JP3810323B2 - Time difference direction detector - Google Patents

Description

【０００７】
パルス信号の入射角θがパルスの到来方位であるから、パルスの到来方位θは式（１）を変形して次のように算出することができる。
【０００８】
【数２】

【０００９】
各空中線１１ａ，１１ｂに入射されたパルスは、それぞれの受信系１ａ，１ｂのパルス検出部１２ａ，１２ｂにおいて検出され、検出順にパルス到来時刻が記録される。その後、単パルス時間差方位算出部３１において、２つの受信系１ａ，１ｂで記録されたパルス到来時刻の時間差が算出される。この時間差は、受信系１ａ，１ｂそれぞれで検出された対応するパルスについて、パルス単位で求められる。
【００１０】
方位算出部３３は、単パルス時間差方位算出部３１により求められたパルス到来時刻の時間差に基づいて、パルスの到来方向を求める。すなわち、式（２）を用いて、パルス到来時刻の時間差Ｔｄ、空中線１１ａ，１１ｂ間の距離Ｌおよびパルスの伝搬速度Ｃからパルスの到来方位を算出する。
【００１１】
この様な従来の時間差方位検出装置を開示した公知文献としては、特開平９−３１８７２４号公報がある。この文献には、２つの受信系を用いる時間差方位検出装置だけでなく、３以上の受信系を用いてパルス到来時刻の時間差を２以上求め、これらの時間差に基づいて電波源の方位を統計的に求める時間差方位検出装置が開示されている。
【００１２】
３以上の受信系を有する時間差方位検出装置を用いることにより、対応するパルスについて３以上のパルス到来時刻を求め、受信時刻の時間差を２以上求めることができる。この場合、アンテナ間距離と電波源からの入射電波の受信時刻との間には１次式で表される関係があることを利用すれば、アンテナ間の距離と受信時刻の時間差から得られる直線の傾きから電波源の方位を統計的に求めることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の時間差方位測定装置は、図１７に示すように、複数の受信系で対応するパルス単位ごとにパルス到来時刻の時間差Ｔｄを算出し、到来するパルス方位を算出していた。方位の測定結果θに影響する誤差要因にはＬおよびＴｄがあり、空中線間距離Ｌの誤差を∂Ｌ、時間差Ｔｄの誤差を∂Ｔｄとすれば、求められる方位θの誤差ｄθは、式（２）から次のように表される。
【００１４】
【数３】

【００１５】
このうち、空中線間距離の誤差∂Ｌの影響を十分に小さくする程度にそれぞれの空中線を設置することは比較的容易であるため、問題とされていなかった。しかしながら、時間差の誤差∂Ｔｄは、以下のような理由からパルス到来方位θの大きな誤差要因となっているという問題があった。
【００１６】
図１８は、パルス検出機能における動作を示したタイミングチャートである。パルス検出機能でパルスを検出する際、通常は、パルス検出のための閾値を越えたパルスに対して検出判断し、パルス到来時刻を付加して記録している。しかしながら、受信するパルスの波形は発信源の特性により、その立ち上がり時間は様々で安定していない。また、信号の受信状態に応じて適切な閾値を設定する必要がある。このため、実際には検出が不安定になることがしばしば起きる。さらに、パルスを検出するクロックの精度をあげることはできたとしても、そのサンプリング間隔をパルスの立ち上がり時間に対して十分に細かく設定することは難しい。
【００１７】
その結果、パルス到来時刻はパルス波形の歪みや検出精度に起因する誤差、さらに受信系のパルス検出のサンプリング間隔による量子化誤差が発生し、その誤差要因は、それぞれの受信系において必要なパルス到来時刻の測定精度に対し、大き過ぎることが問題となっていた。
【００１８】
また、上記公知文献では、デジタル波形メモリを用いて、パルス信号をビデオ信号に変換した後に、高速でサンプリングし、そのビデオ波形から時間差を求める方法や、受信系を多数設置し、その時間差と空中線間の距離との間の線形性を利用して時間差の精度の向上を試みる提案がなされていた。しかしながら、時間差を各受信系に入射された対応する１つのパルス毎に比較する限り、前記誤差要因によって精度の向上には限界があった。また、この様な方法を採用した場合、精度向上のためには、多数の受信系が必要となるため、装置規模が大きくなりすぎるという問題があった。
【００１９】
この発明は、上記のような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、装置規模を大きくすることなく高精度なパルス到来方位の測定ができる時間差方位検出装置を提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明による時間差方位検出装置は、同一パルス発信源から到来する一連のパルス信号を受信する２以上の受信系と、各受信系におけるパルス到来時刻に基づいてパルス到来方位を求める信号処理部からなる時間差方位検出装置である。
【００２１】
上記受信系は、一連のパルス信号を受信する空中線と、受信パルスを検出して受信パルスごとにパルス到来時刻を求めるパルス検出部を備えて構成される。また、上記信号処理部は、各受信系で求められた一連のパルス信号に関する複数のパルス到来時刻について、各受信系ごとに直線近似した場合における受信系間のパルス到来時刻の時間差を求める複数パルス時間差算出部と、求められたパルス到来時刻の時間差、各受信系の空中線間の距離およびパルス信号の伝搬速度に基づいてパルス到来方位を求める方位算出部を備えて構成される。
【００２２】
この様な構成により、各受信系それぞれで求められた複数のパルス到来時刻に基づいて、受信系間のパルス到来時刻の時間差を求め、パルス到来方位を求めることができる。従って、受信系ごとに求められた１つのパルス到来時刻に基づいて、パルス到来方位を求める従来の時間差方位検出装置に比べ、パルス到来方位を高精度に検出することができる。
【００２３】
請求項２に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記複数パルス時間差算出部が、各受信系で求められた一連のパルス信号に関する複数のパルス到来時刻について、各受信系ごとに最小２乗法を用いて直線近似した場合におけるパルス到来時刻の初期値の差を求めるように構成される。この様な構成により、複数のパルス到来時刻について統計処理を行って、受信系間のパルス到来時刻の時間差を求めることができる。
【００２４】
請求項３に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記受信系が、パルス検出部により求められた複数のパルス到来時刻について統計処理を行って、パルス繰返間隔を求めるＰＲＩ算出部を備えて構成される。また、上記信号処理部が、各受信系のＰＲＩ処理部で求められたパルス繰返間隔の平均値を求めるＰＲＩ平均値算出部を備えて構成される。更に、上記複数パルス時間差算出部が、ＰＲＩ平均値算出部で求められたパルス繰返間隔の平均値に基づいて、受信系間のパルス到来時刻の時間差を求めるように構成される。
【００２５】
この様な構成により、各受信系ごとに統計処理を行ってパルス繰返間隔を求めることができ、各受信系ごとにパルス繰返間隔が異なる場合に、パルス到来時刻の時間差を早く収束させることができる。従って、収束に必要な受信パルスの数を抑制することができる。
【００２６】
請求項４に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記ＰＲＩ算出部が、パルス検出部により求められた複数のパルス到来時刻について、最小２乗法を用いて直線近似した場合における直線の傾きを求めるように構成される。この様な構成により、複数のパルス到来時刻について統計処理を行って、パルス繰返間隔を求めることができる。
【００２７】
請求項５に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記受信系が、パルス検出部において求められた複数のパルス到来時刻に基づいて、一連のパルス信号を構成するパルスであって、パルス検出部において検出されなかったパルスを判別するパルス抜け検出部を備えて構成される。
【００２８】
請求項６に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記パルス検出部が、受信パルスの到来順に各受信パルスに対しパルス到来順番号を付し、上記パルス抜け検出部が、パルス検出部による未検出パルスを検出した場合に、到来順に従って当該未検出パルスに対し付されるべき到来順番号を欠番とし、パルス検出部により受信パルスに付されたパルス到来順番号を補正し、上記複数パルス時間差算出部が、各受信パルスのパルス到来時刻および到来順番号に基づいて、受信系間のパルス到来時刻の時間差を求めるように構成される。
【００２９】
請求項７に記載の本発明による時間差方位検出装置は、パルス繰返間隔の異なる複数のパルス信号で構成されるパターンがフレーム周期ごとに繰り返される一連のパルス信号が同一パルス発信源から到来する場合に関するものであり、上記受信系が、パルス検出部において求められた複数の受信パルスのパルス受信時刻に基づいてフレーム周期を求め、上記複数の受信パルスからフレーム周期内の同一ポジションにおいて検出された受信パルスを抽出するフレーム抽出部を備えて構成される。
【００３０】
請求項８に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記パルス抽出部が、フレーム周期内の１つのポジションにおいて検出される受信パルスを抽出するように構成される。また、上記ＰＲＩ算出部が、抽出された受信パルスのパルス到来時刻に基づいて、パルス繰返間隔を求め、上記複数パルス時間差算出部が、各受信系のパルス抽出部において抽出された受信パルスに基づいて、受信系間のパルス到来時刻の時間差を求めるように構成される。
【００３１】
請求項９に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記パルス抽出部が、フレーム周期内の２以上のポジションに関して各ポジションごとに受信パルスを抽出するように構成される。上記ＰＲＩ算出部は、フレーム周期内の各ポジションごとに抽出された受信パルスのパルス到来時刻に基づいて、各ポジションごとにパルス繰返間隔を求める。上記ＰＲＩ平均値算出部は、各受信系のＰＲＩ処理部で求められたパルス繰返間隔の平均値をフレーム周期内の各ポジションごとに求める。上記複数パルス時間差算出部は、受信系間のパルス到来時刻の時間差をフレーム周期内の各ポジションごとに求める。また、上記信号処理部は、フレーム周期内の各ポジションごとに求められたパルス到来時刻の時間差の平均を求める時間差平均算出部を備えて構成される。
【００３２】
請求項１０に記載の本発明による時間差方位検出装置は、各受信系において検出される受信パルスのパルス到来時刻に基づいて、受信系間の対応する受信パルスを抽出する受信パルス比較部を備えて構成される。ＰＲＩ算出部は、抽出された受信パルスのパルス到来時刻に基づいて、パルス繰返間隔を求めるように構成される。
【００３３】
請求項１１に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記受信パルス比較部が、一方の受信系のパルス検出部において検出された受信パルスに基づいて、そのパルス到来時刻から所定の時刻差を有して他方の受信系のパルス検出部において検出された受信パルスを抽出するように構成される。
【００３４】
請求項１２に記載の本発明による時間差方位検出装置は、各受信系において検出される受信パルスのパルス諸元に基づいて、目標ごとに受信パルスを分離する目標パルス分離部を備えて構成される。上記ＰＲＩ算出部は、分離された受信パルスのパルス到来時刻に基づいて、目標ごとにパルス繰返間隔を求め、上記ＰＲＩ平均値算出部は、各受信系のＰＲＩ処理部で求められたパルス繰返間隔の平均値を目標ごとに求め、上記複数パルス時間差算出部は、受信系間のパルス到来時刻の時間差を目標ごとに求め、上記方位算出部は、目標ごとにパルス到来方位を求めるように構成される。
【００３５】
請求項１３に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記受信系を３以上備えて構成され、上記ＰＲＩ平均値算出部が、２つの受信系を組み合わせて得られる全ての受信系ペアについて、各受信系ペアごとにパルス繰返間隔の平均値を求める。上記ＰＲＩ平均値算出部は、各受信系ＰＲＩ処理部で求められたパルス繰返間隔の平均値を受信系ペアごとに求め、上記複数パルス時間差算出部が、受信系間のパルス到来時刻の時間差を受信系ペアごとに求め、上記方位算出部が、パルス到来方位を受信系ペアごとに求めるように構成される。そして、上記信号処理部が、受信系ペアごとのパルス到来方位の平均値を求める方位平均算出部を備えて構成される。
【００３６】
請求項１４に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記ＰＲＩ平均値算出部が、受信系ペアを選別し、全受信系ペアの数よりも少ない受信系ペアについて、受信系ペアごとにパルス繰返間隔の平均値を求めるように構成される。
【００３７】
請求項１５に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記ＰＲＩ平均値算出部が、パルスの信号強度又はパルス繰返間隔に基づいて受信系ペアを選別するように構成される。
【００３８】
請求項１６に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記方位算出部が、上記方位算出部が、同一パルス発信源から順次に到来するパルス群ごとにパルス到来方位を検出するように構成され、上記信号処理部が、パルス群ごとの複数のパルス到来方位の平均値を求める方位平均算出部を備えて構成される。
【００３９】
請求項１７に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記方位算出部が、同一パルス発信源から順次に到来するパルス群ごとにパルス到来方位を検出し、自己の位置情報を検出する位置情報測定部を備え、上記受信系が、パルス群の受信時に位置情報測定部により検出された位置情報をパルス群に付する自己位置記録部を備えて構成される。
【００４０】
請求項１８に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記方位算出部により求められたパルス到来方位および上記位置情報測定部により検出された自己位置情報に基づいて、地図上に方位線をパルス群ごとに表示する位置標定部を備えて構成される。
【００４１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、受信系１ａ，１ｂおよび信号処理部３０からなり、受信系１ａは受信部１０ａにより構成され、受信系１ｂは受信部１０ｂにより構成される。
【００４２】
受信部１０ａは、パルス信号を受信する空中線１１ａと、到来するパルスを逐次検出してパルス到来時刻（ＴＯＡ：time of arrival）を付加して記録するパルス検出部１２ａにより構成される。受信部１０ｂも、受信部１０ａと同様、パルス信号を受信する空中線１１ｂと、到来するパルスを逐次検出してパルス到来時刻を付加して記録するパルス検出部１２ｂにより構成されている。ただし、受信部１０ｂの空中線１１ｂは、受信部１０ａの空中線１１ａから所定距離だけ離れた場所に設置されている。また、受信部１０ｂのパルス検出部１２ｂは、受信部１０ａのパルス検出部１２ａと時刻同期がとられている。
【００４３】
信号処理部３０は、複数パルス時間差算出部３２と、方位算出部３３により構成される。複数パルス時間差算出部３２は、２つの受信系１ａ，１ｂにおいてそれぞれ記録された複数パルスを統計処理して時間差を算出する。各受信系１ａ，１ｂごとに、当該受信系において検出された複数パルスのパルス到来時刻からパルス到来時刻の初期値（ＴＯＡ初期値）を算出し、各受信系１ａ，１ｂについて求められたＴＯＡ初期値の時間差Ｔｄを求めている。方位算出部３３は、式（２）を用いて、この時間差Ｔｄ、空中線１ａ，１ｂ間の距離Ｌおよび電波伝搬速度Ｃからパルス到来方位を算出している。
【００４４】
次に動作について説明する。図示しない信号源より順に発信された複数のパルスを両受信系１ａ，１ｂで逐次受信する場合について説明する。各受信系１ａ，１ｂにおいて空中線１ａ，１ｂに入射したパルスは、それぞれパルス検出部１１ａ，１１ｂによって検出される。各受信系１ａ，１ｂについてｉ番目に受信したパルスのパルス到来時刻をＴＯＡ［ｉ］とすると、以下の関係が成り立つ。
【００４５】
【数４】

【００４６】
ただし、ｉ＝１，２，…，Ｎ（Ｎは２以上の整数）、ｘはパルス繰返間隔（ＰＲＩ：pulse repetition interval）、ｙはＴＯＡ初期値、εは誤差とする。また、信号源から発信されるパルスの繰返周期（ＰＲＩ）は時間的に変動せず、ほぼ一定であると仮定する。さらに、空中線１ａ、１ｂは、その間をパルス信号が伝搬するのに要する時間がパルス繰返間隔に比べて十分小さくなるように配置されているものとする。
【００４７】
図２は、受信系１ａ，１ｂにおいて順に受信されたパルスのパルス到来時刻をプロットした図であり、横軸は入力順序番号ｉを等間隔にとり、縦軸はパルス到来時刻ＴＯＡ［ｉ］とし、複数のパルスがプロットされている。また、受信系１ａ，１ｂごとに近似直線が引かれている。
【００４８】
式（４）におけるｘは近似直線の傾きに相当し、ｙは切片に相当する。切片ｙは、パルス到来時刻をＴＯＡ［ｉ］（ｉ＝１，２，３，…）とした場合のＴＯＡ［０］、つまり、ＴＯＡ初期値となる。ｘはパルス繰返間隔であるため、２本の近似直線はほぼ同じ傾きをもつ平行線となる。切片ｙは受信系１ａ，１ｂで異なり、２本の近似直線の切片ｙの差は、近似直線の縦軸方向の距離に相当し、受信系１ａ，１ｂ間における統計的なパルス到来時刻の時間差Ｔｄとなる。
【００４９】
各受信系１ａ，１ｂで検出され、パルス到来時間と共に記録された各受信系のパルスは、それぞれ複数パルス時間差算出部３２に送られる。複数パルス時間差算出部３２では、最小２乗近似により誤差Σε²を最小にするＴＯＡ初期値ｙが求められる。この様なＴＯＡ初期値ｙが、次式を用いて受信系１ａ，１ｂごとに求められる。
【００５０】
【数５】

【００５１】
式（５）を用いて、各受信系１ａ，１ｂについて求められたｙをそれぞれｙ_a、ｙ_bとすると、各受信系１ａ，１ｂにパルスが到達する時刻の差Ｔｄは以下のように算出される。
【００５２】
【数６】

【００５３】
この様にして、複数パルス時間差算出部３２は、各受信系１ａ，１ｂにおけるパルス到来時刻の時間差Ｔｄを求めて、方位算出部３３へ出力する。方位算出部３３は、この時間差Ｔｄに基づいて、式（２）によりパルス到来方位を算出する。
【００５４】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、同一受信系における複数パルスのパルス到来時刻について統計的手法を用いることにより、パルス到来時刻に含まれる測定誤差、量子化誤差を極小化し、受信系間のパルス到来時間差Ｔｄの算出精度を向上させている。このため、従来の時間差方位検出装置と同等のパルス検出精度でパルスを検出する場合であっても、より高精度にパルス到来方位を算出することができる。
【００５５】
実施の形態２.
図３は、本発明の実施の形態２による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、受信系１ａ，１ｂおよび信号処理部３０からなる。
【００５６】
受信系１ａは、受信部１０ａおよび受信系信号処理部２０ａにより構成される。受信部１０ａは、図１（実施の形態１）と同様、空中線１１ａおよびパルス検出部１２ａからなり、到来するパルスを逐次検出してパルス到来時刻を付加して記録する。受信系信号処理部２０ａは、パルス繰返間隔（ＰＲＩ）を求めるＰＲＩ算出部２１ａからなる。ＰＲＩ算出部２１ａは、受信部１０ａで求められた複数のパルス到来時刻（ＴＯＡ）に基づき、最小２乗法によりパルス繰返間隔を求めて、信号処理部３０へ出力する。
【００５７】
受信系１ｂも、受信系１ａと同様、受信部１０ｂおよび受信系信号処理部２０ｂにより構成され、受信部１０ｂが、空中線１１ｂおよびパルス検出部１２ｂからなり、受信系信号処理部２０ｂが、パルス繰返間隔を求めるＰＲＩ算出部１２ｂからなる。なお、パルス検出部１２ｂは、図１（実施の形態１）の場合と同様、パルス検出部１２ａと時刻同期がとられている。
【００５８】
信号処理部３０は、ＰＲＩ平均値算出部３４、複数パルス時間差算出部３２および方位算出部３３により構成される。ＰＲＩ平均値算出部３４は、各信号系１ａ，１ｂから出力されるパルス繰返間隔の平均値（ＰＲＩ平均値）を算出している。複数パルス時間差検出部３２は、ＰＲＩ平均値を用いて最小２乗法により各受信系１ａ，１ｂについてＴＯＡ初期値を求めて、その時間差Ｔｄを算出する。方位算出部３３は、求められた時間差Ｔｄと、空中線間距離および電波伝搬速度に基づいてパルス到来方向を算出する。
【００５９】
次に動作を説明する。図示しない信号源より発信されたパルスを受信系１ａ，１ｂにおいて受信される場合について説明する。各受信系１ａ，１ｂの空中線１１ａ，１１ｂに入射したパルスは、パルス検出部１２ａ，１２ｂによって検出される。そして、ＰＲＩ算出部２１ａ，２１ｂにおいて、最小２乗近似で誤差Σεを最小にするパルス繰返間隔ｘが求められる。このパルス繰返間隔ｘは、次式を用いて受信系１ａ，１ｂごとに算出される。
【００６０】
【数７】

【００６１】
式（７）を用いて受信系１ａ，１ｂについて求められたｘをそれぞれｘ_a、ｘ_bとすると、ＰＲＩ平均値算出部３４はこれらの平均値を算出し、この平均値がパルス繰返間隔ｘとされる。つまり、パルス繰返間隔ｘは次式により求められる。
【００６２】
【数８】

【００６３】
複数パルス時間差算出部３２では、各受信系１ａ，１ｂで求められたパルス到来時間ＴＯＡ［ｉ］と、ＰＲＩ平均値算出部３４で求められたパルス繰返間隔ｘに基づいて、誤差Σε²を最小とするＴＯＡ初期値ｙが各受信系１ａ，１ｂごとに求められる。式（４）を変形すれば、誤差Σε²は、式（９）のように表される。このため、誤差Σε²を最小になるＴＯＡ初期値ｙは、パルス繰返間隔ｘを用いた式（１０）により求めることができる。
【００６４】
【数９】

【００６５】
【数１０】

【００６６】
式（１０）を用いて、各受信系１ａ，１ｂについて求められたｙをそれぞれｙ_a、ｙ_bとすると、各受信系１ａ，１ｂにパルスが到達する時刻の差Ｔｄは式（６）により算出される。この様にして、複数パルス時間差算出部３２は、各受信系１ａ，１ｂにおけるパルス到来時刻の時間差Ｔｄを求めて、方位算出部３３へ出力する。方位算出部３３は、この時間差Ｔｄに基づいて、式（２）によりパルス到来方位を算出する。
【００６７】
なお、到来するパルスのパルス繰返間隔が予め分かっている場合には、既知のパルス繰返間隔ｘを使用して、式（１０）、式（６）および式（２）からパルス到来方位を算出することもできる。
【００６８】
ここで、実施の形態１、２による真方位への収束の傾向について検討する。式（３）より、次のことを前提とする。
［前提１］方位算出の誤差は∂Ｌ、∂Ｔｄそれぞれについて独立して影響を受けるものとする。また、実施の形態１，２における影響は∂Ｔｄに関わる部分であるため、∂Ｔｄの影響について検討する。
［前提２］∂Ｔｄが小さい値のとき、方位算出誤差dθは∂Ｔｄに比例するものとする。
【００６９】
実施の形態１では、式（５）から、∂ｙ／∂ＴＯＡ［ｉ］は、（Ｎ^-1）のオーダーで収束する。各ＴＯＡ［ｉ］の測定誤差を同程度とすると、ｄｙはそのＮ個の和であるため、（Ｎ^-1/2）のオーダーで収束する。
【００７０】
実施の形態２では、式（７）から、∂ｘ／∂ＴＯＡ［ｉ］は、（Ｎ^-2）のオーダーで収束する。各ＴＯＡ［ｉ］の測定誤差を同程度とすると、ｄｘはそのＮ個の和であるため、（Ｎ^-3/2）のオーダーで収束する。つまり、ｘはｙより十分早く収束する。このため、式（１０）のｙの収束の速さは、ΣＴＯＡ［ｉ］／Ｎとほぼ同等であり、（Ｎ^-1/2）のオーダーで収束する。
【００７１】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、それぞれの受信系で検出された複数のパルスから算出したパルス繰返間隔の平均値を到来するパルスの真のパルス繰返間隔の値と仮定した上で、その値を用いてそれぞれの受信系のＴＯＡ初期値を算出し、その時間差からパルスの到来する方位を求めている。このため、それぞれの受信系で算出したパルス繰返間隔の値が異なる場合に、収束に必要なパルス数を少なく抑えることができる。
【００７２】
実施の形態３.
本実施の形態では、受信部においてパルスが検出できず、パルス抜けが発生した場合であっても、パルス到来方位を検出することができる時間差方位検出装置について説明する。
【００７３】
図４は、本発明の実施の形態３による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、受信系信号処理部２０ａがパルス抜け検出部２２ａを備え、受信系信号処理部２０ｂがパルス抜け検出部２２ｂを備えて構成され、各パルス抜け検出部２２ａ，２２ｂが、それぞれ受信部１０ａ，１０ｂにおけるパルス抜けを検出している。
【００７４】
受信部１０ａ，１０ｂは、受信状態が不安定でパルスを検出することができない場合があり、このような場合に特定のパルスのみが検出されないパルス抜けが発生する。パルスの記録抜けが発生すると、パルス繰返間隔として真値の整数倍（２倍以上）前後の値が算出されることになる。
【００７５】
ｘ軸方向にパルスの到来順番号ｉをとり、ｙ軸方向にＴＯＡ［ｉ］をとって、到来パルスをプロットすると、パルス抜けがない場合は、ほぼ線形にプロット点が並ぶ。ところが、パルス抜けが発生すると、プロット点が線形に並ばなくなる。このため、ＰＲＩ算出部２１ａ，２１ｂにおいて、パルス繰返間隔を正しく算出することができない。
【００７６】
パルス抜け検出部２２ａは、受信部１０ａにおけるパルス抜けが発生した場合に、到来パルス番号を変更する。これにより、ＰＲＩ算出部２１ａにおいてパルス繰返間隔を正しく算出することができる。パルス抜け検出部２２ａは、パルス抜けの発生を検出し、パルス到来順番号を、パルス抜けなく全パルスを受信した場合のパルス到来順番号に変更する。これにより、受信部１０ａで検出されたパルスのプロット点を線形に並べることができる。パルス抜け検出部２２ｂも、パルス抜け検出部２２ａと全く同様にして、受信部１０ｂにおいてパルス抜けが発生した場合に、到来パルス番号を変更する。
【００７７】
次に、パルス到来順番号変更の手順の一例について説明する。まず、ＴＯＡ［２］−ＴＯＡ［１］を仮パルス繰返間隔（仮ＰＲＩ）とし、仮ＰＲＩの整数倍の時刻間隔毎にパルスが存在するかを判別する。まず、ＴＯＡ［１］から２倍の仮ＰＲＩ時間後の時刻を中心としてパルスサンプリング間隔の１０〜２０倍程度の時間幅を設定し、その中にＴＯＡ［３］があることを確認する。パルスが存在する場合、ＴＯＡ［３］−ＴＯＡ［２］と仮ＰＲＩの平均を算出し、仮ＰＲＩとして更新する。次に、仮ＰＲＩの３倍、４倍、…した時間をＴＯＡ［１］に加算した時刻を中心に時間幅を設定し、パルスの有無を順次確認する。
【００７８】
また、検出した１番目と２番目のパルスの間にパルス抜けがある場合を考慮し、ＴＯＡ［１］に算出した仮ＰＲＩの１/２倍、１/３倍、…を加算した時刻を中心に前出の時間幅を設定し、パルスの有無を判別する。パルスが存在する場合は、順次上記と同様の操作を繰り返す。パルスが存在しない場合には、パルス抜けが発生していると判断し、以後のパルス到来順番号を繰り下げ、順次パルスの有無を確認し、パルス到来順番号を更新する。この時、パルス抜けの箇所は欠番とする。
【００７９】
なお、到来するパルスのパルス繰返間隔が分かっている場合は、既知のパルス繰返間隔を仮ＰＲＩとして前記の処理を簡略化できる。このようにしてパルス抜けの発生している箇所以後のパルス到来順番号を順次繰り下げることによって、パルス抜けがない場合のパルス到来順番号に変更した後、ＰＲＩ算出部２１ａ、２１ｂにおいて(５)式からパルス繰返間隔が算出される。
【００８０】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、パルス検出部を備え、パルスの記録抜けが発生した場合に、記録したパルス列のパルス到来時刻からそのパルス抜けを検出してパルス到来順番号を変更している。このため、受信状況により間欠的にしかパルスを検出することが出来ないような場合でも、パルス到来方位を算出することができる。
【００８１】
実施の形態４.
本実施の形態では、所定パターンのパルスがフレーム周期ごとに到来する場合であっても、パルス到来方位を検出することができる時間差方位検出装置について説明する。
【００８２】
図５は、本発明の実施の形態４による時間差位相検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、受信系信号処理部２０ａがフレーム抽出部２３ａを備え、受信系信号処理部２０ｂがフレーム抽出部２３ｂを備えて構成され、各フレーム抽出部２３ａ，２３ｂは、フレーム周期ごとのパルスを抽出している。
【００８３】
図６は、受信系信号処理部２０ａ，２０ｂの動作の一例について説明するための図である。この図には、所定のパターンで間隔の異なるパルス繰返間隔が一定周期(以下、フレーム周期という)ごとに現れるスタガ等の目標の場合に受信されるパルスが示されている。パルス到来順にｘ軸方向にパルスの入力順番号ｉと、ｙ軸方向にＴＯＡ［ｉ］をプロットすると、プレーム内のパルス繰返間隔は一定でないため、プロット点が線形に並ばず、パルス繰返間隔を正確に算出することができない。
【００８４】
フレーム抽出部２３ａは、受信部１０ａにおける受信パルスについて、フレーム周期を検出し、フレーム周期ごとのパルスのみを抽出する。抽出されたパルスは、プロット点を線形に並べることができるため、ＰＲＩ算出部２１ａにおいて図示したフレーム周期をパルス繰返間隔として正しく算出することができる。この時、該当するパルス以外は欠番とされる。フレーム抽出部２３ｂも、フレーム抽出部２３ａと全く同様にして、受信部１０ｂにおける受信パルスについて、フレーム周期を検出し、フレーム周期ごとのパルスのみを抽出する。
【００８５】
次に、フレーム周期検出手順の一例を示す。まず、ＴＯＡ［ｑ］−ＴＯＡ［１］（ただしｑ＝２，３，４，…：２以上の整数）で算出した仮フレーム周期を使用して、ＴＯＡ［１］から（ｑ＋１）倍のフレーム周期後の時刻を中心としてパルスサンプリング間隔の１０〜２０倍程度の時間幅を設定し、その中に到来パルスがあるかを判別する。その時間幅にパルスがあった場合、フレームパルスを検出したと判断し、ＴＯＡ［ｑ＋１］−ＴＯＡ［１］とフレーム周期の平均を算出し、フレーム周期を更新する。次に、仮フレーム周期の３倍、４倍、…（３以上の整数倍）した時間をＴＯＡ［１］に加算した時刻を中心に時間幅を設定し、パルスの有無を順次確認する。また、ＴＯＡ［１］と最初のフレームパルスの間にパルス抜けがある場合を考慮し、ＴＯＡ［１］に算出した仮フレーム周期の１/２倍、１/３倍、…を加算した時刻を中心に前出の時間幅を設定し、パルスの有無を確認し、存在する場合は、順次上記と同様の操作を繰り返す。
【００８６】
なお、到来するパルスがスタガ等のフレームを持つ目標でそのフレーム周期が分かっている場合は、既知のフレーム周期を仮フレーム周期とすることにより、前記の処理を簡略化することができる。
【００８７】
このようにしてフレーム周期をパルス繰返間隔と想定し、フレーム周期ごとのパルスを抽出することにより、ＰＲＩ算出部２１ａ，２１ｂにおいて、式（５）により正確なフレーム周期を算出することができる。
【００８８】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、スタガ等のフレーム周期を持つ複雑信号などが到来した場合に、各フレーム周期内の同一ポジションパルスを抽出し、フレーム周期をパルス繰返間隔と想定することで、パルス到来方位を算出することができる。
【００８９】
実施の形態５.
実施の形態４では、フレーム周期ごとに到来する特定のパルスに着目して、パルス到来方位を求めたが、本実施の形態では、フレーム周期ごとに到来する各パルスに着目して、パルス到来方位を求める場合の例について説明する。
【００９０】
図７は、本発明の実施の形態５による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、図７の時間差方位検出装置の信号処理部３０が、時間差平均算出部３５を備えて構成され、複数の時間差Ｔｄについて平均値を求めている。
【００９１】
フレーム抽出部２３ａは、フレーム周期ごとに到来するパルスを抽出する実施の形態４に記載の処理を全てのパルスについて行う。すなわち、フレーム周期内の１つのパルスのみについて抽出処理を行うだけでなく、フレーム周期内の各パルスそれぞれについて同様のパルス抽出を行う。従って、フレーム抽出部２３ａからは、フレーム内のパルス数に相当するパルス列が出力される。ＰＲＩ算出部２１ａは、この様にして抽出されたパルス列のそれぞれについて、式（７）によりフレーム周期をパルス繰返間隔として算出する。フレーム抽出部２３ｂおよびＰＲＩ算出部２１ｂも、受信部１０ｂの受信パルスについて、全く同様の動作を行う。
【００９２】
図８は、受信系信号処理部２０ａ，２０ｂの動作の一例について説明するための図である。この図には、図６（実施の形態４）と同様の受信パルスが示されている。実施の形態４では、４ポジションのスタガの場合であっても、１つのポジションのパルスに着目し、そのフレーム周期に基づいてパルス到来方位を算出している。これに対し、本実施の形態では、１フレーム内の各ＰＲＩポジションのパルスそれぞれについて図示したフレーム周期の値を求める。
【００９３】
ＰＲＩ平均値算出部３４は、１フレーム内の各ＰＲＩポジションごとに、各受信系１ａ，１ｂで求められたパルス繰返間隔ｘ_a，ｘ_bの平均値を求め、複数パルス時間差算出部３２は、各ＰＲＩポジションごとに、式（１０）および式（６）により各受信系１ａ，１ｂにおけるパルス到来時刻の時間差Ｔｄを求める。
【００９４】
時間差平均算出部３５は、この様にして求められた複数の時間差Ｔｄ、すなわち、１フレーム内のＰＲＩポジションごとの時間差Ｔｄについて平均値を求め、パルス到来時刻の時間差Ｔｄとして方位算出部３３へ出力する。方位算出部３３は、この時間差Ｔｄに基づいて、式（２）によりパルス到来方位を算出する。
【００９５】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、スタガ等のフレーム周期を持つ複雑信号などが到来した場合に、各ＰＲＩポジションのパルス毎にそれぞれフレーム周期の値を求め、ＰＲＩポジション数の時間差の平均値を算出することにしたので、時間差の算出精度を向上することができ、パルス到来方位の算出精度を向上させることができる。
【００９６】
実施の形態６.
本実施の形態では、各受信系での受信パルスから対応するパルスを抽出し、抽出されたパルスに基づいて、信号源のパルス繰返間隔またはフレーム周期を求める時間差方位検出装置の例について説明する。

【００９７】
図９は、本発明の実施の形態６による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、図３の時間差方位検出装置が、受信パルス比較部４１を備えて構成される。ＰＲＩ算出部２１ａ，２１ｂは、受信パルス比較部４１により、対応するパルスについてパルス繰返間隔を求めている。
【００９８】
各空中線１１ａ，１１ｂに入射したパルスは、それぞれのパルス検出機能１２ａ，１２ｂにおいて検出され、パルス到来時刻と共に記録される。受信パルス比較部４１は、一方の受信系（例えば受信系１ａ）の各受信パルスのパルス到来時刻に基づいて、当該パルスの他方の受信系（例えば１ｂ）におけるパルス到来時刻を求める。他方の受信系１ｂは、受信パルス比較部４２で求められたパルス到来時刻に基づいて、一方の受信系１ａの受信パルスに対応するパルスを抽出し、抽出パルスについてパルス繰返間隔を求める。
【００９９】
受信パルス比較部４１により、一方の受信系の各受信パルスのパルス到来時刻を基準にして他方の受信パルスを抽出する方法の一例について説明する。まず、受信系１ａと受信系１ｂ間で到達するパルスの時間差の最大値Ｔｄ_maxは式（１）より次のように算出される。
【０１００】
【数１１】

【０１０１】
この時間差Ｔｄ_maxを、受信系１ａの受信パルスの各パルス受信時刻に加算して、対応するパルスの受信系１ｂでのパルス受信時刻を予測する。この時刻を中心としてパルスサンプリング間隔の１０〜２０倍程度の時間幅を設定し、受信系１ｂの受信パルスの有無を判別する。この結果、受信系１ｂにおいて当該時間幅内にパルスが存在しなかった場合には、対応する受信系１ａのパルスは、後の処理に用いられない。
【０１０２】
同様にして、受信系１ｂの各受信パルスの各ＴＯＡからＴｄ_maxを減算した時刻を中心として上記時間幅を設定し、受信系１ａ側のパルスの有無を判別する。受信系１ａにおいて当該時間幅内にパルスが存在しなかった場合には、対応する受信系１ｂのパルスも後の処理に用いられない。
【０１０３】
これらの処理後に残るパルスは各受信系１ａ，１ｂにおいて対応したパルスとなる。ＰＲＩ算出部２１ａ２１，ｂは、各受信系２１ａ，１ｂごとに、これら対応するパルスに基づいてパルス繰返間隔を算出する。ただし、各受信系１ａ，１ｂのパルスは不等間隔でも良く、算出されるパルス繰返間隔は、抽出されたパルスのパルス繰返間隔の平均値となる。この後の処理は実施の形態１の場合と同様である。
【０１０４】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、対応するパルスを抽出した後で、各受信系で複数のパルスからパルス繰返間隔の算出を行っているため、パルス繰返間隔が固定の目標信号だけではなく、不等間隔で到来するジッタやスタガ等の信号に関してもパルス到来方位を算出する事が可能となる。また、各受信系で記録するパルス抜けが発生する場合でもパルス抜けに対する処置を行う必要がない。
【０１０５】
実施の形態７.
本実施の形態では、受信帯域幅内に複数の信号源から発信されたパルスが入力される場合に、受信パルスを目標ごとに分類し、目標ごとにパルス到来方位を検出する時間差方位検出装置の例について説明する。
【０１０６】
図１０は、本発明の実施の形態７による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、図３の時間差方位検出装置が、受信系信号処理部２０ａに目標パルス分離部２４ａを備え、受信系信号処理部２０ｂに目標パルス分離部２４ｂを備えて構成され、各受信系１ａ，１ｂにおいて受信パルスを目標ごとに分類している。
【０１０７】
実施の形態１〜６では、単一の信号源から発信されたパルスのみを受信する場合について説明したが、受信帯域幅内に複数の信号源から発信されたパルスが入力される場合、到達するパルスを順に並べて処理するとパルス繰返間隔の算出が不可能となる。このため、目標ごとのパルスに分類した後に、パルス繰返間隔を算出する必要がある。
【０１０８】
目標パルス分離部２４ａは、予め与えられた目標の特徴量に基づいて、受信パルスを目標ごとに分離する。目標を分離する方法には、特徴量として周波数分布、パルス繰返間隔、パルス幅などパルス諸元を用いる既知の方法を採用することができる。各目標ごとに分類されたパルスは、目標ごとにパルス繰返間隔が算出され、目標ごとに受信系間のパルス到来時刻の時間差が算出され、目標パルス源ごとにパルス到来方位が算出される。
【０１０９】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、受信系で記録したパルス全てを順に並べるのではなく、受信パルス諸元から目標ごとのパルスに分類した後に、パルス到来方位を算出する機能を備えているので、複数の異なる信号源のパルスを受信する場合でも、各目標ごとにパルス到来方位を算出することができる。
【０１１０】
実施の形態８.
実施の形態１〜７では、２つの受信系を用いて方探を行う場合について説明したが、本実施の形態では、３以上の受信系を用いて、各受信系における受信パルスに基づいてパルス到来方位を算出する時間差方位検出装置の例について説明する。
【０１１１】
図１１は、本発明の実施の形態８による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、３以上の受信系１ａ，１ｂ，１ｘと、信号処理部３０により構成される。各信号処理部１ａ，１ｂ，１ｘは、図３の信号処理部と同様の構成からなり、信号処理部３０は、図３の信号処理部に方位平均算出部３６を備えて構成される。
【０１１２】
同一パルス源から発生されたパルスが、各受信系１ａ，１ｂ，１ｘにおいて受信されると、対応するパルスについて各受信系からパルス繰返間隔が出力される。ＰＲＩ平均値算出部３４は、受信系のペア（２つの受信系）について、パルス繰返間隔の平均値を算出する。この受信系ペアは、３以上の受信系のいずれか２つの受信系の組み合わせからなり、ＰＲＩ平均値算出部３４は、全ての組み合わせについて、組み合わせごとにパルス繰返間隔の平均値を求める。
【０１１３】
複数パルス時間差算出部３４は、各組み合わせごとにパルス到来時刻の時間差を求め、方位算出部３３は、各組み合わせごとにパルス到来方位を求める。この様にして、パルス到来方位が、受信系ペアの組み合わせの数だけ求められる。方位平均算出部３６は、これらのパルス到来方位の平均を求めて、パルス到来方位とする。
【０１１４】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、３つ以上の受信系を用いることにより、対応できる覆域を空中線の配置により拡大することができ、さらに、統計処理に使用するパルス数が増え、それぞれの受信系のペアから算出するパルス到来方位の平均値を求めることにより、パルス到来方位の算出精度を向上させることができる。
【０１１５】
実施の形態９.
実施の形態８では、３以上の受信系を用い、受信系ペアの組み合わせの全てついてパルス到来方位を算出する場合について説明した。本実施の形態では、全組み合わせ数よりも少ない数の受信系ペアについてパルス到来方位を算出する場合の例について説明する。
【０１１６】
図１２は、本発明の実施の形態９による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、３以上の受信系を有する図１１の時間差方位検出装置の信号処理部３０に受信系選択部３７を備えて構成される。
【０１１７】
受信系選択部３７は、３以上の受信系１ａ，１ｂ，１ｘについて、２つの受信系からなる受信系ペアを生成する際、受信系の全ての組み合わせを生成するのではなく、全ての組み合わせ数よりも少ない数の受信系ペアを選択する。例えば、各受信系でのパルス信号強度または各受信系におけるパルス繰返間隔に基づいて、受信系ペアを選択することができる。つまり、各受信系１ａ，１ｂ，１，ｘに到来するパルスの信号強度が安定している順に所定数（全組み合わせ数よりも少ない）の組み合わせを選択する。あるいは、受信系１ａ，１ｂ，１ｘの各組み合わせについてパルス繰返間隔の値の差を求め、パルス繰返間隔の値の差が小さい順に所定数の組み合わせを選択する。
【０１１８】
ＰＲＩ平均値算出部３４は、ＰＲＩ平均値算出部３４は、受信系選択部３７により選択された各受信系ペアについて、組み合わせごとにパルス繰返間隔の平均値を求める。複数パルス時間差算出部３４は、各組み合わせごとにパルス到来時刻の時間差を求め、方位算出部３３は、各組み合わせごとにパルス到来方位を求める。この様にして、パルス到来方位が、受信系選択部３７により選択された受信系ペアの数だけ求められる。方位平均算出部３６は、これらのパルス到来方位の平均を求めて、パルス到来方位とする。
【０１１９】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、３つ以上の受信系でパルスを受信する場合に、全ての受信系のペアの組み合わせよりも少ない所定数の受信系のペアを抽出し、不安定な受信系のパルスを用いることなくパルス到来方位を算出することにより、安定して高精度なパルス到来方位を算出することができる。
【０１２０】
実施の形態１０.
実施の形態１〜９では、それぞれの受信系で１回のパルス蓄積動作で蓄積されたパルス群からパルス到来方位を算出する場合について説明したが、この実施の形態では、連続して複数回の蓄積動作を実施し、各蓄積動作ごとに算出されるパルス到来方位に基づいてパルス到来方位を算出する場合の例について説明する。
【０１２１】
図１３は、実施の形態１０による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、図３の時間差方位検出装置の信号処理部３０に累積平均方位算出部３８を備えて構成される。この累積平均方位算出部３８は、方位算出部３３により求められたパルス到来方位を逐次平均化し、累積平均されたパルス到来方位を算出する。
【０１２２】
各受信系１ａ，１ｂは、１回のパルス蓄積動作ごとにパルス繰返間隔を求めて信号処理部３０へ出力する。方位算出部３３は、これらのパルス繰返間隔に基づいて、１回のパルス蓄積動作ごとにパルス到来方位を求めている。累積平均方位算出部３８は、方位算出部３３により算出されるパルス到来方位について、複数回（２以上）のパルス蓄積動作にわたる平均値を算出し、この平均値をパルス到来方位とする。
【０１２３】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、複数回のパルス蓄積動作にわたってパルス到来方位を算出するため、蓄積ごと誤差を平均化によって極小化し、高精度なパルス到来方位を得ることができる。
【０１２４】
実施の形態１１.
時間差方位検出装置を構成する各受信系と信号発生源との相対方位が時刻とともに変化する場合、パルス蓄積動作ごとに算出されるパルス到来方位は変化することになる。このため、本実施の形態では、各受信系と信号発生源との相対方位が変化する場合にも適用できる時間差方位検出装置の例について説明する。
【０１２５】
図１４は、本発明の実施の形態１１による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、受信系１ａ，１ｂ、自己位置測定部４２および信号処理部３０からなる。各受信系１ａ，１ｂの信号処理部２０ａ，２０ｂは、それぞれ自己位置記録部２６ａ，２６ｂを備えるとともに、信号処理部３０は、位置標定部３９を備えて構成される。
【０１２６】
自己位置測定部４２は、自己の位置情報を検出している。この位置検出は、例えばＧＰＳ（Grobal Positioning system）等の測位装置を用いて行われ、例えば位置情報として緯度および経度が検出される。検出された位置情報は、各受信系１ａ，１ｂに出力される。自己位置記録部２０ａ，２０ｂは、この位置情報をパルス検出部１２ａ，１２ｂにより検出されたパルスに付加して記録する。
【０１２７】
位置標定部３９は、パルス到来方位、パルス到来時刻および位置情報に基づいて、自己位置からパルス到来方向への方位線を地図上に作図する。この様にして作成された地図は画面表示される。パルス蓄積ごとのパルス到来方位または一定時間ごとのパルス到来方位を方位線として同一の地図上に表示することによって、これらの方位線の交点が集まる付近にパルス発生源があると推定することができる。
【０１２８】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、信号源と自己の相対位置が時刻ととも変化する場合に、算出されるパルス到来方位をその時刻と自己の位置情報ととともに記録し、地図上で自己の位置から信号源へ算出した方位を複数作図することにより、その交点付近に信号源があると推定することができる。
【０１２９】
【発明の効果】
本発明による時間差方位検出装置は、各受信系ごとに求められた複数のパルス到来時刻に対し統計処理を行って、これら複数のパルス到来時刻に基づいて受信系間のパルス到来時刻の時間差を求め、更に、当該時間差に基づいてパルス到来方位を求めている。このため、パルス到来時刻の時間差の精度を向上させ、パルス到来方位の検出精度を向上させることができる。従って、受信系ごとに１つのパルス到来時刻に基づいて、パルス到来方位を求める従来の時間差方位算出装置に比べ、パルス到来方位を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図２】 受信系１ａ，１ｂにおいて順に受信されたパルスのパルス到来時刻をプロットした図である。
【図３】 本発明の実施の形態２による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である
【図４】 本発明の実施の形態３による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図５】 本発明の実施の形態４による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図６】 受信系信号処理部２０ａ，２０ｂの動作の一例について説明するための図であり、スタガ信号を受信した場合の例が示されている。
【図７】 本発明の実施の形態５による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図８】 受信系信号処理部２０ａ，２０ｂの動作の一例について説明するための図であり、スタガ信号を受信した場合の例が示されている。
【図９】 本発明の実施の形態６による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１０】 本発明の実施の形態７による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１１】 本発明の実施の形態８による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１２】 本発明の実施の形態９による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１３】 本発明の実施の形態１０による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１４】 本発明の実施の形態１１による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１５】 従来の時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１６】 時間差方位測定装置の原理を説明するための説明図である。
【図１７】 受信系１ａ，１ｂにおける受信パルスを示した図である。
【図１８】 パルス検出機能における動作を示したタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｘ 受信系、１０ａ，１０ｂ，１０ｘ 受信部、
１１ａ，１１ｂ，１１ｘ 空中線、１２ａ，１２ｂ，１２ｘ パルス検出部、
２０ａ，２０ｂ，２０ｘ 信号処理部、
２１ａ，２１ｂ，２１ｘ ＰＲＩ算出部、２２ａ，２２ｂ パルス抜け補完部、
２３ａ，２３ｂ フレーム抽出部、２４ａ，２４ｂ 目標パルス分離部、
３０ 信号処理部、３１ 単パルス時間差算出部、
３２ 複数パルス時間差算出部、３３ 方位算出部、
３４ ＰＲＩ平均値算出部、３５ 時間差平均算出部、３６方位平均算出機能、
３７ 受信系選択部、３８ 累積平均方位算出部、３９ 位置標定部、
４１ 受信パルス比較部、４２ 自己位置測定部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a time difference azimuth detecting device, and more specifically, using two or more antennas, each of the antennas receives a pulse signal such as a radar pulse repeatedly transmitted from a pulse transmission source, and from the time difference between the arrival times of the pulses. The present invention relates to an improvement of a time difference azimuth detecting device for measuring the azimuth of a pulse transmission source.
[0002]
[Prior art]
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example of a conventional time difference azimuth detecting device. This time difference azimuth detecting device includes receiving systems 1 a and 1 b and a signal processing unit 30. The reception system 1a includes an antenna 11a that receives a pulse signal, and a pulse detection unit 12a that sequentially detects incoming pulses and adds and records a pulse arrival time (TOA).
[0003]
Similarly to the reception system 1a, the reception system 1b includes an antenna 11b that receives a pulse signal and a pulse detection unit 12b that sequentially detects incoming pulses and adds and records the arrival time of the pulses. However, the antenna 11b of the receiving system 1b is installed at a location separated from the antenna 11a of the receiving system 1a by a predetermined distance. The pulse detection unit 12b of the reception system 1b is time-synchronized with the pulse detection unit 12a of the reception system 1a.
[0004]
The signal processing unit 30 includes a single pulse time difference calculation unit 31 that calculates the time difference between the pulse arrival times in the reception systems 1a and 1b for each pulse, and a direction calculation unit 33 that calculates the arrival pulse direction based on the time difference between the pulse arrival times. Consists of. The single pulse time difference calculation unit 31 obtains the time difference between the receiving systems 1a and 1b for each corresponding pulse with respect to the pulses in which the pulse arrival times are recorded in the receiving systems 1a and 1b. The direction calculation unit 33 calculates the arrival pulse direction based on the time difference between the pulse arrival times, the distance between the antennas 11a and 11b, and the radio wave propagation speed.
[0005]
Next, the operation will be described. FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining the principle of the time difference azimuth measuring apparatus. Two antennas 11a and 11b are installed at a distance L, and a state in which a pulse signal is incident on these antennas 11a and 11b is shown. The pulse signals incident on the antennas 11a and 11b are the same signals emitted from the same signal source (not shown). At this time, a time difference Td is generated at the time when the pulse reaches the antennas 11a and 11b. If the distance between the two antennas 11a and 11b is L, the incident angle of the pulse from the front direction connecting the two antennas 11a and 11b is θ, and the propagation speed of the pulse is C, the time difference Td is expressed by the following equation. Is done.
[0006]
[Expression 1]

[0007]
Since the incident angle θ of the pulse signal is the arrival direction of the pulse, the arrival direction θ of the pulse can be calculated as follows by modifying Equation (1).
[0008]
[Expression 2]

[0009]
The pulses incident on the antennas 11a and 11b are detected by the pulse detectors 12a and 12b of the receiving systems 1a and 1b, and the pulse arrival times are recorded in the detection order. Thereafter, the single pulse time difference azimuth calculating unit 31 calculates the time difference between the pulse arrival times recorded by the two receiving systems 1a and 1b. This time difference is obtained in units of pulses for the corresponding pulses detected by the receiving systems 1a and 1b.
[0010]
The azimuth calculation unit 33 obtains the arrival direction of the pulse based on the time difference of the pulse arrival times obtained by the single pulse time difference azimuth calculation unit 31. In other words, the arrival direction of the pulse is calculated from the time difference Td of the pulse arrival time, the distance L between the antennas 11a and 11b, and the propagation speed C of the pulse, using Equation (2).
[0011]
As a publicly known document disclosing such a conventional time difference azimuth detecting device, there is JP-A-9-318724. In this document, not only the time difference azimuth detector using two reception systems, but also two or more reception systems are used to obtain two or more time differences in pulse arrival times, and the direction of the radio wave source is statistically determined based on these time differences. A time difference azimuth detecting device to be obtained is disclosed.
[0012]
By using a time difference azimuth detecting device having three or more reception systems, it is possible to obtain three or more pulse arrival times for the corresponding pulses and obtain two or more time differences of reception times. In this case, a straight line obtained from the time difference between the distance between the antennas and the reception time can be obtained by utilizing the relationship expressed by the linear expression between the distance between the antennas and the reception time of the incident radio wave from the radio wave source. The direction of the radio wave source can be obtained statistically from the slope of the.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in FIG. 17, the conventional time difference azimuth measuring apparatus calculates the time difference Td of the pulse arrival times for each corresponding pulse unit in a plurality of receiving systems, and calculates the arriving pulse azimuth. The error factors affecting the azimuth measurement result θ include L and Td. If the error of the distance L between the antennas is ∂L and the error of the time difference Td is ∂Td, the obtained error dθ of the azimuth θ From 2), it is expressed as follows.
[0014]
[Equation 3]

[0015]
Among these, since it is relatively easy to install each antenna to such an extent that the influence of the error ∂L on the distance between the antennas is sufficiently small, it has not been a problem. However, there is a problem that the time difference error ∂Td is a large error factor of the pulse arrival direction θ for the following reason.
[0016]
FIG. 18 is a timing chart showing the operation in the pulse detection function. When a pulse is detected by the pulse detection function, the detection is usually made for a pulse exceeding a threshold for pulse detection, and the pulse arrival time is added and recorded. However, the waveform of the received pulse has various rise times due to the characteristics of the transmission source and is not stable. In addition, it is necessary to set an appropriate threshold according to the signal reception state. For this reason, detection often becomes unstable in practice. Furthermore, even if the accuracy of the clock for detecting the pulse can be increased, it is difficult to set the sampling interval sufficiently fine with respect to the rise time of the pulse.
[0017]
As a result, the pulse arrival time generates errors due to distortion and detection accuracy of the pulse waveform, as well as quantization errors due to the sampling interval of the pulse detection of the receiving system, which causes the necessary pulse arrival in each receiving system. The problem is that it is too large for the time measurement accuracy.
[0018]
Also, in the above-mentioned known documents, after converting a pulse signal into a video signal using a digital waveform memory, a method of sampling at high speed and obtaining a time difference from the video waveform, or installing a large number of reception systems, the time difference and antenna Proposals have been made to try to improve the accuracy of the time difference using the linearity between the distances. However, as long as the time difference is compared for each corresponding pulse incident on each receiving system, there is a limit to improvement in accuracy due to the error factors. In addition, when such a method is adopted, a large number of receiving systems are required to improve accuracy, and there is a problem that the apparatus scale becomes too large.
[0019]
The present invention has been made in view of the problems of the conventional techniques as described above, and an object thereof is to provide a time difference azimuth detecting device capable of measuring a pulse arrival azimuth with high accuracy without increasing the device scale. It is said.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a time difference azimuth detecting device according to the present invention, wherein two or more receiving systems that receive a series of pulse signals coming from the same pulse transmission source, and the pulse arrival azimuth based on the pulse arrival time in each receiving system. It is a time difference azimuth detecting device including a signal processing unit to be obtained.
[0021]
The reception system includes an antenna that receives a series of pulse signals, and a pulse detection unit that detects a reception pulse and obtains a pulse arrival time for each reception pulse. In addition, the signal processing unit for each reception system for a plurality of pulse arrival times related to a series of pulse signals obtained in each reception system. In the case of linear approximation Multi-pulse time difference calculation unit that calculates the time difference between the pulse arrival times between the receiving systems, and the direction to determine the pulse arrival direction based on the time difference between the obtained pulse arrival times, the distance between the antennas of each receiving system, and the propagation speed of the pulse signal A calculation unit is provided.
[0022]
With such a configuration, the time difference of the pulse arrival times between the reception systems can be obtained based on the plurality of pulse arrival times obtained by each reception system, and the pulse arrival direction can be obtained. Therefore, the pulse arrival direction can be detected with higher accuracy than the conventional time difference direction detection device that determines the pulse arrival direction based on one pulse arrival time determined for each reception system.
[0023]
According to the time difference azimuth detecting apparatus of the present invention as set forth in claim 2, the multiple pulse time difference calculation unit is configured to obtain a plurality of pulse arrival times related to a series of pulse signals obtained in each reception system for each reception system. Is used to determine the difference between the initial values of the pulse arrival times in the case of linear approximation using. With such a configuration, it is possible to perform statistical processing on a plurality of pulse arrival times and obtain a time difference between the pulse arrival times between the reception systems.
[0024]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a time difference azimuth detecting apparatus according to the present invention, wherein the receiving system includes a PRI calculating unit that performs statistical processing on a plurality of pulse arrival times obtained by the pulse detecting unit to obtain a pulse repetition interval. Configured. In addition, the signal processing unit includes a PRI average value calculation unit that calculates an average value of pulse repetition intervals obtained by the PRI processing unit of each reception system. Further, the plural pulse time difference calculation unit is configured to obtain a time difference of pulse arrival times between the reception systems based on an average value of pulse repetition intervals obtained by the PRI average value calculation unit.
[0025]
With such a configuration, the pulse repetition interval can be obtained by performing statistical processing for each reception system, and when the pulse repetition interval is different for each reception system, the time difference of the pulse arrival time is converged quickly. Can do. Therefore, the number of reception pulses necessary for convergence can be suppressed.
[0026]
In the time difference azimuth detecting apparatus according to the present invention as set forth in claim 4, the PRI calculating unit obtains a slope of a straight line when a plurality of pulse arrival times obtained by the pulse detecting unit are linearly approximated using a least square method. Configured to seek. With such a configuration, it is possible to perform statistical processing on a plurality of pulse arrival times and obtain pulse repetition intervals.
[0027]
According to the time difference azimuth detecting apparatus of the present invention as set forth in claim 5, the receiving system is a pulse that constitutes a series of pulse signals based on a plurality of pulse arrival times obtained by the pulse detector, And a missing pulse detection unit that discriminates pulses that have not been detected in the unit.
[0028]
In the time difference azimuth detecting apparatus according to the sixth aspect of the present invention, the pulse detecting unit assigns a pulse arrival sequence number to each received pulse in the order of arrival of the received pulses, and the pulse missing detecting unit is provided by the pulse detecting unit. When an undetected pulse is detected, the arrival sequence number to be assigned to the undetected pulse according to the arrival sequence is omitted, and the pulse arrival sequence number assigned to the received pulse by the pulse detector is corrected, and the plurality of pulses The time difference calculation unit is configured to obtain a time difference of the pulse arrival times between the reception systems based on the pulse arrival times and arrival sequence numbers of the reception pulses.
[0029]
In the time difference azimuth detecting device according to the present invention as set forth in claim 7, a series of pulse signals in which a pattern composed of a plurality of pulse signals having different pulse repetition intervals is repeated every frame period comes from the same pulse transmission source. The reception system obtains a frame period based on the pulse reception times of the plurality of reception pulses obtained by the pulse detection unit, and receives the reception detected at the same position within the frame period from the plurality of reception pulses. A frame extraction unit for extracting pulses is provided.
[0030]
The time difference azimuth detecting apparatus according to the present invention as set forth in claim 8 is configured such that the pulse extraction unit extracts a received pulse detected at one position in a frame period. Further, the PRI calculating unit obtains a pulse repetition interval based on the pulse arrival time of the extracted received pulse, and the multiple pulse time difference calculating unit calculates the received pulse extracted by the pulse extracting unit of each receiving system. Based on this, the time difference between the pulse arrival times between the receiving systems is determined.
[0031]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the time difference azimuth detecting apparatus according to the present invention, wherein the pulse extracting unit extracts a received pulse for each position with respect to two or more positions in the frame period. The PRI calculating unit obtains a pulse repetition interval for each position based on the pulse arrival time of the received pulse extracted for each position in the frame period. The PRI average value calculation unit obtains an average value of pulse repetition intervals obtained by the PRI processing unit of each reception system for each position in the frame period. The plural pulse time difference calculation unit obtains a time difference of pulse arrival times between reception systems for each position in the frame period. The signal processing unit includes a time difference average calculation unit that calculates an average of time differences between pulse arrival times obtained for each position in the frame period.
[0032]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a time difference azimuth detecting device according to the present invention, comprising: a reception pulse comparison unit that extracts a corresponding reception pulse between reception systems based on a pulse arrival time of a reception pulse detected in each reception system. Composed. The PRI calculation unit is configured to obtain a pulse repetition interval based on the pulse arrival time of the extracted reception pulse.
[0033]
In the time difference azimuth detecting device according to the present invention as set forth in claim 11, the received pulse comparing unit calculates a predetermined time difference from the arrival time of the pulse based on the received pulse detected by the pulse detecting unit of one receiving system. And receiving pulses detected by the pulse detector of the other receiving system.
[0034]
A time difference azimuth detecting device according to the present invention as set forth in claim 12 is provided with a target pulse separation unit for separating the received pulse for each target based on the pulse specifications of the received pulse detected in each receiving system. . The PRI calculation unit obtains a pulse repetition interval for each target based on the pulse arrival time of the separated reception pulse, and the PRI average value calculation unit calculates the pulse repetition obtained by the PRI processing unit of each reception system. The average value of the return intervals is obtained for each target, the multiple pulse time difference calculation unit calculates the time difference of the pulse arrival times between the reception systems for each target, and the direction calculation unit calculates the pulse arrival direction for each target. Composed.
[0035]
A time difference azimuth detecting device according to the present invention as set forth in claim 13 is configured to include three or more of the receiving systems, and the PRI average value calculating unit is configured to obtain all the receiving system pairs obtained by combining two receiving systems. The average value of the pulse repetition interval is obtained for each receiving system pair. The PRI average value calculation unit calculates an average value of pulse repetition intervals obtained by each reception system PRI processing unit for each reception system pair, and the plurality of pulse time difference calculation units calculates the time difference of the pulse arrival times between the reception systems. Is determined for each reception system pair, and the direction calculation unit is configured to determine the pulse arrival direction for each reception system pair. And the said signal processing part is provided with the azimuth | direction average calculation part which calculates | requires the average value of the pulse arrival azimuth | direction for every receiving system pair.
[0036]
In the time difference azimuth detecting device according to the present invention as set forth in claim 14, the PRI average value calculation unit selects a receiving system pair, and for each receiving system pair, the number of receiving system pairs is smaller than the total number of receiving system pairs. It is comprised so that the average value of a repetition interval may be calculated | required.
[0037]
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the time difference azimuth detecting apparatus according to the present invention, wherein the PRI average value calculation unit is configured to select a receiving system pair based on a signal intensity of a pulse or a pulse repetition interval.
[0038]
The time difference azimuth detecting apparatus according to the present invention described in claim 16 is configured such that the azimuth calculation unit detects a pulse arrival azimuth for each pulse group that sequentially arrives from the same pulse transmission source. The signal processing unit includes an azimuth average calculation unit that calculates an average value of a plurality of pulse arrival directions for each pulse group.
[0039]
In the time difference azimuth detecting device according to the present invention as set forth in claim 17, the azimuth calculating unit detects the pulse arrival azimuth for each pulse group that sequentially arrives from the same pulse transmission source, and detects its own position information. The receiving system includes a self-position recording unit that attaches the position information detected by the position information measuring unit when receiving the pulse group to the pulse group.
[0040]
The time difference azimuth detecting device according to the present invention described in claim 18 pulsates an azimuth line on a map on the basis of the pulse arrival azimuth obtained by the azimuth calculating unit and the self-position information detected by the position information measuring unit. It is provided with a position locating unit that displays each group.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. This time difference azimuth detecting device includes receiving systems 1a and 1b and a signal processing unit 30, the receiving system 1a is configured by a receiving unit 10a, and the receiving system 1b is configured by a receiving unit 10b.
[0042]
The receiving unit 10a includes an antenna 11a that receives a pulse signal and a pulse detection unit 12a that sequentially detects incoming pulses and adds and records a pulse arrival time (TOA). Similarly to the receiving unit 10a, the receiving unit 10b includes an antenna 11b that receives a pulse signal, and a pulse detecting unit 12b that sequentially detects incoming pulses and adds and records the arrival time of the pulses. However, the antenna 11b of the receiving unit 10b is installed at a location away from the antenna 11a of the receiving unit 10a by a predetermined distance. The pulse detection unit 12b of the reception unit 10b is time synchronized with the pulse detection unit 12a of the reception unit 10a.
[0043]
The signal processing unit 30 includes a multiple pulse time difference calculation unit 32 and an azimuth calculation unit 33. The multiple pulse time difference calculation unit 32 calculates the time difference by statistically processing the multiple pulses respectively recorded in the two reception systems 1a and 1b. For each receiving system 1a, 1b, the initial value (TOA initial value) of the pulse arrival time is calculated from the pulse arrival times of a plurality of pulses detected in the receiving system, and the TOA initial value obtained for each receiving system 1a, 1b The time difference Td of the values is obtained. The azimuth calculation unit 33 calculates the pulse arrival azimuth from the time difference Td, the distance L between the antennas 1a and 1b, and the radio wave propagation speed C using the equation (2).
[0044]
Next, the operation will be described. A case will be described in which a plurality of pulses sequentially transmitted from a signal source (not shown) are sequentially received by both receiving systems 1a and 1b. Pulses incident on the antennas 1a and 1b in the receiving systems 1a and 1b are detected by the pulse detectors 11a and 11b, respectively. When the pulse arrival time of the i-th received pulse for each receiving system 1a, 1b is TOA [i], the following relationship is established.
[0045]
[Expression 4]

[0046]
Here, i = 1, 2,..., N (N is an integer of 2 or more), x is a pulse repetition interval (PRI), y is an initial value of TOA, and ε is an error. Further, it is assumed that the repetition period (PRI) of pulses transmitted from the signal source does not vary with time and is substantially constant. Further, it is assumed that the antennas 1a and 1b are arranged so that the time required for the pulse signal to propagate between them is sufficiently smaller than the pulse repetition interval.
[0047]
FIG. 2 is a diagram in which the pulse arrival times of the pulses received in order in the receiving systems 1a and 1b are plotted. The horizontal axis represents the input sequence number i at equal intervals, and the vertical axis represents the pulse arrival time TOA [i]. Multiple pulses are plotted. An approximate straight line is drawn for each of the receiving systems 1a and 1b.
[0048]
In Expression (4), x corresponds to the slope of the approximate line, and y corresponds to the intercept. The intercept y is TOA [0] when the pulse arrival time is TOA [i] (i = 1, 2, 3,...), That is, the TOA initial value. Since x is a pulse repetition interval, the two approximate lines are parallel lines having substantially the same inclination. The intercept y is different in the receiving systems 1a and 1b, and the difference between the intercepts y of the two approximate lines corresponds to the distance in the vertical axis direction of the approximate lines, and the time difference between the statistical pulse arrival times between the receiving systems 1a and 1b. Td.
[0049]
The pulses of each receiving system detected by each receiving system 1a, 1b and recorded together with the pulse arrival time are sent to the multiple pulse time difference calculation unit 32, respectively. In the multiple pulse time difference calculation unit 32, the error Σε is calculated by least square approximation. ² The TOA initial value y that minimizes is obtained. Such a TOA initial value y is obtained for each of the receiving systems 1a and 1b using the following equation.
[0050]
[Equation 5]

[0051]
Using equation (5), y obtained for each receiving system 1a, 1b is expressed as y. _a , Y _b Then, the difference Td between the times at which the pulses reach the receiving systems 1a and 1b is calculated as follows.
[0052]
[Formula 6]

[0053]
In this way, the multiple pulse time difference calculation unit 32 calculates the time difference Td of the pulse arrival times in the receiving systems 1a and 1b and outputs the time difference Td to the direction calculation unit 33. The azimuth calculation unit 33 calculates the pulse arrival azimuth based on the time difference Td using Equation (2).
[0054]
As described above, the time difference azimuth detecting apparatus according to the present embodiment minimizes the measurement error and the quantization error included in the pulse arrival time by using a statistical method for the pulse arrival times of a plurality of pulses in the same reception system. The calculation accuracy of the pulse arrival time difference Td between the receiving systems is improved. For this reason, even when the pulse is detected with the same pulse detection accuracy as the conventional time difference azimuth detecting device, the pulse arrival azimuth can be calculated with higher accuracy.
[0055]
Embodiment 2.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the time difference azimuth detecting apparatus according to the second embodiment of the present invention. This time difference azimuth detecting device includes receiving systems 1 a and 1 b and a signal processing unit 30.
[0056]
The reception system 1a includes a reception unit 10a and a reception system signal processing unit 20a. Similarly to FIG. 1 (Embodiment 1), the receiving unit 10a includes an antenna 11a and a pulse detection unit 12a, and sequentially detects incoming pulses and adds and records the arrival times of pulses. The reception system signal processing unit 20a includes a PRI calculation unit 21a that calculates a pulse repetition interval (PRI). The PRI calculating unit 21a obtains a pulse repetition interval by the least square method based on a plurality of pulse arrival times (TOA) obtained by the receiving unit 10a, and outputs the pulse repetition interval to the signal processing unit 30.
[0057]
Similarly to the reception system 1a, the reception system 1b includes a reception unit 10b and a reception system signal processing unit 20b. The reception unit 10b includes an antenna 11b and a pulse detection unit 12b, and the reception system signal processing unit 20b performs pulse repetition. It consists of a PRI calculation unit 12b for obtaining a return interval. The pulse detector 12b is time-synchronized with the pulse detector 12a, as in the case of FIG. 1 (Embodiment 1).
[0058]
The signal processing unit 30 includes a PRI average value calculation unit 34, a multiple pulse time difference calculation unit 32, and an azimuth calculation unit 33. The PRI average value calculation unit 34 calculates an average value (PRI average value) of pulse repetition intervals output from the signal systems 1a and 1b. The multiple pulse time difference detection unit 32 obtains the TOA initial value for each of the receiving systems 1a and 1b by the least square method using the PRI average value, and calculates the time difference Td. The azimuth calculation unit 33 calculates the pulse arrival direction based on the obtained time difference Td, the distance between the antennas, and the radio wave propagation speed.
[0059]
Next, the operation will be described. A case where a pulse transmitted from a signal source (not shown) is received by the receiving systems 1a and 1b will be described. The pulses incident on the antennas 11a and 11b of the receiving systems 1a and 1b are detected by the pulse detectors 12a and 12b. Then, in the PRI calculation units 21a and 21b, a pulse repetition interval x that minimizes the error Σε is obtained by least square approximation. This pulse repetition interval x is calculated for each of the receiving systems 1a and 1b using the following equation.
[0060]
[Expression 7]

[0061]
X obtained for the receiving systems 1a and 1b using the equation (7) is expressed as x _a , X _b Then, the PRI average value calculation unit 34 calculates these average values, and this average value is set as the pulse repetition interval x. That is, the pulse repetition interval x is obtained by the following equation.
[0062]
[Equation 8]

[0063]
In the multiple pulse time difference calculation unit 32, an error Σε is calculated based on the pulse arrival time TOA [i] obtained by the receiving systems 1a and 1b and the pulse repetition interval x obtained by the PRI average value calculation unit 34. ² The TOA initial value y that minimizes is obtained for each of the receiving systems 1a and 1b. If equation (4) is transformed, error Σε ² Is expressed as in Equation (9). For this reason, the error Σε ² The TOA initial value y that minimizes the value can be obtained by Expression (10) using the pulse repetition interval x.
[0064]
[Equation 9]

[0065]
[Expression 10]

[0066]
Using the equation (10), y obtained for each receiving system 1a, 1b is expressed as y. _a , Y _b Then, the time difference Td at which the pulse arrives at each of the receiving systems 1a and 1b is calculated by Equation (6). In this way, the multiple pulse time difference calculation unit 32 calculates the time difference Td of the pulse arrival times in the receiving systems 1a and 1b and outputs the time difference Td to the direction calculation unit 33. The azimuth calculation unit 33 calculates the pulse arrival azimuth based on the time difference Td using Equation (2).
[0067]
When the pulse repetition interval of the arriving pulse is known in advance, the pulse arrival azimuth can be calculated from equations (10), (6), and (2) using the known pulse repetition interval x. It can also be calculated.
[0068]
Here, the tendency of convergence in the true direction according to the first and second embodiments will be examined. From equation (3), we assume the following.
[Assumption 1] The direction calculation error is affected independently for ∂L and ∂Td. Moreover, since the influence in Embodiment 1, 2 is a part regarding 部分 Td, the influence of ∂Td is examined.
[Assumption 2] When ∂Td is a small value, the azimuth calculation error dθ is proportional to ∂Td.
[0069]
In Embodiment 1, from equation (5), ∂y / ∂TOA [i] is (N ^-1 ) To converge. If the measurement error of each TOA [i] is about the same, dy is the sum of the N, so (N ^-1/2 ) To converge.
[0070]
In Embodiment 2, from equation (7), ∂x / ∂TOA [i] is (N ^-2 ) To converge. If the measurement error of each TOA [i] is the same, dx is the sum of the N, so (N ^-3/2 ) To converge. That is, x converges much faster than y. For this reason, the convergence speed of y in the equation (10) is almost equal to ΣTOA [i] / N, and (N ^-1/2 ) To converge.
[0071]
As described above, the time difference azimuth detecting device according to the present embodiment is the true pulse repetition interval value of the pulse that arrives at the average value of the pulse repetition intervals calculated from the plurality of pulses detected by the respective reception systems. As a result, the initial TOA value of each receiving system is calculated using the value, and the direction of arrival of the pulse is obtained from the time difference. For this reason, when the value of the pulse repetition interval calculated in each receiving system is different, the number of pulses required for convergence can be reduced.
[0072]
Embodiment 3.
In the present embodiment, a time difference azimuth detecting device capable of detecting a pulse arrival azimuth even when a pulse cannot be detected at a receiving unit and a pulse omission occurs will be described.
[0073]
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In this time difference azimuth detecting device, the reception system signal processing unit 20a includes a pulse missing detection unit 22a, the reception system signal processing unit 20b includes a pulse missing detection unit 22b, and each pulse missing detection unit 22a, 22b includes: Pulse missing in each of the receiving units 10a and 10b is detected.
[0074]
The receiving units 10a and 10b may not be able to detect a pulse because the reception state is unstable. In such a case, a pulse omission in which only a specific pulse is not detected occurs. When a pulse omission occurs, a value around an integer multiple (twice or more) of the true value is calculated as the pulse repetition interval.
[0075]
When the arrival order number i of the pulse is taken in the x-axis direction and TOA [i] is taken in the y-axis direction and the incoming pulse is plotted, the plot points are arranged almost linearly when there is no missing pulse. However, when missing pulses occur, the plot points do not line up linearly. For this reason, the PRI calculation units 21a and 21b cannot correctly calculate the pulse repetition interval.
[0076]
The missing pulse detection unit 22a changes the incoming pulse number when a missing pulse occurs in the receiving unit 10a. Thereby, the PRI calculation unit 21a can correctly calculate the pulse repetition interval. The missing pulse detection unit 22a detects the occurrence of missing pulses and changes the pulse arrival sequence number to the pulse arrival sequence number when all pulses are received without missing pulses. Thereby, the plot points of the pulses detected by the receiving unit 10a can be arranged linearly. The missing pulse detection unit 22b also changes the arrival pulse number when a missing pulse occurs in the receiving unit 10b in the same manner as the missing pulse detection unit 22a.
[0077]
Next, an example of the procedure for changing the pulse arrival order number will be described. First, TOA [2] −TOA [1] is set as a temporary pulse repetition interval (temporary PRI), and it is determined whether a pulse exists at every time interval that is an integral multiple of the temporary PRI. First, a time width of about 10 to 20 times the pulse sampling interval is set around the time after the provisional PRI time twice as long as TOA [1], and it is confirmed that TOA [3] is included therein. If there is a pulse, the average of TOA [3] -TOA [2] and provisional PRI is calculated and updated as provisional PRI. Next, a time width is set around the time obtained by adding 3 times, 4 times,... Of the temporary PRI to TOA [1], and the presence / absence of a pulse is sequentially confirmed.
[0078]
Considering the case where there is a missing pulse between the detected first and second pulses, the time is calculated by adding 1/2 times, 1/3 times,..., The temporary PRI calculated in TOA [1]. The above time width is set to and the presence / absence of a pulse is determined. When there is a pulse, the same operation as described above is sequentially repeated. If there is no pulse, it is determined that a missing pulse has occurred, the subsequent pulse arrival sequence number is decremented, the presence / absence of pulses is sequentially confirmed, and the pulse arrival sequence number is updated. At this time, the missing pulse is a missing number.
[0079]
When the pulse repetition interval of the incoming pulse is known, the above processing can be simplified by using the known pulse repetition interval as a temporary PRI. In this way, after changing the pulse arrival sequence number when there is no missing pulse by sequentially lowering the pulse arrival sequence number after the location where the missing pulse is generated, the PRI calculation units 21a and 21b use the expression (5). From this, the pulse repetition interval is calculated.
[0080]
As described above, the time difference azimuth detecting device according to the present embodiment includes a pulse detection unit, and when a missing pulse recording occurs, detects the missing pulse from the pulse arrival time of the recorded pulse train and determines the order of arrival of the pulses. The number has been changed. For this reason, even when the pulse can be detected only intermittently depending on the reception status, the pulse arrival direction can be calculated.
[0081]
Embodiment 4.
In the present embodiment, a time difference azimuth detecting device capable of detecting a pulse arrival azimuth even when a predetermined pattern of pulses arrives every frame period will be described.
[0082]
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the time difference phase detection apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In this time difference azimuth detecting device, the reception system signal processing unit 20a includes a frame extraction unit 23a, and the reception system signal processing unit 20b includes a frame extraction unit 23b. Each frame extraction unit 23a, 23b is provided for each frame period. The pulse is extracted.
[0083]
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the operation of the reception system signal processing units 20a and 20b. This figure shows a pulse received in the case of a target such as a stagger where pulse repetition intervals having different intervals in a predetermined pattern appear every fixed period (hereinafter referred to as a frame period). When the pulse input order number i in the x-axis direction and TOA [i] in the y-axis direction are plotted in the order of arrival of pulses, the pulse repetition intervals in the plane are not constant, so the plotted points are not aligned linearly and the pulse repetition The interval cannot be calculated accurately.
[0084]
The frame extraction unit 23a detects the frame period of the reception pulse in the reception unit 10a, and extracts only the pulse for each frame period. Since the extracted pulses can be arranged with plot points linearly, the PRI calculation unit 21a can correctly calculate the illustrated frame period as a pulse repetition interval. At this time, other than the corresponding pulse is omitted. The frame extraction unit 23b also detects the frame period of the reception pulse in the reception unit 10b in the same manner as the frame extraction unit 23a, and extracts only the pulse for each frame period.
[0085]
Next, an example of the frame period detection procedure is shown. First, using the temporary frame period calculated by TOA [q] −TOA [1] (where q = 2, 3, 4,..., An integer equal to or greater than 2), a frame that is (q + 1) times the TOA [1]. A time width of about 10 to 20 times the pulse sampling interval is set around the time after the cycle, and it is determined whether or not there is an incoming pulse. If there is a pulse in the time width, it is determined that a frame pulse has been detected, the average of TOA [q + 1] -TOA [1] and the frame period is calculated, and the frame period is updated. Next, a time width is set around the time obtained by adding the time obtained by adding 3 times, 4 times,. Considering the case where there is a missing pulse between TOA [1] and the first frame pulse, the time obtained by adding 1/2 times, 1/3 times,. The above time width is set at the center, the presence / absence of a pulse is confirmed, and if it exists, the same operation as above is sequentially repeated.
[0086]
In addition, when the frame period is known for a target in which the incoming pulse has a frame such as a stagger, the above process can be simplified by setting the known frame period as a provisional frame period.
[0087]
By assuming the frame period as a pulse repetition interval in this way and extracting a pulse for each frame period, the PRI calculation units 21a and 21b can calculate an accurate frame period using Equation (5).
[0088]
As described above, the time difference azimuth detecting device according to the present embodiment extracts the same position pulse in each frame period when a complex signal having a frame period such as a stagger arrives, and repeats the frame period by pulse repetition. By assuming the interval, the pulse arrival direction can be calculated.
[0089]
Embodiment 5.
In the fourth embodiment, the pulse arrival azimuth is obtained by paying attention to a specific pulse that arrives every frame period, but in this embodiment, the pulse arrival azimuth is paid attention to each pulse that arrives every frame period. An example in the case of obtaining the above will be described.
[0090]
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. In this time difference azimuth detecting device, the signal processing unit 30 of the time difference azimuth detecting device of FIG. 7 includes a time difference average calculating unit 35, and obtains an average value for a plurality of time differences Td.
[0091]
The frame extraction unit 23a performs the process described in the fourth embodiment for extracting all the pulses that arrive at every frame period. That is, not only extraction processing is performed for only one pulse within the frame period, but similar pulse extraction is performed for each pulse within the frame period. Therefore, a pulse train corresponding to the number of pulses in the frame is output from the frame extraction unit 23a. The PRI calculating unit 21a calculates the frame period as a pulse repetition interval for each of the pulse trains extracted in this way, using Expression (7). The frame extraction unit 23b and the PRI calculation unit 21b perform exactly the same operation on the reception pulse of the reception unit 10b.
[0092]
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of the operation of the reception system signal processing units 20a and 20b. In this figure, the same received pulses as in FIG. 6 (Embodiment 4) are shown. In the fourth embodiment, even in the case of a four-position stagger, attention is paid to a pulse at one position, and the pulse arrival direction is calculated based on the frame period. On the other hand, in the present embodiment, the illustrated frame period value is obtained for each pulse at each PRI position in one frame.
[0093]
The PRI average value calculating unit 34 calculates the pulse repetition interval x obtained by each receiving system 1a, 1b for each PRI position in one frame. _a , X _b The multiple pulse time difference calculation unit 32 obtains the time difference Td of the pulse arrival times in the receiving systems 1a and 1b for each PRI position using the equations (10) and (6).
[0094]
The time difference average calculation unit 35 calculates an average value for the plurality of time differences Td thus obtained, that is, the time difference Td for each PRI position in one frame, and outputs the average value to the direction calculation unit 33 as the time difference Td of the pulse arrival times. To do. The azimuth calculation unit 33 calculates the pulse arrival azimuth based on the time difference Td using Equation (2).
[0095]
As described above, the time difference azimuth detecting device according to the present embodiment obtains a frame period value for each PRI position pulse when a complex signal having a frame period such as a stagger arrives, and the number of PRI positions Therefore, the time difference calculation accuracy can be improved, and the pulse arrival direction calculation accuracy can be improved.
[0096]
Embodiment 6.
In the present embodiment, an example of a time difference azimuth detecting device that extracts a corresponding pulse from received pulses in each receiving system and obtains a pulse repetition interval or a frame period of a signal source based on the extracted pulse will be described. .

[0097]
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. This time difference azimuth detecting device is configured by including the received pulse comparison unit 41 in the time difference azimuth detecting device of FIG. In the PRI calculation units 21a and 21b, the reception pulse comparison unit 41 obtains the pulse repetition interval for the corresponding pulse.
[0098]
The pulses incident on the antennas 11a and 11b are detected by the respective pulse detection functions 12a and 12b and recorded together with the pulse arrival time. Based on the pulse arrival time of each reception pulse of one reception system (for example, reception system 1a), the reception pulse comparison unit 41 obtains the pulse arrival time of the pulse in the other reception system (for example, 1b). The other reception system 1b extracts a pulse corresponding to the reception pulse of one reception system 1a based on the pulse arrival time obtained by the reception pulse comparison unit 42, and obtains a pulse repetition interval for the extracted pulse.
[0099]
An example of a method of extracting the other received pulse by using the received pulse comparison unit 41 with reference to the pulse arrival time of each received pulse of one receiving system will be described. First, the maximum value Td of the time difference between pulses that arrive between the receiving system 1a and the receiving system 1b _max Is calculated from equation (1) as follows.
[0100]
[Expression 11]

[0101]
This time difference Td _max Is added to each pulse reception time of the reception pulse of the reception system 1a to predict the pulse reception time of the corresponding pulse in the reception system 1b. With this time as the center, a time width of about 10 to 20 times the pulse sampling interval is set, and the presence or absence of the reception pulse of the reception system 1b is determined. As a result, when there is no pulse within the time width in the reception system 1b, the corresponding pulse of the reception system 1a is not used for subsequent processing.
[0102]
Similarly, from each TOA of each received pulse of the receiving system 1b to Td _max The above time width is set centering on the time obtained by subtracting, and the presence or absence of a pulse on the reception system 1a side is determined. If there is no pulse within the time width in the reception system 1a, the corresponding pulse in the reception system 1b is not used for the subsequent processing.
[0103]
The pulses remaining after these processes are the corresponding pulses in the receiving systems 1a and 1b. The PRI calculation units 21a21 and 21b calculate the pulse repetition interval for each reception system 21a and 1b based on these corresponding pulses. However, the pulses of the receiving systems 1a and 1b may be unequal intervals, and the calculated pulse repetition interval is an average value of the pulse repetition intervals of the extracted pulses. The subsequent processing is the same as that in the first embodiment.
[0104]
As described above, since the time difference azimuth detecting apparatus according to the present embodiment calculates a pulse repetition interval from a plurality of pulses in each receiving system after extracting a corresponding pulse, the pulse repetition interval is It is possible to calculate the pulse arrival direction not only for the fixed target signal but also for signals such as jitter and stagger that arrive at unequal intervals. In addition, even when a missing pulse recorded in each receiving system occurs, it is not necessary to take measures against the missing pulse.
[0105]
Embodiment 7.
In the present embodiment, when pulses transmitted from a plurality of signal sources are input within the reception bandwidth, the received pulse is classified for each target, and the time difference azimuth detecting device detects the pulse arrival azimuth for each target. An example will be described.
[0106]
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting apparatus according to Embodiment 7 of the present invention. This time difference azimuth detecting device is configured such that the time difference azimuth detecting device of FIG. 3 includes a target pulse separation unit 24a in the reception system signal processing unit 20a, and a target pulse separation unit 24b in the reception system signal processing unit 20b. In the receiving systems 1a and 1b, the received pulses are classified for each target.
[0107]
In the first to sixth embodiments, the case where only pulses transmitted from a single signal source are received has been described. However, when pulses transmitted from a plurality of signal sources are input within the reception bandwidth, the pulses arrive. If the pulses are arranged in order, it is impossible to calculate the pulse repetition interval. For this reason, it is necessary to calculate the pulse repetition interval after classification into pulses for each target.
[0108]
The target pulse separation unit 24a separates the received pulses for each target based on a target feature amount given in advance. As a method for separating the target, a known method using pulse specifications such as a frequency distribution, a pulse repetition interval, and a pulse width as a feature amount can be employed. For the pulses classified for each target, the pulse repetition interval is calculated for each target, the time difference of the pulse arrival time between the receiving systems is calculated for each target, and the pulse arrival direction is calculated for each target pulse source.
[0109]
As described above, the time difference azimuth detecting device according to the present embodiment calculates the pulse arrival azimuth after classifying the pulses recorded for each target from the received pulse specifications, instead of arranging all the pulses recorded in the reception system in order. Since the function is provided, the pulse arrival direction can be calculated for each target even when receiving pulses from a plurality of different signal sources.
[0110]
Embodiment 8.
In the first to seventh embodiments, the case where the direction search is performed using two reception systems has been described. However, in this embodiment, three or more reception systems are used and pulses are generated based on the reception pulses in each reception system. An example of a time difference azimuth detecting device for calculating the arrival azimuth will be described.
[0111]
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. This time difference azimuth detecting device includes three or more receiving systems 1a, 1b, 1x and a signal processing unit 30. Each signal processing unit 1a, 1b, 1x has the same configuration as the signal processing unit in FIG. 3, and the signal processing unit 30 includes the azimuth average calculation unit 36 in the signal processing unit in FIG.
[0112]
When pulses generated from the same pulse source are received by the receiving systems 1a, 1b, and 1x, pulse receiving intervals are output from the receiving systems for the corresponding pulses. The PRI average value calculation unit 34 calculates an average value of pulse repetition intervals for a pair of reception systems (two reception systems). This reception system pair includes a combination of any two reception systems of three or more reception systems, and the PRI average value calculation unit 34 obtains an average value of pulse repetition intervals for each combination for all combinations.
[0113]
The multiple pulse time difference calculation unit 34 obtains the time difference of the pulse arrival times for each combination, and the direction calculation unit 33 obtains the pulse arrival direction for each combination. In this way, the pulse arrival directions are obtained by the number of combinations of reception system pairs. The azimuth average calculation unit 36 obtains the average of these pulse arrival directions and sets it as the pulse arrival direction.
[0114]
As described above, the time difference azimuth detecting apparatus according to the present embodiment can expand the coverage that can be handled by using the three or more receiving systems, and can further increase the number of pulses used for statistical processing. By calculating the average value of the pulse arrival directions calculated from the respective pairs of receiving systems, the accuracy of calculating the pulse arrival directions can be improved.
[0115]
Embodiment 9.
In the eighth embodiment, the case where three or more reception systems are used and the pulse arrival directions are calculated for all combinations of reception system pairs has been described. In the present embodiment, an example will be described in which the pulse arrival direction is calculated for a smaller number of reception system pairs than the total number of combinations.
[0116]
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting apparatus according to the ninth embodiment of the present invention. This time difference azimuth detection device is configured by including a reception system selection unit 37 in the signal processing unit 30 of the time difference azimuth detection device of FIG. 11 having three or more reception systems.
[0117]
When the reception system selection unit 37 generates a reception system pair including two reception systems for three or more reception systems 1a, 1b, and 1x, it does not generate all combinations of reception systems, but the total number of combinations. Select a smaller number of receiving pairs. For example, a receiving system pair can be selected based on the pulse signal intensity in each receiving system or the pulse repetition interval in each receiving system. That is, a predetermined number of combinations (less than the total number of combinations) are selected in the order in which the signal intensity of the pulses arriving at the receiving systems 1a, 1b, 1, x is stable. Alternatively, a difference in pulse repetition interval values is obtained for each combination of the receiving systems 1a, 1b, and 1x, and a predetermined number of combinations are selected in ascending order of difference in pulse repetition interval values.
[0118]
The PRI average value calculation unit 34 calculates the average value of the pulse repetition interval for each combination for each reception system pair selected by the reception system selection unit 37. The multiple pulse time difference calculation unit 34 obtains the time difference of the pulse arrival times for each combination, and the direction calculation unit 33 obtains the pulse arrival direction for each combination. In this way, the pulse arrival directions are obtained by the number of reception system pairs selected by the reception system selection unit 37. The azimuth average calculation unit 36 obtains the average of these pulse arrival directions and sets it as the pulse arrival direction.
[0119]
As described above, the time difference azimuth detecting device according to the present embodiment extracts a predetermined number of reception system pairs that are smaller than the combination of all reception system pairs when receiving pulses with three or more reception systems. In addition, by calculating the pulse arrival direction without using an unstable reception system pulse, the pulse arrival direction can be calculated stably and accurately.
[0120]
Embodiment 10.
In the first to ninth embodiments, the case where the pulse arrival direction is calculated from the pulse group accumulated by one pulse accumulation operation in each reception system has been described. In this embodiment, a plurality of times An example in which the accumulation operation is performed and the pulse arrival direction is calculated based on the pulse arrival direction calculated for each accumulation operation will be described.
[0121]
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting apparatus according to the tenth embodiment. This time difference azimuth detecting device includes a cumulative average azimuth calculating unit 38 in the signal processing unit 30 of the time difference azimuth detecting device of FIG. The cumulative average azimuth calculation unit 38 sequentially averages the pulse arrival azimuths obtained by the azimuth calculation unit 33 and calculates the cumulative average pulse arrival azimuth.
[0122]
Each receiving system 1a, 1b calculates a pulse repetition interval for each pulse accumulation operation and outputs it to the signal processing unit 30. The direction calculation unit 33 obtains the pulse arrival direction for each pulse accumulation operation based on these pulse repetition intervals. The cumulative average azimuth calculation unit 38 calculates an average value over a plurality of (two or more) pulse accumulation operations with respect to the pulse arrival azimuth calculated by the azimuth calculation unit 33, and sets this average value as the pulse arrival azimuth.
[0123]
As described above, the time difference azimuth detecting device according to the present embodiment calculates the pulse arrival azimuth over a plurality of pulse accumulation operations, and thus minimizes the error for each accumulation to obtain a highly accurate pulse arrival azimuth. Can do.
[0124]
Embodiment 11.
When the relative azimuth between each receiving system and the signal generation source constituting the time difference azimuth detecting device changes with time, the pulse arrival azimuth calculated for each pulse accumulation operation changes. For this reason, in this embodiment, an example of a time difference azimuth detecting device that can be applied even when the relative azimuth between each receiving system and the signal generation source changes will be described.
[0125]
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detection apparatus according to Embodiment 11 of the present invention. This time difference azimuth detecting device includes receiving systems 1a and 1b, a self-position measuring unit 42, and a signal processing unit 30. The signal processing units 20a and 20b of the receiving systems 1a and 1b include self-position recording units 26a and 26b, respectively, and the signal processing unit 30 includes a position locating unit 39.
[0126]
The self-position measuring unit 42 detects its own position information. This position detection is performed using a positioning device such as GPS (Grobal Positioning System), for example, and for example, latitude and longitude are detected as position information. The detected position information is output to each receiving system 1a, 1b. The self-position recording units 20a and 20b add and record this position information to the pulses detected by the pulse detection units 12a and 12b.
[0127]
The position locating unit 39 draws an azimuth line from the self position to the pulse arrival direction on the map based on the pulse arrival direction, the pulse arrival time, and the position information. The map created in this way is displayed on the screen. By displaying the pulse arrival direction for each pulse accumulation or the pulse arrival direction for each fixed time as an azimuth line on the same map, it can be estimated that there is a pulse source near the intersection of these azimuth lines .
[0128]
As described above, when the relative position between the signal source and itself changes with time, the time difference direction detection device according to the present embodiment records the calculated pulse arrival direction together with the time and its own position information. It is possible to estimate that there is a signal source near the intersection by plotting a plurality of azimuths calculated from the own position to the signal source on the map.
[0129]
【The invention's effect】
The time difference azimuth detecting apparatus according to the present invention performs statistical processing on a plurality of pulse arrival times obtained for each reception system, and obtains a time difference between the pulse arrival times between the reception systems based on the plurality of pulse arrival times. Further, the pulse arrival direction is obtained based on the time difference. For this reason, the accuracy of the time difference between the pulse arrival times can be improved, and the detection accuracy of the pulse arrival direction can be improved. Therefore, the pulse arrival azimuth can be detected with higher accuracy than a conventional time difference azimuth calculation device that obtains the pulse arrival azimuth based on one pulse arrival time for each reception system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram plotting pulse arrival times of pulses received in order in the receiving systems 1a and 1b.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the operation of the reception system signal processing units 20a and 20b, and shows an example when a stagger signal is received.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of the operation of the reception system signal processing units 20a and 20b, and shows an example when a stagger signal is received.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting apparatus according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of a time difference azimuth detecting apparatus according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example of a conventional time difference azimuth detecting device.
FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining the principle of the time difference azimuth measuring apparatus.
FIG. 17 is a diagram showing reception pulses in the reception systems 1a and 1b.
FIG. 18 is a timing chart showing the operation in the pulse detection function.
[Explanation of symbols]
1a, 1b, 1x receiving system, 10a, 10b, 10x receiving unit,
11a, 11b, 11x antenna, 12a, 12b, 12x pulse detector,
20a, 20b, 20x signal processing unit,
21a, 21b, 21x PRI calculating unit, 22a, 22b pulse missing complementing unit,
23a, 23b frame extraction unit, 24a, 24b target pulse separation unit,
30 signal processing unit, 31 single pulse time difference calculation unit,
32 multiple pulse time difference calculation unit, 33 azimuth calculation unit,
34 PRI average value calculation unit, 35 time difference average calculation unit, 36 direction average calculation function,
37 reception system selection unit, 38 cumulative average azimuth calculation unit, 39 position locating unit,
41 Received pulse comparison unit, 42 Self-position measurement unit

Claims (18)

In a time difference azimuth detecting device comprising two or more receiving systems that receive a series of pulse signals coming from the same pulse transmission source and a signal processing unit that obtains a pulse arrival direction based on the pulse arrival time in each receiving system,
The reception system includes an antenna that receives a series of pulse signals, and a pulse detection unit that detects a reception pulse and obtains a pulse arrival time for each reception pulse,
Multi-pulse time difference calculation for determining the time difference of the pulse arrival times between the receiving systems when the signal processing unit linearly approximates each receiving system with respect to a plurality of pulse arrival times related to a series of pulse signals obtained in each receiving system. And a azimuth calculating unit for determining a pulse arrival azimuth based on the time difference between the obtained pulse arrival times, the distance between the antennas of each receiving system, and the propagation speed of the pulse signal. The multiple pulse time difference calculation unit calculates an initial value of a pulse arrival time when a plurality of pulse arrival times related to a series of pulse signals obtained in each reception system are linearly approximated using a least square method for each reception system. The time difference azimuth detecting device according to claim 1, wherein a difference is obtained. The reception system includes a PRI calculation unit that performs statistical processing on a plurality of pulse arrival times obtained by the pulse detection unit and obtains a pulse repetition interval,
The signal processing unit includes a PRI average value calculating unit that calculates an average value of pulse repetition intervals obtained by the PRI processing unit of each receiving system,
The said multiple pulse time difference calculation part calculates | requires the time difference of the pulse arrival time between receiving systems based on the average value of the pulse repetition interval calculated | required by the PRI average value calculation part. Time difference bearing detector. The time difference azimuth detection according to claim 3, wherein the PRI calculation unit obtains a slope of a straight line when a plurality of pulse arrival times obtained by the pulse detection unit are linearly approximated using a least square method. apparatus. The reception system includes a pulse missing detector that determines a pulse that constitutes a series of pulse signals that are not detected by the pulse detector based on a plurality of pulse arrival times obtained by the pulse detector. The time difference azimuth detecting device according to claim 3, wherein the time difference azimuth detecting device is provided. The pulse detection unit attaches a pulse arrival order number to each received pulse in the order of arrival of the received pulses,
When the pulse missing detection unit detects an undetected pulse by the pulse detection unit, the arrival order number to be assigned to the undetected pulse according to the arrival order is a missing number, and is added to the received pulse by the pulse detection unit. Correct the pulse arrival sequence number,
6. The time difference azimuth detecting device according to claim 5, wherein the plural pulse time difference calculating unit obtains a time difference of pulse arrival times between reception systems based on a pulse arrival time and arrival order number of each reception pulse. When a series of pulse signals in which a pattern composed of a plurality of pulse signals having different pulse repetition intervals is repeated every frame period comes from the same pulse transmission source,
A frame in which the reception system obtains a frame period based on pulse reception times of a plurality of reception pulses obtained by the pulse detection unit, and extracts reception pulses detected at the same position within the frame period from the plurality of reception pulses. The time difference azimuth detecting apparatus according to claim 3, further comprising an extraction unit. The pulse extraction unit extracts a received pulse detected at one position in a frame period,
The PRI calculation unit obtains a pulse repetition interval based on the pulse arrival time of the extracted received pulse,
8. The time difference azimuth detection according to claim 7, wherein the plural pulse time difference calculation unit obtains a time difference of pulse arrival times between the reception systems based on the reception pulses extracted by the pulse extraction unit of each reception system. apparatus. The pulse extraction unit extracts a received pulse for each position with respect to two or more positions in the frame period,
The PRI calculating unit obtains a pulse repetition interval for each position based on the pulse arrival time of the received pulse extracted for each position in the frame period,
The PRI average value calculating unit calculates an average value of pulse repetition intervals obtained by the PRI processing unit of each receiving system for each position in the frame period,
The multiple pulse time difference calculation unit obtains the time difference of the pulse arrival time between the receiving systems for each position in the frame period,
8. The time difference azimuth detecting apparatus according to claim 7, wherein the signal processing unit includes a time difference average calculating unit that calculates an average of time differences of pulse arrival times obtained for each position in the frame period. Based on the pulse arrival time of the reception pulse detected in each reception system, the reception pulse comparison unit for extracting the corresponding reception pulse between the reception systems,
4. The time difference azimuth detecting apparatus according to claim 3, wherein the PRI calculating unit obtains a pulse repetition interval based on the pulse arrival time of the extracted received pulse. The reception pulse comparison unit has a predetermined time difference from the arrival time of the pulse detected by the pulse detection unit of the other reception system based on the reception pulse detected by the pulse detection unit of one reception system. The time difference azimuth detecting device according to claim 10, wherein a received pulse is extracted. A target pulse separation unit that separates reception pulses for each target based on pulse specifications of reception pulses detected in each reception system,
The PRI calculation unit obtains a pulse repetition interval for each target based on the pulse arrival time of the separated received pulse,
The PRI average value calculation unit obtains an average value of pulse repetition intervals obtained by the PRI processing unit of each reception system for each target,
The multiple pulse time difference calculation unit obtains the time difference of the pulse arrival time between the receiving systems for each target,
The time difference azimuth detecting apparatus according to claim 3, wherein the azimuth calculating unit obtains a pulse arrival azimuth for each target. 3 or more of the above receiving systems,
The PRI average value calculation unit obtains an average value of pulse repetition intervals for each reception system pair for all reception system pairs obtained by combining two reception systems.
The PRI average value calculation unit obtains an average value of pulse repetition intervals obtained by each reception system PRI processing unit for each reception system pair,
The multiple pulse time difference calculation unit obtains the time difference of the pulse arrival time between the reception systems for each reception system pair,
The azimuth calculation unit obtains the pulse arrival azimuth for each reception system pair,
4. The time difference azimuth detecting apparatus according to claim 3, wherein the signal processing unit includes an azimuth average calculating unit for obtaining an average value of pulse arrival azimuths for each reception system pair. The PRI average value calculation unit selects a reception system pair, and determines an average value of a pulse repetition interval for each reception system pair for reception system pairs that are smaller than the number of all reception system pairs. 13. The time difference azimuth detecting device according to 13. The time difference azimuth detecting apparatus according to claim 14, wherein the PRI average value calculating unit selects a receiving system pair based on a signal intensity of a pulse or a pulse repetition interval. The azimuth calculation unit detects a pulse arrival azimuth for each pulse group that sequentially arrives from the same pulse transmission source,
4. The time difference azimuth detecting apparatus according to claim 3, wherein the signal processing unit includes an azimuth average calculating unit that calculates an average value of a plurality of pulse arrival azimuths for each pulse group. The azimuth calculation unit detects a pulse arrival azimuth for each pulse group that sequentially arrives from the same pulse transmission source,
It has a position information measurement unit that detects its own position information,
4. The time difference azimuth detecting apparatus according to claim 3, wherein the receiving system includes a self-position recording unit that attaches the position information detected by the position information measuring unit during reception of the pulse group to the pulse group. A position locating unit that displays an azimuth line for each pulse group on a map based on the pulse arrival azimuth obtained by the azimuth calculating unit and the self-location information detected by the position information measuring unit is provided. The time difference azimuth detecting apparatus according to claim 17.

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