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方向推定装置および方向推定方法 UPDATE 新技術説明会

国内特許コード P190016290
整理番号 H29-G09dp
掲載日 2019年8月22日
出願番号 特願2018-157197
公開番号 特開2019-039920
出願日 平成30年8月24日(2018.8.24)
公開日 平成31年3月14日(2019.3.14)
優先権データ
  • 特願2017-162605 (2017.8.25) JP
発明者
  • 本田 和博
  • 小川 晃一
出願人
  • 国立大学法人富山大学
発明の名称 方向推定装置および方向推定方法 UPDATE 新技術説明会
発明の概要 【課題】多重波伝搬環境において受信電波の到来方向を高精度に検出できる方向推定装置を提供する。
【解決手段】円上に等間隔に配列されたN個(Nは3以上の自然数)の第1アンテナ素子と、円の略中心に配された1個の第2アンテナ素子とからなる円形配列フェーズドアレーアンテナ1と、第1アンテナ素子それぞれの受信信号をアンテナ素子の配置に応じた重みをかけて合計した第1信号と、第2アンテナ素子の受信信号である第2信号とを統計解析し、第1信号および第2信号の位相差を算出することにより、円形配列フェーズドアレーアンテナ1に到来する到来波の方向である到来波方向を推定する演算部3とを備え、当該位相差は、到来波方向に略比例する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

近年、あらゆるものがインターネットにつながるIoT(Internet of Things)社会への進展が期待されている。中でも、自動車分野の通信環境では、ネットワークに常時つながる自動車である「コネクテッドカー」がITS(Intelligent Transport Systems:高度道路交通システム)分野を変革させるものとして期待されている。

コネクテッドカーは、ICT(Information and Communication Technology)端末としての機能を有する自動車である。コネクテッドカーは、車両の状態や周囲の道路状況などの様々なデータをセンサー等により取得し、ネットワークを介して集積および分析することで、新たな価値を生み出すことが期待された自動車である。そのため、コネクテッドカーは、携帯電話基地局との通信による集中管理型ネットワークのみならず、車車間通信や路車間通信による自律分散型ネットワークを併用する。コネクテッドカーは、データを集積して分析するためには携帯電話基地局や他自動車間との通信が欠かせない。

例えば、特許文献1では、水平面内における受信電波の到来方向を検出できる受信用アンテナ装置について開示されている。これによれば、円上に等間隔に配列されたアンテナ素子と中心に配されたアンテナ素子からなる円形配列フェーズドアレーアンテナを用いることで、小型軽量に構成でき、受信電波の到来方向を高精度で検出できるアンテナ装置を実現できる。

産業上の利用分野

本発明は、方向推定装置および方向推定方法に関し、特に直接波と反射波が存在する多重波伝搬環境において直接波の到来波方向を推定する方向推定装置および方向推定方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
円上に等間隔に配列されたN個(Nは3以上の自然数)の第1アンテナ素子と、前記円の略中心に配された1個の第2アンテナ素子とからなる円形配列フェーズドアレーアンテナと、
前記第1アンテナ素子それぞれの受信信号を前記第1アンテナ素子の配置に応じた重みをかけて合計した第1信号と、前記第2アンテナ素子の受信信号である第2信号とを統計解析し、前記第1信号および前記第2信号の位相差を算出することにより、前記円形配列フェーズドアレーアンテナに到来する到来波の方向である到来波方向を推定する演算部とを備え、
前記位相差は、前記到来波方向に略比例する、
方向推定装置。

【請求項2】
前記演算部は、
前記第1信号の位相角と前記第2信号の位相角との差を算出することで、前記第1信号および前記第2信号の位相差を算出する、
請求項1に記載の方向推定装置。

【請求項3】
前記第1信号は、前記第1アンテナ素子それぞれの受信信号を前記第1アンテナ素子の配置に応じた位相の重み付け関数をかけて合計した第3信号と、前記第1アンテナ素子それぞれの受信信号を前記第1アンテナ素子の配置に応じた位相と逆位相の重み付け関数をかけて合計した第4信号とからなり、
前記第1信号の位相は、前記第3信号の位相および前記第4信号の位相の平均である、
請求項1または2に記載の方向推定装置。

【請求項4】
前記第1アンテナ素子に接続される負荷インピーダンスは、前記第1アンテナ素子それぞれの位相特性を一定にする所定の値に設定されている、
請求項1~3のいずれか1項に記載の方向推定装置。

【請求項5】
前記第3信号の位相および前記第4信号の位相の平均は、
前記第3信号の位相角と、前記第4信号の位相角を到来波角度に比例する正の勾配の直線を基準とした位相角に変換した変換位相角とから算出され、
前記Nが偶数のときは、前記変換位相角は、前記第4信号の位相角と負の勾配の直線との差を前記正の勾配の直線に加算することにより算出され、
前記Nが奇数のときは、前記変換位相角は、前記第4信号の位相角と負の勾配の直線との差を前記正の勾配の直線から減算することにより算出される、
請求項3または4に記載の方向推定装置。

【請求項6】
前記演算部は、
所定時間の前記第1信号における同相成分および直交成分の平均値である第1同相平均値および第1直交平均値を算出し、かつ、前記所定時間の前記第2信号における同相成分および直交成分の平均値である第2同相平均値および第2直交平均値を算出することで、前記第1信号と前記第2信号とを統計解析し、
前記第1信号の位相角を前記第1同相平均値および第1直交平均値から算出し、
前記第2信号の位相角を前記第2同相平均値および第2直交平均値から算出する、
請求項2に記載の方向推定装置。

【請求項7】
前記方向推定装置は、
前記第1アンテナ素子それぞれの受信信号を加算して前記第1信号を算出する加算部を備え、
前記演算部は、前記加算部から、前記第1信号を前記所定時間取得し、前記第2信号を前記所定時間取得する、
請求項5に記載の方向推定装置。

【請求項8】
前記第1アンテナ素子それぞれと前記第2アンテナ素子とは、前記円の領域を含む平面に配置されたアンテナ素子からなる、
請求項1~7のいずれか1項に記載の方向推定装置。

【請求項9】
前記第1アンテナ素子それぞれと前記第2アンテナ素子とは、ダイポールアンテナと電気的に等価な働きをする等価ダイポール素子である、
請求項1~8のいずれか1項に記載の方向推定装置。

【請求項10】
円上に等間隔に配列されたN個(Nは3以上の自然数)の第1アンテナ素子と、前記円の略中心に配された1個の第2アンテナ素子とからなる円形配列フェーズドアレーアンテナに到来する到来波の方向である到来波方向を推定する方向推定方法であって、
前記第1アンテナ素子それぞれの受信信号を前記第1アンテナ素子の配置に応じた重みをかけて合計した第1信号と、前記第2アンテナ素子の受信信号である第2信号とを統計解析し、前記第1信号および前記第2信号の位相差を算出することにより、前記到来波方向を推定する演算ステップを含み、
前記位相差は、前記到来波方向に略比例する、
方向推定方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2018157197thum.jpg
出願権利状態 公開
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