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公開番号2025015921
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-31
出願番号2023118826
出願日2023-07-21
発明の名称アンテナの配置を決定する方法、装置、及びプログラム、並びに物体検出システム
出願人日本電信電話株式会社,国立大学法人九州大学
代理人弁理士法人高田・高橋国際特許事務所
主分類G01V 3/12 20060101AFI20250124BHJP(測定;試験)
要約【課題】高い精度での物体検出を可能とするアンテナ配置を少ない負荷で決定できるようにする。
【解決手段】本開示の方法は、複数のアンテナ4を有するAP(第一の無線装置)とSTA(第二の無線装置)6とを用いて物体を検出するシステムにおけるアンテナの配置を決定する方法である。本開示の方法によれば、まず、物体の検出を行う対象領域が複数の小領域に仮想的に分割される。次に、アンテナ4を配置可能な位置の中からアンテナ4の位置候補の組み合わせが選択される。そして、STA6の位置とアンテナ4の位置候補との間の電波の経路上にある小領域の数に基づいてスコアが計算される。最後に、スコアが最大となるアンテナ4の位置候補の組み合わせがアンテナ4を配置する位置の組み合わせに決定される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
複数のアンテナを有する第一の無線装置と、前記第一の無線装置と無線通信を行う第二の無線装置とを用いて物体を検出するシステムにおける前記複数のアンテナの配置を決定するアンテナ配置決定方法であって、
前記物体の検出を行う対象領域を複数の小領域に仮想的に分割することと、
前記複数のアンテナを配置可能な位置の中から前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせを選択することと、
前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の電波の経路上にある小領域の数に基づいてスコアを計算することと、
前記スコアが最大となる前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせを前記複数のアンテナを配置する位置の組み合わせに決定することと、を含む
ことを特徴とするアンテナ配置決定方法。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ配置決定方法において、
前記スコアを計算することは、前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の電波の経路毎にカウントされた経路上の小領域の合計数に基づいてスコアを計算することを含む
ことを特徴とするアンテナ配置決定方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアンテナ配置決定方法において、
前記スコアを計算することは、前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の直接波の経路上にある小領域の数に基づいてスコアを計算することを含む
ことを特徴とするアンテナ配置決定方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のアンテナ配置決定方法において、
前記スコアを計算することは、前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の直接波の経路上にある小領域の数と、前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の反射波の経路上にある小領域の数とに基づいてスコアを計算することを含む
ことを特徴とするアンテナ配置決定方法。
【請求項５】
請求項４に記載のアンテナ配置決定方法において、
前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間での前記反射波の反射回数に応じて前記スコアを補正すること、をさらに含む
ことを特徴とするアンテナ配置決定方法。
【請求項６】
複数のアンテナを有する第一の無線装置と、前記第一の無線装置と無線通信を行う第二の無線装置とを用いて物体を検出するシステムにおける前記複数のアンテナの配置を決定するアンテナ配置決定装置であって、
前記物体の検出を行う対象領域を複数の小領域に仮想的に分割する処理と、
前記複数のアンテナを配置可能な位置の中から前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせを選択する処理と、
前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の電波の経路上にある小領域の数に基づいてスコアを計算する処理と、
前記スコアが最大となる前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせを前記複数のアンテナを配置する位置の組み合わせに決定する処理と、を実行するように構成されている
ことを特徴とするアンテナ配置決定装置。
【請求項７】
複数のアンテナを有する第一の無線装置と、前記第一の無線装置と無線通信を行う第二の無線装置とを用いて物体を検出するシステムにおける前記複数のアンテナの配置を決定するためのプログラムであって、
前記物体の検出を行う対象領域を複数の小領域に仮想的に分割する処理と、
前記複数のアンテナを配置可能な位置の中から前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせを選択する処理と、
前記第二の無線装置の位置と前記複数のアンテナの位置候補との間の電波の経路上にある小領域の数に基づいてスコアを計算する処理と、
前記スコアが最大となる前記複数のアンテナの位置候補の組み合わせを前記複数のアンテナを配置する位置の組み合わせに決定する処理と、をコンピュータに実行させるように構成されている
ことを特徴とするアンテナ配置決定プログラム。
【請求項８】
対象領域内の物体を検出する物体検出システムであって、
複数のアンテナを有する第一の無線装置と、
前記第一の無線装置と無線通信を行う第二の無線装置と
請求項６に記載のアンテナ配置決定装置と、を備え、
前記複数のアンテナは前記第二の無線装置の位置に対して前記アンテナ配置決定装置で決定された位置に配置されている、
ことを特徴とする物体検出システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電波を利用して物体を検出するシステムにおけるアンテナの配置を決定する技術に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
Ｗｉ－Ｆｉ等の電波を利用して物体の位置を推定する方法として、検出領域内の物体により変化するマルチパス波の状態（ＣＳＩ：Chanel State Information）に基づき物体の検出を行う方法が知られている。例えば、特許文献１には、物体の位置をラベルにして対応するＣＳＩとともに教師データを作成し、その教師データを用いた機械学習により学習モデルを生成し、その学習モデルにＣＳＩを入力して対象領域内の物体を検出する方法が提案されている。
【０００３】
図１０及び図１１は特許文献１に開示されている従来方法の適用例を示す。この適用例では、物体の検出を行う対象領域は縦に八分割、横に四分割されて合計三十二の小領域に分割されている。そして、前述の従来方法にて１番から３２番までのどの小領域に物体が存在するかが推定される。なお、この適用例では、無線方式としてIEEE802.11ac以降（ac/ax/be等)の規格の無線ＬＡＮが利用されている。また、一つのアクセスポイント（ＡＰ）と一つの端末（ＳＴＡ）との間のＣＳＩが物体検出に利用されている。ＡＰは四つのアンテナを備えている。ＳＴＡが具備するアンテナ数は一つである。
【０００４】
この適用例では、アンテナを配置する位置として、対象領域の周囲に丸数字で示す１番から１２番までの十二の位置候補が設定されている。これら十二の位置後方の中から選択された四つの位置にアンテナが配置される。物体の検出精度は四つのアンテナの位置の組み合わせによって変化する。この適用例では、四つのアンテナの位置の組み合わせ全４９５通りについて、計算機を用いたシミュレーションにより検出精度が計算された。図１０は検出精度が高いアンテナの配置上位１０通りを示し、図１１は検出精度が低いアンテナの配置下位１０通りを示している。
【０００５】
上記の適用例によれば、アンテナの位置候補の全ての組み合わせの間で検出精度が比較されるので、高い精度で物体を検出可能なアンテナ配置を決定することができる。しかし、膨大な数のアンテナの配置パターンの全てについて、レイトレース等のシミュレーションや実物での実験を行うとなると、それに要する負荷は非常に大きなものとなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２１－０３４８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示は、上述のような課題に鑑みてなされたものである。本開示は、高い精度での物体検出を可能とするアンテナ配置を少ない負荷で決定することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は上記目的を達成するための方法を提供する。本開示の方法は複数のアンテナを有する第一の無線装置と、第一の無線装置と無線通信を行う第二の無線装置とを用いて物体を検出するシステムにおけるアンテナの配置を決定する方法である。本開示の方法は以下の第一乃至第四のステップを含む。第一のステップは、物体の検出を行う対象領域を複数の小領域に仮想的に分割するステップである。第二のステップは、アンテナを配置可能な位置の中からアンテナの位置候補の組み合わせを選択するステップである。第三のステップは、第二の無線装置の位置と各アンテナの位置候補との間の電波の経路上にある小領域の数に基づいてスコアを計算するステップである。第四のステップは、スコアが最大となるアンテナの位置候補の組み合わせをアンテナの配置位置の組み合わせに決定するステップである。
【０００９】
本開示は上記目的を達成するための装置を提供する。本開示の装置は複数のアンテナを有する第一の無線装置と、第一の無線装置と無線通信を行う第二の無線装置とを用いて物体を検出するシステムにおけるアンテナの配置を決定する装置である。本開示の装置は以下の第一乃至第四の処理を実行するように構成されている。第一の処理は、物体の検出を行う対象領域を複数の小領域に仮想的に分割する処理である。第二の処理は、アンテナを配置可能な位置の中からアンテナの位置候補の組み合わせを選択する処理である。第三の処理は、第二の無線装置の位置と各アンテナの位置候補との間の電波の経路上にある小領域の数に基づいてスコアを計算する処理である。第四の処理は、スコアが最大となるアンテナの位置候補の組み合わせをアンテナの配置位置の組み合わせに決定する処理である。
【００１０】
また、本開示は上記目的を達成するためのプログラムを提供する。本開示のプログラムは複数のアンテナを有する第一の無線装置と、第一の無線装置と無線通信を行う第二の無線装置とを用いて物体を検出するシステムにおけるアンテナの配置を決定するためのプログラムである。本開示のプログラムは以下の第一乃至第四の処理をコンピュータに実行させるように構成されている。第一の処理は、物体の検出を行う対象領域を複数の小領域に仮想的に分割する処理である。第二の処理は、アンテナを配置可能な位置の中からアンテナの位置候補の組み合わせを選択する処理である。第三の処理は、第二の無線装置の位置と各アンテナの位置候補との間の電波の経路上にある小領域の数に基づいてスコアを計算する処理である。第四の処理は、スコアが最大となるアンテナの位置候補の組み合わせをアンテナの配置位置の組み合わせに決定する処理である。
（【００１１】以降は省略されています）

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