JP3867069B2 - 電波到来方向探知方法及び装置 - Google Patents
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上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値に対して互いに異なるリアクタンス値の複数のセットをそれぞれ設定したときに、送信側から送信される無線信号を上記アレーアンテナにより受信することにより、上記複数のセットにそれぞれ対応する複数の無線信号y(t)を受信して検出し、上記各受信信号に基づく相関行列Ryyを計算し、上記計算された相関行列Ryyを固有値分解して上記相関行列Ryyの固有ベクトルを計算し、上記計算された固有ベクトルに基づいて、MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)法を用いてMUSICスペクトラムを計算し、上記計算されたMUSICスペクトラムに基づいて上記アレーアンテナによって受信された受信信号の到来方向を計算するステップを含むことを特徴とする。
上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値に対して互いに異なるリアクタンス値の複数のセットをそれぞれ設定したときに、送信側から送信される無線信号を上記アレーアンテナにより受信することにより、上記複数のセットにそれぞれ対応する複数の無線信号y(t)を受信して検出し、上記各受信信号に基づく相関行列Ryyを計算し、上記計算された相関行列Ryyを固有値分解して上記相関行列Ryyの固有ベクトルを計算し、上記計算された固有ベクトルに基づいて、MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)法を用いてMUSICスペクトラムを計算し、上記計算されたMUSICスペクトラムに基づいて上記アレーアンテナによって受信された受信信号の到来方向を計算する手段を備えたことを特徴とする。
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z00:励振素子の自己入力インピーダンス
z01:励振素子と非励振素子との間の結合インピーダンス
z11:非励振素子の自己入力インピーダンス
z12:互いに隣接する2つの非励振素子間の結合インピーダンス
z13:次に隣接する(1つ間をおいて隣接する)
2つの非励振素子間の結合インピーダンス
z14:互いに対向する2つの非励振素子間の結合インピーダンス
―――――――――――――――――――――――――――――――
(a)z00=+52.0−5.7j
(b)z01=+23.9−29.2j
(c)z11=+64.0−3.4j
(d)z21=+29.7−29.8j
(e)z31=−13.9−27.6j
(f)z41=−26.0−16.7j
ここで、インピーダンス値の単位はすべてΩである。
指向性ビームを形成するバラクタ制御電圧値V1,V2,…,V6
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パターンNo. V1 V2 V3 V4 V5 V6
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パターン1 D1 D2 D3 D4 D5 D6
パターン2 D6 D1 D2 D3 D4 D5
パターン3 D5 D6 D1 D2 D3 D4
パターン4 D4 D5 D6 D1 D2 D3
パターン5 D3 D4 D5 D6 D1 D2
パターン6 D2 D3 D4 D5 D6 D1
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(1)識別符号パターン毎に繰返し受信する第1の方法:図7参照。
(2)識別符号ビット毎に繰返し受信する第2の方法:図8参照。
異なったSNRに対する所望波信号の到来方位角θの推定
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受信信号
1 2 3 4
到来方位角θ 60° 200° 240° 310°
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
SNR=20dB 60.0° 200.1° 240.0° 299.9°
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
SNR=5dB 59.7° 199.5° 240.3° 309.7°
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
SNR=0dB 59.6 199.5° 239.8° 309.5°
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
所望波信号の到来方位角θの推定
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
受信信号
1 2 3(所望波信号)4
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
SNR(dB) 3 2 6 4
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
実際の到来方位角θ 10° 110° 180° 300°
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
推定された
到来方位角θ 10.2° 109.6° 180.3° 300.1°
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マルチパス環境における到来方位角θの推定
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
受信信号
1 2 3 4
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
SNR(dB) 6 4 4 4
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
遅延数(サンプル数) 0 1 4 7
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
実際の到来方位角θ 50° 120° 230° 320°
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
推定された
到来方位角θ 49.9° 120.3° 229.7° 320.2°
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
リアクタンス領域の広い範囲と狭い範囲における到来方位角θの推定
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
受信信号
1 2 3 4
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
SNR(dB) 5 5 5 5
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
到来方位角θ 60° 200° 240° 310°
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
広い範囲で推定される
到来方位角θ 59.7゜ 199.5゜ 240.2゜ 309.7゜
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狭い範囲で推定される
到来方位角θ 59.8゜ 199.5゜ 240.3゜ 309.8゜
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到来方位角θの推定におけるサンプル数の影響
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
受信信号
1 2 3 4
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
SNR(dB) 5 5 5 5
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到来方位角θ 40° 130° 210° 300°
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サンプル数=6×1000で推定された
到来方位角θ 40.1° 129.6° 209.6° 300.3°
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
サンプル数=6×50で推定された
到来方位角θ 39.7° 139.5° 209.8° 299.6°
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
以上の実施形態においては、接地導体11の平面上での方位角θに関する1次元の到来方向を検出する電波到来方向探知装置について説明しているが、以下の方法を用いることにより、上記方位角θと、接地導体11の平面からの仰角φとに関する2次元の到来方向を検出することができる。以下、変形例における実施形態との相違点について説明する。
(2)図20における図6に対する相違点は、ステップS16に代えてステップS16Aとし、ステップS17に代えてステップS17Aとしている。ステップS16Aにおいて、方位角θ及び仰角φを対するMUSICスペクトラムPMU ESPER(θ,φ)を、公知のMUSICアルゴリズムを用いて計算し、その結果をCRTディスプレイ21に表示する。さらに、ステップS17Aにおいて、計算されたMUSICスペクトラムに基づいて、ピーク値セット(θ1,φ1)(θ2,φ2),…,(θD,θD)を到来方位角及び到仰角としてメモリに格納し、その結果をCRTディスプレイ21に表示する。
A1乃至A6…非励振素子、
1…低雑音増幅器(LNA)、
2…ダウンコンバータ、
3…A/D変換器、
5…給電用同軸ケーブル、
10…無線受信機、
11…接地導体、
12−1乃至12−6…可変リアクタンス素子、
20…コントローラ、
21…CRTディスプレイ、
100…アレーアンテナ装置。
Claims (2)
- 無線信号を受信するための励振素子と、上記励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられた複数の非励振素子と、上記各非励振素子にそれぞれ接続された可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各非励振素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させ、アレーアンテナの指向特性を変化させるアレーアンテナを用いた電波到来方向探知方法であって、
上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値に対して互いに異なるリアクタンス値の複数のセットをそれぞれ設定したときに、送信側から送信される無線信号を上記アレーアンテナにより受信することにより、上記複数のセットにそれぞれ対応する複数の無線信号y(t)を受信して検出し、上記各受信信号に基づく相関行列Ryyを計算し、上記計算された相関行列Ryyを固有値分解して上記相関行列Ryyの固有ベクトルを計算し、上記計算された固有ベクトルに基づいて、MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)法を用いてMUSICスペクトラムを計算し、上記計算されたMUSICスペクトラムに基づいて上記アレーアンテナによって受信された受信信号の到来方向を計算するステップを含むことを特徴とする電波到来方向探知方法。 - 無線信号を受信するための励振素子と、上記励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられた複数の非励振素子と、上記各非励振素子にそれぞれ接続された可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各非励振素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させ、アレーアンテナの指向特性を変化させるアレーアンテナを用いた電波到来方向探知装置であって、
上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値に対して互いに異なるリアクタンス値の複数のセットをそれぞれ設定したときに、送信側から送信される無線信号を上記アレーアンテナにより受信することにより、上記複数のセットにそれぞれ対応する複数の無線信号y(t)を受信して検出し、上記各受信信号に基づく相関行列Ryyを計算し、上記計算された相関行列Ryyを固有値分解して上記相関行列Ryyの固有ベクトルを計算し、上記計算された固有ベクトルに基づいて、MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)法を用いてMUSICスペクトラムを計算し、上記計算されたMUSICスペクトラムに基づいて上記アレーアンテナによって受信された受信信号の到来方向を計算する手段を備えたことを特徴とする電波到来方向探知装置。
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