JP2007017393A

JP2007017393A - 電波発射源表示装置

Info

Publication number: JP2007017393A
Application number: JP2005201747A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Kawano; 修一川野; Yukihiro Kamimura; 幸弘上村; Hirokazu Shimomaki; 裕和下牧; Yasuhiro Ando; 康浩安藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2007-01-25

Abstract

【課題】電波発射源の位置を容易に検知できる電波発射源表示装置を提供すること。
【解決手段】電波発射源Ｔが発射する電波を受信する電波受信部２０と、この電波受信部２０が受信した受信信号をもとに、電波発射源Ｔの方向と位置を測定する方位距離測定部３０と、電波発射源Ｔを含む領域の地図データを表示し、かつその表示した地図データ上に電波発射源Ｔの方向と距離から求めた位置を重ねて表示する表示部６０とを具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は電波発射源の位置を表示する電波発射源表示装置に関する。

電波発射源表示装置は電波発射源の位置を特定する装置で、たとえば違法な電波を監視する電波監視装置などに使用されている。

従来の電波発射源表示装置は、たとえば表示器に表示した地図データ上に、電波の到来方向を示す直線などを重ねて表示している。また、２式以上の方探センサを用いて電波の到来方向を検知し、それぞれの方探センサから得られた電波の到来方向を示す直線の交点から電波発射源位置を求めている。

従来の電波発射源表示装置は、表示器に表示した地図データ上に、電波の到来方向を示す直線を重ねて表示している。この方法によれば電波発射源の方向を検知できる。しかし、電波発射源の位置が到来方向を示す直線上の何処にあるかが明確でないため、電波発射源の具体的な位置の特定が困難になっている。

また、２式以上の方探センサを用いる方法は、複数式の方探センサが必要になり、全体の構成が複雑になる。

本発明は、上記した欠点を解決し、電波発射源の位置を容易に検知でき、かつ構成が簡単な電波発射源表示装置を提供することを目的とする。

本発明の電波発射源表示装置は、電波発射源が発射する電波を受信する電波受信部と、この電波受信部が受信した受信信号をもとに、前記電波発射源の方向と距離を測定する方位距離測定部と、前記電波発射源を含む領域の地図データを表示し、かつその表示した地図データ上に前記電波発射源の方向と距離から求めた位置を重ねて表示する表示部とを具備したことを特徴とする。

本発明によれば、電波発射源が発射した電波を電波受信部で受信し、その受信信号をもとに電波発射源の方向と距離を測定し、電波発射源の方向と距離から求めた位置を地図データ上に重ねて表示している。したがって、電波発射源の位置を容易に検知でき、かつ構成が簡単な電波発射源表示装置が実現する。

本発明の実施形態について図１の回路構成図を参照して説明する。

車両などの移動体１０は、電波発射源Ｔが発射した電波を受信する電波受信部２０、および電波受信部２０が受信した受信信号をもとに、電波発射源Ｔの位置、たとえばその距離および方向を測定する方位距離測定部３０、移動体１０の自己位置を検知する自己位置測定部４０、移動体１０の自己方位を検知する自己方位測定部５０、地図データ上に電波発射源Ｔの位置を重ねて表示する表示部６０などが搭載されている。

電波受信部２０は基準アンテナ部２０ａおよびアレイアンテナ部２０ｂから構成されている。基準アンテナ部２０ａおよびアレイアンテナ部２０ｂは近傍に配置され、たとえば基準アンテナ部２０ａは１つの基準アンテナ素子ａ１から構成され、アレイアンテナ部２０ｂは複数のアレイアンテナ素子ｂ１〜ｂｎから構成されている。基準アンテナ素子ａ１およびアレイアンテナ素子ｂ１〜ｂｎは、たとえば水平面に対して垂直な１つの平面上に設けられ、アレイアンテナ素子ｂ１〜ｂｎは、たとえばある間隔で１次元の直線上に配置されている。なお、アレイアンテナ素子ｂ１〜ｂｎは、縦および横の２次元にそれぞれある間隔で配置することもできる。

また、基準アンテナ素子ａ１や複数のアレイアンテナ素子ｂ１〜ｂｎを配置した面は、たとえば方位方向に回転できる構成になっている。そして、矢印Ｙで示したたとえば移動体１０の正面方向と基準アンテナ素子ａ１や複数のアレイアンテナ素子ｂ１〜ｂｎを配置した面とのなす角度が角度センサ７０で検出される。

上記の電波受信部２０が受信した受信信号は、方位距離測定部３０を構成する周波数変換部３０ａに送られ周波数変換される。この場合、電波受信部２０と周波数変換部３０ａとの間の接続は、それぞれのアレイアンテナ素子ｂ１〜ｂｎが並列に周波数変換部３０ａに接続する構成でもよく、あるいは、アレイアンテナ素子ｂ１〜ｂｎをスイッチなどで切り替え、１つのアレイアンテナ素子が順に接続する構成にすることもできる。

また、周波数変換された受信信号はＡ／Ｄ変換部３０ｂでデジタル化され、受信データに変換される。受信データは信号処理部３０ｃに送られる。

信号処理部３０ｃは、受信データを処理するＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＣＰＵ（Central Processing Unit ）、および、受信データなどを記憶する記憶部、たとえばメモリやハードディスクなどから構成されている。信号処理部３０ｃは、たとえば受信データにフレネル近似を用いた電波ホログラフィ処理を施し、電波発射源Ｔの位置、たとえば電波発射源Ｔの距離およびその方向などを求める。電波発射源Ｔの方向、つまり電波の到来方向は、角度センサ７０から供給される移動体１０の正面と電波受信部２０とのなすアンテナ角度情報などを用い、たとえば真北を基準にしてその方向を決定する。また、信号処理部３０ｃで得られた電波発射源Ｔの位置情報、たとえば電波発射源Ｔの距離情報およびその方向情報は表示部６０に送られる。

自己位置測定部４０は、たとえばＧＰＳアンテナ４０１およびＧＰＳ受信機４０２などから構成され、移動体１０の位置を検知し、その自己位置情報を表示部６０に送る。自己方位測定部５０は、ジャイロなどの方位センサを有し、たとえば真北を基準にした移動体１０の方位を検出し、その移動体１０の自己方位情報を表示部６０に送る。

表示部６０は、電波発射源Ｔを含んだ領域の地図データを記録した地図データベース６０ａおよび表示器６０ｂなどから構成されている。表示器６０ａは地図データをたとえば真北を基準にして表示し、表示した地図データ上に、信号処理部３０ｃから送られる電波発射源Ｔの位置を示す画像を重ねて表示する。

上記した構成によれば、電波発射源Ｔの位置が地図データ上に重ねて表示される。したがって、電波発射源Ｔの位置を容易に検知できる電波発射源表示装置が実現する。

また、電波発射源Ｔが発射する電波を複数のアンテナで受信し、この受信信号から得られる受信データをもとに、フレネル近似を用いたホログラフィ再生像を求め、この値が最大となる位置から電波発射源Ｔの距離を特定している。したがって、２式以上の方探センサを用い、各方探センサによって得られる電波到来方向を示す直線の交点から電波発射源位置を求める方法のように、複数式の方探センサを準備する必要もないため、構成が簡単になり、作業効率が向上する。

ここで、方位距離測定部３０の信号処理部３０ｃにおいて、電波発射源Ｔの距離および方向を検知する方法について説明する。この方法では、基準アンテナ素子ａ１の受信信号から得られた受信データＤＲおよびアレイアンテナ素子ｂ１〜ｂｎの受信信号から得られた受信データＤ１〜ＤＮを用いて演算処理が行われる。この演算処理では、たとえば図２に示すようなパラメータを用いて行われる。たとえば電波発射源Ｔまでの距離をｚ、アンテナ部２０と電波発射源Ｔを結ぶｚ軸に直交する軸をｘ軸とし、基準アンテナ素子ａ１のｘ座標をξref、ｎ個のアレイアンテナ素子ｂ１〜ｂｎの座標をξ1、ξ2、…ξNとする。

まず、基準アンテナ素子ａ１の受信信号に基づく受信データＤＲをフーリエ変換しその複素共役を求める。また、アレイアンテナ素子ｂ１〜ｂｎの受信信号に基づく受信データＤ１〜ＤＮをフーリエ変換する。次に、受信データＤＲをフーリエ変換した演算結果と、受信データＤ１〜ＤＮをフーリエ変換した演算結果とを、電波発射源Ｔから発射される電波の周波数範囲で掛け合わせて足し込み、相関マトリクスｕ（ξｎ）を求める。次に、この演算結果ｕ（ξｎ）をフレネル近似を用いた式に代入し、電波発射源Ｔのホログラフィ再生像を求める。次に、ホログラフィ再生像が最大となる座標から電波発射源Ｔの位置を特定し、電波発射源Ｔの距離および電波発射源Ｔの方向を検知する。この電波発射源Ｔの距離およびその方向を示すデータは表示部６０に送り、電波発射源Ｔの位置を地図データ上に重ねて視覚的に表示する。

ここで、表示器の表示例について図３を参照して説明する。

表示器の画面上には、川３１や道路３２、建物３３などの地図データが表示されている。そして、自己位置測定部４０から送られる自己位置情報をもとに、表示器６０ｂに表示した地図データ上に移動体の位置Ａをプロットする。また、自己方位測定部５０から送られる自己方位情報およびアンテナ角度情報、電波ホログラフィ法で得られた電波到来方向情報などから、たとえば真北を基準にした電波到来方向を求め、移動体の位置Ａを基準に電波到来方向を示す直線Ｌを描く。また、信号処理部３０ｃで得られた電波距離情報をもとに、電波到来方向を示す直線Ｌ上に電波発射源Ｔの位置を示す位置画像Ｂをプロットする。

上記の実施形態では、電波発射源Ｔの距離を電波ホログラフィ法で求めている。このとき、測定した距離精度が不十分な場合は、たとえば電波発射源位置Ｔを図３に示すようにある範囲の楕円Ｂなどで表現する。

なお、電波発射源Ｔの位置を表示する場合、図４に示すように、測距の確からしさを評価する評価関数、たとえば信号処理部３０ｃの動作で説明した相関マトリクス（ｕ（ξｎ））を使用する方法もある。

図４はたとえば５００ｍ先に電波発射源Ｔがある場合の視線方向の評価関数である。図４の横軸は距離（ｍ）、縦軸は評価関数で、評価関数のピーク値を０で表示している。この場合、評価関数のピーク値Ｐは５００ｍにあり、電波発射源Ｔの距離５００ｍが検知される。

また、図５に示すように、評価関数の値を用いて測距の確からしさをたとえば等高線表示することもできる。図５は同じ評価関数値をとる測距値を２次元的な等高線で結んだ図で、この等高線をたとえば表示器６０上に表示した地図上にプロットする。

このように評価関数を利用すれば電波発射源Ｔの測距精度を向上できる。

本発明の実施形態を説明するための回路構成図である。本発明に係る電波発射源の位置の特定に用いるパラメータを説明するための図である。本発明に係る表示器の表示画面の一例を説明する説明図である。本発明に係る電波発射源の位置表示を評価関数を用いて行う例を説明する説明図である。本発明に係る電波発射源の位置表示を評価関数を用いて行う他の例を説明する説明図である。

符号の説明

１０…移動体
２０…電波受信部
２０ａ…基準アンテナ部
２０ｂ…アレイアンテナ部
３０…方位距離測定部
３０ａ…周波数変換部
３０ｂ…Ａ／Ｄ変換部
３０ｃ…信号処理部
４０…自己位置測定部
５０…自己方位測定部
６０…表示部
６０ａ…地図データベース
６０ｂ…表示器
７０…角度センサ
Ｔ…電波発射源

Claims

電波発射源が発射する電波を受信する電波受信部と、この電波受信部が受信した受信信号をもとに、前記電波発射源の方向と距離を測定する方位距離測定部と、前記電波発射源を含む領域の地図データを表示し、かつその表示した地図データ上に前記電波発射源の方向と距離から求めた位置を重ねて表示する表示部とを具備したことを特徴とする電波発射源表示装置。
電波受信部は基準アンテナ素子とこの基準アンテナ素子の近傍に位置する複数のアレーアンテナ素子とを有し、方位距離測定部は、前記基準アンテナ素子および前記アレーアンテナ素子が受信した受信信号をデジタル化して受信データに変換するＡＤ変換部と、前記受信データを用い、フレネル近似を用いた電波ホログラフィ法により、前記電波発射源の方向と距離を求める信号処理部とを有する請求項１記載の電波発射源表示装置。
電波発射源が発射する電波を受信する複数のアンテナ素子を１つの平面上に配置し、かつ移動体に搭載した電波受信部と、この電波受信部が受信した受信信号を用いて、前記電波発射源の方向と距離を測定する方位距離測定部と、前記複数のアンテナ素子を設けた平面の向きを測定するアンテナ角度測定部と、前記移動体の位置を測定する自己位置測定部と、前記移動体の向きを測定する自己方位測定部と、前記電波発射源を含む領域の地図データを表示する表示部とを具備し、前記方位距離測定部は、前記電波受信部が受信した受信信号を周波数変換する周波数変換部と、この周波数変換部で周波数変換した受信信号をデジタル化して受信データに変換するデータ変換部と、このデータ変換部から出力する受信データを用い、フレネル近似を用いた電波ホログラフィ法により、前記電波発射源の方向と距離を求める信号処理部とを有し、前記表示部に表示した地図データ上に前記電波発射源の方向と距離から求めた位置を重ねて表示することを特徴とする電波発射源表示装置。