JP3756495B2

JP3756495B2 - Wave source visualization device

Info

Publication number: JP3756495B2
Application number: JP2003191647A
Authority: JP
Inventors: 康彦田邉; 紀章大舘; 裕樹庄木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2023-07-04
Also published as: JP2005024439A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、不法電波の検出や不要電波の発信局探索などの目的で電波の波源を推定し可視化する波源可視化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電波の波源位置を可視化する手法として、電波ホログラムを観測する電波可視化装置がある（例えば、特許文献１）。しかし、この手法では推定された波源位置が座標で表示されるだけなので、実空間に対応づけるのが困難である。
【０００３】
一方、撮影した画像と撮影した画像には表示されない情報とを重ねて表示する技術が存在する（例えば、特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１１１６３５号公報
【特許文献２】
特開２０００−３０６０８４公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の波源可視化装置においては、推定された波源位置が座標で表示されるだけであり、観測者が実空間に対応させなければならないという問題があった。
【０００６】
一方、上述した撮影した画像と撮影した画像には表示されない情報とを重ねて表示する手法は、すでに撮影された画像に既知の情報を図示する機能しか具備せず、未知の情報を観測する機能は具備していないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、任意の位置で波源位置を推定して、波源から放射される電波の情報を実空間に対応づけて明示できるようにし、到来する電波の波源位置を観測者に認識しやすいように可視化できる波源可視化装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の波源可視化装置は、アンテナ素子と、前記アンテナ素子の信号が入力される受信部と、前記受信部で受信した信号を用いて前記アンテナ素子に到来する信号の属性を推定する属性推定部と、前記アンテナ素子に到来する信号の波源位置を推定する波源推定部と、波源を推定している場所を撮影する撮影部と、前記属性推定部で推定した信号の属性と前記波源推定部で推定した波源の位置とを前記撮影部で撮影された画像上に可視表示する波源表示部とを備え、前記波源推定部は、波源位置の推定を繰り返し実行し、前記波源表示部は、前記波源推定部によって新たに波源位置の推定が行われた際、過去に推定され該波源表示部で表示された画像を一定の間継続して表示することを特徴としている。
【０００９】
また、前記属性推定部で推定する信号の属性は波源から放射される電波の周波数であり、前記波源表示部は推定された電波の周波数によって表示形式を異ならしめることも特徴としている。
【００１０】
前記波源可視化装置はさらに、同一波源から放射された電波が複数到来する際に先行波と遅延波を識別する識別手段を備え、前記波源表示部は先行波と遅延波の相違によって表示形式を異ならしめることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の波源可視化装置の基本的な構成を示すブロック図である。
【００１４】
波源可視化装置は、複数のアンテナ素子１００、１０１、１０２、１０３、アンテナ素子と同数の受信部１１０、１１１、１１２、１１３、受信部で受信した信号の周波数スペクトルを解析するスペクトル解析部１１４、到来する波源の位置を推定している場所を撮影する撮影部１２０、到来する波源の位置を推定する波源推定部１３０、撮影した画像に推定した波源を重ねる処理を行う画像処理部１４０、画像処理した結果を表示するディスプレー部１５０から構成される。
【００１５】
図２は波源可視化装置の外観を模式的に表したものである。波源可視化装置は、その表面側にディスプレー部、裏面側に撮影部であるカメラと複数（２４個）のアンテナ素子が配置されている。図１に示した受信部、スペクトル解析部、波源推定部、画像処理部は装置に内蔵されている。本発明の波源可視化装置は、裏面側に配置されたアンテナ素子で推定対象の電波を受信すると同時に、同じく裏面側に配置されたカメラで波源推定位置を撮影することにより、実際に波源位置を推定している空間上の波源を、リアルタイムで表面側に備えられたディスプレー上に表示することができる。
【００１６】
図１に戻り、アンテナ素子１００、１０１、１０２、１０３は、所望の周波数帯域において到来する電波を受信するように設計してある。アンテナ素子は指向性アンテナを用いてもよいし、無指向性アンテナを用いてもよい。
【００１７】
受信部１１０、１１１、１１２、１１３は、周波数変換器やフィルタ、増幅器、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）、ＡＦＣ（Automatic Frequency Control）、Ａ／Ｄ変換器などから構成される一般的な受信機であり、各アンテナ素子で受信したアナログ信号をディジタル信号に変換する装置である。
【００１８】
スペクトル解析部１１４は、各受信部で受信した信号を周波数軸上の信号に変換し、周波数スペクトルを解析することにより受信信号の周波数帯を推定する。
【００１９】
撮影部１２０は、波源の測定を行っている場所を撮影する。例えばＣＣＤカメラである。
【００２０】
波源推定部１３０は、各受信部で受信した信号を用いて電波が放出されている波源を推定する。波源の位置を直接推定する方式として、電波ホログラムを観測する方式や合成開口レーダなどが挙げられる。また、周知のＭＵＳＩＣアルゴリズムやＥＳＰＲＩＴ法を３次元（水平方向、垂直方向、伝搬遅延時間）の推定に拡張した方式でも推定が可能である。
【００２１】
画像処理部１４０は、波源推定部１３０で推定した波源位置とスペクトル解析部１１４で推定した周波数の情報をカメラで撮影した画像に重ねる処理を行う。
【００２２】
ディスプレー部１５０は、例えば液晶ディスプレーであり、画像処理部１４０で画像処理した結果を表示する。図３に、推定された波源の表示例を示す。
【００２３】
図３に示すように、例えば電波波源が人間の内ポケットに収納された携帯電話２００であるとすると、ディスプレー部２２０の表示画面上には、撮影部１２０で撮影された人間と推定された波源２１０とその電波の周波数が表示される。なお、ディスプレー部は撮影された画像や波源位置を表示できる装置であれば、大きさや解像度はいかなるものでも構わない。
【００２４】
図４に異なる周波数の電波波源を推定した場合の表示例を示す。図４において電波波源３００と３０２は８００ＭＨｚ帯の電波を放射している。電波波源３０１は２ＧＨｚ帯の電波を放射している。ディスプレー部は、８００ＭＨｚ帯で放射された電波を参照符号３１０や３１２のように四角形で表示し、２ＧＨｚ帯の電波を３１１のように三角形で表示している。
【００２５】
上述した実施の形態では受信信号の属性情報として周波数帯を異なる色で表示したが、他の属性情報として、変調方式毎に異なる記号で表示してもよい。変調方式は受信信号のタイミングを推定し、数十シンボル程度信号を観測することによって推定することができる。また、他の属性情報として、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡなどの多重化方式毎に表示の形式を異ならせてもよい。セルラー系のＷ−ＣＤＭＡやＰＤＣ、ＰＨＳでは周波数帯が既知であり、既知のパイロット信号を送信している。波源可視化装置で各システムが送信しているパイロット信号との相関を取り、高い相関を示せば、どのシステムかを同定することが可能である。
【００２６】
図４に示すように、電波波源３００と３０２が同じ変調方式あるいは多重化方式であれば、同じ色（赤）でその波源位置を可視表示し、電波波源３０１が波源３００、３０２と異なる変調方式あるいは多重化方式であれば、異なる色（青）で表示する。このように電波の属性によって異なる記号や色で表示することで観測者に電波の波源の情報をより一層明確に図示することができる。
【００２７】
上述した実施形態では周波数帯として８００ＭＨｚと２ＧＨｚ帯について説明したが、本発明における周波数や変調方式、多重化方式の識別は上記例に制限されるものではない。また、色使いや記号の振り分けは種々設定可能である。
（第２の実施の形態）
この実施形態は、到来する電波が反射や回折、散乱を行って到来してきた電波か、直接到来してきた電波かを識別する機能を備えると共に、直接波とその他の到来波を異なる色または記号で可視表示する機能を備えることを特徴としている。
【００２８】
先行波と遅延波は異なる経路を通って伝搬しているだけで元々は同一の波源から放射されているため、両者は同一の情報を運搬している。従って、先行波と遅延波の関係にある到来波は非常に高い相関を持つ。そこで、各到来波を分離し、それぞれの相関を求め、相関の高い複数の到来波のうち、最も早く到来している電波を先行波と判定し、他の到来波は遅延波と判定するのである。
【００２９】
図５は本実施形態に係る波源可視化装置のブロック構成である。図１と同一部分には同一の参照符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００３０】
アンテナ素子１００、１０１、１０２、１０３で受信した電波は受信部１１０、１１１、１１２、１１３を経由してスペクトル解析部１１４に入力される。
【００３１】
スペクトル解析部１１４は、フィルタをかけることにより判定を行いたい周波数帯域のみの信号を生成すると共に属性情報として受信した信号の周波数を推定する。
【００３２】
波源推定部１３０は当該周波数帯域における波源を推定する。波源推定のやり方は上述した第１の実施形態と同様である。
【００３３】
空間フィルタ１６０は、推定した波源位置を基に抽出したい波源以外の位置から到来する信号を抑圧するようにディジタル信号処理し、所望の波源から到来している信号のみを抽出する。この空間フィルタ１６０は、当該周波数帯域において到来している全ての信号についてこの抽出処理を行う。この抽出処理が完了すれば当該周波数帯域における全ての到来波は互いに分離されたことになる。
【００３４】
相関部１７０は、空間フィルタ１６０で分離された各到来波どうしの相関を取る。前述したように、先行波と遅延波は同一の情報を運搬しており、先行波と遅延波の関係にある到来波は非常に高い相関を持つ。相関部１７０では相互相関係数を式（１）のように設定する。式（１）において、相互相関係数をR₁₂(t)、相関を求める２つの信号をそれぞれs₁(t)、s₂(t)、信号の観測時刻をt₁〜t₂の間とする。
【００３５】
【数１】

【００３６】
式（１）で、相関をとる２つの信号が同一の信号の場合、相互相関係数R₁₂(t)の振幅の最大値は1となる。なお、信号電力対雑音電力が小さい場合はR₁₂(t)の振幅の最大値は小さくなり、信号電力対雑音電力が０dBの場合は約０．５となってしまうので、２つの信号が同一信号かを相関の値から判定する場合は、相関の有無を判定する閾値を信号電力対雑音電力比によって適宜変化させる。
【００３７】
相関部１７０で全ての到来波の組み合わせについて相関を計算した後、最も早く到来している電波を先行波と判定し、他の到来波は遅延波と判定することで両者の識別は完了する。なお、式（１）の相関関数を求める時、τが正の値であればs₂(t)はs₁(t)よりも遅れて到来しており、τが負の値の場合は早く到来していることになる。
【００３８】
画像処理部１４０は、相関部１７０における相関結果と波源推定部１３０において推定された波源位置の情報と周波数の情報、及び撮影部１２０で撮影された波源の測定を行っている場所の画像が入力され、相関部１７０で先行波と識別された到来波の波源と遅延波と識別された到来波の波源を撮影画像に重ねる処理を施す。画像処理部１４０はさらに、先行波と識別された到来波の波源と遅延波と識別された到来波の波源とが異なる色でディスプレー上に表示されるような処理を施す。
【００３９】
図６に先行波と遅延波を異なる記号で可視化した表示例について示す。電波波源４００から放射された電波が直接到来する経路を４４０、天井で反射して到来する経路を４４１とする。これらの電波が波源可視化装置に到来している。
【００４０】
図５の相関部１７０は、参照符号４４０の経路で到来する直接波を先行波と識別し、参照符号４４１の経路で到来する反射波を遅延波と識別している。そして画像処理部１４０は、先行波を赤色で表示し、遅延波を青い色で表示するよう画像処理している。
【００４１】
図７に別の表示例を示す。この図の例では、先行波のみを表示し、遅延波を表示しないようにしている。多くの反射波や散乱波・回折波が存在する環境においては、先行波と遅延波を表示すると、多くの波源が表示されることになり観測者が先行波を認識しにくい場合がある。このような場合は、図７のように先行波のみを表示してもよい。
【００４２】
上述した例では先行波と遅延波を異なる色で表示する方式を例に説明したが、先行波と遅延波の識別は色の分類のみに制限されるものではない。異なる記号を用いて表示してもよいし、色と記号を組み合わせて表示しても構わない。また、上述した例では遅延波が１波の場合を説明したが、認識できる遅延波の数は１波に制限されるものではない。
（第３の実施の形態）
本実施形態は、波源推定部が何度も繰り返して電波の波源位置を推定することを特徴とする。
【００４３】
本実施形態に係る波源可視化装置のブロック構成は図１または図５と同じであるため図示を省略するが、異なる点は、波源推定部１３０が波源推定を複数回実施することである。また、前述した第２の実施形態のように先行波と遅延波を識別する場合は、相関部１７０も波源推定の都度、到来波間の相関を取る。
【００４４】
図８に本実施形態における可視化表示の一例を示す。図８において、可視化された波源推定結果は複数回の推定の結果を表示したものである。参照符号６１０は、電波波源６００から直接到来した電波の波源が可視化されたものである。参照符号６１１は、天井により反射して到来した電波の波源を、天井が波源と識別した結果を可視化したものである。参照符号６１２は、誤って推定された波源を表している。このような誤推定は受信部で発生する熱雑音や周波数特性、各アンテナ素子間に発生する相互結合の影響、または多数の電波が到来することによって生じる。
【００４５】
この誤推定を完全に発生しなくするためには、非常に広帯域において一定の周波数特性を有するアンテナ素子や受信機を用い、雑音指数の非常に低い機器を用いる必要があり実現が難しい。しかし、このような誤って推定される波源位置は複数の観測で毎回同じ位置に現れるわけではなく、実際の波源位置は観測ごとの誤差は生じるものの、通常は近接した位置に推定される。本実施形態では、複数回の推定結果を図示することにより、本当に波源が存在するのか否か観測者が判断することができる。すなわち、複数回数の推定を同時に図示することにより、誤って推定した、実際には存在しない波源を偽の波源と観測者が識別できる。
【００４６】
この実施形態は、複数回の推定結果を可視表示するものであるが、可視化装置自体や波源の位置が移動する場合、推定結果を全て表示すると表示結果が見難くなることがある。したがって、例えば画像処理部内に例えばタイマーを備えることにより、所定回数の推定の間表示を行った後、古い推定結果はその表示を消去する処理を施してもよい。
【００４７】
以上、本発明に係る幾つかの実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、放射される電波の情報と波源位置を実空間に対応づけて観測者に認識しやすいように可視化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の波源可視化装置の基本的な構成を示すブロック図である。
【図２】波源可視化装置の外観イメージを示す図。
【図３】第１の実施形態に係る波源可視化表示の例を示す図。
【図４】第１の実施形態に係る波源可視化表示の他の例を示す図。
【図５】第２の実施形態に係る波源可視化装置のブロック図。
【図６】第２の実施形態に係る先行波と遅延波を異なる記号で可視化表示した例を示す図。
【図７】第２の実施形態に係る他の表示例を示す図。
【図８】第３の実施形態に係る波源の可視化表示の一例を示す図。
【符号の説明】
アンテナ素子・・・１００、１０１、１０２、１０３
受信部・・・１１０、１１１、１１２、１１３
スペクトル解析部・・・１１４
撮影部・・・１２０
波源推定部・・・１３０
画像処理部・・・１４０
ディスプレー部・・・１５０
空間フィルタ・・・１６０
相関部・・・１７０[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wave source visualization apparatus that estimates and visualizes a radio wave source for the purpose of detecting illegal radio waves and searching for a source station of unnecessary radio waves.
[0002]
[Prior art]
As a technique for visualizing a radio wave source position, there is a radio wave visualization apparatus that observes a radio hologram (for example, Patent Document 1). However, in this method, since the estimated wave source position is only displayed in coordinates, it is difficult to correspond to the real space.
[0003]
On the other hand, there is a technique for displaying a captured image and information that is not displayed on the captured image in an overlapping manner (for example, Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-111635 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-306084
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional wave source visualization apparatus, there is a problem that the estimated wave source position is only displayed in coordinates, and the observer must correspond to the real space.
[0006]
On the other hand, the above-described method for displaying the captured image and the information that is not displayed on the captured image has a function of observing unknown information, which has only a function of illustrating known information in an already captured image. There was a problem of not having.
[0007]
The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and estimates the wave source position at an arbitrary position so that the radio wave information radiated from the wave source can be clearly shown in association with the real space, and arrives. An object of the present invention is to provide a wave source visualization device that can visualize the wave source position of a radio wave so that it can be easily recognized by an observer.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a wave source visualization apparatus according to the present invention includes an antenna element, a receiving unit to which a signal of the antenna element is input, and a signal arriving at the antenna element using a signal received by the receiving unit. An attribute estimating unit that estimates an attribute; a wave source estimating unit that estimates a wave source position of a signal arriving at the antenna element; an imaging unit that captures a place where the wave source is estimated; and a signal estimated by the attribute estimating unit. A wave source display unit that visually displays the attribute and the position of the wave source estimated by the wave source estimation unit on the image captured by the imaging unit, and the wave source estimation unit repeatedly executes estimation of the wave source position, The wave source display unit is characterized in that when the wave source position is newly estimated by the wave source estimation unit, an image estimated in the past and displayed on the wave source display unit is continuously displayed for a certain period of time.
[0009]
Further, the attribute of the signal estimated by the attribute estimation unit is the frequency of the radio wave radiated from the wave source, and the wave source display unit is characterized in that the display format varies depending on the estimated frequency of the radio wave.
[0010]
The wave source visualization device further includes an identification unit that identifies a preceding wave and a delayed wave when a plurality of radio waves radiated from the same wave source arrive, and the wave source display unit has a display format different depending on a difference between the preceding wave and the delayed wave. It is characterized by tightening.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a wave source visualization device of the present invention.
[0014]
The wave source visualization apparatus includes a plurality of

antenna elements

100, 101, 102, and 103, the same number of

reception units

110, 111, 112, and 113 as the number of antenna elements, and a spectrum analysis unit 114 that analyzes a frequency spectrum of a signal received by the reception unit. An image capturing unit 120 that captures the location where the position of the wave source to be estimated is imaged, a wave source estimation unit 130 that estimates the position of the arriving wave source, an image processing unit 140 that performs processing to superimpose the estimated wave source on the captured image, The display unit 150 displays the result.
[0015]
FIG. 2 schematically shows the appearance of the wave source visualization device. The wave source visualization device has a display unit on the front side and a camera as a photographing unit and a plurality (24) of antenna elements on the back side. The receiving unit, spectrum analyzing unit, wave source estimating unit, and image processing unit shown in FIG. 1 are built in the apparatus. The wave source visualization apparatus of the present invention estimates the wave source position by receiving the radio wave to be estimated by the antenna element arranged on the back side and simultaneously photographing the wave source estimated position by the camera arranged on the back side. The wave source in the space can be displayed on the display provided on the surface side in real time.
[0016]
Returning to FIG. 1, the

antenna elements

100, 101, 102, 103 are designed to receive radio waves arriving in a desired frequency band. The antenna element may be a directional antenna or an omnidirectional antenna.
[0017]
The

receiving units

110, 111, 112, and 113 are general receivers that include a frequency converter, a filter, an amplifier, an AGC (Automatic Gain Control), an AFC (Automatic Frequency Control), an A / D converter, and the like. This is a device for converting an analog signal received by each antenna element into a digital signal.
[0018]
The spectrum analysis unit 114 converts the signal received by each reception unit into a signal on the frequency axis, and estimates the frequency band of the reception signal by analyzing the frequency spectrum.
[0019]
The imaging unit 120 images a place where the wave source is being measured. For example, a CCD camera.
[0020]
The wave source estimation unit 130 estimates a wave source from which radio waves are emitted using the signals received by the receiving units. As a method for directly estimating the position of the wave source, there are a method for observing a radio hologram, a synthetic aperture radar, and the like. In addition, estimation can be performed by a method in which the well-known MUSIC algorithm or ESPRIT method is extended to estimation of three dimensions (horizontal direction, vertical direction, propagation delay time).
[0021]
The image processing unit 140 performs processing for superimposing the wave source position estimated by the wave source estimating unit 130 and the frequency information estimated by the spectrum analyzing unit 114 on the image captured by the camera.
[0022]
The display unit 150 is, for example, a liquid crystal display, and displays the result of image processing performed by the image processing unit 140. FIG. 3 shows a display example of the estimated wave source.
[0023]
As shown in FIG. 3, for example, if the radio wave source is a mobile phone 200 stored in a human inner pocket, the wave source estimated to be a human image taken by the imaging unit 120 is displayed on the display screen of the display unit 220. 210 and the frequency of the radio wave are displayed. The display unit may have any size and resolution as long as it is a device that can display a captured image and a wave source position.
[0024]
FIG. 4 shows a display example when radio wave sources having different frequencies are estimated. In FIG. 4,

radio wave sources

300 and 302 radiate 800 MHz band radio waves. The radio wave source 301 radiates 2 GHz band radio waves. The display unit displays radio waves radiated in the 800 MHz band as squares as indicated by

reference numerals

310 and 312, and 2 GHz band radio waves as triangles such as 311.
[0025]
In the above-described embodiment, the frequency band is displayed in different colors as the attribute information of the received signal. However, other attribute information may be displayed with a different symbol for each modulation method. The modulation scheme can be estimated by estimating the timing of the received signal and observing the signal of about several tens of symbols. As other attribute information, the display format may be different for each multiplexing method such as CDMA and TDMA. In cellular W-CDMA, PDC, and PHS, the frequency band is known and a known pilot signal is transmitted. By correlating the pilot signal transmitted by each system with the wave source visualization device and showing a high correlation, it is possible to identify which system.
[0026]
As shown in FIG. 4, if the

radio wave sources

300 and 302 are the same modulation method or multiplexing method, the wave source position is visually displayed in the same color (red), and the radio wave source 301 is different from the

wave sources

300 and 302. Or if it is a multiplexing system, it displays with a different color (blue). In this way, by displaying with different symbols and colors depending on the radio wave attributes, it is possible to more clearly illustrate the radio wave source information to the observer.
[0027]
In the above-described embodiment, the 800 MHz and 2 GHz bands have been described as frequency bands. However, the identification of the frequency, modulation method, and multiplexing method in the present invention is not limited to the above example. In addition, color usage and symbol distribution can be variously set.
(Second Embodiment)
This embodiment has a function of discriminating whether an incoming radio wave has arrived by reflection, diffraction, or scattering, or a direct incoming radio wave, and the direct wave and other incoming waves have different colors or symbols. It is characterized by having a function of visual display.
[0028]
Since the preceding wave and the delayed wave are only propagated through different paths and are originally radiated from the same wave source, both carry the same information. Therefore, the incoming wave in the relationship between the preceding wave and the delayed wave has a very high correlation. Therefore, each incoming wave is separated, the correlation is obtained, and the earliest radio wave among the multiple highly correlated incoming waves is determined as the preceding wave, and the other incoming waves are determined as delayed waves. is there.
[0029]
FIG. 5 is a block configuration of the wave source visualization apparatus according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0030]
Radio waves received by the

antenna elements

100, 101, 102, and 103 are input to the spectrum analysis unit 114 via the

reception units

110, 111, 112, and 113.
[0031]
The spectrum analysis unit 114 generates a signal of only a frequency band to be determined by applying a filter and estimates the frequency of the signal received as attribute information.
[0032]
The wave source estimation unit 130 estimates a wave source in the frequency band. The method of wave source estimation is the same as that of the first embodiment described above.
[0033]
The spatial filter 160 performs digital signal processing so as to suppress signals coming from positions other than the wave source to be extracted based on the estimated wave source position, and extracts only signals coming from a desired wave source. The spatial filter 160 performs this extraction process on all signals arriving in the frequency band. When this extraction process is completed, all incoming waves in the frequency band are separated from each other.
[0034]
The correlation unit 170 obtains a correlation between the incoming waves separated by the spatial filter 160. As described above, the preceding wave and the delayed wave carry the same information, and the incoming wave in the relationship between the preceding wave and the delayed wave has a very high correlation. Correlator 170 sets the cross-correlation coefficient as shown in equation (1). In equation (1), the cross-correlation coefficient is R ₁₂ (t), the two signals for which correlation is obtained are s ₁ (t) and s ₂ (t), respectively, and the signal observation time is between t ₁ and t ₂ To do.
[0035]
[Expression 1]

[0036]
In the equation (1), when two signals to be correlated are the same signal, the maximum value of the amplitude of the cross-correlation coefficient R ₁₂ (t) is 1. Note that when the signal power vs. noise power is small, the maximum value of the amplitude of R ₁₂ (t) becomes small, and when the signal power vs. noise power is 0 dB, it becomes about 0.5, so the two signals are the same. When determining whether the signal is a correlation value, the threshold value for determining the presence or absence of the correlation is appropriately changed according to the signal power to noise power ratio.
[0037]
After the correlation is calculated for all combinations of incoming waves by the correlator 170, the earliest radio wave is determined as a preceding wave, and the other incoming waves are determined as delayed waves, thereby completing the identification of both. When obtaining the correlation function of equation (1), if τ is a positive value, s ₂ (t) arrives later than s ₁ (t), and if τ is a negative value, it is early. It has arrived.
[0038]
The image processing unit 140 receives the correlation result in the correlation unit 170, the information on the wave source position and the frequency information estimated in the wave source estimation unit 130, and the image of the place where the wave source imaged by the imaging unit 120 is measured. Then, the correlator 170 performs processing for superimposing the incoming wave source identified as the preceding wave and the incoming wave source identified as the delayed wave on the captured image. The image processing unit 140 further performs processing so that the wave source of the incoming wave identified as the preceding wave and the wave source of the incoming wave identified as the delayed wave are displayed on the display in different colors.
[0039]
FIG. 6 shows a display example in which the preceding wave and the delayed wave are visualized with different symbols. Let 440 be a path where the radio wave radiated from the radio wave source 400 directly arrives, and 441 be a path where the radio wave is reflected from the ceiling. These radio waves have arrived at the wave source visualization device.
[0040]
The correlator 170 in FIG. 5 identifies the direct wave that arrives along the path indicated by reference numeral 440 as a preceding wave, and identifies the reflected wave that arrives via the path indicated by reference numeral 441 as a delayed wave. The image processing unit 140 performs image processing so that the preceding wave is displayed in red and the delayed wave is displayed in blue.
[0041]
FIG. 7 shows another display example. In the example of this figure, only the preceding wave is displayed and the delayed wave is not displayed. In an environment where there are many reflected waves, scattered waves, and diffracted waves, when the preceding wave and the delayed wave are displayed, many wave sources are displayed, and it may be difficult for the observer to recognize the preceding wave. In such a case, only the preceding wave may be displayed as shown in FIG.
[0042]
In the example described above, the method of displaying the preceding wave and the delayed wave in different colors has been described as an example. However, the identification of the preceding wave and the delayed wave is not limited only to the color classification. Different symbols may be used for display, or colors and symbols may be displayed in combination. In the above-described example, the case where the number of delay waves is one has been described. However, the number of delay waves that can be recognized is not limited to one.
(Third embodiment)
The present embodiment is characterized in that the wave source estimator repeatedly estimates the wave source position of the radio wave.
[0043]
Since the block configuration of the wave source visualization apparatus according to the present embodiment is the same as that in FIG. 1 or FIG. 5, the illustration is omitted, but the difference is that the wave source estimation unit 130 performs wave source estimation a plurality of times. Further, when the preceding wave and the delayed wave are identified as in the second embodiment described above, the correlation unit 170 also obtains a correlation between the incoming waves each time the wave source is estimated.
[0044]
FIG. 8 shows an example of a visualization display in the present embodiment. In FIG. 8, the visualized wave source estimation result is a result of a plurality of estimations displayed. Reference numeral 610 is a visualization of a wave source of radio waves that arrives directly from the radio wave source 600. Reference numeral 611 is a visualization of the result of identifying the wave source of the radio waves that arrived after being reflected by the ceiling as the wave source. Reference numeral 612 represents an erroneously estimated wave source. Such erroneous estimation occurs due to thermal noise and frequency characteristics generated at the receiving unit, the influence of mutual coupling generated between the antenna elements, or the arrival of a large number of radio waves.
[0045]
In order to prevent this erroneous estimation from occurring completely, it is necessary to use an antenna element or a receiver having a constant frequency characteristic in a very wide band and to use a device having a very low noise figure, which is difficult to realize. However, such an erroneously estimated wave source position does not appear at the same position every time a plurality of observations, and an actual wave source position is usually estimated at a close position although an error occurs for each observation. In the present embodiment, the observer can determine whether or not the wave source really exists by illustrating the estimation results of a plurality of times. That is, by simulating a plurality of estimations at the same time, a false source and an observer can discriminate an erroneously estimated source that does not actually exist.
[0046]
In this embodiment, a plurality of estimation results are visually displayed. However, when the visualization device itself or the position of the wave source moves, displaying the estimation results may make it difficult to see the display results. Therefore, for example, by providing a timer in the image processing unit, for example, after displaying for a predetermined number of estimations, the old estimation result may be subjected to a process of deleting the display.
[0047]
As mentioned above, although several embodiment which concerns on this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment as it is, In the implementation stage, a component can be deform | transformed and embodied in the range which does not deviate from the summary. . In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
[0048]
【The invention's effect】
According to the present invention, the information of the radiated radio wave and the position of the wave source can be visualized so as to be easily recognized by the observer in association with the real space.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a wave source visualization apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an appearance image of a wave source visualization device.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a wave source visualization display according to the first embodiment.
FIG. 4 is a view showing another example of the wave source visualization display according to the first embodiment.
FIG. 5 is a block diagram of a wave source visualization device according to a second embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing an example in which a preceding wave and a delayed wave according to the second embodiment are visualized and displayed with different symbols.
FIG. 7 is a view showing another display example according to the second embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing an example of a visualization display of a wave source according to a third embodiment.
[Explanation of symbols]
Antenna element ... 100, 101, 102, 103
Receiving

unit

110, 111, 112, 113
Spectrum analysis unit ... 114
Shooting part ... 120
Wave source estimation unit 130
Image processing unit 140
Display part ... 150
Spatial filter ... 160
Correlator ... 170

Claims

An antenna element;
A receiving unit to which a signal of the antenna element is input;
An attribute estimation unit that estimates an attribute of a signal arriving at the antenna element using a signal received by the reception unit;
A wave source estimator for estimating a wave source position of a signal arriving at the antenna element;
An imaging unit that captures the location where the wave source is estimated,
A wave source display unit that visually displays the attribute of the signal estimated by the attribute estimation unit and the position of the wave source estimated by the wave source estimation unit on an image captured by the imaging unit ;
The wave source estimation unit repeatedly executes the estimation of the wave source position,
The wave source display unit continuously displays an image estimated in the past and displayed on the wave source display unit when the wave source position is newly estimated by the wave source estimation unit. Wave source visualization device.

The attribute of the signal estimated by the attribute estimation unit is a frequency of a radio wave radiated from a wave source, and the wave source display unit changes a display format according to the estimated frequency of the radio wave. Wave source visualization device.

The wave source visualization device further includes an identification unit for identifying a preceding wave and a delayed wave when a plurality of radio waves radiated from the same wave source arrive, and the wave source display unit displays a display format according to a difference between the preceding wave and the delayed wave. The wave source visualization device according to claim 1, wherein the wave source visualization devices are different from each other.