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JP7846050B2 - Direction estimation device, direction estimation method, and program - Google Patents
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JP7846050B2 - Direction estimation device, direction estimation method, and program - Google Patents

Direction estimation device, direction estimation method, and program

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JP7846050B2 JP2023056976A JP2023056976A JP7846050B2 JP 7846050 B2 JP7846050 B2 JP 7846050B2 JP 2023056976 A JP2023056976 A JP 2023056976A JP 2023056976 A JP2023056976 A JP 2023056976A JP 7846050 B2 JP7846050 B2 JP 7846050B2
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Description

本発明は、方位推定装置、方位推定方法及びプログラムに関する。 This invention relates to a direction estimation device, a direction estimation method, and a program.

Beyond 5G(6G)に向けた通信技術の研究において、ユーザ端末装置と、当該ユーザ端末装置に接続される複数のウェアラブル型端末装置等の周辺端末とが互いに強調して通信を行う仮想化端末が検討されている。仮想化端末では、ユーザ端末装置と、周辺端末との間の情報通信に、THz(テラヘルツ)帯が用いられる。ここで、THz帯ではビーム幅が狭くなることが想定される。ウェアラブルデバイスを装着した人間の動作に基づきユーザ端末装置と周辺端末との位置関係が変化した場合、THz帯等の狭いビーム幅の電波を用いて情報通信を行っていると、周辺端末がユーザ端末装置から送信されるビームの範囲外に容易に出てしまうことが想定される。周辺端末がユーザ端末装置から送信されるビームの範囲外に出てしまうことを抑止するため、ユーザ端末装置が周辺端末の移動を予測し、予測した方向にビームを追従させて出力することが考えられる。非特許文献1には、ユーザ端末装置が周辺端末の移動を予測し、予測した結果に基づきビーム掃引範囲を限定する技術が開示されている。 In research on communication technologies for Beyond 5G (6G), virtualized terminals are being considered in which a user terminal device and multiple peripheral terminals, such as wearable devices, connected to the user terminal device communicate in a coordinated manner. In these virtualized terminals, the terahertz (THz) band is used for information communication between the user terminal device and the peripheral terminals. However, it is anticipated that the beam width will be narrow in the THz band. If the relative positions of the user terminal device and the peripheral terminals change based on the movements of a person wearing a wearable device, and information communication is being performed using radio waves with a narrow beam width such as the THz band, it is anticipated that the peripheral terminals will easily move outside the range of the beam transmitted from the user terminal device. To prevent peripheral terminals from moving outside the range of the beam transmitted from the user terminal device, it is conceivable that the user terminal device could predict the movement of the peripheral terminals and output a beam that tracks the predicted direction. Non-patent document 1 discloses a technology in which the user terminal device predicts the movement of peripheral terminals and limits the beam sweep range based on the prediction.

H. MATSUNO et al., "High-Accuracy and High-Speed Beam Tracking Algorithm for THz Short-Range Mobile Communication,"2023 17th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), 2023H. MATSUNO et al., "High-Accuracy and High-Speed Beam Tracking Algorithm for THz Short-Range Mobile Communication,"2023 17th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), 2023

非特許文献1に開示された技術によれば、ユーザ端末装置は、指向性のあるビームを、出力方向を異ならせながら複数出力し、周辺端末により受信された受信電力に基づき、周辺端末が存在する方位を高精度に推定する。また、過去に推定された方位に基づき周辺端末の移動ベクトルと分散が算出され、ユーザ端末装置の移動する方位が予測される。ユーザ端末装置は、予測された方位に対してビームを出力することにより、THz帯等の狭いビーム幅の電波を用いて情報通信を行うことが可能となる。ここで、非特許文献1に開示された技術によれば、受信電力が一時的に欠損した場合、一旦、移動予測に基づいた位置に対してユーザ端末装置からビームが出力され、周辺端末が見つからない場合は、更に全方位探索を行うことにより周辺端末が存在する方位を推定する。しかしながらBeyond 5G(6G)において用いられることが検討されているTHz帯ではビーム幅が狭くなるため、全方位探索を行うと時間がかかってしまうといった課題があった。 According to the technology disclosed in Non-Patent Document 1, the user terminal device outputs multiple directional beams with different output directions, and accurately estimates the direction in which the peripheral terminal is located based on the received power received by the peripheral terminal. Furthermore, the movement vector and dispersion of the peripheral terminal are calculated based on previously estimated directions, and the direction in which the user terminal device is moving is predicted. By outputting a beam in the predicted direction, the user terminal device can perform information communication using radio waves with a narrow beamwidth, such as in the THz band. Here, according to the technology disclosed in Non-Patent Document 1, if the received power is temporarily lost, the user terminal device initially outputs a beam in the position based on the movement prediction. If the peripheral terminal is not found, an omnidirectional search is performed to estimate the direction in which the peripheral terminal is located. However, in the THz band, which is being considered for use in Beyond 5G (6G), the beamwidth is narrow, posing a challenge in that omnidirectional search becomes time-consuming.

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、受信電力が一時的に欠損した場合であっても、容易に方位推定を行うことにある。 This invention was made in consideration of these circumstances, and its purpose is to easily estimate direction even when the received power is temporarily lost.

(1)本発明の一態様は、所定の装置から複数の方向に出力された電波を受信し、受信した電波の電波強度を出力された電波の方向ごとに測定することにより、好適な方向の電波を推定する方位推定装置であって、所定の装置から出力された複数の方向の電波を受信した電波強度の中に、欠損している方向が存在するか否かを判定する欠損有無判定部と、欠損している方向が存在すると判定された場合、掃引方向ごとの電波強度の時系列データの時間ごとの変化に基づき欠損の要因を判定する欠損要因判定部と、を備える方位推定装置である。
(2)本発明の一態様は、上述の方位推定装置において、前記欠損要因判定部は、掃引方向ごとの電波強度の時系列データの時間ごとの変化の傾向に基づき、欠損の要因が遮蔽に起因するものであるか否かについての判定を行う第1判定部と、欠損の要因が遮蔽によるものでない場合に、掃引方向ごとの電波強度の時系列データの時間ごとの変化の傾向に基づき、欠損の要因が通信範囲外に出たことに起因するものであるか否かの判定を行う第2判定部と、を備えるものである。
(3)本発明の一態様は、上述の方位推定装置において、前記第2判定部は、掃引方向ごとの電波強度の時系列データが、急激に変化した場合、欠損の要因が移動予測誤りに起因するものであると判定するものである。
(4)本発明の一態様は、上述の方位推定装置において、前記第1判定部は、掃引方向ごとの電波強度の時系列データの時間ごとの変化と、欠損の要因が遮蔽に起因するものであるか否かについての情報とを教師データとして予め学習された学習済みモデルを含むものである。
(5)本発明の一態様は、上述の方位推定装置において、前記第2判定部は、掃引方向ごとの電波強度の時系列データの時間ごとの変化と、欠損の要因が通信範囲外に出たことに起因するものであるか否かについての情報とを教師データとして予め学習された学習済みモデルを含むものである。
(6)本発明の一態様は、上述の方位推定装置において、前記第1判定部に含まれる学習済モデルと、前記第2判定部に含まれる学習済モデルとは、いずれもK近傍法アルゴリズム等の分類器を用いて学習されるものである。
(7)本発明の一態様は、上述の方位推定装置において、前記欠損要因判定部は、電波の方向ごとに測定された電波強度のうち、前記第1判定部に入力される範囲を特定する前処理を行う前処理部を更に備えるものである。
(8)本発明の一態様は、所定の装置から複数の方向に出力された電波を受信し、受信した電波の電波強度を出力された電波の方向ごとに測定することにより、好適な方向の電波を推定する方位推定方法であって、所定の装置から出力された複数の方向の電波を受信した電波強度の中に、欠損している方向が存在するか否かを判定する欠損有無判定工程と、欠損している方向が存在すると判定された場合、掃引方向ごとの電波強度の時系列データの時間ごとの変化に基づき欠損の要因を判定する欠損要因判定工程と、を有する方位推定方法である。
(9)本発明の一態様は、コンピュータに、所定の装置から複数の方向に出力された電波を受信し、受信した電波の電波強度を出力された電波の方向ごとに測定することにより、好適な方向の電波を推定するプログラムであって、所定の装置から出力された複数の方向の電波を受信した電波強度の中に、欠損している方向が存在するか否かを判定する欠損有無判定ステップと、欠損している方向が存在すると判定された場合、掃引方向ごとの電波強度の時系列データの時間ごとの変化に基づき欠損の要因を判定する欠損要因判定ステップと、を実行させるプログラムである。
(1) One aspect of the present invention is a direction estimation device that receives radio waves output from a predetermined device in multiple directions and estimates a suitable direction of radio waves by measuring the radio wave intensity of the received radio waves for each direction of the output radio waves, comprising: a missing signal determination unit that determines whether or not there is a missing direction among the radio wave intensity of radio waves output from a predetermined device in multiple directions; and a missing signal cause determination unit that, if it is determined that there is a missing direction, determines the cause of the missing signal based on the time-dependent change in time-series data of radio wave intensity for each sweep direction.
(2) In one aspect of the present invention, in the direction estimation device described above, the missing data source determination unit comprises: a first determination unit that determines whether the missing data source is due to shielding based on the trend of changes over time in time-series data of radio wave intensity for each sweep direction; and, if the missing data source is not due to shielding, a second determination unit that determines whether the missing data source is due to moving out of the communication range based on the trend of changes over time in time-series data of radio wave intensity for each sweep direction.
(3) In one aspect of the present invention, in the direction estimation device described above, the second determination unit determines that if the time-series data of radio wave intensity for each sweep direction changes rapidly, the cause of the missing data is due to a movement prediction error.
(4) In one aspect of the present invention, the direction estimation device described above includes a pre-trained model that has been trained in advance using as training data the time-series change of time-series data of radio wave intensity for each sweep direction and information on whether or not the cause of the loss is due to shielding.
(5) In one aspect of the present invention, the direction estimation device described above includes a pre-trained model that has been trained in advance using as training data the time-series change of time-series data of radio wave intensity for each sweep direction and information on whether or not the cause of the loss is due to going outside the communication range.
(6) In one aspect of the present invention, in the direction estimation device described above, both the trained model included in the first determination unit and the trained model included in the second determination unit are trained using a classifier such as the K-nearest neighbors algorithm.
(7) In one aspect of the present invention, the direction estimation device described above further comprises a preprocessing unit which performs preprocessing to determine the range of radio wave intensity measured for each direction of radio waves that is input to the first determination unit.
(8) One aspect of the present invention is a direction estimation method for estimating a suitable direction of radio waves by receiving radio waves output from a predetermined device in multiple directions and measuring the radio wave intensity of the received radio waves for each direction of the output radio waves, comprising: a missing signal determination step for determining whether or not there is a missing direction among the radio wave intensity of radio waves output from a predetermined device in multiple directions; and a missing signal cause determination step for determining the cause of the missing signal based on the time-series change of time-series data of radio wave intensity for each sweep direction if it is determined that there is a missing direction.
(9) One aspect of the present invention is a program that causes a computer to receive radio waves output from a predetermined device in multiple directions and estimate a suitable direction of radio waves by measuring the radio wave intensity of the received radio waves for each direction of the output radio waves, the program to execute a missing signal determination step of determining whether or not there is a missing direction among the radio wave intensity of radio waves output from a predetermined device in multiple directions , and a missing signal cause determination step of determining the cause of the missing signal based on the time-dependent changes in time-series data of radio wave intensity for each sweep direction if it is determined that there is a missing direction.

本発明によれば、受信電力が一時的に欠損した場合であっても、容易に方位推定を行うことができるという効果が得られる。 According to the present invention, the effect of easily estimating direction can be obtained even when the received power is temporarily lost.

一実施形態に係る方位推定装置、方位推定方法及びプログラムが適用される通信システムの概要について説明するための図である。This figure illustrates an overview of a communication system to which a direction estimation device, direction estimation method, and program according to one embodiment are applied. 本実施形態に係る送信装置及び受信装置の機能構成の一例を示す機能構成図である。This is a functional configuration diagram showing an example of the functional configuration of the transmitting device and receiving device according to this embodiment. 本実施形態に係るビーム探索方法において、全方位探索と探索範囲を限定した探索とについて説明するための図である。This figure illustrates omnidirectional search and search with a limited search range in the beam search method according to this embodiment. 本実施形態に係る欠損要因の種類について説明するための図である。This figure illustrates the types of defects according to this embodiment. 本実施形態に係る方位推定装置の機能構成の一例を示す機能構成図である。This is a functional configuration diagram showing an example of the functional configuration of the direction estimation device according to this embodiment. 本実施形態に係る欠損要因判定部の機能構成の一例を示す機能構成図である。This is a functional configuration diagram showing an example of the functional configuration of the defect cause determination unit according to this embodiment. 本実施形態に係る欠損要因が移動予測誤りに起因するものである場合における受信電力の変化について説明するための図である。This figure illustrates the change in received power when the cause of the loss according to this embodiment is due to a movement prediction error. 本実施形態に係る欠損要因が通信範囲外に出たことに起因するものである場合における受信電力の変化について説明するための図である。This figure illustrates the change in received power when the cause of the power loss in this embodiment is due to the device going outside the communication range. 本実施形態に係るビーム掃引範囲の決定方法の一例について説明するためのフローチャートである。This flowchart illustrates an example of a method for determining the beam sweep range according to this embodiment. 本実施形態に係る欠損要因判定方法の一例について説明するためのフローチャートである。This is a flowchart illustrating an example of a method for determining the cause of defects according to this embodiment. 本実施形態の方位推定装置の内部構成の一例を示すブロック図である。This is a block diagram showing an example of the internal configuration of the direction estimation device of this embodiment.

本発明の態様に係る方位推定装置、方位推定方法及びプログラムについて、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。なお、本発明の態様は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、多様な変更または改良を加えたものも含まれる。つまり、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれ、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換または変更を行うことができる。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、各構造における縮尺および数等を、実際の構造における縮尺および数等と異ならせる場合がある。 The orientation estimation device, orientation estimation method, and program according to aspects of the present invention will be described in detail below, with reference to the accompanying drawings, and will include preferred embodiments. Note that the embodiments of the present invention are not limited to these embodiments, and include various modifications and improvements. In other words, the components described below include those that are easily conceivable to those skilled in the art, and those that are substantially the same, and the components described below can be combined as appropriate. Furthermore, various omissions, substitutions, or modifications of components can be made without departing from the spirit of the present invention. Also, in the following drawings, the scale and numbers of each structure may differ from those of the actual structure in order to make each structure easier to understand.

[実施形態]
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態では、一例として、本実施形態に係る方位推定装置、方位推定方法及びプログラムが、Beyond 5G(6G)における通信方式に適用されることを前提として説明する。しかしながら本実施形態はこの一例に限定されず、Beyond 5G(6G)以外の様々な通信方式に適用されることができる。
[Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the embodiments described below, as an example, the orientation estimation device, orientation estimation method, and program according to this embodiment will be described on the premise that they are applied to a communication system in Beyond 5G (6G). However, this embodiment is not limited to this example and can be applied to various communication systems other than Beyond 5G (6G).

図1は、一実施形態に係る方位推定装置、方位推定方法及びプログラムが適用される通信システムの概要について説明するための図である。同図を参照しながら、通信システム1の概要について説明する。通信システム1は、複数の通信装置を備える。図示する一例では、第1通信装置D1、第2通信装置D2、及び第n通信装置Dn(nは1以上の自然数)を示している。以下、通信システム1が備える複数の通信装置をそれぞれ区別しない場合、単に通信装置Dと記載する場合がある。それぞれの通信装置Dは、互いに情報通信を行う。 Figure 1 is a diagram illustrating the outline of a communication system to which a direction estimation device, direction estimation method, and program according to one embodiment are applied. The outline of the communication system 1 will be described with reference to this figure. The communication system 1 comprises multiple communication devices. In the illustrated example, a first communication device D1, a second communication device D2, and an nth communication device Dn (where n is a natural number of 1 or greater) are shown. Hereinafter, when the multiple communication devices comprising the communication system 1 are not distinguished, they may simply be referred to as communication device D. Each communication device D communicates information with the others.

通信装置Dは、例えばスマートフォンやタブレット端末装置等のユーザ端末装置であってもよいし、当該ユーザ端末装置に接続されるウェアラブル型端末装置等であってもよい。ウェアラブル型端末装置の一例としては、スマートウォッチや、スマートグラス、イヤホン型ウェアラブルデバイス等を例示することができる。通信システム1に含まれる複数の通信装置Dは、ユーザにより保持されていてもよいし、所定の場所に固定されていてもよい。 The communication device D may be a user terminal device such as a smartphone or tablet, or a wearable terminal device connected to the user terminal device. Examples of wearable terminal devices include smartwatches, smart glasses, and earphone-type wearable devices. The multiple communication devices D included in the communication system 1 may be held by the user or fixed in a predetermined location.

なお、通信システム1に含まれる複数の通信装置Dは、互いに強調して通信を行う仮想化端末を構成する。通信システム1の外部から見れば、通信システム1は、1つの仮想化端末として振る舞うということもできる。それぞれの通信装置D間における情報通信には、例えばTHz(テラヘルツ)帯が用いられる。しかしながら本実施形態はこの一例に限定されず、GHz(ギガヘルツ)帯等その他の周波数帯が用いられてもよい。以下の説明において、通信装置Dから出力される電波であって、狭指向性を有する電波を、ビームと記載する場合がある。 Furthermore, the multiple communication devices D included in communication system 1 constitute a virtualized terminal that communicates with each other in coordination. From an external perspective, communication system 1 can be perceived as behaving as a single virtualized terminal. For information communication between each communication device D, for example, the terahertz (THz) band is used. However, this embodiment is not limited to this example, and other frequency bands such as the gigahertz (GHz) band may also be used. In the following description, radio waves output from communication devices D that have narrow directivity may be referred to as a beam.

ここで、THz帯の周波数領域では通信装置Dから出力されるビームのビーム幅が狭くなることが想定される。ビーム幅が狭くなることに伴い、それぞれの通信装置D間における通信可能な範囲が限定される。換言すれば、通信装置Dは、互いに狭指向性を有するビームで情報通信を行うため、互いの位置関係が変わってしまうと、容易に情報通信範囲外となり、情報通信ができなくなってしまうことが想定される。一方、通信システム1に含まれる複数の通信装置Dのうち幾つかは、ウェアラブルデバイスである場合があるため、所定の位置に固定して使用されない場合がある。例えばスマートフォンとスマートウォッチとの間の情報通信であれば、ユーザが歩行により腕を振る動作を行うことにより互いの位置関係が変わってしまい、容易に情報通信範囲外となってしまうことが想定される。そこで、本実施形態によれば、情報通信範囲外に通信装置Dが出てしまうことを抑止するため、通信装置Dの移動を予測し、予測した方向にビームを出力することにより、情報通信を途切れさせることなく続行する。 Here, in the THz frequency range, it is assumed that the beam width of the beam output from the communication device D becomes narrower. As the beam width narrows, the communication range between each communication device D is limited. In other words, since the communication devices D communicate information using beams with narrow directivity, if their relative positions change, they can easily move outside the communication range, making information communication impossible. On the other hand, some of the multiple communication devices D included in the communication system 1 may be wearable devices and may not be used in a fixed position. For example, in the case of information communication between a smartphone and a smartwatch, the relative positions of the devices can change due to the user swinging their arms while walking, easily causing them to move outside the communication range. Therefore, according to this embodiment, in order to prevent the communication devices D from moving outside the communication range, the movement of the communication devices D is predicted, and the beam is output in the predicted direction, thereby continuing information communication without interruption.

図2は、本実施形態に係る送信装置及び受信装置の機能構成の一例を示す機能構成図である。同図を参照しながら、通信装置Dの機能構成の一例を示す。複数の通信装置Dは、一方が送信装置2となり、他方が受信装置3となることにより情報通信を行う。送信装置2又は受信装置3のうち、少なくとも一方には、方位推定装置10が備えられる。図2(A)は、受信装置3に方位推定装置10が備えられる場合の一例であり、図2(B)は、送信装置2に方位推定装置10が備えられる場合の一例である。 Figure 2 is a functional configuration diagram showing an example of the functional configuration of the transmitting and receiving devices according to this embodiment. Referring to this figure, an example of the functional configuration of the communication device D is shown. Multiple communication devices D communicate information by having one unit act as a transmitting device 2 and the other as a receiving device 3. At least one of the transmitting device 2 or receiving device 3 is equipped with a direction estimation device 10. Figure 2(A) is an example where the direction estimation device 10 is equipped in the receiving device 3, and Figure 2(B) is an example where the direction estimation device 10 is equipped in the transmitting device 2.

まず、図2(A)を参照しながら、受信装置3に方位推定装置10が備えられる場合における送信装置2及び受信装置3の機能構成の一例について説明する。受信装置3に方位推定装置10が備えられる場合における送信装置2を送信装置2Aと記載し、受信装置3を受信装置3Aと記載する。送信装置2Aは、ビーム掃引部21を備える。ビーム掃引部21は、例えば複数のアンテナを含んで構成されるアンテナアレイを制御することにより、狭指向性を有するビームを複数方向に出力し、ビーム掃引を行う。受信装置3Aは、ビーム受信部31と方位推定装置10とを備える。ビーム受信部31は、ビーム掃引部21から出力された電波を受信し、受信した電波の受信電力を測定することにより、電波強度(RSSI;Received Signal Strength Indicator)を測定する。ビーム受信部31は、測定した電波強度に関する情報を方位推定装置10に出力する。方位推定装置10は、ビーム受信部31により測定された電波強度に関する情報を取得し、取得した情報に基づき、送信装置2Aが存在する方位を推定する。方位推定装置10は、送信装置2Aが存在する方位を推定した結果を蓄積する。方位推定装置10は、蓄積した方位推定結果(すなわち過去の方位推定結果)に基づき、送信装置2Aと受信装置3Aとの位置関係の変化についての予測(すなわち移動予測)を行う。方位推定装置10は、移動予測を行った結果に基づき、ビーム掃引範囲を決定し、決定したビーム掃引範囲についての情報を、送信装置2Aに出力する。送信装置2Aは、移動予測に基づく範囲にビームを出力することにより、全方向にビームを出力することなく、受信装置3Aが存在する方位を探索することができ、受信装置3Aと情報通信を行うことができるようになる。 First, with reference to Figure 2(A), an example of the functional configuration of the transmitting device 2 and the receiving device 3 when the receiving device 3 is equipped with an azimuth estimation device 10 will be described. When the receiving device 3 is equipped with an azimuth estimation device 10, the transmitting device 2 will be referred to as the transmitting device 2A, and the receiving device 3 will be referred to as the receiving device 3A. The transmitting device 2A includes a beam sweeping unit 21. The beam sweeping unit 21 performs beam sweeping by outputting a narrowly directional beam in multiple directions by controlling an antenna array, for example, which is composed of multiple antennas. The receiving device 3A includes a beam receiving unit 31 and an azimuth estimation device 10. The beam receiving unit 31 receives radio waves output from the beam sweeping unit 21 and measures the radio wave strength (RSSI; Received Signal Strength Indicator) by measuring the received power of the received radio waves. The beam receiving unit 31 outputs information regarding the measured radio wave strength to the azimuth estimation device 10. The direction estimation device 10 acquires information regarding the radio wave intensity measured by the beam receiving unit 31 and estimates the direction in which the transmitting device 2A is located based on the acquired information. The direction estimation device 10 stores the results of the estimation of the direction in which the transmitting device 2A is located. Based on the stored direction estimation results (i.e., past direction estimation results), the direction estimation device 10 makes a prediction (i.e., movement prediction) about the change in the positional relationship between the transmitting device 2A and the receiving device 3A. Based on the movement prediction results, the direction estimation device 10 determines the beam sweep range and outputs information about the determined beam sweep range to the transmitting device 2A. By outputting a beam within the range based on the movement prediction, the transmitting device 2A can search for the direction in which the receiving device 3A is located without outputting beams in all directions, and can communicate information with the receiving device 3A.

次に、図2(B)を参照しながら、送信装置2に方位推定装置10が備えられる場合における送信装置2及び受信装置3の機能構成の一例について説明する。受信装置3に方位推定装置10が備えられる場合における送信装置2を送信装置2Bと記載し、受信装置3を受信装置3Bと記載する。送信装置2Bは、方位推定装置10を備える点において送信装置2Aとは異なる。また、受信装置3Bは、方位推定装置10を備えない点において受信装置3Aとは異なる。すなわち図2(B)に示す一例においては、方位推定処理を、受信装置3Aに代えて送信装置2Bが行う点において図2(A)に示した一例とは異なる。図2(A)に示した一例においては、決定されたビーム掃引範囲についての情報が、受信装置3Aから送信装置2Aに出力されるが、図2(B)に示した一例においては、電波強度に関する情報が受信装置3Aから送信装置2Aに出力される。図2(B)に示す一例において、方位推定装置10、ビーム掃引部21及びビーム受信部31の機能構成は図2(A)に示す一例と同様であってもよい。 Next, with reference to Figure 2(B), an example of the functional configuration of the transmitter 2 and receiver 3 when the transmitter 2 is equipped with an azimuth estimation device 10 will be described. When the receiver 3 is equipped with an azimuth estimation device 10, the transmitter 2 will be referred to as transmitter 2B and the receiver 3 as receiver 3B. Transmitter 2B differs from transmitter 2A in that it is equipped with an azimuth estimation device 10. Also, receiver 3B differs from receiver 3A in that it is not equipped with an azimuth estimation device 10. That is, in the example shown in Figure 2(B), the azimuth estimation processing is performed by transmitter 2B instead of receiver 3A, which is different from the example shown in Figure 2(A). In the example shown in Figure 2(A), information about the determined beam sweep range is output from receiver 3A to transmitter 2A, but in the example shown in Figure 2(B), information about radio wave intensity is output from receiver 3A to transmitter 2A. In the example shown in Figure 2(B), the functional configuration of the direction estimation device 10, beam sweep unit 21, and beam receiving unit 31 may be the same as in the example shown in Figure 2(A).

図3は、本実施形態に係るビーム探索方法において、全方位探索と探索範囲を限定した探索とについて説明するための図である。同図を参照しながら、本実施形態に係るビーム探索について説明する。 Figure 3 illustrates the beam search method according to this embodiment, specifically illustrating omnidirectional search and search with a limited search range. The beam search method according to this embodiment will be explained with reference to this figure.

図3(A)は、全方位探索の一例を示している。図示するように、全方位探索において、送信装置2は、電波を出力可能な全方向に対して、電波を出力する。したがって、全方位探索によれば、受信装置3がどの位置に存在していたとしても、送信装置2が電波を出力可能な方向に存在していれば、送信装置2と受信装置3との間の情報通信を成立させることができる。しかしながら上述したようにTHz帯ではビーム幅が狭くなるため、全方位探索では探索に時間を要し、探索のために無駄な消費電力を要する。そこで、本実施形態によれば、送信装置2は、受信装置3が存在する位置を予測し、探索範囲を限定することにより探索を行う。 Figure 3(A) shows an example of omnidirectional search. As shown in the figure, in omnidirectional search, the transmitter 2 emits radio waves in all directions from which it can emit radio waves. Therefore, with omnidirectional search, regardless of the location of the receiver 3, information communication between the transmitter 2 and the receiver 3 can be established as long as the transmitter 2 is located in a direction from which it can emit radio waves. However, as mentioned above, the beam width is narrow in the THz band, so omnidirectional search takes time and requires unnecessary power consumption for the search. Therefore, according to this embodiment, the transmitter 2 predicts the location of the receiver 3 and performs the search by limiting the search range.

図3(B)は、探索範囲を限定した探索の一例を示している。図示するように、送信装置2は、受信装置3が存在すると予測される位置の周辺に対して電波を出力する。このように探索範囲を限定して探索を行うことにより、探索に時間を要することもなく、探索のために無駄な消費電力を要することもない。しかしながら、探索範囲を限定した探索によれば、送信装置2から出力される電波の方向に受信装置3が存在していない場合(すなわち送信装置2が受信装置3の移動予測を誤った場合等)、送信装置2と受信装置3との間の情報通信が成立せず、再度全方位探索を行う必要が生じる。この場合、探索に時間と消費電力を更に要することとなる。したがって、精度良く受信装置3の移動予測を行い、好適な範囲にビーム掃引することが求められている。 Figure 3(B) shows an example of a search with a limited search range. As shown, the transmitter 2 outputs radio waves in the vicinity of the location where the receiver 3 is predicted to be located. By limiting the search range in this way, the search is not time-consuming and does not consume unnecessary power. However, with a search with a limited search range, if the receiver 3 is not present in the direction of the radio waves output from the transmitter 2 (i.e., if the transmitter 2 mispredicts the movement of the receiver 3), information communication between the transmitter 2 and the receiver 3 cannot be established, and it becomes necessary to perform an all-directional search again. In this case, the search will require even more time and power consumption. Therefore, it is necessary to accurately predict the movement of the receiver 3 and sweep the beam to a suitable range.

本実施形態によれば、送信装置2は、過去に推定された方位に基づき受信装置3が存在する方位を予測する。送信装置2は、予測した方位に基づき探索範囲を限定して探索を行う。ここで、送信装置2から出力された電波を、受信装置3により継続的に受信することができていれば、受信装置3の移動予測を容易に行うことができる。しかしながら、送信装置2から出力された電波が、一時的に受信装置3により受信できなくなってしまった場合(すなわち電波が欠損した場合)、過去の移動軌跡に基づいて受信装置3の移動を予測し、予測した結果に基づいて探索範囲を限定し、探索を行うこととなる。ここで、電波が欠損する要因としては複数存在することが考えられる。本実施形態においては、電波が欠損する要因を特定し、特定された欠損要因に基づいた移動予測をすることにより、好適な範囲にビーム掃引することを可能とする。 According to this embodiment, the transmitting device 2 predicts the direction in which the receiving device 3 is located based on previously estimated directions. The transmitting device 2 then limits the search range based on the predicted direction and performs a search. Here, if the receiving device 3 can continuously receive the radio waves output from the transmitting device 2, the movement of the receiving device 3 can be easily predicted. However, if the radio waves output from the transmitting device 2 are temporarily not received by the receiving device 3 (i.e., there is a loss of radio waves), the movement of the receiving device 3 is predicted based on past movement trajectories, and the search range is limited based on the prediction result to perform the search. Here, multiple factors can be considered as causes of radio wave loss. In this embodiment, by identifying the factors causing radio wave loss and predicting movement based on the identified loss factors, it becomes possible to sweep the beam to a suitable range.

図4は、本実施形態に係る欠損要因の種類について説明するための図である。同図を参照しながら、電波の欠損要因の種類について説明する。同図を参照しながら、電波の欠損要因が、第一に遮蔽に起因するものである場合、第二に移動予測誤りに起因するものであるである場合、及び第三に移動予測誤りに起因するものであるである場合のそれぞれの一例についてそれぞれ説明する。 Figure 4 is a diagram illustrating the types of loss factors according to this embodiment. The types of radio wave loss factors will be explained with reference to this figure. Referring to this figure, examples of cases where the radio wave loss factor is, firstly, due to shielding, secondly, due to movement prediction errors, and thirdly, due to movement prediction errors will be explained.

図4(A)は、欠損の要因が遮蔽に起因するものである場合について説明するための図である。図示するように、送信装置2と受信装置3との間に遮蔽物が存在することにより、送信装置2から出力された電波が欠損する場合がある。遮蔽物の一例としては、人間の手や足等を例示することができる。その他、衣服やテーブル等が遮蔽物となる場合もある。例えば電波の欠損が生じていない状態から、受信装置3が移動したことにより、送信装置2と受信装置3との間に遮蔽物が存在する位置に受信装置3が移動した場合、送信装置2は、受信装置3の過去の移動に基づき(例えば、移動ベクトルと分散に基づき)、電波の出力範囲を決定する。しかしながら、受信装置3の移動軌跡は、遮蔽物の陰に存在する期間に変動してしまっている場合があり、このような場合、方位推定精度が低下してしまうおそれがある。 Figure 4(A) illustrates a case where the cause of signal loss is due to shielding. As shown in the figure, the presence of an obstruction between the transmitter 2 and the receiver 3 can cause signal loss from the transmitter 2. Examples of obstructions include human hands and feet. Other obstructions may include clothing or tables. For example, if the receiver 3 moves from a state where there is no signal loss to a position where an obstruction exists between the transmitter 2 and the receiver 3, the transmitter 2 determines the output range of the radio waves based on the receiver 3's past movement (for example, based on the movement vector and dispersion). However, the movement trajectory of the receiver 3 may have fluctuated during the period it was hidden by the obstruction, and in such cases, the accuracy of direction estimation may decrease.

図4(B)は、欠損の要因が移動予測誤りに起因するものであるである場合について説明するための図である。同図には、移動予測が行われた結果、受信装置3が存在していると予測された位置を受信装置3’として示し、実際に受信装置3が存在する位置を受信装置3として示す。受信装置3’の位置は、過去の受信装置3の移動軌跡に基づき、例えば機械学習により予測される。したがって、受信装置3との位置と受信装置3’の位置とは同一であることが好適である。しかしながら、受信装置3が過去の移動軌跡とは異なる移動をした場合には、図示するように受信装置3との位置と受信装置3’の位置とが異なってしまう場合がある。このように移動予測が適切でなかった場合、実際の受信装置3を探索するため、全方位探索を行うことが好適である。 Figure 4(B) illustrates the case where the cause of the missing data is due to an error in movement prediction. In this figure, the location where the receiver 3 is predicted to be located, as a result of movement prediction, is shown as receiver 3', and the actual location of receiver 3 is shown as receiver 3. The location of receiver 3' is predicted, for example, by machine learning, based on the past movement trajectory of receiver 3. Therefore, it is preferable that the location of receiver 3 and the location of receiver 3' are the same. However, if receiver 3 moves in a way that differs from its past movement trajectory, the location of receiver 3 and the location of receiver 3' may differ, as shown in the figure. In such cases where the movement prediction is inappropriate, it is preferable to perform an omnidirectional search to locate the actual receiver 3.

図4(C)は、欠損の要因が、受信装置3が送信装置2の通信範囲外に出たことに起因するものである場合について説明するための図である。同図には、第1の時点において受信装置3が存在している位置を受信装置3’として示し、第1の時点より後の時点である第2の時点において受信装置3が存在する位置を受信装置3として示す。受信装置3が受信装置3’に示す位置に存在する場合、送信装置2は正常に受信装置3と情報通信を行うことができる。しかしながら、送信装置2と受信装置3との距離が離れることにより、例えば図示するように、受信装置3が受信装置3に示す位置に存在することとなった場合、受信装置3が送信装置2の通信範囲外に出てしまい、情報通信ができなくなってしまう場合がある。このように、受信装置3が送信装置2の通信範囲外に出てしまった場合、いくら探索を行っても受信装置3を見つけ出すことはできない。このように受信装置3が送信装置2の通信範囲外に出てしまった場合、送信装置2は、受信装置3を探索しない(すなわち受信装置3に対してビームを出力しない)ことが好適である。 Figure 4(C) illustrates the case where the data loss is caused by the receiver 3 moving out of the communication range of the transmitter 2. In this figure, the position of the receiver 3 at the first time point is shown as receiver 3', and the position of the receiver 3 at the second time point (a later time point) is shown as receiver 3. When the receiver 3 is at the position shown by receiver 3', the transmitter 2 can communicate information with the receiver 3 normally. However, if the distance between the transmitter 2 and the receiver 3 increases, for example, as shown in the figure, the receiver 3 may move out of the communication range of the transmitter 2, making information communication impossible. In this case, the receiver 3 cannot be found no matter how much searching is performed. Therefore, when the receiver 3 is out of the communication range of the transmitter 2, it is preferable for the transmitter 2 not to search for the receiver 3 (i.e., not to output a beam to the receiver 3).

図5は、本実施形態に係る方位推定装置の機能構成の一例を示す機能構成図である。同図を参照しながら、方位推定装置10の機能構成の一例について説明する。方位推定装置10は、掃引結果記憶部11と、方位推定部12と、推定結果記憶部13と、欠損有無判定部14と、欠損要因判定部15と、掃引範囲決定部16とを備える。これらの各機能部は、例えば、電子回路を用いて実現される。また、各機能部は、必要に応じて、半導体メモリや磁気ハードディスク装置などといった記憶手段を内部に備えてよい。また、各機能を、コンピュータおよびソフトウェアによって実現するようにしてもよい。 Figure 5 is a functional configuration diagram showing an example of the functional configuration of the direction estimation device according to this embodiment. An example of the functional configuration of the direction estimation device 10 will be described with reference to this figure. The direction estimation device 10 comprises a sweep result storage unit 11, a direction estimation unit 12, an estimation result storage unit 13, a missing data presence/absence determination unit 14, a missing data cause determination unit 15, and a sweep range determination unit 16. Each of these functional units is implemented, for example, using electronic circuits. Furthermore, each functional unit may internally incorporate storage means such as semiconductor memory or magnetic hard disk drives, as needed. Also, each function may be implemented by a computer and software.

掃引結果記憶部11は、ビーム受信部31からビーム掃引方向と受信電力に関する情報を取得する。ビーム掃引方向とは、送信装置2から出力された狭指向性を有するビームの方向である。受信電力とは、当該ビームの方向に対応して、受信装置3により受信されたビームの電力、すなわち電波強度である。掃引結果記憶部11は、取得した情報を記憶する。掃引結果記憶部11が取得する情報には、予め時刻情報が含まれていてもよいし、掃引結果記憶部11は、取得した情報と、取得した時刻とを対応付けて記憶してもよい。 The sweep result storage unit 11 acquires information regarding the beam sweep direction and received power from the beam receiving unit 31. The beam sweep direction is the direction of the narrowly directional beam output from the transmitting device 2. Received power is the power of the beam received by the receiving device 3, i.e., the radio wave intensity, corresponding to the beam direction. The sweep result storage unit 11 stores the acquired information. The information acquired by the sweep result storage unit 11 may include time information beforehand, or the sweep result storage unit 11 may store the acquired information in association with the time of acquisition.

方位推定部12は、掃引結果記憶部11に記憶された情報に基づき、時刻ごとにおける、最も電波強度が高い方位を特定する。特定された方位とは、すなわち送信装置2から見て受信装置3が存在する方位(又は受信装置3から見て送信装置2が存在する方位)である。方位推定部12は、特定した方位の時刻ごとの変化に基づき、送信装置2から見た受信装置3の軌跡(又は受信装置3から見た送信装置2の軌跡)を推定してもよい。方位推定部12は、推定した軌跡に基づき、所定の時刻において送信装置2から見た受信装置3の方位を推定する。方位推定部12は、方位を推定した結果を、推定結果記憶部13に記憶させる。 The direction estimation unit 12 identifies the direction with the highest radio wave intensity at each time point, based on the information stored in the sweep result storage unit 11. The identified direction is the direction from which the receiving device 3 is located as viewed from the transmitting device 2 (or the direction from which the transmitting device 2 is located as viewed from the receiving device 3). The direction estimation unit 12 may also estimate the trajectory of the receiving device 3 as viewed from the transmitting device 2 (or the trajectory of the transmitting device 2 as viewed from the receiving device 3) based on the time-dependent changes in the identified direction. Based on the estimated trajectory, the direction estimation unit 12 estimates the direction of the receiving device 3 as viewed from the transmitting device 2 at a predetermined time. The direction estimation unit 12 stores the result of the direction estimation in the estimation result storage unit 13.

推定結果記憶部13は、方位推定部12により推定された方位についての情報を記憶する。推定結果記憶部13は、方位推定部12により推定された方位についての情報を、時刻と対応付けて記憶する。推定結果記憶部13には、過去の方位推定結果が記憶されているということもできる。 The estimation result storage unit 13 stores information about the direction estimated by the direction estimation unit 12. The estimation result storage unit 13 stores the information about the direction estimated by the direction estimation unit 12 in association with the time. It can also be said that the estimation result storage unit 13 stores past direction estimation results.

欠損有無判定部14は、受信された電波に欠損が発生しているか否か(すなわち欠損の有無)を判定する。欠損有無判定部14は、具体的には、電波を受信した複数の方向の中に、欠損している方向が存在するか否かを判定する。欠損有無判定部14は、少なくともいずれかの方向における電波強度が所定値以下である場合、欠損が生じていると判定してもよい。欠損有無判定部14は、判定した欠損の有無に関する情報を、欠損要因判定部15に出力する。 The loss detection unit 14 determines whether or not a loss has occurred in the received radio wave (i.e., whether or not a loss has occurred). Specifically, the loss detection unit 14 determines whether or not there is a direction with a loss among the multiple directions in which the radio wave was received. The loss detection unit 14 may determine that a loss has occurred if the radio wave intensity in at least one direction is below a predetermined value. The loss detection unit 14 outputs information regarding the determined presence or absence of a loss to the loss cause determination unit 15.

欠損要因判定部15は、推定結果記憶部13に記憶された方位推定結果を取得し、欠損有無判定部14から欠損の有無に関する情報を取得する。欠損要因判定部15は、欠損有無判定部14により欠損している方向が存在すると判定された場合、受信した電波の電波強度の時間ごとの変化に基づき、欠損の要因を判定する。欠損要因の判定についての詳細については、図6等を参照しながら後述する。欠損要因判定部15は、判定した欠損要因に関する情報を、掃引範囲決定部16に出力する。 The Missing Signal Factor Determination Unit 15 acquires the direction estimation result stored in the Estimation Result Storage Unit 13 and obtains information regarding the presence or absence of missing signals from the Missing Signal Presence/Absence Determination Unit 14. If the Missing Signal Factor Determination Unit 15 determines that a direction with missing signals exists, it determines the cause of the missing signal based on the time-dependent change in the received radio wave intensity. Details regarding the determination of the missing signal factor will be described later with reference to Figure 6, etc. The Missing Signal Factor Determination Unit 15 outputs the information regarding the determined missing signal factor to the Sweep Range Determination Unit 16.

掃引範囲決定部16は、推定結果記憶部13に記憶された方位推定結果を取得し、欠損要因判定部15から欠損要因の判定結果を取得する。掃引範囲決定部16は、取得した情報に基づき、ビームの掃引範囲を決定する。掃引範囲決定部16により決定されるビームの掃引範囲とは、すなわち送信装置2から出力されるビームの方向である。送信装置から出力されるビームの方向は、第一に全方向、第二に全方向より狭い範囲である所定の方向、又は第三に出力しない、のいずれかであってもよい。掃引範囲決定部16は、決定した掃引範囲に関する情報をビーム掃引部21に出力する。 The sweep range determination unit 16 acquires the direction estimation result stored in the estimation result storage unit 13 and acquires the missing data factor determination result from the missing data factor determination unit 15. Based on the acquired information, the sweep range determination unit 16 determines the beam sweep range. The beam sweep range determined by the sweep range determination unit 16 is, in other words, the direction of the beam output from the transmitter 2. The direction of the beam output from the transmitter may be, firstly, all directions, secondly, a predetermined direction that is a narrower range than all directions, or thirdly, no output. The sweep range determination unit 16 outputs information regarding the determined sweep range to the beam sweep unit 21.

図6は、本実施形態に係る欠損要因判定部の機能構成の一例を示す機能構成図である。同図を参照しながら、欠損要因判定部15の機能構成の一例について説明する。欠損要因判定部15は、前処理部151と、第1判定部152と、第2判定部153と、出力部154とを備える。 Figure 6 is a functional configuration diagram showing an example of the functional configuration of the defect cause determination unit according to this embodiment. An example of the functional configuration of the defect cause determination unit 15 will be described with reference to this figure. The defect cause determination unit 15 comprises a pre-processing unit 151, a first determination unit 152, a second determination unit 153, and an output unit 154.

前処理部151は、推定結果記憶部13に記憶された方位推定結果を取得し、欠損有無判定部14から欠損の有無に関する情報を取得する。前処理部151は、欠損有無判定部14により欠損している方向が存在すると判定された場合、第1判定部152に入力される情報についての前処理を行う。第1判定部152に入力される情報とは、方位推定結果の時系列データである。ここで、本実施形態においては、ビーム掃引範囲が変動するアルゴリズムとなる。したがって、前処理部151は、前処理を行うことにより、第1判定部152に入力される範囲を特定し、第1判定部152に入力される情報のフォーマットを合わせる。換言すれば、前処理とは、電波の方向ごとに測定された電波強度のうち、第1判定部152に入力される範囲を特定する処理であるということもできる。また、送信装置2により出力されるビームの掃引範囲及び掃引方向は時間ごとに変動するため、前処理とは、第1判定部152により処理しやすい形式に変換するための処理であるということもできる。 The preprocessing unit 151 acquires the direction estimation results stored in the estimation result storage unit 13 and obtains information regarding the presence or absence of missing data from the missing data determination unit 14. If the missing data determination unit 14 determines that there is a direction with missing data, the preprocessing unit 151 performs preprocessing on the information to be input to the first determination unit 152. The information input to the first determination unit 152 is the time-series data of the direction estimation results. In this embodiment, the beam sweep range is variable. Therefore, the preprocessing unit 151 performs preprocessing to identify the range to be input to the first determination unit 152 and to adjust the format of the information to be input to the first determination unit 152. In other words, preprocessing can be described as the process of identifying the range to be input to the first determination unit 152 from the radio wave intensity measured for each direction of the radio waves. Furthermore, since the beam sweep range and sweep direction output by the transmitting device 2 fluctuate over time, preprocessing can also be described as the process of converting the data into a format that is easy for the first determination unit 152 to process.

第1判定部152は、前処理部151から前処理が行われた情報を取得する。第1判定部152は、取得した情報に基づき、第1の判定を行う。第1の判定とは、欠損の要因が遮蔽に起因するものであるか否かについての判定である。第1の判定は、受信した電波の電波強度の時間ごとの変化の傾向に基づき行われる。第1判定部152は、例えば、複数の方向について受信した電波の電波強度のうち、電波強度が低い方向が存在する場合に、欠損の要因が遮蔽に起因するものであると判定してもよい。第1の判定とは、欠損の要因が、遮蔽によるものか否かを切り分けるための判定であるということもできる。また、第1判定部152は、欠損の要因が遮蔽に起因するものであると判定した場合、遮蔽されている区間を特定するための推定を行ってもよい。 The first determination unit 152 acquires pre-processed information from the pre-processing unit 151. Based on the acquired information, the first determination unit 152 performs a first determination. The first determination is whether or not the cause of the signal loss is due to shielding. The first determination is made based on the trend of changes in the received radio wave intensity over time. For example, the first determination unit 152 may determine that the cause of the signal loss is shielding if, among the radio wave intensity received in multiple directions, there is a direction with low radio wave intensity. The first determination can also be described as a determination to differentiate whether or not the cause of the signal loss is due to shielding. Furthermore, if the first determination unit 152 determines that the cause of the signal loss is due to shielding, it may perform estimation to identify the shielded section.

なお、第1判定部152は、機械学習により第1の判定を行ってもよい。機械学習により第1の判定が行われる場合、第1判定部152は、予め学習された学習済みモデルを含む。当該学習済みモデルは、受信した電波の電波強度の時間ごとの変化と、欠損の要因が遮蔽に起因するものであるか否かについての情報とを教師データとして、教師有り学習により予め学習される。なお、当該学習済モデルは、K近傍法アルゴリズムを用いて学習されることが好適である。 Furthermore, the first determination unit 152 may perform the first determination using machine learning. When the first determination is performed using machine learning, the first determination unit 152 includes a pre-trained model. This pre-trained model is pre-trained using supervised learning, with training data consisting of the time-dependent changes in the received radio wave intensity and information on whether the cause of the loss is due to shielding. It is preferable that this pre-trained model be trained using the K-nearest neighbors algorithm.

第2判定部153は、前処理部151から前処理が行われた情報を取得し、第1判定部152から第1の判定が行われた結果を取得する。第2判定部153は、取得した情報に基づき、第2の判定を行う。第2の判定は、欠損の要因が遮蔽によるものでない場合に行われるものである。第2の判定とは、欠損の要因が、通信範囲外に出たことに起因するものであるか否かについての判定である。第2判定部153は、方位推定結果について前処理が行われた情報、すなわち受信した電波の電波強度の時間ごとの変化の傾向に基づき、第2の判定を行う。第2判定部153は、例えば、受信した電波の電波強度が、急激に変化した場合、欠損の要因が移動予測誤りに起因するものであると判定してもよい。この場合、第2判定部153は、欠損の要因が通信範囲外に出たことに起因するものでない場合、移動予測誤りが要因と判定してもよい。 The second determination unit 153 obtains pre-processed information from the pre-processing unit 151 and obtains the result of the first determination from the first determination unit 152. Based on the obtained information, the second determination unit 153 performs a second determination. The second determination is performed when the cause of the signal loss is not due to shielding. The second determination determines whether the cause of the signal loss is due to moving outside the communication range. The second determination unit 153 performs the second determination based on the pre-processed information regarding the direction estimation result, i.e., the time-dependent trend of the received radio wave intensity. For example, if the received radio wave intensity changes rapidly, the second determination unit 153 may determine that the cause of the signal loss is due to a movement prediction error. In this case, if the cause of the signal loss is not due to moving outside the communication range, the second determination unit 153 may determine that a movement prediction error is the cause.

なお、第2判定部153は、機械学習により第2の判定を行ってもよい。機械学習により第2の判定が行われる場合、第2判定部153は、予め学習された学習済みモデルを含む。当該学習済みモデルは、受信した電波の電波強度の時間ごとの変化と、欠損の要因が通信範囲外に出たことに起因するものであるか否かについての情報とを教師データとして、教師有り学習により予め学習される。なお、当該学習済モデルは、K近傍法アルゴリズムを用いて学習されることが好適である。 Furthermore, the second determination unit 153 may perform the second determination using machine learning. When the second determination is performed using machine learning, the second determination unit 153 includes a pre-trained model. This pre-trained model is pre-trained using supervised learning, with training data consisting of the time-dependent changes in the received radio wave intensity and information on whether the cause of the loss is due to the signal going outside the communication range. It is preferable that this pre-trained model be trained using the K-nearest neighbors algorithm.

出力部154は、第1判定部152から第1の判定結果を取得し、第2判定部153から第2の判定結果を取得する。出力部154は、取得した結果に基づき、電波の欠損要因を特定する。出力部154は、特定した電波の欠損要因を、掃引範囲決定部16に出力する。 The output unit 154 obtains a first determination result from the first determination unit 152 and a second determination result from the second determination unit 153. Based on the obtained results, the output unit 154 identifies the radio wave loss factors. The output unit 154 outputs the identified radio wave loss factors to the sweep range determination unit 16.

次に、図7及び図8を参照しながら、送信装置2と受信装置3との位置関係が変化した場合における受信電力の変化の一例について説明する。また、図7及び図8を参照しながら、受信電力の変化の傾向から、欠損要因の判定を行うことが可能である理由についても説明する。 Next, referring to Figures 7 and 8, we will explain an example of how the received power changes when the relative positions of the transmitter 2 and the receiver 3 change. Furthermore, referring to Figures 7 and 8, we will explain why it is possible to determine the cause of signal loss from the trend of changes in received power.

図7は、本実施形態に係る欠損要因が移動予測誤りに起因するものである場合における受信電力の変化について説明するための図である。図7(A)は、欠損の要因が移動予測誤りに起因するものであるである場合におけるビーム掃引範囲と、送信装置2及び受信装置3の位置関係とについて示す図である。また、図7(B)は、図7(A)に示す位置関係の場合における受信電力の時間ごとの変化について示す図である。同図には、移動予測が行われた結果、受信装置3が存在していると予測された位置を受信装置3’として示し、実際に受信装置3が存在する位置を受信装置3として示す。この場合、送信装置2は、受信装置3が存在していると予測された位置を受信装置3’に向けてビームを出力する。しかしながら、実際に受信装置3が存在する位置は受信装置3であるため、誤った方向にビームが出力されることとなる。この場合、受信電力は急峻に低下することとなる。 Figure 7 illustrates the change in received power when the data loss is caused by a movement prediction error according to this embodiment. Figure 7(A) shows the beam sweep range and the positional relationship between the transmitter 2 and receiver 3 when the data loss is caused by a movement prediction error. Figure 7(B) shows the change in received power over time in the positional relationship shown in Figure 7(A). In this figure, the position where receiver 3 is predicted to be located is shown as receiver 3', and the actual location of receiver 3 is shown as receiver 3. In this case, the transmitter 2 outputs a beam towards receiver 3', which is the position where receiver 3 is predicted to be located. However, since receiver 3 is actually located at receiver 3, the beam is output in the wrong direction. In this case, the received power drops sharply.

図8は、本実施形態に係る欠損要因が通信範囲外に出たことに起因するものである場合における受信電力の変化について説明するための図である。図8(A)は、欠損の要因が、受信装置3が送信装置2の通信範囲外に出たことに起因するものである場合におけるビーム掃引範囲と、送信装置2及び受信装置3の位置関係とについて示す図である。また、図8(B)は、図8(A)に示す位置関係の場合における受信電力の時間ごとの変化について示す図である。同図には、第1の時点において受信装置3が存在している位置を受信装置3’として示し、第1の時点より後の時点である第2の時点において受信装置3が存在する位置を受信装置3として示す。この場合、送信装置2は、第1の時点においても第2の時点においても、受信装置3が存在している方向に向けてビームを出力し続ける。しかしながら、受信装置3は送信装置2から徐々に遠ざかるため、受信電力は緩やかに低下することとなる。 Figure 8 illustrates the change in received power when the signal loss in this embodiment is caused by the receiver moving out of the communication range. Figure 8(A) shows the beam sweep range and the positional relationship between the receiver 2 and receiver 3 when the signal loss is caused by the receiver 3 moving out of the communication range of the transmitter 2. Figure 8(B) shows the change in received power over time in the positional relationship shown in Figure 8(A). In this figure, the position of receiver 3 at the first time point is shown as receiver 3', and the position of receiver 3 at the second time point (later than the first time point) is shown as receiver 3. In this case, the transmitter 2 continues to output a beam in the direction of receiver 3 at both the first and second time points. However, since receiver 3 gradually moves away from transmitter 2, the received power decreases slowly.

図7及び図8を参照しながら説明したように、欠損要因が移動予測誤りに起因するものである場合と、通信範囲外に出たことに起因するものである場合とでは、受信電力の変化の傾向が異なる。したがって、受信電力の変化の傾向に基づき、電波の欠損要因を判定することが可能となる。 As explained with reference to Figures 7 and 8, the trend in the change in received power differs depending on whether the loss is due to an error in movement prediction or to moving out of the communication range. Therefore, it is possible to determine the cause of the radio wave loss based on the trend in the change in received power.

図9は、本実施形態に係るビーム掃引範囲の決定方法の一例について説明するためのフローチャートである。同図を参照しながら、本実施形態に係るビーム掃引範囲の決定方法の一例について説明する。 Figure 9 is a flowchart illustrating an example of a method for determining the beam sweep range according to this embodiment. The example of a method for determining the beam sweep range according to this embodiment will be explained with reference to this figure.

まず、送信装置2は、所定の方向にビーム掃引を行う(ステップS11)。受信装置3は、送信装置2から出力されたビームを受信し、受信したビームの電波強度に基づき、送信装置2が存在する方位を推定する(ステップS12)。具体的には、方位推定は、過去に推定された方位推定結果(例えば1ステップ前の方位推定結果)、すなわち方位推定結果の時系列データに基づき、行われてもよい。 First, the transmitting device 2 performs a beam sweep in a predetermined direction (step S11). The receiving device 3 receives the beam output from the transmitting device 2 and estimates the direction in which the transmitting device 2 is located based on the radio wave intensity of the received beam (step S12). Specifically, the direction estimation may be performed based on previously estimated direction estimation results (for example, the direction estimation result from the previous step), i.e., time-series data of direction estimation results.

次に、受信装置3により受信されたビームの受信電力が閾値以下か否かを推定する(ステップS13)。受信電力が閾値以下である場合、処理がステップS14に進められる。また、受信電力が閾値以下でない場合、処理がステップS15に進められる。受信電力が閾値以下である場合(すなわちステップS13;YES)、受信電力の欠損要因が判定される(ステップS14)。判定された受信電力の欠損要因に応じて、移動予測器によるビーム掃引範囲が決定され(ステップS16)、又はビーム掃引範囲が適応的に決定される(ステップS17)。また、受信電力が閾値以下でない場合(すなわちステップS13;NO)、移動予測器によるビーム掃引範囲が決定される(ステップS15)。 Next, the receiving device 3 estimates whether the received power of the beam is below a threshold (step S13). If the received power is below the threshold, the process proceeds to step S14. If the received power is not below the threshold, the process proceeds to step S15. If the received power is below the threshold (i.e., step S13; YES), the cause of the received power deficit is determined (step S14). Based on the determined cause of the received power deficit, the beam sweep range by the movement predictor is determined (step S16), or the beam sweep range is adaptively determined (step S17). If the received power is not below the threshold (i.e., step S13; NO), the beam sweep range by the movement predictor is determined (step S15).

図10は、本実施形態に係る欠損要因判定方法の一例について説明するためのフローチャートである。同図を参照しながら、本実施形態に係る欠損要因判定方法の一例について説明する。なお、同図を参照しながら説明する処理は、欠損要因判定部15により行われる処理の一例である。 Figure 10 is a flowchart illustrating an example of the method for determining the cause of missing data according to this embodiment. The example of the method for determining the cause of missing data according to this embodiment will be explained with reference to this figure. Note that the process described with reference to this figure is an example of the process performed by the missing data cause determination unit 15.

まず、欠損要因判定部15は、方位推定結果の時系列データについて、前処理を行う(ステップS21)。次に、欠損要因判定部15は、前処理された時系列データに基づき、遮蔽区間の判定を行う(ステップS22)。遮蔽区間の判定は、方位推定結果の変動傾向と、遮蔽の関係とを教師データとして、予め学習された予測モデルにより行われる。なお、遮蔽区間の判定は、K近傍法を用いて行われることが好適である。ここで、例えば送信装置2及び受信装置3のうち少なくとも一方は、人体が身に着けるウェアラブルデバイスである場合がある。したがって、人体の動きと、遮蔽との関係とを学習した予測モデルを用いることにより、移動予測をすることができる。人体の動きは、例えば方位推定結果の時系列データに基づいて推定することができる。よって、方位推定結果の時系列データに基づいて遮蔽区間の判定を行うことが可能となる。 First, the missing data detection unit 15 performs preprocessing on the time-series data of the direction estimation results (step S21). Next, the missing data detection unit 15 determines the occlusion zone based on the preprocessed time-series data (step S22). The determination of the occlusion zone is performed using a pre-trained prediction model, which uses the fluctuation trend of the direction estimation results and the relationship with occlusion as training data. It is preferable to use the K-nearest neighbor method for determining the occlusion zone. Here, for example, at least one of the transmitting device 2 and the receiving device 3 may be a wearable device worn on the human body. Therefore, movement prediction can be performed by using a prediction model that has learned the relationship between human body movement and occlusion. Human body movement can be estimated, for example, based on the time-series data of the direction estimation results. Therefore, it becomes possible to determine the occlusion zone based on the time-series data of the direction estimation results.

欠損要因判定部15は、受信装置3が遮蔽区間に存在すると判定された場合(すなわちステップS23;YES)、電波の欠損要因が遮蔽によるものであると判定する(ステップS26)。 If the loss cause determination unit 15 determines that the receiving device 3 is located in a shielded area (i.e., step S23; YES), it determines that the loss in the radio waves is due to shielding (step S26).

また、欠損要因判定部15は、受信装置3が遮蔽区間に存在すると判定されなかった場合(すなわちステップS23;NO)、更なる判定を行う(ステップS24)。更なる判定とは、送信装置2による掃引方向ごとの電波強度の変動傾向に基づき、欠損要因が通信範囲外に出たことによるものであるか、移動予測誤りによるものであるかを判定するものである。当該判定には、ステップS23の判定に用いられた予測モデルとは異なる予測モデルが用いられてもよい。なお、当該判定は、K近傍法を用いて行われることが好適である。 Furthermore, if the loss cause determination unit 15 does not determine that the receiving device 3 is located within the shielded section (i.e., step S23; NO), it performs a further determination (step S24). This further determination involves determining, based on the fluctuation trend of radio wave intensity for each sweep direction by the transmitting device 2, whether the loss is due to moving outside the communication range or due to a movement prediction error. A different prediction model may be used for this determination than the one used in step S23. It is preferable that this determination be performed using the K-nearest neighbor method.

欠損要因判定部15は、送信装置2による掃引方向ごとの電波強度の変動傾向が、所定の傾向(第1の傾向)に分類できる場合、通信範囲外に出たことが要因であると判定し、処理をステップS27に進める(すなわちステップS25;YES)。欠損要因判定部15は、欠損の要因が、通信範囲外に出たことに起因するものであると判定する。 The loss cause determination unit 15 determines that the cause is going outside the communication range if the fluctuation trend of the radio wave intensity for each sweep direction by the transmitting device 2 can be classified into a predetermined trend (first trend), and proceeds to step S27 (i.e., step S25; YES). The loss cause determination unit 15 determines that the cause of the loss is due to going outside the communication range.

また、欠損要因判定部15は、送信装置2による掃引方向ごとの電波強度の変動傾向が、所定の傾向(第2の傾向)に分類できる場合(または分類できない場合)、通信範囲外に出たことが要因でないと判定し、処理をステップS28に進める(すなわちステップS25;NO)。欠損要因判定部15は、欠損の要因が、移動予測誤りに起因するものであると判定する。 Furthermore, the data loss cause determination unit 15 determines that the cause is not going outside the communication range if the fluctuation trend of radio wave intensity for each sweep direction by the transmitting device 2 can be classified into a predetermined trend (second trend) (or if it cannot be classified), and proceeds to step S28 (i.e., step S25; NO). The data loss cause determination unit 15 determines that the cause of the data loss is due to a movement prediction error.

図11は、本実施形態の方位推定装置の内部構成の一例を示すブロック図である。方位推定装置10の少なくとも一部の機能は、コンピュータを用いて実現され得る。図示するように、そのコンピュータは、中央処理装置901と、RAM902と、入出力ポート903と、入出力デバイス904や905等と、バス906と、を含んで構成される。コンピュータ自体は、既存技術を用いて実現可能である。中央処理装置901は、RAM902等から読み込んだプログラムに含まれる命令を実行する。中央処理装置901は、各命令にしたがって、RAM902にデータを書き込んだり、RAM902からデータを読み出したり、算術演算や論理演算を行ったりする。RAM902は、データやプログラムを記憶する。RAM902に含まれる各要素は、アドレスを持ち、アドレスを用いてアクセスされ得るものである。なお、RAMは、「ランダムアクセスメモリー」の略である。入出力ポート903は、中央処理装置901が外部の入出力デバイス等とデータのやり取りを行うためのポートである。入出力デバイス904や905は、入出力デバイスである。入出力デバイス904や905は、入出力ポート903を介して中央処理装置901との間でデータをやりとりする。バス906は、コンピュータ内部で使用される共通の通信路である。例えば、中央処理装置901は、バス906を介してRAM902のデータを読んだり書いたりする。また、例えば、中央処理装置901は、バス906を介して入出力ポートにアクセスする。 Figure 11 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the direction estimation device of this embodiment. At least some of the functions of the direction estimation device 10 can be realized using a computer. As shown in the figure, the computer is composed of a central processing unit 901, RAM 902, input/output ports 903, input/output devices 904 and 905, etc., and a bus 906. The computer itself can be realized using existing technology. The central processing unit 901 executes instructions contained in programs read from RAM 902, etc. The central processing unit 901 writes data to RAM 902, reads data from RAM 902, and performs arithmetic and logical operations according to each instruction. RAM 902 stores data and programs. Each element contained in RAM 902 has an address and can be accessed using that address. RAM stands for "Random Access Memory". Input/output ports 903 are ports for the central processing unit 901 to exchange data with external input/output devices, etc. Input/output devices 904 and 905 are input/output devices. Input/output devices 904 and 905 exchange data with the central processing unit 901 via input/output port 903. Bus 906 is a common communication channel used within the computer. For example, the central processing unit 901 reads and writes data to RAM 902 via bus 906. Also, for example, the central processing unit 901 accesses input/output ports via bus 906.

[実施形態のまとめ]
本実施形態によれば、方位推定装置10は、送信装置2等の所定の装置から複数の方向に出力された電波を受信し、受信した電波の電波強度を、出力された電波の方向ごとに測定することにより、好適な方向の電波を推定する。また、方位推定装置10は、欠損有無判定部14を備えることにより、電波を受信した複数の方向の中に、欠損している方向が存在するか否かを判定し、欠損要因判定部15を備えることにより、欠損している方向が存在すると判定された場合、受信した電波の電波強度の時間ごとの変化に基づき欠損の要因を判定する。すなわち、方位推定装置10によれば、電波の欠損の有無を判定した後、欠損の要因について判定する。したがって、方位推定装置10によれば、欠損の要因を判定することができるため、受信電力が一時的に欠損した場合であっても、容易に送信装置2から見た受信装置3の方位を推定することができる。方位推定装置10によれば、推定した方位に基づき掃引範囲を決定することができるため、欠損が生じた場合に全方位探索を行うことを要せず、短時間で通信対象となる装置を探索することができる。
[Summary of Embodiments]
According to this embodiment, the direction estimation device 10 receives radio waves output in multiple directions from a predetermined device such as a transmitting device 2, and estimates the radio waves in a suitable direction by measuring the radio wave intensity of the received radio waves for each direction of the output radio waves. Furthermore, the direction estimation device 10 includes a loss detection unit 14 to determine whether or not there is a direction with a loss among the multiple directions in which radio waves are received, and includes a loss cause determination unit 15 to determine the cause of the loss based on the time-dependent change in the radio wave intensity of the received radio waves if it is determined that there is a direction with a loss. In other words, the direction estimation device 10 determines the presence or absence of radio wave loss and then determines the cause of the loss. Therefore, because the direction estimation device 10 can determine the cause of the loss, it is possible to easily estimate the direction of the receiving device 3 as seen from the transmitting device 2 even if the received power is temporarily lost. Because the direction estimation device 10 can determine the sweep range based on the estimated direction, it is not necessary to perform an all-directional search when a loss occurs, and the device to be communicated can be searched in a short time.

また、上述した実施形態によれば、欠損要因判定部15は、第1判定部152を備えることにより、受信した電波の電波強度の時間ごとの変化の傾向に基づき、欠損の要因が遮蔽に起因するものであるか否かについての判定を行い、第2判定部153を備えることにより、欠損の要因が遮蔽によるものでない場合に、受信した電波の電波強度の時間ごとの変化の傾向に基づき、欠損の要因が通信範囲外に出たことに起因するものであるか否かの判定を行う。すなわち、欠損要因判定部15は、第1の判定を行うことにより欠損の要因が遮蔽に起因するものであるか否かを判定した後、第2の判定を行うことにより欠損の要因が通信範囲外に出たことに起因するものであるか否かの判定を行う。したがって、本実施形態によれば、詳細に欠損の要因を判定することができる。本実施形態によれば、詳細に判定された欠損の要因に応じて、掃引範囲を決定することができるため、好適な範囲でビーム掃引を行うことができ、短時間で通信対象となる装置を探索することができる。 Furthermore, according to the above-described embodiment, the loss factor determination unit 15 includes a first determination unit 152 that determines whether the loss is due to shielding based on the trend of changes in the received radio wave intensity over time, and a second determination unit 153 that, if the loss is not due to shielding, determines whether the loss is due to moving out of the communication range based on the trend of changes in the received radio wave intensity over time. That is, the loss factor determination unit 15 performs the first determination to determine whether the loss is due to shielding, and then performs the second determination to determine whether the loss is due to moving out of the communication range. Therefore, according to this embodiment, the loss factor can be determined in detail. According to this embodiment, since the sweep range can be determined according to the loss factor determined in detail, beam sweeping can be performed within a suitable range, and the device to be communicated can be searched in a short time.

また、上述した実施形態によれば、第2判定部153は、受信した電波の電波強度が、急激に変化した場合、欠損の要因が移動予測誤りに起因するものであると判定する。したがって、本実施形態によれば、更に詳細に欠損の要因を判定することができる。本実施形態によれば、更に詳細に判定された欠損の要因に応じて、掃引範囲を決定することができるため、より好適な範囲でビーム掃引を行うことができ、短時間で通信対象となる装置を探索することができる。 Furthermore, according to the above-described embodiment, the second determination unit 153 determines that if the signal strength of the received radio waves changes rapidly, the cause of the loss is due to a movement prediction error. Therefore, according to this embodiment, the cause of the loss can be determined in more detail. According to this embodiment, since the sweep range can be determined according to the more detailed determined cause of the loss, beam sweeping can be performed within a more suitable range, and the device to be communicated can be searched for in a shorter time.

また、上述した実施形態によれば、第1判定部152は、受信した電波の電波強度の時間ごとの変化と、欠損の要因が遮蔽に起因するものであるか否かについての情報とを教師データとして予め学習された学習済みモデルを含む。すなわち、第1判定部152は、機械学習により判定を行う。したがって、本実施形態によれば、より精度よく欠損の要因を判定することができる。本実施形態によれば、より精度よく判定された欠損の要因に応じて、掃引範囲を決定することができるため、好適な範囲でビーム掃引を行うことができ、短時間で通信対象となる装置を探索することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the first determination unit 152 includes a pre-trained model that has been learned in advance using the time-dependent change in the received radio wave intensity and information on whether or not the cause of the loss is due to shielding as training data. That is, the first determination unit 152 performs the determination using machine learning. Therefore, according to this embodiment, the cause of the loss can be determined with greater accuracy. According to this embodiment, since the sweep range can be determined according to the more accurately determined cause of the loss, beam sweeping can be performed within a suitable range, and the device to be communicated can be searched for in a short time.

また、上述した実施形態によれば、第2判定部153は、受信した電波の電波強度の時間ごとの変化と、欠損の要因が通信範囲外に出たことに起因するものであるか否かについての情報とを教師データとして予め学習された学習済みモデルを含む。すなわち、第2判定部153は、機械学習により判定を行う。したがって、本実施形態によれば、より精度よく欠損の要因を判定することができる。本実施形態によれば、より精度よく判定された欠損の要因に応じて、掃引範囲を決定することができるため、好適な範囲でビーム掃引を行うことができ、短時間で通信対象となる装置を探索することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the second determination unit 153 includes a pre-trained model that has been learned in advance using training data, which includes the time-dependent change in the received radio wave intensity and information on whether or not the cause of the loss is due to the signal going outside the communication range. In other words, the second determination unit 153 performs the determination using machine learning. Therefore, according to this embodiment, the cause of the loss can be determined with greater accuracy. According to this embodiment, since the sweep range can be determined according to the more accurately determined cause of the loss, beam sweeping can be performed within a suitable range, and the device to be communicated can be searched for in a short time.

また、上述した実施形態によれば、第1判定部152に含まれる学習済モデルと、第2判定部153に含まれる学習済モデルとは、いずれもK近傍法アルゴリズムを用いて学習されるものである。したがって、本実施形態によれば、容易なアルゴリズムにより、精度よく欠損の要因を判定することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, both the trained model included in the first determination unit 152 and the trained model included in the second determination unit 153 are trained using the K-nearest neighbors algorithm. Therefore, according to this embodiment, the cause of missing data can be accurately determined using a simple algorithm.

また、上述した実施形態によれば、欠損要因判定部15は、前処理部151を備えることにより、電波の方向ごとに測定された電波強度のうち、第1判定部152に入力される範囲を特定する前処理を行う。前処理とは、電波の方向ごとに測定された電波強度のうち第1判定部152に入力される範囲を特定する処理であり、第1判定部152及び第2判定部153により処理しやすい形式に変換するための処理である。したがって、本実施形態によれば、予め学習された機械学習モデルを用いて、欠損の要因を推論することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the data loss cause determination unit 15 includes a preprocessing unit 151 that performs preprocessing to identify the range of radio wave intensity measured for each direction of radio waves that will be input to the first determination unit 152. Preprocessing is the process of identifying the range of radio wave intensity measured for each direction of radio waves that will be input to the first determination unit 152, and converting it into a format easily processed by the first determination unit 152 and the second determination unit 153. Therefore, according to this embodiment, the cause of the data loss can be inferred using a pre-trained machine learning model.

なお、これにより、例えば5Gシステム等の移動通信システムにおける総合的なサービス品質の向上を実現することができることから、国連が主導する持続可能な開発目標(SDGs)の目標9「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。 Furthermore, this will enable an overall improvement in service quality in mobile communication systems, such as 5G systems, and thus contribute to Goal 9 of the United Nations-led Sustainable Development Goals (SDGs): "Build resilient infrastructure, promote sustainable industrialization and foster innovation."

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 The embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and design modifications and other changes that do not depart from the spirit of the present invention are also included.

また、上述した各装置の機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、DVD(Digital Versatile Disc)等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
Alternatively, computer programs for realizing the functions of each of the above-mentioned devices may be recorded on a computer-readable recording medium, and the programs recorded on this recording medium may be loaded into a computer system and executed. Note that the term "computer system" here may include hardware such as an operating system and peripheral devices.
Furthermore, "computer-readable recording media" refers to writable non-volatile memory such as flexible disks, magneto-optical disks, ROMs, and flash memory, portable media such as DVDs (Digital Versatile Discs), and storage devices such as hard disks built into computer systems.

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。 また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
Furthermore, "computer-readable recording media" includes volatile memory (e.g., DRAM (Dynamic Random Access Memory)) within computer systems that act as servers or clients when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, which retains the program for a certain period of time. In addition, the above program may be transmitted from the computer system that stores the program in a memory device, etc., to another computer system via a transmission medium or by transmission waves within the transmission medium. Here, the "transmission medium" for transmitting the program refers to a medium that has the function of transmitting information, such as a network such as the Internet (communication network) or a communication line such as a telephone line (communication line).
Furthermore, the above program may be intended to implement some of the functions described above. It may also be a so-called differential file (differential program) that can implement the aforementioned functions in combination with programs already recorded in the computer system.

1…通信システム、D…通信装置、2…送信装置、3…受信装置、21…ビーム掃引部、31…ビーム受信部、10…方位推定装置、11…掃引結果記憶部、12…方位推定部、13…推定結果記憶部、14…欠損有無判定部、15…欠損要因判定部、16…掃引範囲決定部、151…前処理部、152…第1判定部、153…第2判定部、154…出力部 1…Communication system, D…Communication device, 2…Transmitter, 3…Receiver, 21…Beam sweep unit, 31…Beam receiving unit, 10…Directional estimation device, 11…Sweep result storage unit, 12…Directional estimation unit, 13…Estimation result storage unit, 14…Defect detection unit, 15…Defect factor detection unit, 16…Sweep range determination unit, 151…Preprocessing unit, 152…First determination unit, 153…Second determination unit, 154…Output unit

Claims (9)

所定の装置から複数の方向に出力された電波を受信し、受信した電波の電波強度を出力された電波の方向ごとに測定することにより、好適な方向の電波を推定する方位推定装置であって、
所定の装置から出力された複数の方向の電波を受信した電波強度の中に、欠損している方向が存在するか否かを判定する欠損有無判定部と、
欠損している方向が存在すると判定された場合、掃引方向ごとの電波強度の時系列データの時間ごとの変化に基づき欠損の要因を判定する欠損要因判定部と、
を備える方位推定装置。
A direction estimation device that receives radio waves emitted in multiple directions from a predetermined device, and estimates the radio waves of a suitable direction by measuring the radio wave intensity of the received radio waves for each direction of the emitted radio waves,
A missing signal detection unit determines whether or not there is a missing direction among the radio wave intensity received from multiple directions of radio waves output from a predetermined device ,
If it is determined that there is a missing direction, a missing data cause determination unit determines the cause of the missing data based on the time-dependent changes in the time-series data of radio wave intensity for each sweep direction.
A direction estimation device equipped with the following features.
前記欠損要因判定部は、
掃引方向ごとの電波強度の時系列データの時間ごとの変化の傾向に基づき、欠損の要因が遮蔽に起因するものであるか否かについての判定を行う第1判定部と、
欠損の要因が遮蔽によるものでない場合に、掃引方向ごとの電波強度の時系列データの時間ごとの変化の傾向に基づき、欠損の要因が通信範囲外に出たことに起因するものであるか否かの判定を行う第2判定部と、
を備える請求項1に記載の方位推定装置。
The missing factor determination unit is,
A first determination unit determines whether the cause of the loss is due to shielding, based on the trend of changes over time in time-series data of radio wave intensity for each sweep direction .
A second determination unit, when the cause of the loss is not due to shielding, determines whether the cause of the loss is due to moving out of the communication range, based on the trend of changes over time in the time-series data of radio wave intensity for each sweep direction.
The direction estimation device according to claim 1, comprising:
前記第2判定部は、掃引方向ごとの電波強度の時系列データが、急激に変化した場合、欠損の要因が移動予測誤りに起因するものであると判定する
請求項2に記載の方位推定装置。
The direction estimation device according to claim 2, wherein the second determination unit determines that if the time-series data of radio wave intensity for each sweep direction changes abruptly, the cause of the missing data is due to a movement prediction error.
前記第1判定部は、掃引方向ごとの電波強度の時系列データの時間ごとの変化と、欠損の要因が遮蔽に起因するものであるか否かについての情報とを教師データとして予め学習された学習済みモデルを含む
請求項2に記載の方位推定装置。
The orientation estimation device according to claim 2, wherein the first determination unit includes a trained model that has been pre-trained using as training data the time-dependent changes in time-series data of radio wave intensity for each sweep direction and information on whether or not the cause of the loss is due to shielding.
前記第2判定部は、掃引方向ごとの電波強度の時系列データの時間ごとの変化と、欠損の要因が通信範囲外に出たことに起因するものであるか否かについての情報とを教師データとして予め学習された学習済みモデルを含む
請求項2に記載の方位推定装置。
The orientation estimation device according to claim 2, wherein the second determination unit includes a trained model that has been pre-trained using as training data the time-dependent changes in time-series data of radio wave intensity for each sweep direction and information on whether or not the cause of the loss is due to going outside the communication range.
前記第1判定部に含まれる学習済モデルと、前記第2判定部に含まれる学習済モデルとは、いずれもK近傍法アルゴリズム等の分類器を用いて学習される
請求項4又は請求項5に記載の方位推定装置。
The orientation estimation device according to claim 4 or 5, wherein both the trained model included in the first determination unit and the trained model included in the second determination unit are trained using a classifier such as the K-nearest neighbors algorithm.
前記欠損要因判定部は、電波の方向ごとに測定された電波強度のうち、前記第1判定部に入力される範囲を特定する前処理を行う前処理部を更に備える
請求項2から請求項5のいずれか一項に記載の方位推定装置。
The direction estimation device according to any one of claims 2 to 5, wherein the missing factor determination unit further comprises a preprocessing unit that performs preprocessing to determine the range of radio wave intensities measured for each direction of radio waves that are input to the first determination unit.
所定の装置から複数の方向に出力された電波を受信し、受信した電波の電波強度を出力された電波の方向ごとに測定することにより、好適な方向の電波を推定する方位推定方法であって、
所定の装置から出力された複数の方向の電波を受信した電波強度の中に、欠損している方向が存在するか否かを判定する欠損有無判定工程と、
欠損している方向が存在すると判定された場合、掃引方向ごとの電波強度の時系列データの時間ごとの変化に基づき欠損の要因を判定する欠損要因判定工程と、
を有する方位推定方法。
A direction estimation method that estimates the direction of radio waves by receiving radio waves emitted in multiple directions from a predetermined device and measuring the radio wave intensity of the received radio waves for each direction of the emitted radio waves,
A defect detection step that determines whether or not there is a direction with missing radio wave intensity among the radio wave intensity received from multiple directions output from a predetermined device ,
If it is determined that there is a missing direction, a missing data cause determination step is performed to determine the cause of the missing data based on the time-dependent changes in the time-series data of radio wave intensity for each sweep direction.
A method for estimating direction, comprising the following characteristics.
コンピュータに、
所定の装置から複数の方向に出力された電波を受信し、受信した電波の電波強度を出力された電波の方向ごとに測定することにより、好適な方向の電波を推定するプログラムであって、
所定の装置から出力された複数の方向の電波を受信した電波強度の中に、欠損している方向が存在するか否かを判定する欠損有無判定ステップと、
欠損している方向が存在すると判定された場合、掃引方向ごとの電波強度の時系列データの時間ごとの変化に基づき欠損の要因を判定する欠損要因判定ステップと、
を実行させるプログラム。
On the computer,
A program that receives radio waves emitted in multiple directions from a predetermined device, and estimates the radio waves in a suitable direction by measuring the radio wave intensity of the received radio waves for each direction of the emitted radio waves,
A step to determine whether or not there is a missing direction among the radio wave intensity received from multiple directions of radio waves output from a predetermined device ,
If it is determined that there is a missing direction, a missing data cause determination step is performed to determine the cause of the missing data based on the time-dependent changes in the time-series data of radio wave intensity for each sweep direction .
A program that executes the command.
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