JP3285503B2 - Radio direction detection method - Google Patents

Radio direction detection method

Info

Publication number
JP3285503B2
JP3285503B2 JP29378596A JP29378596A JP3285503B2 JP 3285503 B2 JP3285503 B2 JP 3285503B2 JP 29378596 A JP29378596 A JP 29378596A JP 29378596 A JP29378596 A JP 29378596A JP 3285503 B2 JP3285503 B2 JP 3285503B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steering vector
elements
matrix
calculated
equation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP29378596A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH10142308A (en
Inventor
和史 平田
清司 真野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP29378596A priority Critical patent/JP3285503B2/en
Publication of JPH10142308A publication Critical patent/JPH10142308A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3285503B2 publication Critical patent/JP3285503B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明はアレーアンテナの
受信信号から、複数の入射波の到来方向を測定する電波
方探方法に関わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radio wave searching method for measuring arrival directions of a plurality of incident waves from signals received by an array antenna.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のMUSIC(MUltiple
SIgnal Classification)アルゴ
リズムを示した文献として、例えばR.O.Schmi
dt,“Multiple Emitter Loca
tion and Signal Parameter
Estimation,”IEEE Trans.A
ntennas&Propag.,AP−34,3,p
p.276−280(March 1986)がある。
図9を用いて、従来のMUSICアルゴリズムを用いた
電波方探装置について説明する。
2. Description of the Related Art Conventional MUSIC (MULTIPLE)
For example, as a document showing an Sig. O. Schmi
dt, “Multiple Emitter Local
Tion and Signal Parameter
Estimation, "IEEE Trans. A
ntennas & Propag. , AP-34,3, p
p. 276-280 (March 1986).
With reference to FIG. 9, a conventional radio wave direction finding device using the MUSIC algorithm will be described.

【0003】図9において、1はアレーアンテナであり
その受信信号はMUSIC処理器に入力される。2〜6
はMUSIC処理器内の処理フローを示している。2は
アレーアンテナ1の出力を入力して、各アレー素子間の
相関を求めて相関行列Rを求めるステップ、3は相関行
列Rの固有値および固有ベクトルを算出するステップ、
4はステップ3で求められた固有値のうちノイズに対応
する最小な固有値に対応した固有ベクトルを求めるステ
ップ、5は測定する各方位に対する各アレーアンテナ1
の受信位相差や、利得の情報を持つステアリングベクト
ルとステップ4で得られる固有ベクトルの内積の絶対値
の2乗の逆数を方位評価関数として算出するステップ、
6はステップ5で得られる方位評価関数に現れるピーク
から入射波の到来方向θを求めるステップである。
In FIG. 9, reference numeral 1 denotes an array antenna, and a received signal is input to a MUSIC processor. 2-6
Shows a processing flow in the MUSIC processor. 2 is a step of inputting an output of the array antenna 1 to obtain a correlation between the array elements to obtain a correlation matrix R, 3 is a step of calculating an eigenvalue and an eigenvector of the correlation matrix R,
4 is a step of obtaining an eigenvector corresponding to a minimum eigenvalue corresponding to noise among eigenvalues obtained in step 3; 5 is an array antenna 1 for each direction to be measured.
Calculating the reciprocal of the square of the absolute value of the inner value of the steering vector having the information of the reception phase difference and the gain and the eigenvector obtained in step 4 as an azimuth evaluation function;
6 is a step of obtaining the arrival direction θ of the incident wave from the peak appearing in the azimuth evaluation function obtained in step 5.

【0004】ここで、MUSICアルゴリズムの処理に
ついて詳しく説明する。MUSICアルゴリズムは、M
個の素子アンテナを有するアレーアンテナ1に、Mより
少ないK波の信号が入射する場合に、アレーアンテナの
受信信号の相関行列のノイズに対応する最小固有値に対
応した固有ベクトルと電波の入射方向に対応するステア
リングベクトルが直交する性質を利用した方探アルゴリ
ズムである。
Here, the processing of the MUSIC algorithm will be described in detail. The MUSIC algorithm is M
When a signal of K waves smaller than M is incident on the array antenna 1 having the element antennas, the eigenvector corresponding to the minimum eigenvalue corresponding to the noise of the correlation matrix of the received signal of the array antenna and the incident direction of the radio wave are corresponded. This is a direction finding algorithm using the property that the steering vectors to be orthogonal are orthogonal.

【0005】アレーアンテナ1は、無指向性のアンテナ
とし、m番目のアレー素子アンテナの受信信号をxm
ノイズをnm 、k番目の到来電波sk 、到来方向をθk
とする。このとき、アレーアンテナ1の受信信号列ベク
トルは、次式のように表される。
The array antenna 1 is a non-directional antenna, and receives signals of the m-th array element antenna by x m ,
The noise n m, k-th arrival wave s k, the arrival direction theta k
And At this time, the received signal column vector of the array antenna 1 is represented by the following equation.

【0006】[0006]

【数1】 (Equation 1)

【0007】式(1)のa(θk )は次式で示される到
来方向θk に対応したステアリングベクトルである。
In the equation (1), a (θ k ) is a steering vector corresponding to the arrival direction θ k represented by the following equation.

【0008】[0008]

【数2】 (Equation 2)

【0009】式(3)において、gm (θk )は素子ア
ンテナmの到来方向θk の複素ゲインexp()表現部
分は受信位相差を表す複素数である。また、dm は素子
アンテナmの位置ベクトル、pk はθk 方向の単位ベク
トルである。式(1)において、左辺の受信信号ベクト
ルをX、ステアリングベクトルで構成される行列をA、
到来信号ベクトルをS、ノイズベクトルをNとすると、
次の式(4)のように書き換えられる。 X=AS+N (4)
In the equation (3), g mk ) is a complex number expressing the complex gain exp () of the arrival direction θ k of the element antenna m as a reception phase difference. Further, d m is the position vector, p k antenna elements m is a unit vector in the theta k direction. In equation (1), the received signal vector on the left side is X, the matrix composed of the steering vector is A,
If the incoming signal vector is S and the noise vector is N,
It can be rewritten as the following equation (4). X = AS + N (4)

【0010】相関行列Rは式(4)から、X* T とし
て求められる。以上の処理が図8のステップ2において
行われる処理である。アレーアンテナ数M>到来信号数
Kの時、相関行列Rの最小固有値は受信機雑音に対応
し、その固有ベクトルEmin と電波到来方向θk に対応
したステアリングベクトルa(θk )とは直交する性質
がある。そこで、MUSICアルゴリズムでは式(5)
で示されるようなP(θ)を方位評価関数として用い
る。
[0010] correlation matrix R from equation (4) is obtained as X * X T. The above processing is the processing performed in step 2 of FIG. When the number of array antennas M> the number of arriving signals K, the smallest eigenvalue of the correlation matrix R corresponds to the receiver noise, and the eigenvector E min and the steering vector a (θ k ) corresponding to the radio wave arrival direction θ k are orthogonal. There is nature. Therefore, in the MUSIC algorithm, equation (5)
Is used as an azimuth evaluation function.

【0011】[0011]

【数3】 (Equation 3)

【0012】なお、相関行列Rの固有値および固有ベク
トルは図8のステップ3により求められ、ステップ4に
おいて、求められたM個の固有値のうち最小な固有値λ
minに対応する固有ベクトルEmin が選定され、式
(5)に示す処理は、ステップ5において行われる。式
(5)に示した方位評価関数より、固有ベクトルEmin
と電波到来方向θに対応したステアリングベクトルa
(θ)が直交する時に、方位評価関数P(θ)は極大と
なり、この方向θが電波の到来方向として求められる。
図1のステップ6では、この方位評価関数に現れるピー
クから入射波の到来方向を推定するステップである。
The eigenvalues and eigenvectors of the correlation matrix R are obtained in step 3 of FIG. 8, and in step 4, the smallest eigenvalue λ of the M eigenvalues obtained is obtained.
The eigenvector E min corresponding to min is selected, and the processing shown in Expression (5) is performed in Step 5. From the bearing evaluation function shown in equation (5), the eigenvector E min
And steering vector a corresponding to radio wave arrival direction θ
When (θ) is orthogonal, the azimuth evaluation function P (θ) is maximized, and this direction θ is determined as the arrival direction of the radio wave.
Step 6 in FIG. 1 is a step of estimating the arrival direction of the incident wave from the peak appearing in the azimuth evaluation function.

【0013】MUSICアルゴリズムでは、全方向θに
対し、方位評価関数P(θ)を求めることが理想である
が、現実には離散的なθ列に対してしか、方位評価関数
P(θ)を計算することができない。このθ列のポイン
ト数をiとする。このとき、(測定する全方位角)/i
の分解能で方位評価関数を計算することが出来、ポイン
ト数iが大きい程、より高分解能な方探が可能となる
が、後に言及するように式(5)の行列の内積演算のた
めにはMiの演算量が必要であり、それだけ演算量が増
大する課題がある。
In the MUSIC algorithm, it is ideal to find the azimuth evaluation function P (θ) for all directions θ. However, in practice, the azimuth evaluation function P (θ) is obtained only for a discrete θ sequence. Cannot calculate. The number of points in the θ column is defined as i. At this time, (all azimuths to be measured) / i
The orientation evaluation function can be calculated with a resolution of ## EQU1 ## and the larger the number of points i, the higher the resolution can be searched. However, as will be described later, the inner product operation of the matrix of Expression (5) requires The operation amount of Mi is required, and there is a problem that the operation amount increases accordingly.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】従来のMUSICアル
ゴリズムを用いる電波方探装置では、方位評価関数を算
出する演算が多く測定に時間がかかるという課題があっ
た。
In the conventional radio wave direction finding apparatus using the MUSIC algorithm, there is a problem that the calculation for calculating the azimuth evaluation function is large and the measurement takes a long time.

【0015】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、演算量が少なく高速な電波方探方法を提
供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a high-speed radio wave finding method with a small amount of calculation.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】この発明に係る電波方位
探知方法は、円上にほぼ等間隔に配置された複数の素子
アンテナからの受信信号を相関処理し、固有ベクトルを
算出し、評価関数を算出し、その結果から上記受信信号
の到来方位を求める構成において、素子アンテナの各方
位に対する位相特性と振幅特性を要素として持つステア
リングベクトルで他のステアリングベクトルの要素と異
なる要素を持つステアリングベクトルを演算対象として
抜き出す演算対象抽出ステップと、この演算対象として
抽出されたステアリングベクトルの要素と上記算出され
た受信機雑音に対応する固有ベクトルの要素に対して高
速フーリェ変換を行うFFT処理ステップと、このFF
T処理で得られた結果に乗算を行う乗算ステップと、こ
の乗算結果の要素に対して逆高速フーリェ変換を行う逆
FFT処理ステップとを備え、この逆FFT処理で得ら
れた要素の値と、演算対象として抽出されたステアリン
グベクトルと同等の演算が適用できる他のステアリング
ベクトルに対しては同等な演算をして得られた値とで評
価関数を算出するようにした。
SUMMARY OF THE INVENTION A radio azimuth detecting method according to the present invention correlates signals received from a plurality of element antennas arranged at substantially equal intervals on a circle, calculates an eigenvector, and calculates an evaluation function. In the configuration in which the direction of arrival of the received signal is calculated from the result, a steering vector having an element different from the elements of the other steering vectors is calculated in the steering vector having the phase characteristic and the amplitude characteristic for each direction of the element antenna as elements. An operation object extraction step extracted as an object, an FFT processing step of performing a fast Fourier transform on elements of the steering vector extracted as the operation object and eigenvector elements corresponding to the calculated receiver noise,
A multiplication step of multiplying the result obtained by the T processing, and an inverse FFT processing step of performing an inverse fast Fourier transform on the element of the multiplication result, wherein the value of the element obtained by the inverse FFT processing is An evaluation function is calculated by using a value obtained by performing an operation equivalent to another steering vector to which an operation equivalent to a steering vector extracted as an operation target can be applied.

【0017】また更に、演算対象のステアリングベクト
ルの要素の数列と逆順の配列を持つ他のステアリングベ
クトルに対しては上記演算対象のステアリングベクトル
の要素のFFT処理結果の複素共役数を算出する複素共
役数算出ステップを設け、上記算出した複素共役数につ
いてはFFT処理ステップによる処理に換えて以後の乗
算ステップの入力とした。
Further, for another steering vector having an arrangement reverse to the sequence of the elements of the steering vector to be operated, the complex conjugate for calculating the complex conjugate number of the FFT processing result of the element of the steering vector to be operated is calculated. A number calculation step is provided, and the calculated complex conjugate number is used as an input to a subsequent multiplication step instead of the processing in the FFT processing step.

【0018】この発明に係る電波方位探知方法は、円上
にほぼ等間隔に配置された複数の素子アンテナからの受
信信号を相関処理し、固有ベクトルを算出し、評価関数
を算出し、その結果から上記受信信号の到来方位を求め
る構成において、素子アンテナの各方位に対する位相特
性と振幅特性を要素として持つステアリングベクトルの
要素で他のステアリングベクトルの要素と異なる要素を
持つステアリングベクトルの要素を演算対象として抜き
出す演算対象抽出ステップと、この演算対象として抽出
されたステアリングベクトルの要素で構成される行列を
サブマトリクスに分割して必要なサブマトリクスを抽出
するサブマトリクス抽出ステップと、算出された受信機
雑音に対応する固有ベクトルの所要の要素に対して和と
差を求める加減算ステップと、抽出されたサブマトリク
スと加減算ステップの出力を要素として持つベクトルの
乗算を行う乗算ステップを備え、この乗算ステップで得
られた要素の値を用いて評価関数を算出するようにし
た。
In the radio azimuth detecting method according to the present invention, received signals from a plurality of element antennas arranged at substantially equal intervals on a circle are correlated, an eigenvector is calculated, an evaluation function is calculated, and a result is calculated from the result. In the above-described configuration for determining the direction of arrival of a received signal, a steering vector element having a phase characteristic and an amplitude characteristic with respect to each direction of the element antenna as elements, and a steering vector element having an element different from other steering vector elements as an operation target. Extracting an operation target extraction step, extracting a required sub-matrix by dividing a matrix composed of elements of the steering vector extracted as an operation target into sub-matrices, and extracting the calculated receiver noise Addition and subtraction for sum and difference for required elements of corresponding eigenvectors And step comprises a multiplication step for multiplying the vector with the output of the extracted sub-matrix and the subtraction step as an element, and to calculate the evaluation function using the values of elements obtained by this multiplication step.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態1.以下、この発明の一実施の形態について
説明する。本実施の形態では、ステアリングベクトルa
(θ)H で構成される行列AH (以後ステアリングベク
トル行列という)と固有ベクトルの乗算が行列の横行の
関係を維持すればその縦列の順序をどう入れ換えても同
じ結果が得られることに着目し、行ベクトルの順番を入
れ換えて循環数列となるようなサブマトリクスを構成す
る。ここに、Hはエルミート転置を表す。また、ステア
リングベクトルのエルミート転置a(θ)H も、単にス
テアリングベクトルと呼ぶことにする。更にサブマトリ
クスと固有ベクトルEmin との演算を、フーリェ変換し
て乗算し、更に逆フーリェ変換することで行うようにし
て、演算量を減らす、というものであり、この基本的方
法を図1に示す。更に云えば、この入れ換えないし並べ
換えは必須ではなく、要は他のステアリングベクトルと
異なる要素を持つステアリングベクトルの演算だけを行
えばよい。
Embodiment 1 FIG. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the steering vector a
(Θ) H Matrix A H Focusing on the fact that multiplication of the eigenvector (hereinafter referred to as the steering vector matrix) and the eigenvector maintains the same relationship regardless of the order of the columns, the same result can be obtained. The following sub-matrix is configured. Here, H represents Hermitian transposition. Also, the Hermitian transpose of the steering vector a (θ) H Is simply referred to as a steering vector. Further, the operation of the sub-matrix and the eigenvector E min is performed by performing a Fourier transform, multiplying the resultant, and then performing an inverse Fourier transform to reduce the amount of calculation. This basic method is shown in FIG. . Furthermore, this replacement or rearrangement is not indispensable, but only the calculation of a steering vector having an element different from that of another steering vector is required.

【0020】図1はこの発明の電波方探装置の評価関数
の算出方法を説明する図で、従来のステップ5を展開し
たものである。図において、11は、ステアリングベク
トルのうち他と要素が異なるステアリングベクトルを演
算対象として抽出するステップで、本実施の形態ではそ
の行ベクトル(ステアリングベクトル)の順番を所定の
方法により並べ換えるステップ、12はステアリングベ
クトル行列をサブマトリクスに分割するステップ、13
はステップ12で得られる行列の行ベクトルの要素から
得られる数列cn および相関行列Rの最小固有値に対応
する固有ベクトルEmin の要素から得られる数列en
対して高速フーリェ変換(FFT演算)を行うステッ
プ、14はステップ13で得られる数列C(k)および
E(k)の乗算を行い数列Y(k)を求めるステップ、
15はステップ14で得られる数列Y(k)の逆高速フ
ーリェ変換(IFFT−Inverse FFT)演算
を行うステップ、16は演算対象として抽出されたサブ
マトリクスに対してと同等な処理(ステップ13からス
テップ15)を他のサブマトリクスに対しても施した結
果得られる全ての数列yn の順番を所定の方法により並
べ換えるステップ、17はステップ16で並べ換えられ
た数列zn の各要素に対して、絶対値の2乗の逆数を計
算して方位評価関数P(θn )を求めるステップであ
る。
FIG. 1 is a diagram for explaining a method for calculating an evaluation function of the radio wave direction finding apparatus according to the present invention. In the figure, reference numeral 11 denotes a step of extracting a steering vector having a different element from the other steering elements as a calculation target. In the present embodiment, a step of rearranging the order of the row vector (steering vector) by a predetermined method; Dividing the steering vector matrix into sub-matrices, 13
Performs a fast Fourier transform (FFT operation) on the sequence c n obtained from the elements of the row vector of the matrix obtained in step 12 and the sequence e n obtained from the elements of the eigenvector E min corresponding to the minimum eigenvalue of the correlation matrix R. Performing 14; multiplying the sequence C (k) and E (k) obtained in step 13 to obtain a sequence Y (k);
15 is a step of performing an inverse fast Fourier transform (IFFT-Inverse FFT) operation of the sequence Y (k) obtained in the step 14; step permuting all order of the sequence y n obtained as a result of applying even 15) to the other sub-matrix of a predetermined manner, 17 for each element of the sequence z n which is rearranged in the step 16, This is the step of calculating the reciprocal of the square of the absolute value to obtain the azimuth evaluation function P (θ n ).

【0021】次に、この発明に関わる実施の形態1の動
作について説明する。この発明では、図2に示すような
等間隔の円形アレーを用い、アレーの素子数は2のべき
数、すなわち2、4、8、・・・、2n であるとする。
また、求める方位評価関数の方位の数も2のべき数であ
るとする。素子アンテナ数をM、評価方向ポイント数を
iとし、素子アンテナは図2のように、x軸方向の素子
アンテナを0とし、逆時計周りに順に1、2、・・・、
M−1とする。また、その位置ベクトル(円の中心を始
点とする)をそれぞれd0 、d1 、・・・、dM-1 とす
る。評価方向単位ベクトルは、素子アンテナが配置され
る円と同じ中心で同じ平面内にある単位円上の位置ベク
トル(円の中心を始点とする)で、x軸正方向をp0
し、逆時計周りに順にp1 、p2 、・・・、pi-1 とす
る。このとき、MUSICアルゴリズムでは、評価関数
を得るために、式(6)に示すようなステアリングベク
トルと相関行列Rの最小固有値λmin に対応する固有ベ
クトルEmi n との内積演算を行う。
Next, the operation of the first embodiment according to the present invention will be described. In the present invention, using equally spaced circular array as shown in FIG. 2, the number of Ki number of elements of the array are mentioned 2, i.e. 2, 4, 8, · · ·, 2 n And
It is also assumed that the number of orientations of the orientation evaluation function to be obtained is a power of two. Assuming that the number of element antennas is M, the number of evaluation direction points is i, and the element antennas are 0 in the x-axis direction as shown in FIG. 2, and 1, 2,.
M-1. The position vectors (starting from the center of the circle) are d 0 , d 1 ,..., D M−1 . Evaluation direction unit vector is a position vector on the unit circle in the same plane at the same center as the circle is arranged element antennas (starting at the center of the circle), the x-axis positive direction is p 0, counterclockwise .., P i−1 are sequentially set around p 1 , p 2 ,. In this case, the MUSIC algorithm, in order to obtain an evaluation function, performs an inner product operation between eigenvector E mi n corresponding to the minimum eigenvalue lambda min of the steering vector and correlation matrix R shown in equation (6).

【0022】[0022]

【数4】 (Equation 4)

【0023】本発明では、式(6)の演算を行うため
に、図1のステップ11からステップ16に従って演算
を行う。まず、ステップ11の説明を行う前に、式
(6)においてステアリングベクトルa(θ)H で構成
されるi×M行列Bの特徴について説明する。この行列
の(n、m)成分bnmは、次の式(7)のようになる。
In the present invention, in order to perform the calculation of the equation (6), the calculation is performed according to steps 11 to 16 in FIG. First, before describing step 11, the features of the i × M matrix B composed of the steering vector a (θ) H in equation (6) will be described. The (n, m) component b nm of this matrix is represented by the following equation (7).

【0024】[0024]

【数5】 (Equation 5)

【0025】式(7)において、簡単のため振幅は1と
する。pn ・dm は内積であるから次式のように表せ
る。 pn ・dm =rcosαnm (8)
In equation (7), the amplitude is set to 1 for simplicity. Since p n · d m is the inner product expressed as follows. p n · d m = rcosα nm (8)

【0026】ここで、rはアンテナを配置する円の半
径、αnmはpn とdm のなす角であり、次式のように表
せる。
[0026] Here, r is the radius of the circle to place the antenna, alpha nm is an angle formed p n and d m, expressed as follows.

【0027】[0027]

【数6】 (Equation 6)

【0028】このとき、(n+i/M、m)成分および
(n+i/M、0)成分を考えると、
At this time, considering the (n + i / M, m) component and the (n + i / M, 0) component,

【0029】[0029]

【数7】 (Equation 7)

【0030】以上の式(10)と式(11)から、行列
Bはi/M行ごとに成分が1つずつ循環する行ベクトル
(数列)を持っていることがわかる。簡単のため0≦n
≦(i/M)−1の範囲で考えるとi/M−n行ベクト
ルとn行ベクトルの間には次式のような関係がある。
From the above equations (10) and (11), it can be seen that the matrix B has a row vector (numerical sequence) in which components circulate one by one for each i / M row. 0 ≦ n for simplicity
Considering the range of ≦ (i / M) −1, the following equation is established between the i / M−n row vector and the n row vector.

【0031】[0031]

【数8】 (Equation 8)

【0032】式(12)、(13)から0≦n≦(i/
M)−1の範囲内の行ベクトルのなかに、互いに逆順な
配列を持つ行ベクトル(数列)があることがわかる。ま
た、cosαn,m には、式(14)と式(15)に示す
ような2つの性質がある。
From equations (12) and (13), 0 ≦ n ≦ (i /
It can be seen that among the row vectors in the range of (M) -1, there is a row vector (sequence) having an array in a reverse order to each other. Also, cosα n, m has two properties as shown in equations (14) and (15).

【0033】 cos(αn,m +iΔθ)=cosαn,m (14) cos(−αn,m )=cosαn,m (15)[0033] cos (α n, m + iΔθ ) = cosα n, m (14) cos (-α n, m) = cosα n, m (15)

【0034】この性質から、相違なる余弦を持つ角度は
αn,m は高々i/2種類しかない。そこで、新たに角度
αを次のように表現する。 αn,m =αh =hΔθ(h=0,1…,i/2−1)(16)
From this property, there are at most i / 2 types of angles α n, m having different cosine. Therefore, the angle α is newly expressed as follows. α n, m = α h = hΔθ (h = 0,1..., i / 2-1) (16)

【0035】また行列Bの成分もαh に対応するBの成
分をbh と表現することにする。このとき、アンテナ数
Mが4、評価関数p(θn )の評価方向の数iを16と
する場合のステアリングベクトル行列Bの列を図4
(a)に示す。図4において、成分をbh ⇒h,b* h
h*という方法で、添字のみを表記した。図4(a)
は、左から右への4列は位置ベクトルd0 ,d1
2 ,d3 に対応し、その位置の値例えばM0 ,d0
の位置の0,1,2,3,…,2,1等はd0 とp1
0 とp2 ,d0 とp3 ,d0 とp4 …d0 とp14,d
0 とp15の内積を示している。1,2等はその内積値で
あり、1*,2*等は、1,2等の複素共役値を表して
いる。
Further components of the components of the matrix B is also corresponding to the alpha h B to be expressed as b h. At this time, the column of the steering vector matrix B when the number M of antennas is 4 and the number i of evaluation directions of the evaluation function p (θ n ) is 16 is shown in FIG.
(A). In FIG. 4, the components are represented as b h ⇒h, b * h
Only the suffix was described by the method of h *. FIG. 4 (a)
Indicates that four columns from left to right are position vectors d 0 , d 1 ,
d 2, corresponding to d 3, a value eg M 0 at that position, d 0 the position of such 0,1,2,3, ..., is 2,1, etc. d 0 and p 1,
d 0 and p 2, d 0 and p 3, d 0 and p 4 ... d 0 and p 14, d
Shows the inner product of 0 and p 15. 1, 2 etc. are the inner product values, and 1 *, 2 * etc. represent the complex conjugate values of 1, 2 etc.

【0036】図4から、式(10)および式(11)で
示したように、i/M(=4)行目ごとに成分が循環す
る行ベクトルが現れていることがわかる。そこで、ステ
ップ1において、行列Bの行の順序を図3に示すような
方法で並べ換える。図3の意味は、図4(a)の並べ換
え前の順序を、図4(b)の並べ換え後の順序に入れ換
える処理をする手順を示している。即ち、図3でp,d
はi/M進数の1桁目、2桁目と考えて、i/M行毎の
行をサブグループとすると云う意味である。ステップ3
3は上記具体例では内積の一方を位置ベクトルdの1つ
分(方向pの4つ分)ずらせることになる。
FIG. 4 shows that a row vector in which components circulate appears at every i / M (= 4) row as shown in equations (10) and (11). Therefore, in step 1, the order of the rows of the matrix B is rearranged by a method as shown in FIG. The meaning of FIG. 3 indicates a procedure for performing a process of changing the order before the rearrangement in FIG. 4A to the order after the rearrangement in FIG. That is, in FIG.
Means that the first and second digits of the i / M base number are considered, and each i / M row is a subgroup. Step 3
3 shifts one of the inner products by one position vector d (four in the direction p) in the above specific example.

【0037】並べ換え前の行列Bの行ベクトルを上から
0番目、1番目、・・・、i−1番目とする。図3
(a)に示すフローは、ステップ21においてdとpを
初期化し、ステップ22から24の方向pを変数とする
ループと22から26の位置ベクトルd(pの4つ分)
を変数とするループで構成され、22においてnが与え
られる。この結果、処理の順番に従って、nの値は0、
1、2、・・・、i−1というように配列される。これ
に対して、図3(b)に示すフローは、dのループとp
のループが入れ換わった形になっている。この結果、処
理の順番に従って、nの値は、0,i/M,2i/M…
という順番に配列される。図1のステップ11では、図
3(b)のフローの処理の順番に従って、行列Bのn番
目の行ベクトルが配列されるように並べ換える。
The row vector of the matrix B before rearrangement is the 0th, 1st,..., I−1th from the top. FIG.
In the flow shown in (a), d and p are initialized in step 21, a loop using the direction p in steps 22 to 24 as a variable, and a position vector d in 22 to 26 (for four of p)
Is a variable, and n is given at 22. As a result, according to the processing order, the value of n is 0,
1, 2,..., I−1. On the other hand, the flow shown in FIG.
The loop has been replaced. As a result, the value of n is 0, i / M, 2i / M,.
Are arranged in that order. In step 11 in FIG. 1, the matrix B is rearranged according to the processing order of the flow in FIG. 3B so that the n-th row vector of the matrix B is arranged.

【0038】図3(b)のように並べ換えた結果、図4
(a)に示した行列は、図4(b)に示すような行列と
なる。並べ換え後の行列をCとする。図4の並べ換え後
の行列から、行列Cは、行ベクトルの要素が循環してい
るM×Mのサブマトリクスのi/M×1行列となる。図
1のステップ12では、このサブマトリクスを式(1
7)に示すようにD0 ,D1 ,…,Di/M-1 として分割
する。また、そのうちのサブマトリクスDq の成分を循
環数列であることを考慮して式(18)のように表し、
数列cn を抽出する。また、式(6)における固有ベク
トルEmin を式(19)のように表し、数列en を得
る。
As a result of rearrangement as shown in FIG.
The matrix shown in FIG. 4A is a matrix as shown in FIG. It is assumed that the rearranged matrix is C. From the rearranged matrix of FIG. 4, the matrix C is an i / M × 1 matrix of an M × M submatrix in which the elements of the row vector are circulating. In step 12 of FIG. 1, this sub-matrix is represented by the formula (1)
As shown in 7), the data is divided as D 0 , D 1 ,..., Di / M-1 . In addition, the components of the sub-matrix Dq are represented as Expression (18) in consideration of the fact that they are cyclic sequences,
To extract the sequence c n. Also, it represents the eigenvectors E min in equation (6) as in equation (19) to obtain a sequence e n.

【0039】[0039]

【数9】 (Equation 9)

【0040】このとき、行列Cと固有ベクトルEmin
の積は式(20)のようになる。
At this time, the product of the matrix C and the eigenvector E min is as shown in equation (20).

【0041】[0041]

【数10】 (Equation 10)

【0042】式(20)の演算のうち、Dq min は式
(18)と式(19)から式(21)のようになる。
[0042] Among the operations of equation (20), D q E min is as the equation (18) and (19) formula (21).

【0043】[0043]

【数11】 [Equation 11]

【0044】式(21)において、()modMはMを
法とする数を与えることを示す。式(21)より、Dq
min は循環畳み込みの演算で与えられることが分か
る。もちろん、他のサブマトリクスDとEmin との積も
同様に循環畳み込みの演算として与えられる。すなわ
ち、図4のような、行の並べ換えをステアリングベクト
ル行列Bに施すことにより、式(6)の評価関数導出演
算は、循環畳み込みの演算により行うことができる。
In equation (21), () modM indicates that a number modulo M is given. From equation (21), D q
It can be seen that E min is given by a circular convolution operation. Of course, the product of the other sub-matrices D and E min is also given as a circular convolution operation. That is, by performing row rearrangement on the steering vector matrix B as shown in FIG. 4, the evaluation function derivation operation of Expression (6) can be performed by a circular convolution operation.

【0045】この循環畳み込み演算は、FFTにより、
周波数領域の積として演算することができる。すなわち
畳み込み演算とFFTには式(22)で示される関係が
ある。
This circular convolution operation is performed by FFT,
It can be calculated as a product in the frequency domain. That is, the convolution operation and the FFT have a relationship represented by Expression (22).

【0046】[0046]

【数12】 (Equation 12)

【0047】式(22)において⇔はフーリェ変換対を
表し、次のような関係があるとする。 yn ⇔Y(k),en ⇔E(k),Cn ⇔C(k) (23)
In equation (22), ⇔ represents a Fourier transform pair, and the following relationship is assumed. y n ⇔Y (k), e n ⇔E (k), C n ⇔C (k) (23)

【0048】式(22)の性質を利用して循環畳み込み
演算を図1の12から15のステップのように行う。ス
テップ12では、ステアリングベクトル行列Cをサブマ
トリクスに分割する。ステップ13では、サブマトリク
スおよび固有ベクトルの要素から得られる数列cn およ
び数列en に対してFFT処理を行いC(k)およびE
(k)を得る。ステップ14では、C(k)とE(k)
の乗算を行いY(k)を得る。ステップ15では、数列
Y(k)に対してIFFT処理を行い数列ynを得る。
続いて、ステップ16では、他のサブマトリクスのステ
ップ13からステップ15の処理の結果から得られる数
列yn を元のサブマトリクスの順に結合した数列を作
り、この数列の順番を図3で示した方法の逆の方向で並
べ換えを行い式(6)の内積演算結果zn を得る。
Using the property of equation (22), a circular convolution operation is performed as steps 12 to 15 in FIG. In step 12, the steering vector matrix C is divided into sub-matrices. In step 13, the FFT processing is performed on the sequence c n and the sequence e n obtained from the elements of the sub-matrix and the eigenvector, and C (k) and E
(K) is obtained. In step 14, C (k) and E (k)
To obtain Y (k). In step 15, obtain the sequence y n performs IFFT processing on the sequence Y (k).
Then, in step 16, creating a bound sequence in the order of the original sub-matrix of the sequence y n obtained from the result of the processing in step 15 from the other sub-matrix in step 13, and shows the order of the sequence in Figure 3 Rearrangement is performed in the reverse direction of the method to obtain the inner product operation result z n of Expression (6).

【0049】ステップ17では、zn の絶対値の逆数を
計算して、方位評価関数P(θn )を得る。このように
FFTを用いて計算することにより、単純に畳み込み計
算を行うよりも演算量を削減することができる。最初に
述べたように、順番の並べ換えは式の経過が判り易いよ
うにしたためで、本発明の主旨は演算量の削減にあり、
そのためにはステアリングベクトル行列中で他と異なる
要素を持つステアリングベクトルの要素のみを演算対象
とし、FFT、乗算、IFFTすればよいことは明らか
であろう。このためには、方向iがアンテナMの整数
倍、できれば2のn乗倍で、Mも2のn乗倍であること
が望ましい。
In step 17, the reciprocal of the absolute value of z n is calculated to obtain the azimuth evaluation function P (θ n ). By performing the calculation using the FFT in this manner, the amount of calculation can be reduced as compared with a case where a simple convolution calculation is performed. As mentioned earlier, the rearrangement of the order was made to make it easier to understand the progress of the expression, and the gist of the present invention is to reduce the amount of computation,
For that purpose, it is clear that only the elements of the steering vector having elements different from the others in the steering vector matrix are to be calculated, and FFT, multiplication and IFFT may be performed. For this purpose, it is desirable that the direction i is an integral multiple of the antenna M, preferably 2 n times, and M is 2 n times.

【0050】演算量を複素乗算回数で比較すると、図9
のステップ5で行われる式(6)の内積演算に要する演
算量はMiである。一方、図1のステップ13からステ
ップ15に要する演算量は、式(24)で与えられる。
また、ステアリングベクトル行列の要素に対するFFT
処理は、測定を行う前に計算しておくことが可能なの
で、この演算量を差し引くと式(25)で与えれる演算
量になり、さらに演算量は少なくなる。
Comparing the amount of operation with the number of complex multiplications, FIG.
The amount of calculation required for the inner product calculation of equation (6) performed in step 5 of above is Mi. On the other hand, the calculation amount required for steps 13 to 15 in FIG. 1 is given by equation (24).
Also, the FFT for the elements of the steering vector matrix
Since the processing can be calculated before the measurement, the calculation amount is subtracted from the calculation amount, and the calculation amount is given by Expression (25), and the calculation amount is further reduced.

【0051】[0051]

【数13】 (Equation 13)

【0052】これは、Miに比べて小さい。実施の形態
1では説明を簡単にするため具体例としてはアンテナ素
子数M=4、方向の評価対象となる評価方向i=16と
したが、他の例として、M=8、方向を細かくしてi=
1024である場合を考えると、Miと式(24)の値
の比は、2.4となり、演算量は2.4分の1程度に削
減される。また、Miと式(25)の値の比は3.2と
なり、ステアリングベクトル行列の要素に対するFFT
処理を、測定を行う前に計算しておくと、演算量は3.
2分の1程度に削減される。
This is smaller than Mi. Number of antenna elements M = 4 Specific examples for simplicity of explanation in the first embodiment, although the evaluation direction i = 16 to be the direction of the evaluation, as another example, M = 8, the direction finely And i =
Considering the case of 1024, the ratio of Mi to the value of equation (24) is 2.4, and the amount of calculation is reduced to about 2.4. Also, the ratio of Mi to the value of equation (25) is 3.2, and the FFT for the elements of the steering vector matrix is
If the processing is calculated before performing the measurement, the amount of calculation is 3.
It is reduced to about half.

【0053】実施の形態2.以下、この発明の一実施の
形態について説明する。図5はこの発明の電波方位探知
方法の評価関数の算出方法を説明する図である。図中、
図1と同一符号は同一又は相当部分を示し説明を省略す
る。
Embodiment 2 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining a method of calculating an evaluation function in the radio wave direction detecting method according to the present invention. In the figure,
1 denote the same or corresponding parts, and a description thereof will be omitted.

【0054】実施の形態2では、実施の形態1の処理の
うち、数列cn と逆順の配列をもつ行ベクトルc’n
FFT演算を省略することにより、さらに演算量を削減
する。
In the second embodiment, the amount of calculation is further reduced by omitting the FFT operation of the row vector c ′ n having the reverse sequence to the sequence of numbers c n in the processing of the first embodiment.

【0055】式(12)および式(13)で示したよう
に、サブマトリクスの中には、行ベクトルの成分要素が
同じであり、逆順の配列をもつサブマトリクスが存在す
る。このことを利用するとさらに演算量を削減すること
が可能になる。まず、式(18)で表されるサブマトリ
クスDq を次式のように表現する。
As shown in Expressions (12) and (13), there are sub-matrices in which the component elements of the row vector are the same and arranged in reverse order. By utilizing this, the amount of calculation can be further reduced. First, to express the sub-matrix D q of the formula (18) as follows.

【0056】[0056]

【数14】 [Equation 14]

【0057】式(26)において、{}内の要素は列m
の関数列である。このとき、式(10)〜式(13)で
示した関係から、Di/M-q は次式のようになる。
In the equation (26), the element in {} is the column m
Is a function sequence. At this time, Di / Mq is expressed by the following equation based on the relations expressed by equations (10) to (13).

【0058】[0058]

【数15】 (Equation 15)

【0059】式(26)と式(27)のサブマトリクス
の行ベクトルの要素に着目すると逆順の数列であること
が分かる。ここで、cm c′ (-m)modMとおくと、式
(27)は、式(28)のようになる。
Focusing on the elements of the row vectors of the sub-matrices of Expressions (26) and (27), it can be seen that the sub-matrices are sequences in reverse order. Here, if it is assumed that cm = c ' * (-m) modM , Equation (27) becomes Equation (28).

【0060】[0060]

【数16】 (Equation 16)

【0061】式(29)の性質から、式(30)の関係
があるので、式(28)は式(31)のようになる。
From the nature of equation (29), equation (30) is related, so equation (28) becomes equation (31).

【0062】[0062]

【数17】 [Equation 17]

【0063】以上から、サブマトリクスDi/M-q と固有
ベクトルEmin の積は、式(32)と式(33)で示す
ような畳み込み演算になる。
From the above, the product of the sub-matrix D i / Mq and the eigenvector E min is a convolution operation as shown in equations (32) and (33).

【0064】[0064]

【数18】 (Equation 18)

【0065】この畳み込み演算は、図1の場合と同様に
FFTを利用して周波数領域の積として演算することが
出来る。さらにc′ n ⇔C* (k)という関係から、逆
順の数列c′ n のFFT処理は、数列cn のFFT処理
結果C(k)の複素共役で与えられる。はじめに、数列
n を要素として持つサブマトリクスに対する図1に示
した処理を行い、その後、逆順の要素を持つサブマトリ
クスに対する処理を行えば、数列c′ n に対するFFT
処理は省略できる。明らかに、逆順の要素を持つサブマ
トリクスに対する処理が先に行われた場合でも、こんど
は数列cn を要素として持つサブマトリクスの数列cn
に対するFFT処理が省略出来る。
This convolution operation can be performed as a product in the frequency domain by using FFT as in the case of FIG. Further, from the relationship of c ′ n ⇔C * (k), the FFT processing of the sequence c ′ n in reverse order is given by the complex conjugate of the FFT processing result C (k) of the sequence c n . First, a process shown in FIG. 1 for the sub-matrix having a sequence c n as an element, then, by performing the processing for the sub-matrix with a reverse order of the elements, FFT for sequence c 'n
Processing can be omitted. Obviously, even if the processing for the sub-matrix having reverse elements previously performed, the sequence c n of the sub-matrix having a turn sequence c n as an element
Can be omitted.

【0066】ここで、図5を参照して、実施の形態2の
動作について説明する。ステップ18では、あらかじめ
計算されているC(k)の複素共役C* (k)を求め
る。ステップ14では、固有ベクトルの要素に対するF
FT処理結果E(k)とC* (k)の乗算を行い数列Y
(k)を得る。ステップ15では、ステップ14で得ら
れたY(k)に対してIFFT処理を行い数列を得る。
ステップ19では、式(32)に従って数列を並べ換え
て、数列yn を得る。
The operation of the second embodiment will be described with reference to FIG. In step 18, the complex conjugate C * (k) of C (k) calculated in advance is obtained. In step 14, the F
Multiply the FT processing result E (k) by C * (k) to obtain a sequence Y
(K) is obtained. In step 15, IFFT processing is performed on Y (k) obtained in step 14 to obtain a sequence.
In step 19, the reordering of the sequence in accordance with Equation (32), obtain the sequence y n.

【0067】図5のように処理すると、c′ n のフーリ
ェ変換は、cn のフーリェ変換C(k)の複素共役をと
ることにより得られるので、c′ n のフーリェ変換は省
略することができ、さらに演算量を削減することができ
る。
[0067] Treatment as in FIG. 5, c 'Fourier transform of n, since obtained by taking the complex conjugate of c n of Fourier transform C (k), c' Fourier transform for n be omitted And the amount of calculation can be further reduced.

【0068】実施の形態3.以下、この発明の一実施の
形態について説明する。実施の形態3では、並べ換え後
のサブマトリクスDq の性質に着目して、演算量を削減
する。図6は本実施の形態における処理を説明する基本
的な動作フロー図である。固有ベクトルを、2つの部分
に分割して、ステアリングベクトルのサブマトリクスと
の乗算を加減算を加味した演算式に置き換えて乗算演算
を減らそうとするものである。ここでは、図4に示した
行列を例として説明する。まず、図4の並べ換え後の4
×4のサブマトリクスの1つをA4 とする。図6のステ
ップ41で更に細かいサブマトリクスに分割する。即ち
このサブマトリクスは式(34)に示すようなさらに小
さいサブマトリクスに分割することが出来る。
Embodiment 3 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, by focusing on the nature of the sub-matrix D q after permutation, to reduce the amount of calculation. FIG. 6 is a basic operation flow chart for explaining processing in the present embodiment. The eigenvector is divided into two parts, and the multiplication of the steering vector with the sub-matrix is replaced with an arithmetic expression that takes addition and subtraction into account, thereby reducing the number of multiplication operations. Here, the matrix shown in FIG. 4 will be described as an example. First, 4 after rearrangement of FIG.
One sub-matrix of × 4 to A 4. In step 41 of FIG. 6, the image is further divided into sub-matrices. That is, this sub-matrix can be divided into smaller sub-matrices as shown in equation (34).

【0069】[0069]

【数19】 [Equation 19]

【0070】式(34)から分かるように、対角要素の
サブマトリクスはいづれもA2となり、また非対角要素
は、A2 と複素共役なA2 *となる。さらに、ステップ4
2でサブマトリクスA2 を実部A2rと虚部A2iに分割し
て、A4 と固有ベクトルEmi n の積を次式のように行
う。即ちステップ44で式(35)の実部と虚部に分割
して行う。
[0070] As can be seen from equation (34), also A2 becomes Izure sub-matrix of diagonal elements, and non-diagonal elements, the A 2 and the complex conjugate A 2 *. Step 4
2 by dividing the sub-matrix A 2 in the real part A 2r and the imaginary part A 2i in, performing the product of A 4 and eigenvectors E mi n as follows. That is, in step 44, the process is performed by dividing the equation (35) into a real part and an imaginary part.

【0071】[0071]

【数20】 (Equation 20)

【0072】式(35)から、{}内の第1項と固有ベ
クトルの積は、図7に示すように、また{}内の第2項
と固有ベクトルの積は、図8に示すようにして得られ
る。これらの図において、e0 〜e4 は、式(36)に
示すように固有ベクトルEminの各要素である。また、
図7の上半部と下半部の計算は同じであり、図8の上半
部と下半部の計算結果は符号のみ異なるので、計算は省
略出来る。 Emin =(e0 、e1 、e2 、e3 T (36)
From equation (35), the product of the first term and the eigenvector in {} is as shown in FIG. 7, and the product of the second term and the eigenvector in {} is as shown in FIG. can get. In these figures, e 0 to e 4 are elements of the eigenvector E min as shown in Expression (36). Also,
The calculation of the upper half and the lower half of FIG. 7 is the same, and the calculation results of the upper half and the lower half of FIG. E min = (e 0 , e 1 , e 2 , e 3 ) T (36)

【0073】以上のような方法で計算した場合の演算量
を複素乗算回数で比較すると、単純に1つのサブマトリ
クスと固有ベクトルとの乗算を行った場合、固有ベクト
ルの要素数をNとして、N2 の複素乗算が必要である。
これに対して、上述した方法により計算した場合、複素
数と実数の乗算の負荷が複素数同志の乗算に比べ1/2
であるとすると、図7の上部の乗算の回数は(N/2)
2 であり、下部は上部と計算結果が等しいので計算を行
う必要がない。さらに行列A2rは実数で構成されること
を考慮すると、図7の処理を行うのに必要な演算負荷は
(N/2)2 /2である。また、図8の演算負荷は符号
を反転させる処理を無視すると、図7の演算負荷に等し
い。よって、全体の演算負荷は(N/2)2 =N2 /4
となる。この結果から、単純に内積演算を行うのに比べ
約1/4に演算量を削減することが出来る。
Comparing the amount of calculation in the above-described method with the number of complex multiplications, when simply multiplying one submatrix with the eigenvector, the number of elements of the eigenvector is set to N and N 2 Complex multiplication is required.
On the other hand, when the calculation is performed by the above-described method, the load of multiplication of a complex number and a real number is 1 / of that of multiplication of a complex number.
, The number of multiplications at the top of FIG. 7 is (N / 2)
It is 2 , and the lower part does not need to perform the calculation because the calculation result is equal to the upper part. Further matrices A 2r is considered to be construed in a real, computational load needed to perform the processing of FIG. 7 is a (N / 2) 2/2 . The calculation load of FIG. 8 is equal to the calculation load of FIG. 7 ignoring the process of inverting the sign. Therefore, the calculation load of the whole (N / 2) 2 = N 2/4
Becomes From this result, the amount of calculation can be reduced to about 1/4 compared to simply performing the inner product calculation.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば電波方
探装置の方位評価関数算出を、他と要素が異なるステア
リングベクトルのみを抽出し、それらに対してFFT処
理し、乗算し、IFFT処理するので、演算量が少なく
高速な電波方位探知方法が得られる効果がある。
As described above, according to the present invention, the calculation of the azimuth evaluation function of the radio wave direction finding apparatus is performed by extracting only the steering vectors having different elements from the others, subjecting them to FFT processing, multiplying them, and Since processing is performed, there is an effect that a high-speed radio wave direction detection method with a small amount of calculation can be obtained.

【0075】また更に、あるステアリングベクトルの要
素と逆順の配列を持つステアリングベクトルの要素につ
いては、既に計算されているFFT処理結果の複素供役
数を算出するようにしたので、更に演算量が少なくなる
効果がある。
Further, for the elements of the steering vector having an arrangement reverse to that of a certain steering vector element, the number of complex conjugations of the already calculated FFT processing result is calculated. There is an effect.

【0076】また、更に方位評価関数計算を、他と要素
が異なるステアリングベクトルの要素のみを抽出し、上
記抽出されたステアリングベクトルの要素で構成される
行列を所定のサブマトリクスに分割し、受信機雑音に対
応し、相関行列の最小固有値に対応した固有ベクトルの
所定の要素に対して加減算を行い、上記サブマトリクス
と上記加減算結果を要素として持つベクトルの乗算を行
い、上記乗算結果で評価関数を求めるようにしたので、
演算量が更に少なくなる効果がある。
Further, the azimuth evaluation function is calculated by extracting only the elements of the steering vector having different elements from the others, dividing the matrix composed of the extracted elements of the steering vector into predetermined sub-matrices, A predetermined element of an eigenvector corresponding to the minimum eigenvalue of the correlation matrix is added / subtracted, a multiplication of the submatrix and a vector having the result of the addition / subtraction as an element is performed, and an evaluation function is obtained from the multiplication result. So,
This has the effect of further reducing the amount of calculation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明における方位評価関数計算方法を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a method of calculating an azimuth evaluation function according to the present invention.

【図2】 この発明におけるアレーアンテナの配置及び
評価方向単位ベクトルを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an arrangement of an array antenna and an evaluation direction unit vector according to the present invention.

【図3】 この発明におけるステアリングベクトル行列
の要素の演算並べ換えを説明する図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation rearrangement of elements of a steering vector matrix according to the present invention.

【図4】 実施の形態1でM=4、i=16の場合の要
素の並べ換えを説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating rearrangement of elements when M = 4 and i = 16 in the first embodiment.

【図5】 この発明の実施の形態2における方位評価関
数算出方法を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a method of calculating an azimuth evaluation function according to Embodiment 2 of the present invention.

【図6】 この発明の実施の形態3における方位評価関
数計算方法を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a method of calculating an azimuth evaluation function according to Embodiment 3 of the present invention.

【図7】 実施の形態3における方位評価関数算出方法
の行列演算を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a matrix operation in a method of calculating an azimuth evaluation function according to a third embodiment.

【図8】 実施の形態3における方位評価関数算出方法
の行列演算を説明する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a matrix operation of a method for calculating an azimuth evaluation function according to the third embodiment.

【図9】 従来の電波方探装置の方位推定方法を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a direction estimation method of a conventional radio wave direction finding apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アレーアンテナ、2 相関行列を求めるステップ、
3 相関行列の固有値および固有ベクトルを求めるステ
ップ、4 最小固有値に対応する固有ベクトルを求める
ステップ、5 方位評価関数を求めるステップ、6 方
位評価関数のピークから入射波の到来方向を求めるステ
ップ、11 他のステアリングベクトルと異なる要素を
持つステアリングベクトルの要素を演算対象として抽出
するステップまたステアリングベクトル行列の行ベクト
ルの順番を並べ換えるステップ、12 ステアリングベ
クトル行列をサブマトリクスに分割するステップ、13
FFT処理を行うステップ、14 乗算を行うステッ
プ、15 IFFT処理を行うステップ、16 並べ換
えステップ、17 絶対値の逆数を計算するステップ、
18 複素共役計算手段、19 並べ換えステップ、4
1 サブマトリクス分割ステップ、42 実部と虚部に
分割するステップ、43 加減算手段、44乗算手段、
45 複素数に変換するステップ。
1 an array antenna, 2 a step of obtaining a correlation matrix,
3 a step of obtaining an eigenvalue and an eigenvector of a correlation matrix, 4 a step of obtaining an eigenvector corresponding to a minimum eigenvalue, 5 a step of obtaining an azimuth evaluation function, 6 a step of obtaining an arrival direction of an incident wave from a peak of the azimuth evaluation function, 11 other steering Extracting a steering vector element having a different element from the vector as an operation target, rearranging the order of the row vector of the steering vector matrix, 12 dividing the steering vector matrix into sub-matrices, 13
Performing FFT processing, 14 performing multiplication, 15 performing IFFT processing, 16 rearranging step, 17 calculating the reciprocal of the absolute value,
18 complex conjugate calculation means, 19 rearrangement step, 4
1 sub-matrix division step, 42 step of dividing into a real part and an imaginary part, 43 addition / subtraction means, 44 multiplication means,
45 Converting to a complex number.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−201498(JP,A) 特開 平8−29513(JP,A) 特開 平7−140221(JP,A) 特開 平6−347529(JP,A) 特開 平5−196716(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 3/00 - 3/74 G01S 7/00 - 7/42 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-8-201498 (JP, A) JP-A-8-29513 (JP, A) JP-A-7-140221 (JP, A) JP-A-6-2014 347529 (JP, A) JP-A-5-196716 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01S 3/00-3/74 G01S 7 /00-7/42

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 円上にほぼ等間隔に配置された複数の素
子アンテナからの受信信号を相関処理し、固有ベクトル
を算出し、評価関数を算出し、その結果から上記受信信
号の到来方位を求める構成において、 上記素子アンテナの各方位に対する位相特性と振幅特性
を要素として持つステアリングベクトルで他のステアリ
ングベクトルの要素と異なる要素を持つステアリングベ
クトルを演算対象として抜き出す演算対象抽出ステップ
と、 上記演算対象として抽出されたステアリングベクトルの
要素と上記算出された受信機雑音に対応する固有ベクト
ルの要素に対して高速フーリェ変換を行うFFT処理ス
テップと、 上記FFT処理で得られた結果に乗算を行う乗算ステッ
プと、 上記乗算結果の要素に対して逆高速フーリェ変換を行う
逆FFT処理ステップとを備え、 上記逆FFT処理で得られた要素の値と、上記演算対象
として抽出されたステアリングベクトルと同等の演算が
適用できる他のステアリングベクトルの要素に対しては
同等な演算をして得られた値とで評価関数を算出するよ
うにした電波方位探知方法。
1. Correlation processing is performed on received signals from a plurality of element antennas arranged at substantially equal intervals on a circle, an eigenvector is calculated, an evaluation function is calculated, and the arrival direction of the received signal is obtained from the result. In the configuration, an operation object extraction step of extracting, as an operation object, a steering vector having elements different from other steering vector elements in a steering vector having phase characteristics and amplitude characteristics for each direction of the element antenna as an element, An FFT processing step of performing a fast Fourier transform on the extracted steering vector elements and the eigenvector elements corresponding to the calculated receiver noise, a multiplication step of multiplying the result obtained by the FFT processing, Inverse FFT processing for performing an inverse fast Fourier transform on the element of the multiplication result And performing the same operation on the values of the elements obtained by the inverse FFT processing and other steering vector elements to which the same operation as the steering vector extracted as the operation target can be applied. A radio wave direction detecting method in which an evaluation function is calculated with the obtained value.
【請求項2】 演算対象のステアリングベクトルの要素
の数列と逆順の配列を持つ他のステアリングベクトルに
対しては上記演算対象のステアリングベクトルの要素の
FFT処理結果の複素共役数を算出する複素共役数算出
ステップを設け、上記算出した複素共役数についてはF
FT処理ステップによる処理に換えて以後の乗算ステッ
プの入力としたことを特徴とする請求項1記載の電波方
位探知方法。
2. A complex conjugate number for calculating a complex conjugate number of an FFT processing result of the element of the operation target steering vector with respect to another steering vector having an arrangement reverse to the sequence of the element of the operation target steering vector. A calculating step is provided, and the calculated complex conjugate number is F
2. The radio wave direction detecting method according to claim 1, wherein a subsequent multiplication step is input instead of the FT processing step.
【請求項3】 円上にほぼ等間隔に配置された複数の素
子アンテナからの受信信号を相関処理し、固有ベクトル
を算出し、評価関数を算出し、その結果から上記受信信
号の到来方位を求める構成において、 上記素子アンテナの各方位に対する位相特性と振幅特性
を要素として持つステアリングベクトルの要素で他のス
テアリングベクトルの要素と異なる要素を持つステアリ
ングベクトルの要素を演算対象として抜き出す演算対象
抽出ステップと、 上記演算対象として抽出されたステアリングベクトルの
要素で構成される行列をサブマトリクスに分割して必要
なサブマトリクスを抽出するサブマトリクス抽出ステッ
プと、 上記算出された受信機雑音に対応する固有ベクトルの所
要の要素に対して和と差を求める加減算ステップと、 上記抽出されたサブマトリクスと上記加減算ステップの
出力を要素として持つベクトルの乗算を行う乗算ステッ
プとを備え、 上記乗算ステップで得られた要素の値を用いて評価関数
を算出するようにした電波方位探知方法。
3. Correlation processing is performed on received signals from a plurality of element antennas arranged at substantially equal intervals on a circle, an eigenvector is calculated, an evaluation function is calculated, and the arrival direction of the received signal is obtained from the result. In the configuration, an operation target extraction step of extracting, as an operation target, a steering vector element having an element different from other steering vector elements in a steering vector element having a phase characteristic and an amplitude characteristic for each direction of the element antenna, A sub-matrix extraction step of dividing a matrix composed of the elements of the steering vector extracted as the operation target into sub-matrices and extracting a necessary sub-matrix; and a required eigenvector corresponding to the calculated receiver noise. An addition / subtraction step for obtaining a sum and a difference for the elements; And a multiplication step for multiplying the vector with the output of the sub-matrix and the subtraction step as an element, Telecommunications azimuth detection method to calculate the evaluation function using the values of elements obtained by the multiplication step.
JP29378596A 1996-11-06 1996-11-06 Radio direction detection method Expired - Fee Related JP3285503B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29378596A JP3285503B2 (en) 1996-11-06 1996-11-06 Radio direction detection method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29378596A JP3285503B2 (en) 1996-11-06 1996-11-06 Radio direction detection method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10142308A JPH10142308A (en) 1998-05-29
JP3285503B2 true JP3285503B2 (en) 2002-05-27

Family

ID=17799147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29378596A Expired - Fee Related JP3285503B2 (en) 1996-11-06 1996-11-06 Radio direction detection method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3285503B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4757629B2 (en) * 2005-12-28 2011-08-24 株式会社デンソーアイティーラボラトリ Arrival direction estimation device
JP6116219B2 (en) * 2012-12-07 2017-04-19 三菱電機株式会社 Radar signal processing apparatus and program

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10142308A (en) 1998-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shakeri et al. Direction of arrival estimation using sparse ruler array design
Li et al. Direction of arrival estimation of quasi-stationary signals using unfolded coprime array
Yan et al. Fast DOA estimation based on a split subspace decomposition on the array covariance matrix
KR101414574B1 (en) A Spatially Smoothed Auto-convolution based DOA Estimating Method for Correlated Signals in the Presence of Correlated Antenna Noises
KR100336550B1 (en) Direction finder and device for processing measurement results for the same
JP2006258529A (en) Device and method for estimating radio wave incoming direction
KR102183439B1 (en) Method and apparatus for estimating direction of arrival using combined beamspace music and tma
JPH08262121A (en) Position measuring instrument
JP3477132B2 (en) Arrival azimuth measuring device for incoming wave
US7843388B2 (en) Arrival direction estimation apparatus
JP2017036990A (en) Arrival direction estimation device
JP2630200B2 (en) Orientation measuring method and apparatus
Zheng et al. Unfolded coprime planar array for 2D direction of arrival estimation: An aperture-augmented perspective
Wu et al. Subspace-based method for joint range and DOA estimation of multiple near-field sources
US5610612A (en) Method for maximum likelihood estimations of bearings
JP3285503B2 (en) Radio direction detection method
JP3647621B2 (en) Radio direction detector
Vasylyshyn Direction of arrival estimation using ESPRIT with sparse arrays
RU2491569C2 (en) Method of direction finding with increased resolution ability
Raghu Performance evaluation & analysis of direction of arrival estimation algorithms using ULA
Albagory et al. MUSIC 2D-DOA estimation using split vertical linear and circular arrays
Zhang et al. A low complexity calibration method of gain and phase error for arrays with arbitrary geometry
Bourennane et al. Propagator methods for finding wideband source parameters
JP2986416B2 (en) Signal processing device
Du et al. Three stochastic measurement schemes for direction-of-arrival estimation using compressed sensing method

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20020219

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080308

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090308

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100308

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100308

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110308

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110308

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120308

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130308

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130308

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140308

Year of fee payment: 12

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees