JP2010133766A - 電波監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 受信電波の周波数と監視対象として予め登録された周波数との間に誤差がある場合や、受信電波に帯域の広がりがある場合でも、電波の到来方位を正確に測定することができる電波監視装置を提供する。
【解決手段】 受信電波のスペクトラムデータを出力する監視受信機５を備え、方探信号処理器６において、前記スペクトラムデータから得られる電界強度と周波数偏移量とに基づき、実際に受信する電波の周波数を検出して測定周波数を補正し、方探受信機３に対して補正した測定周波数を設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空間に放射されている各種の電波信号をとらえて、その信号諸元の解析や電波発射源の位置の特定を行う電波監視装置に関するものである。

従来、不法無線局などの電波発射源の位置を特定するために複数の地点に電波監視装置を配置し、各電波監視装置において電波発射源からの電波の到来方位を観測した結果を地図上にプロットして、その交点の位置から電波発射源の位置を特定していた。また、一の地点において電波の到来方位及び電界強度のパターンを観測した結果と、当該一の地点から電波を発射したときに他の複数の地点において観測される電波の到来方位及び電界強度のパターンのシミュレーション結果とを比較し、両者の相関が最も高い地点を電波発射源と特定していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−６４４４０号公報

従来の電波監視装置では、予め監視対象として所定の周波数（以下、登録周波数と記す）を登録し、前記登録周波数の電波を測定対象として到来方位や電界強度を測定している。しかしながら、実空界を伝播している電波は、周波数偏移等の影響により周波数にズレが生じている。測定周波数と実際に受信する電波の周波数（以下、真の受信周波数と記す）との間に生じる周波数の誤差により、電波の到来方位の測定精度が劣化するという問題点を生じている。

また、監視対象の電波発射源から音声信号が発射される場合などは、従来の電波監視装置では、発信電波の帯域の広がりにより正しいピーク周波数が捕らえられない。受信電波のスペクトラムを測定した結果、複数のピーク周波数がある場合に、測定周波数を決定するための手法が未確立であるという問題点も生じている。

本発明の目的は、上述の問題を解決し、測定周波数を真の受信周波数に補正して、真の受信周波数の電波に基づき、到来方位を測定することにある。

また、受信電波のスペクトラムに複数のピーク周波数がある場合における、測定周波数を決定するための手法を確立し、当該手法により決定した測定周波数の電波に基づき、到来方位を測定することにある。

本発明に係る電波監視装置は、受信電波のスペクトラムデータを出力する監視受信機と、前記スペクトラムデータに基づき監視対象となる測定周波数を補正する方探信号処理器と、前記方探信号処理器が補正した測定周波数の電波を受信する方探受信機とを備えたものである。

本発明による電波監視装置は、方探信号処理器により真の受信周波数に補正された測定周波数の電波を測定対象として方探受信機において受信するため、電波の到来方位の測定精度を向上させることができる。

実施の形態．
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図において、同一符号は、同一または相当の構成を示す。図１は本発明の実施の形態における電波監視装置を示すブロック図である。電波監視装置は、アンテナ１、信号分配器２、方探受信機３、聴音受信機４、監視受信機５、方探信号処理器６から構成される。電波監視装置は操作表示部７により遠隔操作が可能であり、電波監視装置および操作表示部７により電波監視システムを構成する。

アンテナ１は到来電波を受信し、ＲＦケーブルを通して後段の信号分配器２および方探受信機３にＲＦ信号を出力する。本実施の形態では、アンテナ１を６つのアンテナ素子で構成する場合を例に説明するが、アンテナ素子数やＲＦケーブルの接続経路はこれに限られたものではない。方位測定のためのアンテナ素子数は、３つ以上であれば良い。

信号分配器２は、アンテナ１から入力したＲＦ信号を分配して聴音受信機４と監視受信機５とに対して出力する分配機能と、アンテナ１から信号分配器２までの間の電力損失を補償するアンプ機能とを有する。方探受信機３は、アンテナ１で受信したＲＦ信号をＩＦ周波数までダウンコンバートする。方探受信機３の台数は、アンテナ１を構成するアンテナ素子数を最大とし、最低２台が必要である。図１に示す電波監視装置は、５台の方探受信機３を具備する構成を示す。

聴音受信機４は、信号分配器２で分配されたＲＦ信号を復調してＡＦ信号を方探信号処理器６の聴音受信部６３へ出力する。監視受信機５は、信号分配器２で分配されたＲＦ信号をＡ／Ｄ変換して、ＦＦＴ処理を行い、生成したスペクトラムデータを方探信号処理器６へ出力する。

方探信号処理器６は、測定諸元設定部６１、方位測定部６２、聴音受信部６３、スペクトラム測定部６４、変調方式推定部６５から構成される。スペクトラム測定部６４は、監視受信機５が出力する全測定周波数帯域のスペクトラムデータに基づき、周波数ｆ_ｎと当該周波数ｆ_ｎにおける電界強度ｌｖ_ｎとの組からなる測定データベクトルｓ_ｎ＝（ｆ_ｎ，ｌｖ_ｎ）を生成する。測定データベクトルｓ_ｎはスペクトラム測定部６４から測定諸元設定部６１に対して入力される。方探信号処理器６は、例えば、ソフトウェア処理により実現することができる。

方探信号処理器６は、操作表示部７から設定された測定諸元を、各方探受信機３、聴音受信機４、および監視受信機５に対して設定する。方探信号処理器６は、各方探受信機３、聴音受信機４、および監視受信機５から出力される各種データに基づき、受信電波の方位角、電界強度、音声データ、スペクトラムデータ、変調方式を測定し、測定結果を操作表示部７へ出力する。操作表示部７は、方探信号処理器６に対して周波数、変調方式、ＩＦ帯域幅を含む測定諸元を設定する機能を有し、例えば、ＰＣにより構成される。

図２は、本実施の形態における測定諸元設定部６１の機能を説明するためのスペクトラムデータを示す波形図である。図２に示すスペクトラム波形は、スペクトラム測定部６４から出力される測定データベクトルｓ_ｎをプロットしたものである。図３は、本実施の形態における測定諸元設定部６１を示すブロック図である。測定諸元設定部６１は、ピークサーチ処理部６１１、測定周波数決定処理部６１２、および諸元設定部６１３から構成される。図４は、本実施の形態における測定諸元設定部６１の動作を説明するフローチャートである。

本実施の形態における電波監視装置は、方探信号処理器６に実装する測定諸元設定部６１とスペクトラム測定部６４とにより真の受信周波数を検出するものである。電波監視装置は、測定周波数の電波を監視対象として各種測定を行う。しかし、図２に示すスペクトラム波形から判るように、実際に到来する受信電波の周波数は、測定周波数（図２においては中心周波数ｆ_ｃ）から周波数ｆ_ｐ１もしくは周波数ｆ_ｐ２へシフトしていると考えられる。

本実施の形態における電波監視装置は、スペクトラムデータに基づき、電界強度と周波数偏移量とを用いて真の受信周波数を検出する。そして、真の受信周波数を新たな測定周波数として決定し、当該周波数を方探受信機３、聴音受信機４、監視受信機５へ再設定し、方位測定等の精度を向上させるものである。

各図を用いて、方探信号処理器６の動作を説明する。まず、運用者は、操作表示部７を介して、登録周波数、変調方式、ＩＦ帯域幅等の測定諸元を方探信号処理器６の測定諸元設定部６１へ入力する。測定諸元設定部６１へ測定諸元が入力されると、諸元設定部６１３より各方探受信機３、聴音受信機４、および監視受信機５へ測定諸元が設定される。このとき、操作表示部７から入力された登録周波数は、測定周波数の初期値として、方探受信機３、聴音受信機４、および監視受信機５へ設定される。方探受信機３、聴音受信機４、および監視受信機５へ測定諸元が設定されると、電波監視装置は測定を開始する。

本実施の形態では、運用者による登録周波数の設定をトリガに、諸元設定部６１３から各方探受信機３、聴音受信機４、および監視受信機５へ測定諸元が設定され、測定を開始している。しかし、これに限らず、測定諸元設定部６１等に測定諸元の初期値を記憶させ、該初期値を各種受信機に設定し、運用者からの設定をトリガとせずに測定を開始しても良い。この場合、測定中に運用者による測定諸元の設定があったときは、諸元変更しても良いことは言うまでもない。

ピークサーチ処理部６１１では、測定周波数を中心周波数ｆ_ｃに設定する（ＳＴＥＰ１１０）。ピークサーチ処理部６１１では、スペクトラム測定部６４から出力された測定データベクトルｓ_ｎを入力として、中心周波数ｆ_ｃから±Δｆ_ＢＷの周波数範囲（即ち、図２に示すｆ_ｃ１からｆ_ｃ２までの２Δｆ_ＢＷの帯域）において、電界強度のピーク値を検索する。そして、電界強度のピーク値が大きなものから順にｍ個の測定データベクトルを抽出する（ＳＴＥＰ１２０）。ピークサーチ処理部６１１が抽出したｍ個の測定データベクトルは、ピークベクトルｐ_ｍ＝（ｆ_ｐｍ，ｌｖ_ｐｍ）として、測定周波数決定処理部６１２に入力される。

測定周波数決定処理部６１２は、電界強度ｌｖ_ｐｍが大きな順にピークベクトルｐ_ｍをソートして、電界強度順位を付与する（ＳＴＥＰ１３０）。また、中心周波数ｆ_ｃからの周波数偏移量Δｆ_ｐｍ＝｜ｆ_ｐｍ−ｆ_ｃ｜が小さな順にピークベクトルｐ_ｍをソートして、周波数偏移順位を付与する（ＳＴＥＰ１４０）。次に、電界強度順位、周波数偏移順位、および電界強度ｌｖ_ｐｍを引数とする関数Ｆにより、新たな測定周波数を決定する（ＳＴＥＰ１５０）。諸元設定部６１３は、測定周波数決定処理部６１２において決定した新たな測定周波数を、各方探受信機３、聴音受信機４、および監視受信機５に対して設定する（ＳＴＥＰ１６０）。測定を終了するか継続するかを判断し（ＳＴＥＰ１７０）、測定を継続する場合はＳＴＥＰ１２０に戻る。

なお、図４では、新たな測定周波数の再設定（ＳＴＥＰ１６０）後、測定を継続する場合にはＳＴＥＰ１２０に戻っており、中心周波数ｆ_ｃは測定周波数の初期値、即ち登録周波数に固定されている。しかし、不法無線局が発する電波の周波数がスイープする場合などは、ピークサーチ処理（ＳＴＥＰ１２０）を実施する前に毎回中心周波数ｆ_ｃを新たな測定周波数に再設定した方が、周波数の変化に追随しやすい。即ち、図４に示すフローチャートにおいて、ＳＴＥＰ１７０がＮｏのときに、ＳＴＥＰ１１０に戻るようにしても良い。

次に、測定諸元設定部６１において測定周波数を決定する手法を詳細に説明する。ピークサーチ処理部６１１は、スペクトラム測定部６４から入力された図２に示す全測定周波数帯域のスペクトラムデータ（即ち、測定データベクトルｓ_ｎ）を用いてピークサーチ処理を行う。中心周波数ｆ_ｃ±Δｆ_ＢＷの範囲で電界強度がピーク値となるポイントをピークベクトルｐ_ｍ＝（ｆ_ｐｍ，ｌｖ_ｐｍ）として抽出する。図２には、ピークベクトルとしてｐ_１＝（ｆ_ｐ1，ｌｖ_ｐ1）、ｐ_２＝（ｆ_ｐ2，ｌｖ_ｐ2）およびｐ_３＝（ｆ_ｐ３，ｌｖ_ｐ３）の３ポイントを検出した例を示す。

測定周波数決定処理部６１２は、ピークベクトルｐ_ｍ（ｍ＝１〜３）を電界強度が大きな順にソートして電界強度順位を付与し、さらに中心周波数ｆ_ｃからの周波数偏移量Δｆ_ｐｍが小さな順にソートして周波数偏移順位を付与する。関数Ｆは、電界強度順位および周波数偏移順位を用いて、次のように測定周波数を決定する。まず、電界強度順位が最も高いピークベクトル（図２においては、ｐ_１）とその他のピークベクトル（図２においては、ｐ_２およびｐ_３）との電界強度の差Δｌｖをそれぞれ算出する。Δｌｖが全て閾値以上の場合（即ち、ｐ_１と略同レベルの電界強度となるピークベクトルが無い場合）には、電界強度順位が最も高いピークベクトルｐ_１を選択し、その周波数ｆ_ｐ１を測定周波数として決定する。

一方、電界強度の差Δｌｖが閾値よりも小さなものがある場合（即ち、ｐ_１と略同レベルの電界強度となるピークベクトルが有る場合）は、略同レベルである各ピークベクトルの中で、周波数偏移順位が最も高いピークベクトルの周波数を測定周波数として決定する。例えば、図２において、ピークベクトルｐ_１とｐ_２との電界強度の差Δｌｖ_１−２＝ｌｖ_ｐ１−ｌｖ_ｐ２は閾値よりも小さく、ピークベクトルｐ_１とｐ_３との電界強度の差Δｌｖ_１−３＝ｌｖ_ｐ１−ｌｖ_ｐ３は閾値よりも大きいとする。この場合、電界強度が略同レベルであるピークベクトルｐ_１、ｐ_２のうち、周波数偏移順位が最も高いピークベクトルｐ_２を選択し、その周波数ｆ_ｐ２を測定周波数として決定する。

本実施の形態における電波監視装置は、電界強度順位と周波数偏移順位とを用いて検出した真の受信周波数を測定周波数として再設定し、複数のピーク周波数がある場合にも正しいピーク周波数の補足が可能であるため、電波の到来方位の測定精度を向上させることができる。

本発明の実施の形態における電波監視装置を示すブロック図である。 本実施の形態における測定諸元設定部６１の機能を説明するためのスペクトラムデータを示す波形図である。 本実施の形態における測定諸元設定部６１を示すブロック図である。 本実施の形態における測定諸元設定部６１の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

３ 方探受信機
５ 監視受信機
６ 方探信号処理器
６１１ ピークサーチ処理部
６１２ 測定周波数決定処理部

Claims (4)

1. 受信電波のスペクトラムデータを出力する監視受信機と、
   前記スペクトラムデータに基づき監視対象となる測定周波数を補正する方探信号処理器と、
   前記方探信号処理器が補正した測定周波数の電波を受信する方探受信機と
   を備えた電波監視装置。
2. 前記方探信号処理器は、
   前記スペクトラムデータから電界強度がピークとなるポイントを複数抽出するピークサーチ処理部と、
   前記ピークサーチ処理部が抽出した前記ポイントの中から１つを選択して、選択したポイントの周波数に前記測定周波数を補正する測定周波数決定処理部と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電波監視装置。
3. 前記ピークサーチ処理部は、
   所定の中心周波数から所定の帯域内で電界強度がピークとなるポイントを複数抽出し、
   前記測定周波数決定処理部は、
   前記ピークサーチ処理部が抽出した前記ポイントの中で最も電界強度が高いポイントと略同レベルの電界強度であるポイントが無い場合は、前記最も電界強度が高いポイントを選択し、
   前記ピークサーチ処理部が抽出した前記ポイントの中で最も電界強度が高いポイントと略同レベルの電界強度であるポイントがある場合は、前記最も電界強度が高いポイント及び前記略同レベルの電界強度であるポイントの中から、前記中心周波数との周波数偏移量が最も小さいポイントを選択することを特徴とする請求項２に記載の電波監視装置。
4. 前記ピークサーチ処理部は、
   所定の中心周波数から所定の帯域内で電界強度がピークとなるポイントを複数抽出し、
   前記測定周波数決定処理部は、
   前記ピークサーチ処理部が抽出した前記ポイントに対して電界強度が高い順に電界強度順位を付与する手段と、
   前記ピークサーチ処理部が抽出した前記ポイントに対して前記中心周波数からの周波数偏移量が小さい順に周波数偏移順位を付与する手段と、
   前記電界強度順位が最上位のポイントと第二位のポイントとの電界強度の差が閾値以上である場合は、前記電界強度順位が最上位のポイントを選択し、前記電界強度順位が最上位のポイントと所定の順位のポイントとの電界強度の差が前記閾値より小さい場合は、前記電界強度順位が最上位から前記所定の順位までのポイントの中で、周波数偏移順位が最も高いポイントを選択する手段とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の電波監視装置。

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