CN119452266A 通信装置、信息处理方法和程序 （株式会社东海理化电机制作所）

2024.12.25PCT/JP2023/0236612023.06.26WO2024/014276JA2024.01.18规定时间取在其他通信装置发送了包含脉冲的信号来作为第1信号这种情况下由无线通信部接收到的与第1信号对应的信号亦即第2信号和第1信号之间的相关性，并将按每规定时间取第2信号与第1信号之间的相关性所获得的结果亦即相关运算结果变换为包含由假定为在多个设定时间和设定角度各自条件下接收到信号时的表示相关运算结果的多个要素构成的矩阵亦即仓模式矩阵和由表示每个设定时间和设定角度的信号有无以及该信号的振幅和相位的多个要素构基于扩展信号向量的与多个要素各自对应的设定时间和设定角度来推定第2信号的接收时刻和2控制部，其按每规定时间取在所述其他通信装置发送了包含脉冲的信号来作为第1信号这种情况下由所述无线通信部接收到的与所述第1信号对应的信号亦即第2信号和所述第1信号之间的相关性，并将按每所述规定时间取所述第2信号与所述第1信号之间的相关性所获得的结果亦即相关运算结果变换为包含由假定为在多个设定时间和设定角度各自条件下接收到信号时的表示所述相关运算结果的多个要素构成的矩阵亦即仓模式矩阵和由表示每个所述设定时间和所述设定角度的信号有无以及该信号的振幅和相位的多个要要素各自对应的所述设定时间和所述设定角度来推定所述第2信号的接收时刻和到来角所述相关运算结果是按所述规定时间和所述无线通信部所具备的每个天线取所述第2所述仓模式矩阵是由假定为多个所述天线各自在多个所述设定时间和所述设定角度所述控制部将所述扩展信号向量的所述多个要素中与非零要素对应的所述设定时间和所述设定角度分别推定为所述第2信号的接所述控制部推定所述扩展信号向量的稀疏解，并将推定出的所述稀疏解中与非零要素对应的所述设定时间和所述设定角度分别推定为所述第2信号的接收所述预定数量是作为与所述第1信号所含的脉冲对应的脉冲而包含于所述第2信号中所述控制部通过使推定出的所述扩展信号向量成为基于所述设定时间和所述设定角度得到的矩阵并对该矩阵进行振幅的峰值搜寻来推定所述第2信号的接收时刻和到来角所述控制部将推定出的所述扩展信号向量的所述稀疏解中与非零要素对应的所述设定时间中最早的所述设定时间推定为所述第2信号的接收时刻，将与所述最早的所述设定时间对应的非零要素所对应的所述设定角度推定为所述第2信所述控制部推定对所述扩展信号向量赋予权重所得到的向量的使范数最小化了的向3所述控制部通过反复运算数学式(1)、数学式(2)和数学式(3)来推定所述加权最小范kmn是所述扩展信号向量的使范数最小化了的所述扩展信号向量。所述控制部在所述数学式(1)中使p为0来推定所述加权最小所述控制部在所述数学式(2)中将AWk奇异值分解成包含由比预定的阈值大的值的奇异所述控制部在所述数学式(1)中使Wk所含的要素中预定的阈值以下所述控制部推定对由所述扩展信号向量所含的多个所述设定时间和所述设定角度中每一者的要素中与一部分所述设定时间或所述设定角度对应的要素构成的向量赋予权重4所述控制部基于推定出的所述第2信号的接收时刻来推定所述通信装置与所述其他通所述其他通信装置将包括多个作为包含一个以上的脉冲的脉冲阵列的前导码符号在所述控制部将对按每所述规定时间取所述第2信号的与多个所述前导码符号对应的那部分第2信号各自与所述前导码符号之间的相关性所获得的结果亦即多个所述相关运算结果进行累计而得到的结果变换为包含所述仓模式矩阵和所述扩展信号向量的矩阵积这种所述其他通信装置将包括多个作为包含一个以上的脉冲的脉冲阵列的前导码符号在所述控制部基于对针对按每所述规定时间取所述第2信号的与多个所述前导码符号对应的那部分第2信号各自与所述前导码符号之间的相关性所获得的结果亦即多个所述相关运算结果各自的所述扩展信号向量进行了累计而得到的结果来推定所述第2信号的接收时所述控制部将对所述相关运算结果实施波束空间处理并选择出的信号变换为包含所所述控制部通过在所述波束空间处理中调整权重的相位和振幅来进行多波所述控制部基于所述相关运算结果来调整所述权重的相位所述控制部基于通过所述相关运算结果的特征值分解得到的特征向量来调整所述权所述控制部使用DCMP自适应阵列来调整所述权重的相位所述控制部对经由所述波束空间处理中形成的波束的信号中大小超过阈值的信号进所述控制部在选择了时间区域中大小超过阈值的信号之后进一步选择角度区域中大5所述控制部在选择了角度区域中大小超过阈值的信号之后进一步选择时间区域中大所述控制部对时间区域和角度区域中大小超过阈值的所述控制部在时间区域和角度区域中使用不同的阈值来选所述控制部基于所述波束空间处理的结果来决定所述仓模式矩阵和所述扩展信号向按每规定时间取在所述其他通信装置发送了包含脉冲的信号来作为第1信号这种情况下接收到的与所述第1信号对应的信号亦即第2信号和所述第1信号之间的相关性，并将按每所述规定时间取所述第2信号与所述第1信号之间的相关性所获得的结果亦即相关运算结果变换为包含由假定为在多个设定时间和设定角度各自条件下接收到信号时的表示所述相关运算结果的多个要素构成的矩阵亦即仓模式矩阵和由表示每个所述设定时间和所述设定角度的信号有无以及该信号的振幅和相位的多个要素构成的向量亦即扩展信号向和所述设定角度来推定所述第2信号的接收时刻和到对于所述控制部而言，按每规定时间取在其他通信装置发送了包含脉第1信号这种情况下由以无线方式从所述其他通信装置接收信号的无线通信部接收到的与所述第1信号对应的信号亦即第2信号和所述第1信号之间的相关性，并将按每所述规定时间取所述第2信号与所述第1信号之间的相关性所获得的结果亦即相关运算结果变换为包含由假定为在多个设定时间和设定角度各自条件下接收到信号时的表示所述相关运算结果的多个要素构成的矩阵亦即仓模式矩阵和由表示每个所述设定时间和所述设定角度的信号有无以及该信号的振幅和相位的多个要素构成的向量亦即扩展信号向量的矩阵积的6从UWB发送器的入射角。UWB接收器与UWB发送器之间的距离和角度的测定精度提高方面，存在进一步的改善的余通信装置发送了包含脉冲的信号作为第1信号的情况下由上述无线通信部接收到的和上述第1信号对应的信号亦即第2信号与上述第1信号之间的相关性，并将按每上述规定时间取上述第2信号与上述第1信号之间的相关性所获得所获得的结果亦即相关运算结果变换为包含由假定为在多个设定时间和设定角度各自条件下接收到信号时的表示上述相关运算结果的多个要素构成的矩阵亦即仓模式矩阵和由表示每个上述设定时间和上述设定角度的信号的有无以及该信号的振幅和相位的多个要素构成的向量亦即扩展信号向量的矩阵定角度来推定上述第2信号的接收时刻和到来角度，上述设定时间的间隔比上述规定时间置将包含脉冲的信号作为第1信号进行了发送这种情况下所接收到的与上述第1信号对应的信号亦即第2信号和上述第1信号之间的相关性，并将按每上述规定时间取上述第2信号与上述第1信号之间的相关性所获得的结果亦即相关运算结果变换为包含由表示假定为在多个设定时间和设定角度各自中接收到信号时的上述相关运算结果的多个要素构成的矩阵亦即仓模式矩阵和由表示每个上述设定时间和上述设定角度的信号的有无以及该信号7信号向量的上述多个要素各自所对应的上述设定时间和上述设定角度来推定上述第2信号的信号作为第1信号的发情况下由以无线方式从上述其他通信装置接收信号的无线通信部接收到的和上述第1信号对应的信号亦即第2信号与上述第1信号之间的相关性，并将按每上述规定时间取上述第2信号与上述第1信号之间的相关性所获得的结果亦即相关运算结果变换为包含由表示假定为在多个设定时间和设定角度各自中接收到信号时的上述相关运算结果的多个要素构成的矩阵亦即仓模式矩阵和由表示每个上述设定时间和上述设定角度的信号的有无以及该信号的振幅和相位的多个要素构成的向量亦即扩展信号向量的述设定角度来推定上述第2信号的接收时刻和到来角度，上述设定时间的间隔比上述规定[0012]图2是表示本实施方式所涉及的设置于车辆的多个天线的配置方式的一个例子的[0015]图5是表示本实施方式所涉及的通信单元的信号处理的处理块设备的一个例子的[0017]图7是表示在本实施方式所涉及的系统中执行的测距处理的流程的一个例子的序[0018]图8是表示在本实施方式所涉及的系统中执行的角度推定处理的流程的一个例子[0025]图15是概略地表示本发明的一实施方式所涉及的2D_FOCUSS和FOCUSS的延迟分[0026]图16是用于对本实施方式所涉及的2D_FOCUSS和FOCUSS的延迟分布的差异详细地8[0027]图17是用于对本实施方式所涉及的2D_FOCUSS和FOCUSS的仓模式矩阵的差异详细[0028]图18是用于对本实施方式所涉及的2D_FOCUSS和FOCUSS的扩展信号向量的差异详[0032]图22是表示由本实施方式所涉及的通信单元200执行的位置参数推定处理的流程[0036]图26是用于对本实施方式所涉及的基于时间区域作出的选择之后进行基于角度[0037]图27是用于对本实施方式所涉及的基于角度区域作出的选择之后进行基于时间[0038]图28是用于对本实施方式所涉及的同时进行基于时间区域作出的选择和基于角[0039]图29是用于对本实施方式所涉及的同时进行基于时间区域作出的选择和基于角[0043]图1是表示本发明的一实施方式所涉及的系统1的结构的一个例子的图。如图1所9携机100与搭载于车辆202的通信单元200之间进行用于认证的无线通信。而且，若认证成[0048]无线通信部110具有在与搭载于车辆202的通信单元200之间进行基于无线方式进[0049]无线通信部110与通信单元200之间的基于无线方式进行的通信例如通过使用了存储部120例如由闪存等存储介质和执行针对存储介质的记录再现的处单元200之间进行的认证处理的认证控制部发挥功能。控制部130例如由CPU(Central[0056]无线通信部210具有在自身与便携机100的无线通信部110之间进行基于无线方式部220存储用于通信单元200动作的程序和认证算法等。存储部220例如由闪存等存储介质[0059]控制部230具有对通信单元200和搭载于车辆202的车载设备的全部动作进行控制制部230也作为对车辆202的发动机进行控制的发动机控制部发挥功能，进行发动机的起[0062]本实施方式所涉及的通信单元200(详细而言，控制部230)进行位置参数推定处[0063]图2是表示本实施方式所涉及的设置于车辆202的多个天线211(无线通信部210)的配置方式的一个例子的图。如图2所示，在车辆202的顶部设置有4个天线211(211A_标系的原点至便携机100为止的距离。基于在多个无线通信部210中一个无线通信部210与便携机100之间进行的下文说明的测距用信号的收发结果来推定距离R。距离R也可以是从进行下文说明的测距用信号的收发的一个无线通信部210至便携机10[0066]此外，位置参数可包含图3所示的由从X轴至便携机100为止的角度α和从Y轴至便[0070]便携机100和通信单元200在位置参数推定处理中，进行用于推定位置参数的通[0071]CIR是指将脉冲输入至系统时的响应。在便携机100和通信单也称为发送侧)的无线通信部发送包含脉冲的信号作为第1信号的情况下，基于由便携机100和通信单元200中另一者(以下，也称为接收侧)的无线通信部接收到的与第1信号对应的信号亦即第2信号来计算本实施方式的CIR。CIR也可以说是表示便携机100与通信单元[0072]作为一个例子，CIR也可以是按每规定时间取发送信号与接收信号之间的相关性置错开一边取发送信号与接收信号之间的相关性的处理亦即滑动相关(SlidingCorrelation)。CIR包含表示发送信号与接收信号的相关性的高度的相关值作为以规定时100与多个无线通信部210各自彼此同步的情况[0077]图5是表示本实施方式所涉及的通信单元200的信号处理的处理块设备的一个例[0078]振荡器212生成与输送发送信号的载波的频率相同的频率的信号，并将生成的信[0079]乘法器213将由天线211接收到的接收信号和从振荡器212输出的信号相乘，将相[0081]相关器218通过取从LPF216和LPF217输出的由I成分和Q成分构成的接收信号与参[0085]图6示出从累计器219输出的CIR的一个例子。图6是表示本实施方式所涉及的CIR[0089]接收侧将从发送侧接收到的无线信号中的满足预定的检测基准的信号检测为经[0091]接收侧将从发送侧处接收到的无线信号中满足预定的检测基准的信号检测为第1电力值第一次超过预定的阈值的那个信号检[0092]此处应该注意的点是作为第1来波被检测出来的信号不是必须局限为直接波。例[0095]通信单元200进行测距处理。测距处理是推定通信单元200与便携机100之间的距[0096]此处，通信单元200具有的多个无线通信部210中任一个无线通信部210收发测距也将作为第1测距用信号的响应而从接收到第1测距用信号的装置向发送了第1测距用信号从接收到第2测距用信号的装置向发送了第2测距用信号的装置发送的测距用信号称为第3[0099]图7是表示在本实施方式所涉及的系统1中执行的测距处理的流程的一个例子的算出的CIR来检测无线通信部210A的第1[0101]接下来，无线通信部210A发送第2测距用信号来作为第1测距用信号的响应(步骤控制部230基于计算出的CIR来检测无线通信部210A的第3测距用信号的第1来波(步骤[0103]便携机100对从第1测距用信号的发送时刻至第2测距用信号的接收时刻为止的时间INT1和从第2测距用信号的接收时刻至第3测距用信号的发送时刻为止的时间INT2进行的接收时刻。而且，便携机100发送包括表示时间INT1和INT2的信息在内的信号(步骤[0104]控制部230对从第1测距用信号的接收时刻至第2测距用信号的发送时刻为止的时间INT3和从第2测距用信号的发送时刻至第3测距用信号的接收时刻为止的时间INT4进行[0111]在比直接波延迟到来的延迟波或合成波被检测为第1来波的情况下，与直接波被[0115]通信单元200进行角度推定处理。角度推定处理是推定图3所示的角度α和β的处[0116]图8是表示在本实施方式所涉及的系统1中执行的角度推定处理的流程的一个例通信部210A～210D各自接收到角度推定用信号，则控制部230对由无线通信部210A～210D各自接收到的角度推定用信号的CIR进行计算。其后，控制部230针对无线通信部210A~210D各自基于计算出的CIR来检测角度推定用信号的第1来波(步骤S204A～S204D)。接下~S206D)。然后，控制部230基于针对无线通信部210A～210D各自检测到的信部210C检测到的第1来波的相位设为PC。将针对无线通信部210D检测到的第1来波的相230如下式所示那样通过在X轴和Y轴方向上对针对各两个阵列计算出的角度求平均值来计推定用信号和第2测距用信号的一个无线信[0144]控制部230进行坐标推定处理。坐标推定处理是对图4所示的便携机100的三维坐[0146]第1计算方法是基于测距处理和角度推定处理的结果来计算坐标x、y和z的方[0177]以上，对局部坐标系中便携机100的坐标的推定处理进行了说明。通过将便携机100在局部坐标系中的坐标和局部坐标系的原点在全局坐标系中的坐标组合起来，也能够距车辆202预定距离以内的区域亦即周边区域和距车辆202预定距离以上的区域亦即远方[0187]图9中示出在延迟时间1TC处经由快速路径的信号到来且在延迟时间3TC处经由快速路径以外的路径的信号到来这种情况下的CIR。若参照图9，则在延迟时间1TC和3TC各自[0188]图10中示出在延迟时间1TC处经由快速路径的信号到来且在延迟时延迟时间分离开1TC的两个多路径波的分离在CIR波形中不[0189]图11中示出在延迟时间1.2TC处经由快速路径的信号到来且在延迟时间1.7TC和[0190]如图10和图11所示，在两个多路径波来到接收侧的延迟[0191]图12中示出在延迟时间1TC处经由快速路径的信号到来且在快速路径以外的路径的信号到来这种情况下的CIR波形23。CIR波形21是在延迟时间1TC处1.5TC处经由快速路径以外的路径的信号被以单体形式接收到这种情况下的CIR波形。另外，在延迟时间1TC处到来的第1波的信号与在延迟时间2TC处到来的第2波的信号相差90度[0193]如图12所示的例子那样，在直接波与延迟波的合成波被检测为第1来波这种情况是u()的复共轭。散延迟时间τ处采样的接收信号而计算出的延迟分布。由M个延迟分布构成的数据向量z通z=ASO+nec⃞(26)cM(29)cM⃞(30)间仓模式矩阵A的要素的r(T1)是假定为在时刻T1接收到信号时的该信号的零要素对应的延迟时间仓推定为第1来波的接收素对应的延迟时间仓推定为第1来波的接收时刻。稀疏解是仅预定数量的要素为非零的向量。预定数量是作为与发送信号所含的脉冲对应的脉冲而包含于接收信号中的脉冲的数部230在不考虑噪声且某个要素为非零的情况下实施推定为存在与该要素对应的脉冲。在间T4和T6经由快速路径以外的路径的信号被[0257]通过稀疏重建后的模型求出的信号的分辨率由在稀疏重建中建模时的N的大小[0259]控制部230使用压缩感知算法来推定成为稀疏解的扩展信号向量s。压缩感知算知算法。以下，作为一个例子，对使用FOCUSS来推定扩展信号向量s的例子进行说明。精度地推定未知向量。针对FOCUSS的基本原理，在非专利文献<IrinaF.Gorodnitsky,PROCESSING,VOL.45,NO.3,MARCH1997>中有详细地[0261]根据延迟分布z推定成为稀疏解的扩展信号向量s的问题为未知数是N个、条件数得到的向量的使范数最小化了的向量亦即加权最小范数解，来作为推定扩展信号向量s的k的初始值作为最小范数解smn通过下式给一边反复更新权重矩阵Wk一边使Wk(AWk)_A接近如单位矩阵那样不使s变化的矩阵，从而能够推定更接近真实值的作为加权最小范数解的扩展[0300]也可以是，控制部230通过在推定扩展信号向量s时进行奇异值分解来求解AWk的广义逆矩阵(AWk)_。此时，控制部230例如也可以使用TSVD(Truncatedsingularvalue[0301]在这种情况下，控制部230在上述STEP2的数学式(37)中将AWk奇异值分解成为包K=U,S:V(42)___了叙述。另一方面，也可以是，控制部230为了求解(AWk)_而进行使用了R_FOCUSS_控制部230在上述的数学式(44)中将AkAkH奇异值分解成包含由比第1阈值大的值的奇异值V(46))_的计_1[0338]因此，控制部230取代上述说明的FOCUSS而使用2D_FOCUSS进行扩展信号向量s的[0343]另一方面，2D_FOCUSS是使用包含时间信息和角度信息的仓模式矩阵进行扩展信p多个天线211接收到来自到来方向θ的信号这种情况下的各天线211间的接收信号的相位p[0348]以下，针对使用了基于控制部230的2D_FOCUSS的扩展信号向量s的推定详细地进[0351]图15是概略地表示2D_FOCUSS和FOCUSS的延迟分布、仓模式矩阵和推定的扩展信[0354]此外，如图15所示，FOCUSS的延迟时间仓模式矩阵A为包含时间信息的M×N的矩[0357]以下对2D_FOCUSS和FOCUSS的延迟分布仓模式矩阵和扩展信号向量的差异详细[0361]这样，2D_FOCUSS的延迟分布z即相关运算结果也可以是按每规定时间和天线211向上在延迟时间τ1~τM进行了采样的自相关函数被定义有模拟了在行方向上在延迟时在列方向上在延迟时间τ1~τM进行了采样的K个元件中每一者的自相关函数被定义有模拟了在行方向上在到来角度θ1~θP·延迟时间T1～TN接收到信号这种情况下的延迟分布的[0365]这样，2D_FOCUSS的仓模式矩阵A也可以是由表示假定为多个天线211各自在多个设定时间和设定角度各自接收到信号时的相关运算结果的多θP所对应的N×P个仓。零仓)中与延迟时间最早的要素对应的时间和角度分别视为信号的接收时刻和素所对应的设定时间中最早的设定时间推定为第2信号的接收时刻，将与同该最早的设定间和设定角度的矩阵并针对该矩阵进行振幅的峰值搜寻，来推定第2信号的接收时刻和到[0374]图18的下部右侧示出控制部230基于延迟时间和到来角度对推定出的扩展信号矩将检测到峰值的要素所对应的延迟时间和到来角度分别推定为信号的接收时刻和到来角振幅最大的峰值的要素所对应的延迟时间和到来角度分别推定为信号的接收时刻和到来表示的信号所涉及的方向的模式向量如下述的数学式(51[0395]控制部230基于由上述说明的处理推定出的第1来波的接收时刻来推定便携机100[0396]但是，一方面，便携机100关于第2测距用信号而计算CIR，并进行稀疏重建和FOCUSS。而且，便携机100基于推定出的第2测距用信号的第1来波的接收时刻来计测时间[0397]另一方面，通信单元200关于第1测距用信号而计算CIR，进行稀疏重建和2D_[0402]图22是表示由本实施方式所涉及的通信单元200执行的位置参数推定处理的流程控制部230通过稀疏重建将延迟分布变换为包含仓模式矩阵和扩展信号向量的矩阵积的形向量(步骤S306)。而且，控制部230基于推定出的扩展信号向量来推定位置参数(步骤[0404]＜4.4.针对2D_FOC码符号对应的部分各自和前导码符号之间的相关性来计算每个前[0406]也可以是，2D_FOCUSS对于对每个前导码符号的CIR进行了累计的累计后的CIR而换为包含仓模式矩阵与扩展信号向量的矩阵积的形式，来作为将CIR变换为包含仓模式矩推定第1来波的接收时刻。的扩展信号向量s进行了累计的结果亦即累计后的扩展信号向量s来推定第1来波的接收时信号向量s所含的多个设定时间和设定角度中每一者的要素中与一部分设定时间和设定角度对应的要素构成的向量(以下，也称为部分向量)作为个设定时间和设定角度中每一个者的要素中与第1来波的接收时刻附近的设定时间和到来角度附近的设定角度对应的要素构成的那部分向量作为对象来应用2D_FOCUSS。在基于前导码符号计算CIR的情况下，仅在发送信号的脉冲阵列与接收信号的脉冲阵列完全一致的[0418]因此，本实施方式所涉及的控制部230也能够通过实施波束空间(也被称为副空对于信号应用因到来方向而强弱相异的空间滤波器来使主波束方向得到突出的信号这种[0421]也可以是，本实施方式所涉及的控制部230将对于从K个元件得到的延迟分布z1~zK实施波束空间处理并选择出的信号y1～yB作为2D_FOCUSS的输入。形成而得到的信号y1～y5中大小超过阈值的信号y2和y3作为2D_FOCU进行波束形成则使波束朝向真实信号的到来方向这[0435]作为自适应型，可举出以通过延迟分布z1～zK的特征为权重w的特征向量波束空间法、使用DCMP(DirectionallyConstrainedMinimization[0443]此外，本实施方式所涉及的控制部230能够通过不仅基于角度区域还基于时间区进行基于时间区域作出的选择和基于角度区域作出的选[0448]图26是用于对本实施方式所涉及的在基于时间区域作出的选择之后进行基于角[0449]在这种情况下，控制部230首先选择时间区域的行向量的范数超过了阈值的行向[0452]接下来，控制部230对仅由选择出的行向量构成的矩阵中的角度区域的列向量的[0455]图27是用于对本实施方式所涉及的在基于角度区域的选择之后进行基于时间区通信单元的周围的遮挡物的位置信息已知的情况下等有[0458]接下来，控制部230对仅由选择出的列向量构成的矩阵中时间区域的行向量的范[0461]在采用该方法的情况下，控制部230选择信号的矩阵的各要素的大小超过阈值的[0462]或