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公開番号2024127501
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023036689
出願日2023-03-09
発明の名称送信源位置速度標定装置及び送信源位置速度標定プログラム
出願人日本無線株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01S 5/04 20060101AFI20240912BHJP(測定;試験)
要約【課題】本開示は、状態方程式及び観測方程式を備える状態空間モデルを適用したうえで、送信源の位置標定処理が長時間も実行されたときでも、送信源の位置の標定値が送信源の実際の移動に追従できるようにすることを目的とする。
【解決手段】本開示は、状態空間モデルを適用するにあたり、送信源Bの位置のみならず速度にも関する状態方程式として、送信源Bが移動する移動予測モデルを適用する。そして、ある時刻における送信源Bの位置の標定値が飛びを生じたときに、当該時刻における送信源Bの位置及び速度の標定値を無視し、当該時刻の前の時刻における送信源Bの位置及び速度の標定値を維持し、送信源Bの位置の標定値が飛びを生じないようにする。
【選択図】図3

特許請求の範囲【請求項１】
送信源の位置及び速度に関する状態方程式と、前記送信源からの受信波の到来方向及び前記送信源の位置に関する観測方程式と、を備える状態空間モデルを適用するために、
ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向に関する、前記ある時刻における実測値と、前記ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向に関する、前記ある時刻の前の時刻における予測値と、を取得する到来方向取得部と、
前記ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向の実測値から、前記ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向の予測値を減算し、前記ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向の予測誤差を算出する予測誤差算出部と、
前記ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向の予測誤差に、前記送信源の位置及び速度に対する補正ゲインを乗算し、前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度に関する、前記前の時刻における予測値に対する補正量を算出する補正量算出部と、
前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度の予測値に、前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度の予測値に対する補正量を加算し、前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度に関する、前記ある時刻における標定値を算出する標定値算出部と、
前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度の標定値と、前記状態空間モデルが備える前記状態方程式と、に基づいて、前記ある時刻の後の時刻における前記送信源の位置及び速度に関する、前記ある時刻における予測値を算出する状態値予測部と、
前記後の時刻における前記送信源の位置の予測値と、前記状態空間モデルが備える前記観測方程式と、に基づいて、前記後の時刻における前記送信源からの受信波の到来方向に関する、前記ある時刻における予測値を算出する観測値予測部と、を備え、
前記標定値算出部は、前記ある時刻における前記送信源の位置の標定値が、前記前の時刻における前記送信源の位置の標定値と比べて、移動距離に対する閾値以上に渡って移動したときに、前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度の標定値として、前記ある時刻ではなく前記前の時刻における前記送信源の位置及び速度の標定値を維持し、
前記補正量算出部は、前記ある時刻における前記送信源の位置の標定値が、前記前の時刻における前記送信源の位置の標定値と比べて、前記移動距離に対する閾値以上に渡って移動したときに、前記送信源の位置及び速度に対する補正ゲインとして、前記ある時刻ではなく前記前の時刻における前記送信源の位置及び速度に対する補正ゲインを維持する
ことを特徴とする送信源位置速度標定装置。
続きを表示（約 460 文字）【請求項２】
前記標定値算出部は、前記ある時刻における前記送信源の速度の標定値が、移動速度に対する閾値以上として算出されたときに、前記ある時刻における前記送信源の速度の標定値として、前記移動速度に対する閾値を上限とする前記送信源の速度の標定値を出力する
ことを特徴とする、請求項１に記載の送信源位置速度標定装置。
【請求項３】
前記標定値算出部は、前記送信源の位置及び速度の標定の初期段階において、前記ある時刻における前記送信源の位置の標定値が、前記前の時刻における前記送信源の位置の標定値と比べて、前記移動距離に対する閾値以上に渡って移動したかどうかによらず、前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度の標定値を出力する
ことを特徴とする、請求項１に記載の送信源位置速度標定装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の送信源位置速度標定装置が備える各処理部が行う各処理ステップを、この順序で繰り返しコンピュータに実行させるための送信源位置速度標定プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、送信源の位置及び速度を標定する技術に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
送信源の位置を標定する技術が、特許文献１、２等に開示されている。特許文献１、２では、潮流で移動するブイ等に搭載される送信源の位置を標定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５７３０４７３号公報
特許第５７３０５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術の送信源位置標定処理の概要を図１に示す。送信源Ｂは、潮流で移動するブイ等に搭載される。受信機Ａは、空中で飛行する航空機等に搭載される。送信源Ｂの位置に関する状態方程式（送信源Ｂが固定される固定点モデル）と、送信源Ｂからの受信波の到来方向及び送信源Ｂの位置に関する観測方程式と、を備える状態空間モデル（カルマンフィルタ等）を適用することにより、送信源Ｂの位置を標定する。
【０００５】
時刻Ｔ
ｋ
における送信源Ｂの位置の標定値は、ｘ
ｋ｜ｋ
である。送信源Ｂが固定される固定点モデルが適用されるため、時刻Ｔ
ｋ＋１
における送信源Ｂの位置の予測値は、ｘ
ｋ＋１｜ｋ
（＝ｘ
ｋ｜ｋ
）である。時刻Ｔ
ｋ＋１
における送信源Ｂからの受信波の到来方向の予測値は、φ
ｋ＋１
である。時刻Ｔ
ｋ＋１
における送信源Ｂからの受信波の到来方向の実測値は、θ
ｋ＋１
である。時刻Ｔ
ｋ＋１
における送信源Ｂの位置の標定値は、ｘ
ｋ＋１｜ｋ＋１
である。
【０００６】
時刻Ｔ
ｋ＋２
においても、時刻Ｔ
ｋ＋１
と同様に、標定処理が実行される。送信源Ｂが固定される固定点モデルが適用されるため、時刻Ｔ
ｋ＋２
における送信源Ｂの位置の予測値は、ｘ
ｋ＋２｜ｋ＋１
（＝ｘ
ｋ＋１｜ｋ＋１
）である。時刻Ｔ
ｋ＋２
における送信源Ｂからの受信波の到来方向の予測値は、φ
ｋ＋２
である。時刻Ｔ
ｋ＋２
における送信源Ｂからの受信波の到来方向の実測値は、θ
ｋ＋２
である。時刻Ｔ
ｋ＋２
における送信源Ｂの位置の標定値は、ｘ
ｋ＋２｜ｋ＋２
である。
【０００７】
ここで、送信源Ｂの位置標定処理が長時間も実行されたときに、送信源Ｂの位置に関する状態方程式が信用されるため、送信源Ｂの位置の標定指標が小さくなり、送信源Ｂの位置の補正量も小さくなる。しかし、送信源Ｂの位置に関する状態方程式として、送信源Ｂが固定される固定点モデルが適用されるため、送信源Ｂの位置標定処理が長時間も実行されたときに、送信源Ｂの位置の標定値が送信源Ｂの実際の移動に追従できない。
【０００８】
そこで、前記課題を解決するために、本開示は、状態方程式及び観測方程式を備える状態空間モデルを適用したうえで、送信源の位置標定処理が長時間も実行されたときでも、送信源の位置の標定値が送信源の実際の移動に追従できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、状態空間モデルを適用するにあたり、送信源の位置のみならず速度にも関する状態方程式として、送信源が移動する移動予測モデルを適用する。
【００１０】
ここで、受信機を搭載される航空機等の姿勢変化等に応じて、送信源と受信機との間のマルチパス等が生じることがあり、送信源からの受信波の到来方向の実測値が乱れることがあり、送信源の位置及び速度の標定値が乱れることがある。そして、送信源が移動する移動予測モデルを適用するときには、送信源が固定される固定点モデルを適用するときと比べて、送信源の位置及び速度の標定値が乱れやすく収束しにくく発散しやすい。
（【００１１】以降は省略されています）

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