JP2003035761A - 方位探知装置及び方位探知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 到来電波がパルスの場合など、コヒーレンス
レベルの高い周波数が離散的で位相の傾きを求めること
が困難な場合に高精度の到来方位を求めることを目的と
する。 【解決手段】 ２つの受信空中線１、２と、受信信号の
クロススペクトルを求めるクロススペクトル演算部７
と、クロススペクトルに基づいて２以上の到来時間差を
求める時間差検出部８と、これらの到来時間差の平均値
を求める平均値算出部１０と、到来時間差の平均値に基
づいて到来信号の到来方位を求める方位算出部９とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、方位探知装置に係り、
更に詳しくは、２つの受信空中線における電波の到来時
間差に基づいて、電波の到来方位を探知する方位探知装
置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術として、電波の到来時間差に
より方位を算出する方位探知装置が、例えば特開平９−
２５７９０２号に開示されている。図１３は、この様な
従来の方位探知装置の構成を示したブロック図である。

【０００３】図中の１、２は到来信号を受信する受信空
中線、３、４は受信信号の増幅及びＩＦ（中間周波数）
信号への周波数変換を行う受信機、５、６はＩＦ信号を
デジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器、７はデジタル
データのクロススペクトルを計算するクロススペクトル
計算回路、８はクロススペクトルから電波の到来時間差
を求める時間差検出回路、９は到来時間差から電波の到
来方位を求める方位算出回路である。

【０００４】クロススペクトル計算回路７は、入力した
それぞれの受信信号を高速フーリエ変換するＦＦＴ（Fa
st Fourier Transform）回路７ａ、７ｂ及びフーリエ変
換した信号のクロススペクトルを計算する複素乗算回路
７ｃから構成されている。

【０００５】次に動作について説明する。図１３の方位
探知装置に電波が到来した場合、受信空中線１、２で受
信され、受信機３、４に出力される。受信機３、４では
入力された受信信号を増幅し、さらに所定の周波数に変
換してＡ／Ｄ変換器５、６に出力する。Ａ／Ｄ変換器
５、６では所定のサンプリングタイミングで入力した受
信信号をデジタルデータに変換し、クロススペクトル計
算回路７に出力する。

【０００６】クロススペクトル計算回路７では、まず入
力されたデジタル信号を高速フーリエ変換し、振幅と位
相が計算される。高速フーリエ変換して得られた信号を
それぞれＸ_A、Ｘ_Bとすると、Ｘ_A、Ｘ_Bは掛け算回路に入
力され、Ｘ_AとＸ_Bの複素共役Ｘ_B ^*を掛け算することによ
りクロススペクトルが算出される。このようにして算出
されるクロススペクトルのコヒーレンスを図１４（ａ）
に、位相を図１４（ｂ）に示す。

【０００７】算出されたコヒーレンス及び位相は時間差
検出回路８に出力される。時間差検出回路８では、コヒ
ーレンスの高い周波数帯での位相の傾きを求め、位相の
傾きから到来時間差が算出され、方位算出回路９に出力
される。ここで、位相の傾きは、コヒーレンスの高い周
波数帯の両端における周波数及び位相から求めている。
方位算出回路９では、入力された到来時間差と受信空中
線１、２の間隔を用いて電波の到来方位を算出できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この様に従来の方位探
知装置は、コヒーレンスの高い周波数帯における位相の
傾きから到来時間差を算出していた。しかしながら、例
えば、到来する電波がパルス波である場合や、広帯域の
信号波である場合や、複数のパルス波が到来する場合に
は、コヒーレンスレベルの高い周波数が広帯域に渡り、
あるいは離散的となる。この様な場合、従来の方位探知
装置では、位相の傾きを求めることが困難となり、到来
時間差の算出が困難になるという問題があった。

【０００９】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、受信信号間のクロススペクトルを求めて電波の
到来方位を探知する際、コヒーレンスレベルの高い周波
数が広帯域に渡り、あるいは離散的となる電波について
精度よく到来方位を求めることを目的とする。

【００１０】また、到来する電波がパルス波の場合、あ
るいは、ノイズ変調、チャープ変調、周波数拡散等され
た広帯域な周波数特性を持つ信号波の場合に高精度の方
位探知を行うことを目的とする。更に、到来する電波が
複数のパルス波からなる場合に各パルス波ごとに高精度
の方位探知を行うことを目的とする。特に、パルス波の
到来方位が近い場合であっても各パルス波ごとに高精度
の方位探知を行うことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
による方位探知装置は、所定の距離を隔てて到来電波を
受信する２つの受信空中線と、各受信空中線における受
信信号のクロススペクトルを求めるクロススペクトル演
算部と、クロススペクトルに基づいて２以上の到来時間
差を求める時間差検出部と、これらの到来時間差の平均
値を求める平均値算出部と、到来時間差の平均値に基づ
いて到来信号の到来方位を求める方位算出部とを備えて
構成される。

【００１２】請求項２に記載の本発明による方位探知装
置は、時間差検出回路が、クロススペクトルのコヒーレ
ンスが所定の閾値を越える２以上の周波数において位相
値からそれぞれ到来時間差を求めるように構成される。

【００１３】請求項３に記載の本発明による方位探知装
置は、受信空中線が２種以上のパルス波を受信した場合
に、時間差検出部により求められた到来時間差に基づい
て、到来時間差をパルス波ごとに分離するパルス分離部
を備え、上記平均値算出部が、各パルス波ごとに到来時
間差の平均値を求め、上記方位算出部が、各パルス波ご
とに到来方位を求めるように構成される。

【００１４】請求項４に記載の本発明による方位探知装
置は、受信空中線が２種以上のパルス波を受信した場合
に、クロススペクトルのコヒーレンスのピーク間隔に基
づいて、ピークをパルス波ごとに分離するパルス分離部
を備え、上記時間差検出部が、分離された各パルス波ご
とに到来時間差を求め、上記平均値算出部が、分離され
た各パルス波ごとに到来時間差の平均値を求め、上記方
位算出部が、分離された各パルス波ごとに到来方位を算
出するように構成される。

【００１５】請求項５に記載の本発明による方位探知装
置は、所定の距離を隔てて到来電波を受信する２つの受
信空中線と、振幅に基づいて受信信号からパルスを抽出
するパルス抽出部と、受信空中線が２種以上のパルス波
を受信した場合に、諸元データに基づいて、抽出された
パルスをパルス波ごとに分離するパルス分離部と、抽出
されたパルスのクロススペクトルを求めるクロススペク
トル演算部と、クロススペクトルに基づいて到来時間差
を求める時間差検出部と、分離された各パルス波ごとに
到来時間差の平均値を求める平均値算出部と、到来時間
差の平均値に基づいて、分離された各パルス波ごとに到
来方位を求める方位算出部とを備えて構成される。

【００１６】請求項６に記載の本発明による方位探知装
置は、所定の距離を隔てて到来電波を受信する２つの受
信空中線と、振幅に基づいて受信信号からパルスを抽出
するパルス抽出部と、抽出されたパルスのクロススペク
トルを求めるクロススペクトル演算部と、クロススペク
トルに基づいて到来時間差を求める時間差検出部と、受
信空中線が２種以上のパルス波を受信した場合に、到来
時間差及び周波数に基づいて、到来時間差をパルス波ご
とに分離するパルス分離部と、分離された各パルス波ご
とに到来時間差の平均値を求める平均値算出部と、到来
時間差の平均値に基づいて、分離された各パルス波ごと
に到来方位を求める方位算出部とを備えて構成される。

【００１７】請求項７に記載の本発明による方位探知方
法は、所定の距離を隔てた２つの受信空中線からの受信
信号のクロススペクトルを求めるクロススペクトル演算
ステップと、クロススペクトルに基づいて２以上の到来
時間差を求める時間差検出ステップと、これらの到来時
間差の平均値を求める平均値算出ステップと、到来時間
差の平均値に基づいて到来信号の到来方位を求める方位
算出ステップとを備えて構成される。

【００１８】請求項８に記載の本発明による方位探知方
法は、時間差検出ステップが、クロススペクトルのコヒ
ーレンスが所定の閾値を越える２以上の周波数のそれぞ
れについて位相値から到来時間差を求めるように構成さ
れる。

【００１９】

【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による方位探知装置の一構成例を示したブ
ロック図である。図中の１、２は受信空中線、３、４は
受信機、５、６はＡ／Ｄ変換器、７はクロススペクトル
計算回路、８は時間差検出回路、９は方位算出回路、１
０は平均値算出回路である。

【００２０】受信空中線１、２は、所定の距離を隔てて
設置され、それぞれが到来電波を受信してＲＦ信号を出
力する受信空中線であり、例えば、アレーアンテナを構
成する各アンテナ素子を用いることができる。ここで
は、１組２個の受信空中線の場合について説明するが、
２組３個、３組４個の様にｎ組ｎ＋１個（ｎは自然数）
の受信空中線を用いることもできる。

【００２１】受信機及びＡ／Ｄ変換器は、各受信空中線
１、２ごとに設けられている。受信空中線１による受信
信号は、受信機３において増幅及び周波数変換されてＩ
Ｆ信号となり、Ａ／Ｄ変換器５において所定のサンプリ
ングタイミングでデジタルデータに変換される。同様に
して、受信空中線２による受信信号は、受信機４におい
て増幅及び周波数変換され、Ａ／Ｄ変換器６においてデ
ジタルデータに変換される。

【００２２】クロススペクトル計算回路７は、入力され
た２つの受信信号をそれぞれ高速フーリエ変換するＦＦ
Ｔ（Fast Fourier Transform）回路７ａ、７ｂと、フー
リエ変換された信号のクロススペクトルを計算する複素
乗算回路７ｃにより構成される。ＦＦＴ回路７ａ、７ｂ
によりフーリエ変換して得られた信号をそれぞれＸ_A、
Ｘ_Bとすると、Ｘ_A、Ｘ_Bは複素乗算回路７ｃに入力さ
れ、Ｘ_Aと、Ｘ_Bの複素共役Ｘ_B ^*との掛け算によりクロス
スペクトルが算出される。

【００２３】時間差検出回路８は、クロススペクトルの
コヒーレンスを所定のコヒーレンス閾値と比較して、コ
ヒーレンス閾値を越える周波数と、その周波数における
クロススペクトルの位相値を抽出する。さらに抽出した
周波数と位相値から入力された受信信号間の到来時間差
を計算する。例えば、抽出された周波数をｆ１とし、ｆ
１における位相値をδ（ｆ１）とすると、これらの値か
ら（１）式を用いて到来時間差Δｔ（ｆ１）が求めるこ
とができる。

【００２４】

【数１】

【００２５】時間差検出回路８は、抽出した全ての周波
数及び位相値について、それぞれ到来時間差△ｔを計算
する。すなわち、２以上の周波数において、コヒーレン
スが閾値を越えた場合、各周波数ごとに位相値を抽出し
て到来時間差を求め、２以上の到来時間差が求められ
る。

【００２６】平均値算出回路１０は、時間差検出回路８
において２以上の到来時間差が求められた場合に、これ
らの到来時間差の平均値を求める演算回路である。方位
算出回路９では、到来時間差平均値に基づいて電波の到
来方位を求めている。なお、ここでは受信空中線１、２
を含む面の垂線と到来電波とがなす角度を到来方位とし
ている。電波の到来方位をθ、到来時間差平均値をΔｔ
_AVG、受信空中線１、２の間隔をｄ、電波の伝播速度を
ｃとすると（２）式が成り立つので、電波の到来方位θ
を算出することができる。

【００２７】

【数２】

【００２８】図２は、図１の方位探知装置の動作の一例
を示した図であり、（ａ）、（ｂ）にはクロススペクト
ル計算回路７で求められるクロススペクトルのコヒーレ
ンス、位相値がそれぞれ示され、（ｃ）には時間差検出
回路８で求められる到来時間差が示されている。

【００２９】例えば、到来電波がパルス波であれば、そ
のクロススペクトルは、図２の（ａ）に示すようなコヒ
ーレンスレベルの高い周波数が離散的に現れる特性を示
す。時間差検出回路８は、まず、各周波数ごとのコヒー
レンスレベルを閾値Ｃｔｈと比較し、閾値Ｃｔｈを越え
る周波数を抽出する。次に、抽出された周波数について
位相値を抽出する。

【００３０】そして、これらの周波数及び位相値の組み
合わせごとに、式（１）を用いて到来時間差△ｔを求め
る。従って、図２の（ｃ）に示すような２以上の到来時
間差△ｔが求められる。平均値算出回路１０は、これら
の到来時間差の平均値△ｔ_{AV G}を求め、この平均値に基
づいて、方位算出回路９がパルス波の到来方位を算出す
る。

【００３１】本実施の形態では、時間差検出回路８が、
クロススペクトルに基づいて周波数を異ならせて２以上
の到来時間差△ｔを求め、平均値算出回路１０が、これ
らの到来時間差△ｔの平均値△ｔ_AVGを求め、方位算出
回路９が、到来時間差の平均値△ｔ_AVGに基づいて到来
信号の到来方位を求めている。

【００３２】特に、時間差検出回路８が、クロススペク
トルのコヒーレンスを所定の閾値と比較し、この閾値を
越える周波数と、その周波数における位相値を抽出し
て、それぞれについて到来時間差を求めている。

【００３３】このため、従来の方位探知装置では、コヒ
ーレンスレベルの高い周波数が離散的に現れるため位相
の傾きを求めることが困難である受信信号、例えばパル
ス波についても、本実施の形態による方位探知装置で
は、高精度に方位探知を行うことができる。

【００３４】実施の形態２．実施の形態１では、到来す
る電波がパルス波の場合の例について説明したが、本実
施の形態では、到来する電波がノイズ変調、チャープ、
周波数拡散等の広帯域な周波数特性を持つ場合について
説明する。

【００３５】図３は、図１の方位探知装置の動作の他の
例を示した図であり、（ａ）、（ｂ）にはクロススペク
トル計算回路７で求められるクロススペクトルのコヒー
レンス、位相値がそれぞれ示され、（ｃ）には時間差検
出回路８で求められた各到来時間差が示されている。

【００３６】到来電波が広帯域な周波数特性を持つ場合
であれば、そのクロススペクトルは、図３の（ａ）に示
すようなコヒーレンスレベルの高い周波数が離散的かつ
広帯域に渡って現れる特性を示す。時間差検出回路８
は、閾値を越えている各周波数について到来時間差を求
め、平均値算出回路１０が、これら全ての到来時間差の
平均値を求め、この平均値に基づいて、方位算出回路９
がパルス波の到来方位を算出する。

【００３７】このため、コヒーレンスレベルの高い周波
数が離散的かつ広帯域に渡って現れるため、従来の方位
探知装置では位相の傾きを求めることが困難であった受
信信号、例えばノイズ変調、チャープ変調、周波数拡散
等された信号についても、本実施の形態による方位探知
装置では、高精度に方位探知を行うことができる。

【００３８】実施の形態３．実施の形態１では、到来す
る電波が単一のパルス波である場合の例について説明し
たが、本実施の形態では、到来する電波が複数のパルス
波からなる場合について説明する。

【００３９】図４は、本発明の実施の形態３による方位
探知装置の一構成例を示したブロック図である。図中の
１、２は受信空中線、３、４は受信機、５、６はＡ／Ｄ
変換器、７はクロススペクトル計算回路、８は時間差検
出回路、９は方位算出回路、１０は平均値算出回路、１
１はパルス分離回路である。図１の方位探知装置と比較
すれば、パルス分離回路１１を備える点で異なる。

【００４０】パルス分離回路１１は、時間差検出回路８
において求められた複数の到来時間差△ｔを各パルス波
ごとに分離する。パルス波の分離は、到来時間差△ｔの
偏りに基づいて行われ、各到来時間差△ｔがパルス波ご
とに分離される。すなわち、複数の到来時間差のうち、
偏りのある到来時間差の群を一つのパルス波に対応する
到来時間差であると判定してパルス波ごとに分離する。

【００４１】例えば、測定精度及び演算精度によって生
ずる到来時間差のバラツキよりも少し大きな到来時間差
のバラツキ許容幅を予め定めておき、この許容幅内に入
る一群の到来時間差を一つのパルス波に対応する到来時
間差として分離する。その後も到来時間差が残っている
場合には、これを繰り返して、全ての到来時間差をパル
ス波ごとに分離する。

【００４２】図５は、時間差検出部８で検出された到来
時間差の一例を示した図であり、到来方向の異なる２つ
のパルス波を受信した場合が示されている。ここでは、
到来する電波がパルス波Ａ及びパルス波Ｂからなるもの
とする。パルス波Ａの到来時間差とパルス波Ｂの到来時
間差は、ともに広帯域に広がっているが、到来時間差に
偏りが生じている。

【００４３】パルス分離回路１１は、この到来時間差の
偏りに基づいて、両パルス波Ａ、Ｂの到来時間差を分離
し、パルス波ごとの到来時間差として出力する。平均値
算出回路１０及び方位算出回路９は、分離されたパルス
波のそれぞれについて、実施の形態１と同様の手順に
て、到来時間差平均値を算出し、さらに各パルスの到来
方位を算出する。

【００４４】本実施の形態では、２種以上のパルス波を
受信した場合に、パルス分離回路１１が、時間差検出回
路８により求められた到来時間差に基づいて到来時間差
をパルス波ごとに分離している。このため、到来する電
波が、２種以上のパルス波からなる場合であっても、各
パルス波を分離することができ、各パルス波ごとに方位
探知を行うことができ、実施の形態１と同様、高精度の
方位探知を行うことができる。

【００４５】実施の形態４．実施の形態３では、到来す
る電波が複数のパルス波からなる場合に、到来時間差に
基づいてパルス波を分離して、パルス波ごとの到来方位
を求める場合の例について説明したが、到来時間差に基
づいてパルス波を分離する場合、到来する電波の方位が
近ければ、パルスの分離が困難となる。このため、本実
施の形態では、クロススペクトルに基づいてパルス波を
分離する場合について説明する。

【００４６】図６は、本発明の実施の形態４による方位
探知装置の一構成例を示したブロック図である。図中の
１、２は受信空中線、３、４は受信機、５、６はＡ／Ｄ
変換器、７はクロススペクトル計算回路、８は時間差検
出回路、９は方位算出回路、１０は平均値算出回路、１
２はパルス分離回路である。図４の方位探知装置と比較
すれば、パルス分離回路１２が異なっている。

【００４７】パルス分離回路１２は、クロススペクトル
計算回路７において求められたクロススペクトルをパル
ス波ごとに分離する。パルス波の場合、クロススペクト
ルのコヒーレンスは、隣り合うピークの周波数間隔が等
しくなる。これを利用すれば、クロススペクトルのコヒ
ーレンスに基づいてパルス波の分離を行うことができ
る。

【００４８】すなわち、周波数間隔が一定となるピーク
の群を一つのパルス波に対応するピークであると判定
し、パルス波ごとに分離する。その後もピークが残って
いる場合には、これを繰り返して、全てのピークをパル
ス波ごとに分離する。なお、ここでいうピークとは、コ
ヒーレントレベルが所定の閾値を越える部分である。

【００４９】図７は、クロススペクトル計算回路７で求
められたクロススペクトルの一例を示した図であり、２
つのパルス波を受信した場合が示されている。ここで
は、到来する電波がパルス波Ａ及びパルス波Ｂからな
り、パルス波Ａの振幅は、パルス波Ｂの振幅よりも十分
に大きいものとする（パルス波Ａの振幅>>パルス波Ｂの
振幅）。

【００５０】パルス分離回路１２は、まずクロススペク
トルのコヒーレンスレベルが最大値となるピークの周波
数を求める。この周波数が、最も振幅の大きなパルス
波、つまりパルス波Ａの中心周波数である。次に、この
中心周波数と、その隣にあるパルス波Ａによるピークと
の周波数差（ピーク周波数差）を算出する。

【００５１】例えば、中心周波数の次にコヒーレンスレ
ベルの大きなピークを抽出し、当該ピークの周波数と中
心周波数との差を求めればよい。あるいは、中心周波数
よりも高周波側又は低周波側において、コヒーレンスレ
ベルが最大のピークを抽出して、中心周波数との周波数
差を求めてもよい。

【００５２】パルス波Ａによるコヒーレンスのピーク
は、図８に示す様に、中心周波数からピーク周波数差の
間隔で等間隔となるように分布していると推定される。
このため、中心周波数からの距離がピーク周波数差のｎ
倍（ｎは自然数）に相当する周波数においてコヒーレン
ス成分、つまりピークを間引くことにより、最も振幅の
大きなパルス波Ａのみを抽出することができる。その後
もクロススペクトルに複数のパルスが含まれている場合
には、上記手順を繰り返し、振幅の大きなパルス波から
順に分離することができる。

【００５３】パルス分離回路１２は、分離されたパルス
波ごとに、コヒーレンス及び位相値を時間差検出回路８
へ出力する。時間差検出回路８、平均値算出回路１０及
び方位算出回路９は、分離されたパルス波のそれぞれに
ついて、実施の形態１と同様の手順にて、到来時間差を
算出し、到来時間差平均値を算出し、さらに各パルスの
到来方位を算出する。

【００５４】本実施の形態では、パルス波の場合、クロ
ススペクトルのコヒーレンスに等間隔でピークが現れる
ことを利用して、２種以上のパルス波を受信した場合
に、パルス分離回路１２が、クロススペクトルのコヒー
レンスに基づいて、ピークをパルス波ごとに分離してい
る。このため、到来する電波が、２種以上のパルス波か
らなり、各パルス波の到来方位が近い場合であっても、
パルス波を分離することができ、各パルス波ごとに方位
探知を行うことができ、実施の形態１と同様、高精度の
方位探知を行うことができる。

【００５５】実施の形態５．実施の形態３、４では、到
来する電波が２種以上のパルス波からなる場合に、それ
ぞれ到来時間差、コヒーレンスのピーク間隔に基づいて
パルス波を分離して、パルス波ごとの到来方位を求める
場合の例について説明したが、本実施の形態では、信号
波形に基づいて、フーリエ変換前にパルス波を分離する
場合について説明する。

【００５６】図９は、本発明の実施の形態５による方位
探知装置の一構成例を示したブロック図である。図中の
１、２は受信空中線、３、４は受信機、５、６はＡ／Ｄ
変換器、７はクロススペクトル計算回路、８は時間差検
出回路、９は方位算出回路、１０は平均値算出回路、１
３、１４はパルス抽出回路、１５、１６はパルス分離回
路、１８がパルス諸元データベースである。図１の方位
探知装置と比較すれば、パルス抽出回路１３、１４、パ
ルス分離回路１５、１６、パルス諸元データベース１８
が異なっている。

【００５７】パルス抽出回路１３は、Ａ／Ｄ変換後の受
信信号からパルスを抽出する。パルスの抽出は、Ａ／Ｄ
変換器５からのデジタルデータを所定の信号レベルと比
較し、振幅が閾値Ｗｔｈを越えるデータをパルスと判断
し、時間軸上で受信信号の一部分を切り出すことによっ
て行われる。到来電波が複数のパルスからなる比較的長
いパルス列である場合には、パルス抽出回路１３は各パ
ルスを順次に抽出し、それぞれのパルス信号をパルス分
離回路１５へ出力する。

【００５８】パルス分離回路１５は、到来電波が２種以
上のパルス波からなる場合に、抽出されたパルス信号を
各パルス波ごとに分離する。パルス波ごとの分離は、パ
ルスの諸元データに基づいて行われる。すなわち、パル
ス抽出回路１３で抽出されたパルス信号の諸元データを
求め、これを諸元データのデータベース１８と照合する
ことにより、当該パルスが属するパルス波を判別してい
る。

【００５９】パルス分離に用いられる諸元データとし
て、例えば、パルス繰り返し周期（ＰＲＩ：pulse repe
tition frequency）、パルス幅（ＰＷ：pulse width）
があり、パルス諸元データベース１８には、到来するこ
とが想定されるパルス波の諸元データが予め与えられ、
これらの諸元データをパルス波ごとに記憶している。

【００６０】パルス抽出回路１４及びパルス分離回路１
６も、全く同様にして、Ａ／Ｄ変換器６からの受信信号
から諸元データに基づいてパルスを抽出し、更にパルス
波ごとに分離している。

【００６１】図１０は、図９の方位探知装置の動作の一
例を示した図であり、（ａ）には受信信号波形が示さ
れ、（ｂ）、（ｃ）には、パルス諸元データに基づいて
抽出された各パルスのクロススペクトルのコヒーレンス
が示されている。ここでは、到来する電波がパルス波Ａ
及びパルス波Ｂからなり、パルス波Ａのパルスａ、パル
ス波Ｂのパルスｂが検出された場合について説明する。

【００６２】パルス抽出回路１３、１４において、受信
信号の振幅が閾値Ｗｔｈと比較され、パルスａ、パルス
ｂが抽出される。パルスのみを抽出しているため、クロ
ススペクトル計算回路７において求められたパルスａ、
パルスｂそれぞれのクロススペクトルは、図９の（ｂ）
（ｃ）に示す通り、各パルスの中心周波数に存在し、広
帯域に広がらない。

【００６３】時間差検出回路８は、このクロススペクト
ルに基づいて、抽出された各パルスごとに到来時間差を
求める。平均値算出回路１０は、分離されたパルス波ご
とに、時間差検出回路８で求められた到来時間差の平均
値を求める。

【００６４】例えば、パルス波Ａに属するパルスが２以
上受信されるとともに、パルス波Ｂに属するパルスが２
以上受信された場合に、パルス抽出回路１３、１４が全
てのパルスを抽出し、パルス分離回路１５、１６が、各
パルスをパルスＡ又はパルスＢのいずれかに分離する。
時間差検出回路８は、これら全てのパルスについて到来
時間差を求め、平均値算出回路１０は、パルス波Ａへ分
離されたパルスから求められた到来時間差の平均値を求
めるとともに、パルス波Ｂへ分離されたパルスから求め
られた到来時間差の平均値を求める。

【００６５】そして、方位算出回路９が、平均値算出回
路１０で求められた到来時間差の平均値に基づいて、パ
ルス波Ａ、Ｂそれぞれの到来方位を求める。

【００６６】本実施の形態では、パルス抽出回路１３、
１４が、振幅に基づいて受信信号から単一のパルスを抽
出し、クロススペクトル計算回路７が、抽出されたパル
スごとにクロススペクトルを算出している。このため、
クロススペクトルは各パルスの中心周波数に存在し広帯
域に広がらず、高精度の方位探知を行うことができる。

【００６７】また、２種以上のパルス波を受信した場合
に、パルス分離回路１３、１４が、諸元データに基づい
て各パルスをパルス波ごとに分離し、平均値算出回路１
０が、分離された各パルス波ごとに到来時間差の平均値
を求めている。このため、到来する電波が、２種以上の
パルス波からなる場合であっても、パルス波を分離する
ことができ、各パルス波ごとに方位探知を行うことがで
きる。

【００６８】実施の形態６．実施の形態４では、到来す
る電波が２種以上のパルス波からなる場合に、到来時間
差に基づいてパルス波を分離して、パルス波ごとの到来
方位を求める場合の例について説明したが、本実施の形
態では、実施の形態５と同様、受信信号からパルスを抽
出するとともに、各パルスごとの到来時間差及び周波数
に基づいてパルス波を分離する場合について説明する。

【００６９】図１１は、本発明の実施の形態６による方
位探知装置の一構成例を示したブロック図である。図中
の１、２は受信空中線、３、４は受信機、５、６はＡ／
Ｄ変換器、７はクロススペクトル計算回路、８は時間差
検出回路、９は方位算出回路、１０は平均値算出回路、
１３、１４はパルス抽出回路、１７はパルス分離回路で
ある。図９の方位探知装置と比較すれば、パルス分離回
路１７が異なっている。

【００７０】実施の形態５と同様、パルス抽出回路１
３、１４により受信信号からパルスが抽出され、クロス
スペクトル計算回路７により、各パルスごとのクロスス
ペクトルが求められ、時間差検出回路８により、各パル
スごとの到来時間差が求められる。

【００７１】パルス分離回路１７は、これらの到来時間
差をパルス波ごとに分離する。パルス波への分離は、到
来時間差の偏り及び周波数の偏りに基づいて行われ、各
到来時間差がパルス波ごとに分離される。すなわち、複
数の到来時間差のうち、偏りのある到来時間差の群を一
つのパルス波に対応すると判定し、これらの到来時間差
を分離する。また、複数の中心周波数のうち、偏りのあ
る中心周波数の群を一つのパルス波に対応すると判定
し、これらの到来時間差を分離する。

【００７２】例えば、測定精度及び演算精度によって生
ずる到来時間差のバラツキよりも少し大きな到来時間差
のバラツキ許容幅を予め定めておき、この許容幅内に入
る一群の到来時間差を一つのパルス波に対応すると判断
する。同様にして、例えば、測定精度及び演算精度によ
って生ずる中心周波数のバラツキよりも少し大きな周波
数のバラツキ許容幅を予め定めておき、この許容幅内に
入る一群の中心周波数を一つのパルス波に属するパルス
の中心周波数と判断する。その後も到来時間差が残って
いる場合には、これらを繰り返して、全ての到来時間差
をパルス波ごとに分離する。

【００７３】図１２は、時間差検出部８で検出された到
来時間差の一例を示した図であり、到来方向及び中心周
波数の異なる２つのパルス波を受信した場合が示されて
いる。ここでは、到来する電波がパルス波Ａ及びパルス
波Ｂからなり、各パルス波について複数のパルスが受信
され、複数の到来時間差が求められている。ここでは、
パルス波Ａとパルス波Ｂの到来時間差及び周波数に偏り
が生じている。

【００７４】パルス分離回路１７は、この到来時間差及
び周波数の偏りに基づいて、両パルス波Ａ、Ｂの到来時
間差を分離し、パルス波ごとの到来時間差として出力す
る。平均値算出回路１０及び方位算出回路９は、分離さ
れたパルス波のそれぞれについて、実施の形態１と同様
の手順にて、到来時間差平均値を算出し、さらに各パル
スの到来方位を算出する。

【００７５】本実施の形態では、パルス抽出回路１３、
１４が、振幅に基づいて受信信号から単一のパルスを抽
出し、クロススペクトル計算回路７が、抽出されたパル
スごとにクロススペクトルを算出している。このため、
クロススペクトルは各パルスの中心周波数に存在し広帯
域に広がらず、高精度の方位探知を行うことができる。

【００７６】また、２種以上のパルス波を受信した場合
に、パルス分離回路１７が、時間差検出回路８により求
められたパルスごとの到来時間差及び中心周波数に基づ
いて、到来時間差をパルス波ごとに分離している。この
ため、到来する電波が、２種以上のパルス波からなる場
合であっても、各パルス波を分離することができ、各パ
ルス波ごとに方位探知を行うことができ、実施の形態１
と同様、高精度の方位探知を行うことができる。ができ
る。

【００７７】

【発明の効果】本発明によれば、受信信号のクロススペ
クトルを求めて電波の到来方位を探知する際、コヒーレ
ンスレベルの高い周波数が広帯域に渡り、あるいは離散
的となる電波について、精度よく到来方位を求めること
ができる。

【００７８】また、到来する電波がパルス波の場合、あ
るいは、ノイズ変調、チャープ変調、周波数拡散等され
た広帯域な周波数特性を持つ信号波の場合に高精度の方
位探知を行うことができる。また、到来する電波が複数
のパルス波からなる場合に各パルス波ごとに高精度の方
位探知を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１による方位探知装置の
一構成例を示したブロック図である。

【図２】 図１の方位探知装置の動作の一例を示した図
であり、（ａ）、（ｂ）にはクロススペクトルのコヒー
レンス、位相値がそれぞれ示され、（ｃ）には到来時間
差が示されている。

【図３】 図１の方位探知装置の動作の他の例を示した
図であり、（ａ）、（ｂ）にはクロススペクトルのコヒ
ーレンス、位相値がそれぞれ示され、（ｃ）には各到来
時間差が示されている（実施の形態２）。

【図４】 本発明の実施の形態３による方位探知装置の
一構成例を示したブロック図である。

【図５】 時間差検出部８で検出された到来時間差の一
例を示した図であり、到来方向の異なる２つのパルス波
を受信した場合が示されている。

【図６】 本発明の実施の形態４による方位探知装置の
一構成例を示したブロック図である。

【図７】 クロススペクトル計算回路７で求められたク
ロススペクトルの一例を示した図であり、２つのパルス
波を受信した場合が示されている。

【図８】 パルス波の周波数特性を示した説明図であ
る。

【図９】 本発明の実施の形態５による方位探知装置の
一構成例を示したブロック図である。

【図１０】 図９の方位探知装置の動作の一例を示した
図であり、（ａ）には受信信号波形が示され、（ｂ）、
（ｃ）には抽出された各パルスのクロススペクトルのコ
ヒーレンスが示されている。

【図１１】 本発明の実施の形態６による方位探知装置
の一構成例を示したブロック図である。

【図１２】 時間差検出部で検出される到来時間差の一
例を示した図であり、到来方向及び中心周波数の異なる
２つのパルス波を受信した場合が示されている。

【図１３】 従来の方位探知装置の構成を示したブロッ
ク図である。

【図１４】 従来の探知装置の動作を示した図であり、
（ａ）、（ｂ）にはクロススペクトルのコヒーレンス、
位相値がそれぞれ示されている。

【符号の説明】

１，２ 受信空中線、３，４ 受信機、５，６ Ａ／Ｄ
変換器、７ クロススペクトル計算回路、８ 時間差検
出回路、９ 方位算出回路、１０ 平均値算出回路、１
１，１２ パルス分離回路、１３，１４ パルス抽出回
路、１５〜１７ パルス分離回路 １８ パルス諸元データベース

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の距離を隔てて到来電波を受信する
   ２つの受信空中線と、各受信空中線における受信信号の
   クロススペクトルを求めるクロススペクトル演算部と、
   クロススペクトルに基づいて２以上の到来時間差を求め
   る時間差検出部と、これらの到来時間差の平均値を求め
   る平均値算出部と、到来時間差の平均値に基づいて到来
   信号の到来方位を求める方位算出部とを備えたことを特
   徴とする方位探知装置。
2. 【請求項２】 上記時間差検出部が、クロススペクトル
   のコヒーレンスが所定の閾値を越える２以上の周波数の
   それぞれについて位相値から到来時間差を求めることを
   特徴とする請求項１に記載の方位探知装置。
3. 【請求項３】 上記受信空中線が２種以上のパルス波を
   受信した場合に、時間差検出部により求められた到来時
   間差に基づいて、到来時間差をパルス波ごとに分離する
   パルス分離部を備え、上記平均値算出部が、各パルス波
   ごとに到来時間差の平均値を求め、上記方位算出部が、
   各パルス波ごとに到来方位を求めることを特徴とする請
   求項１又は２に記載の方位探知装置。
4. 【請求項４】 上記受信空中線が２種以上のパルス波を
   受信した場合に、クロススペクトルのコヒーレンスのピ
   ーク間隔に基づいて、ピークをパルス波ごとに分離する
   パルス分離部を備え、上記時間差検出部が、分離された
   各パルス波ごとに到来時間差を求め、上記平均値算出部
   が、分離された各パルス波ごとに到来時間差の平均値を
   求め、上記方位算出部が、分離された各パルス波ごとに
   到来方位を算出することを特徴とする請求項１又は２に
   記載の方位探知装置。
5. 【請求項５】 所定の距離を隔てて到来電波を受信する
   ２つの受信空中線と、振幅に基づいて受信信号からパル
   スを抽出するパルス抽出部と、受信空中線が２種以上の
   パルス波を受信した場合に、諸元データに基づいて、抽
   出されたパルスをパルス波ごとに分離するパルス分離部
   と、抽出されたパルスのクロススペクトルを求めるクロ
   ススペクトル演算部と、クロススペクトルに基づいて到
   来時間差を求める時間差検出部と、分離された各パルス
   波ごとに到来時間差の平均値を求める平均値算出部と、
   到来時間差の平均値に基づいて、分離された各パルス波
   ごとに到来方位を求める方位算出部とを備えたことを特
   徴とする方位探知装置。
6. 【請求項６】 所定の距離を隔てて到来電波を受信する
   ２つの受信空中線と、振幅に基づいて受信信号からパル
   スを抽出するパルス抽出部と、抽出されたパルスのクロ
   ススペクトルを求めるクロススペクトル演算部と、クロ
   ススペクトルに基づいて到来時間差を求める時間差検出
   部と、受信空中線が２種以上のパルス波を受信した場合
   に、到来時間差及び周波数に基づいて、到来時間差をパ
   ルス波ごとに分離するパルス分離部と、分離された各パ
   ルス波ごとに到来時間差の平均値を求める平均値算出部
   と、到来時間差の平均値に基づいて、分離された各パル
   ス波ごとに到来方位を求める方位算出部とを備えたこと
   を特徴とする方位探知装置。
7. 【請求項７】 所定の距離を隔てた２つの受信空中線か
   らの受信信号のクロススペクトルを求めるクロススペク
   トル演算ステップと、クロススペクトルに基づいて２以
   上の到来時間差を求める時間差検出ステップと、これら
   の到来時間差の平均値を求める平均値算出ステップと、
   到来時間差の平均値に基づいて到来信号の到来方位を求
   める方位算出ステップとを備えたことを特徴とする方位
   探知方法。
8. 【請求項８】 上記時間差検出ステップが、クロススペ
   クトルのコヒーレンスが所定の閾値を越える２以上の周
   波数のそれぞれについて位相値から到来時間差を求める
   ことを特徴とする請求項７に記載の方位探知方法。