JP2014206440A - Wave source azimuth estimation system, wave source azimuth estimation method and program - Google Patents

Wave source azimuth estimation system, wave source azimuth estimation method and program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To estimate a wave source azimuth of radiation interference waves in a short time and with high accuracy by measuring a multi-component of an electromagnetic field at a point away from an electronic device and implementing signal processing.SOLUTION: A wave source azimuth estimation system is provided at a point away from an electronic device ED and comprises: an antenna 110 for receiving radio waves; and a wave source azimuth estimation apparatus 120 for estimating a wave source azimuth of interference waves by performing signal processing according to a MUSIC method on a measurement obtained by measuring a multi-component of an electromagnetic field received by the antenna 110. The wave source azimuth estimation apparatus 120 includes: a measurement section 121 for measuring the multi-component of the electromagnetic field received by the antenna 110; and a wave source azimuth estimation section 122 for performing the signal processing according to the MUSIC method on the measurement obtained by the measurement section 121.

Description

本発明は、波源方位推定システム、波源方位推定方法及びプログラムに関する。   The present invention relates to a wave source direction estimation system, a wave source direction estimation method, and a program.

近年は、機密情報漏洩の防止やテレビ、ラジオ等の外来電磁波の遮蔽を目的として、電磁波シールドを施す部屋が増加し、更に大規模化している。   In recent years, the number of rooms for electromagnetic wave shielding has been increased and the scale has been further increased for the purpose of preventing leakage of confidential information and shielding external electromagnetic waves such as televisions and radios.

このような背景に関連する技術としては、様々なものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Various techniques related to such a background are known (see, for example, Patent Document 1).

例えば、特許文献1には、電磁波シールドの外側から電磁波を照射し、電磁波シールドの内側で電磁波シールドからの漏洩波を受信して電磁波シールドの漏洩波源位置を特定する電磁波シールドにおける漏洩波源位置の特定方法が記載されている。より具体的に説明すると、この電磁波シールドにおける漏洩波源位置の特定方法は、電磁波シールドからの漏洩波を複数の素子を持つアレーアンテナで受信し、各素子で受信された漏洩波の位相差を利用して到来方向推定法により漏洩波の到来方向を推定し、この到来方向から漏洩波源位置を特定する。このようにして、この電磁波シールドにおける漏洩波源位置の特定方法によっては、一度の測定で複数の漏洩箇所を特定することができる。   For example, Patent Document 1 discloses that a leakage wave source position in an electromagnetic wave shield is specified by irradiating an electromagnetic wave from the outside of the electromagnetic wave shield, receiving a leakage wave from the electromagnetic wave shield inside the electromagnetic wave shield, and specifying a leakage wave source position of the electromagnetic wave shield. A method is described. More specifically, this method for identifying the position of the leaky wave source in the electromagnetic wave shield receives the leaky wave from the electromagnetic wave shield with an array antenna having a plurality of elements, and uses the phase difference of the leaky wave received by each element. Then, the arrival direction of the leaky wave is estimated by the arrival direction estimation method, and the leaky wave source position is specified from this arrival direction. In this way, depending on the method of specifying the leaky wave source position in this electromagnetic wave shield, a plurality of leaking locations can be specified by a single measurement.

また、近年は、1〜3GHz帯の電波を利用した機器、システムが着実な普及を見せている上、パーソナルコンピュータのクロック周波数の高速化も急速に進み、数GHzで動作する電子機器が急増している。   In recent years, devices and systems using radio waves in the 1 to 3 GHz band have been steadily spreading, and the speed of the clock frequency of personal computers has rapidly increased, and the number of electronic devices operating at several GHz has increased rapidly. ing.

このような背景に関連する技術としては、様々なものが知られている(例えば、特許文献2参照。)。   Various techniques relating to such a background are known (see, for example, Patent Document 2).

例えば、特許文献2には、電子機器から漏洩する電波の波源位置を推定する電波源位置の推定方法が記載されている。より具体的に説明すると、この電波源位置推定装置は、波源を推定するSPM法において、計測された電界分布の時空間情報を共分散行列化し、この共分散行列を固有値分解して得られる信号部分空間の最大固有値に伴う固有ベクトルを参照データとして用いる。そして、この電波源位置推定装置は、高周波の電波源を電気ダイポールの集合体として表現する。このようにして、この電波源位置推定装置によっては、波源位相と計測ノイズの影響を除去することができ、計算量が時間サンプリング数に依存しない波源空間分布を推定することができる。   For example, Patent Document 2 describes a radio wave source position estimation method for estimating a radio wave source position leaking from an electronic device. More specifically, this radio wave source position estimation apparatus is a signal obtained by converting the spatio-temporal information of the measured electric field distribution into a covariance matrix and eigenvalue decomposition of the covariance matrix in the SPM method for estimating the wave source. The eigenvector associated with the maximum eigenvalue of the subspace is used as reference data. The radio wave source position estimation apparatus expresses a high frequency radio wave source as an assembly of electric dipoles. In this way, with this radio wave source position estimating apparatus, the influence of the wave source phase and measurement noise can be removed, and the wave source spatial distribution whose calculation amount does not depend on the number of time samplings can be estimated.

また、測定誤差を解消した技術がある。   There is also a technology that eliminates measurement errors.

このような背景に関連する技術としては、様々なものが知られている(例えば、特許文献3参照。)。   Various techniques related to such a background are known (see, for example, Patent Document 3).

例えば、特許文献3には、周波数スペクトラム生成手段と、電波識別手段と、到来波推定手段とを備えた電波到来方向推定装置が記載されている。より具体的に説明すると、周波数スペクトラム生成手段は、複数のアンテナで受信された到来波の受信信号の周波数スペクトラムを生成する。電波識別手段は、信号レベルを比較することによって、周波数スペクトラムに含まれる到来波を識別する。到来波推定手段は、電波識別手段によって到来波が検出された周波数帯域において、到来波の到来数を推定すると共に、MUSIC(Multiple Signal Classification)法を用いて到来波の到来方向を推定する。具体的には、到来波推定手段は、到来波の数を指定してMUSICスペクトラムを生成し、MUSICスペクトラム中のノイズレベルが所定レベル未満となった場合に、指定した到来波の数を到来数と推定する。このようにして、この電波到来方向推定装置によっては、到来波の発信源の位置を高速、且つ、高精度に推定することができる。   For example, Patent Document 3 describes a radio wave arrival direction estimation device including a frequency spectrum generation unit, a radio wave identification unit, and an arrival wave estimation unit. More specifically, the frequency spectrum generation means generates a frequency spectrum of received signals of incoming waves received by a plurality of antennas. The radio wave identification means identifies incoming waves included in the frequency spectrum by comparing the signal levels. The arrival wave estimation means estimates the arrival number of arrival waves in the frequency band in which the arrival wave is detected by the radio wave identification means, and estimates the arrival direction of the arrival waves using a MUSIC (Multiple Signal Classification) method. Specifically, the arrival wave estimating means generates the MUSIC spectrum by designating the number of arrival waves, and when the noise level in the MUSIC spectrum becomes less than a predetermined level, the number of arrival waves designated is the number of arrivals. Estimated. In this way, this radio wave arrival direction estimation apparatus can estimate the position of the transmission source of incoming waves at high speed and with high accuracy.

特開2004−205404号公報JP 2004-205404 A 特開2004−226259号公報JP 2004-226259 A 特許第4784976号公報Japanese Patent No. 4784976

しかしながら、特許文献1〜3に記載の技術によっては、放射妨害波の波源方位を、短時間に高精度で推定することができない。   However, depending on the techniques described in Patent Documents 1 to 3, the wave source direction of the radiation interference wave cannot be estimated with high accuracy in a short time.

本発明の目的は、上述した課題を解決する波源方位推定システム、波源方位推定方法及びプログラムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a wave source azimuth estimation system, a wave source azimuth estimation method, and a program that solve the above-described problems.

上記課題を解決するために、本発明の第1の形態によると、電子機器から離れた一点に設けられて、電波を受信するアンテナと、妨害波の波源方位を推定する波源方位推定装置とを備え、波源方位推定装置は、アンテナによって受信された電磁界多成分の測定を行う測定部と、測定部による測定値に対してMUSIC法による信号処理を行うことにより、妨害波の波源方位を推定する波源方位推定部とを有する。   In order to solve the above-described problem, according to a first aspect of the present invention, an antenna that receives radio waves and a wave source direction estimation device that estimates a wave source direction of an interference wave are provided at a point apart from an electronic device. The wave source azimuth estimation device estimates the azimuth wave source azimuth by measuring the multi-component electromagnetic field received by the antenna and performing signal processing by the MUSIC method on the measurement value of the measurement unit. And a wave source direction estimating unit.

本発明の第2の形態によると、電子機器から離れた一点に設けられたアンテナによって受信された電磁界多成分の測定を行う測定段階と、得られた測定値に対してMUSIC法による信号処理を行って、電子機器からの放射妨害波の波源方位を推定する信号処理段階とを備える。   According to the second aspect of the present invention, the measurement stage of measuring the electromagnetic field multi-component received by the antenna provided at one point away from the electronic device, and the signal processing by the MUSIC method for the obtained measurement value And a signal processing stage for estimating the source direction of the disturbance wave emitted from the electronic device.

本発明の第3の形態によると、コンピュータを、電子機器から離れた一点に設けられたアンテナによって受信された電磁界多成分の測定を行う測定部、測定部による測定値に対してMUSIC法による信号処理を行うことにより、妨害波の波源方位を推定する波源方位推定部として機能させる。   According to the third aspect of the present invention, a computer uses a MUSIC method to measure a multi-component electromagnetic field received by an antenna provided at one point away from an electronic device, and to measure a value obtained by the measurement unit. By performing signal processing, it functions as a wave source direction estimation unit that estimates the wave source direction of the interference wave.

なおまた、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。   The above summary of the invention does not enumerate all necessary features of the present invention. Also, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

以上の説明から明らかなように、この発明によっては、放射妨害波の波源方位を、短時間に高精度で推定することができる。   As is apparent from the above description, according to the present invention, the wave source direction of the radiation interference wave can be estimated with high accuracy in a short time.

一実施形態に係る波源方位推定システム100のブロック構成の一例を示す図である。It is a figure showing an example of the block composition of wave source direction estimating system 100 concerning one embodiment. 波源方位推定方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining a wave source direction estimation method.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the claimed invention, and all combinations of features described in the embodiments are described below. However, this is not always essential for the solution of the invention.

図1は、一実施形態に係る波源方位推定システム100のブロック構成の一例を示す。波源方位推定システム100は、アンテナ110及び波源方位推定装置120を備える。   FIG. 1 shows an example of a block configuration of a wave source direction estimation system 100 according to an embodiment. The wave source direction estimation system 100 includes an antenna 110 and a wave source direction estimation device 120.

アンテナ110は、空間の電波を高周波エネルギーへ変換する装置である。例えば、アンテナ110は、電子機器EDから離れた一点に設けられている。   The antenna 110 is a device that converts radio waves in space into high frequency energy. For example, the antenna 110 is provided at one point away from the electronic device ED.

波源方位推定装置120は、電子機器EDからの放射妨害波の波源方位を推定する装置である。例えば、波源方位推定装置120は、アンテナ110と電気的に接続されている。   The wave source azimuth estimation device 120 is a device that estimates the wave source azimuth of the radiation disturbance wave from the electronic device ED. For example, the wave source direction estimating device 120 is electrically connected to the antenna 110.

波源方位推定装置120は、アンテナ110により受信した電磁界多成分の測定を行う測定部121と、測定部121によって得られた測定値に対してMUSIC法による信号処理を行う波源方位推定部122とを備える。   The wave source azimuth estimation device 120 includes a measurement unit 121 that measures the electromagnetic multi-component received by the antenna 110, and a wave source azimuth estimation unit 122 that performs signal processing by the MUSIC method on the measurement value obtained by the measurement unit 121. Is provided.

図2は、波源方位推定方法を説明するフローチャートである。図2に示すように、まず、波源方位推定装置120は、電子機器EDから放射妨害波が発生していることを検出する(S101)。そして、波源方位推定装置120は、電子機器EDから発生している放射妨害波をアンテナ110で受信する(S102)。次に、測定部121は、測定値Eを得る(S103)。そして、波源方位推定部122は、測定値Eを用いて、MUSIC法を用いた信号処理を行ってスペクトルマトリクスSを作成する(S104)。波源方位推定部122は、作成したスペクトルマトリクスSから固有値λと固有ベクトルとを計算する(S105)。そして、波源方位推定部122は、算出した固有値λと固有ベクトルとを用いて放射妨害波の波源数Dを導出する(S106)。波源方位推定部122は、最小固有値λminに対応する固有ベクトルを用いて評価関数PMU(θ)を計算する(S107)。そして、波源方位推定部122は、PMU(θ)のピークを波源数のD個とり、そのときの方位(θ,φ)を求めることにより放射妨害波の波源方位を推定する。 FIG. 2 is a flowchart illustrating the wave source direction estimation method. As shown in FIG. 2, first, the wave source direction estimation device 120 detects that a radiation disturbance wave is generated from the electronic device ED (S101). And the wave source direction estimation apparatus 120 receives the radiation disturbance wave which has generate | occur | produced from the electronic device ED with the antenna 110 (S102). Next, the measurement unit 121 obtains a measurement value E (S103). And the wave source direction estimation part 122 performs the signal processing using the MUSIC method using the measured value E, and produces the spectrum matrix S (S104). The wave source direction estimation unit 122 calculates the eigenvalue λ and the eigenvector from the created spectrum matrix S (S105). Then, the wave source azimuth estimation unit 122 derives the number D of radiated disturbance waves using the calculated eigenvalue λ and eigenvector (S106). The wave source direction estimation unit 122 calculates the evaluation function P MU (θ) using the eigenvector corresponding to the minimum eigenvalue λmin (S107). The wave source azimuth estimation unit 122 estimates the wave source azimuth of the radiation interference wave by taking D peaks of P MU (θ) as the number of wave sources and obtaining the azimuth (θ, φ) at that time.

ここで、測定部121は、以下に示す具体的な式を用いて測定を行う。周波数ω、入射角θ、方位角φで伝搬してくる平面波のスペクトルマトリクスの(i,j)成分(i,j=1,2,…,6)は、波動分布関数を用いて以下の式(1)で表される。   Here, the measurement unit 121 performs measurement using the following specific formula. The (i, j) component (i, j = 1, 2,..., 6) of the spectrum matrix of the plane wave propagating at the frequency ω, the incident angle θ, and the azimuth angle φ is expressed by the following equation using a wave distribution function. It is represented by (1).

Figure 2014206440
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ここで、a、i、jは、積分核と呼ばれ、単位立体角あたりのエネルギーを表す。   Here, a, i, and j are called integral kernels and represent energy per unit solid angle.

次に、波源方位推定部122は、以下に示す具体的な式を用いて算出処理を行う。固有値の最も小さい解である最小固有値λmin、及び、それに対応する固有ベクトルの数は、スペクトルマトリクスSで表されるM個の連立方程式のうち、条件過多な数Nを表している。従って、波源数Dは、以下の式(2)で求められる。   Next, the wave source azimuth estimation unit 122 performs a calculation process using a specific expression shown below. The minimum eigenvalue λmin, which is the solution with the smallest eigenvalue, and the number of eigenvectors corresponding to the minimum eigenvalue represent an over-conditional number N among the M simultaneous equations represented by the spectrum matrix S. Therefore, the number D of wave sources is obtained by the following equation (2).

Figure 2014206440
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最小固有値λminに対応する固有ベクトルは、放射妨害波源からのノイズベクトルEに相当し、ノイズサブスペースを構成する。また、アンテナ110で受信する放射妨害波のモードベクトルa(θ)で張られる空間は、シグナルサブスペースと呼ばれる。評価関数PMU(θ)は、モードベクトルからノイズサブスペースへの距離の2乗の逆数で定義される。このとき、距離は、モードベクトルa(θ)とノイズベクトルEの内積で表すことができ、以下の式(3)で表される。ここで、*は、共役転置を表す。 Eigenvector corresponding to the smallest eigenvalue λmin corresponds to the noise vector E N from radiated emissions source, constituting the noise subspace. A space spanned by the mode vector a (θ) of the radiation interference wave received by the antenna 110 is called a signal subspace. The evaluation function P MU (θ) is defined by the reciprocal of the square of the distance from the mode vector to the noise subspace. The distance may be expressed mode vector a and (theta) in the inner product of the noise vector E N, is expressed by the following equation (3). Here, * represents conjugate transposition.

Figure 2014206440
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自由空間において、電磁波のTE、TM波は、互いに独立に伝搬できることから、一点の測定点で測定される電磁界の6成分(E、E、E、B、B、B)は、TE、TMモード入射波の電界、磁界成分(TE;B||、E:TM;B、E||)により、以下の式(4)で表される。 Since the TE and TM waves of electromagnetic waves can propagate independently from each other in free space, the six components (E x , E y , E z , B x , B y , B z) of the electromagnetic field measured at one measurement point. ) Is expressed by the following formula (4) by the electric field and magnetic field components (TE; B || , E⊥ : TM; B⊥ , E || ) of the TE and TM mode incident waves.

Figure 2014206440
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ここで、cは、自由空間における光速である。電磁界の6成分は、一般化された電磁界成分、e、e、e、…、eに書き改めると、以下の式(5)で表される。 Here, c is the speed of light in free space. When the six components of the electromagnetic field are rewritten into generalized electromagnetic field components, e 1 , e 2 , e 3 ,..., E 6 , they are expressed by the following formula (5).

Figure 2014206440
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ここで、電磁界の偏波Pは、TEモード入射波とTMモード入射波の比とすることにより、以下の式(6)で定義する。 Here, the polarization P 0 of the electromagnetic field is defined by the following formula (6) by setting the ratio of the TE mode incident wave and the TM mode incident wave.

Figure 2014206440
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ここで、偏波Pは、偏波比r、偏波角δにより複素表示される。rは、0〜1の間の値をとる。δは、偏波角と呼ばれ、直線偏波、楕円偏波、円偏波などの偏波状態を表す量であり、−90°から90°の間の値をとる。電磁界の6成分は、偏波Pを用いて式(4)を書き改めると、以下の式(7)で表される。 Here, the polarization P 0 is displayed in a complex manner by the polarization ratio r and the polarization angle δ. r takes a value between 0 and 1. δ is called a polarization angle, and is a quantity representing a polarization state such as linear polarization, elliptical polarization, or circular polarization, and takes a value between −90 ° and 90 °. The six components of the electromagnetic field are expressed by the following equation (7) when the equation (4) is rewritten using the polarization P 0 .

Figure 2014206440
Figure 2014206440

また、電磁界成分の積ei・ejとエネルギー密度ρとの比は、以下の式(8)のように定義される。   Further, the ratio between the product ei · ej of the electromagnetic field component and the energy density ρ is defined as the following equation (8).

Figure 2014206440
Figure 2014206440

このとき、*は、複素共役を表す。ここで、各周波数ω、波数ベクトルkで自由空間を伝搬する平面電磁波のエネルギー密度ρにおいてポインティングベクトル(時間平均)は、以下の式(9)として表される。   At this time, * represents a complex conjugate. Here, the pointing vector (time average) at the energy density ρ of the planar electromagnetic wave propagating in free space at each frequency ω and wave number vector k is expressed as the following equation (9).

Figure 2014206440
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また、自由空間での群速度vは、以下の式(10)で与えられる。 Further, the group velocity v g of the free space is given by the following equation (10).

Figure 2014206440
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ポインティングベクトルは、単位面積を単位時間当たりに通過する電磁波のエネルギーを表し、群速度は、エネルギーがどのくらいの速度で移動するかを表している。従って、ポインティングベクトルは、以下の式(11)で得られ、群速度は、以下の式(12)で得られる。   The pointing vector represents the energy of an electromagnetic wave passing through a unit area per unit time, and the group velocity represents how fast the energy moves. Therefore, the pointing vector is obtained by the following equation (11), and the group velocity is obtained by the following equation (12).

Figure 2014206440
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Figure 2014206440
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よって、式(11)及び式(12)より、積分核aij(ω、θ、φ;P)は、以下の式(13)のように、偏波P、入射角θ、方位角φの関数で表される。 Therefore, from Equation (11) and Equation (12), the integral kernel a ij (ω, θ, φ; P 0 ) is polarized P, incident angle θ, azimuth angle φ as shown in Equation (13) below. It is expressed by the function of

Figure 2014206440
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これにより、波源方位推定システム100は、偏波P、入射角θ、方位角φを取得する。   Thereby, the wave source azimuth estimation system 100 acquires the polarization P, the incident angle θ, and the azimuth angle φ.

以上説明したように、本実施の形態の波源方位推定システム100によれば、波源方位推定装置120は、電子機器EDから離れた一点での電磁界多成分の測定値を信号処理するので、多数点での測定時間を必要とせずに、電子機器EDにおける放射妨害波の波源方位を短時間で推定できる。   As described above, according to the wave source azimuth estimation system 100 of the present embodiment, the wave source azimuth estimation device 120 performs signal processing on the measurement values of the electromagnetic multi-component at one point away from the electronic device ED. The source direction of the radiated disturbance wave in the electronic device ED can be estimated in a short time without requiring measurement time at a point.

また、本実施の形態の波源方位推定システム100によれば、波源方位推定装置120は、測定点が一点のため、多数の測定点を設定することによる測定精度の変動がなく、高精度で電子機器EDにおける放射妨害波の波源方位を推定できる。   Further, according to the wave source direction estimation system 100 of the present embodiment, the wave source direction estimation apparatus 120 has only one measurement point, so there is no variation in measurement accuracy due to setting a large number of measurement points, and the electronic source is highly accurate. The source direction of the radiated disturbance wave in the device ED can be estimated.

そして、本実施の形態の波源方位推定システム100によれば、波源方位推定装置120は、測定部121がアンテナ110により受信した電磁界多成分の測定を行い、波源方位推定部122が測定部121による測定値に対してMUSIC法による信号処理を行うので、簡素な回路構成にできる。   And according to the wave source azimuth estimation system 100 of the present embodiment, the wave source azimuth estimation device 120 measures the electromagnetic field multicomponent received by the measurement unit 121 by the antenna 110, and the wave source azimuth estimation unit 122 measures the measurement unit 121. Since the signal processing by the MUSIC method is performed on the measurement value obtained by the above method, a simple circuit configuration can be achieved.

そしてまた、本実施の形態の波源方位推定システム100によれば、波源方位推定部122は、測定部121の測定値に基づいてスペクトルマトリクスを作成して周波数とエネルギーとの関係を求めて、スペクトルマトリクスから固有値と固有ベクトルとを計算する。また、波源方位推定システム100によれば、波源方位推定部122は、計算した固有値と固有ベクトルとを用いて放射妨害波の波源数を導出し、最小固有値に対応する固有ベクトルを用いて評価関数を計算し、評価関数のピークを波源数の数だけとって、そのときの方位を求める。従って、波源方位推定システム100によれば、波源方位推定装置120は、高精度で電子機器EDにおける放射妨害波の波源方位を推定できる。   Moreover, according to the wave source direction estimation system 100 of the present embodiment, the wave source direction estimation unit 122 creates a spectrum matrix based on the measurement values of the measurement unit 121 to obtain the relationship between the frequency and the energy, and the spectrum. Eigenvalues and eigenvectors are calculated from the matrix. Further, according to the wave source direction estimation system 100, the wave source direction estimation unit 122 derives the number of sources of radiated disturbance waves using the calculated eigenvalue and eigenvector, and calculates the evaluation function using the eigenvector corresponding to the minimum eigenvalue. Then, the peak of the evaluation function is taken as many as the number of wave sources, and the direction at that time is obtained. Therefore, according to the wave source azimuth estimation system 100, the wave source azimuth estimation device 120 can estimate the wave source azimuth of the radiation disturbance wave in the electronic device ED with high accuracy.

そしてさらに、本実施の形態の波源方位推定システム100によれば、波源方位推定部122は、自遊空間を伝搬する平面電磁波のエネルギー密度に基づいて、放射妨害波の波源数を算出する。従って、波源方位推定システム100によれば、波源方位推定装置120は、高精度で電子機器EDにおける放射妨害波の波源方位を推定できる。   Furthermore, according to the wave source azimuth estimation system 100 of the present embodiment, the wave source azimuth estimation unit 122 calculates the number of wave sources of radiated disturbance waves based on the energy density of the plane electromagnetic wave propagating through the self-playing space. Therefore, according to the wave source azimuth estimation system 100, the wave source azimuth estimation device 120 can estimate the wave source azimuth of the radiation disturbance wave in the electronic device ED with high accuracy.

そして、本実施の形態の波源方位推定方法によれば、波源方位推定装置120は、電子機器EDから離れた一点での電磁界多成分の測定値を信号処理するので、多数点での測定時間を必要とせずに、電子機器EDにおける放射妨害波の波源方位を短時間で推定できる。   And according to the wave source azimuth estimation method of the present embodiment, the wave source azimuth estimation device 120 processes the measurement value of the electromagnetic field multi-component at one point away from the electronic device ED, so the measurement time at multiple points Therefore, it is possible to estimate the wave source direction of the radiated disturbance wave in the electronic device ED in a short time.

本実施の形態のプログラムによれば、波源方位推定装置120は、電子機器EDから離れた一点での電磁界多成分の測定値を信号処理するので、多数点での測定時間を必要とせずに、電子機器EDにおける放射妨害波の波源方位を短時間で推定できる。   According to the program of the present embodiment, the wave source azimuth estimation device 120 performs signal processing on the measurement value of the electromagnetic field multicomponent at a single point away from the electronic device ED, and thus does not require measurement time at multiple points. In addition, it is possible to estimate the source direction of the radiated disturbance wave in the electronic device ED in a short time.

他の実施の形態の波源方位推定方法は、分布関数として評価する信号処理手法を用いることにより、波源のエネルギー分布を推定する。   The wave source direction estimation method according to another embodiment estimates the energy distribution of the wave source by using a signal processing method that is evaluated as a distribution function.

波源方位推定部122は、測定値Eを用いてスペクトルマトリクスSを作成し、周波数とエネルギーとの関係を求める。周波数ω、入射角θ、方位角φで伝搬してくる平面波のスペクトルマトリクスの(i、j)成分(i、j=1、2、…、6)は、波動分布関数を用いることにより、上記式(1)で表される。ここで、aijは、積分核と呼ばれ、単位立体角あたりのエネルギーを表す。積分核は、固定された任意の周波数で考えられるので、ωを省略して独立な成分に対する式に書き改めると、以下の式(14)で表される。   The wave source azimuth estimation unit 122 creates a spectrum matrix S using the measurement value E, and obtains a relationship between the frequency and the energy. The (i, j) component (i, j = 1, 2,..., 6) of the plane wave spectrum matrix propagating at the frequency ω, the incident angle θ, and the azimuth angle φ can be obtained by using the wave distribution function. It is represented by Formula (1). Here, aij is called an integral nucleus and represents energy per unit solid angle. Since the integration kernel can be considered at a fixed arbitrary frequency, when ω is omitted and the expression for the independent component is rewritten, it is expressed by the following expression (14).

Figure 2014206440
Figure 2014206440

は、スペクトルマトリクスSij(ω)の、qは、核aij(ω、θ、φ)sinθの実部及び虚部にそれぞれ対応しており、以下の式(15)のような関係にある。 P k corresponds to the spectrum matrix S ij (ω), q k corresponds to the real part and the imaginary part of the nucleus a ij (ω, θ, φ) sin θ, respectively, and There is a relationship.

Figure 2014206440
Figure 2014206440

電界の3成分が測定された場合、積分方程式の個数は、N=9となる。一般に、逆問題に対する解は無数に存在するが、その全てが物理的に意味のある解ではない。波動分布関数F(θ、φ)は、波数空間におけるは導エネルギーの分布を表しているので、滑らかで、至るところ正となる解を求める必要がある。「波動分布関数F(θ、φ)が未知である。」という状態は、高いエントロピーを持っているといえる。つまり、「波動分布関数F(θ、φ)を推定する」という作業は、この状態の持つ高いエントロピーを下げる作業であるといえる。従って、エントロピーは、最も効率よく下げられるような分布F(θ、φ)に推定される。すなわち、推定された分布F(θ、φ)は、最大となる分布を解として求められる。このようにして得られた解は、予測される最も「ありふれた」分布を表していると解釈できる。波動分布関数F(θ、φ)のエントロピーHは、以下の式(16)で与えられる。   When the three components of the electric field are measured, the number of integral equations is N = 9. In general, there are countless solutions to inverse problems, but not all of them are physically meaningful solutions. Since the wave distribution function F (θ, φ) represents the distribution of the conduction energy in the wave number space, it is necessary to obtain a smooth solution that is positive everywhere. It can be said that the state “the wave distribution function F (θ, φ) is unknown” has high entropy. That is, it can be said that the operation of “estimating the wave distribution function F (θ, φ)” is an operation of reducing the high entropy of this state. Therefore, the entropy is estimated to have a distribution F (θ, φ) that can be lowered most efficiently. That is, the estimated distribution F (θ, φ) is obtained using the maximum distribution as a solution. The solution thus obtained can be interpreted as representing the most “common” distribution to be predicted. The entropy H of the wave distribution function F (θ, φ) is given by the following equation (16).

Figure 2014206440
Figure 2014206440

式(14)の条件の下に、エントロピーHを最大とする解は、以下の式(17)のようにラグランジュ(Lagrange)の未定乗数μkを用いて得られる。   Under the condition of equation (14), a solution that maximizes entropy H is obtained using Lagrange's undetermined multiplier μk as in equation (17) below.

Figure 2014206440
Figure 2014206440

本実施の形態の波源方位推定方法によれば、波源方位推定装置120は、分布関数として評価する信号処理手法を用いて波源のエネルギー分布を推定することにより、電子機器EDにおける放射妨害波の波源方位を短時間で推定できる。   According to the wave source azimuth estimation method of the present embodiment, the wave source azimuth estimation device 120 estimates the energy distribution of the wave source using a signal processing technique evaluated as a distribution function, thereby causing the wave source of the radiated disturbance wave in the electronic device ED. The direction can be estimated in a short time.

なお、情報端末、アクセスシステム、情報処理方法及びプログラムは、前述した一実施形態に限定するものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。   Note that the information terminal, the access system, the information processing method, and the program are not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications and improvements can be made.

100 波源方位推定システム
110 アンテナ
120 波源方位推定装置
121 測定部
122 波源方位推定部
ED 電子機器
100 Wave Source Direction Estimation System 110 Antenna 120 Wave Source Direction Estimation Device 121 Measurement Unit 122 Wave Source Direction Estimation Unit ED Electronic Device

Claims (6)

電子機器から離れた一点に設けられて、電波を受信するアンテナと、
妨害波の波源方位を推定する波源方位推定装置と
を備え、
前記波源方位推定装置は、
前記アンテナによって受信された電磁界多成分の測定を行う測定部と、
前記測定部による測定値に対してMUSIC法による信号処理を行うことにより、妨害波の波源方位を推定する波源方位推定部と
を有する波源方位推定システム。
An antenna that is provided at one point away from the electronic device and receives radio waves;
A source direction estimation device for estimating the source direction of the jamming wave,
The wave source direction estimating device is:
A measurement unit for measuring an electromagnetic field multi-component received by the antenna;
A wave source azimuth estimation system comprising: a wave source azimuth estimation unit that estimates a wave source azimuth of an interfering wave by performing signal processing using a MUSIC method on a measurement value of the measurement unit.
前記波源方位推定部は、測定値に基づいてスペクトルマトリクスを作成して周波数とエネルギーとの関係を求め、スペクトルマトリクスから固有値と固有ベクトルとを計算し、計算した固有値と固有ベクトルとを用いて放射妨害波の波源数を導出し、最小固有値に対応する固有ベクトルを用いて評価関数を計算し、評価関数のピークを波源数の数だけとって、そのときの方位を求めることにより、放射妨害波の波源方位を推定する
請求項1に記載の波源方位推定システム。
The wave source azimuth estimation unit creates a spectrum matrix based on the measurement value, obtains a relationship between frequency and energy, calculates an eigenvalue and an eigenvector from the spectrum matrix, and uses the calculated eigenvalue and eigenvector to radiate an interference wave The number of wave sources is calculated, the evaluation function is calculated using the eigenvector corresponding to the minimum eigenvalue, the peak of the evaluation function is taken as many as the number of wave sources, and the direction at that time is obtained. The wave source direction estimation system according to claim 1.
前記波源方位推定部は、自遊空間を伝搬する平面電磁波のエネルギー密度に基づいて、前記放射妨害波の波源数を算出する
請求項1又は2に記載の波源方位推定システム。
The wave source direction estimation system according to claim 1, wherein the wave source direction estimation unit calculates the number of wave sources of the radiated disturbance wave based on an energy density of a plane electromagnetic wave propagating in a self-playing space.
前記波源方位推定部は、前記放射妨害波の波源を波動分布関数として評価する
請求項1又は2に記載の波源方位推定システム。
The wave source direction estimation system according to claim 1, wherein the wave source direction estimation unit evaluates the wave source of the radiation disturbance wave as a wave distribution function.
電子機器から離れた一点に設けられたアンテナによって受信された電磁界多成分の測定を行う測定段階と、
得られた測定値に対してMUSIC法による信号処理を行って、前記電子機器からの放射妨害波の波源方位を推定する信号処理段階と
を備える波源方位推定方法。
A measurement stage for measuring an electromagnetic multi-component received by an antenna provided at one point away from an electronic device;
A signal source direction estimation method comprising: a signal processing step of performing signal processing on the obtained measurement value by a MUSIC method and estimating a source direction of an interference wave from the electronic device.
コンピュータを、
電子機器から離れた一点に設けられたアンテナによって受信された電磁界多成分の測定を行う測定部、
前記測定部による測定値に対してMUSIC法による信号処理を行うことにより、妨害波の波源方位を推定する波源方位推定部
として機能させるプログラム。
Computer
A measuring unit for measuring multi-component electromagnetic fields received by an antenna provided at one point away from an electronic device;
A program that functions as a wave source azimuth estimating unit that estimates a wave source azimuth of an interfering wave by performing signal processing using a MUSIC method on a measurement value obtained by the measurement unit.
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