JP2872026B2

JP2872026B2 - 方位測定装置

Info

Publication number: JP2872026B2
Application number: JP5315065A
Authority: JP
Inventors: 敬伊藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-12-15
Filing date: 1993-12-15
Publication date: 1999-03-17
Anticipated expiration: 2014-03-17
Also published as: JPH07167934A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、受信対象目標が発す
る電波を検出し、その方位を特定する方位測定装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８に従来の方位測定装置の構成を示
す。同図において、１は一定の周期で回転を続けながら
電波を受信する回転式アンテナ受信機、２ｄは回転式ア
ンテナ受信機１が受信し、出力する受信電波強度信号を
記録するとともに、複数の回転にわたって回転式アンテ
ナ受信機１が受信した受信電波強度信号を方位ごとに加
え合わせる加算器、３は加算器２ｄで加算した受信電波
強度信号を方位について積分し、受信対象目標の方位を
求める積分計算回路である。

【０００３】次に動作について説明する。この種の方位
測定装置は、例えばレーダ等の受信対象目標が発する電
波をとらえ、その方位を測定するために用いられるもの
である。方位測定装置と受信対象目標との位置関係の一
例を図９に示す。同図において受信対象目標２４は、自
身のアンテナを回転させつつ所定の周波数の電波を発信
している。方位測定装置２１の回転式アンテナ受信機１
は受信対象目標２４の電波を受信し、その電波の強度を
方位ごとの受信電波強度信号を出力する。回転式アンテ
ナ受信機１が１回転したときに得られる受信電波強度信
号を、横軸に受信方位、縦軸に受信電波強度をとったグ
ラフで表すと、例えば図２のようになる。

【０００４】図２において、回転式アンテナ受信機１の
方位が135°付近に受信電力のピークＡがあり、また方
位が250°付近にピークＢがある。ピークＢは方位につ
いてのごく狭い範囲において高い受信強度を有するもの
で、急峻なピークである。これに対し、ピークＡは、方
位について比較的広い範囲（図において数十度程度）に
おいて高い受信強度を有するものである。

【０００５】これは、それぞれのピークの条件が異なる
からである。すなわち、ピークＡは、回転式アンテナ受
信機１が、利得が最大であるメインローブ２２を受信対
象目標２４の方向に向けた場合、すなわちメインローブ
の方向２３が方位測定装置２１と受信対象目標２４とを
結ぶ直線Ｃと重なる場合に生じるものである。このと
き、受信対象目標２４のアンテナの図示しないサイドロ
ーブによりもれた送信電力を受信するので、図２に示す
ように受信強度は高くなる。つまり、この場合は受信対
象目標２４のアンテナのメインローブの方向２６が、回
転式アンテナ受信機１の方向（直線Ｃ）を向いていない
場合でも、受信強度は高くなる。なお、ピークＡの方位
についての幅は回転式アンテナ受信機１のメインローブ
の幅と対応している。このピークＡにより受信対象目標
２４の方位を知ることができる。

【０００６】一方、ピークＢは、受信対象目標２４のア
ンテナのメインローブ２５が回転式アンテナ受信機１の
方向を向いた場合に生じるものである。このとき、受信
対象目標２４から放射された電波が方位測定装置２１の
回転式アンテナ受信機１に照射される。回転式アンテナ
受信機１は、この電波をメインローブ２２でなく、図示
しないサイドローブで受信する。つまり、この場合は回
転式アンテナ受信機１のメインローブの方向２３が、受
信対象目標２４を向いていない場合でも、受信強度は高
くなる。ピークＢの幅は受信対象目標２４のアンテナの
メインローブ２５の幅と対応している。なお、回転式ア
ンテナ受信機１のメインローブ２２と受信対象目標２４
のアンテナのメンローブ２５とが対向する場合は、ピー
クＡの位置に、よりレベルの高いピークが発生する。

【０００７】なお、図２のグラフのピークＡ、Ｂ以外の
範囲は、方位測定装置２１の回転式アンテナ受信機１の
サイドローブと受信対象目標２４のアンテナのサイドロ
ーブとが対向している状態であり、これらの利得はいず
れも低いため受信電波強度は低くなり、ノイズレベルに
ある。

【０００８】ところで、方位測定装置２１が測定すべき
受信対象目標２４の方位は、回転式アンテナ装置１のメ
インローブ２２により生じるピークＡが示す方向であ
る。したがって、ピークＢは誤った方位を示すことにな
る。方位測定装置２１は受信電波強度の高い方位を求
め、受信対象目標２４の方位を測定するので、このピー
クＢによる電波強度の上昇は、電波逆探装置２１にとっ
て最も大きな方位測定の誤差要因となる。

【０００９】そこで、ピークＡとピークＢとを区別する
必要がある。ところで、上述の発生原因の違いにより、
これらピークＡとＢは次の点で異なる性質をもつ。

【００１０】(1)ピークＡは、回転式アンテナ受信機１
が何回転しようとも、受信対象目標２４との位置関係が
変わらない限り、同一方位にピークが現れる。 (2)ピークＢは、回転式アンテナ受信機１が回転するご
とに異なる方位に現れる。これは、回転式アンテナ受信
機１の回転周期と受信対象目標２４のアンテナの回転周
期とは一般的には同じではないから、受信対象目標２４
のメインローブが回転式アンテナ受信機１の方向を向い
たときに、回転式アンテナ受信機１は常に同じ方向を向
いているとは限らないからである。

【００１１】この性質に基づき、具体的には加算器２ｄ
及び積分計算回路３において、以下の処理をすることに
よりピークＢの影響を除きつつ受信対象目標２４の方位
を測定する。まず、加算器２ｄにおいて、ピークＢを低
減し方位測定精度を高くするために、回転式アンテナ受
信機１の回転ごとの受信電波強度信号を方位毎に加え合
わせる。このことにより、ピークＡの信号（受信対象目
標２４の方位）は回転式アンテナ受信機１が回転するご
とに、電力値が加算されて高く積み上がりレベルが上昇
する。これは上記(1)の性質のためである。他方、ピー
クＢの信号（誤差方位）は上記(2)の性質をもつので回
転式アンテナ受信機１が回転するごとにその方位が変化
し、電力値が積み上がらず、レベルは上昇しない。この
ように、加算器２ｄにより複数回転について受信電波強
度信号を方位ごとに加算することによりピークＡとピー
クＢとを区別し、ピークＢを低減することができる。

【００１２】そして、積分計算回路３において、加算器
２ｄが出力する受信対象目標２４の方位を示す信号が積
み上げられた信号に基づき積分計算を行い、受信対象目
標２４の方位を高精度に計算する。積分計算回路３は、
具体的には方位について下式で示す積分計算を行い、目
標方位を測定する。目標方位＝Arg［Σ exp｛（ｉ＊アンテナ方位）＊（受
信電波強度）｝］但し、ｉは虚数単位Ａｒｇ（）は複素数の位相角度を表す関数である。上式は、アンテナの方位を受信電波強度で重み付けして
計算しており、受信電波強度が高い方に目標が存在する
ことを意味している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の方位測定装置
は、上記のように構成されているため、以下のような問
題点があった。すなわち、加算器３は、ピークＢのレベ
ルを積み上げないことにより、測定方位の誤差を低減す
る機能を有しているものの、これを取り除く機能はな
い。したがって、アンテナを多数回回転させても依然と
してある程度の大きな誤差が残留し、これにより上式で
得られた目標方位と実際の受信対象目標２４の方向との
間に誤差が発生する。

【００１４】この発明は上記のような問題点を解決する
為になされたもので、誤差要因を根本的に取り除き、目
標方位をより高い精度で測定する方位測定装置を得るこ
とを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る方位測定
装置は、目標が発する電波を回転しつつ受信して受信強
度信号を出力する回転式アンテナ受信機と、上記回転式
アンテナ受信機が出力する上記受信強度信号から、各回
転について方位ごとに比較してレベルが小さい上記受信
強度信号を選択する選択回路と、上記選択回路の出力を
方位について積分し上記目標の方位を求める方位算出回
路とを備えたものである。

【００１６】請求項２に係る方位測定装置は、目標が発
する電波を回転しつつ受信して受信強度信号を出力する
回転式アンテナ受信機と、上記回転式アンテナ受信機が
出力する上記受信強度信号を方位ごとに所望信号と不要
信号とに区別する判定手段と、上記判定手段が出力する
上記所望信号を方位ごとに累積加算する加算器と、上記
判定手段が出力する上記不要信号から、各回転について
方位ごとに比較しレベルが小さい上記受信強度信号を選
択する選択回路と、上記加算器の出力と上記選択回路の
出力とを合成する合成手段と、上記合成手段の出力を方
位について積分し上記目標の方位を求める方位算出回路
とを備えたものである。

【００１７】請求項３に係る方位測定装置は、目標が発
する電波を回転しつつ受信して受信強度信号を出力する
回転式アンテナ受信機と、上記回転式アンテナ受信機が
出力する上記受信強度信号を各回転について方位ごとに
比較し中間値を選択するメジアン計算機と、上記メジア
ン計算機の出力を方位について積分し上記目標の方位を
求める方位算出回路とを備えたものである。

【００１８】請求項４に係る方位測定装置は、目標が発
する電波を回転しつつ受信して受信強度信号を出力する
回転式アンテナ受信機と、上記回転式アンテナ受信機が
出力する上記受信強度信号に基づき不要信号を抽出する
不要信号抽出手段と、上記回転式アンテナ受信機が出力
する上記受信強度信号を遅延する遅延手段と、上記遅延
手段の出力から上記不要信号抽出手段の出力を減算する
減算手段と、上記減算手段の出力を方位について積分し
上記目標の方位を求める方位算出回路とを備えたもので
ある。

【００１９】請求項５に係る方位測定装置は、目標のア
ンテナのビーム幅より狭いビーム幅をもち、上記目標が
発する電波を回転しつつ受信する回転式アンテナ受信機
と、上記回転式アンテナ受信機が出力する上記受信強度
信号の低周波成分を抽出する低周波ろ波器と、上記低周
波ろ波器の出力を方位について積分し上記目標の方位を
求める方位算出回路とを備えたものである。

【００２０】

【作用】請求項１の発明においては、回転式アンテナ受
信機が、目標が発する電波を回転しつつ受信して受信強
度信号を出力し、選択回路が、上記回転式アンテナ受信
機が出力する上記受信強度信号から各回転について方位
ごとに比較してレベルが小さい上記受信強度信号を選択
し、方位算出回路が、上記選択回路の出力を方位につい
て積分し上記目標の方位を求める。

【００２１】請求項２の発明においては、回転式アンテ
ナ受信機が、目標が発する電波を回転しつつ受信して受
信強度信号を出力し、判定手段が、上記回転式アンテナ
受信機が出力する上記受信強度信号を方位ごとに所望信
号と不要信号とに区別し、加算器が、上記判定手段が出
力する上記所望信号を方位ごとに累積加算し、選択回路
が、上記判定手段が出力する上記不要信号から各回転に
ついて方位ごとに比較しレベルが小さい上記受信強度信
号を選択し、合成手段が、上記加算器の出力と上記選択
回路の出力とを合成し、方位算出回路が、上記合成手段
の出力を方位について積分し上記目標の方位を求める。

【００２２】請求項３の発明においては、回転式アンテ
ナ受信機が、目標が発する電波を回転しつつ受信して受
信強度信号を出力し、メジアン計算機が、上記回転式ア
ンテナ受信機が出力する上記受信強度信号を各回転につ
いて方位ごとに比較し中間値を選択し、方位算出回路
が、上記メジアン計算機の出力を方位について積分し上
記目標の方位を求める。

【００２３】請求項４の発明においては、回転式アンテ
ナ受信機が、目標が発する電波を回転しつつ受信して受
信強度信号を出力し、不要信号抽出手段が、上記回転式
アンテナ受信機が出力する上記受信強度信号に基づき不
要信号を抽出し、遅延手段が、上記回転式アンテナ受信
機が出力する上記受信強度信号を遅延し、減算手段が、
上記遅延手段の出力から上記不要信号抽出手段の出力を
減算し、方位算出回路が、上記減算手段の出力を方位に
ついて積分し上記目標の方位を求める。

【００２４】請求項５の発明においては、目標のアンテ
ナのビーム幅より狭いビーム幅をもつ回転式アンテナ受
信機が、上記目標が発する電波を回転しつつ受信し、低
周波ろ波器が、上記回転式アンテナ受信機が出力する上
記受信強度信号の低周波成分を抽出し、方位算出回路
が、上記低周波ろ波器の出力を方位について積分し上記
目標の方位を求める。

【００２５】

【実施例】

実施例１．以下この発明の一実施例を図について説明す
る。図１は、この実施例１による方位測定装置の構成を
示す図である。同図において、１は一定の周期で回転を
続けながら電波を受信する回転式アンテナ受信機、２ａ
は回転式アンテナ受信機１が受信し、出力する受信電波
強度信号を記録するとともに、複数の回転にわたって回
転式アンテナ受信機１が受信した受信電波強度から方位
ごとに最小の電力値を選択し、代表値として出力する最
小値計算回路、３は最小値計算回路２ａが出力する最小
値受信電波強度信号を方位について積分し受信対象目標
の方位を決定する積分計算回路である。

【００２６】次に動作について説明する。図９に示すよ
うに、受信対象目標２４は自身のアンテナを回転させつ
つ所定の周波数の電波を発信しており、方位測定装置２
１の回転式アンテナ受信機１は、従来例の場合と同様に
受信対象目標２４の電波を受信し、その電波の強度を受
信方位ごとに測定する。回転式アンテナ受信機１が１回
転したときの受信電波の強度は、例えば図２のようにな
る。

【００２７】図２に示すように、それぞれのピークの条
件が異なる２つのピークＡ及びＢが存在する。ピークＡ
は、回転式アンテナ受信機１が、利得が最大になるメイ
ンローブ２２を受信対象目標２４の方向に向けた場合で
ある。このとき、受信対象目標２４のアンテナの図示し
ないサイドローブによりもれた送信電力を受信するので
受信強度は高くなる。つまり、この場合は受信対象目標
２４のアンテナのメインローブ２５の方向が、回転式ア
ンテナ受信機１の方向（直線Ｃ）を向いていない場合で
も、受信強度は高くなる。このピークＡにより受信対象
目標２４の方位を知ることができる。

【００２８】一方、ピークＢは、受信対象目標２４のア
ンテナのメインローブ２５が回転式アンテナ受信機１の
方向を向いた場合である。このとき、受信対象目標２４
から放射された電波が回転式アンテナ受信機１に照射さ
れる。回転式アンテナ受信機１は、この電波をメインロ
ーブ２２でなく、図示しないサイドローブで受信する。
つまり、この場合は回転式アンテナ受信機１のメインロ
ーブの方向２３が、受信対象目標２４を向いていない場
合でも、受信強度は高くなる。

【００２９】ところで、従来例の場合と同様に、これら
ピークＡとＢは次の点で異なる性質をもつ。

【００３０】(1)ピークＡは、回転式アンテナ受信機１
が何回転しようとも、受信対象目標２４との位置関係が
変わらない限り、同一方位にピークが現れる。 (2)ピークＢは、回転式アンテナ受信機１が回転するた
びに異なる方位に強度が高い部分が現れる。これは、回
転式アンテナ受信機１の回転周期と受信対象目標２４の
アンテナの回転周期とは、一般的には同じではないか
ら、受信対象目標２４のメインローブ２５が回転式アン
テナ受信機１の方向を向いたときに、回転式アンテナ受
信機１は常に一定の方向を向いているとは限らないから
である。さらに、ピークＢの発生頻度は少なく、回転式
アンテナ受信機１が数回転するうちの１回について発生
する程度である。これは、一般に、回転式アンテナ受信
機１の回転の方が受信対象目標２４のアンテナの回転よ
りも高速のためである。

【００３１】この性質に基づき、この実施例１は、最小
値計算回路２ａ及び積分計算回路３において具体的に以
下の処理を行い、誤差要因であるピークＢを取り除くと
ともに受信対象目標２４の方位を測定する。すなわち、
最小値計算回路２ａにおいて、回転式アンテナ受信機１
が同一方位で受信した受信電波強度の内で最小の電力値
を出力する。このことにより、ピークＡにあまり影響を
与えずに、ほとんどの場合ピークＢを完全に除去するこ
とができる。なぜなら、上記(1)の性質によりピークＡ
の信号（受信対象目標２４の方位）は回転式アンテナ受
信機１が回転を続けた場合でも、一定の方位に必ず電波
強度のピークが現れるから、最小値計算回路２ａの出力
もこの方位に必ずピークが存在するからであり、他方、
ピークＢの信号（誤差方位）は上述の(2)の性質により
回転式アンテナ受信機１が回転するごとにその方位が変
化し、ピークＢの方位の電波強度はノイズレベルからピ
ークレベルの間で変化するからである。したがって、最
小値計算回路２ａは最小レベルであるノイズレベルを出
力し、ピークＢは消去される。

【００３２】最小値計算回路２ａの具体的な動作を、図
３に示す受信電波強度を例にとり説明する。図３は回転
式アンテナ受信機１が回転しつつ測定した方位ごとの受
信電波強度のレベルを回転ごとに示す図である。図３
(a)は１回目、同図(b)は２回目、同図(c)は３回目のレ
ベル図を示している。受信対象目標２４の方位を示すピ
ークＡは方位θ_Aに存在し、方位測定の誤差要因となる
ピークＢは方位θ_Bに発生している。同図に示すよう
に、方位θ_Aの受信電波強度は回転に応じてＰ_A1、
Ｐ_A2、Ｐ_A3となる。このうちＰ_A2が最も小さいから、最
小値計算回路２ａはこの３回転の代表値としてＰ_A2を出
力する。しかし、レベル的にはＰ_A1、Ｐ_A2、Ｐ_A3はほぼ
同じであるから、最小値計算回路２ａの処理によっても
ピークＡの受信電波強度はあまり低下しない。

【００３３】これに対し、方位θ_Bの電波強度Ｐ_B1、Ｐ
_B2、Ｐ_B3については、Ｐ_B1が最も小さいから最小値計算
回路２ａは代表値としてＰ_B1を出力する。したがって、
図３(c)にのみ存在するピークＢの電波強度Ｐ_B3は排除
される。このことによりピークＢの受信電波強度は著し
く低下する。最小値計算回路２ａは、以上の動作を全て
の方位について行う。

【００３４】このように得られた最小値検出回路２ａの
出力に対し、積分計算回路３が従来例の場合と同様の積
分計算を行い、受信対象目標２４の方位を高精度に計算
する。積分計算回路３は、具体的には下式で示す積分計
算を方位について行い、目標方位を測定する。目標方位＝Arg［Σ exp｛（ｉ＊アンテナ方位）＊（受
信電波強度）｝］但し、ｉは虚数単位Ａｒｇ（）は複素数の位相角度を求める関数である。上式は、アンテナの指向方位を受信電波強度で重み付け
して計算しており、受信電波強度が高い方に目標が存在
することを意味している。上式に用いられる受信電波強
度は、最小値検出回路２ａによりピークＢが除かれたも
のであるからピークＢの影響を全く受けない。

【００３５】なお、この実施例１の説明において、最小
値計算機回路２ａが複数回転について測定した受信電波
強度について方位ごとの最小値を求める場合について説
明してきたが、これに限らず、最小値に近い値（例えば
小さい方から２番目の値）を求めるようにしてもよい。
また、一定のしきい値を予め定め、このしきい値以下の
電波強度を出力するようにしてもよい。

【００３６】また、上記の説明において３回転における
測定値から最小値を求めたが回転数はこれに限らないの
はいうまでもない。また、一定回転数ごと（例えば３回
転ごと）に最小値を求める場合において、１回転、２回
転、３回転、・・・の測定値を、１〜３回転、４〜６回
転、・・・をそれぞれ組として処理してもよいし、１〜
３回転、２〜４回転、３〜５回転、・・・というように
移動させつつ組をつくり処理してもよい。

【００３７】実施例２．なお、上記実施例１において最
小値計算回路を用いて誤差要因となるピークＢを除去し
たが、この最小値計算回路とともに加算器を用いて処理
してもよい。図４にこの実施例２による方位測定装置の
構成を示す。同図において、４は回転式アンテナ受信機
１が出力する受信電波強度信号を方位ごとに判定し、所
望波（ピークＡ）と不要波（ピークＢ）とに区別し、そ
れぞれ別々に出力する判定器、５は最小値計算回路２ａ
と加算器２ｄの出力を方位ごとに合成し出力する合成器
である。回転式アンテナ受信機１、最小値計算回路２
ａ、加算器２ｄ、積分計算回路３は、実施例１の図１あ
るいは従来例の図８のものと同じものである。

【００３８】次に動作について説明する。回転式アンテ
ナ受信機１は回転しつつ受信電波強度信号を判定器４に
対し出力する。判定器４はこの受信電波強度信号を所望
波と不要波、すなわち図２についていえばピークＡとピ
ークＢとに区別する（ノイズレベルの部分はいずれかに
含まれるようにする）。そして、所望波であるピークＡ
の信号は加算器２ｄに対し出力され、複数回転について
累積処理（あるいはその平均をとる処理）を行い、合成
器５に出力する。一方、不要波であるピークＢの信号は
最小値計算回路２ａに対し出力され、複数回転について
の測定信号のうちの最小値が選択されることによりピー
クＢは除去される。そして、合成器５は最小値計算回路
２ａと加算器２ｄの出力を方位ごとに合成し、すべての
方位についての受信電波強度信号として積分計算回路３
に対し出力する。この合成器５の出力は、上述のように
誤差要因であるピークＢは除去されている。積分計算回
路３は、実施例１の場合と同様に受信対象目標の方位を
計算し、出力する。

【００３９】ところで、判定器４において、ピークＡ
（信号）であるかピークＢ（誤差要因）であるかは次の
ように判別する。図３からわかるように、ピークＡは回
転ごとのレベルの差は余りないが、他方、ピークＢは回
転ごとのレベルの差が著しい。そこで、予め一定のしき
い値を定め、このしきい値よりも変動が大きい場合にピ
ークＢ（誤差要因）であるとして最小値計算回路２ａに
対し出力する。これ以外については加算器２ｄに対し出
力する。

【００４０】あるいは、ピークの広がり（幅）により判
別してもよい。受信対象目標２４のアンテナのメインロ
ーブの幅は数度であるのに対し、方位測定装置２１の回
転式アンテナ受信機１のメンローブの幅は数十度にもな
り、これに対応してピークＡの幅はピークＢの幅よりも
非常に広いからである。

【００４１】この実施例２によれば、誤差要因となるピ
ークＢが完全に除去されるとともに、所望信号であるピ
ークＡのレベル低下を防止でき、方位測定精度がより一
層向上する。

【００４２】実施例３．なお上記実施例１では、最小値
計算回路２ａを使用して、受信対象目標２４のアンテナ
のメインローブ２５が回転式アンテナ受信機１の方向を
向いた場合に生じる図２のピークＢを除去し、方位測定
誤差を低減したが、これに代えてメジアン計算機を使用
しても同様の効果を得ることができる。

【００４３】図５は、この実施例３による方位測定装置
の構成を示す図である。同図において、１は一定の周期
で回転を続けながら電波を受信する回転式アンテナ受信
機、２ｂは回転式アンテナ受信機１が出力する受信強度
信号から複数回転についての方位ごとにメジアン（中央
値）を抽出するメジアン計算機、３はメジアン計算機２
ｂで算出した受信電波強度を方位について積分し受信方
位を決定する積分計算回路である。

【００４４】次に動作について説明する。この実施例３
の動作原理は、測定誤差となるピークＢが間欠的に発生
する点に着目し、複数回転についての受信強度信号のメ
ジアンをとることによりピークＢを除去するというもの
である。

【００４５】この実施例３において、回転式アンテナ受
信機１及び積分計算回路３の動作は実施例１の場合と同
じである。メジアン計算機２ｂの動作を説明する。受信
電波強度のレベルが図３に示すものであるとき、受信対
象目標２４の方位θ_Aの電波強度は、回転ごとにＰ_A1、
Ｐ_A2、Ｐ_A3である。これらを大きい順に並べるとＰ_A1＞
Ｐ_A3＞Ｐ_A2となる。メジアン計算機２ｂはこれらの中央
値、すなわちＰ_A3を抽出し、出力する。しかし、レベル
的にはＰ_A1、Ｐ_A2、Ｐ_A3はほぼ同じであるから、メジア
ン計算機２ｃの処理によりピークＡの電波強度はあまり
低下しない。

【００４６】これに対し、誤差を与える方位θ_Bの電波
強度Ｐ_B1、Ｐ_B2、Ｐ_B3を、大きい順に並べるとＰ_B3＞Ｐ
_B2＞Ｐ_B1となる。メジアン計算機２ｂはこれらの中央
値、すなわちＰ_B2を抽出し、出力する。このことによ
り、図３(c)にのみ存在するピークＢの電波強度Ｐ_B3は
除去される。

【００４７】メジアン計算機２ｂを用いると、誤差信号
であるピークＢを除去できるとともに、何等かの原因で
回転式アンテナ受信機１の受信電力レベルが一時的に低
下したときでも、受信対象目標についての適切なデータ
を抽出することができる。例えば図３(a)の１回目の受
信電力レベルが何等かの原因で極端に低下した場合で
も、電波強度はＰ_A3＞Ｐ_A2＞Ｐ_A1となり、メジアン計算
機２ｂはＰ_A2を出力し、不正なレベルであるＰ_A1の影響
を受けない。

【００４８】これに対し、最小値検出回路２ａを用いる
実施例１の場合では、その低下した値を代表値として出
力するので、ピークＡも極端に低下し正しい方位が測定
できなくなることがある。このように、メジアン計算機
２ｂを用いるこの実施例３によれば、間欠的に発生する
大きな値の誤差（ピークＢ）と小さな値の誤差（不正デ
ータ）のいずれも除去でき、故障等による一時的な受信
電力の低下に対し、誤動作することがない。

【００４９】なお、上記の説明において３回転における
測定値から中央値を求めたが回転数はこれに限らないの
はいうまでもない。また、一定回転数ごと（例えば３回
転）に最小値を求める場合において、１回転、２回転、
３回転、・・・の測定値を、１〜３回転、４〜６回転、
・・・をそれぞれ組として処理してもよいし、１〜３回
転、２〜４回転、３〜５回転、・・・というように移動
させつつ組をつくり処理してもよい。また、実施例２の
ようにメジアン計算機と加算器とを組み合わせてもよ
い。

【００５０】実施例４．なお、上記実施例１〜３におい
て誤差要因となるピークＢを除去するために、複数回転
の測定データのうちピークＢがないデータを選択してい
たが、複数回転の測定データに基づきピークＢのみを抽
出し、ピークＢを含む測定データから減算することによ
りピークＢを除去するようにしてもよい。

【００５１】図６にこの実施例４による方位測定装置の
構成を示す。同図において、７は回転式アンテナ受信機
１の出力を１測定周期（１回転）だけ遅延する遅延線、
８は回転式アンテナ受信機１の出力と遅延線７の出力と
に基づき求められた誤差要因の信号を整流し、所定の極
性の信号のみを取り出すリミッタ、９は回転式アンテナ
受信機１の出力を遅延線７及びリミッタ８の遅延時間に
対応して遅延する遅延線、１０は回転式アンテナ受信機
１の出力と遅延線７の出力とに基づき誤差要因を抽出す
る減算器、１１はリミッタ８の出力と遅延線９の出力と
に基づき測定データから誤差要因を除去する減算器であ
る。回転式アンテナ受信機１及び積分計算回路３は実施
例１〜３のものと同じものである。

【００５２】次に動作について説明する。回転式アンテ
ナ受信機１が出力する受信電波強度信号Ｆ（ｔ）は３つ
に分配され、遅延線７、遅延線９及び減算器１０に入力
される。遅延線７において、受信電波強度信号Ｆ（ｔ）
は１つの測定周期（１つの回転周期）に対応する時間
（ＳＰ）だけ遅延された後に出力される。ここで、遅延
線７の出力Ｆ（ｔ）と回転式アンテナ受信機１が出力す
る受信電波強度信号とを比較すると、回転式アンテナ受
信機１の出力は遅延線７の出力に比べＳＰだけ進んでお
りＦ（ｔ＋ＳＰ）で与えられる。これらＦ（ｔ）及びＦ
（ｔ＋ＳＰ）が減算器１０に入力され、処理が行われ
る。

【００５３】ここで、時刻ｔのときの回転アンテナ受信
機１の出力をＦ（ｔ）とすると、Ｆ（ｔ）は次式で表さ
れる。Ｆ（ｔ）＝ＥＳＭ（ｔ）＋Ｒａｄａｒ（ｔ）＋Ｃここで、ＥＳＭ（ｔ）は、受信対象目標２４の方向（図
９の線Ｃ）に対する回転式アンテナ受信機１の利得、Ｒ
ａｄａｒ（ｔ）は、方位測定装置２１の方向（同じく線
Ｃ）に対する受信対象目標２４の送信電力強度、Ｃは時
間に依存しない定数である。

【００５４】ところで、ＥＳＭ（ｔ）という関数は、回
転式アンテナ受信機１が一定周期（ＳＰ）で回転してい
ることから、ＳＰの周期関数である。すなわちＥＳＭ
（ｔ）＝ＥＳＭ（ｔ＋ＳＰ）である。このことに注意し
て減算器１０の出力を求めてみる。（減算器１０の出力）＝（遅延線７出力）−（回転式アンテナ受信機１出力）＝(ESM(t)+Radar(t)+C)-(ESM(t+SP)+Radar(t+SP)+C) ＝ESM(t)+Radar(t)+C-ESM(t+SP)-Radar(t+SP)-C ＝ESM(t)+Radar(t)+C-ESM(t)-Radar(t+SP)-C ＝Radar(t)-Radar(t+SP) すなわち、回転式アンテナ受信機１の影響が消えて、減
算器１０の出力には受信対象目標２４のアンテナの回転
の影響（誤差要因であるピークＢ）のみが得られる。

【００５５】この遅延線７の出力を、回転式アンテナ受
信機１が出力する、誤差要因であるピークＢをもつ受信
電波強度信号Ｆ（ｔ）から引き去ると受信対象目標２４
からの受信電力強度信号（ピークＡ）のみのデータが得
られる。そのためには、減算器１０の出力をリミッタ８
により整流し、正極性の信号のみを選択する。これは、
遅延線９の出力であるＦ（ｔ）にに誤差要因が存在する
場合のみ減算器１１により処理するためである。

【００５６】一方、回転式アンテナ受信機１の出力を遅
延線９により所定の時間遅延させる。これは、減算器１
０の出力は遅延線７により遅延され、さらにリミッタ８
により多少遅延を生じるから、タイミングの調整をする
ためである。そして減算器１１において減算処理がなさ
れる。（減算器１１の出力）＝（遅延線９出力）−（リミッタ
９出力）そして、誤差要因が除去された信号が積分計算回路３に
対し出力され、測定方位が計算される。

【００５７】この実施例４によれば、受信電波強度を少
なくとも２回測定できれば誤差要因であるピークＢを除
去することができる。これに対し実施例１〜３の方法で
は多数回の測定が必要であり、この点実施例４の装置は
優れている。

【００５８】以上のように、この実施例４によれば、少
ない測定回数で誤差要因であるピークＢを除去でき、方
位測定精度が向上するという効果がある。なお、図６の
減算器１１の出力を図８の加算器２ｄに入力し、測定信
号を累積した後に積分計算回路３で方位を計算するよう
にしてもよく、この場合、測定信号の変動を少なくでき
るので方位測定精度はさらに向上する。

【００５９】実施例５．なお上記実施例１〜４では、誤
差要因であるピークＢが間欠的に生じる点に着目して、
最小値計算回路２等によりこの誤差要因を除去し、方位
測定誤差を低減したが、これとは別に回転式アンテナ受
信機１のメインローブの幅が、受信対象目標２４のアン
テナのメインローブの幅より非常に広いことに着目し、
低周波信号ろ波器を使用して誤差を低減することもでき
る。

【００６０】図７は、この実施例５による方位測定装置
の構成を示す図である。同図において、１は一定の周期
で回転を続けながら電波を受信する回転式アンテナ受信
機、２ｃは回転式アンテナ受信機１が出力する受信強度
信号からその低周波成分を抽出する低周波信号ろ波器、
３は低周波ろ波器２ｃで抽出した電波受信強度信号を受
信方位と電波強度の関係において積分し受信方位を求め
る積分計算回路である。

【００６１】次に動作について説明する。回転式アンテ
ナ受信機１及び積分計算回路３の動作は上記実施例１〜
４のものと同じである。低周波ろ波器２ｃは、回転式ア
ンテナ受信機１が出力する信号から低周波成分を抽出
し、積分計算回路３へ出力する。ところで、図２からわ
かるようにピークＡは立ち上がり及び立ち下がりがゆる
やかで幅も広く、方位軸方向について低い周波数成分を
もつことがわかる。一方、ピークＢは立ち上がり及び立
ち下がりが急峻であり幅も狭く、方位軸方向について高
い周波数成分をもつことがわかる。したがって、低周波
ろ波器２ｃの遮断周波数がピークＡの周波数分布とピー
クＢの周波数分布との間にくるように設定すれば、ピー
クＡを残し、ピークＢを除去することができる。このよ
うに、低周波ろ波器２ｃにより高周波成分を遮断し、誤
差要因となるピークＢを除去することができる。

【００６２】ところで、ピークＡとピークＢとで上記の
ような周波数分布特性の差が生じるのは次の理由によ
る。回転式アンテナ受信機１のメインローブ２２の幅と
受信対象目標２４のアンテナのメインローブ２５の幅と
を比較すると、一般的にいって後者の方が狭い。電波の
周波数によっても変化するが、おおざっぱに言ってメイ
ンローブ２２は６０°程度であるのに対し、メインロー
ブ２５は２〜３°程度である。これは、方位測定装置は
広い範囲をサーチする必要がありメインローブは広い方
が望ましいのに対し、レーダ等の受信対象目標は方位探
知精度を向上するためメインローブの幅は狭い方が望ま
しいからである。また、方位測定装置の信号処理のため
にメインローブの形状は正弦波に近い方がよく、メイン
ローブが狭いとその実現が困難なためもある。

【００６３】このため、受信対象目標のアンテナの向き
により発生するピークＢにおける受信電力強度の変化は
急峻になる。これに対し、回転式アンテナ受信機１の回
転に対応して発生するピークＡは、ピークＢよりも急峻
でない。したがって、低周波信号ろ波器２ｃによりピー
クＡについての信号のみを通過させ、ピークＢについて
の信号を遮断することができる。この方法によれば、実
施例１〜４の場合と異なり、回転式アンテナ受信機１の
１回転の受信電波強度測定により誤差要因であるピーク
Ｂを除去することができる。

【００６４】この実施例５の方位測定装置によれば、１
回転の測定に基づき受信対象目標のアンテナ回転によっ
て発生する誤差信号を除去することができ、方位測定精
度が向上する。

【００６５】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、複数回転についての受信強度信号から小さなレベル
を方位ごとに選択する選択回路を備えたので、誤差要因
となる不要信号を除去でき、方位測定精度が向上する。

【００６６】また、請求項２の発明によれば、所望信号
と不要信号とを判別する判別器と、所望信号について加
算する加算器と、不要信号について小さなレベルを選択
する選択回路を備えたので、誤差要因となる不要信号を
除去できるとともに、所望信号の変動を抑制でき、方位
測定精度がより向上する。

【００６７】また、請求項３の発明によれば、複数回転
についての受信強度信号から中間値を方位ごとに選択す
るメジアン計算機を備えたので、誤差要因となる不要信
号を除去でき、方位測定精度が向上するとともに、受信
強度信号が変動した場合でも誤動作を防止できる。

【００６８】また、請求項４の発明によれば、不要信号
を抽出する不要信号抽出手段と、受信強度信号を遅延す
る遅延線と、遅延線の出力から不要信号抽出手段の出力
を減算する減算器を備えたので、少ない測定回数で不要
信号を除去でき、方位測定精度が向上する。

【００６９】また、請求項５の発明によれば、低周波ろ
波器を備えたので、１回転についての測定に基づき誤差
要因となる不要信号を除去でき、方位測定精度が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の方位測定装置の構成図で
ある。

【図２】方位測定装置の回転式アンテナ受信機が出力す
る受信電波強度信号の一例である。

【図３】方位測定装置の回転式アンテナ受信機が出力す
る受信電波強度信号について連続する３回転の信号を示
す図である。

【図４】この発明の実施例２の方位測定装置の構成図で
ある。

【図５】この発明の実施例３の方位測定装置の構成図で
ある。

【図６】この発明の実施例４の方位測定装置の構成図で
ある。

【図７】この発明の実施例５の方位測定装置の構成図で
ある。

【図８】従来の方位測定装置の構成図である。

【図９】方位測定装置と受信対象目標との位置関係の説
明図である。

【符号の説明】

１回転式アンテナ受信機２ａ最小値計算回路２ｂメジアン計算機２ｃ低周波ろ波器３積分計算回路４判定器５合成器７遅延線８リミッタ９遅延線１０減算器１１減算器

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01S 3/00 - 3/72 G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】目標が発する電波を回転しつつ受信して
受信強度信号を出力する回転式アンテナ受信機と、上記
回転式アンテナ受信機が出力する上記受信強度信号か
ら、各回転について方位ごとに比較してレベルが小さい
上記受信強度信号を選択する選択回路と、上記選択回路
の出力を方位について積分し上記目標の方位を求める方
位算出回路とを備えた方位測定装置。
【請求項２】目標が発する電波を回転しつつ受信して
受信強度信号を出力する回転式アンテナ受信機と、上記
回転式アンテナ受信機が出力する上記受信強度信号を方
位ごとに所望信号と不要信号とに区別する判定手段と、
上記判定手段が出力する上記所望信号を方位ごとに累積
加算する加算器と、上記判定手段が出力する上記不要信
号から、各回転について方位ごとに比較しレベルが小さ
い上記受信強度信号を選択する選択回路と、上記加算器
の出力と上記選択回路の出力とを合成する合成手段と、
上記合成手段の出力を方位について積分し上記目標の方
位を求める方位算出回路とを備えた方位測定装置。
【請求項３】目標が発する電波を回転しつつ受信して
受信強度信号を出力する回転式アンテナ受信機と、上記
回転式アンテナ受信機が出力する上記受信強度信号を各
回転について方位ごとに比較し中間値を選択するメジア
ン計算機と、上記メジアン計算機の出力を方位について
積分し上記目標の方位を求める方位算出回路とを備えた
方位測定装置。
【請求項４】目標が発する電波を回転しつつ受信して
受信強度信号を出力する回転式アンテナ受信機と、上記
回転式アンテナ受信機が出力する上記受信強度信号に基
づき不要信号を抽出する不要信号抽出手段と、上記回転
式アンテナ受信機が出力する上記受信強度信号を遅延す
る遅延手段と、上記遅延手段の出力から上記不要信号抽
出手段の出力を減算する減算手段と、上記減算手段の出
力を方位について積分し上記目標の方位を求める方位算
出回路とを備えた方位測定装置。
【請求項５】目標のアンテナのビーム幅より狭いビー
ム幅をもち、上記目標が発する電波を回転しつつ受信す
る回転式アンテナ受信機と、上記回転式アンテナ受信機
が出力する上記受信強度信号の低周波成分を抽出する低
周波ろ波器と、上記低周波ろ波器の出力を方位について
積分し上記目標の方位を求める方位算出回路とを備えた
方位測定装置。