図１６は、実施の形態４に係る波源存在方向推定装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。図１６において、図３、図９及び図１２と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
図１５に示す波源存在方向推定装置３は、信号取得部２１、混信分離処理部２７、プロファイル算出部２８及び方向推定部２９を備えている。
図１５に示す波源存在方向推定装置３では、説明の簡単化のため、電波を放射している波源１として、２つの波源１ａ，１ｂが存在している例を説明する。ただし、これは一例にすぎず、３つ以上の波源が存在しているものであってもよい。
図１６は、実施の形態４に係る波源存在方向推定装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。図１６において、図３、図９及び図１２と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
図１５に示す波源存在方向推定装置３は、信号取得部２１、混信分離処理部２７、プロファイル算出部２８及び方向推定部２９を備えている。
図１５に示す波源存在方向推定装置３では、説明の簡単化のため、電波を放射している波源１として、２つの波源１ａ，１ｂが存在している例を説明する。ただし、これは一例にすぎず、３つ以上の波源が存在しているものであってもよい。
【0073】
混信分離処理部２７は、例えば、図１６に示す混信分離処理回路３７によって実現される。
混信分離処理部２７は、信号取得部２１から、受信データを取得する。
混信分離処理部２７は、信号取得部２１から取得した受信データを、波源１ａからの電波の受信データと、波源１ｂからの電波の受信データとに分離する。
混信分離処理部２７は、波源１ａからの電波の受信データと、波源１ｂからの電波の受信データとをプロファイル算出部２８に出力する。
混信分離処理部２７は、信号取得部２１から、受信データを取得する。
混信分離処理部２７は、信号取得部２１から取得した受信データを、波源１ａからの電波の受信データと、波源１ｂからの電波の受信データとに分離する。
混信分離処理部２７は、波源１ａからの電波の受信データと、波源１ｂからの電波の受信データとをプロファイル算出部２８に出力する。
【0074】
プロファイル算出部２８は、例えば、図１６に示すプロファイル算出回路３８によって実現される。
プロファイル算出部２８は、混信分離処理部２７から、波源１ａからの電波の受信データと、波源１ｂからの電波の受信データとを取得する。
プロファイル算出部２８は、波源１ａからの電波の受信データに基づいて、アンテナ１１に対するそれぞれの電波の入射方向とそれぞれの電波の受信電力とを含む角度プロファイルφ１ａを算出する。
また、プロファイル算出部２８は、波源１ｂからの電波の受信データに基づいて、アンテナ１１に対するそれぞれの電波の入射方向とそれぞれの電波の受信電力とを含む角度プロファイルφ１ｂを算出する。
プロファイル算出部２８は、角度プロファイルφ１ａ，φ１ｂを方向推定部２９に出力する。
プロファイル算出部２８は、混信分離処理部２７から、波源１ａからの電波の受信データと、波源１ｂからの電波の受信データとを取得する。
プロファイル算出部２８は、波源１ａからの電波の受信データに基づいて、アンテナ１１に対するそれぞれの電波の入射方向とそれぞれの電波の受信電力とを含む角度プロファイルφ１ａを算出する。
また、プロファイル算出部２８は、波源１ｂからの電波の受信データに基づいて、アンテナ１１に対するそれぞれの電波の入射方向とそれぞれの電波の受信電力とを含む角度プロファイルφ１ｂを算出する。
プロファイル算出部２８は、角度プロファイルφ１ａ，φ１ｂを方向推定部２９に出力する。
【0075】
方向推定部２９は、例えば、図１６に示す方向推定回路３９によって実現される。
方向推定部２９は、分布関数算出部２９ａ及び方向推定処理部２９ｂを備えている。
方向推定部２９は、プロファイル算出部２８から、角度プロファイルφ１ａ，φ１ｂを取得する。
方向推定部２９は、角度プロファイルφ１ａに基づいて、波源１ａが存在している方向を推定する。
方向推定部２９は、角度プロファイルφ１ｂに基づいて、波源１ｂが存在している方向を推定する。
方向推定部２９は、波源１ａ，１ｂのそれぞれが存在している方向の推定結果を例えば外部の装置に出力する。
方向推定部２９は、分布関数算出部２９ａ及び方向推定処理部２９ｂを備えている。
方向推定部２９は、プロファイル算出部２８から、角度プロファイルφ１ａ，φ１ｂを取得する。
方向推定部２９は、角度プロファイルφ１ａに基づいて、波源１ａが存在している方向を推定する。
方向推定部２９は、角度プロファイルφ１ｂに基づいて、波源１ｂが存在している方向を推定する。
方向推定部２９は、波源１ａ，１ｂのそれぞれが存在している方向の推定結果を例えば外部の装置に出力する。
【0076】
分布関数算出部２９ａは、プロファイル算出部２８から、角度プロファイルφ１ａ，φ１ｂを取得する。
分布関数算出部２９ａは、角度プロファイルφ１ａに対応する分布関数として、角度プロファイルφ１ａに含まれている、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数を算出する。
分布関数算出部２９ａは、角度プロファイルφ１ｂに対応する分布関数として、角度プロファイルφ１ｂに含まれている、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数を算出する。
方向推定処理部２９ｂは、波源１ａが存在している方向として、分布関数算出部２９ａにより算出された分布関数において、受信電力の極大値に対応する入射方向を特定する。
方向推定処理部２９ｂは、波源１ｂが存在している方向として、分布関数算出部２９ａにより算出された分布関数において、受信電力の極大値に対応する入射方向を特定する。
分布関数算出部２９ａは、角度プロファイルφ１ａに対応する分布関数として、角度プロファイルφ１ａに含まれている、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数を算出する。
分布関数算出部２９ａは、角度プロファイルφ１ｂに対応する分布関数として、角度プロファイルφ１ｂに含まれている、それぞれの電波の入射方向に対するそれぞれの電波の受信電力の分布を示す分布関数を算出する。
方向推定処理部２９ｂは、波源１ａが存在している方向として、分布関数算出部２９ａにより算出された分布関数において、受信電力の極大値に対応する入射方向を特定する。
方向推定処理部２９ｂは、波源１ｂが存在している方向として、分布関数算出部２９ａにより算出された分布関数において、受信電力の極大値に対応する入射方向を特定する。
【0077】
図１５に示す波源存在方向推定装置３は、混信分離処理部２７、プロファイル算出部２８及び方向推定部２９が図２に示す波源存在方向推定装置３に適用されたものである。しかし、これは一例に過ぎず、混信分離処理部２７、プロファイル算出部２８及び方向推定部２９が、図８に示す波源存在方向推定装置３、又は、図１１に示す波源存在方向推定装置３に適用されたものであってもよい。
【0078】
図１５では、波源存在方向推定装置３の構成要素である信号取得部２１、混信分離処理部２７、プロファイル算出部２８及び方向推定部２９のそれぞれが、図１６に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、波源存在方向推定装置３が、信号取得回路３１、混信分離処理回路３７、プロファイル算出回路３８及び方向推定回路３９によって実現されるものを想定している。
信号取得回路３１、混信分離処理回路３７、プロファイル算出回路３８及び方向推定回路３９のそれぞれは、例えば、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、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
信号取得回路３１、混信分離処理回路３７、プロファイル算出回路３８及び方向推定回路３９のそれぞれは、例えば、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、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
【0079】
図１５に示す波源存在方向推定装置３の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、波源存在方向推定装置３が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
波源存在方向推定装置３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号取得部２１、混信分離処理部２７、プロファイル算出部２８及び方向推定部２９におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図４に示すメモリ４１に格納される。そして、図４に示すプロセッサ４２がメモリ４１に格納されているプログラムを実行する。
波源存在方向推定装置３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号取得部２１、混信分離処理部２７、プロファイル算出部２８及び方向推定部２９におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図４に示すメモリ４１に格納される。そして、図４に示すプロセッサ４２がメモリ４１に格納されているプログラムを実行する。
【0080】
また、図１６では、波源存在方向推定装置３の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図４では、波源存在方向推定装置３がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、波源存在方向推定装置３における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
【0081】
次に、図１５に示す波源存在方向推定装置３の動作について説明する。
図１５に示す波源存在方向推定装置３では、波源１ａからの電波として、直接波又はマルチパス波がアンテナ１１に到来し、波源１ｂからの電波として、直接波又はマルチパス波がアンテナ１１に到来する。波源１ａからアンテナ１１に到来する電波の数がＧであり、波源１ｂからアンテナ１１に到来する電波の数がＨであるものとする。Ｇ，Ｈのそれぞれは、１以上の整数である。
図１５に示す波源存在方向推定装置３では、波源１ａからの電波として、直接波又はマルチパス波がアンテナ１１に到来し、波源１ｂからの電波として、直接波又はマルチパス波がアンテナ１１に到来する。波源１ａからアンテナ１１に到来する電波の数がＧであり、波源１ｂからアンテナ１１に到来する電波の数がＨであるものとする。Ｇ，Ｈのそれぞれは、１以上の整数である。
【0082】
アンテナ１１は、波源１ａからの電波と波源１ｂからの電波とを受信し、これらの電波の受信信号を受信機１２に出力する。
受信機１２は、アンテナ１１から出力された受信信号を復調し、アナログ信号である復調後の受信信号を、デジタル信号である受信データに変換する。
受信機１２は、受信データを波源存在方向推定装置３に出力する。
受信機１２は、アンテナ１１から出力された受信信号を復調し、アナログ信号である復調後の受信信号を、デジタル信号である受信データに変換する。
受信機１２は、受信データを波源存在方向推定装置３に出力する。
【0083】
波源存在方向推定装置３の信号取得部２１は、受信機１２から、受信データを取得する。
信号取得部２１は、受信データを混信分離処理部２７に出力する。
信号取得部２１は、受信データを混信分離処理部２７に出力する。
【0084】
混信分離処理部２７は、信号取得部２１から、受信データを取得する。
混信分離処理部２７は、例えば、受信データに対するフーリエ変換を行うことで、受信データを周波数領域の信号に変換する。周波数領域の信号には、波源１ａからの電波の信号と、波源１ｂからの電波の信号とが含まれている。波源１ａからの電波の信号の周波数と、波源１ｂからの電波の信号の周波数とは互いに異なる。
混信分離処理部２７は、周波数の相違に基づいて、周波数領域の信号を、波源１ａに係る周波数領域の信号と、波源１ｂに係る周波数領域の信号とに分離する。
混信分離処理部２７は、例えば、波源１ａに係る周波数領域の信号に対する逆フーリエ変換を行うことで、波源１ａに係る受信データＲａを算出する。
また、混信分離処理部２７は、例えば、波源１ｂに係る周波数領域の信号に対する逆フーリエ変換を行うことで、波源１ｂに係る受信データＲｂを算出する。
混信分離処理部２７は、波源１ａに係る受信データＲａと波源１ｂに係る受信データＲｂとをプロファイル算出部２８に出力する。
混信分離処理部２７は、例えば、受信データに対するフーリエ変換を行うことで、受信データを周波数領域の信号に変換する。周波数領域の信号には、波源１ａからの電波の信号と、波源１ｂからの電波の信号とが含まれている。波源１ａからの電波の信号の周波数と、波源１ｂからの電波の信号の周波数とは互いに異なる。
混信分離処理部２７は、周波数の相違に基づいて、周波数領域の信号を、波源１ａに係る周波数領域の信号と、波源１ｂに係る周波数領域の信号とに分離する。
混信分離処理部２７は、例えば、波源１ａに係る周波数領域の信号に対する逆フーリエ変換を行うことで、波源１ａに係る受信データＲａを算出する。
また、混信分離処理部２７は、例えば、波源１ｂに係る周波数領域の信号に対する逆フーリエ変換を行うことで、波源１ｂに係る受信データＲｂを算出する。
混信分離処理部２７は、波源１ａに係る受信データＲａと波源１ｂに係る受信データＲｂとをプロファイル算出部２８に出力する。
【0085】
プロファイル算出部２８は、混信分離処理部２７から、波源１ａに係る受信データＲａと波源１ｂに係る受信データＲｂとを取得する。
プロファイル算出部２８は、波源１ａに係る受信データＲａに基づいて、アンテナ１１に対する、波源１ａからのそれぞれの電波の入射方向θ１ａ，ｇを推定する。ｇ＝１，・・・，Ｇである。
プロファイル算出部２８は、波源１ａからのそれぞれの電波の受信電力Ｐ１ａ，ｇとして、それぞれの電波の入射方向θ１ａ，ｇの信号強度を特定する。
プロファイル算出部２８は、以下の式（１５）に示すように、それぞれの電波の入射方向θ１ａ，ｇ（ｇ＝１，・・・，Ｇ）とそれぞれの電波の受信電力Ｐ１ａ，ｇとを含む角度プロファイルφ１ａを方向推定部２９に出力する。
φ１ａ＝ｆ（θ１ａ，１，・・・，θ１ａ，Ｇ，Ｐ１ａ，１，・・・，Ｐ１ａ，Ｇ） （１５）
プロファイル算出部２８は、波源１ａに係る受信データＲａに基づいて、アンテナ１１に対する、波源１ａからのそれぞれの電波の入射方向θ１ａ，ｇを推定する。ｇ＝１，・・・，Ｇである。
プロファイル算出部２８は、波源１ａからのそれぞれの電波の受信電力Ｐ１ａ，ｇとして、それぞれの電波の入射方向θ１ａ，ｇの信号強度を特定する。
プロファイル算出部２８は、以下の式（１５）に示すように、それぞれの電波の入射方向θ１ａ，ｇ（ｇ＝１，・・・，Ｇ）とそれぞれの電波の受信電力Ｐ１ａ，ｇとを含む角度プロファイルφ１ａを方向推定部２９に出力する。
φ１ａ＝ｆ（θ１ａ，１，・・・，θ１ａ，Ｇ，Ｐ１ａ，１，・・・，Ｐ１ａ，Ｇ） （１５）
【0086】
プロファイル算出部２８は、波源１ｂに係る受信データＲｂに基づいて、アンテナ１１に対する、波源１ｂからのそれぞれの電波の入射方向θ１ｂ，ｈを推定する。ｈ＝１，・・・，Ｈである。
プロファイル算出部２８は、波源１ｂからのそれぞれの電波の受信電力Ｐ１ｂ，ｈとして、それぞれの電波の入射方向θ１ｂ，ｈの信号強度を特定する。
プロファイル算出部２８は、以下の式（１６）に示すように、それぞれの電波の入射方向θ１ｂ，ｈ（ｈ＝１，・・・，Ｈ）とそれぞれの電波の受信電力Ｐ１ｂ，ｈとを含む角度プロファイルφ１ｂを方向推定部２９に出力する。
φ１ｂ＝ｆ（θ１ｂ，１，・・・，θ１ｂ，Ｈ，Ｐ１ｂ，１，・・・，Ｐ１ｂ，Ｈ） （１６）
プロファイル算出部２８は、波源１ｂからのそれぞれの電波の受信電力Ｐ１ｂ，ｈとして、それぞれの電波の入射方向θ１ｂ，ｈの信号強度を特定する。
プロファイル算出部２８は、以下の式（１６）に示すように、それぞれの電波の入射方向θ１ｂ，ｈ（ｈ＝１，・・・，Ｈ）とそれぞれの電波の受信電力Ｐ１ｂ，ｈとを含む角度プロファイルφ１ｂを方向推定部２９に出力する。
φ１ｂ＝ｆ（θ１ｂ，１，・・・，θ１ｂ，Ｈ，Ｐ１ｂ，１，・・・，Ｐ１ｂ，Ｈ） （１６）
【0087】
方向推定部２９の分布関数算出部２９ａは、プロファイル算出部２８から、角度プロファイルφ１ａ，φ１ｂを取得する。
分布関数算出部２９ａは、アンテナ１１によって受信された、波源１ａからの電波の数が１つであるため、角度プロファイルφ１ａに含まれている入射方向θ１ａ，ｇの数が１つであれば、角度プロファイルφ１ａに含まれている入射方向θ１ａ，１が、波源１ａが存在している方向であると特定する。
分布関数算出部２９ａは、アンテナ１１によって受信された、波源１ａからの電波の数が複数であるため、角度プロファイルφ１ａに含まれている入射方向θ１ａ，ｇの数が複数であれば、角度プロファイルφ１ａに対応する分布関数ｆ（φ１ａ）を算出する。
即ち、分布関数算出部２９ａは、角度プロファイルφ１ａに含まれている、それぞれの電波の入射方向θ１ａ，ｇに対するそれぞれの電波の受信電力Ｐ１ａ，ｇの分布を示す分布関数ｆ（φ１ａ）を算出する。
分布関数算出部２９ａは、アンテナ１１によって受信された、波源１ａからの電波の数が１つであるため、角度プロファイルφ１ａに含まれている入射方向θ１ａ，ｇの数が１つであれば、角度プロファイルφ１ａに含まれている入射方向θ１ａ，１が、波源１ａが存在している方向であると特定する。
分布関数算出部２９ａは、アンテナ１１によって受信された、波源１ａからの電波の数が複数であるため、角度プロファイルφ１ａに含まれている入射方向θ１ａ，ｇの数が複数であれば、角度プロファイルφ１ａに対応する分布関数ｆ（φ１ａ）を算出する。
即ち、分布関数算出部２９ａは、角度プロファイルφ１ａに含まれている、それぞれの電波の入射方向θ１ａ，ｇに対するそれぞれの電波の受信電力Ｐ１ａ，ｇの分布を示す分布関数ｆ（φ１ａ）を算出する。
【0088】
また、分布関数算出部２９ａは、アンテナ１１によって受信された、波源１ｂからの電波の数が１つであるため、角度プロファイルφ１ｂに含まれている入射方向θ１ｂ，ｈの数が１つであれば、角度プロファイルφ１ｂに含まれている入射方向θ１ｂ，１が、波源１ｂが存在している方向であると特定する。
分布関数算出部２９ａは、アンテナ１１によって受信された、波源１ｂからの電波の数が複数であるため、角度プロファイルφ１ｂに含まれている入射方向θ１ｂ，ｈの数が複数であれば、角度プロファイルφ１ｂに対応する分布関数ｆ（φ１ｂ）を算出する。
即ち、分布関数算出部２９ａは、角度プロファイルφ１ｂに含まれている、それぞれの電波の入射方向θ１ｂ，ｈに対するそれぞれの電波の受信電力Ｐ１ｂ，ｈの分布を示す分布関数ｆ（φ１ｂ）を算出する。
分布関数ｆ（φ１ａ）が示す受信電力Ｐ１ａ，ｇ及び分布関数ｆ（φ１ｂ）が示す受信電力Ｐ１ｂ，ｈとしては、例えば、式（２）に示す正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）、式（３）に示すラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）、又は、式（４）に示すｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）を用いることができる。
分布関数算出部２９ａは、アンテナ１１によって受信された、波源１ｂからの電波の数が複数であるため、角度プロファイルφ１ｂに含まれている入射方向θ１ｂ，ｈの数が複数であれば、角度プロファイルφ１ｂに対応する分布関数ｆ（φ１ｂ）を算出する。
即ち、分布関数算出部２９ａは、角度プロファイルφ１ｂに含まれている、それぞれの電波の入射方向θ１ｂ，ｈに対するそれぞれの電波の受信電力Ｐ１ｂ，ｈの分布を示す分布関数ｆ（φ１ｂ）を算出する。
分布関数ｆ（φ１ａ）が示す受信電力Ｐ１ａ，ｇ及び分布関数ｆ（φ１ｂ）が示す受信電力Ｐ１ｂ，ｈとしては、例えば、式（２）に示す正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）、式（３）に示すラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）、又は、式（４）に示すｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）を用いることができる。
【0089】
分布関数算出部２９ａは、分布関数ｆ（φ１ａ）から、アンテナ１１に対する入射方向が互いに異なるＧ個の電波におけるそれぞれの存在確率を示す確率分布ａ１ａ（θ，μ，σ２）を算出する。
分布関数ｆ（φ１ａ）が示す受信電力Ｐ１ａ，ｇの分布が正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）であれば、確率分布ａ１ａ（θ，μ，σ２）は、以下の式（１７）のように表される。
分布関数ｆ（φ１ａ）が示す受信電力Ｐ１ａ，ｇの分布がラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）であれば、確率分布ａ１ａ（θ，μ，σ２）は、以下の式（１８）のように表される。
また、分布関数ｆ（φ１ａ）が示す受信電力Ｐ１ａ，ｇの分布がｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）であれば、確率分布ａ１ａ（θ，μ，κ）は、以下の式（１９）のように表される。
分布関数ｆ（φ１ａ）が示す受信電力Ｐ１ａ，ｇの分布が正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）であれば、確率分布ａ１ａ（θ，μ，σ２）は、以下の式（１７）のように表される。
分布関数ｆ（φ１ａ）が示す受信電力Ｐ１ａ，ｇの分布がラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）であれば、確率分布ａ１ａ（θ，μ，σ２）は、以下の式（１８）のように表される。
また、分布関数ｆ（φ１ａ）が示す受信電力Ｐ１ａ，ｇの分布がｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）であれば、確率分布ａ１ａ（θ，μ，κ）は、以下の式（１９）のように表される。
【0090】
【0091】
分布関数算出部２９ａは、分布関数ｆ（φ１ｂ）から、アンテナ１１に対する入射方向が互いに異なるＨ個の電波におけるそれぞれの存在確率を示す確率分布ａ１ｂ（θ，μ，σ２）を算出する。
分布関数ｆ（φ１ｂ）が示す受信電力Ｐ１ｂ，ｈの分布が正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）であれば、確率分布ａ１ｂ（θ，μ，σ２）は、以下の式（２０）のように表される。
分布関数ｆ（φ１ｂ）が示す受信電力Ｐ１ｂ，ｈの分布がラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）であれば、確率分布ａ１ｂ（θ，μ，σ２）は、以下の式（２１）のように表される。
また、分布関数ｆ（φ１ｂ）が示す受信電力Ｐ１ｂ，ｈの分布がｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）であれば、確率分布ａ１ｂ（θ，μ，κ）は、以下の式（２２）のように表される。
分布関数ｆ（φ１ｂ）が示す受信電力Ｐ１ｂ，ｈの分布が正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）であれば、確率分布ａ１ｂ（θ，μ，σ２）は、以下の式（２０）のように表される。
分布関数ｆ（φ１ｂ）が示す受信電力Ｐ１ｂ，ｈの分布がラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）であれば、確率分布ａ１ｂ（θ，μ，σ２）は、以下の式（２１）のように表される。
また、分布関数ｆ（φ１ｂ）が示す受信電力Ｐ１ｂ，ｈの分布がｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）であれば、確率分布ａ１ｂ（θ，μ，κ）は、以下の式（２２）のように表される。
【0092】
【0093】
方向推定処理部２９ｂは、波源１ａが存在している方向として、分布関数算出部２９ａにより算出された確率分布ａ１ａ（θ，μ，σ２）、又は、確率分布ａ１ａ（θ，μ，κ）において、存在確率の極大値に対応する入射方向を特定する。
方向推定処理部２９ｂは、波源１ｂが存在している方向として、分布関数算出部２９ａにより算出された確率分布ａ１ｂ（θ，μ，σ２）、又は、確率分布ａ１ｂ（θ，μ，κ）において、存在確率の極大値に対応する入射方向を特定する。
以下、方向推定処理部２９ｂによる存在方向の推定処理を具体的に説明する。
方向推定処理部２９ｂは、波源１ｂが存在している方向として、分布関数算出部２９ａにより算出された確率分布ａ１ｂ（θ，μ，σ２）、又は、確率分布ａ１ｂ（θ，μ，κ）において、存在確率の極大値に対応する入射方向を特定する。
以下、方向推定処理部２９ｂによる存在方向の推定処理を具体的に説明する。
【0094】
方向推定処理部２９ｂは、分布関数ｆ（φ１ａ）が示す受信電力Ｐ１ａ，ｇの分布が、正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）、又は、ラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）である場合、以下の式（２３）に示すように、角度プロファイルφ１ａと確率分布ａ１ａ（θ，μ，σ２）との差が最小になる、μとσ２との組み合わせを探索する。
方向推定処理部２９ｂは、分布関数ｆ（φ１ａ）が示す受信電力Ｐ１ａ，ｇの分布が、ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）である場合、以下の式（２４）に示すように、角度プロファイルφ１ａと確率分布ａ１ａ（θ，μ，κ）との差が最小になる、μとκとの組み合わせを探索する。
方向推定処理部２９ｂは、波源１ａが存在している方向の推定結果として、極大値に対応する入射方向μ、又は、分布関数算出部２９ａにより特定された方向である入射方向θ１ａ，１を例えば外部の装置に出力する。
方向推定処理部２９ｂは、分布関数ｆ（φ１ａ）が示す受信電力Ｐ１ａ，ｇの分布が、ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）である場合、以下の式（２４）に示すように、角度プロファイルφ１ａと確率分布ａ１ａ（θ，μ，κ）との差が最小になる、μとκとの組み合わせを探索する。
方向推定処理部２９ｂは、波源１ａが存在している方向の推定結果として、極大値に対応する入射方向μ、又は、分布関数算出部２９ａにより特定された方向である入射方向θ１ａ，１を例えば外部の装置に出力する。
【0095】
【0096】
方向推定処理部２９ｂは、分布関数ｆ（φ１ｂ）が示す受信電力Ｐ１ｂ，ｈの分布が、正規分布ｐＮ（θ；μ，σ２）、又は、ラプラス分布ｐＬ（θ；μ，σ２）である場合、以下の式（２５）に示すように、角度プロファイルφ１ｂと確率分布ａ１ｂ（θ，μ，σ２）との差が最小になる、μとσ２との組み合わせを探索する。
方向推定処理部２９ｂは、分布関数ｆ（φ１ｂ）が示す受信電力Ｐ１ｂ，ｈの分布が、ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）である場合、以下の式（２６）に示すように、角度プロファイルφ１ｂと確率分布ａ１ｂ（θ，μ，κ）との差が最小になる、μとκとの組み合わせを探索する。
方向推定処理部２９ｂは、波源１ｂが存在している方向の推定結果として、極大値に対応する入射方向μ、又は、分布関数算出部２９ａにより特定された方向である入射方向θ１ｂ，１を例えば外部の装置に出力する。
方向推定処理部２９ｂは、分布関数ｆ（φ１ｂ）が示す受信電力Ｐ１ｂ，ｈの分布が、ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ分布ｐＶ（θ；μ，κ）である場合、以下の式（２６）に示すように、角度プロファイルφ１ｂと確率分布ａ１ｂ（θ，μ，κ）との差が最小になる、μとκとの組み合わせを探索する。
方向推定処理部２９ｂは、波源１ｂが存在している方向の推定結果として、極大値に対応する入射方向μ、又は、分布関数算出部２９ａにより特定された方向である入射方向θ１ｂ，１を例えば外部の装置に出力する。
【0097】
【0098】
以下の実施の形態４では、電波を放射している波源１ａ，１ｂが複数存在しており、信号取得部２１により取得された受信信号を、それぞれの波源１ａ，１ｂからの電波の受信信号に分離し、分離後のそれぞれの受信信号を出力する混信分離処理部２７を備えるように、図１５に示す波源存在方向推定装置３を構成した。また、波源存在方向推定装置３のプロファイル算出部２８は、混信分離処理部２７から出力されたそれぞれの受信信号に基づいて、アンテナ１１に対する、それぞれの波源１ａ，１ｂからのそれぞれの電波の入射方向とそれぞれの電波の受信電力とを含む角度プロファイルを算出する。また、波源存在方向推定装置３の方向推定部２９は、プロファイル算出部２８により算出された、それぞれの波源１ａ，１ｂからの角度プロファイルに基づいて、それぞれの波源１ａ，１ｂが存在している方向を推定する。したがって、図１５に示す波源存在方向推定装置３は、１つのアンテナ１１の受信信号から、複数の波源１ａ，１ｂのそれぞれが存在している方向を推定することができる。
【0099】
なお、本開示は、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。
【産業上の利用可能性】
【0100】
本開示は、波源存在方向推定装置及び波源存在方向推定方法に適している。
【符号の説明】
【0101】
１，１ａ，１ｂ 波源、２ 構造物、３ 波源存在方向推定装置、１１ アンテナ、１２ 受信機、２１ 信号取得部、２２ プロファイル算出部、２３ 方向推定部、２３ａ 分布関数算出部、２３ｂ 方向推定処理部、２４ 方向推定部、２４ａ 分布関数算出部、２４ｂ 方向推定処理部、２５ プロファイル除去部、２６ 方向推定部、２６ａ 分布関数算出部、２６ｂ 方向推定処理部、２７ 混信分離処理部、２８ プロファイル算出部、２９ 方向推定部、２９ａ 分布関数算出部、２９ｂ 方向推定処理部、３１ 信号取得回路、３２ プロファイル算出回路、３３ 方向推定回路、３４ 方向推定回路、３５ プロファイル除去回路、３６ 方向推定回路、３７ 混信分離処理回路、３８ プロファイル算出回路、３９ 方向推定回路、４１ メモリ、４２ プロセッサ。
【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】
【図14】
【図15】
【図16】