JP2937068B2 - 方位検出装置 - Google Patents
方位検出装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は電波源または音波源の
方向を探知する方向探知装置に関するものである。
方向を探知する方向探知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の装置として図３に示すよう
なものがあった。この図はＲａｌｐｈＯ．Ｓｃｈｍｉｄ
ｔ著、「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｌｏｃａ
ｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ
Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ」ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏ
ｎ Ａｎｔｅｎｎａ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏ
ｎ，ｖｏｌ．ＡＰ−３４，ｎｏ．３，Ｍａｒｃｈ １９
８６に記述されている内容にもとづいた方向探知装置の
構成図である。
なものがあった。この図はＲａｌｐｈＯ．Ｓｃｈｍｉｄ
ｔ著、「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｌｏｃａ
ｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ
Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ」ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏ
ｎ Ａｎｔｅｎｎａ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏ
ｎ，ｖｏｌ．ＡＰ−３４，ｎｏ．３，Ｍａｒｃｈ １９
８６に記述されている内容にもとづいた方向探知装置の
構成図である。
【０００３】図３において、１は電波、音波などの波源
からの信号を受信するアンテナ、２はアンテナ１で受信
された信号を増幅、周波数変換を行う受信機、３はＭ個
の受信機の出力を同時にサンプリングし、且つ複数回ス
ナップショットを行って共分散行列を算出する共分散行
列算出器、４は共分散行列より固有値、固有ベクトルを
算出する固有値・固有ベクトル算出器、５は周波数測定
用アンテナ、６は周波数分析器、８は波源を仮想したと
き予想されるアンテナ出力（モードベクトル）を発生す
るモードベクトル発生器、２０は固有値・固有ベクトル
算出器４で得られた固有ベクトルにもとづいて張られる
雑音部分空間にモードベクトル発生器８で発生させたモ
ードベクトルを射影して、その射影長の２乗を算出する
雑音部分空間射影長算出器、２１は仮想波源を空間上で
走査して雑音部分空間射影長算出器２０より出力される
射影長が極小になるときの仮想波源の位置を算出する極
小値算出器である。
からの信号を受信するアンテナ、２はアンテナ１で受信
された信号を増幅、周波数変換を行う受信機、３はＭ個
の受信機の出力を同時にサンプリングし、且つ複数回ス
ナップショットを行って共分散行列を算出する共分散行
列算出器、４は共分散行列より固有値、固有ベクトルを
算出する固有値・固有ベクトル算出器、５は周波数測定
用アンテナ、６は周波数分析器、８は波源を仮想したと
き予想されるアンテナ出力（モードベクトル）を発生す
るモードベクトル発生器、２０は固有値・固有ベクトル
算出器４で得られた固有ベクトルにもとづいて張られる
雑音部分空間にモードベクトル発生器８で発生させたモ
ードベクトルを射影して、その射影長の２乗を算出する
雑音部分空間射影長算出器、２１は仮想波源を空間上で
走査して雑音部分空間射影長算出器２０より出力される
射影長が極小になるときの仮想波源の位置を算出する極
小値算出器である。
【０００４】次に動作について説明する。波源の個数Ｄ
がアンテナ１の個数Ｍより小さいとし、各波源による信
号は互いに無相関とする。さて、Ｍ個のアンテナ１の出
力はそれぞれ受信機２に入力されて、増幅、周波数変換
が行われる。
がアンテナ１の個数Ｍより小さいとし、各波源による信
号は互いに無相関とする。さて、Ｍ個のアンテナ１の出
力はそれぞれ受信機２に入力されて、増幅、周波数変換
が行われる。
【０００５】そして、Ｍ個の受信機２の出力はそれぞれ
共分散行列算出器３に入力される。ここでＭ個の受信機
２の出力をＳA ，ＳB ，…，ＳM とするとき、信号ベク
トルは次式で表される。
共分散行列算出器３に入力される。ここでＭ個の受信機
２の出力をＳA ，ＳB ，…，ＳM とするとき、信号ベク
トルは次式で表される。
【０００６】
【数１】
【０００７】共分散行列を求めるにあたりＰ回のスナッ
プショットを行うとすれば共分散行列算出器３では次式
に示す行列が算出される。
プショットを行うとすれば共分散行列算出器３では次式
に示す行列が算出される。
【０００８】
【数２】
【０００９】式（２）が共分散行列算出器３の出力とな
る。ここに、＊は共役、または共役転置を表す。
る。ここに、＊は共役、または共役転置を表す。
【００１０】固有値・固有ベクトル算出器４では式
（２）に示す共分散行列にもとづいてＭ個の固有値が求
められ、それぞれの固有値に対応して固有ベクトルが算
出され、これらの結果は雑音部分空間射影長算出器２０
に入力される。上記の固有値をλ1 ，λ2 ，…，λM と
し、対応する固有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸM とす
ればこれらの固有値および固有ベクトルは式（２）より
次式で与えられる。
（２）に示す共分散行列にもとづいてＭ個の固有値が求
められ、それぞれの固有値に対応して固有ベクトルが算
出され、これらの結果は雑音部分空間射影長算出器２０
に入力される。上記の固有値をλ1 ，λ2 ，…，λM と
し、対応する固有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸM とす
ればこれらの固有値および固有ベクトルは式（２）より
次式で与えられる。
【００１１】
【数３】
【００１２】一般に共分散行列は半正定値行列であるの
で、固有値はすべて零以上となるが、受信機２に受信機
雑音が存在するため固有値は受信機雑音レベル以上とな
る。受信機２の受信機雑音レベル（分散）はそれぞれ等
しいものとし、これをσ2 とすればＤ個の波源が無相関
という前述の仮定から、次式が成り立つ。
で、固有値はすべて零以上となるが、受信機２に受信機
雑音が存在するため固有値は受信機雑音レベル以上とな
る。受信機２の受信機雑音レベル（分散）はそれぞれ等
しいものとし、これをσ2 とすればＤ個の波源が無相関
という前述の仮定から、次式が成り立つ。
【００１３】
【数４】
【００１４】固有値λ1 ，λ2 ，…，λD に対応する固
有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸDとし、λD+1 ，λ
D+2 ，…，λM に対応する固有ベクトルをＸD+1 ，Ｘ
D+2 ，…，ＸM とすればＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸD により張
られる信号部分空間とＸD+1 ，ＸD+2 ，…，ＸM により
張られる雑音部分空間は互いに直交補空間となる。
有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸDとし、λD+1 ，λ
D+2 ，…，λM に対応する固有ベクトルをＸD+1 ，Ｘ
D+2 ，…，ＸM とすればＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸD により張
られる信号部分空間とＸD+1 ，ＸD+2 ，…，ＸM により
張られる雑音部分空間は互いに直交補空間となる。
【００１５】さて、モードベクトル発生器８はＭ個のア
ンテナ１が配列されているとき、ある角度θにある中心
周波数の波源が存在すると仮定した場合におけるＭ個の
アンテナ出力のデータ即ちモードベクトルを蓄えている
もので、通常この角度および波源の中心周波数は所定の
範囲にわたっている。
ンテナ１が配列されているとき、ある角度θにある中心
周波数の波源が存在すると仮定した場合におけるＭ個の
アンテナ出力のデータ即ちモードベクトルを蓄えている
もので、通常この角度および波源の中心周波数は所定の
範囲にわたっている。
【００１６】周波数測定用アンテナ５で受信された波源
の信号は周波数分析器６により波源の中心周波数を求
め、モードベクトル発生器８より上記の１種類の中心周
波数に対応したある角度θにおけるモードベクトルが発
生され、雑音部分空間射影長算出器２０に入力される。
一方、雑音部分空間射影長算出器２０では入力された固
有値、固有ベクトルにもとづいて雑音部分空間が張ら
れ、モードベクトルが雑音部分空間に射影される。この
モードベクトルをａ（θ）とおけば次式で与えられる射
影長の２乗が雑音部分空間射影長算出器２０より出力さ
れる。
の信号は周波数分析器６により波源の中心周波数を求
め、モードベクトル発生器８より上記の１種類の中心周
波数に対応したある角度θにおけるモードベクトルが発
生され、雑音部分空間射影長算出器２０に入力される。
一方、雑音部分空間射影長算出器２０では入力された固
有値、固有ベクトルにもとづいて雑音部分空間が張ら
れ、モードベクトルが雑音部分空間に射影される。この
モードベクトルをａ（θ）とおけば次式で与えられる射
影長の２乗が雑音部分空間射影長算出器２０より出力さ
れる。
【００１７】
【数５】
【００１８】θの関数として得られるモードベクトルａ
（θ）の射影長の２乗に対し極小値算出器２１では、そ
の極小値を与えるθの値θ1 ，θ2 ，…，θD が求めら
れる。
（θ）の射影長の２乗に対し極小値算出器２１では、そ
の極小値を与えるθの値θ1 ，θ2 ，…，θD が求めら
れる。
【００１９】θ1 ，θ2 ，…，θD はそれぞれＤ個の波
源が存在する角度の推定値となる。
源が存在する角度の推定値となる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】従来の方向探知装置は
以上のように構成されているのでモードベクトル発生器
８に蓄えられているアンテナ出力はアンテナ１を実装し
た際に生じる電磁環境の変化により実際の出力とは異な
るものとなり、その結果、波源の角度の推定値は真値よ
りも大きくずれるような問題が発生した。
以上のように構成されているのでモードベクトル発生器
８に蓄えられているアンテナ出力はアンテナ１を実装し
た際に生じる電磁環境の変化により実際の出力とは異な
るものとなり、その結果、波源の角度の推定値は真値よ
りも大きくずれるような問題が発生した。
【００２１】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、波源の角度推定値の精度を向上
させることを目的とする。
ためになされたもので、波源の角度推定値の精度を向上
させることを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】第１の発明の方位検出装
置は、複数のアンテナと、上記アンテナにそれぞれ接続
された複数の受信機と、上記のそれぞれの受信機の出力
より共分散行列を算出する共分散行列算出器と、上記共
分散行列より固有値および固有ベクトルを算出する固有
値・固有ベクトル算出器と、周波数測定用アンテナと、
上記周波数測定用アンテナの出力より波源の周波数を測
定する周波数分析器と、上記周波数分析器で求めた周波
数にもとづいて所定の周波数範囲を設定する帯域幅設定
器と、上記帯域幅設定器より得られる周波数範囲に対応
して上記アンテナの配列にもとづき仮想波源に対するア
ンテナ出力を複数の周波数分だけ算出する周波数対応モ
ードベクトル発生器と、上記固有値・固有ベクトル算出
器より得られた固有値および固有ベクトルにもとづいて
張られる雑音部分空間に上記周波数対応モードベクトル
発生器で発生させた複数のモードベクトルを射影してそ
れらの射影長の２乗を算出する雑音部分空間射影長算出
器と、上記雑音部分空間射影長算出器より出力される射
影長の２乗が仮想波源を空間上で走査して極小になると
きの仮想波源の位置をそれぞれのモードベクトルに対し
て求める極小値算出器と、上記極小値算出器より得られ
る仮想波源の周波数対応の位置を算術平均する到来角平
均値算出器とを備えたものである。
置は、複数のアンテナと、上記アンテナにそれぞれ接続
された複数の受信機と、上記のそれぞれの受信機の出力
より共分散行列を算出する共分散行列算出器と、上記共
分散行列より固有値および固有ベクトルを算出する固有
値・固有ベクトル算出器と、周波数測定用アンテナと、
上記周波数測定用アンテナの出力より波源の周波数を測
定する周波数分析器と、上記周波数分析器で求めた周波
数にもとづいて所定の周波数範囲を設定する帯域幅設定
器と、上記帯域幅設定器より得られる周波数範囲に対応
して上記アンテナの配列にもとづき仮想波源に対するア
ンテナ出力を複数の周波数分だけ算出する周波数対応モ
ードベクトル発生器と、上記固有値・固有ベクトル算出
器より得られた固有値および固有ベクトルにもとづいて
張られる雑音部分空間に上記周波数対応モードベクトル
発生器で発生させた複数のモードベクトルを射影してそ
れらの射影長の２乗を算出する雑音部分空間射影長算出
器と、上記雑音部分空間射影長算出器より出力される射
影長の２乗が仮想波源を空間上で走査して極小になると
きの仮想波源の位置をそれぞれのモードベクトルに対し
て求める極小値算出器と、上記極小値算出器より得られ
る仮想波源の周波数対応の位置を算術平均する到来角平
均値算出器とを備えたものである。
【００２３】第２の発明の方位検出装置は、複数のアン
テナと、上記アンテナにそれぞれ接続された複数の受信
機と、上記のそれぞれの受信機の出力より共分散行列を
算出する共分散行列算出器と、上記共分散行列より固有
値および固有ベクトルを算出する固有値・固有ベクトル
算出器と、周波数測定用アンテナと、上記周波数測定用
アンテナの出力より波源の周波数を測定する周波数分析
器と、上記周波数分析器で求めた周波数にもとづいて所
定の周波数範囲を設定する帯域幅設定器と、上記帯域幅
設定器より得られる周波数範囲に対応して上記アンテナ
の配列にもとづき仮想波源に対するアンテナ出力を複数
の周波数分だけ算出する周波数対応モードベクトル発生
器と、上記固有値・固有ベクトル算出器より得られた固
有値・固有ベクトルにもとづいて張られる雑音部分空間
に上記周波数対応モードベクトル発生器で発生させた複
数のモードベクトルを射影してそれらの射影長の２乗を
算出する雑音部分空間射影長算出器と、上記雑音部分空
間射影長算出器より出力される射影長の２乗が仮想波源
を空間上で走査して極小になるときの仮想波源の位置を
それぞれのモードベクトルに対して求める極小値算出器
と、上記極小値算出器より得られる仮想波源の周波数対
応の位置のメジアンを算出する到来角メジアン算出器と
を備えたものである。
テナと、上記アンテナにそれぞれ接続された複数の受信
機と、上記のそれぞれの受信機の出力より共分散行列を
算出する共分散行列算出器と、上記共分散行列より固有
値および固有ベクトルを算出する固有値・固有ベクトル
算出器と、周波数測定用アンテナと、上記周波数測定用
アンテナの出力より波源の周波数を測定する周波数分析
器と、上記周波数分析器で求めた周波数にもとづいて所
定の周波数範囲を設定する帯域幅設定器と、上記帯域幅
設定器より得られる周波数範囲に対応して上記アンテナ
の配列にもとづき仮想波源に対するアンテナ出力を複数
の周波数分だけ算出する周波数対応モードベクトル発生
器と、上記固有値・固有ベクトル算出器より得られた固
有値・固有ベクトルにもとづいて張られる雑音部分空間
に上記周波数対応モードベクトル発生器で発生させた複
数のモードベクトルを射影してそれらの射影長の２乗を
算出する雑音部分空間射影長算出器と、上記雑音部分空
間射影長算出器より出力される射影長の２乗が仮想波源
を空間上で走査して極小になるときの仮想波源の位置を
それぞれのモードベクトルに対して求める極小値算出器
と、上記極小値算出器より得られる仮想波源の周波数対
応の位置のメジアンを算出する到来角メジアン算出器と
を備えたものである。
【００２４】
【作用】第１の発明によれば、周波数測定用アンテナお
よび周波数分析器により得られる波源の中心周波数に対
し所定の周波数範囲を設定する帯域幅設定器を設けて複
数の周波数を指定し、これらの複数の周波数に対応して
周波数対応モードベクトル発生器よりモードベクトルを
発生するようにし、且つ、到来角平均値算出器により複
数の周波数にそれぞれ対応する到来角の算術平均を求め
るようにしたので、アレーマニフォルドに誤差がある場
合でも高い精度で波源の到来角を推定することができ
る。
よび周波数分析器により得られる波源の中心周波数に対
し所定の周波数範囲を設定する帯域幅設定器を設けて複
数の周波数を指定し、これらの複数の周波数に対応して
周波数対応モードベクトル発生器よりモードベクトルを
発生するようにし、且つ、到来角平均値算出器により複
数の周波数にそれぞれ対応する到来角の算術平均を求め
るようにしたので、アレーマニフォルドに誤差がある場
合でも高い精度で波源の到来角を推定することができ
る。
【００２５】第２の発明によれば、周波数測定用アンテ
ナおよび周波数分析器により得られる波源の中心周波数
に対し所定の周波数範囲を設定する帯域幅設定器を設け
て複数の周波数を指定し、これらの複数の周波数に対応
して周波数対応モードベクトル発生器よりモードベクト
ルを発生するようにし、且つ到来角メジアン算出器によ
り複数の周波数にそれぞれ対応する到来角のメジアンを
求めるようにしたのでアレーマニフォルドに誤差がある
場合でも高い精度で波源の到来角を推定することができ
る。
ナおよび周波数分析器により得られる波源の中心周波数
に対し所定の周波数範囲を設定する帯域幅設定器を設け
て複数の周波数を指定し、これらの複数の周波数に対応
して周波数対応モードベクトル発生器よりモードベクト
ルを発生するようにし、且つ到来角メジアン算出器によ
り複数の周波数にそれぞれ対応する到来角のメジアンを
求めるようにしたのでアレーマニフォルドに誤差がある
場合でも高い精度で波源の到来角を推定することができ
る。
【００２６】
実施例１ 次にこの発明の第１の実施例を図１に従って説明する。
図１において、１はＭ個のアンテナ、２はＭ個のアンテ
ナで受信された信号を増幅、周波数変換を行う受信機、
３はＭ個の受信機２の出力にもとづいて共分散行列を算
出する共分散行列算出器、４は共分散行列算出器３より
出力される共分散行列にもとづいて固有値および固有ベ
クトルを算出する固有値・固有ベクトル算出器、５は波
源からの信号を受信する周波数測定用アンテナ、６は周
波数測定用アンテナ５により受信された信号の中心周波
数を測定する周波数分析器、７は周波数分析器６により
得られた信号の中心周波数にもとづいてその周波数を含
む所定の周波数範囲を設定する帯域幅設定器、９は帯域
幅設定器７により得られる周波数範囲に対応してＭ個の
アンテナの配列にもとづき仮想波源に対するアンテナ出
力を複数の周波数分だけ算出する周波数対応モードベク
トル発生器、２０は固有値・固有ベクトル算出器４より
得られた固有値および固有ベクトルにもとづいて張られ
る雑音部分空間に周波数対応モードベクトル発生器９で
発生させた複数のモードベクトルを射影してそれらの射
影長の２乗を算出する雑音部分空間射影長算出器、２１
は雑音部分空間射影長算出器より出力される射影長の２
乗が仮想波源を空間上で走査して極小になるときの仮想
波源の位置をそれぞれのモードベクトルに対して求める
極小値算出器、２２は極小値算出器２１より得られる仮
想波源の複数個の位置の算術平均を算出する到来角平均
値算出器である。
図１において、１はＭ個のアンテナ、２はＭ個のアンテ
ナで受信された信号を増幅、周波数変換を行う受信機、
３はＭ個の受信機２の出力にもとづいて共分散行列を算
出する共分散行列算出器、４は共分散行列算出器３より
出力される共分散行列にもとづいて固有値および固有ベ
クトルを算出する固有値・固有ベクトル算出器、５は波
源からの信号を受信する周波数測定用アンテナ、６は周
波数測定用アンテナ５により受信された信号の中心周波
数を測定する周波数分析器、７は周波数分析器６により
得られた信号の中心周波数にもとづいてその周波数を含
む所定の周波数範囲を設定する帯域幅設定器、９は帯域
幅設定器７により得られる周波数範囲に対応してＭ個の
アンテナの配列にもとづき仮想波源に対するアンテナ出
力を複数の周波数分だけ算出する周波数対応モードベク
トル発生器、２０は固有値・固有ベクトル算出器４より
得られた固有値および固有ベクトルにもとづいて張られ
る雑音部分空間に周波数対応モードベクトル発生器９で
発生させた複数のモードベクトルを射影してそれらの射
影長の２乗を算出する雑音部分空間射影長算出器、２１
は雑音部分空間射影長算出器より出力される射影長の２
乗が仮想波源を空間上で走査して極小になるときの仮想
波源の位置をそれぞれのモードベクトルに対して求める
極小値算出器、２２は極小値算出器２１より得られる仮
想波源の複数個の位置の算術平均を算出する到来角平均
値算出器である。
【００２７】次に動作について説明する。波源の個数Ｄ
がアンテナ１の個数Ｍより小さいとし、各波源による信
号は互いに無相関とする。さて、Ｍ個のアンテナ１によ
る出力はそれぞれ受信機２に入力されて、増幅、周波数
変換が行われる。
がアンテナ１の個数Ｍより小さいとし、各波源による信
号は互いに無相関とする。さて、Ｍ個のアンテナ１によ
る出力はそれぞれ受信機２に入力されて、増幅、周波数
変換が行われる。
【００２８】Ｍ個の受信機２の出力はそれぞれ共分散行
列算出器３に入力される。ここでＭ個の受信機２の出力
をＳA ，ＳB ，…，ＳM とするとき信号ベクトルは式
（１）で表される。
列算出器３に入力される。ここでＭ個の受信機２の出力
をＳA ，ＳB ，…，ＳM とするとき信号ベクトルは式
（１）で表される。
【００２９】共分散行列算出器３において共分散行列を
求めるにあたりＰ回のスナップショットを行うとすれば
式（２）に示す共分散行列が算出される。
求めるにあたりＰ回のスナップショットを行うとすれば
式（２）に示す共分散行列が算出される。
【００３０】固有値・固有ベクトル算出器４では得られ
た共分散行列にもとづいてＭ個の固有値が求められ、そ
れぞれの固有値に対応して固有ベクトルが算出され、こ
れらの結果は雑音部分空間射影長算出器２０に入力され
る。上記の固有値をλ1 ，λ2 ，…，λM とし、対応す
る固有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸM とすればこれら
の固有ベクトルは式（２）より式（３）で与えられる。
た共分散行列にもとづいてＭ個の固有値が求められ、そ
れぞれの固有値に対応して固有ベクトルが算出され、こ
れらの結果は雑音部分空間射影長算出器２０に入力され
る。上記の固有値をλ1 ，λ2 ，…，λM とし、対応す
る固有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸM とすればこれら
の固有ベクトルは式（２）より式（３）で与えられる。
【００３１】一般に共分散行列は半正定値行列であるの
で、固有値はすべて零以上となる。受信機２の受信機雑
音レベルはすべて等しいものとし、これをσ2 とすれば
Ｄ個の波源が無相関という前述の仮定から、式（４）が
成り立つ。
で、固有値はすべて零以上となる。受信機２の受信機雑
音レベルはすべて等しいものとし、これをσ2 とすれば
Ｄ個の波源が無相関という前述の仮定から、式（４）が
成り立つ。
【００３２】固有値λ1 ，λ2 ，…，λD に対応する固
有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸＤとし、λＤ＋１ ，
λD+2 ，…，λM に対応する固有ベクトルをＸD+1 ，Ｘ
D+2 ，…，ＸM とすればＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸD により張
られる信号部分空間とＸD+1 ，ＸD+2 ，…，ＸM により
張られる雑音部分空間は互いに直交補空間となる。
有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸＤとし、λＤ＋１ ，
λD+2 ，…，λM に対応する固有ベクトルをＸD+1 ，Ｘ
D+2 ，…，ＸM とすればＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸD により張
られる信号部分空間とＸD+1 ，ＸD+2 ，…，ＸM により
張られる雑音部分空間は互いに直交補空間となる。
【００３３】一方、周波数測定用アンテナ５により受信
されたＤ個の波源からの信号はいずれも中心周波数、お
よび専有帯域幅は等しいものとするとき、この中心周波
数ｆc は周波数分析器６により測定される。
されたＤ個の波源からの信号はいずれも中心周波数、お
よび専有帯域幅は等しいものとするとき、この中心周波
数ｆc は周波数分析器６により測定される。
【００３４】周波数分析器６で得られた中心周波数ｆc
は帯域幅設定器７に入力され、ｆc−ＮΔｆ，ｆc −
（Ｎ−１）Δｆ，…，ｆc −Δｆ，ｆc ，ｆc ＋Δｆ，
…，ｆc ＋（Ｎ−１）Δｆ，ｆc ＋ＮΔｆの（２Ｎ＋
１）個の周波数が求められる。ただし、ＮおよびΔｆは
予め帯域幅設定器７に設定しておくものとする。
は帯域幅設定器７に入力され、ｆc−ＮΔｆ，ｆc −
（Ｎ−１）Δｆ，…，ｆc −Δｆ，ｆc ，ｆc ＋Δｆ，
…，ｆc ＋（Ｎ−１）Δｆ，ｆc ＋ＮΔｆの（２Ｎ＋
１）個の周波数が求められる。ただし、ＮおよびΔｆは
予め帯域幅設定器７に設定しておくものとする。
【００３５】帯域幅設定器７で求めた（２Ｎ＋１）個の
周波数が周波数対応モードベクトル発生器９に入力さ
れ、それぞれの周波数に対応してモードベクトルａ
（θ，ｆ）が発生される。ここにａ（θ，ｆ）はＭ次元
のベクトルで、仮想波源が角度θに存在し、且つ周波数
ｆで送信されていると仮定した場合におけるＭ個のアン
テナの出力データである。
周波数が周波数対応モードベクトル発生器９に入力さ
れ、それぞれの周波数に対応してモードベクトルａ
（θ，ｆ）が発生される。ここにａ（θ，ｆ）はＭ次元
のベクトルで、仮想波源が角度θに存在し、且つ周波数
ｆで送信されていると仮定した場合におけるＭ個のアン
テナの出力データである。
【００３６】ａ（θ，ｆ）のベクトルデータはθおよび
ｆをパラメータとして予め測定され、データベースとし
て周波数対応モードベクトル発生器９に蓄積されている
ものとする。
ｆをパラメータとして予め測定され、データベースとし
て周波数対応モードベクトル発生器９に蓄積されている
ものとする。
【００３７】周波数対応モードベクトル発生器９より出
力されたモードベクトルａ（θ，ｆ）は雑音部分空間射
影長算出器２０に入力され、固有値・固有ベクトル算出
器４で求めた固有値、固有ベクトルにもとづいて張られ
た雑音部分空間に射影される。この射影長の２乗は数５
により与えられる。
力されたモードベクトルａ（θ，ｆ）は雑音部分空間射
影長算出器２０に入力され、固有値・固有ベクトル算出
器４で求めた固有値、固有ベクトルにもとづいて張られ
た雑音部分空間に射影される。この射影長の２乗は数５
により与えられる。
【００３８】極小値算出器２１ではモードベクトルａ
（θ，ｆ）の射影長の２乗がθおよびｆの関数として得
られ、ｆを固定してθを走査したとき、式（５）のＲを
極小とするθ1 （ｆ），θ2 （ｆ），…，θD （ｆ）が
得られる。
（θ，ｆ）の射影長の２乗がθおよびｆの関数として得
られ、ｆを固定してθを走査したとき、式（５）のＲを
極小とするθ1 （ｆ），θ2 （ｆ），…，θD （ｆ）が
得られる。
【００３９】これらのθ1 （ｆ），θ2 （ｆ），…，θ
D （ｆ）は、それぞれｆc −ＮΔｆ，ｆc −（Ｎ−１）
Δｆ，…，ｆc −Δｆ，ｆc ，ｆc ＋Δｆ，…，ｆc ＋
（Ｎ−１）Δｆ，ｆc ＋ＮΔｆの（２Ｎ＋１）個の周波
数に対して求められこれらの値は到来角平均値算出器２
２に入力される。
D （ｆ）は、それぞれｆc −ＮΔｆ，ｆc −（Ｎ−１）
Δｆ，…，ｆc −Δｆ，ｆc ，ｆc ＋Δｆ，…，ｆc ＋
（Ｎ−１）Δｆ，ｆc ＋ＮΔｆの（２Ｎ＋１）個の周波
数に対して求められこれらの値は到来角平均値算出器２
２に入力される。
【００４０】到来角平均値算出器２２では次式に従って
到来角の算術平均θ1m，θ2m，…，θDMが求められる。
到来角の算術平均θ1m，θ2m，…，θDMが求められる。
【００４１】
【数６】
【００４２】ここにｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆ2N+1は次式で表
される。
される。
【００４３】
【数７】
【００４４】実施例２ 次にこの発明の第２の実施例を図２に従って説明する。
この発明の第１の実施例で述べた到来角平均値算出器２
２の代わりに到来角メジアン算出器２３を用いたもの
で、極小値算出器２１により得られるθ1 （ｆ），θ2
（ｆ），…，θD（ｆ）の値から次式に示す到来角のメ
ジアンθ1ME ，θ2ME ，…，θDME が算出される。
この発明の第１の実施例で述べた到来角平均値算出器２
２の代わりに到来角メジアン算出器２３を用いたもの
で、極小値算出器２１により得られるθ1 （ｆ），θ2
（ｆ），…，θD（ｆ）の値から次式に示す到来角のメ
ジアンθ1ME ，θ2ME ，…，θDME が算出される。
【００４５】
【数８】
【００４６】ここに、θ1 (N+1) （ｆ），θ
2 (N+1) （ｆ），…，θD (N+1) （ｆ）はそれぞれθ1
（ｆ），θ2 （ｆ），…θD （ｆ）において（２Ｎ＋
１）個の周波数ｆc −ＮΔｆ，ｆc −（Ｎ−１）Δｆ，
…，ｆc −Δｆ，ｆc ，ｆc ＋Δｆ，…，ｆc ＋（Ｎ−
１）Δｆ，ｆc ＋ＮΔｆに対して小さい方から大きさに
従って並べた順序統計量の（Ｎ＋１）番目の標本値であ
る。
2 (N+1) （ｆ），…，θD (N+1) （ｆ）はそれぞれθ1
（ｆ），θ2 （ｆ），…θD （ｆ）において（２Ｎ＋
１）個の周波数ｆc −ＮΔｆ，ｆc −（Ｎ−１）Δｆ，
…，ｆc −Δｆ，ｆc ，ｆc ＋Δｆ，…，ｆc ＋（Ｎ−
１）Δｆ，ｆc ＋ＮΔｆに対して小さい方から大きさに
従って並べた順序統計量の（Ｎ＋１）番目の標本値であ
る。
【００４７】
【発明の効果】以上のように、第１の発明によればアン
テナを実装したときに生じる電磁環境の変化によってア
レーマニフォルドエラーが発生するが、波源の中心周波
数の近傍の周波数に対応するモードベクトルを用いてそ
れぞれのモードベクトルにおける到来角の算術平均を用
いているので波源の角度の推定精度が向上する。
テナを実装したときに生じる電磁環境の変化によってア
レーマニフォルドエラーが発生するが、波源の中心周波
数の近傍の周波数に対応するモードベクトルを用いてそ
れぞれのモードベクトルにおける到来角の算術平均を用
いているので波源の角度の推定精度が向上する。
【００４８】また、第２の発明によれば第１の発明にお
ける到来角平均値算出器の代わりに到来角メジアン算出
器を用いているので、到来角メジアン算出器に入力され
る到来角の統計的特性によっては、第１の発明で得られ
る波源の角度の推定値に比べより高い精度で求めること
ができる。
ける到来角平均値算出器の代わりに到来角メジアン算出
器を用いているので、到来角メジアン算出器に入力され
る到来角の統計的特性によっては、第１の発明で得られ
る波源の角度の推定値に比べより高い精度で求めること
ができる。
【図１】この発明の第１の実施例の方位検出装置の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図２】この発明の第２の実施例の方位検出装置の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図３】従来の方位検出装置の構成を示す図である。
１ アンテナ ２ 受信機 ３ 共分散行列算出器 ４ 固有値・固有ベクトル算出器 ５ 周波数測定用アンテナ ６ 周波数分析器 ７ 帯域幅設定器 ８ モードベクトル発生器 ９ 周波数対応モードベクトル発生器 ２０ 雑音部分空間射影長算出器 ２１ 極小値算出器 ２２ 到来角平均値算出器 ２３ 到来角メジアン算出器
Claims (2)
- 【請求項１】 複数のアンテナと、上記アンテナにそれ
ぞれ接続された複数の受信機と、上記のそれぞれの受信
機の出力より共分散行列を算出する共分散行列算出器
と、上記共分散行列より固有値および固有ベクトルを算
出する固有値・固有ベクトル算出器と、周波数測定用ア
ンテナと、上記周波数測定用アンテナの出力より波源の
周波数を測定する周波数分析器と、上記周波数分析器で
求めた周波数にもとづいて所定の周波数範囲を設定する
帯域幅設定器と、上記帯域幅設定器より得られる周波数
範囲に対応して上記アンテナの配列にもとづき仮想波源
に対するアンテナ出力を複数の周波数分だけ算出する周
波数対応モードベクトル発生器と、上記固有値・固有ベ
クトル算出器より得られた固有値および固有ベクトルに
もとづいて張られる雑音部分空間に上記周波数対応モー
ドベクトル発生器で発生させた複数のモードベクトルを
射影してそれらの射影長の２乗を算出する雑音部分空間
射影長算出器と、上記雑音部分空間射影長算出器より出
力される射影長の２乗が仮想波源を空間上で走査して極
小になるときの仮想波源の位置をそれぞれのモードベク
トルに対して求める極小値算出器と、上記極小値算出器
より得られる仮想波源の周波数対応の位置を算術平均す
る到来角平均値算出器とで構成したことを特徴とする方
位検出装置。 - 【請求項２】 複数のアンテナと、上記アンテナにそれ
ぞれ接続された複数の受信機と、上記のそれぞれの受信
機の出力より共分散行列を算出する共分散行列算出器
と、上記共分散行列より固有値および固有ベクトルを算
出する固有値・固有ベクトル算出器と、周波数測定用ア
ンテナと、上記周波数測定用アンテナの出力より波源の
周波数を測定する周波数分析器と、上記周波数分析器で
求めた周波数にもとづいて所定の周波数範囲を設定する
帯域幅設定器と、上記帯域幅設定器より得られる周波数
範囲に対応して上記アンテナの配列にもとづき仮想波源
に対するアンテナ出力を複数の周波数分だけ算出する周
波数対応モードベクトル発生器と、上記固有値・固有ベ
クトル算出器より得られた固有値・固有ベクトルにもと
づいて張られる雑音部分空間に上記周波数対応モードベ
クトル発生器で発生させた複数のモードベクトルを射影
してそれらの射影長の２乗を算出する雑音部分空間射影
長算出器と、上記雑音部分空間射影長算出器より出力さ
れる射影長の２乗が仮想波源を空間上で走査して極小に
なるときの仮想波源の位置をそれぞれのモードベクトル
に対して求める極小値算出器と、上記極小値算出器より
得られる仮想波源の周波数対応の位置のメジアンを算出
する到来角メジアン算出器とで構成したことを特徴とす
る方位検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8234795A JP2937068B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 方位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8234795A JP2937068B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 方位検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08278359A JPH08278359A (ja) | 1996-10-22 |
| JP2937068B2 true JP2937068B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=13772044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8234795A Expired - Lifetime JP2937068B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 方位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2937068B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11344517A (ja) * | 1998-06-02 | 1999-12-14 | Nec Corp | 電波環境分析装置 |
| JP2003035761A (ja) * | 2001-07-25 | 2003-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | 方位探知装置及び方位探知方法 |
| JP5701106B2 (ja) * | 2011-03-04 | 2015-04-15 | 富士通テン株式会社 | レーダ装置及び該レーダ装置の到来角算出方法 |
| JP6598244B2 (ja) | 2015-10-05 | 2019-10-30 | 株式会社デンソーテン | レーダ装置、レーダ装置の信号処理装置、および信号処理方法 |
-
1995
- 1995-04-07 JP JP8234795A patent/JP2937068B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08278359A (ja) | 1996-10-22 |
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