JP2010164456A

JP2010164456A - 時間差方位検出装置

Info

Publication number: JP2010164456A
Application number: JP2009007531A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Hata; 雅行秦
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-07-29

Abstract

【課題】従来の時間差方位検出装置では、２つの受信系で受信した信号を波形メモリに記録し、記録した各波形の最大振幅からのレベル差により決定されるスレショルド値に対応する時刻を検出し、この時間差を求めて到来電波の方位を決定する。しかし、振幅が最大となる1点のみを基準とするため、最大振幅にバラツキが有ると決定されるスレショルド値にも誤差が発生する問題が有った。
【解決手段】２つの受信系で受信した信号波形の立上り部及び立下り部をそれぞれ近似直線化し、立上り及び立下り近似直線の各交点時刻を算出する。この各交点時刻の時間差を算出し到来方位を求める。従って各系で検出される受信振幅が異なる場合でも精度良く方位を算出できる。また、直線で近似するので、１ポイントの情報より情報量が多くなり精度が向上すると共に比較的簡単な計算で速く処理できる効果が有る。
【選択図】図１

Description

この発明は、２つ以上の受信系により到来する電波を受信した各信号から到来時刻を検出し、到来時刻の差により電波源の方位を検出する時間差方位検出装置に関するものである。

従来のこの種の時間差方位検出装置では、到来する電波を２つの受信系により受信し、受信系毎に検波された信号波形の振幅が或る固定のスレショルド値を超える時刻を検出した後、検出した時刻の差を算出する。（特許文献１参照。）このようにして算出された時間差ｔと電波の入射角θには次の関係が成り立つ。（図７参照）
ｃｏｓθ＝ｃ・ｔ／ｄ・・・・・・・・（１）
ただし、θは電波の入射角、ｃは電波の空中の伝搬速度、ｔはアンテナ素子に電波が到達する時刻の時間差、ｄは２つのアンテナ素子間の距離である。
このようにして測定された時間差より、電波の入射角すなわち到来する電波の方位を求める。

特開昭６３−０３６１７０号公報（第１９頁、図１）特開平０９−３１８７２４号公報（第６頁、図１）

従来、特許文献１のような時間差方位検出装置では、受信系毎に振幅がある固定のスレショルド値を超える時刻を検出し、検出時刻の差より方位を求めているため、各系で検出される受信電波の最大振幅が異なることにより、時間差の検出に誤差が生じるという問題があった。

特許文献２では、この問題に対する対策として、まずそれぞれの受信系で受信した信号波形を一旦波形メモリに記録し、受信波形の最大振幅からのレベル差により決定されるスレショルド値に対応した時刻を検出した後、この時間差を算出することにより、到来方位を決定している。しかし、振幅が最大となる１つの点のみを基準とするため、振幅最大値にバラツキが有ると、そのレベル差から決定されるスレショルド値にも誤差が発生する問題が有った。

この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、更に受信時刻の検出誤差を減少し、方位を高精度に算出できる時間差方位検出装置を提供するものである。

この発明に係わる時間差方位検出装置は、所定の間隔で設置され到来電波を受信する２つ以上のアンテナ素子及び前記アンテナ素子毎に接続され受信信号を検波する受信検波部を有する２つ以上の受信系と、各受信系毎に検波された信号波形を記録する波形メモリと、前記波形メモリ毎に記録された波形の立上り近似直線と立下り近似直線との交点時刻を算出する交点時刻算出部と、算出された各交点時刻の時間差を算出する時間差算出部と、算出された時間差から到来方位を算出する方位算出部とを備えたことを特徴とする。

この発明に係わる時間差方位検出装置は、各受信信号波形の立上り近似直線と立下り近似直線から近似直線の交点時刻を算出し、交点時刻の差を用いて電波源の方位を算出するので、各系で検出される受信振幅が異なる場合でも正しく電波源の方位を算出できる。
また、直線で近似するので、１ポイントの情報より情報量が多くなり精度が向上すると共に比較的簡単な計算で速く処理できる効果が有る。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す構成図である。１ａ，１ｂは電波源より送信された電波を受信する系１，系２のアンテナ素子、２ａ，２ｂは各アンテナ素子に接続され受信した各信号を検波しビデオ信号を出力する受信検波部、３ａ，３ｂは受信検波部２ａ，２ｂからの信号波形を記録する波形メモリ、４ａ，４ｂは記録した信号波形を用いてパルス波形の立上り、立下りをそれぞれ近似直線化しその交点時刻を算出する交点時刻算出部、５は系１，系２の交点時刻の差を算出する時間差算出部、６は時間差算出部から算出された時間差をもとに方位を算出する方位算出部である。

次に動作について説明する。到来する電波は、系１，系２のそれぞれのアンテナ素子１ａ，１ｂにより受信される。アンテナ素子１ａ，１ｂに入射した電波は、受信検波部２ａ，２ｂで増幅されビデオ信号に変換される。受信検波部２ａ，２ｂの出力は波形メモリ３ａ，３ｂに記録される。
この記録された波形データを用いて、図２に示す方法で時間差を検出する。すなわち、交点時刻算出部４ａ．４ｂにおいて、図２に示すように或るスレショルド値を超えた系１，系２の信号波形の立上り部をそれぞれ近似直線化する。また、立下り部に関してもそれぞれ近似直線化し、立上り近似直線と立下り近似直線のそれぞれの交点時刻ｔ１、ｔ２を算出する。
交点時刻算出部４ａ，４ｂにて算出された系１，系２の交点時刻ｔ１，ｔ２から時間差算出部５にて時間差ｔを求める。求めた時間差より方位算出部６にて電波源の方位を算出する。

このように、立上り近似直線と立下り近似直線の交点時刻の差により、電波源の方位を算出しているので、各系で受信される受信振幅が異なる場合でも精度良く方位を求めることができる。また、直線で近似するので、１ポイントの情報より情報量が多くなり精度が向上すると共に比較的簡単な計算で速く処理できる効果が有る。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２を示す構成図である。７ａ，７ｂは各系の或るスレショルド値を超えた信号波形の振幅を基準として系１と系２の面積が等しい同面積部を検出する同面積検出部、８ａ，８ｂは各系の同面積部の立上り開始時刻と立下り終了時刻を算出する時刻算出部である。

図４は面積から時間差を検出する概念図であり、横軸は時刻、縦軸は振幅である。図に示すように、各系の或るスレショルド値を超えた信号波形の振幅を基準として系１と系２の面積が等しい同面積部（図に縦横線で塗り潰された部分）を、同面積検出部７ａ，７ｂにて検出する。次に、時刻算出部にて各系の同面積部の立上り開始時刻と立下り終了時刻を算出する。
時間差算出部５にて、その立上り開始時刻の差ｔ１と、立下り終了時刻の差ｔ２を算出し、その２つの時間差を平均した時間差（ｔ１＋ｔ２）／２を求める。この時間差から、方位算出部６にて電波源の方位を算出する。

このように、各系のスレショルド値を超えた受信信号の振幅を基準として系１と系２の面積が等しい同面積部を求め、その立上り開始時刻の差と立下り終了時刻の差を算出し平均した時間差により方位を求める。従って、各系で受信される受信振幅が異なる場合でも電波源の方位を精度良く求めることができる。

実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３を示す構成図である。図において９ａ，９ｂは、図４に示した系１，系２の同面積部において、面積が等分となる時刻を算出する面積等分時刻算出部である。
図６は時間差を検出する方法の概念図である。図６に示すように、実施の形態２と同じ方法で、系１と系２の同面積部を同面積検出部を７ａ，７ｂにて検出する。更にそれぞれの面積が等分となる時刻を時刻算出部８ａ，８ｂにて求める。求めた時刻の差を算出し、この時間差を用いて電波源の方位を方位算出部６にて算出する。

このように、各系の信号波形面積が等しい同面積部を実施の形態２と同じように求め、その面積が等分となる時刻の差を用いて方位を算出する。従って、各系で受信される受信振幅が異なる場合でも精度良く方位を求めることができる。

この発明の実施の形態１を示す時間差方位検出装置の構成図である。この発明の実施の形態１による時間差検出方法を示す概念図である。この発明の実施の形態２を示す時間差方位検出装置の構成図である。この発明の実施の形態２による時間差検出方法を示す概念図である。この発明の実施の形態３を示す時間差方位検出装置の構成図である。この発明の実施の形態３による時間差検出方法を示す概念図である。時間差方位検出の原理図である。

１ａ，１ｂ：アンテナ素子、２ａ，２ｂ：受信検波部、３ａ，３ｂ：波形メモリ、
４ａ，４ｂ：交点時刻算出部、５：時間差算出部、６：方位算出部、
７ａ，７ｂ：同面積検出部、８ａ，８ｂ：時刻算出部、
９ａ，９ｂ：面積等分時刻算出部。

Claims

所定の間隔で設置され到来電波を受信する２つ以上のアンテナ素子及び前記アンテナ素子毎に接続され受信信号を検波する受信検波部を有する２つ以上の受信系と、前記受信系毎に検波された信号波形を記録する２つ以上の波形メモリと、前記波形メモリ毎に記録された波形の立上り近似直線及び立下り近似直線との交点時刻を算出する交点時刻算出部と、算出された前記交点時刻の時間差を算出する時間差算出部と、算出された前記時間差及び前記所定の間隔を用いて到来方位を算出する方位算出部を備えたことを特徴とする時間差方位検出装置。
所定の間隔で設置され到来電波を受信する２つ以上のアンテナ素子及び前記アンテナ素子毎に接続され受信信号を検波する受信検波部を有する２つ以上の受信系と、前記受信系毎に検波された信号波形を記録する２つ以上の波形メモリと、前記波形メモリ毎に記録された波形の同面積部を検出する同面積検出部と、前記同面積部毎に立上り開始時刻及び立下り終了時刻を算出する時刻算出部と、算出された前記立上り開始時刻の差及び前記立下り終了時刻の差を算出し平均する時間差算出部と、算出された前記時間差及び前記所定の間隔を用いて到来方位を算出する方位算出を備えたことを特徴とする時間差方位検出装置。
所定の間隔で設置され到来電波を受信する２つ以上のアンテナ素子及び前記アンテナ素子毎に接続され受信信号を検波する受信検波部を有する２つ以上の受信系と、前記受信系毎に検波された信号波形を記録する２つ以上の波形メモリと、前記波形メモリ毎に記録された波形の同面積部を検出する同面積検出部と、前記同面積検出部毎に検出された同面積部において面積が等分となる面積等分時刻を算出する時刻算出部と、算出された前記面積等分時刻の時間差を算出する時間差算出部と、算出された前記時間差及び前記所定の間隔を用いて到来方位を算出する方位算出部を備えたことを特徴とする時間差方位検出装置。