JP2003194928A - ターゲットの受動的位置決定方法、特に空対空位置決定方法 - Google Patents

ターゲットの受動的位置決定方法、特に空対空位置決定方法

Info

Publication number
JP2003194928A
JP2003194928A JP2002364497A JP2002364497A JP2003194928A JP 2003194928 A JP2003194928 A JP 2003194928A JP 2002364497 A JP2002364497 A JP 2002364497A JP 2002364497 A JP2002364497 A JP 2002364497A JP 2003194928 A JP2003194928 A JP 2003194928A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
equation
measurement
value
moving body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002364497A
Other languages
English (en)
Inventor
Stephane Paquelet
パクレ ステファン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thales SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales SA filed Critical Thales SA
Publication of JP2003194928A publication Critical patent/JP2003194928A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/021—Auxiliary means for detecting or identifying radar signals or the like, e.g. radar jamming signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/52—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using a receiving antenna moving, or appearing to move, in a cyclic path to produce a Doppler variation of frequency of the received signal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ターゲット（１２）の位置決定、特に、空対
空の位置決定を行うことのできる方法を提供する。 【解決手段】 本方法によれば、ターゲットが発信した
信号を測定装置を搭載した移動体（１１）の２つの基線
に設けられたセンサによって取得する段階を有する。こ
の段階には、異なる軌道上で実行される独立した２つの
測定過程が含まれる。本発明にかかる方法はさらに、タ
ーゲットの特徴を示すパラメータを容易に推定可能にす
る測定結果の処理段階を含む。本発明は、発信周波数が
狭帯域で変化するターゲットの受動的位置決定に適用す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、センサを搭載し
た、例えば航空機等の移動監視システムによるターゲッ
トの受動的位置決定方法に関し、特に、周波数が変化す
る信号を発信するターゲットの位置決定方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】ターゲットの受動的位置決定方法として
は、一般にドップラー効果を利用するものがある。しか
し、この方法は、ターゲットの発信周波数が一定である
場合にしか使用することができない。これは、発信周波
数が変化する場合には、ドップラー周波数を求めること
が困難なためである。しかし、現代の航空機では、可変
周波数のレーダ発信システムがますます一般的になりつ
あるので、ドップラー周波数の検出に準拠する従来方法
は、もはや有効でない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、特に、発信
周波数が一定でなく、可変周波数信号を発信するターゲ
ットの受動的位置決定に使用可能な方法を対象とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】つまり、本発明は、ター
ゲットから受信された信号を干渉法を用いて測定するこ
とによる、ターゲットの位置決定方法に関するものであ
る。ターゲットが発信する信号は、測定装置を搭載した
例えば航空機のような移動体（以下「搭載機」とも称す
る）によって取得される。このターゲット位置決定方法
は、少なくとも２つの段階を有する。
【０００５】第１の段階は、ターゲットから発信された
信号を取得して測定値を得る、少なくとも２つの相互に
独立した測定過程を包含する測定値取得段階である。当
該測定過程を実行する間、搭載機は互いにゼロでない角
度をなす２つの軌道に沿って移動する。
【０００６】第２の段階は、統計処理を伴う測定値の処
理である。この処理は、各測定値について行われて、特
に速度や距離等、ターゲットを特定するためのパラメー
タを決定する。
【０００７】本発明の利点は、ターゲットが一定の周波
数で発信していなくとも、ターゲットのパラメータ推定
が可能な点である。
【０００８】本発明は、さらに、少ない回数の測定によ
ってターゲットのパラメータを推定可能であるという利
点を有する。
【０００９】球面座標系を使用することによって理論モ
デルの表現が簡素化され、ターゲットのパラメータ推定
が容易になる。
【００１０】本発明ではイテレーション処理を実行す
る。好ましい実施態様によれば、逐次近似によってター
ゲットのパラメータの推定精度を向上させることが可能
である。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の方法によって測
定値を取得する方法を示す。ある時点で、レーダー信号
を発信しながら速度ｖcで移動するターゲット航空機１
２を、搭載機１１が検知する。このターゲット航空機
は、任意の高度で任意の方向に飛行しており、搭載機か
らの距離は遠く、例えば１５０ｋｍである。ターゲット
航空機を検知した後、搭載機は、本発明の方法を実行す
ることができるように、軌道を変更し、初期位置から位
置１３に移動し、次に、ターゲットから発信された信号
ｚ（ｔ）に対して、時間枠［ｔ0−Ｔ／２，ｔ1］と［ｔ
2，ｔ0＋Ｔ／２］に亘って２つの測定過程を実行する。
時刻ｔ1およびｔ2は、ターゲットのパラメータ推定が行
われる位置１４に対応する基準時刻ｔ0の範囲を規定す
るものである。各過程を実行する間、搭載機は、好まし
くは速度ベクトルが一定である軌道に沿って飛行する。
【００１２】第１の過程において、時刻ｔ0−Ｔ／２の
時点で位置１３にあった搭載機１１は、時刻ｔ1の時点
で位置１５に到達する。次に、搭載機は、その軌道を角
度αだけ変更し、時刻ｔ2の時点で第２の測定過程を開
始し、時刻ｔ2からｔ0＋Ｔ／２の間に、新しい軌道に沿
って位置１６から位置１７に移動する。
【００１３】角度αの値は、受信装置の最大開放角によ
って決まる。また、搭載機の速度を考慮して、どの程度
の方向転換を行うことができるかにもよる。例えば、約
３０°の方向転換をあげることができる。
【００１４】本方法によると、２つの過程に対応する２
つの軌道は、それぞれ速度ベクトルが一定である。好ま
しくは、何れか一方の軌道は、ターゲットから発信され
る信号の平均伝播方向と直角になるように選択される。
【００１５】２つの航空機１１と１２の初期の相対位置
によって、軌道の順序が決まる。この順序は、パラメー
タ取得過程にの後の測定値の処理過程では、あまり重要
ではない。時間を節約するためには、搭載機は、例え
ば、まず初期の軌道に最も近い軌道に到達するようにす
ることが好ましい。
【００１６】本発明による方法は、ターゲットのパラメ
ータを決定するために、さほど多くの測定結果を必要と
しない利点を有する。例えばターゲット−搭載機間の距
離が１５０ｋｍで搭載機の速度が２５０ｍ／ｓであって
も、上述の測定に必要な軌道の長さは短い。結果的に、
ターゲットの軌道は、測定時間中一定であると仮定する
ことが可能である。
【００１７】図２は、搭載機におけるセンサの配置を例
示したものである。ｎ個のセンサを、例えば、２つの群
に分けて、胴体２１に沿って水平方向に配列する。
【００１８】第１群は、搭載機の軸２５に沿った２つの
点ＩおよびＪに位置する２つのセンサ２２および２３か
らなる。線分ＩＪの中点をＯとする。この２つのセンサ
間の距離は、受信信号の波長よりはるかに大きな距離Ｄ
であり、例えば４メートル程度である。２つのセンサは
独立であり、アンテナ間の位相差は、緩やかに変化する
信号でモデル化することができる較正誤差を有する。こ
の２つのセンサーは、長基線干渉計（ＬＢＩ）または単
に「長基線」を構成する。
【００１９】第２群のセンサは、半径約１メートルの領
域２４に配置された他のセンサから構成されている。第
２群のセンサは非常に近接して配置されており、それを
構成するアンテナは位相が整合している。このセンサの
うちのいくつかは胴体２５の軸に平行な軸上に配置さ
れ、他のセンサはこの軸の両側に位置する。第２群のセ
ンサは、短基線干渉計（ＳＭＢＩ）または単に「短基
線」を構成する。
【００２０】好ましくは、長基線を構成するセンサのう
ち１つは、短基線を構成するものでもある。このような
構成によって、必要なセンサの数を節約することができ
る。
【００２１】各センサ群は、独立の干渉計として機能
し、センサ群が受信した信号ｚ（ｔ）の位相差に関する
データを得ることができる。従って、搭載機は、長基線
干渉計の測定値の位相情報と、短基線干渉計の測定値の
位相情報を収集することができる。
【００２２】ターゲットから発信され、搭載機の各セン
サで受信された信号ｚ（ｔ）は、周波数ｆ0のレーダー
信号である。この信号は、次の複素形式の時間関数によ
って表すことができる。
【数９】
【００２３】上式においてｓ（ｔ）は、例えば約１メガ
ヘルツの帯域ΔＦに属する信号であり、ｗ（ｔ）はガウ
シアンホワイトノイズと見なすことができる熱雑音であ
る。
【００２４】演算の詳細は省略するが、信号対ノイズ比
は例えば＋２０ｄＢであって１よりも極めて大きいと仮
定できるので、下記の表現が得られる。
【数１０】
【００２５】Ａ（ｔ）は発信された信号の振幅を表わす
関数であり、ψ（ｔ）は受信信号の方向と位相ｓ（ｔ）
の関数である。
【数１１】 は、それぞれｗ（ｔ）の実部と虚部を表わす。
【００２６】ｚ（ｔ）を表わした式において、振幅に関
する項
【数１２】 をターゲットのパラメータによって直接表現することは
できない。しかし、位相の項ａｒｇ（ｚ（ｔ））はター
ゲットの位置に関する有益な情報を含んでいる。さら
に、項ａｒｇ（ｚ（ｔ））は、搭載機のセンサの測定値
から求めることができる。本発明では、したがってこの
位相に関する項を使用する。
【００２７】短基線を構成するセンサを使用して、時刻
ｔにおける信号の到来方向
【数１３】 の仰角と方位角を求める。長基線を構成するセンサＩと
Ｊから、それぞれのセンサが受信した信号の位相差とし
て下記が得られる。
【数１４】 ノイズを無視すれば、上記の位相差は以下のように表わ
すことができる。
【数１５】 ここで、ｆtは時刻ｔにおけるターゲットからの信号の
中心周波数、ｄ1（ｔ）とｄ2（ｔ）はターゲットの発信
源から各センサまでの距離、
【数１６】 はキャリブレーションが行われていない２つのアンテナ
間の、制御されていない遅延に起因する未知の項であ
る。
【００２８】「modulo 2π」という表現は、センサＩと
Ｊの間の距離Ｄが大きいので、位相差
【数１７】 に関して、波長の整数倍ｎ×２πの位相差を無視するこ
とを表わす。
【００２９】２つのパルスの間ではレーダの中心周波数
の変化は僅かであると仮定すると、少なくとも測定に必
要な時間中に関する限り、発信された信号は狭帯域信号
であるとみなすことができる。この場合、ψ1（ｆt）と
ψ2（ｆt）の時間変化は無視することができる。したが
って、時刻ｔ0とｔの間におけるΔΦLBI（ｔ）の変化に
関する下記の式
【数１８】 を、
【数１９】 で置き換えて、δψ（ｆt）を削除することができる。
【００３０】γ（ｔ）とΔ2ΦLBI（ｔ）の値は、ｔの連
続関数である。しかし、本発明の方法では、ターゲット
のパラメータを決定するために、一定のインタバルΔＴ
だけ離れた時刻ｔｎでの時間枠 において測定されたγ（ｔ）とΔ2ΦLBI（ｔ）の値を使
用する。ここで、時刻ｔｎは、時間枠
【数２０】 において、例えば、ｔｎ＝ｔ1−ｎ・ΔＴの値をとるこ
とができる。
【００３１】図３は、本発明に基づく方法で用いられる
座標系を示すものである。図に示した座標系によれば、
ターゲットである航空機１２の位置は右手系のデカルト
座標における球面座標
【数２１】 によって表現される。ここで、
【数２２】 は時刻ｔ0における搭載機１１のターゲット１２に対す
る方向を表わす。
【００３２】本発明によれば、搭載機の観測軌道は２つ
の時間枠
【数２３】 に対応する２つの線分とみなすことができる２つの部分
軌道３１と３２から構成されるのが理想的である。時間
枠、
【数２４】 の中には、ターゲットのパラメータを推定しようとして
いる時刻ｔ0が含まれている。
【００３３】推定の最適化のためには、上述のように、
線分と見なすことができる部分軌道のうちの１つ３２
が、ターゲットが発信した信号の平均伝播方向
【数２５】 にほぼ直交する方向、すなわち、
【数２６】 である必要がある。
【００３４】図４は、デカルト座標を用いた通常の地表
座標系４１からローカルな球面座標系４２への変換を示
す。地表の直交座標系４１は例えば、長基線の中点であ
る原点Ｏ、原点Ｏを通って地表面と直交する直線Ｄによ
って定義される。Ｏ’は直線Ｄが地表面を横切る位置で
ある。この座標系に基づく右手系のデカルト座標系
【数２７】 を、例えば以下のように定義することができる。
【数２８】 は直線Ｄに沿って下向きのベクトル、
【数２９】 はＯ’の位置における地表面に平行な平面内で互いに直
交するベクトルであり、
【数３０】 は、それぞれ北と東を向いている。
【００３５】ローカルな座標系４２は、上記のデカルト
座標系
【数３１】 を用いて以下のように表わすことができる。
【数３２】 ここで、
【数３３】 である。
【００３６】上記のローカル座標系によれば、ベクトル
【数３４】 は、Ｘｒ、ＸθおよびＸφによって定義される。
【００３７】本発明によれば、長基線と短基線によって
得られる測定値は、まず下記の式によってモデル化され
る。
【数３５】
【００３８】式（５）は搭載機の長基線の中点を繋ぐ軸
からターゲットを見る角度をモデル化したものである。
式（６）は、長基線に沿って設けられた２つのセンサに
よる測定値の間の位相差の変化をモデル化したものであ
る。
【００３９】
【数３６】 は、時刻ｔ0において長基線の中央から見たターゲット
の方向を示すベクトルである。
【数３７】 は、長基線の中央から見たターゲット方向の時間変化で
ある。この値は、下記の式で表わすことができる。
【数３８】 ここで、
【数３９】 は、時間枠［ｔ0，ｔ］における搭載機の移動を表わす
ベクトル。ｄは、時刻ｔ0における長基線の中点とター
ゲットとの間の距離、
【数４０】 は、ターゲットの速度ベクトルである。
【００４０】
【数４１】 は、長基線を規定する２つのセンサＩとＪの位置ベクト
ルである。
【数４２】 は、例えば、搭載機の慣性単位あるいは加速度計が提供
する情報に基づいて計算することができる。λtはター
ゲットが発信した信号の別途決定された中心周波数ｆt
に対応する波長である。
【数４３】 とｗ’で表わされる項はガウシアンホワイトノイズであ
る。
【００４１】上記の座標系（４）において、ターゲット
に関するパラメータは、位置に関しては
【数４４】 と１／ｄで表わされ、速度に関しては
【数４５】 で表わされる。
【００４２】前出のような球面座標系を使用することに
よって、
【数４６】 で表わされた値は、ターゲットの速度と位置を規定する
６つの成分からなるベクトルΘによって、以下のように
書き直すことができる。
【数４７】
【００４３】ここで、
【数４８】 は球面座標系におけるターゲットの速度成分
【数４９】 であり、ｄ0とｔ0は、
【数５０】 を表わす、ほぼ１に等しい単位の無い値である。
【００４４】別途行われた研究によれば、測定の種類に
よっては、搭載機が水平面内を移動している時、
【数５１】 は、成分ｖψだけが求まる。成分ｖｒとｖθは正確な測
定を行っても精度よく測定することは不可能なので、予
め値を設定しておくのが望ましい。ｖθの値は小さいの
で、ゼロと仮定することができる。
【００４５】さらに、式（５）と（６）とを
【数５２】 によって表現した場合には、成分ｖｒの変化は２次の項
として現れるだけなので重要ではない。したがって、ｖ
ｒがばらついたとしても他のパラメータの推定に大きな
誤差は生じない。したがって、ターゲットの速度モジュ
ールとの関係でｖ ｒの推定値を用いることができる。モ
ジュールにおいて速度が２５０ｍ／ｓであれば、ｖｒの
値としては１２５ｍ／ｓから２５０ｍ／ｓの間、例え
ば、１７５ｍ／ｓが適当である。
【００４６】上記に基づけば、式（４）で表わされたモ
デルは以下のように書き直すことができる。
【数５３】 ここで、
【数５４】 である。
【００４７】パラメータｖｒとｖθの値は予め設定して
あるので、Θを表現する式は次のように簡略化される。
【数５５】
【００４８】同様に、予め知られていると考えて差し支
えない
【数５６】 に関する項を
【数５７】 の式に代入すると、
【数５８】 が得られる。ここで、
【数５９】 であり、
【数６０】 は搭載機の速度の
【数６１】 方向の成分。また、
【数６２】 であり、ｖｒは上述の値であり、ｖθはゼロである。
【００４９】αを搭載機の前面にあるターゲットの
【数６３】 方向の相対的な移動であるとすると、αは、
【数６４】 によって表わされる。
【００５０】したがって、以下の関係が得られる。
【数６５】
【００５１】（８）で表わされたモデルは、ベクトルΘ
の成分ｄ0／ｄとτ0ｖψ／ｄの線形結合であるαによっ
て表わすことができる。
【００５２】パラメータθ、ψ、ｄ0／ｄおよびτ0ｖψ
／ｄの値を推定するには、本発明の方法は、例えば、Θ
の統計的な評価関数Ｃ（Θ）を最小にするθ、ψ、ｄ0
／ｄおよびτ0ｖψ／ｄを見つけることからなる処理を
行う。モデル（８）に関するこの統計的評価関数は、こ
の選択された展開モデルの測定値に関する類似性を反映
したものである。この評価関数は［最小二乗法］型のも
のであり、以下のように表現される。
【数６６】 ここで、変数ｔnは、時間枠
【数６７】 における測定時刻を表わす。評価関数Ｃ（Θ）の上述の
表現は例示であり、例えばノイズをより正確にモデルに
取り込めば異なる表現が得られる。
【００５３】評価関数Ｃ（Θ）の値を最小にするパラメ
ータθ、ψ、ｄ0／ｄおよびτ0ｖψ／ｄの値を見つける
には、基本的に全範囲の精密な探索を行わなければなら
ない。４つのパラメータに関するこの探索は過大な労力
を必要とする。したがって、本発明では２段階からなる
推定手順を採用する。
【００５４】第１のステップでは、
【数６８】 を無視し、式（１４）において
【数６９】 であることを考慮すると、ベクトル
【数７０】 は、
【数７１】 に等しくなる。パラメータθとψとして別途定めた値を
用いて、軌道ごとにαによってＣ（Θ）の値を評価す
る。このステップによってパラメータαの値とベクトル
Θの第1推定値
【数７２】 を簡単に得ることができる。ベクトル
【数７３】 を、ベクトル
【数７４】 と置いているので、この推定は明らかに概算であるが、
モデルを簡単にすることができる。
【００５５】短基線を用いて行った測定からパラメータ
θとある程度パラメータψの値も推定可能である。さら
に、この方法で決定したθの値は、他のパラメータを推
定するために十分な精度を有すると考えることができ
る。したがって、θが知られれば、パラメータからなる
ベクトルはさらに単純化されて、下記のように表現する
ことができる。
【数７５】
【００５６】この推定ステップは、データ取得段階の２
つの過程を通じて行われた２つの独立した測定過程に基
づいて行われるものである。各時間枠Ｉ1とＩ2における
モデル（８）は以下のように表現される。
【数７６】 ここで、
【数７７】 である。
【００５７】Ｏ（ｔi）は時刻ｔiにおける長基線の中
点、
【数７８】 は、それぞれこの位置から見たターゲットの方向、方位
と距離である。
【００５８】したがって、以下のような表現も可能であ
る。
【数７９】 ここで、ｖiは、搭載機の
【数８０】 方向の速度成分である。
【００５９】上記の式（２０）によって
【数８１】 を表現すると、モデル１７は下に示すように、２つの変
数αiとψiの関数として表現することができるので好ま
しい。
【数８２】 は搭載機の前方にあるターゲットの相対移動の特徴を示
し、ψiは方位角である。
【００６０】したがって、ターゲットのパラメータの推
定は、
【数８３】 に沿った１次元操作に帰着する。
【００６１】さらに、測定時間を通じてターゲットのパ
ラメータに大きな変化はないと仮定すると、下記の表現
を得ることができる。
【数８４】 したがって、２つの測定過程の解析によって下記に示す
２つの項を得ることができる。
【数８５】
【００６２】第１の段階は、求めるべきパラメータの初
期推定値の決定である。
【数８６】 とψiの所期推定値は短基線による測定に基づいて得る
ことができる。パラメータα1とα2の推定値
【数８７】 は、各時刻ｔにおける評価関数Ｃ（Θ）の値を最小にす
る値を、それぞれ独立に検索することによって得ること
ができる。α1の推定値である
【数８８】 として、例えば、時間枠Ｉ1の間に行った測定過程によ
って得られた測定値を用いることができる。
【００６３】同様に、パラメータα2の推定値である
【数８９】 としては、時間枠Ｉ2の間に行った測定過程によって得
られた測定値を用いることができる。これら２つの推定
値を用いれば、２つの未知数を含む２つの方程式からな
る下記の線形表現が得られる。
【数９０】 ここで、τ0ｖψ／ｄとｄ0／ｄが未知数である。
【００６４】
【数９１】 とｖ1の値、および、
【数９２】 とｖ2の値は、異なる軌道に基づいて行われた2つの測定
過程から得られたものである。したがって、式２２と２
３とは互いに独立である。未知数τ0ｖψ／ｄとｄ0／ｄ
の値は連立方程式（２１）を解くことによって得られ
る。
【００６５】第１の推定段階では以下のような操作を実
行することができる。短基線に基づいて得られた測定値
【数９３】 の近傍でプラスマイナス１°の範囲で、かつ、０．１°
の刻みでψiの値を変化させる。τ0ｖψ／ｄとｄ0／ｄ
の値はほぼ１であることを念頭において、αiの値をゼ
ロの近傍の、［−２，＋２］の範囲で、１００程度変化
させる。
【００６６】好ましくは、この連立方程式の解は、必要
なパラメータの極めて精度の容易推定値である。十分な
ものである第1の段階の後、ベクトルΘの成分を精度よ
く推定する。 −短基線ＳＭＢＩの測定に基づいて十分な精度でθを推
定し、 −評価関数Ｃ（Θ）を最小化する過程を通じて、上記同
様に短基線の測定に基づいて決定された方位ψの測定精
度を改善し、
【数９４】 と
【数９５】 の推定値に基づいてパラメータτ0ｖψ／ｄとｄ0／ｄを
決定する。
【００６７】上述の第１の段階の次に第２の段階を実行
して特に方位ψ等のターゲットのパラメータの推定精度
を向上させる。第２の段階は、関係式（１４）全体を考
慮しながら前述の操作を繰り返すことを内容とする。結
果的に、
【数９６】 は、
【数９７】 と等しくなる。全てのパラメータの初期推定値を用いて
Ｃ（Θ）を評価するが、ただし、この場合、第1の段階
で得られたΘの推定値
【数９８】 の近傍に限定して評価を行う。このことによって同時に
演算量が低減される。
【００６８】この第２の段階によって、パラメータθの
値は別途求められた値を使うが、ψ、τ0ｖψ／ｄとｄ0
／ｄを用いてＣ（Θ）を最小化するパラメータの値を直
接求める。この推定においては、以前の段階では考慮さ
れなかった測定値、特にｔ0近傍の直線的でない軌道に
沿って行われた測定の結果を考慮する。
【００６９】第２の段階では例えば以下の操作を行う。 −第１の段階で得られた推定値
【数９９】 の近傍で、０．０５°刻みでψの値を検索し、 −前の段階で得られていた推定値τ0ｖψ／ｄとｄ0／ｄ
の近傍で１０程度の値について評価する。
【００７０】この段階においては、ベクトル
【数１００】 が一定でないことを考慮すると、ベクトル
【数１０１】 の完全な表現として以下の表現を得ることができる。
【数１０２】 ここで、
【数１０３】 は、ターゲットと搭載機の
【数１０４】 に沿って定義される速度の各成分である。
【数１０５】 の全長表現を考慮することによって、予め設定した値か
らスタートしたｖθとｖ ｒの値の推定値を得ることがで
きる。
【００７１】本発明に関する上述の説明では、説明を簡
単にするために測定値取得段階は２つの測定過程からな
るものと仮定した。しかし、測定過程の数は２つに限定
されるものではなく、もっと多くの過程から構成されて
も良いことは明らかである。ただし、２つの独立した式
を得るためには少なくとも２つの測定過程が必要であ
る。
【００７２】同様に、明細書では座標変換を行うことに
よって必要なパラメータに関するモデルの表現を簡略化
した。しかし、これらのパラメータの表現を簡略化する
手段は前述の座標変換だけではない。この簡略化の目的
は測定結果を用いて必要なパラメータを決定するために
必要な数の独立方程式を得ることであり、この結果が得
られる限りどのような方法を用いても良い。同様に、類
似評価関数を使用することに代えて他の評価式を用いて
も良い。
【００７３】上述の詳細な説明は、ターゲットから発信
される信号が狭帯域である空対空の位置決定に関するも
のである。この方法を、例えば周波数が広帯域で変動す
る場合に適用するように一般化することができることは
当然である。つまり、発信される信号の周波数は狭帯域
を超えて変化する場合であっても本発明の方法は十分に
適用可能である。この場合、長基線に沿って測定された
位相差の展開モデルの表現が異なるだけであり、式
（８）は下記の表現で置き換える必要がある。
【数１０６】 ここで、
【数１０７】 である。
【００７４】上記の式（２６）において、項Δψ
（ｆt，ｆt０）は、考慮されている時刻ｔとリファレン
ス時刻ｔ0との間の長基線を構成する２つのセンサの位
相ずれの変化を表わす。この位相ずれの変化はターゲッ
トから発信される信号の周波数の変化に直接起因するも
のである。式
【数１０８】 における項δψ（ｆt）はこの場合には一定値と仮定す
ることはできない。
【００７５】モデルは必要なパラメータに依存しない項
に関係して修正されているだけなので、推定の基本的な
手順は影響を受けない。また、予めキャリブレーション
を行うことによって、各時刻ｔにおける信号の中心周波
数を推定することが可能になる。中心周波数の値は表に
格納して、後に対応するΔψ（ｆt，ｆt0）の値を算出
するために使用することができる。
【００７６】発信周波数が非常に広い範囲で変化する場
合も想定される。これは，例えば発信源が周波数ホッピ
ングを行っている場合である。この場合には、発信され
る信号はもはや狭帯域信号と考えることはできない。し
かし、受信信号を、隣接する通過帯域を有する複数のフ
ィルタによって解析することができる。つまり、信号の
総合的な通過幅は、例えば、本発明による方法をそのま
ま適用することができるような帯域幅の合計である。
【００７７】本発明による方法の別の側面の一例をあげ
るなら、空対地の位置決定である。この場合には、ター
ゲットは例えば地上のレーダである。ターゲットの移動
はゼロであり、したがって、ｖψ＝０である。この場合
には、位相ずれの測定から直接得ることのできない唯一
のパラメータは距離ｄである。したがって、本発明の方
法を単純化することができ、1つのパラメータを推定す
るには1つの測定過程で十分なので、搭載機は軌道を変
更する必要が無い。この場合、方法の説明で用いた球面
座標系が最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、測定値取得を示す概念図である。
【図２】 図２は、測定装置を搭載した航空機（搭載
機）のセンサの配置関係を示す概念図である。
【図３】 図３は、本発明に採用される幾何学的座標系
を示す概念図である。
【図４】 図４は、２つの幾何学的座標系を同時に示す
概念図である。
【符号の説明】
１１ 測定装置を搭載した航空機（搭載機） １２ ターゲット １４ ターゲットのパラメータ測定を実行する位
置 ２１ 航空機の胴体 ２２、２３ 長基線を構成するセンサ ２４ 短基線を構成するセンサの設置領域 ３１、３２ 軌道の部分 ４１ 地上の座標系 ４２ 球面座標系

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 測定装置を搭載した移動体によってター
    ゲットが発信した信号を取得してターゲットの位置を決
    定する方法であって、少なくとも、 −ターゲットから発信された信号を取得して測定値を得
    る、少なくとも２つの相互に独立した測定過程を包含
    し、当該測定過程それぞれを実行する間、装置を搭載し
    た移動体が互いにゼロでない角度をなす別の軌道（３
    １、３２）にしたがって移動する測定値取得段階と、 −前記測定過程のそれぞれに対して統計処理を行ってタ
    ーゲットのパラメータを決定する測定値処理段階とを含
    む方法。
  2. 【請求項２】 前記測定値取得段階に含まれる過程の１
    つは、測定装置を搭載した移動体がターゲットからの信
    号の到来方向と直交する軌道に沿って移動する間に実行
    される請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記測定値に基づいて得られた独立方程
    式から構成される連立方程式を統計処理によって解いて
    ターゲットの速度と距離のパラメータを決定する前記請
    求項１または２のいずれかに記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記処理の第１段階で線型方程式からな
    る連立方程式を得る請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記線型方程式の未知数は、１／ｄとｖ
    ψ／ｄ、ここで、ｄはターゲットから装置を搭載した移
    動体までの距離、ｖψは推定すべきターゲットの速度成
    分、である請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記線型方程式は、 【数１】 で表わされ、iは考慮すべき測定過程の番号、 【数２】 は測定過程で得られた測定値に基づいて推定されたター
    ゲットの前方に位置する装置を搭載した移動体の移動の
    角度、 【数３】 は、当該測定過程における装置を搭載した移動体の速度
    である請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記測定値取得段階は、装置を搭載した
    移動体の軸方向または当該方向に直交する方向に配列さ
    れ、長基線と短基線を構成するセンサを用いて実行され
    る請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
  8. 【請求項８】 ターゲットが発信し、長基線と短基線を
    構成するセンサによって受信された信号から得られた位
    相情報を、下記のようにモデル化する請求項７に記載の
    方法。 【数４】 ここで、 【数５】 は、成分が求められるターゲットのパラメータから構成
    されるベクトルを表わす。
  9. 【請求項９】 統計処理によって、統計的な類似評価関
    数Ｃ（Θ）を最小化するターゲットのパラメータの値を
    決定する請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記評価関数Ｃ（Θ）は下記の関数で
    ある請求項９に記載の方法。 【数６】 ここで、変数ｔnは、時間枠 【数７】 と 【数８】 における測定時刻である。
  11. 【請求項１１】 前記処理段階は統計処理を２回行い、
    １回目の統計処理は各測定過程において得られた測定値
    を用いて簡略な推定値を得るためのものであり、２回目
    の統計処理は、全ての測定値を用いて、第１回目の処理
    によって得られた推定値の近傍において測定値の推定精
    度を高めるためのものである請求項１ないし１０のいず
    れかに記載の方法。
JP2002364497A 2001-12-14 2002-12-16 ターゲットの受動的位置決定方法、特に空対空位置決定方法 Pending JP2003194928A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0116239 2001-12-14
FR0116239A FR2833712B1 (fr) 2001-12-14 2001-12-14 Procede de localisation passive d'une cible et notamment de localisation air-air

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003194928A true JP2003194928A (ja) 2003-07-09

Family

ID=8870529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002364497A Pending JP2003194928A (ja) 2001-12-14 2002-12-16 ターゲットの受動的位置決定方法、特に空対空位置決定方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6822608B2 (ja)
EP (1) EP1324065B1 (ja)
JP (1) JP2003194928A (ja)
FR (1) FR2833712B1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160143948A (ko) * 2015-06-04 2016-12-15 한국과학기술원 Gps 누설 신호를 이용한 무인기 감지 방법 및 시스템

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7342536B2 (en) 2005-09-12 2008-03-11 Lockheed Martin Corporation System and method for determining the location of emitters having well-behaved timing features
US8294616B1 (en) * 2010-09-30 2012-10-23 Sandia Corporation Using antennas separated in flight direction to avoid effect of emitter clock drift in geolocation
US10871566B2 (en) * 2014-04-09 2020-12-22 Thomas Danaher Harvey Methods and system to assist search and interception of lost objects
US9995824B2 (en) * 2014-04-09 2018-06-12 Thomas Danaher Harvey Methods and system to assist search for lost and submerged objects
EP4032609A1 (en) 2018-09-27 2022-07-27 Chevron Phillips Chemical Company LP Processes for producing fluorided solid oxides and uses thereof in metallocene-based catalyst systems
CN110736962A (zh) * 2019-09-10 2020-01-31 天津大学 一种无源rfid场景下的目标追踪方法
CN113204019B (zh) * 2021-03-18 2024-02-27 北京理工大学 一种被动式高速交会目标直接定轨方法及系统

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3922533A (en) * 1974-03-22 1975-11-25 Trw Inc Method of locating a radiating target
US4179697A (en) * 1978-01-27 1979-12-18 Grumman Aerospace Corporation Passive ranging method
US4734702A (en) * 1986-02-25 1988-03-29 Litton Systems, Inc. Passive ranging method and apparatus
US5835060A (en) * 1996-10-07 1998-11-10 Lockheed Martin Corporation Self-resolving LBI triangulation
US5774087A (en) * 1997-02-20 1998-06-30 Litton Systems Inc. Apparatus for measuring moving emitter elevation and azimuth direction from doppler change measurements
US6100845A (en) * 1997-12-23 2000-08-08 Litton Systems Inc. Emitter location using RF carrier or PRF measurement ratios
US6285319B1 (en) * 2000-01-27 2001-09-04 Litton Systems, Inc. Method for reducing geometrical dilution of precision in geolocation of emitters using phase circles

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160143948A (ko) * 2015-06-04 2016-12-15 한국과학기술원 Gps 누설 신호를 이용한 무인기 감지 방법 및 시스템
KR101695547B1 (ko) * 2015-06-04 2017-01-12 한국과학기술원 Gps 누설 신호를 이용한 무인기 감지 방법 및 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
US6822608B2 (en) 2004-11-23
EP1324065B1 (fr) 2011-05-25
FR2833712A1 (fr) 2003-06-20
EP1324065A1 (fr) 2003-07-02
FR2833712B1 (fr) 2006-06-23
US20030197644A1 (en) 2003-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6163297A (en) Apparatus and method for locating an emitter using RF carrier or PRF measurement ratios
US5982164A (en) Doppler triangulation transmitter location system
US9891306B2 (en) Geolocating a remote emitter
US10852388B2 (en) Method and device for locating an electromagnetic emission source and system implementing such a method
JP2701025B2 (ja) 受動距離測定方法および装置
US7268728B1 (en) Moving transmitter correlation interferometer geolocation
CN104316903B (zh) 一种三站时差定位性能试验评估方法
US7187327B2 (en) Method and system for determining the position of an object
US6933888B1 (en) Multi-ship coherent geolocation system
US5870056A (en) Air-to-air passive location system
US20160103214A1 (en) Use of Range-Rate Measurements in a Fusion Tracking System via Projections
JP6778336B2 (ja) Ｒｆ信号の到来角度決定方法及びシステム
US20090146881A1 (en) Multi-platform precision passive location of continuous wave emitters
US6727851B2 (en) System for signal emitter location using rotational doppler measurement
EP2816374B1 (en) Vehicle positioning in high-reflection environments
WO2005119288A9 (en) Method and system for determining the position of an object
JP2009510487A5 (ja)
CN102004244B (zh) 多普勒直接测距法
US8179317B2 (en) Method and apparatus for passive geolocation using synthetic-aperture processing
Siegmund et al. First demonstration of surface currents imaged by hybrid along-and cross-track interferometric SAR
US6806828B1 (en) Passive range and angle measurement system and method
WO2006073473A2 (en) Coherent geolocation system
US20190204404A1 (en) Systems and methods for locating a signal source
JP2003194928A (ja) ターゲットの受動的位置決定方法、特に空対空位置決定方法
US20220381926A1 (en) System and method for positioning and navigation of an object