JP7742593B2 - Estimation system, estimation method, and program - Google Patents
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Description
本開示は推定システム、推定方法及びプログラムに関し、より詳細には、発信機の位置を推定するための推定システム、推定方法及びプログラムに関する。 The present disclosure relates to an estimation system, an estimation method, and a program, and more particularly, to an estimation system, an estimation method, and a program for estimating the position of a transmitter.
特許文献1には、無線端末(発信機)の位置測定を行う測位システムが記載されている。特許文献1に記載の測位システムでは、無線端末が複数の測位信号(無線信号)を送信し、基地局は複数の測位信号について指向性を変更して受信する。そして、特許文献1に記載の測位システムは、複数の測位信号の受信について、全ての組み合わせに基づく位置計算を行い、位置計算の結果が最も誤差の少なくなる組み合わせを選択する。 Patent Document 1 describes a positioning system that measures the position of a wireless terminal (transmitter). In the positioning system described in Patent Document 1, the wireless terminal transmits multiple positioning signals (radio signals), and the base station receives the multiple positioning signals by changing the directivity. The positioning system described in Patent Document 1 then calculates the position based on all combinations of the multiple received positioning signals, and selects the combination that results in the least error in the position calculation.
しかしながら、特許文献1に記載の測位システムでは、無線端末の測位信号の送信回数及び基地局の数が増加すると、位置計算の演算量が膨大になる可能性がある。However, in the positioning system described in Patent Document 1, as the number of times a wireless terminal transmits a positioning signal and the number of base stations increases, the amount of calculation required for position calculation may become enormous.
本開示は、発信機の位置を推定する際の演算量を低減することができる推定システム、推定方法及びプログラムを提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide an estimation system, estimation method, and program that can reduce the amount of calculation required when estimating the position of a transmitter.
本開示の一態様に係る推定システムは、発信機と、推定部と、を備える。前記発信機は、互いに異なる複数の無線信号を出力する。前記推定部は、複数の受信信号に基づいて前記発信機の位置を推定する。前記複数の受信信号は、前記複数の無線信号を受信する受信機が生成する。前記受信機は、前記複数の無線信号と一対一で対応する複数の信号セットを生成する。前記複数の信号セットの各々は、前記複数の無線信号のうち対応する無線信号に対応する2以上の受信信号が合成されることで生成される2以上の合成信号を含む。前記推定部は、前記複数の信号セットの各々に含まれる前記2以上の前記合成信号の受信電力の最大値、又は、前記複数の信号セットの各々に含まれる前記2以上の前記合成信号の前記受信電力の平均値を用いて前記発信機の位置を推定する。 An estimation system according to one aspect of the present disclosure includes a transmitter and an estimation unit. The transmitter outputs a plurality of mutually different wireless signals. The estimation unit estimates a position of the transmitter based on a plurality of received signals. The plurality of received signals are generated by a receiver that receives the plurality of wireless signals. The receiver generates a plurality of signal sets that correspond one-to-one to the plurality of wireless signals. Each of the plurality of signal sets includes two or more composite signals generated by combining two or more received signals corresponding to a corresponding wireless signal among the plurality of wireless signals. The estimation unit estimates the position of the transmitter using a maximum value of received power of the two or more composite signals included in each of the plurality of signal sets , or an average value of received power of the two or more composite signals included in each of the plurality of signal sets.
本開示の一態様に係る推定方法は、発信ステップと、推定ステップと、を含む。前記発信ステップでは、発信機が互いに異なる複数の無線信号を発信する。前記推定ステップでは、複数の受信信号を用いて前記発信機の位置を推定する。前記複数の受信信号は、前記複数の無線信号を受信する受信機が生成する。前記受信機は、前記複数の無線信号と一対一で対応する複数の信号セットを生成する。前記複数の信号セットの各々は、前記複数の無線信号のうち対応する無線信号に対応する2以上の受信信号が合成されることで生成される2以上の合成信号を含む。前記推定ステップにおいて、前記複数の信号セットの各々に含まれる前記2以上の前記合成信号の受信電力の最大値、又は、前記複数の信号セットの各々に含まれる前記2以上の前記合成信号の前記受信電力の平均値を用いて前記発信機の位置を推定する。 An estimation method according to one aspect of the present disclosure includes a transmitting step and an estimating step. In the transmitting step, a transmitter transmits multiple wireless signals that are different from each other. In the estimating step, a position of the transmitter is estimated using multiple received signals. The multiple received signals are generated by a receiver that receives the multiple wireless signals. The receiver generates multiple signal sets that correspond one-to-one to the multiple wireless signals. Each of the multiple signal sets includes two or more composite signals generated by combining two or more received signals that correspond to corresponding wireless signals among the multiple wireless signals. In the estimating step, the position of the transmitter is estimated using a maximum value of received power of the two or more composite signals included in each of the multiple signal sets, or an average value of received power of the two or more composite signals included in each of the multiple signal sets.
本開示の一態様に係るプログラムは、前記推定方法を、1以上のプロセッサに実行させる。 A program according to one aspect of the present disclosure causes one or more processors to execute the estimation method.
(実施形態1)
以下、図面を用いて本開示に係る推定システム1について説明する。推定システム1は、電波を媒体とする無線信号を発信する発信機10の位置を測定する測位システム(LPS:Local Positioning System)である。
(Embodiment 1)
Hereinafter, an estimation system 1 according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. The estimation system 1 is a local positioning system (LPS) that measures the position of a transmitter 10 that emits a wireless signal using radio waves as a medium.
(1)構成
図1に示すように、実施形態1に係る推定システム1は、発信機10と、複数(図1では1つのみ図示)の受信機20と、推定部30とを備えている。
(1) Configuration As shown in FIG. 1, the estimation system 1 according to the first embodiment includes a transmitter 10, a plurality of receivers 20 (only one is shown in FIG. 1), and an estimation unit 30.
(1.1)発信機
発信機10は、複数の無線信号Tx1、Tx2(図2参照)を発信するビーコン装置である。発信機10は、送信部11と、アンテナ12と、を備える。
(1.1) Transmitter The transmitter 10 is a beacon device that transmits a plurality of radio signals Tx1 and Tx2 (see FIG. 2). The transmitter 10 includes a transmitting unit 11 and an antenna 12.
送信部11は、複数の異なる無線信号を生成してアンテナ12より送信する回路である。無線信号Tx1、Tx2は、例えば、BLE(Bluetooth(登録商標) Low Energy)の規格に沿ったビーコン信号である。無線信号には、例えば、発信機10の識別情報等の情報が含まれている。発信機10の識別情報は、例えば、MAC(Media Access Control)アドレスである。 The transmitter 11 is a circuit that generates multiple different wireless signals and transmits them from the antenna 12. The wireless signals Tx1 and Tx2 are, for example, beacon signals that comply with the BLE (Bluetooth (registered trademark) Low Energy) standard. The wireless signals contain information such as the identification information of the transmitter 10. The identification information of the transmitter 10 is, for example, a MAC (Media Access Control) address.
(1.2)受信機
受信機20は、発信機10が発信する無線信号Tx1、Tx2を受信するための受信装置である。なお、推定システム1は複数の受信機20を備えているが、図1では1つの受信機20を示している。受信機20は、アンテナ21と、受信部22とを備える。
(1.2) Receiver The receiver 20 is a receiving device for receiving the radio signals Tx1 and Tx2 transmitted by the transmitter 10. Although the estimation system 1 includes multiple receivers 20, only one receiver 20 is shown in FIG. 1 . The receiver 20 includes an antenna 21 and a receiving unit 22.
受信部22は、アンテナ21を用いて発信機10が発信する無線信号Tx1、Tx2を受信する。受信部22は、無線信号Tx1、Tx2の各々に対応する受信信号の信号強度を出力する。受信信号の信号強度は、例えば、RSSI(Received Signal Strength Indicator)である。具体的には、受信部22は、無線信号Tx1に対応する受信信号の信号強度Rx1(図2参照)と、無線信号Tx2に対応する受信信号の信号強度Rx2(図2参照)と、を出力する。 The receiver 22 receives the radio signals Tx1 and Tx2 transmitted by the transmitter 10 using the antenna 21. The receiver 22 outputs the signal strength of the received signal corresponding to each of the radio signals Tx1 and Tx2. The signal strength of the received signal is, for example, a Received Signal Strength Indicator (RSSI). Specifically, the receiver 22 outputs the signal strength Rx1 (see Figure 2) of the received signal corresponding to the radio signal Tx1 and the signal strength Rx2 (see Figure 2) of the received signal corresponding to the radio signal Tx2.
(1.3)推定部
推定部30は、複数の受信機20が出力する信号強度Rx1、Rx2と、受信機20の各々の位置に関する情報に基づいて、発信機10の位置を推定する。
(1.3) Estimation Unit The estimation unit 30 estimates the position of the transmitter 10 based on the signal strengths Rx1 and Rx2 output by the multiple receivers 20 and information relating to the positions of the receivers 20.
推定部30は、信号処理部31と、位置推定部32とを備える。 The estimation unit 30 comprises a signal processing unit 31 and a position estimation unit 32.
(1.3.1)信号処理部
信号処理部31は、複数の受信機20の各々から、複数の信号強度Rx1,Rx2を受信する。より詳細には、信号処理部31は、複数の受信機20の各々から、無線信号Tx1に対応する受信信号の信号強度Rx1と、無線信号Tx2に対応する受信信号の信号強度Rx2とを受信する。そして、信号処理部31は、受信機20ごとに、発信機10が発信する無線信号に対応する受信信号の代表値Rxを算出する。
(1.3.1) Signal Processing Unit The signal processing unit 31 receives a plurality of signal intensities Rx1, Rx2 from each of the plurality of receivers 20. More specifically, the signal processing unit 31 receives a signal strength Rx1 of a received signal corresponding to a wireless signal Tx1 and a signal strength Rx2 of a received signal corresponding to a wireless signal Tx2 from each of the plurality of receivers 20. Then, the signal processing unit 31 calculates, for each receiver 20, a representative value Rx of the received signal corresponding to the wireless signal transmitted by the transmitter 10.
信号処理部31は、複数の信号強度Rx1,Rx2のうち最大値を受信信号の代表値Rxとして算出する。信号処理部31は、例えば、無線信号Tx1に対応する受信信号の信号強度Rx1と、無線信号Tx2に対応する受信信号の信号強度Rx2とのうち最大値を受信信号の代表値Rxとして算出する。 The signal processing unit 31 calculates the maximum value of the multiple signal strengths Rx1 and Rx2 as the representative value Rx of the received signal. For example, the signal processing unit 31 calculates the maximum value of the signal strength Rx1 of the received signal corresponding to the wireless signal Tx1 and the signal strength Rx2 of the received signal corresponding to the wireless signal Tx2 as the representative value Rx of the received signal.
信号処理部31は、受信機20ごとに算出した受信信号の代表値Rxを、位置推定部32に出力する。 The signal processing unit 31 outputs the representative value Rx of the received signal calculated for each receiver 20 to the position estimation unit 32.
(1.3.2)位置推定部
位置推定部32は、複数の受信機20の受信信号の代表値Rxと、複数の受信機20の各々の位置情報とを用いて、発信機10の位置を推定する。
(1.3.2) Position Estimation Unit The position estimation unit 32 estimates the position of the transmitter 10 using the representative value Rx of the received signals of the multiple receivers 20 and the position information of each of the multiple receivers 20.
位置推定部32は、受信機20ごとに、受信信号の代表値Rxに基づいて、受信機20と発信機10との間の距離を推定する。位置推定部32は、例えば、受信信号の代表値Rxと発信機10の無線信号Tx1及びTx2の電力とに基づいて、無線信号Tx1又はTx2の減衰量を算出し、減衰量を受信機20と発信機10との間の距離に換算する。 The position estimation unit 32 estimates the distance between the receiver 20 and the transmitter 10 for each receiver 20 based on the representative value Rx of the received signal. The position estimation unit 32 calculates the amount of attenuation of the radio signal Tx1 or Tx2 based on, for example, the representative value Rx of the received signal and the power of the radio signals Tx1 and Tx2 of the transmitter 10, and converts the amount of attenuation into the distance between the receiver 20 and the transmitter 10.
位置推定部32は、受信機20ごとに受信機20と発信機10との間の距離を推定し、受信機20の各々の位置情報を用いて、発信機10の位置を推定する。位置推定部32は、例えば、受信機20の各々の位置(座標)を保持する記憶部(図示せず)を備えている。位置推定部32は、例えば、受信機20ごとに、受信機20を中心とし、半径を受信機20と発信機10との間の距離とする球を仮想空間上に描画し、すべての球の交点となる座標を発信機10の位置として算出する。 The position estimation unit 32 estimates the distance between the receiver 20 and the transmitter 10 for each receiver 20, and estimates the position of the transmitter 10 using the position information of each receiver 20. The position estimation unit 32, for example, includes a memory unit (not shown) that stores the position (coordinates) of each receiver 20. For example, for each receiver 20, the position estimation unit 32 draws a sphere in virtual space with the receiver 20 at its center and a radius equal to the distance between the receiver 20 and the transmitter 10, and calculates the coordinates of the intersection of all the spheres as the position of the transmitter 10.
(2)動作
実施形態1の推定システム1の動作を図2のシーケンス図を用いて説明する。
(2) Operation The operation of the estimation system 1 of the first embodiment will be described with reference to the sequence diagram of FIG.
最初に、発信機10は、無線信号Tx1を出力する(ステップS1)。発信機10のアンテナ12から出力された無線信号Tx1の一部(以下、「直接波」という)は、各々の受信機20のアンテナ21に直接到達する。また、発信機10のアンテナ12から出力された無線信号Tx1の一部(以下、「反射波」という)は、発信機10及び受信機20とは異なる物体に反射した後、アンテナ21に到達する。First, the transmitter 10 outputs a radio signal Tx1 (step S1). A portion of the radio signal Tx1 output from the antenna 12 of the transmitter 10 (hereinafter referred to as the "direct wave") reaches the antenna 21 of each receiver 20 directly. In addition, a portion of the radio signal Tx1 output from the antenna 12 of the transmitter 10 (hereinafter referred to as the "reflected wave") reaches the antenna 21 after being reflected by an object other than the transmitter 10 and the receiver 20.
次に、受信機20の各々は、無線信号Tx1の受信処理を行う(ステップS2)。受信機20の各々は、無線信号Tx1に基づく受信信号の信号強度Rx1を出力する。Next, each receiver 20 performs reception processing of the wireless signal Tx1 (step S2). Each receiver 20 outputs the signal strength Rx1 of the received signal based on the wireless signal Tx1.
次に、発信機10は、無線信号Tx2を出力する(ステップS3)。発信機10のアンテナ12から出力された無線信号Tx2は、各々の受信機20のアンテナ21に直接到達し、又は、発信機10及び受信機20とは異なる物体に反射した後、アンテナ21に到達する。Next, the transmitter 10 outputs a radio signal Tx2 (step S3). The radio signal Tx2 output from the antenna 12 of the transmitter 10 reaches the antenna 21 of each receiver 20 directly, or reaches the antenna 21 after being reflected by an object different from the transmitter 10 and the receiver 20.
次に、受信機20の各々は、無線信号Tx2の受信処理を行う(ステップS4)。受信機20の各々は、無線信号Tx2に基づく受信信号の信号強度Rx2を出力する。Next, each receiver 20 performs reception processing of the wireless signal Tx2 (step S4). Each receiver 20 outputs the signal strength Rx2 of the received signal based on the wireless signal Tx2.
次に、推定部30の信号処理部31は、受信機20ごとに、発信機10が発信する無線信号Tx1及びTx2に対応する受信信号の代表値Rxを算出する(ステップS5)。信号処理部31は、受信機20ごとに、信号強度Rx1と、信号強度Rx2の最大値を受信信号の代表値Rxとして算出する。Next, the signal processing unit 31 of the estimation unit 30 calculates, for each receiver 20, a representative value Rx of the received signal corresponding to the radio signals Tx1 and Tx2 transmitted by the transmitter 10 (step S5). For each receiver 20, the signal processing unit 31 calculates the maximum value of the signal strength Rx1 and the signal strength Rx2 as the representative value Rx of the received signal.
次に、推定部30の位置推定部32は、発信機10の位置を推定する(ステップS6)。位置推定部32は、受信機20ごとに、受信信号の代表値Rxに基づいて、受信機20と発信機10との間の距離を推定する。位置推定部32は、例えば、受信信号の代表値Rxと発信機10の無線信号の電力とに基づいて、無線信号の減衰量を算出し、受信機20と発信機10との間の距離に換算する。位置推定部32は、受信機20ごとに発信機10との間の距離を推定し、受信機20の各々の位置情報を用いて、発信機10の位置を推定する。 Next, the position estimation unit 32 of the estimation unit 30 estimates the position of the transmitter 10 (step S6). The position estimation unit 32 estimates the distance between the receiver 20 and the transmitter 10 for each receiver 20 based on the representative value Rx of the received signal. The position estimation unit 32 calculates the amount of attenuation of the radio signal based on, for example, the representative value Rx of the received signal and the power of the radio signal from the transmitter 10, and converts it into the distance between the receiver 20 and the transmitter 10. The position estimation unit 32 estimates the distance to the transmitter 10 for each receiver 20, and estimates the position of the transmitter 10 using the position information of each receiver 20.
(3)受信信号の代表値算出処理
実施形態1に係る信号処理部31では、受信機20ごとに、発信機10が発信する無線信号に対応する受信信号の代表値Rxを算出する。信号処理部31は、例えば、無線信号Tx1に対応する受信信号の信号強度Rx1と、無線信号Tx2に対応する受信信号の信号強度Rx2とのうち最大値を受信信号の代表値Rxとして算出する。
(3) Calculation of Representative Value of Received Signal The signal processing unit 31 according to the first embodiment calculates, for each receiver 20, a representative value Rx of a received signal corresponding to a wireless signal transmitted by the transmitter 10. For example, the signal processing unit 31 calculates the maximum value of the signal strength Rx1 of the received signal corresponding to the wireless signal Tx1 and the signal strength Rx2 of the received signal corresponding to the wireless signal Tx2 as the representative value Rx of the received signal.
図3は、発信機10と受信機20との間の距離に対する受信信号の信号強度の値を示している。図3において、発信機10から受信機20に直接到達する直接波のみが受信機20に届く場合の信号強度の理論値を破線で示す。また、図3において、直接波と、発信機10から出力された後に反射を経て受信機20に到達する反射波との両方が到達する場合の理論値を実線で示す。なお、図3における一点鎖線は、無線信号の電力を一定に保ち、発信機10と受信機20との間の距離を変化させた場合の受信機20の受信信号の信号強度の実測値である。また、図3における信号強度Rxa、Rxbの各々は、無線信号Tx1、Tx2の各々に対応する。また、信号強度Rxa、Rxbにおいて、発信機10と受信機20との位置関係は同一であり、無線信号Tx1と無線信号Tx2の電力は等しい。 Figure 3 shows the signal strength values of the received signal versus the distance between the transmitter 10 and the receiver 20. In Figure 3, the dashed line indicates the theoretical value of signal strength when only direct waves reaching the receiver 20 directly from the transmitter 10 reach the receiver 20. Also, in Figure 3, the solid line indicates the theoretical value when both direct waves and reflected waves reaching the receiver 20 after being output from the transmitter 10 are received. The dashed-dotted line in Figure 3 represents the measured signal strength of the received signal at the receiver 20 when the power of the wireless signal is kept constant and the distance between the transmitter 10 and the receiver 20 is changed. Furthermore, the signal strengths Rxa and Rxb in Figure 3 correspond to the wireless signals Tx1 and Tx2, respectively. Furthermore, for signal strengths Rxa and Rxb, the positional relationship between the transmitter 10 and the receiver 20 is the same, and the power of the wireless signals Tx1 and Tx2 is equal.
図3に示すように、受信機20に直接波のみが到達する場合の理論値では、発信機10と受信機20との間の距離の増加に対して信号強度は単調減少する。これに対し、受信機20に直接波と反射波の両方が到達する場合の理論値では、直接波と反射波との干渉が生じるため、信号強度に対して発信機10と受信機20との間の距離が、必ずしも一対一で対応しない。また、直接波と反射波とは干渉によって弱めあう場合が多いため、図3に示すように、直接波と反射波との両方が受信機20に到達する場合の信号強度は、直接波のみが受信機20に到達する場合の信号強度より小さい場合が多い。 As shown in Figure 3, in the theoretical case where only direct waves reach the receiver 20, the signal strength monotonically decreases as the distance between the transmitter 10 and the receiver 20 increases. In contrast, in the theoretical case where both direct waves and reflected waves reach the receiver 20, interference occurs between the direct waves and the reflected waves, so the distance between the transmitter 10 and the receiver 20 does not necessarily correspond one-to-one to the signal strength. Furthermore, because direct waves and reflected waves often weaken each other due to interference, as shown in Figure 3, the signal strength when both direct waves and reflected waves reach the receiver 20 is often smaller than the signal strength when only direct waves reach the receiver 20.
また、発信機10と受信機20との間において反射波の経路は一つとは限らないため、発信機10と受信機20との位置関係が同一であっても、反射波の影響が一定でない場合がある。例えば、図3に示す信号強度Rxaと信号強度Rxbとでは、無線信号Tx1と無線信号Tx2とで電力が等しく、発信機10と受信機20との位置関係も同一であるが、信号強度が異なる。このような場合、受信信号の信号強度Rxaを用いて発信機10の位置を推定すると、受信機20と発信機10との間の推定距離が、受信機20と発信機10との間の距離より大きくなる。したがって、発信機10と受信機20との間の距離が正しく予測されず、発信機10の予測位置の誤差が大きくなる。 Furthermore, because there is not necessarily only one path for the reflected wave between the transmitter 10 and the receiver 20, the influence of the reflected wave may not be constant even if the relative positions of the transmitter 10 and the receiver 20 are the same. For example, in the case of the signal strengths Rxa and Rxb shown in Figure 3, the power of the radio signals Tx1 and Tx2 is equal, and the relative positions of the transmitter 10 and the receiver 20 are also the same, but the signal strengths are different. In such a case, if the position of the transmitter 10 is estimated using the signal strength Rxa of the received signal, the estimated distance between the receiver 20 and the transmitter 10 will be greater than the distance between the receiver 20 and the transmitter 10. Therefore, the distance between the transmitter 10 and the receiver 20 will not be predicted correctly, resulting in a large error in the predicted position of the transmitter 10.
これに対し、実施形態1に係る信号処理部31では、受信機20ごとに、無線信号Tx1に対応する受信信号の信号強度Rx1と、無線信号Tx2に対応する受信信号の信号強度Rx2とのうち最大値を受信信号の代表値Rxとして算出する。上述したように、直接波と反射波との干渉が生じている場合は、多くの場合に信号強度の低下が生じる。したがって、受信信号の信号強度Rx1と、受信信号の信号強度Rx2と、のうち、信号強度の強い方が、反射波による影響が小さい可能性が高い。すなわち、受信信号の信号強度Rx1と、受信信号の信号強度Rx2と、のうち、信号強度の大きい信号を受信信号の代表値Rxとして用いることで、反射波の影響を簡易な方法で抑制することができる。In contrast, the signal processing unit 31 according to the first embodiment calculates, for each receiver 20, the maximum value of the signal strength Rx1 of the received signal corresponding to the wireless signal Tx1 and the signal strength Rx2 of the received signal corresponding to the wireless signal Tx2 as the representative value Rx of the received signal. As described above, when interference occurs between a direct wave and a reflected wave, a decrease in signal strength often occurs. Therefore, the stronger of the signal strengths Rx1 and Rx2 of the received signal is more likely to be less affected by reflected waves. In other words, by using the signal strength Rx1 or Rx2 of the received signal with the greater signal strength as the representative value Rx of the received signal, the influence of reflected waves can be suppressed in a simple manner.
なお、実施形態1では、発信機10が異なる無線信号Tx1、Tx2を送信し、受信機20の各々が無線信号Tx1、Tx2に対応する受信信号の信号強度Rx1、Rx2を出力する。しかしながら、無線信号の送信回数は2回に限らず、3回以上行われてもよい。このような場合、受信機20は、無線信号に一対一で対応する受信信号の信号強度を出力する。そして、推定部30の信号処理部31では、受信機20ごとに、無線信号に一対一で対応する複数の受信信号の信号強度のうち最大値を、受信信号の代表値Rxとして算出する。 In embodiment 1, the transmitter 10 transmits different radio signals Tx1 and Tx2, and each receiver 20 outputs signal strengths Rx1 and Rx2 of received signals corresponding to the radio signals Tx1 and Tx2. However, the number of times a radio signal is transmitted is not limited to two, and may be three or more times. In such a case, the receiver 20 outputs the signal strength of the received signal that corresponds one-to-one to the radio signal. Then, the signal processing unit 31 of the estimation unit 30 calculates, for each receiver 20, the maximum value of the signal strengths of the multiple received signals that correspond one-to-one to the radio signals as the representative value Rx of the received signal.
(4)効果
実施形態1に係る推定システム1によれば、発信機10が複数の異なる無線信号Tx1、Tx2を送信する。また、推定部30の信号処理部31は、受信機20ごとに、発信機10が発信する無線信号に対応する受信信号の代表値Rxを算出する。また、推定部30の位置推定部32は、受信機20に一対一で対応する受信信号の代表値Rxを用いて、発信機10の位置を推定する。したがって、推定部30は、発信機10と受信機20との間の信号伝播において、反射波の影響が最も小さいと考えられる受信信号を代表信号とし、代表信号の信号強度を用いて発信機10の位置を推定する。これにより、実施形態1に係る推定システム1では、反射波の影響を小さくし、発信機10の位置推定の精度を向上することができる。
(4) Effects According to the estimation system 1 of the first embodiment, the transmitter 10 transmits a plurality of different radio signals Tx1 and Tx2. Furthermore, the signal processing unit 31 of the estimation unit 30 calculates, for each receiver 20, a representative value Rx of the received signal corresponding to the radio signal transmitted by the transmitter 10. Furthermore, the position estimation unit 32 of the estimation unit 30 estimates the position of the transmitter 10 using the representative value Rx of the received signal that corresponds one-to-one to the receiver 20. Therefore, the estimation unit 30 uses the received signal that is considered to be least affected by reflected waves in signal propagation between the transmitter 10 and the receiver 20 as a representative signal, and estimates the position of the transmitter 10 using the signal strength of the representative signal. This reduces the influence of reflected waves in the estimation system 1 of the first embodiment, thereby improving the accuracy of estimating the position of the transmitter 10.
また、実施形態1に係る推定システム1では、受信機20ごとに受信信号の代表値Rxを算出し、受信機20ごとの受信信号の代表値Rxを用いて発信機10の位置を推定する。したがって、無線信号の送信回数が増加しても演算量の増加を抑止することができる。 In addition, in the estimation system 1 according to embodiment 1, a representative value Rx of the received signal is calculated for each receiver 20, and the position of the transmitter 10 is estimated using the representative value Rx of the received signal for each receiver 20. Therefore, even if the number of times the wireless signal is transmitted increases, the amount of calculation can be prevented from increasing.
(変形例)
実施形態1に係る信号処理部31では、受信機20ごとに、複数の受信信号の信号強度のうち最大値を受信信号の代表値Rxとして算出する。しかしながら、受信信号の代表値Rxは、受信信号の信号強度Rx1、Rx2のうち最大値に限られない。
(Modification)
The signal processing unit 31 according to the first embodiment calculates the maximum value of the signal strengths of a plurality of received signals as the representative value Rx of the received signals for each receiver 20. However, the representative value Rx of the received signals is not limited to the maximum value of the signal strengths Rx1 and Rx2 of the received signals.
実施形態1の変形例に係る信号処理部31では、例えば、受信機20ごとに、受信信号の信号強度Rx1、Rx2の平均値を受信信号の代表値Rxとして算出する。 In the signal processing unit 31 relating to a modified example of embodiment 1, for example, for each receiver 20, the average value of the signal strengths Rx1 and Rx2 of the received signal is calculated as the representative value Rx of the received signal.
実施形態1の変形例に係る信号処理部31では、受信機20の各々から、無線信号の各々に一対一で対応する受信信号の信号強度を取得する。信号処理部31は、受信機20の各々から、n個(nは2以上の整数)の無線信号に対し、n個の受信信号の信号強度Rxi(iは1以上n以下の整数)を受信する。ここで、信号強度Rxiは、i番目の無線信号Txiに対応する受信信号の信号強度である。信号処理部31は、受信機20ごとに、受信信号の信号強度Rxiの平均値を受信信号の代表値Rxとして算出する。すなわち、受信信号の代表値Rxは、以下の数式で示される。 The signal processing unit 31 according to the modified example of embodiment 1 acquires the signal strength of received signals corresponding one-to-one to each wireless signal from each receiver 20. The signal processing unit 31 receives signal strengths Rxi (i is an integer between 1 and n) of n received signals for n wireless signals (n is an integer greater than or equal to 2) from each receiver 20. Here, signal strength Rxi is the signal strength of the received signal corresponding to the i-th wireless signal Txi. For each receiver 20, the signal processing unit 31 calculates the average value of the signal strengths Rxi of the received signals as a representative value Rx of the received signals. That is, the representative value Rx of the received signals is expressed by the following formula:
無線信号Txiに対応する受信信号の信号強度Rxiと、無線信号Txj(jは1以上n以下の整数であり、かつ、i≠j)に対応する受信信号の信号強度Rxjとで、直接波の伝播経路は大きく異ならない。したがって、受信信号の信号強度Rxiと、受信信号の信号強度Rxjとの間で、直接波に起因する成分の差は小さい。一方で、無線信号Txiに対応する受信信号の信号強度Rxiと、無線信号Txjに対応する受信信号の信号強度Rxjとで、反射波の伝播経路が異なる場合がある。したがって、受信信号の信号強度Rxiと、受信信号の信号強度Rxjとの間で、反射波に起因する成分の差は、直接波に起因する成分の差よりも大きい。したがって、複数の受信信号の信号強度Rxiの平均値を算出して受信信号の代表値Rxを算出することにより、受信信号の信号強度Rxiの各々における直接波の影響を強めあい、かつ、反射波の影響を相互に打ち消し合うことができる。すなわち、受信信号の代表値Rxは、受信信号の信号強度Rxiの各々と比較して反射波の影響が小さい。 The propagation paths of direct waves do not differ significantly between the signal strength Rxi of the received signal corresponding to wireless signal Txi and the signal strength Rxj of the received signal corresponding to wireless signal Txj (j is an integer between 1 and n, and i ≠ j). Therefore, the difference in the components due to direct waves between the signal strength Rxi of the received signal and the signal strength Rxj of the received signal is small. On the other hand, the propagation paths of reflected waves may differ between the signal strength Rxi of the received signal corresponding to wireless signal Txi and the signal strength Rxj of the received signal corresponding to wireless signal Txj. Therefore, the difference in the components due to reflected waves between the signal strength Rxi of the received signal and the signal strength Rxj of the received signal is greater than the difference in the components due to direct waves. Therefore, by calculating the average value of the signal strengths Rxi of multiple received signals to calculate the representative value Rx of the received signal, the influence of direct waves in each of the signal strengths Rxi of the received signal can be reinforced and the influence of reflected waves can be mutually canceled out. That is, the representative value Rx of the received signal is less affected by reflected waves than each of the signal strengths Rxi of the received signal.
したがって、実施形態1の変形例に係る推定システム1によっても、反射波の影響を簡易な方法で抑制することができる。 Therefore, the estimation system 1 relating to the modified example of embodiment 1 can also suppress the influence of reflected waves in a simple manner.
(実施形態2)
実施形態1に係る推定システム1では、受信機20ごとに受信信号の代表値Rxを算出し、各受信機20と発信機10との間の距離を推測して発信機10の位置を推定する。しかしながら、発信機10の位置推定方法は上述の方法に限られない。
(Embodiment 2)
In the estimation system 1 according to the first embodiment, a representative value Rx of the received signal is calculated for each receiver 20, and the distance between each receiver 20 and the transmitter 10 is estimated to estimate the position of the transmitter 10. However, the method for estimating the position of the transmitter 10 is not limited to the above-described method.
実施形態2に係る推定システム1aは、図4に示すように、複数の受信機20と推定部30とに替えて複数(図4では1つのみ図示)の受信機20aと推定部30aとを備える。実施形態2に係る推定システム1aは、受信機20aと推定部30aが、発信機10と受信機20aの伝播経路の向きを推定し発信機10の位置を推定する点で、実施形態1に係る推定システム1と異なる。 As shown in Figure 4, the estimation system 1a according to the second embodiment includes multiple receivers 20a and multiple estimation units 30a (only one is shown in Figure 4) instead of multiple receivers 20 and multiple estimation units 30. The estimation system 1a according to the second embodiment differs from the estimation system 1 according to the first embodiment in that the receiver 20a and the estimation unit 30a estimate the direction of the propagation path between the transmitter 10 and the receiver 20a and estimate the position of the transmitter 10.
(1)構成
図4に示すように、実施形態2に係る推定システム1aは、発信機10と、複数の受信機20aと、推定部30aとを備えている。
(1) Configuration As shown in FIG. 4, an estimation system 1a according to the second embodiment includes a transmitter 10, a plurality of receivers 20a, and an estimation unit 30a.
(1.1)受信機
受信機20aは、発信機10が出力する無線信号Tx1、Tx2を受信するための受信装置である。実施形態1と同様、推定システム1aは複数の受信機20aを備えているが、図4では1つの受信機20aを示している。受信機20aは、3つのアンテナ21a~21cと、受信部22aとを備える。
(1.1) Receiver The receiver 20a is a receiving device for receiving the radio signals Tx1 and Tx2 output by the transmitter 10. As in the first embodiment, the estimation system 1a includes multiple receivers 20a, but only one receiver 20a is shown in Fig. 4. The receiver 20a includes three antennas 21a to 21c and a receiving unit 22a.
受信部22aは、3つのアンテナ21a~21cを用いて発信機10が出力する無線信号Tx1、Tx2を受信する。受信部22aは、3つのアンテナ21a~21cの各々から入力される3つの入力信号IS1~IS3(図5参照)に対して合成処理を行い、4つの合成信号SS1~SS4(図5参照)を出力する。 The receiver 22a receives the radio signals Tx1 and Tx2 output by the transmitter 10 using the three antennas 21a to 21c. The receiver 22a performs synthesis processing on the three input signals IS1 to IS3 (see Figure 5) input from each of the three antennas 21a to 21c, and outputs four synthesis signals SS1 to SS4 (see Figure 5).
図5に示すように、受信部22aは、位相合成部25と出力部24とを備える。位相合成部25は、複数(図示例では5つ)の位相合成器23a、23b、23c、23d、23eを備える。なお、以下の説明において、位相合成器23a、23b、23c、23d、23eを区別せずに説明する場合は、位相合成器23という。位相合成器23は、例えば90度ハイブリッドユニット(ハイブリッド素子)などで構成される。実施形態2に係る位相合成器23は、第1入力端子I1及び第2入力端子I2に入力される3つの入力信号IS1~IS3と比べて、電力値が1/√2倍の信号を第1出力端子O1及び第2出力端子O2から出力する。また、位相合成器23は、第1入力端子I1に入力される3つの入力信号IS1~IS3と比べて、同位相の信号を第1出力端子O1から出力し、位相が90度遅れた信号を第2出力端子O2から出力する。 As shown in FIG. 5, the receiving unit 22a includes a phase combining unit 25 and an output unit 24. The phase combining unit 25 includes multiple (five in the illustrated example) phase combiners 23a, 23b, 23c, 23d, and 23e. In the following description, when the phase combiners 23a, 23b, 23c, 23d, and 23e are not distinguished from one another, they are referred to as phase combiners 23. The phase combiner 23 is configured, for example, by a 90-degree hybrid unit (hybrid element). The phase combiner 23 in embodiment 2 outputs from the first output terminal O1 and the second output terminal O2 a signal whose power value is 1/√2 times that of the three input signals IS1 to IS3 input to the first input terminal I1 and the second input terminal I2. Furthermore, the phase synthesizer 23 outputs a signal of the same phase from the first output terminal O1 compared to the three input signals IS1 to IS3 input to the first input terminal I1, and outputs a signal whose phase is delayed by 90 degrees from the second output terminal O2.
位相合成器23aは、第1入力端子I1に入力される入力信号IS1と比べて、電力値が1/√2倍で同相の信号IS4を第1出力端子O1から出力する。 The phase synthesizer 23a outputs a signal IS4 from the first output terminal O1 that has a power value 1/√2 times that of the input signal IS1 input to the first input terminal I1 and is in phase with the input signal IS4.
位相合成器23bは、第1入力端子I1に入力される入力信号IS2と比べて、電力値が1/√2倍で位相が90度遅れた信号IS5を、第2出力端子O2から出力する。また、位相合成器23bは、入力信号IS2と比べて、電力値が1/√2倍で同位相の信号IS6を、第1出力端子O1から出力する。 The phase combiner 23b outputs from the second output terminal O2 a signal IS5 whose power value is 1/√2 times and whose phase is delayed by 90 degrees compared to the input signal IS2 input to the first input terminal I1. The phase combiner 23b also outputs from the first output terminal O1 a signal IS6 whose power value is 1/√2 times and whose phase is the same as the input signal IS2.
位相合成器23cは、第2入力端子I2に入力される入力信号IS3と比べて、電力値が1/√2倍で同相の信号IS7を第2出力端子O2から出力する。 The phase synthesizer 23c outputs a signal IS7 from the second output terminal O2 that has a power value 1/√2 times that of the input signal IS3 input to the second input terminal I2 and is in phase with the input signal IS7.
位相合成器23dは、第2入力端子I2で信号IS4を受け付け、第1入力端子I1で信号IS5を受け付ける。位相合成器23dは、信号IS4と比べて電力値が1/√2倍で位相が90度遅れた信号と、信号IS5と比べて電力値が1/√2倍で同位相の信号と、を足し合わせた合成信号SS1を第1出力端子O1から出力する。また、位相合成器23dは、信号IS4と比べて電力値が1/√2倍で同位相の信号と、信号IS5と比べて電力値が1/√2倍で位相が90度遅れた信号と、を足し合わせた合成信号SS2を第2出力端子O2から出力する。 Phase combiner 23d receives signal IS4 at its second input terminal I2 and signal IS5 at its first input terminal I1. Phase combiner 23d outputs combined signal SS1 from its first output terminal O1, which is the sum of a signal whose power value is 1/√2 times that of signal IS4 and whose phase is delayed by 90 degrees, and a signal whose power value is 1/√2 times that of signal IS5 and whose phase is the same. Phase combiner 23d also outputs combined signal SS2 from its second output terminal O2, which is the sum of a signal whose power value is 1/√2 times that of signal IS4 and whose phase is the same, and a signal whose power value is 1/√2 times that of signal IS5 and whose phase is delayed by 90 degrees.
位相合成器23eは、第2入力端子I2で信号IS6を受け付け、第1入力端子I1で信号IS7を受け付ける。位相合成器23eは、信号IS6と比べて電力値が1/√2倍で位相が90度遅れた信号と、信号IS7と比べて電力値が1/√2倍で同位相の信号と、を足し合わせた合成信号SS3を第1出力端子O1から出力する。また、位相合成器23eは、信号IS6と比べて電力値が1/√2倍で同位相の信号と、信号IS7と比べて電力値が1/√2倍で位相が90度遅れた信号と、を足し合わせた合成信号SS4を第2出力端子O2から出力する。 Phase combiner 23e receives signal IS6 at its second input terminal I2 and signal IS7 at its first input terminal I1. Phase combiner 23e outputs combined signal SS3 from its first output terminal O1, which is the sum of a signal whose power value is 1/√2 times that of signal IS6 and whose phase is delayed by 90 degrees, and a signal whose power value is 1/√2 times that of signal IS7 and whose phase is the same. Phase combiner 23e also outputs combined signal SS4 from its second output terminal O2, which is the sum of a signal whose power value is 1/√2 times that of signal IS6 and whose phase is the same, and a signal whose power value is 1/√2 times that of signal IS7 and whose phase is delayed by 90 degrees.
出力部24は、無線信号の各々に対し、位相合成部25によって生成される4つの合成信号SS1~SS4を、推定部30に出力する。以下、i番目の無線信号に対応する合成信号SS1、SS2、SS3、及びSS4の組み合わせ(信号セット)を、受信信号セットRviという。また、受信信号セットRviに含まれる合成信号SS1、SS2、SS3、SS4の各々を合成信号SSi1、SSi2、SSi3、SSi4という。例えば、1番目の無線信号Tx1に対応する受信信号セットRv1に含まれる合成信号SS1、SS2、SS3、SS4の各々は、合成信号SS11、SS12、SS13、SS14である(図6参照)。また、2番目の無線信号Tx2に対応する受信信号セットRv2に含まれる合成信号SS1、SS2、SS3、SS4の各々は、合成信号SS21、SS22、SS23、SS24である(図6参照)。The output unit 24 outputs four composite signals SS1 to SS4 generated by the phase synthesis unit 25 for each wireless signal to the estimation unit 30. Hereinafter, the combination (signal set) of composite signals SS1, SS2, SS3, and SS4 corresponding to the i-th wireless signal is referred to as the received signal set Rvi. Furthermore, the composite signals SS1, SS2, SS3, and SS4 included in the received signal set Rvi are referred to as composite signals SSi1, SSi2, SSi3, and SSi4, respectively. For example, the composite signals SS1, SS2, SS3, and SS4 included in the received signal set Rv1 corresponding to the first wireless signal Tx1 are composite signals SS11, SS12, SS13, and SS14, respectively (see Figure 6). Furthermore, the composite signals SS1, SS2, SS3, and SS4 included in the received signal set Rv2 corresponding to the second wireless signal Tx2 are composite signals SS21, SS22, SS23, and SS24, respectively (see FIG. 6).
(1.2)推定部
推定部30aは、図4に示すように、複数の受信機20aから複数の無線信号の各々に対応する受信信号セットRviを受信する。推定部30aは、受信機20aの各々について、受信信号セットRviの代表信号Rrを算出する。そして、推定部30aは、受信機20aごとの代表信号Rrに基づいて、発信機10の位置を推定する。
(1.2) Estimation Unit As shown in FIG. 4, the estimation unit 30a receives a received signal set Rvi corresponding to each of a plurality of wireless signals from a plurality of receivers 20a. The estimation unit 30a calculates a representative signal Rr of the received signal set Rvi for each of the receivers 20a. The estimation unit 30a then estimates the position of the transmitter 10 based on the representative signal Rr for each receiver 20a.
推定部30aは、信号処理部31aと、位置推定部32aとを備える。 The estimation unit 30a comprises a signal processing unit 31a and a position estimation unit 32a.
(1.2.1)信号処理部
信号処理部31aは、複数の受信機20aの各々から、複数の無線信号の各々に対応する受信信号セットRviを受信する。そして、信号処理部31aは、受信機20aごとに、代表信号Rrを算出する。
(1.2.1) Signal Processing Unit The signal processing unit 31a receives a received signal set Rvi corresponding to each of the plurality of wireless signals from each of the plurality of receivers 20a. Then, the signal processing unit 31a calculates a representative signal Rr for each of the receivers 20a.
信号処理部31aは、受信機20aごとに、以下の処理を行う。すなわち、信号処理部31aは、複数の受信信号セットRviに含まれる全てのSS1の代表信号を生成し、合成信号SS1の代表信号SSr1とする。代表信号SSr1は、例えば、複数のSS1のうち、信号強度が最も大きい合成信号SS1の振幅値である。例えば、発信機10が2つの無線信号Tx1、Tx2を発信する場合、無線信号Tx1に対応する合成信号SS1(SS11)と、無線信号Tx2に対応する合成信号SS1(SS21)と、のうち、信号強度の大きい合成信号の振幅値を、代表信号SSr1とする。 The signal processing unit 31a performs the following processing for each receiver 20a. That is, the signal processing unit 31a generates a representative signal of all SS1s included in the multiple received signal sets Rvi, and sets this as the representative signal SSr1 of the composite signal SS1. The representative signal SSr1 is, for example, the amplitude value of the composite signal SS1 with the greatest signal strength among the multiple SS1s. For example, if the transmitter 10 transmits two radio signals Tx1 and Tx2, the amplitude value of the composite signal with the greatest signal strength between the composite signal SS1 (SS11) corresponding to the radio signal Tx1 and the composite signal SS1 (SS21) corresponding to the radio signal Tx2 is set as the representative signal SSr1.
同様に、信号処理部31aは、複数の受信信号セットRviに含まれる全てのSSi2の代表信号を生成し、合成信号SS2の代表信号SSr2とする。代表信号SSr2は、例えば、複数のSSi2のうち、信号強度が最も大きい合成信号の振幅値である。Similarly, the signal processing unit 31a generates a representative signal of all SSi2 included in the multiple received signal sets Rvi and sets this as the representative signal SSr2 of the composite signal SS2. The representative signal SSr2 is, for example, the amplitude value of the composite signal with the greatest signal strength among the multiple SSi2.
同様に、信号処理部31aは、複数の受信信号セットRviに含まれる全てのSSi3の代表信号を生成し、合成信号SS3の代表信号SSr3とする。代表信号SSr3は、例えば、複数のSSi3のうち、信号強度が最も大きい合成信号の振幅値である。Similarly, the signal processing unit 31a generates a representative signal of all SSi3 included in the multiple received signal sets Rvi and sets this as the representative signal SSr3 of the composite signal SS3. The representative signal SSr3 is, for example, the amplitude value of the composite signal with the greatest signal strength among the multiple SSi3.
同様に、信号処理部31aは、複数の受信信号セットRviに含まれる全てのSSi4の代表信号を生成し、合成信号SS4の代表信号SSr4とする。代表信号SSr4は、例えば、複数のSSi4のうち、信号強度が最も大きい合成信号の振幅値である。Similarly, the signal processing unit 31a generates a representative signal of all SSi4 included in the multiple received signal sets Rvi and sets this as the representative signal SSr4 of the composite signal SS4. The representative signal SSr4 is, for example, the amplitude value of the composite signal with the greatest signal strength among the multiple SSi4.
信号処理部31aは、受信機20aごとに算出した代表信号SSr1、SSr2、SSr3、SSr4の組み合わせを、受信機20aに対応する代表信号Rrとして出力する。 The signal processing unit 31a outputs the combination of representative signals SSr1, SSr2, SSr3, and SSr4 calculated for each receiver 20a as the representative signal Rr corresponding to the receiver 20a.
(1.2.2)位置推定部
位置推定部32aは、複数の受信機20aごとの代表信号Rrと、複数の受信機20の各々の位置情報とを用いて、発信機10の位置を推定する。
(1.2.2) Position Estimation Unit The position estimation unit 32 a estimates the position of the transmitter 10 using the representative signal Rr for each of the multiple receivers 20 a and the position information of each of the multiple receivers 20 .
受信機20aのアンテナ21aと発信機10のアンテナ12との間の複素伝播チャネルをh1とする。また、受信機20aのアンテナ21bと発信機10のアンテナ12との間の複素伝播チャネルをh2とする。また、受信機20aのアンテナ21cと発信機10のアンテナ12との間の複素伝播チャネルをh3とする。また、アンテナ21aとアンテナ21bとの間の距離、及び、アンテナ21bとアンテナ21cとの間の距離をd1とする。また、アンテナ21aとアンテナ21bとアンテナ21cとで構成されるアレーアンテナのブロードサイド方向を基準として角度θ1の位置に発信機10が存在する。 Let h1 be the complex propagation channel between antenna 21a of receiver 20a and antenna 12 of transmitter 10. Let h2 be the complex propagation channel between antenna 21b of receiver 20a and antenna 12 of transmitter 10. Let h3 be the complex propagation channel between antenna 21c of receiver 20a and antenna 12 of transmitter 10. Let d1 be the distance between antenna 21a and antenna 21b, and the distance between antenna 21b and antenna 21c. Let transmitter 10 be located at an angle θ1 based on the broadside direction of the array antenna composed of antennas 21a, 21b, and 21c.
伝播チャネルはまとめて、式(1)と表すことができる。 The propagation channels can be collectively expressed as equation (1).
この伝播チャネルの相関行列Rは、式(2)と表すことができる。 The correlation matrix R of this propagation channel can be expressed as equation (2).
ここで、記号Hは複素共役転置を示し、記号*は複素共役を示す。通常、相関行列Rの対角項は実数となり、非対角項は複素数となる。相関行列Rを求めることで、位置推定部32aは、受信機20に対する無線信号の到来方向を推定することができる。位置推定部32aは、信号強度に関する情報に基づいて、相関行列Rを求める。式(1)の伝播チャネルを用いると、位置推定部32に入力される4つの代表信号の振幅値SSr1~SSr4は、式(3)~式(6)で表すことができる。 Here, the symbol H denotes complex conjugate transpose, and the symbol * denotes complex conjugate. Typically, the diagonal terms of the correlation matrix R are real numbers, and the off-diagonal terms are complex numbers. By calculating the correlation matrix R, the position estimation unit 32a can estimate the direction of arrival of the wireless signal to the receiver 20. The position estimation unit 32a calculates the correlation matrix R based on information related to signal strength. Using the propagation channel of equation (1), the amplitude values SSr1 to SSr4 of the four representative signals input to the position estimation unit 32 can be expressed by equations (3) to (6).
|y1|は、位相合成器23dの第1出力端子O1から出力される合成信号SS1の代表信号SSr1の値を示している。|y2|は、位相合成器23dの第2出力端子O2から出力される合成信号SS2の代表信号SSr2の値を示している。|y3|は、位相合成器23eの第1出力端子O1から出力される合成信号SS3の代表信号SSr3の値を示している。|y4|は、位相合成器23eの第2出力端子O2から出力される合成信号SS4の代表信号SSr4の値を示している。また、信号強度から式(3)~(6)の左辺のチャネルの利得は、式(7)~式(10)で表すことができる。 |y1| indicates the value of the representative signal SSr1 of the combined signal SS1 output from the first output terminal O1 of the phase combiner 23d. |y2| indicates the value of the representative signal SSr2 of the combined signal SS2 output from the second output terminal O2 of the phase combiner 23d. |y3| indicates the value of the representative signal SSr3 of the combined signal SS3 output from the first output terminal O1 of the phase combiner 23e. |y4| indicates the value of the representative signal SSr4 of the combined signal SS4 output from the second output terminal O2 of the phase combiner 23e. Furthermore, the gain of the channel on the left side of equations (3) to (6) can be expressed from the signal strength using equations (7) to (10).
位相合成器23dを介して得られる利得の差に注目すると、式(11)が得られる。 If we focus on the gain difference obtained through the phase synthesizer 23d, we obtain equation (11).
また、式(11)の関係より、式(12)が得られ、R12及びR21の実部を求めることができる。ここで、αはR12の偏角を示す。 Furthermore, from the relationship in equation (11), equation (12) is obtained, and the real parts of R12 and R21 can be calculated. Here, α indicates the argument of R12.
また、位相合成器23dを介して得られる利得の和に注目すると、相加相乗平均の関係より、式(13)が得られる。 Furthermore, if we focus on the sum of the gains obtained through the phase combiner 23d, equation (13) is obtained from the arithmetic and geometric mean relationship.
ここで、発信機10のアンテナ12からアンテナ21aまでの伝播損と、アンテナ12からアンテナ21bまでの伝播損とが等しく、|h1|と|h2|とがほぼ等しいとする。|h1|と|h2|とがほぼ等しい場合、R12の偏角であるαは、式(14)で表すことができる。 Here, assume that the propagation loss from antenna 12 of transmitter 10 to antenna 21a is equal to the propagation loss from antenna 12 to antenna 21b, and that |h1| and |h2| are approximately equal. When |h1| and |h2| are approximately equal, α, the argument of R12, can be expressed by equation (14).
また、|h1|と|h2|とがほぼ等しい場合、式(15)が得られる。 Also, when |h1| and |h2| are approximately equal, equation (15) is obtained.
ここでAは実数の定数である。式(2)に示される相関行列Rのうち、代表信号SSr1、SSr2に関する相関行列をR1と定義する。相関行列R1をA及びαを用いて表すと、式(16)が得られる。 where A is a real constant. Of the correlation matrix R shown in equation (2), the correlation matrix for representative signals SSr1 and SSr2 is defined as R1. When correlation matrix R1 is expressed using A and α, equation (16) is obtained.
次に、位相合成器23eを介して得られる利得の差に注目すると、式(17)が得られ、R23及びR32の虚部を求めることができる。ここで、βはR23の偏角を示す。Next, by focusing on the difference in gain obtained through the phase combiner 23e, we obtain equation (17), which allows us to calculate the imaginary parts of R23 and R32. Here, β represents the argument of R23.
また、位相合成器23eを介して得られる利得の和に注目すると、相加相乗平均の関係より、式(18)が得られる。ここで、発信機10のアンテナ12からアンテナ21bの伝播損と、アンテナ12からアンテナ21cの伝播損とが等しく、|h2|と|h3|とがほぼ等しいとする。 Furthermore, if we focus on the sum of the gains obtained through phase combiner 23e, we obtain equation (18) from the arithmetic and geometric mean relationship. Here, we assume that the propagation loss from antenna 12 of transmitter 10 to antenna 21b is equal to the propagation loss from antenna 12 to antenna 21c, and that |h2| and |h3| are approximately equal.
|h2|と|h3|とがほぼ等しい場合、R23の偏角であるβは、式(19)で表すことができる。 When |h2| and |h3| are approximately equal, the argument β of R23 can be expressed by equation (19).
同様に、|h2|と|h3|とがほぼ等しい場合、式(20)が得られる。ここで、Bは実数の定数である。Similarly, when |h2| and |h3| are approximately equal, we obtain equation (20), where B is a real constant.
相関行列Rのうち、代表信号SSr3、SSr4に関する相関行列をR2と定義する。相関行列R2をB及びβを用いて表すと、式(21)が得られ、相関行列が推定される。Of the correlation matrix R, the correlation matrix for representative signals SSr3 and SSr4 is defined as R2. When correlation matrix R2 is expressed using B and β, equation (21) is obtained, and the correlation matrix is estimated.
また、R13はアンテナ21aとアンテナ21cとの間の無線信号の相関を表している。R13は、求めた|R23|を用いて、式(22)で表すことができる。 Furthermore, R13 represents the correlation of the radio signals between antenna 21a and antenna 21c. R13 can be expressed by equation (22) using the calculated |R23|.
以上より、推定された相関行列Rは、式(23)で表すことができる。 From the above, the estimated correlation matrix R can be expressed as equation (23).
位置推定部32は、相関行列Rに様々な到来方向推定アルゴリズムを用いることにより、発信機10の方向推定を行うことができる。具体的には、ビームフォーマ法を用いる場合、位置推定部32は、相関行列Rと式(24)で示されるステアリングベクトル(理論値)との積から、相関行列Rとステアリングベクトルとの相関をとることで発信機10の方向推定を行うことができる。The position estimation unit 32 can estimate the direction of the transmitter 10 by using various direction-of-arrival estimation algorithms for the correlation matrix R. Specifically, when using the beamformer method, the position estimation unit 32 can estimate the direction of the transmitter 10 by calculating the correlation between the correlation matrix R and the steering vector (theoretical value) shown in equation (24) from the product of the correlation matrix R and the steering vector.
ここで、dはアンテナの間隔であり、kは波数である。波数kは、波長λに対し、k=2π/λである。このステアリングベクトルと相関行列Rとを用いて評価関数P(θ)は式(25)で示すことができる。 Here, d is the antenna spacing and k is the wave number. The wave number k is k = 2π/λ, where λ is the wavelength. Using this steering vector and the correlation matrix R, the evaluation function P(θ) can be expressed as equation (25).
位置推定部32は、式(25)のθに様々な値を代入し、評価関数P(θ)が最大になる方向が、受信機20aを基準とした発信機10の方向であると判断する。 The position estimation unit 32 substitutes various values for θ in equation (25) and determines that the direction in which the evaluation function P(θ) is maximized is the direction of the transmitter 10 relative to the receiver 20a.
位置推定部32は、受信機20aごとに上述した推定を行い、受信機20aの位置を基準とした発信機10の存在範囲を推定する。発信機10の存在範囲は、受信機20aのアンテナ21a~21cの位置を通過する直線上に推定される。そして、位置推定部32は、受信機20aの位置を基準とした発信機10の存在範囲を仮想空間上に描画し、発信機10の存在範囲の交点となる位置を発信機10の位置として算出する。 The position estimation unit 32 performs the above-mentioned estimation for each receiver 20a and estimates the range of presence of the transmitter 10 based on the position of the receiver 20a. The range of presence of the transmitter 10 is estimated on a straight line passing through the positions of the antennas 21a to 21c of the receiver 20a. The position estimation unit 32 then draws the range of presence of the transmitter 10 based on the position of the receiver 20a in a virtual space and calculates the position of the transmitter 10 as the intersection of the range of presence of the transmitter 10.
(2)動作
実施形態2に係る推定システム1aの動作を図6のシーケンス図を用いて説明する。
(2) Operation The operation of the estimation system 1a according to the second embodiment will be described with reference to the sequence diagram of FIG.
最初に、発信機10は、無線信号Tx1を出力する(ステップS1)。発信機10のアンテナ12から出力された無線信号Tx1の一部は、各々の受信機20aのアンテナ21a~21cの各々に直接到達する。また、発信機10のアンテナ12から出力された無線信号Tx1の一部は、発信機10及び受信機20aとは異なる物体に反射した後、アンテナ21a~21cの各々に到達する。 First, the transmitter 10 outputs a radio signal Tx1 (step S1). A portion of the radio signal Tx1 output from the antenna 12 of the transmitter 10 reaches each of the antennas 21a to 21c of each receiver 20a directly. Furthermore, a portion of the radio signal Tx1 output from the antenna 12 of the transmitter 10 reaches each of the antennas 21a to 21c after being reflected by an object other than the transmitter 10 and the receiver 20a.
次に、受信機20aの各々は、無線信号Tx1の受信処理を行う(ステップS12)。受信機20aの各々は、無線信号Tx1に基づく合成信号SS11~SS14を出力する。Next, each receiver 20a performs reception processing of the wireless signal Tx1 (step S12). Each receiver 20a outputs composite signals SS11 to SS14 based on the wireless signal Tx1.
次に、発信機10は、無線信号Tx2を出力する(ステップS3)。発信機10のアンテナ12から出力された無線信号Tx2は、各々の受信機20aのアンテナ21a~21cに直接到達し、又は、発信機10及び受信機20aとは異なる物体に反射した後、アンテナ21a~21cの各々に到達する。Next, the transmitter 10 outputs a radio signal Tx2 (step S3). The radio signal Tx2 output from the antenna 12 of the transmitter 10 reaches the antennas 21a to 21c of each receiver 20a directly, or reaches each of the antennas 21a to 21c after being reflected by an object other than the transmitter 10 and the receiver 20a.
次に、受信機20aの各々は、無線信号Tx2の受信処理を行う(ステップS14)。受信機20aの各々は、無線信号Tx2に基づく合成信号SS21~SS24を出力する。Next, each receiver 20a performs reception processing of the radio signal Tx2 (step S14). Each receiver 20a outputs composite signals SS21 to SS24 based on the radio signal Tx2.
次に、推定部30aの信号処理部31aは、受信機20aごとに、発信機10が発信する無線信号Tx1及びTx2に対応する代表信号Rrを出力する(ステップS15)。信号処理部31aは、受信機20aごとに、以下の処理を行う。信号処理部31aは、合成信号SS11と、合成信号SS21と、のうち、信号強度の大きい合成信号の振幅値を、代表信号SSr1とする。また、信号処理部31aは、合成信号SS12と、合成信号SS22と、のうち、信号強度の大きい合成信号の振幅値を、代表信号SSr2とする。また、信号処理部31aは、合成信号SS13と、合成信号SS23と、のうち、信号強度の大きい合成信号の振幅値を、代表信号SSr3とする。また、信号処理部31aは、合成信号SS14と、合成信号SS24と、のうち、信号強度の大きい合成信号の振幅値を、代表信号SSr4とする。 Next, the signal processing unit 31a of the estimation unit 30a outputs, for each receiver 20a, a representative signal Rr corresponding to the radio signals Tx1 and Tx2 transmitted by the transmitter 10 (step S15). The signal processing unit 31a performs the following processing for each receiver 20a. The signal processing unit 31a designates the amplitude value of the combined signal having the greater signal strength, between combined signals SS11 and SS21, as representative signal SSr1. The signal processing unit 31a also designates the amplitude value of the combined signal having the greater signal strength, between combined signals SS12 and SS22, as representative signal SSr2. The signal processing unit 31a also designates the amplitude value of the combined signal having the greater signal strength, between combined signals SS13 and SS23, as representative signal SSr3. The signal processing unit 31a also designates the amplitude value of the combined signal having the greater signal strength, between combined signals SS14 and SS24, as representative signal SSr4.
次に、推定部30aの位置推定部32aは、発信機10の位置を推定する(ステップS16)。位置推定部32aは、受信機20aごとに、代表信号Rrに基づいて、受信機20aを基準とした発信機10の方位を推定する。位置推定部32は、受信機20ごとに発信機10の方位を推定し、受信機20aの各々の位置情報を用いて、発信機10の位置を推定する。Next, the position estimation unit 32a of the estimation unit 30a estimates the position of the transmitter 10 (step S16). For each receiver 20a, the position estimation unit 32a estimates the orientation of the transmitter 10 relative to the receiver 20a based on the representative signal Rr. The position estimation unit 32 estimates the orientation of the transmitter 10 for each receiver 20a and estimates the position of the transmitter 10 using the position information of each receiver 20a.
(3)効果
実施形態2に係る推定システム1aによれば、発信機10が複数の異なる無線信号Tx1、Tx2を送信する。また、推定部30aの信号処理部31aは、受信機20aごとに、発信機10が発信する無線信号に対応する代表信号Rrを算出する。また、推定部30aの位置推定部32aは、受信機20aに一対一で対応する代表信号Rrを用いて、発信機10の位置を推定する。すなわち、推定部30aは、受信機20aごとの合成信号SS1~SS4の各々について、反射波の影響が小さく信号強度の大きい合成信号の振幅値SSr1、SSr2、SSr3及びSSr4を発信機10の位置推定に用いる。これにより、実施形態2に係る推定システム1aでは、反射波の影響を小さくし、発信機10の位置推定の精度を向上することができる。
(3) Effects According to the estimation system 1a of the second embodiment, the transmitter 10 transmits a plurality of different radio signals Tx1 and Tx2. Furthermore, the signal processing unit 31a of the estimation unit 30a calculates, for each receiver 20a, a representative signal Rr corresponding to the radio signal transmitted by the transmitter 10. Furthermore, the position estimation unit 32a of the estimation unit 30a estimates the position of the transmitter 10 using the representative signal Rr that corresponds one-to-one to the receiver 20a. That is, for each of the composite signals SS1 to SS4 for each receiver 20a, the estimation unit 30a uses the amplitude values SSr1, SSr2, SSr3, and SSr4 of the composite signal that is less affected by reflected waves and has a high signal strength to estimate the position of the transmitter 10. As a result, the estimation system 1a of the second embodiment can reduce the influence of reflected waves and improve the accuracy of estimating the position of the transmitter 10.
また、実施形態2に係る推定システム1aでは、受信機20aごとに代表信号Rrを算出し、受信機20aごとの代表信号Rrを用いて発信機10の位置を推定する。したがって、無線信号の送信回数が増加しても演算量の増加を抑止することができる。 In addition, in the estimation system 1a according to embodiment 2, a representative signal Rr is calculated for each receiver 20a, and the representative signal Rr for each receiver 20a is used to estimate the position of the transmitter 10. Therefore, even if the number of times that wireless signals are transmitted increases, the amount of calculation can be prevented from increasing.
(変形例)
実施形態2に係る信号処理部31aでは、合成信号SS1のうち信号強度が最大の信号、合成信号SS2のうち信号強度が最大の信号、合成信号SS3のうち信号強度が最大の信号、及び合成信号SS4のうち信号強度が最大の信号、を代表信号Rrとする。しかしながら、代表信号Rrの各成分は、信号強度が最大の信号に限られない。
(Modification)
In the signal processing unit 31a according to the second embodiment, the signal with the greatest signal strength among the composite signals SS1, SS2, SS3, and SS4 is defined as the representative signal Rr. However, each component of the representative signal Rr is not limited to the signal with the greatest signal strength.
実施形態2の変形例に係る信号処理部31aでは、例えば、受信機20aごとに、合成信号SS1の信号強度の平均、合成信号SS2の信号強度の平均、合成信号SS3の信号強度平均、及び合成信号SS4の信号強度の平均、を代表信号Rrとする。 In the signal processing unit 31a relating to a modified example of embodiment 2, for example, for each receiver 20a, the average signal strength of the composite signal SS1, the average signal strength of the composite signal SS2, the average signal strength of the composite signal SS3, and the average signal strength of the composite signal SS4 are set as the representative signal Rr.
実施形態2の変形例に係る信号処理部31aでは、受信機20aの各々から、合成信号SS1~SS4を取得する。信号処理部31aは、n回の無線信号の各々に対応する合成信号SSi1の信号強度を平均して代表信号SSr1の信号強度とする。すなわち、信号処理部31aは、以下の数式に基づいて代表信号SSr1の信号強度を算出する。 The signal processing unit 31a according to a modified example of embodiment 2 acquires composite signals SS1 to SS4 from each of the receivers 20a. The signal processing unit 31a averages the signal strengths of the composite signal SSi1 corresponding to each of the n wireless signals to obtain the signal strength of the representative signal SSr1. That is, the signal processing unit 31a calculates the signal strength of the representative signal SSr1 based on the following formula:
同様に、信号処理部31aは、以下の数式に基づいて代表信号SSr2を算出する。 Similarly, the signal processing unit 31a calculates the representative signal SSr2 based on the following formula.
同様に、信号処理部31aは、以下の数式に基づいて代表信号SSr3を算出する。 Similarly, the signal processing unit 31a calculates the representative signal SSr3 based on the following formula.
同様に、信号処理部31aは、以下の数式に基づいて代表信号SSr4を算出する。 Similarly, the signal processing unit 31a calculates the representative signal SSr4 based on the following formula.
1つの受信機20aにおける合成信号SS1においても、無線信号Txiに対応する合成信号SSi1と、無線信号Txjに対応する合成信号SSj1との間で、直接波に起因する成分の差は小さいが、反射波に起因する成分の差は、直接波に起因する成分の差よりも大きい。したがって、複数の無線信号に係る合成信号SSi1の振幅値の平均値を代表信号の振幅値SSr1とすることにより、複数の合成信号SSi1の振幅値の間で反射波の影響を相互に打ち消し合わせ、反射波の影響の小さい代表信号SSr1を生成できる。合成信号SSi2~SSi4の振幅値についても同様である。Even for the combined signal SS1 in one receiver 20a, the difference in the component due to direct waves between combined signal SSi1 corresponding to wireless signal Txi and combined signal SSj1 corresponding to wireless signal Txj is small, but the difference in the component due to reflected waves is greater than the difference in the component due to direct waves. Therefore, by setting the average amplitude value of combined signal SSi1 corresponding to multiple wireless signals as the amplitude value SSr1 of the representative signal, the effects of reflected waves can be mutually canceled out between the amplitude values of multiple combined signals SSi1, generating a representative signal SSr1 that is less affected by reflected waves. The same applies to the amplitude values of combined signals SSi2 to SSi4.
したがって、変形例に係る推定システム1aによっても、反射波の影響を簡易な方法で抑制することができる。 Therefore, the estimation system 1a relating to the modified example can also suppress the influence of reflected waves in a simple manner.
(実施形態3)
実施形態1では、発信機10が単一のアンテナ12から複数の無線信号Tx1、Tx2を出力する。これに対し、実施形態3に係る発信機10bは、図7に示すように、送信部11bと、偏波面が互いに異なるアンテナ12a、12bと、を備える。発信機10bの送信部11bは、無線信号Tx1をアンテナ12aから、無線信号Tx2をアンテナ12bから、それぞれ出力する。
(Embodiment 3)
In the first embodiment, the transmitter 10 outputs multiple radio signals Tx1 and Tx2 from a single antenna 12. In contrast, a transmitter 10b according to a third embodiment includes a transmitting unit 11b and antennas 12a and 12b having different planes of polarization, as shown in Fig. 7. The transmitting unit 11b of the transmitter 10b outputs a radio signal Tx1 from the antenna 12a and a radio signal Tx2 from the antenna 12b.
図7に示すように、実施形態3に係る推定システム1bでは、発信機10bが送信部11bと、複数のアンテナ12a、12bと、を備える。 As shown in Figure 7, in the estimation system 1b of embodiment 3, the transmitter 10b includes a transmitter unit 11b and multiple antennas 12a, 12b.
アンテナ12aと、アンテナ12bとは、出力する無線信号の偏波面が互いに異なる。アンテナ12aと、アンテナ12bとは、例えば、出力する無線信号の偏波面が互いに直交する。アンテナ12aと、アンテナ12bとは、例えば、単一の偏波共用パッチアンテナとして実装される。 Antenna 12a and antenna 12b output radio signals with different polarization planes. For example, antenna 12a and antenna 12b output radio signals with polarization planes that are orthogonal to each other. Antenna 12a and antenna 12b are implemented, for example, as a single dual-polarized patch antenna.
また、実施形態3に係る推定システム1bでは、受信機20のアンテナ21は、1つの偏波面に沿った無線信号の成分を受信する。なお、受信機20は、複数のアンテナを備えてもよいが、いずれのアンテナも、共通して1つの偏波面に沿った無線信号の成分を受信する。 Furthermore, in the estimation system 1b according to embodiment 3, the antenna 21 of the receiver 20 receives radio signal components along one polarization plane. Note that the receiver 20 may be equipped with multiple antennas, but all of the antennas commonly receive radio signal components along one polarization plane.
実施形態3に係る発信機10bの送信部11bは、アンテナ12aを用いて、無線信号Tx1を送信する。また、実施形態3に係る発信機10bの送信部11bは、アンテナ12bを用いて、無線信号Tx2を送信する。 The transmitter 11b of the transmitter 10b according to the third embodiment transmits a radio signal Tx1 using the antenna 12a. The transmitter 11b of the transmitter 10b according to the third embodiment transmits a radio signal Tx2 using the antenna 12b.
実施形態3に係る推定システム1bでは、無線信号Tx1と、無線信号Tx2とは偏波面が互いに異なる。直接波の偏波面は伝播経路上で変化しないが、反射波では、反射前の偏波面と反射後の偏波面が異なる場合がある。したがって、直接波の偏波面は発信機10bから出力される無線信号の偏波面と同一であるが、反射波は、発信機10bから出力される無線信号の偏波面と直交する面の偏波成分を含み得る。すなわち、受信機20のアンテナ21が1つの偏波面に沿った無線信号の成分を受信する場合、無線信号Tx1に対応する受信信号と、無線信号Tx2に対応する受信信号とで、直接波と反射波との信号強度比が異なる。 In the estimation system 1b according to embodiment 3, the planes of polarization of the radio signals Tx1 and Tx2 are different from each other. The plane of polarization of the direct wave does not change along the propagation path, but the plane of polarization of the reflected wave may differ before and after reflection. Therefore, the plane of polarization of the direct wave is the same as the plane of polarization of the radio signal output from the transmitter 10b, but the reflected wave may contain polarization components in a plane perpendicular to the plane of polarization of the radio signal output from the transmitter 10b. In other words, when the antenna 21 of the receiver 20 receives radio signal components along one plane of polarization, the signal intensity ratio between the direct wave and the reflected wave differs between the received signal corresponding to the radio signal Tx1 and the received signal corresponding to the radio signal Tx2.
例えば、受信機20のアンテナ21が垂直偏波を受信する場合について説明する。例えば、アンテナ12aが垂直偏波を送信する場合、無線信号Tx1は垂直偏波であるため、直接波は垂直偏波であり、反射波は水平偏波成分を含み得る。したがって、無線信号Tx1に対応する受信信号では、直接波の成分が強い。これに対し、アンテナ12bが水平偏波を送信する場合、無線信号Tx2は水平偏波であるため、直接波は水平偏波であり、反射波は垂直偏波成分を含み得る。したがって、無線信号Tx2に対応する受信信号では、反射波の成分が強い。但し、反射波の電力は直接波の電力より小さいため、無線信号Tx1に対応する受信信号の信号強度は、無線信号Tx2に対応する受信信号の信号強度より大きい。すなわち、直接波の影響が強く反射波の影響の小さい受信信号ほど、受信信号の信号強度が大きい。 For example, let's consider the case where antenna 21 of receiver 20 receives vertically polarized waves. For example, when antenna 12a transmits vertically polarized waves, radio signal Tx1 is vertically polarized, so the direct wave is vertically polarized, and the reflected wave may contain a horizontally polarized component. Therefore, the received signal corresponding to radio signal Tx1 has a strong direct wave component. In contrast, when antenna 12b transmits horizontally polarized waves, radio signal Tx2 is horizontally polarized, so the direct wave is horizontally polarized, and the reflected wave may contain a vertically polarized component. Therefore, the received signal corresponding to radio signal Tx2 has a strong reflected wave component. However, because the power of the reflected wave is smaller than the power of the direct wave, the signal strength of the received signal corresponding to radio signal Tx1 is greater than the signal strength of the received signal corresponding to radio signal Tx2. In other words, the stronger the influence of the direct wave and the smaller the influence of the reflected wave, the greater the signal strength of the received signal.
したがって、受信機20及び推定部30において、実施形態1と同様に、受信機20ごとに、無線信号Tx1に対応する受信信号の信号強度Rx1と、無線信号Tx2に対応する受信信号の信号強度Rx2とのうち最大値を受信信号の代表値Rxとする。これにより、反射波の影響を簡易な方法で抑制し、発信機10bの位置を推定することができる。Therefore, in the receiver 20 and the estimation unit 30, as in embodiment 1, the maximum value of the signal strength Rx1 of the received signal corresponding to the radio signal Tx1 and the signal strength Rx2 of the received signal corresponding to the radio signal Tx2 is set as the representative value Rx of the received signal for each receiver 20. This makes it possible to suppress the influence of reflected waves in a simple manner and estimate the position of the transmitter 10b.
なお、受信機20及び推定部30において、実施形態1の変形例と同様に、受信機20ごとに、無線信号Tx1に対応する受信信号の信号強度Rx1と、無線信号Tx2に対応する受信信号の信号強度Rx2との平均値を受信信号の代表値Rxとしてもよい。また、実施形態2、又は実施形態2の変形例と同様に、受信機20は、無線信号Tx1に対応する合成信号SS11~SS14と、無線信号Tx2に対応する合成信号SS21~SS24とを出力し、これらに基づいて発信機10bの位置を推定する、としてもよい。 In the receiver 20 and the estimation unit 30, as in the modified example of embodiment 1, the average value of the signal strength Rx1 of the received signal corresponding to the wireless signal Tx1 and the signal strength Rx2 of the received signal corresponding to the wireless signal Tx2 may be used as the representative value Rx of the received signal for each receiver 20. Also, as in the modified example of embodiment 2, the receiver 20 may output composite signals SS11 to SS14 corresponding to the wireless signal Tx1 and composite signals SS21 to SS24 corresponding to the wireless signal Tx2, and estimate the position of the transmitter 10b based on these.
また、実施形態3に係る発信機10bでは、偏波面の異なるアンテナ12a、12bを備える。したがって、発信機10bが可搬装置である場合、発信機10bがどのような向きに保持されていても、アンテナ12aとアンテナ12bのいずれか一方の偏波面が、受信機20のアンテナの偏波面と近くなる可能性が高い。すなわち、無線信号Tx1に対応する受信信号と、無線信号Tx2に対応する受信信号とのうち、信号強度の大きい受信信号における反射波の影響は、受信信号の小さい受信信号における反射波の影響よりも小さい。したがって、発信機10bの向きにかかわらず、反射波の影響を簡易な方法で抑制することができる。 Furthermore, the transmitter 10b according to embodiment 3 is equipped with antennas 12a and 12b having different polarization planes. Therefore, when the transmitter 10b is a portable device, regardless of the orientation in which the transmitter 10b is held, it is highly likely that the polarization plane of either the antenna 12a or the antenna 12b will be close to the polarization plane of the antenna of the receiver 20. In other words, the influence of reflected waves on the received signal corresponding to the radio signal Tx1 or the received signal corresponding to the radio signal Tx2, whichever has the greater signal strength, is smaller than the influence of reflected waves on the received signal corresponding to the weaker signal strength. Therefore, the influence of reflected waves can be suppressed in a simple manner regardless of the orientation of the transmitter 10b.
(実施形態4)
実施形態1では、発信機10が単一のアンテナ12から同一の指向性で複数の無線信号Tx1、Tx2を出力する。これに対し、実施形態4に係る発信機10cは、無線信号Tx1と無線信号Tx2とでアンテナ12の指向性を変化させる。
(Embodiment 4)
In the first embodiment, the transmitter 10 outputs multiple radio signals Tx1 and Tx2 with the same directivity from a single antenna 12. In contrast, a transmitter 10c according to the fourth embodiment changes the directivity of the antenna 12 for the radio signals Tx1 and Tx2.
図8に示すように、実施形態4に係る推定システムでは、発信機10cがアンテナ12と、無給電アンテナ12cと備える。無給電アンテナ12cは、スイッチ13を介してグランドに接続されている。 As shown in Figure 8, in the estimation system of embodiment 4, the transmitter 10c includes an antenna 12 and a parasitic antenna 12c. The parasitic antenna 12c is connected to ground via a switch 13.
実施形態4に係る発信機10cは、スイッチ13がオープンの状態で、アンテナ12を用いて、無線信号Tx1を送信する。また、実施形態4に係る発信機10cは、スイッチ13がクローズの状態で、アンテナ12を用いて、無線信号Tx2を送信する。 The transmitter 10c according to embodiment 4 transmits a radio signal Tx1 using the antenna 12 when the switch 13 is open. The transmitter 10c according to embodiment 4 also transmits a radio signal Tx2 using the antenna 12 when the switch 13 is closed.
実施形態4に係る発信機10cでは、無給電アンテナ12cがグランドに接続されていない状態で無線信号Tx1を送信する。また、実施形態4に係る発信機10cでは、無給電アンテナ12cの一端がグランドに接続された状態で無線信号Tx2を送信する。スイッチ13がオープンの状態とクローズの状態とでアンテナ12と無給電アンテナ12cとの結合状態が変化するため、無線信号Tx1の送信時と、無線信号Tx2の送信時とで、アンテナ12の指向性が変化する。 In the transmitter 10c according to embodiment 4, the radio signal Tx1 is transmitted with the parasitic antenna 12c not connected to ground. In addition, in the transmitter 10c according to embodiment 4, the radio signal Tx2 is transmitted with one end of the parasitic antenna 12c connected to ground. Because the coupling state between the antenna 12 and the parasitic antenna 12c changes depending on whether the switch 13 is open or closed, the directivity of the antenna 12 changes between transmitting the radio signal Tx1 and transmitting the radio signal Tx2.
実施形態4に係る発信機10cでは、無線信号Tx1と無線信号Tx2とで指向性が異なる。したがって、受信機20において、無線信号Tx1に対応する受信信号と、無線信号Tx2に対応する受信信号とでは、信号の伝播経路が異なるため、直接波と反射波との信号強度比が異なる。In the transmitter 10c according to embodiment 4, the directivity of the radio signal Tx1 is different from that of the radio signal Tx2. Therefore, in the receiver 20, the signal propagation paths of the received signal corresponding to the radio signal Tx1 and the received signal corresponding to the radio signal Tx2 are different, and therefore the signal intensity ratio between the direct wave and the reflected wave is different.
したがって、受信機20及び推定部30において、実施形態1の変形例と同様に、受信機20ごとに、無線信号Tx1に対応する受信信号の信号強度Rx1と、無線信号Tx2に対応する受信信号の信号強度Rx2との平均を受信信号の代表値Rxとする。これにより、反射波の影響を簡易な方法で抑制し、発信機10cの位置を推定することができる。Therefore, in the receiver 20 and the estimation unit 30, as in the modified example of embodiment 1, for each receiver 20, the average of the signal strength Rx1 of the received signal corresponding to the radio signal Tx1 and the signal strength Rx2 of the received signal corresponding to the radio signal Tx2 is set as the representative value Rx of the received signal. This makes it possible to suppress the influence of reflected waves in a simple manner and estimate the position of the transmitter 10c.
なお、受信機20及び推定部30において、実施形態2の変形例と同様に、受信機20は、無線信号Tx1に対応する合成信号SS11~SS14と、無線信号Tx2に対応する合成信号SS21~SS24とを出力し、これらに基づいて発信機10cの位置を推定する、としてもよい。 In addition, in the receiver 20 and the estimation unit 30, as in the modified example of embodiment 2, the receiver 20 may output composite signals SS11 to SS14 corresponding to the radio signal Tx1 and composite signals SS21 to SS24 corresponding to the radio signal Tx2, and estimate the position of the transmitter 10c based on these.
(実施形態5)
実施形態1では、発信機10が単一のアンテナ12から複数の無線信号Tx1、Tx2を送信する。これに対し、実施形態5に係る発信機10dでは、搬送波の半波長分だけ離れたアンテナ12d、12eを備え、無線信号Tx1はアンテナ12dから、無線信号Tx2はアンテナ12eから発信される。
(Embodiment 5)
In the first embodiment, the transmitter 10 transmits multiple radio signals Tx1 and Tx2 from a single antenna 12. In contrast, a transmitter 10d according to a fifth embodiment includes antennas 12d and 12e that are spaced apart by half the wavelength of the carrier wave, and the radio signal Tx1 is transmitted from the antenna 12d, and the radio signal Tx2 is transmitted from the antenna 12e.
図9に示すように、実施形態5に係る発信機10dは、送信部11dと、複数のアンテナ12d、12eを備える。アンテナ12dと、アンテナ12eとは、無線信号Tx1、Tx2の搬送波の波長の1/2だけ、互いに離れている。As shown in Figure 9, the transmitter 10d according to the fifth embodiment includes a transmitter 11d and multiple antennas 12d and 12e. The antennas 12d and 12e are separated from each other by half the wavelength of the carrier waves of the radio signals Tx1 and Tx2.
実施形態5に係る発信機10dの送信部11dは、アンテナ12dを用いて、無線信号Tx1を出力する。また、実施形態5に係る発信機10dの送信部11dは、アンテナ12eを用いて、無線信号Tx2を出力する。 The transmitter 11d of the transmitter 10d according to the fifth embodiment outputs a radio signal Tx1 using the antenna 12d. The transmitter 11d of the transmitter 10d according to the fifth embodiment outputs a radio signal Tx2 using the antenna 12e.
実施形態5に係る発信機10dでは、無線信号Tx1が送信されるアンテナ12dと、無線信号Tx2が送信されるアンテナ12eとは、搬送波の波長の1/2だけ離れている。したがって、無線信号Tx1と無線信号Tx2とにおいて、発信機10dと受信機20との間の伝播経路が同一ではない。したがって、受信機20において、無線信号Tx1と、無線信号Tx2とで、直接波と反射波との信号強度比が異なる。In the transmitter 10d according to embodiment 5, the antenna 12d from which the radio signal Tx1 is transmitted and the antenna 12e from which the radio signal Tx2 is transmitted are separated by half the wavelength of the carrier wave. Therefore, the propagation paths between the transmitter 10d and the receiver 20 are not the same for the radio signals Tx1 and Tx2. Therefore, at the receiver 20, the signal intensity ratios of the direct wave and the reflected wave differ between the radio signals Tx1 and Tx2.
したがって、受信機20及び推定部30において、実施形態1と同様に、受信機20ごとに、無線信号Tx1に対応する受信信号の信号強度Rx1と、無線信号Tx2に対応する受信信号の信号強度Rx2とのうち最大値を受信信号の代表値Rxとする。これにより、信号強度Rx1と信号強度Rx2とのうち反射波の影響が小さい方を用いて発信機10dの位置を推定することができる。したがって、反射波の影響を簡易な方法で抑制し、発信機10dの位置を推定することができる。Therefore, in the receiver 20 and the estimation unit 30, as in embodiment 1, for each receiver 20, the maximum value of the signal strength Rx1 of the received signal corresponding to the radio signal Tx1 and the signal strength Rx2 of the received signal corresponding to the radio signal Tx2 is set as the representative value Rx of the received signal. This makes it possible to estimate the position of the transmitter 10d using either the signal strength Rx1 or the signal strength Rx2, whichever is less affected by the reflected wave. Therefore, the influence of the reflected wave can be suppressed in a simple manner, and the position of the transmitter 10d can be estimated.
なお、受信機20及び推定部30において、実施形態1の変形例と同様に、受信機20ごとに、無線信号Tx1に対応する受信信号の信号強度Rx1と、無線信号Tx2に対応する受信信号の信号強度Rx2との平均値を受信信号の代表値Rxとしてもよい。また、実施形態2又は実施形態2の変形例と同様に、受信機20は、無線信号Tx1に対応する合成信号SS11~SS14と、無線信号Tx2に対応する合成信号SS21~SS24とを出力し、これらに基づいて発信機10dの位置を推定する、としてもよい。 In the receiver 20 and the estimation unit 30, as in the modified example of embodiment 1, the average value of the signal strength Rx1 of the received signal corresponding to the wireless signal Tx1 and the signal strength Rx2 of the received signal corresponding to the wireless signal Tx2 may be used as the representative value Rx of the received signal for each receiver 20. Also, as in the modified example of embodiment 2 or embodiment 2, the receiver 20 may output composite signals SS11 to SS14 corresponding to the wireless signal Tx1 and composite signals SS21 to SS24 corresponding to the wireless signal Tx2, and estimate the position of the transmitter 10d based on these.
(実施形態6)
実施形態1では、発信機10が単一の送信部11から複数の無線信号Tx1、Tx2を送信する。これに対し、実施形態6に係る発信機10eは、アンテナに接続された送信部を複数備え、複数の送信部の各々から無線信号を送信する。
(Embodiment 6)
In the first embodiment, the transmitter 10 transmits multiple radio signals Tx1 and Tx2 from a single transmitting unit 11. In contrast, the transmitter 10e according to the sixth embodiment includes multiple transmitting units connected to an antenna, and transmits a radio signal from each of the multiple transmitting units.
図10に示すように、実施形態6に係る発信機10eは、複数(図示例では2つ)の送信部11f、11gと、複数(図示例では2つ)のアンテナ12f、12gと、制御部14と、を備える。 As shown in Figure 10, the transmitter 10e of embodiment 6 includes multiple (two in the illustrated example) transmitting units 11f, 11g, multiple (two in the illustrated example) antennas 12f, 12g, and a control unit 14.
送信部11fは、アンテナ12fを用いて無線信号Tx1を出力する。また、送信部11gは、アンテナ12gを用いて無線信号Tx2を出力する。制御部14は、無線信号Tx1の送信期間と無線信号Tx2の送信期間とが重複しないように、送信部11f及び送信部11gを制御する。 Transmitting unit 11f outputs radio signal Tx1 using antenna 12f. Transmitting unit 11g outputs radio signal Tx2 using antenna 12g. Control unit 14 controls transmitting units 11f and 11g so that the transmission period of radio signal Tx1 and the transmission period of radio signal Tx2 do not overlap.
実施形態6に係る発信機10eは、無線信号Tx1の送信期間と無線信号Tx2の送信期間とが重複しないように、送信部11fによる無線信号Tx1の出力と送信部11gによる無線信号Tx2との出力を交互に行う。実施形態6に係る発信機10eは、例えば、以下のように無線信号Tx1、Tx2の出力を行う。すなわち、送信部11fは、図11に示すように、送信間隔T1ごとに、無線信号Tx1を出力する。また、送信部11gは、送信間隔T1ごとに、無線信号Tx2を出力する。送信部11gによる無線信号Tx2の出力は、送信部11fによる無線信号Tx1の出力より間隔T2だけ遅れて実行される。間隔T2は、例えば、送信間隔T1の1/2である。 The transmitter 10e according to the sixth embodiment alternates between outputting the radio signal Tx1 by the transmitter 11f and outputting the radio signal Tx2 by the transmitter 11g so that the transmission period of the radio signal Tx1 and the transmission period of the radio signal Tx2 do not overlap. The transmitter 10e according to the sixth embodiment outputs the radio signals Tx1 and Tx2, for example, as follows. That is, as shown in FIG. 11, the transmitter 11f outputs the radio signal Tx1 at every transmission interval T1. The transmitter 11g outputs the radio signal Tx2 at every transmission interval T1. The output of the radio signal Tx2 by the transmitter 11g is delayed by an interval T2 from the output of the radio signal Tx1 by the transmitter 11f. The interval T2 is, for example, 1/2 of the transmission interval T1.
1つの送信部と1つのアンテナを用いた無線信号の送信の場合(比較例1の場合)、図12に示すように、受信機における受信信号の受信間隔は、発信機による無線信号の送信間隔T3に依存する。なお、図12において、実線の矢印は無線信号に対応する受信信号を示し、破線の矢印は受信に失敗した無線信号を示す。しかしながら、1つの送信部と1つのアンテナを用いた無線信号の送信では、発信機による無線信号の送信間隔は送信部の処理能力に依存するため、無線信号の送信頻度の向上には限界がある。また、図13に示す比較例2のように、無線信号の送信間隔T4を短くして送信頻度を向上させると、他の発信機から出力された無線信号との干渉の起きる確率が高くなり、受信に失敗する確率が上昇する。 When transmitting wireless signals using one transmitter and one antenna (Comparative Example 1), as shown in Figure 12, the reception interval of the received signal at the receiver depends on the transmission interval T3 of the wireless signal from the transmitter. Note that in Figure 12, solid arrows indicate received signals corresponding to wireless signals, and dashed arrows indicate wireless signals that were unsuccessfully received. However, when transmitting wireless signals using one transmitter and one antenna, the transmission interval of the wireless signal from the transmitter depends on the processing power of the transmitter, so there is a limit to how often the transmission frequency of the wireless signal can be improved. Furthermore, as in Comparative Example 2 shown in Figure 13, shortening the transmission interval T4 of the wireless signal to increase the transmission frequency increases the probability of interference with wireless signals output from other transmitters, increasing the probability of reception failure.
これに対し、発信機10eが送信部11f及び送信部11gを備えることにより、送信部11f、11gの各々の送信間隔よりも短い間隔で発信機10eが無線信号を発信することが可能となる。実施形態6に係る発信機10eでは、送信部11fによる無線信号Tx1の出力と送信部11gによる無線信号Tx2の出力との間隔T2を無線信号Tx1、Tx2の各々の送信間隔T1の1/2としている。したがって、発信機10eからは、間隔T2で無線信号が出力される。 In contrast, by including transmitter 10e in transmitter unit 11f and transmitter unit 11g, transmitter 10e can transmit wireless signals at intervals shorter than the transmission intervals of transmitter units 11f and 11g. In transmitter 10e according to embodiment 6, the interval T2 between the output of wireless signal Tx1 by transmitter unit 11f and the output of wireless signal Tx2 by transmitter unit 11g is set to half the transmission interval T1 of each of wireless signals Tx1 and Tx2. Therefore, wireless signals are output from transmitter 10e at interval T2.
しかしながら、無線信号Tx1の送信期間と無線信号Tx2の送信期間とが重複する程度に無線信号Tx1と無線信号Tx2との送信間隔T5が短い場合(比較例3の場合)、図14に示すように、受信に失敗する確率が上昇する。なお、図14において、黒塗りの矢印は無線信号Tx1に対応する受信信号を示し、白抜きの矢印は無線信号Tx2に対応する受信信号を示す。すなわち、発信機が無線信号Tx1の送信を完了する前に無線信号Tx2の送信を開始することにより、受信機において無線信号の受信に失敗する確率が上昇する。これに対し、実施形態6に係る発信機10eでは、無線信号Tx1の送信期間と無線信号Tx2の送信期間とが重複しないように制御部14が制御する。したがって、図11に示すように、受信機20における無線信号の受信間隔が短く、かつ、受信の失敗頻度を低下させることができる。そのため、発信機10eが高頻度に無線信号を送信することができ、推定部30における発信機10eの位置の推定のタイムラグを小さくすることができる。However, when the transmission interval T5 between radio signals Tx1 and Tx2 is short enough that the transmission periods of radio signals Tx1 and Tx2 overlap (as in Comparative Example 3), the probability of reception failure increases, as shown in FIG. 14. In FIG. 14, the solid arrow indicates the received signal corresponding to radio signal Tx1, and the hollow arrow indicates the received signal corresponding to radio signal Tx2. That is, if the transmitter starts transmitting radio signal Tx2 before completing transmission of radio signal Tx1, the probability of reception failure at the receiver increases. In contrast, in the transmitter 10e of embodiment 6, the control unit 14 controls the transmission periods of radio signals Tx1 and Tx2 so that they do not overlap. Therefore, as shown in FIG. 11, the reception interval of the radio signals at the receiver 20 is short, and the frequency of reception failure can be reduced. As a result, the transmitter 10e can transmit radio signals frequently, thereby reducing the time lag in estimating the position of the transmitter 10e by the estimation unit 30.
なお、無線信号Tx1と無線信号Tx2とは、含まれている識別情報が異なる。例えば、発信機10eは、送信部11fがMACアドレスを有し、送信部11gは、送信部11fのMACアドレスとは異なるMACアドレスを有している。無線信号Tx1は、送信部11fのMACアドレスを含み、無線信号Tx2は、送信部11gのMACアドレスを含む。上記構成により、受信機20は、無線信号Tx1に対する受信信号と、無線信号Tx2に対する受信信号とを容易に区別できる。したがって、受信機20は、例えば、無線信号を取り違えることなく、無線信号Tx1に対する受信信号の信号強度Rx1と、無線信号Tx2に対する受信信号の信号強度Rx2と、を生成できる。また、推定部30は、例えば、受信機20の各々から、無線信号Tx2に対する受信信号の信号強度Rx2を受信することを契機として、受信信号の代表値Rxの生成と、受信信号の代表値Rxに基づく発信機10eの位置推定を行うことができる。 Note that the identification information contained in the radio signals Tx1 and Tx2 is different. For example, in transmitter 10e, transmitter 11f has a MAC address, and transmitter 11g has a MAC address that is different from the MAC address of transmitter 11f. Radio signal Tx1 includes the MAC address of transmitter 11f, and radio signal Tx2 includes the MAC address of transmitter 11g. With the above configuration, receiver 20 can easily distinguish between the received signal for radio signal Tx1 and the received signal for radio signal Tx2. Therefore, receiver 20 can generate, for example, the signal strength Rx1 of the received signal for radio signal Tx1 and the signal strength Rx2 of the received signal for radio signal Tx2 without confusing the radio signals. Furthermore, the estimation unit 30 can, for example, upon receiving the signal strength Rx2 of the received signal for the radio signal Tx2 from each of the receivers 20, generate a representative value Rx of the received signal and estimate the position of the transmitter 10e based on the representative value Rx of the received signal.
なお、受信機20および推定部30において、実施形態1の変形例と同様に、受信機20ごとに、無線信号Tx1に対応する受信信号の信号強度Rx1と、無線信号Tx2に対応する受信信号の信号強度Rx2との平均値を受信信号の代表値Rxとしてもよい。また、実施形態2又は実施形態2の変形例と同様に、受信機20は、無線信号Tx1に対応する合成信号SS11~SS14と、無線信号Tx2に対応する合成信号SS21~SS24とを出力し、これらに基づいて発信機10dの位置を推定する、としてもよい。 In the receiver 20 and the estimation unit 30, as in the modified example of embodiment 1, the average value of the signal strength Rx1 of the received signal corresponding to the wireless signal Tx1 and the signal strength Rx2 of the received signal corresponding to the wireless signal Tx2 may be used as the representative value Rx of the received signal for each receiver 20. Also, as in the modified example of embodiment 2 or embodiment 2, the receiver 20 may output composite signals SS11 to SS14 corresponding to the wireless signal Tx1 and composite signals SS21 to SS24 corresponding to the wireless signal Tx2, and estimate the position of the transmitter 10d based on these.
(実施形態7)
実施形態1では、発信機10が単一の送信部11から複数の無線信号Tx1、Tx2を出力する。これに対し、実施形態7に係る推定システム1fでは、発信機10fがアンテナを備える送信部を複数備え、送信部の各々が搬送波の周波数を変えて無線信号を出力する。
(Embodiment 7)
In the first embodiment, the transmitter 10 outputs multiple radio signals Tx1 and Tx2 from a single transmitting unit 11. In contrast, in the estimation system 1f according to the seventh embodiment, the transmitter 10f includes multiple transmitting units each equipped with an antenna, and each transmitting unit outputs a radio signal by changing the carrier frequency.
(1)構成
図15に示すように、実施形態7に係る推定システム1fは、発信機10fと、複数(図15では1つのみを図示)の受信機20fと、推定部30fとを備える。
(1) Configuration As shown in FIG. 15, an estimation system 1f according to the seventh embodiment includes a transmitter 10f, a plurality of receivers 20f (only one is shown in FIG. 15), and an estimation unit 30f.
実施形態7に係る発信機10fは、複数(図15では2つ)の送信部11h、11iと、複数(図15では2つ)のアンテナ12h、12iと、制御部14fと、を備える。送信部11hは、アンテナ12hを用いて無線信号を発信する。送信部11iは、アンテナ12iを用いて無線信号を発信する。 The transmitter 10f according to embodiment 7 includes multiple (two in FIG. 15) transmitters 11h and 11i, multiple (two in FIG. 15) antennas 12h and 12i, and a control unit 14f. The transmitter 11h transmits a wireless signal using the antenna 12h. The transmitter 11i transmits a wireless signal using the antenna 12i.
送信部11hと、送信部11iとは、いずれも、無線信号の搬送波の周波数として、複数の周波数から1つを選択可能である。より具体的には、送信部11hと、送信部11iとは、例えば、BLEにおける37ch、38ch、39chのうちのいずれか1つを用いて無線信号を送信する。 Transmitting unit 11h and transmitting unit 11i can both select one of multiple frequencies as the carrier frequency of the wireless signal. More specifically, transmitting unit 11h and transmitting unit 11i transmit wireless signals using, for example, one of channels 37, 38, and 39 in BLE.
制御部14fは、送信部11hと、送信部11iとが、交互に無線信号を送信するように制御する。実施形態6と同じく、送信部11hの無線信号の送信期間と、送信部11iの無線信号の送信期間とは重ならない。また、送信部11iは、直前に送信部11hが用いた周波数と異なる周波数の無線信号を発信する。同様に、送信部11hは、直前に送信部11iが用いた周波数と異なる周波数の無線信号を発信する。 The control unit 14f controls the transmitter 11h and the transmitter 11i to transmit radio signals alternately. As in embodiment 6, the transmission period of the radio signal of the transmitter 11h does not overlap with the transmission period of the radio signal of the transmitter 11i. Furthermore, the transmitter 11i transmits a radio signal at a frequency different from the frequency used immediately before by the transmitter 11h. Similarly, the transmitter 11h transmits a radio signal at a frequency different from the frequency used immediately before by the transmitter 11i.
より具体的には、送信部11hは、37chを用いてアンテナ12hから無線信号Tx1を送信する。次に、送信部11iは、38chを用いてアンテナ12iから無線信号Tx2を送信する。次に、送信部11hは、39chを用いてアンテナ12hから無線信号Tx1を送信する。同様に、次に送信部11iは、37chを用いて無線信号Tx1を送信する。次に、送信部11hは、38chを用いて無線信号Tx2を送信する。次に、送信部11iは、39chを用いて無線信号Tx3を送信する。以下、発信機10fは、同様の動作を繰り返す。 More specifically, transmitter 11h transmits wireless signal Tx1 from antenna 12h using channel 37. Next, transmitter 11i transmits wireless signal Tx2 from antenna 12i using channel 38. Next, transmitter 11h transmits wireless signal Tx1 from antenna 12h using channel 39. Similarly, transmitter 11i then transmits wireless signal Tx1 using channel 37. Next, transmitter 11h transmits wireless signal Tx2 using channel 38. Next, transmitter 11i transmits wireless signal Tx3 using channel 39. Thereafter, transmitter 10f repeats the same operations.
受信機20fは、アンテナ21と、受信部22fとを備える。受信部22fは、受信期間にアンテナ21で受信した受信信号の信号強度を出力する。受信期間は、第1受信期間と第2受信期間とを交互に含む。第1受信期間と第2受信期間との各々は、少なくとも2つの無線信号の送信期間を含む。実施形態7に係る受信機20fでは、第1受信期間と第2受信期間とは、2つの無線信号の送信期間を含む。受信部22fは、第1受信期間に受信した受信信号の信号強度Ra1を出力する。また、受信部22fは、第2受信期間に受信した受信信号の信号強度Ra2を出力する。 Receiver 20f includes an antenna 21 and a receiving unit 22f. The receiving unit 22f outputs the signal strength of the received signal received by antenna 21 during the reception period. The reception period alternates between a first reception period and a second reception period. Each of the first reception period and the second reception period includes a transmission period of at least two wireless signals. In receiver 20f according to embodiment 7, the first reception period and the second reception period include a transmission period of two wireless signals. The receiving unit 22f outputs the signal strength Ra1 of the received signal received during the first reception period. Furthermore, the receiving unit 22f outputs the signal strength Ra2 of the received signal received during the second reception period.
推定部30fは、信号処理部31fと位置推定部32とを備える。信号処理部31fは、受信機20fごとに、受信信号の信号強度Ra1と受信信号の信号強度Ra2とから、受信信号の代表値Rxを算出する。 The estimation unit 30f includes a signal processing unit 31f and a position estimation unit 32. The signal processing unit 31f calculates, for each receiver 20f, a representative value Rx of the received signal from the signal strength Ra1 of the received signal and the signal strength Ra2 of the received signal.
(2)動作
実施形態7の推定システム1fの動作を図16のシーケンス図を用いて説明する。
(2) Operation The operation of the estimation system 1f of the seventh embodiment will be described with reference to the sequence diagram of FIG.
発信機10fは、送信部11hから37chを用いて無線信号Tx1を出力する(ステップS21)。次に、発信機10fは、ステップS21が完了してから送信間隔経過後に、送信部11iから38chを用いて無線信号Tx2を出力する(ステップS22)。次に、発信機10fは、ステップS22が完了してから送信間隔経過後に、送信部11hから39chを用いて無線信号Tx3を出力する(ステップS23)。次に、発信機10fは、ステップS23が完了してから送信間隔経過後に、送信部11iから37chを用いて無線信号Tx1を出力する(ステップS24)。次に、発信機10fは、ステップS24が完了してから送信間隔経過後に、送信部11hから38chを用いて無線信号Tx2を出力する(ステップS25)。次に、発信機10fは、ステップS22が完了してから送信間隔経過後に、送信部11iから39chを用いて無線信号Tx3を出力する(ステップS26)。 Transmitter 10f outputs radio signal Tx1 from transmitter 11h using channel 37 (step S21). Next, transmitter 10f outputs radio signal Tx2 from transmitter 11i using channel 38 after a transmission interval has elapsed since step S21 was completed (step S22). Next, transmitter 10f outputs radio signal Tx3 from transmitter 11h using channel 39 after a transmission interval has elapsed since step S22 was completed (step S23). Next, transmitter 10f outputs radio signal Tx1 from transmitter 11i using channel 37 after a transmission interval has elapsed since step S23 was completed (step S24). Next, transmitter 10f outputs radio signal Tx2 from transmitter 11h using channel 38 after a transmission interval has elapsed since step S24 was completed (step S25). Next, after a transmission interval has elapsed since step S22 was completed, the transmitter 10f outputs a radio signal Tx3 from the transmitter 11i using channel 39 (step S26).
発信機10fは、ステップS26が完了してから送信間隔経過後に、ステップS21からステップS26の動作を繰り返す。 After the transmission interval has elapsed since step S26 was completed, the transmitter 10f repeats the operations from step S21 to step S26.
一方、受信機20fは、第1受信期間にアンテナ21で受信した受信信号の信号強度Ra1を出力する(ステップS31)。受信機20fの受信部22fは、第1受信期間に、ステップS21に係る無線信号Tx1とステップS22に係る無線信号Tx2とを受信する。したがって、受信機20fは、ステップS21に係る無線信号Tx1とステップS22に係る無線信号Tx2とに対応する受信信号の信号強度Ra1を出力する。 Meanwhile, receiver 20f outputs the signal strength Ra1 of the received signal received by antenna 21 during the first reception period (step S31). The receiving unit 22f of receiver 20f receives the radio signal Tx1 related to step S21 and the radio signal Tx2 related to step S22 during the first reception period. Therefore, receiver 20f outputs the signal strength Ra1 of the received signal corresponding to the radio signal Tx1 related to step S21 and the radio signal Tx2 related to step S22.
次に、受信機20fは、第2受信期間にアンテナ21で受信した受信信号の信号強度Ra2を出力する(ステップS32)。受信機20fの受信部22fは、第2受信期間に、ステップS23に係る無線信号Tx3とステップS24に係る無線信号Tx1とを受信する。したがって、受信機20fは、ステップS23に係る無線信号Tx3とステップS24に係る無線信号Tx1とに対応する受信信号の信号強度Ra2を出力する。Next, receiver 20f outputs the signal strength Ra2 of the received signal received by antenna 21 during the second reception period (step S32). The receiving unit 22f of receiver 20f receives the radio signal Tx3 pertaining to step S23 and the radio signal Tx1 pertaining to step S24 during the second reception period. Therefore, receiver 20f outputs the signal strength Ra2 of the received signal corresponding to the radio signal Tx3 pertaining to step S23 and the radio signal Tx1 pertaining to step S24.
受信機20fは、ステップS32が完了すると、ステップS31とステップS32との動作を繰り返す。したがって、次のステップS31では、受信機20fは、ステップS25に係る無線信号Tx2とステップS26に係る無線信号Tx3とに対応する受信信号の信号強度Ra1を出力する。また、次のステップS32では、受信機20fは、ステップS21に係る無線信号Tx1とステップS22に係る無線信号Tx2とに対応する受信信号の信号強度Ra2を出力する。 When step S32 is completed, receiver 20f repeats the operations of steps S31 and S32. Therefore, in the next step S31, receiver 20f outputs signal strength Ra1 of the received signal corresponding to wireless signal Tx2 related to step S25 and wireless signal Tx3 related to step S26. Furthermore, in the next step S32, receiver 20f outputs signal strength Ra2 of the received signal corresponding to wireless signal Tx1 related to step S21 and wireless signal Tx2 related to step S22.
推定部30fの信号処理部31fは、受信信号の信号強度Ra1と受信信号の信号強度Ra2とを受信機20fから受信する度に、受信機20fに対応する受信信号の代表値Rxを算出する(ステップS5)。信号処理部31は、受信信号の信号強度Ra1と受信信号の信号強度Ra2のうちの最大値を受信信号の代表値Rxとして算出する。 The signal processing unit 31f of the estimation unit 30f calculates a representative value Rx of the received signal corresponding to the receiver 20f each time it receives the signal strength Ra1 of the received signal and the signal strength Ra2 of the received signal from the receiver 20f (step S5). The signal processing unit 31f calculates the maximum value of the signal strength Ra1 of the received signal and the signal strength Ra2 of the received signal as the representative value Rx of the received signal.
推定部30の位置推定部32は、受信機20fごとの受信信号の代表値Rxを用いて、発信機10fの位置を推定する(ステップS6)。 The position estimation unit 32 of the estimation unit 30 estimates the position of the transmitter 10f using the representative value Rx of the received signal for each receiver 20f (step S6).
(3)効果
実施形態7に係る推定システム1fによれば、受信信号の信号強度Ra1に対応する複数の無線信号と、受信信号の信号強度Ra2に対応する複数の無線信号とは周波数が異なる。したがって、受信信号の信号強度Ra1と受信信号の信号強度Ra2とから受信信号の代表値Rxを算出することにより、推定システム1fでは、反射波の影響を小さくし、発信機10の位置推定の精度を向上することができる。
(3) Effects According to the estimation system 1f of the seventh embodiment, the multiple wireless signals corresponding to the signal strength Ra1 of the received signal have different frequencies from the multiple wireless signals corresponding to the signal strength Ra2 of the received signal. Therefore, by calculating the representative value Rx of the received signal from the signal strength Ra1 and the signal strength Ra2 of the received signal, the estimation system 1f can reduce the influence of reflected waves and improve the accuracy of the position estimation of the transmitter 10.
また、実施形態7に係る推定システム1fでは、発信機10fの動作周期と、受信機20fの動作周期とが必ずしも一致しない。すなわち、発信機10fでは3種類の搬送周波数を切り替えているのに対し、受信機20fでは2種類の無線信号の受信に基づいて受信処理を行う。これにより、推定システム1fでは、位置推定の頻度を向上させることができる。また、受信機20fの動作と発信機10fの動作とが必ずしも同期しなくてよいため、受信機20fの動作が単純になる。 Furthermore, in the estimation system 1f according to embodiment 7, the operating period of the transmitter 10f does not necessarily coincide with the operating period of the receiver 20f. That is, the transmitter 10f switches between three types of carrier frequencies, while the receiver 20f performs reception processing based on the reception of two types of radio signals. This allows the estimation system 1f to improve the frequency of position estimation. Furthermore, since the operation of the receiver 20f and the operation of the transmitter 10f do not necessarily have to be synchronized, the operation of the receiver 20f is simplified.
なお、実施形態7に係る受信機20f及び推定部30fにおいて、実施形態1の変形例と同様に、受信機20fごとに、受信信号の信号強度Ra1と、受信信号の信号強度Ra2との平均値を受信信号の代表値Rxとしてもよい。また、実施形態2又は実施形態2の変形例と同様に、受信機20fは、第1受信期間に対応する合成信号SS11~SS14と、第2受信期間に対応する合成信号SS21~SS24とを出力し、これらに基づいて発信機10fの位置を推定する、としてもよい。 In the receiver 20f and estimation unit 30f according to embodiment 7, as in the modified example of embodiment 1, the average value of the signal strength Ra1 of the received signal and the signal strength Ra2 of the received signal may be used as the representative value Rx of the received signal for each receiver 20f. Also, as in embodiment 2 or the modified example of embodiment 2, the receiver 20f may output composite signals SS11 to SS14 corresponding to the first reception period and composite signals SS21 to SS24 corresponding to the second reception period, and estimate the position of the transmitter 10f based on these.
(まとめ)
第1の態様に係る推定システム(1;1a;1b;1f)は、発信機(10;10b~10f)と、推定部(30;30a;30f)と、を備える。発信機(10;10b~10f)は、互いに異なる複数の無線信号(Tx1、Tx2、Tx3)を出力する。推定部(30;30a;30f)は、複数の受信信号(Rx1、Rx2;SS1~SS4;Ra1~Ra2)に基づいて発信機(10;10b~10f)の位置を推定する。複数の受信信号(Rx1、Rx2;SS1~SS4;Ra1~Ra2)は、複数の無線信号(Tx1、Tx2、Tx3)を受信する受信機(20;20a;20f)が生成する。推定部(30;30a;30f)は、複数の受信信号の受信電力の最大値(Rx;SSr1、SSr2、SSr3、SSr4)、又は、複数の受信信号の受信電力の平均値(Rx;SSr1、SSr2、SSr3、SSr4)を用いて前記発信機の位置を推定する。
(summary)
An estimation system (1; 1a; 1b; 1f) according to a first aspect includes a transmitter (10; 10b-10f) and an estimation unit (30; 30a; 30f). The transmitter (10; 10b-10f) outputs a plurality of mutually different radio signals (Tx1, Tx2, Tx3). The estimation unit (30; 30a; 30f) estimates the position of the transmitter (10; 10b-10f) based on a plurality of received signals (Rx1, Rx2; SS1-SS4; Ra1-Ra2). The plurality of received signals (Rx1, Rx2; SS1-SS4; Ra1-Ra2) are generated by a receiver (20; 20a; 20f) that receives the plurality of radio signals (Tx1, Tx2, Tx3). The estimation unit (30; 30a; 30f) estimates the position of the transmitter using the maximum value of the received power of the plurality of received signals (Rx; SSr1, SSr2, SSr3, SSr4) or the average value of the received power of the plurality of received signals (Rx; SSr1, SSr2, SSr3, SSr4).
上記態様に係る推定システム(1;1a;1b;1f)によれば、発信機(10;10b~10f)が互いに異なる複数の無線信号(Tx1、Tx2、Tx3)を出力する。また、推定部(30;30a;30f)は、複数の受信信号の受信電力の最大値(Rx;SSr1、SSr2、SSr3、SSr4)、又は、複数の受信信号の受信電力の平均値(Rx;SSr1、SSr2、SSr3、SSr4)を用いて前記発信機の位置を推定する。したがって、反射波の影響が最も小さい受信信号を用いて、又は、受信信号の平均化により反射波の影響を小さくして、発信機(10;10b~10f)の位置推定の精度を向上することができる。 In the estimation system (1; 1a; 1b; 1f) according to the above aspect, the transmitter (10; 10b-10f) outputs multiple, mutually distinct, wireless signals (Tx1, Tx2, Tx3). The estimation unit (30; 30a; 30f) estimates the position of the transmitter using the maximum value of the received power of the multiple received signals (Rx; SSr1, SSr2, SSr3, SSr4) or the average value of the received power of the multiple received signals (Rx; SSr1, SSr2, SSr3, SSr4). Therefore, the accuracy of the position estimation of the transmitter (10; 10b-10f) can be improved by using the received signal with the least influence of reflected waves, or by averaging the received signals to reduce the influence of reflected waves.
第2の態様に係る推定システム(1;1b;1f)では、第1の態様において、発信機(10b~10f)は、複数の無線信号(Tx1、Tx2、Tx3)を出力する複数のアンテナ(12a、12b;12d、12e;12f、12g;12h、12i)を備える。 In the estimation system (1; 1b; 1f) relating to the second aspect, in the first aspect, the transmitter (10b to 10f) is equipped with multiple antennas (12a, 12b; 12d, 12e; 12f, 12g; 12h, 12i) that output multiple radio signals (Tx1, Tx2, Tx3).
上記態様に係る推定システム(1;1b;1f)によれば、発信機(10b~10f)が互いに異なる複数の無線信号(Tx1、Tx2、Tx3)を容易に出力することができる。 According to the estimation system (1; 1b; 1f) relating to the above aspect, the transmitters (10b to 10f) can easily output multiple different radio signals (Tx1, Tx2, Tx3).
第3の態様に係る推定システム(1b)では、第2の態様において、複数のアンテナ(12a、12b)は、複数の無線信号(Tx1、Tx2)として、互いに偏波面が異なる複数の信号を出力する。 In the estimation system (1b) relating to the third aspect, in the second aspect, the multiple antennas (12a, 12b) output multiple signals having different polarization planes as multiple radio signals (Tx1, Tx2).
上記態様に係る推定システム(1b)によれば、受信機(20)において、偏波面に基づいて容易に受信信号における反射波の影響を低減させることができる。 According to the estimation system (1b) relating to the above aspect, the receiver (20) can easily reduce the influence of reflected waves on the received signal based on the polarization plane.
第4の態様に係る推定システム(1)では、第2の態様において、複数のアンテナ(12、12c)は、複数の無線信号(Tx1、Tx2)として、互いに指向性が異なる複数の無線信号を出力する。 In the estimation system (1) relating to the fourth aspect, in the second aspect, the multiple antennas (12, 12c) output multiple radio signals (Tx1, Tx2) having different directivities from each other as multiple radio signals.
上記態様に係る推定システム(1)によれば、受信信号(Rx1、Rx2;SS1~SS4;Ra1~Ra2)ごとに反射波の影響度合いが異なるため、反射波の影響が最も小さい受信信号を用いて、又は、受信信号の平均化により反射波の影響を小さくして、発信機(10c)の位置推定の精度を向上することができる。 According to the estimation system (1) relating to the above aspect, since the degree of influence of reflected waves differs for each received signal (Rx1, Rx2; SS1 to SS4; Ra1 to Ra2), the accuracy of position estimation of the transmitter (10c) can be improved by using the received signal with the least influence of reflected waves or by reducing the influence of reflected waves by averaging the received signals.
第5の態様に係る推定システム(1)では、第2の態様において、複数のアンテナ(12d、12e)の間隔は、無線信号(Tx1、Tx2)の波長を1/2倍した長さである。 In the estimation system (1) relating to the fifth aspect, in the second aspect, the spacing between the multiple antennas (12d, 12e) is half the wavelength of the radio signal (Tx1, Tx2).
上記態様に係る推定システム(1)によれば、アンテナ(12d)から出力される無線信号(Tx1)と、アンテナ(12e)から出力される無線信号(Tx2)とで、空間中の伝播経路が同一でない。したがって、受信信号(Rx1、Rx2;SS1~SS4;Ra1~Ra2)ごとに反射波の影響度合いが異なる。したがって、反射波の影響が最も小さい受信信号を用いて、又は、受信信号の平均化により反射波の影響を小さくして、発信機(10d)の位置推定の精度を向上することができる。 In the estimation system (1) according to the above aspect, the radio signal (Tx1) output from the antenna (12d) and the radio signal (Tx2) output from the antenna (12e) do not have the same propagation path in space. Therefore, the degree of influence of reflected waves varies for each received signal (Rx1, Rx2; SS1-SS4; Ra1-Ra2). Therefore, the accuracy of position estimation of the transmitter (10d) can be improved by using the received signal with the least influence of reflected waves, or by averaging the received signals to reduce the influence of reflected waves.
第6の態様に係る推定システム(1)では、第2の態様において、発信機(10e)は、制御部(14)、を更に備える。複数のアンテナは、第1アンテナ(12f)と、第2アンテナ(12g)と、を含む。第1アンテナ(12f)は、複数の無線信号のうち第1無線信号(Tx1)を出力する。第2アンテナ(12g)は、複数の無線信号のうち、第1無線信号(Tx1)とは異なる第2無線信号(Tx2)を出力する。制御部(14)は、第1無線信号(Tx1)の送信期間と第2無線信号(Tx2)の送信期間とが重複しないように第1アンテナ(12f)と第2アンテナ(12g)とを制御する。 In the estimation system (1) according to the sixth aspect, in the second aspect, the transmitter (10e) further includes a control unit (14). The multiple antennas include a first antenna (12f) and a second antenna (12g). The first antenna (12f) outputs a first wireless signal (Tx1) from the multiple wireless signals. The second antenna (12g) outputs a second wireless signal (Tx2) from the multiple wireless signals, the second wireless signal (Tx2) being different from the first wireless signal (Tx1). The control unit (14) controls the first antenna (12f) and the second antenna (12g) so that the transmission period of the first wireless signal (Tx1) and the transmission period of the second wireless signal (Tx2) do not overlap.
上記態様に係る推定システム(1)によれば、複数の無線信号の送信間隔を短くし、発信機(10e)の位置の推定におけるタイムラグを小さくすることができる。また、受信信号(Rx1、Rx2;SS1~SS4;Ra1~Ra2)において、第1無線信号(Tx1)に対応する信号と第2無線信号(Tx2)に対応する信号との干渉による受信信号の品質低下を防ぐことができる。 The estimation system (1) according to the above aspect can shorten the transmission intervals of multiple wireless signals, thereby reducing the time lag in estimating the position of the transmitter (10e). Furthermore, it can prevent degradation of the quality of the received signals (Rx1, Rx2; SS1-SS4; Ra1-Ra2) due to interference between the signal corresponding to the first wireless signal (Tx1) and the signal corresponding to the second wireless signal (Tx2).
第7の態様に係る推定システム(1f)では、第2の態様において、複数のアンテナは、第1アンテナ(12h)と、第2アンテナ(12i)と、を含む。第1アンテナ(12h)及び第2アンテナ(12i)は、複数の無線信号(Tx1、Tx2、Tx3)として、互いに異なる周波数の無線信号を出力する。In the estimation system (1f) according to the seventh aspect, in the second aspect, the multiple antennas include a first antenna (12h) and a second antenna (12i). The first antenna (12h) and the second antenna (12i) output radio signals of different frequencies as multiple radio signals (Tx1, Tx2, Tx3).
上記態様に係る推定システム(1f)によれば、複数の無線信号(Tx1、Tx2、Tx3)は互いに周波数が同一でないため、受信信号(Rx1、Rx2;SS1~SS4;Ra1~Ra2)ごとに反射波の影響度合いが異なる。したがって、反射波の影響が最も小さい受信信号を用いて、又は、受信信号の平均化により反射波の影響を小さくして、発信機(10d)の位置推定の精度を向上することができる。 In the estimation system (1f) according to the above aspect, the multiple wireless signals (Tx1, Tx2, Tx3) do not have the same frequency, and therefore the degree of influence of reflected waves varies for each received signal (Rx1, Rx2; SS1-SS4; Ra1-Ra2). Therefore, the accuracy of position estimation of the transmitter (10d) can be improved by using the received signal with the least influence of reflected waves, or by averaging the received signals to reduce the influence of reflected waves.
第8の態様に係る推定システム(1;1b;1f)では、第1から第7の態様のいずれかにおいて、複数の受信信号(Rx1、Rx2)は、複数の無線信号(Tx1、Tx2)と一対一で対応する。 In the estimation system (1; 1b; 1f) relating to the eighth aspect, in any of the first to seventh aspects, multiple received signals (Rx1, Rx2) correspond one-to-one to multiple radio signals (Tx1, Tx2).
上記態様に係る推定システム(1;1b;1f)によれば、簡易な方法で発信機(10;10b~10f)の位置を推定することができる。 The estimation system (1; 1b; 1f) relating to the above aspect makes it possible to estimate the position of the transmitter (10; 10b to 10f) in a simple manner.
第9の態様に係る推定システム(1a)では、第1から第7の態様のいずれかにおいて、複数の受信信号は、複数の信号セットを含む。複数の信号セットの各々は、受信信号(SS1、SS2、SS3、SS4)を複数含む。複数の信号セットは、複数の無線信号(Tx1、Tx2)と一対一で対応する。 In the estimation system (1a) according to the ninth aspect, in any of the first to seventh aspects, the plurality of received signals includes a plurality of signal sets. Each of the plurality of signal sets includes a plurality of received signals (SS1, SS2, SS3, SS4). The plurality of signal sets correspond one-to-one to the plurality of radio signals (Tx1, Tx2).
上記態様に係る推定システム(1a)によれば、精度の高い方法で発信機(10)の位置を推定することができる。 The estimation system (1a) relating to the above aspect makes it possible to estimate the position of the transmitter (10) in a highly accurate manner.
第10の態様に係る推定方法は、発信ステップと、推定ステップと、を含む。発信ステップでは、発信機(10;10b~10f)が互いに異なる複数の無線信号(Tx1、Tx2、Tx3)を発信する。推定ステップでは、複数の受信信号(Rx1、Rx2;SS1~SS4;Ra1~Ra2)を用いて発信機(10;10b~10f)の位置を推定する。複数の受信信号(Rx1、Rx2;SS1~SS4;Ra1~Ra2)は、複数の無線信号(Tx1、Tx2)を受信する受信機(20;20a;20f)が生成する。推定ステップにおいて、複数の受信信号の受信電力の最大値(Rx;SSr1、SSr2、SSr3、SSr4)、又は、複数の受信信号の受信電力の平均値(Rx;SSr1、SSr2、SSr3、SSr4)を用いて前記発信機の位置を推定する。 The estimation method according to the tenth aspect includes a transmission step and an estimation step. In the transmission step, a transmitter (10; 10b to 10f) transmits multiple different radio signals (Tx1, Tx2, Tx3). In the estimation step, the position of the transmitter (10; 10b to 10f) is estimated using multiple received signals (Rx1, Rx2; SS1 to SS4; Ra1 to Ra2). The multiple received signals (Rx1, Rx2; SS1 to SS4; Ra1 to Ra2) are generated by a receiver (20; 20a; 20f) that receives the multiple radio signals (Tx1, Tx2). In the estimation step, the position of the transmitter is estimated using the maximum value of the received power of the plurality of received signals (Rx; SSr1, SSr2, SSr3, SSr4) or the average value of the received power of the plurality of received signals (Rx; SSr1, SSr2, SSr3, SSr4).
上記態様に係る推定方法によれば、反射波の影響が最も小さい受信信号を用いて、又は、受信信号の平均化により反射波の影響を小さくして、発信機(10;10b~10f)の位置推定の精度を向上することができる。 According to the estimation method of the above aspect, the accuracy of position estimation of the transmitter (10; 10b to 10f) can be improved by using the received signal that is least affected by reflected waves, or by reducing the influence of reflected waves by averaging the received signal.
第11の態様に係る推定プログラムは、第10の態様に係る推定方法を、1以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。 The estimation program of the eleventh aspect is a program for causing one or more processors to execute the estimation method of the tenth aspect.
上記態様に係る推定プログラムによれば、反射波の影響が最も小さい受信信号を用いて、又は、受信信号の平均化により反射波の影響を小さくして、発信機(10;10b~10f)の位置推定の精度を向上することができる。 According to the estimation program of the above aspect, the accuracy of position estimation of the transmitter (10; 10b to 10f) can be improved by using the received signal that is least affected by reflected waves, or by reducing the influence of reflected waves by averaging the received signal.
1、1a、1b、1f 推定システム
10、10b、10c、10d、10e、10f 発信機
12a、12b、12d、12e アンテナ
12f、12h アンテナ(第1アンテナ)
12g、12i アンテナ(第2アンテナ)
12c 無給電アンテナ(アンテナ)
14 制御部
20、20a、20f 受信機
30、30a、30f 推定部
Tx1 無線信号(第1無線信号)
Tx2 無線信号(第2無線信号)
Tx3 無線信号
Rx1、Rx2 受信信号の信号強度(受信信号)
Rx 受信信号の代表値(受信電力の最大値、受信電力の平均値)
SS1、SS2、SS3、SS4 合成信号(受信信号)
SSr1、SSr2、SSr3、SSr4 代表信号(受信電力の最大値、受信電力の平均値)
Ra1、Ra2 受信信号の信号強度(受信信号)
1, 1a, 1b, 1f Estimation system 10, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f Transmitter 12a, 12b, 12d, 12e Antenna 12f, 12h Antenna (first antenna)
12g, 12i antenna (second antenna)
12c Parasitic Antenna (Antenna)
14 Control unit 20, 20a, 20f Receiver 30, 30a, 30f Estimation unit Tx1 Radio signal (first radio signal)
Tx2 wireless signal (second wireless signal)
Tx3: Radio signal Rx1, Rx2: Signal strength of received signal (received signal)
Rx Representative value of received signal (maximum received power, average received power)
SS1, SS2, SS3, SS4 composite signal (received signal)
SSr1, SSr2, SSr3, SSr4 Representative signals (maximum received power, average received power)
Ra1, Ra2: Signal strength of received signal (received signal)
Claims (10)
前記複数の無線信号を受信する受信機が生成する複数の受信信号に基づいて前記発信機の位置を推定する推定部と、
を備え、
前記受信機は、前記複数の無線信号と一対一で対応する複数の信号セットを生成し、
前記複数の信号セットの各々は、前記複数の無線信号のうち対応する無線信号に対応する2以上の受信信号が合成されることで生成される2以上の合成信号を含み、
前記推定部は、
前記複数の信号セットの各々に含まれる前記2以上の前記合成信号の受信電力の最大値、又は、前記複数の信号セットの各々に含まれる前記2以上の前記合成信号の前記受信電力の平均値を用いて前記発信機の位置を推定する、
推定システム。 a transmitter that outputs a plurality of mutually different wireless signals;
an estimation unit that estimates a position of the transmitter based on a plurality of received signals generated by a receiver that receives the plurality of wireless signals;
Equipped with
the receiver generates a plurality of sets of signals corresponding one-to-one to the plurality of wireless signals;
each of the plurality of signal sets includes two or more composite signals generated by combining two or more received signals corresponding to a corresponding wireless signal among the plurality of wireless signals;
The estimation unit
estimating the position of the transmitter using a maximum value of received power of the two or more composite signals included in each of the plurality of signal sets or an average value of received power of the two or more composite signals included in each of the plurality of signal sets;
Estimation system.
請求項1に記載の推定システム。 the transmitter includes a plurality of antennas that output the plurality of radio signals;
The estimation system of claim 1 .
請求項2に記載の推定システム。 the plurality of antennas output, as the plurality of radio signals, a plurality of radio signals having different planes of polarization from each other;
The estimation system according to claim 2 .
請求項2に記載の推定システム。 the plurality of antennas output, as the plurality of radio signals, a plurality of radio signals having different directivities from each other;
The estimation system according to claim 2 .
請求項2に記載の推定システム。 The intervals between the plurality of antennas are equal to half the wavelength of the radio signal.
The estimation system according to claim 2 .
制御部、を更に備え、
前記複数のアンテナは、
前記複数の無線信号のうち第1無線信号を出力する第1アンテナと、
前記複数の無線信号のうち、前記第1無線信号とは異なる第2無線信号を出力する第2アンテナと、を含み、
前記制御部は、前記第1無線信号の送信期間と前記第2無線信号の送信期間とが重複しないように前記第1アンテナと前記第2アンテナとを制御する、
請求項2に記載の推定システム。 The transmitter is
a control unit,
The plurality of antennas
a first antenna that outputs a first wireless signal among the plurality of wireless signals;
a second antenna that outputs a second radio signal different from the first radio signal among the plurality of radio signals,
the control unit controls the first antenna and the second antenna so that a transmission period of the first radio signal and a transmission period of the second radio signal do not overlap.
The estimation system according to claim 2 .
第1アンテナと、
第2アンテナと、を含み、
前記第1アンテナ及び前記第2アンテナは、前記複数の無線信号として、互いに異なる周波数の無線信号を出力する、
請求項2に記載の推定システム。 The plurality of antennas
A first antenna;
a second antenna;
the first antenna and the second antenna output radio signals of different frequencies as the plurality of radio signals;
The estimation system according to claim 2 .
請求項1から7のいずれか1項に記載の推定システム。 the plurality of received signals correspond one-to-one to the plurality of wireless signals;
The estimation system according to any one of claims 1 to 7.
前記複数の無線信号を受信する受信機が生成する複数の受信信号を用いて前記発信機の位置を推定する推定ステップと、
を含み、
前記受信機は、前記複数の無線信号と一対一で対応する複数の信号セットを生成し、
前記複数の信号セットの各々は、前記複数の無線信号のうち対応する無線信号に対応する2以上の受信信号が合成されることで生成される2以上の合成信号を含み、
前記推定ステップにおいて、
前記複数の信号セットの各々に含まれる前記2以上の前記合成信号の受信電力の最大値、又は、前記複数の信号セットの各々に含まれる前記2以上の前記合成信号の前記受信電力の平均値を用いて前記発信機の位置を推定する、
推定方法。 a transmitting step in which a transmitter transmits a plurality of different wireless signals;
an estimation step of estimating a position of the transmitter using a plurality of received signals generated by a receiver that receives the plurality of wireless signals;
Including,
the receiver generates a plurality of sets of signals corresponding one-to-one to the plurality of wireless signals;
each of the plurality of signal sets includes two or more composite signals generated by combining two or more received signals corresponding to a corresponding wireless signal among the plurality of wireless signals;
In the estimation step,
estimating the position of the transmitter using a maximum value of received power of the two or more composite signals included in each of the plurality of signal sets or an average value of received power of the two or more composite signals included in each of the plurality of signal sets;
Estimation method.
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