JP2718900B2 - マルチパスを無効にするための干渉計使用法 - Google Patents

マルチパスを無効にするための干渉計使用法

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JP2718900B2 JP6260749A JP26074994A JP2718900B2 JP 2718900 B2 JP2718900 B2 JP 2718900B2 JP 6260749 A JP6260749 A JP 6260749A JP 26074994 A JP26074994 A JP 26074994A JP 2718900 B2 JP2718900 B2 JP 2718900B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は干渉計の使用法、特にマ
ルチパス反射を排除する干渉計のデータを処理するのに
使用するためのマルチパスを無効にする技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の干渉計の使用法の応用では、自己
のマルチパス反射(ownship multipath reflection)の
存在(それらの反射は、干渉計或いはレーダを搭載する
車両或いはプラットフォームによって生じる)は干渉計
によって検知され得る。信号の妨害及び反射を起こす自
己のマルチパス反射は、干渉計によって測定される放射
の角度の推定の確実性を下げる。干渉計アレイに於ける
マルチパス反射を検知する技術は、本発明の出願人によ
って以前から開発されてきた。しかし、マルチパスの排
除及びマルチパスが存在する時の放射の角度の推定を行
う効果的な技術は、これまで何も考案されていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って、干渉計アレイ
からのデータを処理するための効果的なマルチパスの排
除及び放射の角度の推定の技術を提供することが本発明
の目的である。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の及び他の目的を満
たす本発明は、干渉計のデータを処理して放射器からの
マルチパス信号の反射を排除し、放射器と干渉計との間
の相対角度の改善された推定値を計算する処理方法であ
る。
【0005】第1のステップは、干渉計に対して複数の
放射角度で放射器から供給れる複素数の信号の振幅を有
する干渉計のデータを集めることである。次のステップ
は、複数の放射角度で出される複素数の信号の振幅の夫
々を処理して、複数の放射角度の夫々に於いて、予め決
められた確率密度関数の自然対数である予め決められた
尤度関数の自然対数を最大にするようにして、複数の最
大にされた尤度関数の対数を作成することである。最後
のステップは、放射器と干渉計との間の相対角度の改善
された推定値として、最適に最大になる尤度関数の対数
に対応する1つの放射角度を選択することである。
【0006】従って本発明の処理方法は、干渉計のデー
タを処理して、放射器からの信号のマルチパス反射信号
を排除し、放射器と干渉計との間の角度の改善された推
定値を計算する。当該の処理方法は、自己のマルチパス
を排除し、放射器のより精密な所在を提供する。その処
理方法はマルチパスの統計値を採り入れた最大の尤度関
数を使用し、その結果それはマルチパスの変化に対して
強くなる。当該の処理方法は、特に比較的に小さいレー
ダー断面を有するアンテナを採用する、レーダーのレー
ドーム反射を排除するように適合され得る。
【0007】
【実施例】図面を参照すると、図1は本発明の原理に従
う処理方法10の1つの実施例を説明する工程系統図であ
る。更に方法10は、処理方法10の実施を上手くやるのに
使用された干渉計システム20を採用する実験用のテスト
装備を示す図2を参考にして説明されるであろう。図1
及び2を参照すると、処理方法10は下記のステップを具
備する。
【0008】干渉計システム20は、複数のアンテナ要素
を具備する干渉計アレイ22と、アンテナ要素の夫々から
の単一のパスに沿って配置される複数の局部発振器(L
O)26と各局部発振器26の夫々の出力部に結合される複
数のロ−・パス・フィルタ(LPF)27と、各局部発振
器26の夫々の出力部に結合される複数のアナログ/デジ
タル(A/D)変換器28と、アナログ/デジタル(A/
D)変換器28の夫々の出力部に結合される信号処理装置
24とからできている。
【0009】当該の方法10の第1のステップは、ステッ
プ11によって示されるように、干渉計アレイ22に対して
複数の放射角度で放射器21から出される複素数の信号の
振幅κを有する干渉計のデータを集めることである。次
のステップは、ステップ12によって示されるように、予
め決められた最大の尤度関数の自然対数である、予め決
められた尤度関数の自然対数を最大にすることによって
複素数の信号の振幅を処理することである。予め決めら
れた最大の尤度関数については、下記でより詳細に説明
されるであろう。そして、尤度関数の対数を最大にする
特定の放射角度は、ステップ13によって示されるよう
に、実際の放射角度として選択される。
【0010】本発明の処理方法10は、模擬実験によって
テストされた。図2を参照すると、データは、無響チャ
ンバ20内で回転可能なテーブル23上に装着された3要素
の干渉計アレイ22を使って集められた。7乃至11GH
zの放射周波数が使用された。妨害物25は干渉計アレイ
22に対して予め決められた角度で配置され、システム20
が配備される時に生じるであろうマルチパスを作り出す
のに使用される。干渉計アレイ22から出されるデータ
は、当該の処理方法10を行う信号処理装置24で処理され
た。処理方法10のテストされた実施例では、最大の尤度
関数はマルチパスの振幅のレイリ−分布及び均一に分散
される無作為な位相に基づいて出された。処理方法10で
採用される最大の尤度関数は下記で導き出される。
【0011】放射器21から放射され、(放射角度を規定
する)夫々の測定された電圧のベクトルvの確率密度P
は、次の式によって得られる; P=ρ(v|α)p(α)d2 α ここでρ(v|α)はマルチパス反射信号αに関連する
複素数の振幅が与えられるvの暫定的な密度であり、次
の式によって得られる;
【数2】 こでnはn=v−sで得られるノイズ・ベクトルであ
り;sはs=κ(μ+αb)によって得られる信号ベク
トルであり;μは式、
【数3】 よって得られる直接パスに対応する標準化された電圧の
ベクトルである。
【0012】ここでNは干渉計要素の数であり、<di
>は要素iの位置であり、<k>は方法10の第1のステ
ップ11で集められた電圧から誘導される、あり得る放射
角度に対応する視軸に沿う単位ベクトルである。ベクト
ルbはb+ b=1及びμ+ b=0を満たすようにされ
る、但し、+ は複素共役を示す。複素数のスカラー、κ
は未知の信号振幅及び位相のtanを示す。従って(μ
+ μ=1);bは直接パスに対して直交するマルチパス
反射信号のための標準化された電圧のベクトルであり、
(b+ b=1、μ+ b=0)によって得られ;ここでκ
は複素数の信号の振幅を示す。従って、
【数4】 αはガウスの複素数(complex Gaussian)と仮定され、
従ってαに対する確率密度は:
【数5】 で与えられる。
【0013】ここでωは相対マルチパスのパワー|α|
2 の予想値の逆数である。
【0014】本発明の最大尤度の処理方法10で、複素数
の信号の振幅κは、確率密度Pを最大にするように選択
される。ρ(v|α)に対する上記の式から、最大値は
κの位相がμ+ vの位相に調和する時に生ずる。従っ
て、kが実定数の時、κ=kμ+ vである。更に、 r=|μ+v|2 、且つ、 q=|b+v|2 、 であると規定され、従って確率密度、P、は:
【数6】 によって得られる。
【0015】従って、尤度関数の対数QがQ=lnPで
定義されると、尤度関数の対数Qは
【数7】 で現される。
【0016】図3は、本発明の処理方法を使うことなし
に、テストされた干渉計アレイ22に対する角度の関数と
しての曖昧さを除くエラーの確率のグラフを示す。図4
は、本発明を使って強制的に、繰返しの無いマスチパス
を無効にした干渉計に対する角度の関数として曖昧さを
除くエラーの確率のグラフを、比較のために、示す。図
3及び4を較べることによって分かるように、本発明の
処理方法10の使用は、放射角度を精密に推定する際にマ
ルチパスの影響を大きく減らす。
【0017】当該の処理方法は、レーダの、特に比較的
に小さいレーダー断面を有するアンテナを採用するもの
のレードーム反射を排除するようにも適用され得る。こ
の場合、(複数の個々の要素を有する)多要素の干渉計
アレイ22を使う代りに、多数のアンテナの孔が使用され
てレードームによって生じるマルチパスを無効にする。
図面を参照すると、レードームは図2の妨害物25に対応
する。
【0018】以上のように、マルチパス反射を排除して
干渉計のデータを処理するのに使用するための新しい且
つ改良された、マルチパスを無効にする技術が説明され
た。上記で説明された実施例は、本発明の原理の応用を
示す多くの特別な実施例の中の幾つかを例示しているだ
けであるということが理解されるであろう。明白に、数
多くの他の構造が、本発明の範囲から逸脱することなし
に当業者によって容易に考案され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理に従う処理方法の1つの実施例を
示す工程系統図。
【図2】図1の処理方法の完了を証明するのに使用され
た試験的装備。
【図3】当該の方法を使用せずに干渉計に対する角度の
関数としての曖昧さを除くエラーの確率のグラフ。
【図4】当該の方法を使って強制的に繰返しの無いマス
チパスを無効にした干渉計に対する角度の関数として曖
昧さを除くエラーの確率のグラフ。
【符号の説明】
10…方法、11,12,13…ステップ、20…干渉計システム、
22…干渉計アレイ、23…回転テーブル、24…信号処理装
置、25…妨害物、26…局部発振器、27…ロー・パス・フ
ィルタ、28…A/D変換器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・エー・ローゼン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91301、アゴーラ・ヒルズ、カルムフィ ールド・アベニュー 6051 (56)参考文献 特開 平6−3443(JP,A) 特開 平2−28705(JP,A) 特開 平2−28704(JP,A) 特開 昭59−65780(JP,A) 関根松夫著、「レーダ信号処理技 術」、電子情報通信学会、平成3年9月 20日初版発行、P.52〜P.95

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 干渉計から出される干渉計のデータを処
    理してマルチパス信号を無くし放射器と干渉計との間の
    相対角度の改善された推定値を提供する方法であり、前
    記方法は: 干渉計に対して複数の放射角度で放射器から供給される
    複素数の信号の振幅を有する干渉計のデータを集めるこ
    とと、 前記複数の放射角度で供給される複素数の信号の振幅を
    夫々処理して、夫々の複数の放射角度に於いて予め決め
    られた確率密度関数の自然対数である予め決められた尤
    度関数の自然対数を最大にすることによって、複数の最
    大にされた尤度関数の対数を作成することと、 放射器と干渉計との間の相対角度の改善された推定値と
    して、尤度関数の対数を最適に最大にする放射角度を選
    択すること、 とのステップを含む前記の方法。
  2. 【請求項2】 前記予め決められた尤度関数の対数Q
    は、Q=lnPで定義され、前記Qが等式、 【数1】 によって得られる請求項1記載の方法、 ここでωは関連するマルチパスのパワー|α|2 の予想
    値の逆数であり;kはQを最大にするように選択される
    定数であり;r=|μ+v|2 及びq=|b+v|2
    vは放射器から出され、測定された電圧のベクトルであ
    り、μは(μ+ μ=1)によって得られ、放射器から干
    渉計への直接パスに対応する標準化された電圧のベクト
    ルであり;bは直接パスに直交するマルチパスに対する
    標準化された電圧のベクトルで(b+ b=1、μ+ b=
    0)によって得られる、但し、b+及びμ+ は夫々ベク
    トルb及びベクトルμの複素共役ベクトル。
JP6260749A 1993-10-25 1994-10-25 マルチパスを無効にするための干渉計使用法 Expired - Lifetime JP2718900B2 (ja)

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JPH07239379A JPH07239379A (ja) 1995-09-12
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EP (1) EP0650070A3 (ja)
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