JP4536281B2 - 方位探知方法および方位探知装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は方位探知を行う場合に、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知方法および方位探知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
方位探知装置において、入射する多重波の入射角度を考慮する場合に、これらの分解能が高精度であるスーパーレゾリューション法を用いることが知られている。ここで、そのスーパーレゾリューション法の一手法であるＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ、以下ＭＵＳＩＣと呼ぶ）を用いた二次元測角の処理について説明する。
【０００３】
ＭＵＳＩＣアルゴリズムについては、文献 “Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｌｏｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ”，Ｒ．Ｏ．Ｓｃｈｍｉｄｔ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐａｇａｔ，ＡＰ−３４，３４，３，ｐｐ．２７６−２８０に記載されている。ただし、ここでの説明を簡単にするため、アジマスのみ測角を行う一次元測角の場合ついて説明する。
図７は従来のＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて一次元測角方法を行う方位探知装置を示すブロック図で、この図により入射波の入射角度の推定方法について説明する。図において、１１，…，１ｍ，…，１Mは地上に設置した円形アレーにおいて等間隔にＭ個配置された素子アンテナである。２１，…，２ｋ，…，２Ｋは入射波、３１，…，３ｍ，…，３ＭはＡ／Ｄ変換器、４は共分散行列演算部、５は固有値固有ベクトル演算部、６は入射角度推定部である。
【０００４】
波数Ｋの入射波２１，…，２ｋ，…，２Ｋが素子アンテナ１１，…，１ｍ，…，１Ｍの配置された方向に対し入射する。第ｋ番目の波２ｋがアジマスθｋの角度で入射すると仮定する。ここで、入射波の波数Ｋは素子アンテナの数Ｍよりも小さいものとし、各入射波２１，…，２ｋ，…，２Ｋは互いに無相関であるとする。またアジマスθはアンテナ配置面上の角度とする。
各素子アンテナから出力される受信信号ｘ（ｔ）は、次式で与えられる。
【０００５】
【数１】
【０００６】
ここで、ａ（θｋ）をステアリングベクトルと呼ぶ。ｇｍ（θｋ）はｍ番目の素子アンテナ１ｍの複素指向性パターンを表し、ｐｍはｍ番目の素子アンテナ１ｍの位相基準点からの位置ベクトルを表し、ｑ（θｋ）は第ｋ番目の入射波２ｋの入射方向単位ベクトルを表す。ｓｋは各入射波の振幅と周波数を表した複数信号であり、ｎ（ｔ）はノイズベクトルである。Ｔは転置を表す。入射波とノイズは無相関であると仮定する。
式（１）を受信信号ベクトルｘ（ｔ）、ステアリングベクトルを並べたＭ×Ｋ行列Ａ、入射信号ベクトルｓ（ｔ）、ノイズベクトルｎ（ｔ）を用いると、次式で表される。
【０００７】
【数２】
【０００８】
次に、共分散行列演算部４において、受信信号ベクトルｘについてのＭ×Ｍ次元の共分散行列Ｒを求める。
【０００９】
【数３】
【００１０】
ここで、￣はサンプル平均、Ｈは複素共役転置、Ｒ０は入射信号ベクトルｓ（ｔ）の共分散行列を表す。σ２はノイズの電力、Ｉは単位行列である。共分散行列Ｒの固有値はＭ個存在し、これをλｍと表記する。これと対応する共分散行列ＲのＭ個の固有ベクトルをｅｍとすると、
【００１１】
【数４】
と表すことができる。
【００１２】
続いて固有値固有ベクトル演算部５の処理を示す。いま、入射波はＫ波としているので、Ｍ個存在する固有値λｍのうちノイズの電力と等しくないものはＫ個と考えられる。Ｒの固有値λｍのうちλｍ＞σ２となる個数から推定入射波数が求まる。
【００１３】
次に入射角度推定部での処理６を示す。電波入射角度θｋの推定を行うとき、λｍ＝σ２となる（Ｍ−Ｋ）の固有ベクトルｅｍを要素とするＭ×（Ｍ−Ｋ）行列ＥＮを用いた次式の評価関数を用いる。
【００１４】
【数５】
【００１５】
ここで、アジマスθを変化させると、θが電波入射角度θｋ（ｋ＝１，２，…，Ｋ）に一致した場合のみ分母が０になり、実際には高いピークになる。したがってＰＭＵ（θ）のピークを探すことで入射角度の推定が可能になる。
【００１６】
最後に、ＭＵＳＩＣによる入射角度推定の手順を、以下のステップにまとめる。
Ｓｔｅｐ１ 入射信号ベクトルｘの共分散行列Ｒを求める。
Ｓｔｅｐ２ Ｒの固有構造を計算する。
Ｓｔｅｐ３ 入射波数Ｋを決定する。
Ｓｔｅｐ４ ＰＭＵ（θ）方位スペクトラムを求める。
Ｓｔｅｐ５ ＰＭＵ（θ）のピークサーチを行いＫ個のピーク値を抽出し、電波入射角度θｋを推定する。
【００１７】
ステアリングベクトルを入射角度の関数と考える。角度を探知する角度範囲をθの定義域としたとき、全てのステアリングベクトルの集合をアレーマニフォールドという。これらのアレーマニフォールドを予め求めておき、Ｓｔｅｐ５のピークサーチに用いる。
【００１８】
ここまでアジマスθについての一次元測角を例にＭＵＳＩＣアルゴリズムの処理を説明してきた。この測角法を入射波のアジマスθ、エレベーションψを同時に測角する二次元測角に用いるときは、以下の手法による。
式（７）の評価関数について、アジマスθ、エレベーションψの２変数を用いて以下のように表すことができる。
【００１９】
【数６】
【００２０】
（θ，ψ）を変化させると、（θ，ψ）が電波入射角度（θｋ，ψｋ）（ｋ＝１，２，…，Ｋ）に一致した場合のみ分母が０になり、高いピークを示す。したがってＰＭＵ（θ，ψ）のピークを探すことで入射角度の推定が可能になる。
【００２１】
図６は従来のピークサーチを行う参照点と比較空間の概念図で、この図に基づいてアジマス、エレベーションの二次元方位スペクトラムのピークサーチについて説明する。基準となる角度ポイント（以下参照点と呼ぶ）の方位スペクトラム値が、評価の対象となる周囲の比較空間内５１で最大である場合に，ピーク値とみなすようにする。この方位スペクトラムのピーク値を与えるアジマスθ、エレベーションψの値を推定入射角度として出力する。
【００２２】
二次元測角を行う場合には、アレーマニフォールドをアジマスθ、エレベーションψを共に求めておく必要がある。例えば、アジマスθ、エレベーションψを同時に測角する場合、一次元測角よりもアレーマニフォールドの記憶量が増大する。例えば、一次元測角においてアジマスθを０度から１８０度まで０．５度刻みにアレーマニフォールドを求めると３６１点であるが、二次元測角でアジマスθは同じく０度から１８０度まで０．５度刻み、エレベーションψは０度から９０度まで１度刻みでアレーマニフォールドを求めると３６１×９１＝３２８５１点となり、記憶量が増大する。アレーマニフォールドを求める角度間隔が狭くなるとさらに記憶量が大きくなる。また、この例で、二次元測角でアジマスθは同じく０度から１８０度まで０．２５度刻み、エレベーションψは０度から９０度まで０．５度刻みでアレーマニフォールドを求めると７２１×１８１＝１０５０１点となる。これらの点数についてピークサーチを行うと処理に時間を要することになる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方位探知方法は以上のように構成されているので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いた二次元測角を行う場合には、アレーマニフォールドをアジマスθ、エレベーションψを共に求めておくため、記憶容量が増大する問題があった。また、ピークサーチを行うため、この２変数を変化させる必要があり演算量も増大し、リアルタイム処理の点で問題となっていた。また、ピークサーチに用いるアレーマニフォールドの角度間隔を一定としていたため、高エレベーション時にはアジマスの誤差が大きくなるにもかかわらず、誤差以下の角度間隔でアレーマニフォールドを求めピークサーチを行うことになり、測角精度と記憶容量の点から課題があった。
【００２４】
この発明は上記のような課題を解決するるためになされたもので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う場合、アレーマニフォールドの記憶容量を低減し、これによりピークサーチに要する処理時間を短縮することが可能な方位探知方法および方位探知装置を得ることを目的とする。
【００２５】
この発明は高エレベーションの角度に対してアレーマニフォールドを求める角度間隔を変化させることにより、記憶容量の削減、方位スペクトラムのピークサーチ演算の負荷低減を図り、リアルタイム処理可能な方位探知方法および方位探知装置を得ることを目的とする。
【００２６】
【課題を解決しようとする手段】
この発明に係る方位探知方法は、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナの入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知方法において、エレベーションが大きくなるにしたがって、アジマス間隔を広く設定すると共に、アジマス間隔とエレベーション間隔とを不等間隔に設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るものである。
【００２８】
この発明に係る方位探知方法は、エレベーションが大きくなるに従って、エレベーション間隔を狭く設定すると共に、アジマス間隔とエレベーション間隔とを不等間隔に設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るものである。
【００２９】
この発明に係る方位探知方法は、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナを用いて入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知方法において、前記エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定すると共に、エレベーション間隔を狭く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るものである。
【００３０】
この発明に係る方位探知方法は、方位スペクトラムの評価を行う角度空間をエレベーション方向にアジマスとエレベーションの幅が異なる設定の複数の角度ブロックに分割し、各角度ブロック内における角度間隔はアジマス間隔およびエレベーション間隔をそれぞれ一定とし、前記角度ブロック毎に方位スペクトラムのピークを求めるものである。
【００３１】
この発明に係る方位探知方法は、ピークサーチを行うときには、参照点の方位スペクトラム値とその周囲の方位スペクトラム値とを比較して前記参照点が最大値をとる場合にピーク値とみなし、前記参照点が角度ブロックの境界付近にあるときは、隣接する角度ブロックとの間でオーバーラップ領域を設け、このオーバーラップ領域を含め評価するものである。
【００３２】
この発明に係る方位探知方法は、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、前記オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を参照し代入するものである。
【００３３】
この発明に係る方位探知方法は、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、前記オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに相当する部分における隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を加算平均し代入するものである。
【００３４】
この発明に係る方位探知装置は、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナの入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知装置において、前記エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定すると共に、アジマス間隔とエレベーション間隔とを不等間隔に設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得る入射角度推定手段を備えたものである。
【００３６】
この発明に係る方位探知装置は、入射角度推定手段が、エレベーションが大きくなるに従って、エレベーション間隔を狭く設定すると共に、アジマス間隔とエレベーション間隔とを不等間隔に設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るものである。
【００３７】
この発明に係る方位探知装置は、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナを用いて入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知装置において、前記エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定すると共に、エレベーション間隔を狭く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るものである。
【００３８】
この発明に係る方位探知装置は、入射角度推定手段が、方位スペクトラムの評価を行う角度空間をエレベーション方向にアジマスとエレベーションの幅が異なる設定の複数の角度ブロックに分割し、各角度ブロック内における角度間隔はアジマス間隔およびエレベーション間隔をそれぞれ一定とし、前記角度ブロック毎に方位スペクトラムのピークを求めるものである。
【００３９】
この発明に係る方位探知装置は、入射角度推定手段が、ピークサーチを行うときには、参照点の方位スペクトラム値とその周囲の方位スペクトラム値とを比較して前記参照点が最大値をとる場合にピーク値とみなし、前記参照点が角度ブロックの境界付近にあるときは、隣接する角度ブロックとの間でオーバーラップ領域を設け、このオーバーラップ領域を含め評価するものである。
【００４０】
この発明に係る方位探知装置は、入射角度推定手段が、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、前記オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を参照し代入するものである。
【００４１】
この発明に係る方位探知装置は、入射角度推定手段が、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、前記オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに相当する部分における隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を加算平均し代入するものである。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る方位探知方法のアレーマニフォールドを取得する角度間隔の設定を示す概念図である。図において、ｘ軸方向にアジマスθ、ｙ軸方向にエレベーションψをとり、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて二次元測角を行う場合のアレーマニフォールドを取得する角度ポイントを表す。角度ポイントは、エレベーションψが大きくなる方向にエレベーション間隔が異なる階層に区分けされ、各階層間ではアジマス間隔を異ならしめ、かつ同一階層内ではアジマス間隔を一定にした桝目（方形）Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓ５を形成する。図１の場合、エレベーション間隔はエレベーションψが高くなるに従って狭くなり、アジマス間隔は広くなるように形成されている。これら升目（方形）Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓ５の一つで、一つのアレーマニフォールドを取得する。
【００４３】
従来の手法とは異なり、エレベーションψの角度によって方位スペクトラムを求める角度間隔を変化させる。二次元測角を行うと、エレベーションψが大きくなるとアジマスθの角度推定誤差が増大し、またエレベーションψが小さいときにはエレベーションψの角度推定誤差が増大する。
【００４４】
図５はエレベーションと測角誤差の関係を説明するアンテナ配置の説明図であり、説明の簡略化のため２素子の場合について説明する。７１，７２は素子アンテナで、ｙ軸上に間隔ｄで配列されたものである。θはアジマス，ψはエレベーションである。
入射方向単位ベクトルｉは次式で表される。
【００４５】
【数７】
【００４６】
第２素子の位置ベクトルｐは次式で表される。
【００４７】
【数８】
【００４８】
式（９），（１０）を用いると、素子アンテナの位相差φは次式のように与えられる。
【００４９】
【数９】
【００５０】
ゆえに、位相誤差εφはアジマス推定誤差εθおよびエレベーション推定誤差εψを用いて次式で表すことができる。
【００５１】
【数１０】
【００５２】
式（１２）より、アジマス推定誤差εθの大きさは位相誤差εφの大きさとは次のような関係にあることがわかる。
【００５３】
【数１１】
【００５４】
式（１３）より、エレベーションψが大きくなるとアジマス推定誤差εθが増大する傾向にあることがわかる。同様に，式（１２）より、エレベーション推定誤差εψの大きさは位相誤差εφの大きさと次のような関係にあることがわかる。
【００５５】
【数１２】
【００５６】
式（１４）より、エレベーションψが小さくなるとエレベーション推定誤差εψが増大する傾向にあることがわかる。ここでは２素子についての説明を行ったが素子数を増しても同様の結果となる。
【００５７】
これらのことを考慮して、方位スペクトラムを算出する角度間隔はエレベーションψが大きくなるに従って、エレベーション間隔を狭く、アジマス間隔を広く設定する。この手法によると、角度推定誤差よりも小さい角度間隔でアレーマニフォールドを取得することを回避でき、アレーマニフォールドの記憶容量を削減することが可能となる。
【００５８】
ピークサーチは、図６に示す従来手法の二次元測角と同様に、参照点（θ，ψ）の周囲の評価空間領域内で行い、方位スペクトラム値が最大である場合にピークとみなす。
この手法ではアレーマニフォールドの数が削減されているため、ピークサーチを行うときの処理時間も短縮可能である。
【００５９】
ここまで地上に設置したアレーアンテナについて説明してきたが、地上に対して垂直に設置された場合にもアレーアンテナ面をアジマス、それと垂直な方向をエレベーションとしてこれら二方向を同時に測角する二次元測角を行うことは可能である。また、アジマスのみを角度変化させることやエレベーションのみを角度変化させることでも、アレーマニフォールドの数の削減は可能である。
なお、上述した実施の形態１の方位推定処理機能は、図７における入射角度推定部（入射角度推定手段）６に持たせることにより行うことができ、その場合、ソフトウェアを用いて処理される。
【００６０】
以上のように実施の形態１によれば、方位スペクトラムを算出する角度間隔はエレベーションψが大きくなるに従って、エレベーション間隔を狭く、アジマス間隔を広く設定しているので、角度推定誤差よりも小さい角度間隔でアレーマニフォールドを取得することを回避でき、アレーマニフォールドの記憶容量を削減する効果が得られる。また、ピークサーチは、参照点（θ，ψ）の周囲の評価空間領域内で行い、方位スペクトラム値が最大である場合にピークとみなすので、上記のようにアレーマニフォールドの数が削減されているため、ピークサーチを行うときの処理時間も短縮する効果が得られる。
【００６１】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に係る方位探知方法のアレーマニフォールドを取得する角度ブロックの設定法を示す概念図である。実施の形態１では角度間隔を連続的に変化させていたが、ここでは方位スペクトラムの評価を行う角度空間を、エレベーションψ方向に複数の角度ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３に分割する。この角度ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３のそれぞれは、アジマスとエレベーションの幅（縦と横の幅）が異なっている。
１つの角度ブロック（例えばＢ１）内で形成される升目（ＳＢ１）の１つにおいて、アジマス間隔とエレベーション間隔が実施の形態１のように異なる。この同一升目（ＳＢ１）が複数個形成されて角度ブロック（Ｂ１）を形成する。また、角度ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３を形成するそれぞれの升目ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３はエレベーションψが大きくなるに従って実施の形態１の升目Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓ５のように異なっている。それぞれの角度ブロック毎に方位スペクトラムのピークを求める。
【００６２】
例えば、角度ブロックＢ１は、エレベーションψが０度から３０度まで３度刻み、アジマスθは０度から１８０度まで０．５度刻みでアレーマニフォールドを求める構成とする。角度ブロックＢ２は、エレベーションψが３０度から６０度まで１度刻み、アジマスθは０度から１８０度まで１度刻みでアレーマニフォールドを求める構成とする。また、角度ブロックＢ３は、エレベーションψが６０度から９０度まで０．５度刻み、アジマスθは０度から１８０度まで３度刻みでアレーマニフォールドを求める構成とする。この３個の角度ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３内で方位スペクトラムのピークを求めるようにする。
【００６３】
ピークサーチについては、図６に示す従来手法の二次元測角と同様に、参照点（θ，ψ）の方位スペクトラム値が周囲の評価空間領域内で最大である場合にピークとみなし、この操作を各角度ブロックについて行う。したがって、アレーマニフォールドの数が削減されているので、ピークサーチに要する処理時間の短縮も可能である。
なお、上述した実施の形態２の方位推定処理機能は、図７における入射角度推定部（入射角度推定手段）６に持たせることにより行うことができ、その場合、ソフトウェアを用いて処理される。
【００６４】
実施の形態２は、方位スペクトラムの評価角度空間を、エレベーションψによって複数の角度ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３に分割し、各角度ブロック内ではエレベーション間隔とアジマス間隔のそれぞれの角度間隔を等間隔に与えて升目を形成しアレーマニフォールドを求め、かつそれぞれの角度ブロック毎に方位スペクトラムのピークを求めるようにしているので、アレーマニフォールドの記憶容量を削減する効果が得られ、またアレーマニフォールドの数が削減されているためピークサーチを行うときの処理時間も短縮する効果が得られる。
【００６５】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３に係る方位探知方法のアレーマニフォールドを取得する角度ブロックとブロック境界におけるピークサーチの空間の概念図である。
角度ブロックＢ１，Ｂ２の境界付近に入射角が存在する場合、エレベーションψの角度ブロックＢ１が切り替わった後にも、まだ方位スペクトラムが増えていくにもかかわらず、元の範囲内で最大であるとみなすために、ピークサーチに失敗する可能性がある。
【００６６】
上記失敗を回避するためには、ピークサーチを行うときに、分割した角度ブロックＢ１よりも広い範囲の方位スペクトラムの値が必要となる。ピークサーチは、参照点（θ，ψ）の方位スペクトラム値とその周囲の角度における方位スペクトラム値とを比較し、そこで最大値を取る場合にピーク値とみなす。参照点（θ，ψ）が境界付近では、隣接する角度ブロックＢ２との間でオーバーラップをもたせ、そのオーバーラップ領域Ｂ１２も含めピークサーチを行う。
【００６７】
図３は参照点（θ，ψ）のエレベーションψが角度ブロックＢ１の最大値に近いところでのピークサーチ範囲を示すが、エレベーションψが大きい隣接角度ブロックＢ２では、参照点（θ，ψ）が含まれている角度ブロックＢ１よりも、アジマス間隔は広く、エレベーション間隔は狭い。そこで、オーバーラップ領域Ｂ１２の角度間隔は、参照点（θ，ψ）が含まれている角度ブロックＢ１の角度間隔を用い、方位スペクトラムの値は、それぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロックＢ２の方位スペクトラムの値を参照して代入する。
この後、方位スペクトラムのピークサーチは、実施の形態２と同様に角度ブロック毎に行うため、ピークサーチに要する処理時間も短縮可能である。
なお、上述した実施の形態３の方位推定処理機能は、図７における入射角度推定部（入射角度推定手段）６に持たせることにより行うことができ、その場合、ソフトウェアを用いて処理される。
【００６８】
実施の形態３によれば、実施の形態２と同様に方位スペクトラムの評価角度空間を、エレベーションψによって複数の角度ブロックＢ１，Ｂ２のように分割し、各角度ブロック内では角度間隔を等間隔に与えてアレーマニフォールドを求めているので、アレーマニフォールドの記憶容量を削減する効果が得られる。また、角度ブロックＢ１，Ｂ２の境界付近に入射角が存在する場合に、オーバーラップ領域Ｂ１２の角度間隔として参照点（θ，ψ）が含まれている角度ブロックＢ１の角度間隔を用い、方位スペクトラムの値は、それぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロックＢ２の方位スペクトラムの値を参照して代入するようにしたので、ピークサーチの失敗を防止し、さらに、その方位スペクトラムのピークサーチに要する処理時間も短縮できる効果が得られる。
【００６９】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４に係る方位探知方法のアレーマニフォールドを取得する角度ブロックとブロック境界におけるピークサーチの空間の概念図である。ここでは角度ブロックＢ１，Ｂ２の境界付近に電波が入射しているとする。実施の形態３で述べたように、ピークサーチの失敗を回避するために、分割した角度ブロックＢ１よりも広い範囲の方位スペクトラムの値を予め準備しておく。ピークサーチは、参照点（θ，ψ）の方位スペクトラム値とその周囲の角度における方位スペクトラム値とを比較し、そこで最大値を取る場合にピーク値とみなす。参照点（θ，ψ）が境界付近では、隣接する角度ブロックＢ２との間でオーバーラップをもたせ、そのオーバーラップ領域Ｂ１２も含めピークサーチを行う。
【００７０】
図４は、参照点（θ，ψ）のエレベーションが角度ブロックＢ１の最大値に近いところでのピークサーチ範囲を示すが、エレベーションが大きい隣接角度ブロックＢ２では、参照点（θ，ψ）が含まれている角度ブロックＢ１よりも、アジマス間隔は広く、エレベーション間隔は狭い。そこで、オーバーラップ領域Ｂ１２の角度間隔は、参照点（θ，ψ）が含まれている角度ブロックＢ１の角度間隔を用い、方位スペクトラムの値は、それぞれの角度ポイントに相当する部分の隣接角度ブロックＢ２における方位スペクトラムの値を加算平均して代入する。
この後は実施の形態３と同様に、方位スペクトラムのピークサーチを角度ブロック毎に行うため、ピークサーチに要する処理時間も短縮可能である。
なお、上述した実施の形態４の方位推定処理機能は、図７における入射角度推定部（入射角度推定手段）６に持たせることにより行うことができ、その場合、ソフトウェアを用いて処理される。
【００７１】
実施の形態４によれば、実施の形態２と同様に方位スペクトラムの評価角度空間を、エレベーションψによって複数の角度ブロックＢ１，Ｂ２のように分割し、各角度ブロック内では角度間隔を等間隔に与えてアレーマニフォールドを求めているので、アレーマニフォールドの記憶容量を削減する効果が得られる。また、角度ブロックＢ１，Ｂ２の境界付近に入射角が存在する場合に、オーバーラップ領域Ｂ１２の角度間隔として参照点（θ，ψ）が含まれている角度ブロックＢ１の角度間隔を用い、方位スペクトラムの値は、それぞれの角度ポイントに相当する部分の隣接角度ブロックＢ２における方位スペクトラムの値を加算平均して代入するようにしたので、ピークサーチの失敗を防止し、さらに、その方位スペクトラムのピークサーチに要する処理時間も短縮できる効果が得られる。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナの入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知方法において、エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔とエレベーション間隔とを不等間隔に設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るように構成したので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムによる入射波の入射角度の高分解能推定に必要となるアレーマニフォールドの記憶容量は削減され、アレーマニフォールドが削減されたことによりピークサーチの処理時間が短縮されリアルタイム処理を実現する効果がある。
【００７３】
この発明によれば、エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るように構成したので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムによる入射波の入射角度の高分解能推定に必要となるアレーマニフォールドの記憶容量は削減され、アレーマニフォールドが削減されたことによりピークサーチの処理時間が短縮されリアルタイム処理を実現する効果がある。
【００７４】
この発明によれば、エレベーションが大きくなるに従って、エレベーション間隔を狭く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るように構成したので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムによる入射波の入射角度の高分解能推定に必要となるアレーマニフォールドの記憶容量は削減され、アレーマニフォールドが削減されたことによりピークサーチの処理時間が短縮されリアルタイム処理を実現する効果がある。
【００７５】
この発明によれば、エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定すると共に、エレベーション間隔を狭く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るように構成したので、角度推定誤差よりも小さい角度間隔でアレーマニフォールドを取得することを回避でき、アレーマニフォールドの記憶容量は削減され、ピークサーチは参照点の周囲の評価空間領域内で行い、方位スペクトラム値が最大である場合にピークとみなすので、ピークサーチを行うときの処理時間も短縮する効果がある。
【００７６】
この発明によれば、方位スペクトラムの評価を行う角度空間をエレベーション方向にアジマスとエレベーションの幅が異なる設定の複数の角度ブロックに分割し、各角度ブロック内における角度間隔はアジマス間隔およびエレベーション間隔をそれぞれ一定とし、角度ブロック毎に方位スペクトラムのピークを求めるように構成したので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムによる入射波の入射角度の高分解能推定に必要となるアレーマニフォールドの記憶容量は削減され、アレーマニフォールドが削減されたことによりピークサーチを行うときの処理時間も短縮されリアルタイム処理を実現する効果がある。
【００７７】
この発明によれば、ピークサーチを行うときには、参照点の方位スペクトラム値とその周囲の方位スペクトラム値とを比較して参照点が最大値をとる場合にピーク値とみなし、参照点が角度ブロックの境界付近にあるときは、隣接する角度ブロックとの間でオーバーラップ領域を設け、このオーバーラップ領域を含め評価するように構成したので、アレーマニフォールドの記憶容量は削減され、また参照点が角度ブロックの境界付近にあるときのピークサーチの失敗はオーバーラップ領域を含めて評価することで防止でき、その方位スペクトラムのピークサーチに要する処理時間も短縮する効果がある。
【００７８】
この発明によれば、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を参照し代入するように構成したので、アレーマニフォールドの記憶容量は削減され、また参照点が角度ブロックの境界付近にあるときのピークサーチの失敗はそれぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロックの方位スペクトラムの値を参照して代入することで防止でき、かつその方位スペクトラムのピークサーチに要する処理時間も短縮する効果がある。
【００７９】
この発明によれば、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに相当する部分における隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を加算平均し代入するように構成したので、アレーマニフォールドの記憶容量は削減され、また参照点が角度ブロックの境界付近にあるときのピークサーチの失敗はそれぞれの角度ポイントに相当する部分の隣接角度ブロックにおける方位スペクトラムの値を加算平均して代入することで防止でき、かつその方位スペクトラムのピークサーチに要する処理時間も短縮する効果がある。
【００８０】
この発明によれば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナの入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知装置において、前記エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔とエレベーション間隔とを不等間隔に設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得る入射角度推定手段を備えるように構成したので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムによる入射波の入射角度の高分解能推定に必要となるアレーマニフォールドの記憶容量は削減され、アレーマニフォールドが削減されたことによりピークサーチの処理時間が短縮されリアルタイム処理を実現する効果がある。
【００８１】
この発明によれば、入射角度推定手段が、エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るように構成したので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムによる入射波の入射角度の高分解能推定に必要となるアレーマニフォールドの記憶容量は削減され、アレーマニフォールドが削減されたことによりピークサーチの処理時間が短縮されリアルタイム処理を実現する効果がある。
【００８２】
この発明によれば、入射角度推定手段が、エレベーションが大きくなるに従って、エレベーション間隔を狭く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るように構成したので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムによる入射波の入射角度の高分解能推定に必要となるアレーマニフォールドの記憶容量は削減され、アレーマニフォールドが削減されたことによりピークサーチの処理時間が短縮されリアルタイム処理を実現する効果がある。
【００８３】
この発明によれば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナを用いてアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知装置において、前記エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定すると共に、エレベーション間隔を狭く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得る入射角度推定手段を備えるように構成したので、角度推定誤差よりも小さい角度間隔でアレーマニフォールドを取得することを回避でき、アレーマニフォールドの記憶容量は削減され、ピークサーチは参照点の周囲の評価空間領域内で行い、方位スペクトラム値が最大である場合にピークとみなすので、ピークサーチを行うときの処理時間も短縮する効果がある。
【００８４】
この発明によれば、入射角度推定手段が、方位スペクトラムの評価を行う角度空間をエレベーション方向にアジマスとエレベーションの幅が異なる設定の複数の角度ブロックに分割し、各角度ブロック内における角度間隔はアジマス間隔およびエレベーション間隔をそれぞれ一定とし、前記角度ブロック毎に方位スペクトラムのピークを求めるように構成したので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムによる入射波の入射角度の高分解能推定に必要となるアレーマニフォールドの記憶容量は削減され、アレーマニフォールドが削減されたことによりピークサーチを行うときの処理時間も短縮されリアルタイム処理を実現する効果がある。
【００８５】
この発明によれば、入射角度推定手段が、ピークサーチを行うときには、参照点の方位スペクトラム値とその周囲の方位スペクトラム値とを比較して前記参照点が最大値をとる場合にピーク値とみなし、前記参照点が角度ブロックの境界付近にあるときは、隣接する角度ブロックとの間でオーバーラップ領域を設け、このオーバーラップ領域を含め評価するように構成したので、アレーマニフォールドの記憶容量は削減され、また参照点が角度ブロックの境界付近にあるときのピークサーチの失敗をそれぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロックの方位スペクトラムの値を参照して代入することで防止でき、かつその方位スペクトラムのピークサーチに要する処理時間も短縮する効果がある。
【００８６】
この発明によれば、入射角度推定手段が、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、前記オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を参照し代入するように構成したので、アレーマニフォールドの記憶容量は削減され、また参照点が角度ブロックの境界付近にあるときのピークサーチの失敗はオーバーラップ領域を含めて評価することで防止でき、その方位スペクトラムのピークサーチに要する処理時間も短縮する効果がある。
【００８７】
この発明によれば、入射角度推定手段が、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、前記オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに相当する部分における隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を加算平均し代入するように構成したので、アレーマニフォールドの記憶容量は削減され、また参照点が角度ブロックの境界付近にあるときのピークサーチの失敗をそれぞれの角度ポイントに相当する部分の隣接角度ブロックにおける方位スペクトラムの値を加算平均して代入することで防止でき、かつその方位スペクトラムのピークサーチに要する処理時間も短縮する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係るアレーマニフォールドを取得する角度間隔の設定法を示す概念図である。
【図２】 この発明の実施の形態２に係るアレーマニフォールドを取得する角度ブロックの設定法を示す概念図である。
【図３】 この発明の実施の形態３に係るアレーマニフォールドを取得する角度ブロックとブロック境界におけるピークサーチの空間の概念図である。
【図４】 この発明の実施の形態４に係るアレーマニフォールドを取得する角度ブロックとブロック境界におけるピークサーチの空間の概念図である。
【図５】 エレベーションと測角誤差の関係を説明するためのアンテナ配置の図である。
【図６】 従来のピークサーチを行う参照点と比較空間の概念図である。
【図７】 ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて一次元測角の方法を行う従来の方位探知装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１，…，１ｍ，…，１Ｍ 素子アンテナ、２１，…，２Ｋ，…，２Ｋ 入射波、３１，…，３ｍ，…，３Ｍ Ａ／Ｄ変換器、４ 共分散行列演算部、５ 固有値固有ベクトル演算部、６ 入射角度推定部、５１ 比較空間内、７１，７２素子アンテナ、θ アジマス、ψ エレベーション、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ 角度ブロック、Ｂ１２ オーバーラップ領域、Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓ５，ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３ 升目。
【発明の属する技術分野】
この発明は方位探知を行う場合に、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知方法および方位探知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
方位探知装置において、入射する多重波の入射角度を考慮する場合に、これらの分解能が高精度であるスーパーレゾリューション法を用いることが知られている。ここで、そのスーパーレゾリューション法の一手法であるＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ、以下ＭＵＳＩＣと呼ぶ）を用いた二次元測角の処理について説明する。
【０００３】
ＭＵＳＩＣアルゴリズムについては、文献 “Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｌｏｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ”，Ｒ．Ｏ．Ｓｃｈｍｉｄｔ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐａｇａｔ，ＡＰ−３４，３４，３，ｐｐ．２７６−２８０に記載されている。ただし、ここでの説明を簡単にするため、アジマスのみ測角を行う一次元測角の場合ついて説明する。
図７は従来のＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて一次元測角方法を行う方位探知装置を示すブロック図で、この図により入射波の入射角度の推定方法について説明する。図において、１１，…，１ｍ，…，１Mは地上に設置した円形アレーにおいて等間隔にＭ個配置された素子アンテナである。２１，…，２ｋ，…，２Ｋは入射波、３１，…，３ｍ，…，３ＭはＡ／Ｄ変換器、４は共分散行列演算部、５は固有値固有ベクトル演算部、６は入射角度推定部である。
【０００４】
波数Ｋの入射波２１，…，２ｋ，…，２Ｋが素子アンテナ１１，…，１ｍ，…，１Ｍの配置された方向に対し入射する。第ｋ番目の波２ｋがアジマスθｋの角度で入射すると仮定する。ここで、入射波の波数Ｋは素子アンテナの数Ｍよりも小さいものとし、各入射波２１，…，２ｋ，…，２Ｋは互いに無相関であるとする。またアジマスθはアンテナ配置面上の角度とする。
各素子アンテナから出力される受信信号ｘ（ｔ）は、次式で与えられる。
【０００５】
【数１】
ここで、ａ（θｋ）をステアリングベクトルと呼ぶ。ｇｍ（θｋ）はｍ番目の素子アンテナ１ｍの複素指向性パターンを表し、ｐｍはｍ番目の素子アンテナ１ｍの位相基準点からの位置ベクトルを表し、ｑ（θｋ）は第ｋ番目の入射波２ｋの入射方向単位ベクトルを表す。ｓｋは各入射波の振幅と周波数を表した複数信号であり、ｎ（ｔ）はノイズベクトルである。Ｔは転置を表す。入射波とノイズは無相関であると仮定する。
式（１）を受信信号ベクトルｘ（ｔ）、ステアリングベクトルを並べたＭ×Ｋ行列Ａ、入射信号ベクトルｓ（ｔ）、ノイズベクトルｎ（ｔ）を用いると、次式で表される。
【０００７】
【数２】
次に、共分散行列演算部４において、受信信号ベクトルｘについてのＭ×Ｍ次元の共分散行列Ｒを求める。
【０００９】
【数３】
ここで、￣はサンプル平均、Ｈは複素共役転置、Ｒ０は入射信号ベクトルｓ（ｔ）の共分散行列を表す。σ２はノイズの電力、Ｉは単位行列である。共分散行列Ｒの固有値はＭ個存在し、これをλｍと表記する。これと対応する共分散行列ＲのＭ個の固有ベクトルをｅｍとすると、
【００１１】
【数４】
【００１２】
続いて固有値固有ベクトル演算部５の処理を示す。いま、入射波はＫ波としているので、Ｍ個存在する固有値λｍのうちノイズの電力と等しくないものはＫ個と考えられる。Ｒの固有値λｍのうちλｍ＞σ２となる個数から推定入射波数が求まる。
【００１３】
次に入射角度推定部での処理６を示す。電波入射角度θｋの推定を行うとき、λｍ＝σ２となる（Ｍ−Ｋ）の固有ベクトルｅｍを要素とするＭ×（Ｍ−Ｋ）行列ＥＮを用いた次式の評価関数を用いる。
【００１４】
【数５】
ここで、アジマスθを変化させると、θが電波入射角度θｋ（ｋ＝１，２，…，Ｋ）に一致した場合のみ分母が０になり、実際には高いピークになる。したがってＰＭＵ（θ）のピークを探すことで入射角度の推定が可能になる。
【００１６】
最後に、ＭＵＳＩＣによる入射角度推定の手順を、以下のステップにまとめる。
Ｓｔｅｐ１ 入射信号ベクトルｘの共分散行列Ｒを求める。
Ｓｔｅｐ２ Ｒの固有構造を計算する。
Ｓｔｅｐ３ 入射波数Ｋを決定する。
Ｓｔｅｐ４ ＰＭＵ（θ）方位スペクトラムを求める。
Ｓｔｅｐ５ ＰＭＵ（θ）のピークサーチを行いＫ個のピーク値を抽出し、電波入射角度θｋを推定する。
【００１７】
ステアリングベクトルを入射角度の関数と考える。角度を探知する角度範囲をθの定義域としたとき、全てのステアリングベクトルの集合をアレーマニフォールドという。これらのアレーマニフォールドを予め求めておき、Ｓｔｅｐ５のピークサーチに用いる。
【００１８】
ここまでアジマスθについての一次元測角を例にＭＵＳＩＣアルゴリズムの処理を説明してきた。この測角法を入射波のアジマスθ、エレベーションψを同時に測角する二次元測角に用いるときは、以下の手法による。
式（７）の評価関数について、アジマスθ、エレベーションψの２変数を用いて以下のように表すことができる。
【００１９】
【数６】
（θ，ψ）を変化させると、（θ，ψ）が電波入射角度（θｋ，ψｋ）（ｋ＝１，２，…，Ｋ）に一致した場合のみ分母が０になり、高いピークを示す。したがってＰＭＵ（θ，ψ）のピークを探すことで入射角度の推定が可能になる。
【００２１】
図６は従来のピークサーチを行う参照点と比較空間の概念図で、この図に基づいてアジマス、エレベーションの二次元方位スペクトラムのピークサーチについて説明する。基準となる角度ポイント（以下参照点と呼ぶ）の方位スペクトラム値が、評価の対象となる周囲の比較空間内５１で最大である場合に，ピーク値とみなすようにする。この方位スペクトラムのピーク値を与えるアジマスθ、エレベーションψの値を推定入射角度として出力する。
【００２２】
二次元測角を行う場合には、アレーマニフォールドをアジマスθ、エレベーションψを共に求めておく必要がある。例えば、アジマスθ、エレベーションψを同時に測角する場合、一次元測角よりもアレーマニフォールドの記憶量が増大する。例えば、一次元測角においてアジマスθを０度から１８０度まで０．５度刻みにアレーマニフォールドを求めると３６１点であるが、二次元測角でアジマスθは同じく０度から１８０度まで０．５度刻み、エレベーションψは０度から９０度まで１度刻みでアレーマニフォールドを求めると３６１×９１＝３２８５１点となり、記憶量が増大する。アレーマニフォールドを求める角度間隔が狭くなるとさらに記憶量が大きくなる。また、この例で、二次元測角でアジマスθは同じく０度から１８０度まで０．２５度刻み、エレベーションψは０度から９０度まで０．５度刻みでアレーマニフォールドを求めると７２１×１８１＝１０５０１点となる。これらの点数についてピークサーチを行うと処理に時間を要することになる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方位探知方法は以上のように構成されているので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いた二次元測角を行う場合には、アレーマニフォールドをアジマスθ、エレベーションψを共に求めておくため、記憶容量が増大する問題があった。また、ピークサーチを行うため、この２変数を変化させる必要があり演算量も増大し、リアルタイム処理の点で問題となっていた。また、ピークサーチに用いるアレーマニフォールドの角度間隔を一定としていたため、高エレベーション時にはアジマスの誤差が大きくなるにもかかわらず、誤差以下の角度間隔でアレーマニフォールドを求めピークサーチを行うことになり、測角精度と記憶容量の点から課題があった。
【００２４】
この発明は上記のような課題を解決するるためになされたもので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う場合、アレーマニフォールドの記憶容量を低減し、これによりピークサーチに要する処理時間を短縮することが可能な方位探知方法および方位探知装置を得ることを目的とする。
【００２５】
この発明は高エレベーションの角度に対してアレーマニフォールドを求める角度間隔を変化させることにより、記憶容量の削減、方位スペクトラムのピークサーチ演算の負荷低減を図り、リアルタイム処理可能な方位探知方法および方位探知装置を得ることを目的とする。
【００２６】
【課題を解決しようとする手段】
この発明に係る方位探知方法は、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナの入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知方法において、エレベーションが大きくなるにしたがって、アジマス間隔を広く設定すると共に、アジマス間隔とエレベーション間隔とを不等間隔に設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るものである。
【００２８】
この発明に係る方位探知方法は、エレベーションが大きくなるに従って、エレベーション間隔を狭く設定すると共に、アジマス間隔とエレベーション間隔とを不等間隔に設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るものである。
【００２９】
この発明に係る方位探知方法は、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナを用いて入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知方法において、前記エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定すると共に、エレベーション間隔を狭く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るものである。
【００３０】
この発明に係る方位探知方法は、方位スペクトラムの評価を行う角度空間をエレベーション方向にアジマスとエレベーションの幅が異なる設定の複数の角度ブロックに分割し、各角度ブロック内における角度間隔はアジマス間隔およびエレベーション間隔をそれぞれ一定とし、前記角度ブロック毎に方位スペクトラムのピークを求めるものである。
【００３１】
この発明に係る方位探知方法は、ピークサーチを行うときには、参照点の方位スペクトラム値とその周囲の方位スペクトラム値とを比較して前記参照点が最大値をとる場合にピーク値とみなし、前記参照点が角度ブロックの境界付近にあるときは、隣接する角度ブロックとの間でオーバーラップ領域を設け、このオーバーラップ領域を含め評価するものである。
【００３２】
この発明に係る方位探知方法は、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、前記オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を参照し代入するものである。
【００３３】
この発明に係る方位探知方法は、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、前記オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに相当する部分における隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を加算平均し代入するものである。
【００３４】
この発明に係る方位探知装置は、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナの入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知装置において、前記エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定すると共に、アジマス間隔とエレベーション間隔とを不等間隔に設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得る入射角度推定手段を備えたものである。
【００３６】
この発明に係る方位探知装置は、入射角度推定手段が、エレベーションが大きくなるに従って、エレベーション間隔を狭く設定すると共に、アジマス間隔とエレベーション間隔とを不等間隔に設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るものである。
【００３７】
この発明に係る方位探知装置は、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナを用いて入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知装置において、前記エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定すると共に、エレベーション間隔を狭く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るものである。
【００３８】
この発明に係る方位探知装置は、入射角度推定手段が、方位スペクトラムの評価を行う角度空間をエレベーション方向にアジマスとエレベーションの幅が異なる設定の複数の角度ブロックに分割し、各角度ブロック内における角度間隔はアジマス間隔およびエレベーション間隔をそれぞれ一定とし、前記角度ブロック毎に方位スペクトラムのピークを求めるものである。
【００３９】
この発明に係る方位探知装置は、入射角度推定手段が、ピークサーチを行うときには、参照点の方位スペクトラム値とその周囲の方位スペクトラム値とを比較して前記参照点が最大値をとる場合にピーク値とみなし、前記参照点が角度ブロックの境界付近にあるときは、隣接する角度ブロックとの間でオーバーラップ領域を設け、このオーバーラップ領域を含め評価するものである。
【００４０】
この発明に係る方位探知装置は、入射角度推定手段が、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、前記オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を参照し代入するものである。
【００４１】
この発明に係る方位探知装置は、入射角度推定手段が、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、前記オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに相当する部分における隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を加算平均し代入するものである。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る方位探知方法のアレーマニフォールドを取得する角度間隔の設定を示す概念図である。図において、ｘ軸方向にアジマスθ、ｙ軸方向にエレベーションψをとり、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて二次元測角を行う場合のアレーマニフォールドを取得する角度ポイントを表す。角度ポイントは、エレベーションψが大きくなる方向にエレベーション間隔が異なる階層に区分けされ、各階層間ではアジマス間隔を異ならしめ、かつ同一階層内ではアジマス間隔を一定にした桝目（方形）Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓ５を形成する。図１の場合、エレベーション間隔はエレベーションψが高くなるに従って狭くなり、アジマス間隔は広くなるように形成されている。これら升目（方形）Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓ５の一つで、一つのアレーマニフォールドを取得する。
【００４３】
従来の手法とは異なり、エレベーションψの角度によって方位スペクトラムを求める角度間隔を変化させる。二次元測角を行うと、エレベーションψが大きくなるとアジマスθの角度推定誤差が増大し、またエレベーションψが小さいときにはエレベーションψの角度推定誤差が増大する。
【００４４】
図５はエレベーションと測角誤差の関係を説明するアンテナ配置の説明図であり、説明の簡略化のため２素子の場合について説明する。７１，７２は素子アンテナで、ｙ軸上に間隔ｄで配列されたものである。θはアジマス，ψはエレベーションである。
入射方向単位ベクトルｉは次式で表される。
【００４５】
【数７】
第２素子の位置ベクトルｐは次式で表される。
【００４７】
【数８】
式（９），（１０）を用いると、素子アンテナの位相差φは次式のように与えられる。
【００４９】
【数９】
ゆえに、位相誤差εφはアジマス推定誤差εθおよびエレベーション推定誤差εψを用いて次式で表すことができる。
【００５１】
【数１０】
式（１２）より、アジマス推定誤差εθの大きさは位相誤差εφの大きさとは次のような関係にあることがわかる。
【００５３】
【数１１】
式（１３）より、エレベーションψが大きくなるとアジマス推定誤差εθが増大する傾向にあることがわかる。同様に，式（１２）より、エレベーション推定誤差εψの大きさは位相誤差εφの大きさと次のような関係にあることがわかる。
【００５５】
【数１２】
式（１４）より、エレベーションψが小さくなるとエレベーション推定誤差εψが増大する傾向にあることがわかる。ここでは２素子についての説明を行ったが素子数を増しても同様の結果となる。
【００５７】
これらのことを考慮して、方位スペクトラムを算出する角度間隔はエレベーションψが大きくなるに従って、エレベーション間隔を狭く、アジマス間隔を広く設定する。この手法によると、角度推定誤差よりも小さい角度間隔でアレーマニフォールドを取得することを回避でき、アレーマニフォールドの記憶容量を削減することが可能となる。
【００５８】
ピークサーチは、図６に示す従来手法の二次元測角と同様に、参照点（θ，ψ）の周囲の評価空間領域内で行い、方位スペクトラム値が最大である場合にピークとみなす。
この手法ではアレーマニフォールドの数が削減されているため、ピークサーチを行うときの処理時間も短縮可能である。
【００５９】
ここまで地上に設置したアレーアンテナについて説明してきたが、地上に対して垂直に設置された場合にもアレーアンテナ面をアジマス、それと垂直な方向をエレベーションとしてこれら二方向を同時に測角する二次元測角を行うことは可能である。また、アジマスのみを角度変化させることやエレベーションのみを角度変化させることでも、アレーマニフォールドの数の削減は可能である。
なお、上述した実施の形態１の方位推定処理機能は、図７における入射角度推定部（入射角度推定手段）６に持たせることにより行うことができ、その場合、ソフトウェアを用いて処理される。
【００６０】
以上のように実施の形態１によれば、方位スペクトラムを算出する角度間隔はエレベーションψが大きくなるに従って、エレベーション間隔を狭く、アジマス間隔を広く設定しているので、角度推定誤差よりも小さい角度間隔でアレーマニフォールドを取得することを回避でき、アレーマニフォールドの記憶容量を削減する効果が得られる。また、ピークサーチは、参照点（θ，ψ）の周囲の評価空間領域内で行い、方位スペクトラム値が最大である場合にピークとみなすので、上記のようにアレーマニフォールドの数が削減されているため、ピークサーチを行うときの処理時間も短縮する効果が得られる。
【００６１】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に係る方位探知方法のアレーマニフォールドを取得する角度ブロックの設定法を示す概念図である。実施の形態１では角度間隔を連続的に変化させていたが、ここでは方位スペクトラムの評価を行う角度空間を、エレベーションψ方向に複数の角度ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３に分割する。この角度ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３のそれぞれは、アジマスとエレベーションの幅（縦と横の幅）が異なっている。
１つの角度ブロック（例えばＢ１）内で形成される升目（ＳＢ１）の１つにおいて、アジマス間隔とエレベーション間隔が実施の形態１のように異なる。この同一升目（ＳＢ１）が複数個形成されて角度ブロック（Ｂ１）を形成する。また、角度ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３を形成するそれぞれの升目ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３はエレベーションψが大きくなるに従って実施の形態１の升目Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓ５のように異なっている。それぞれの角度ブロック毎に方位スペクトラムのピークを求める。
【００６２】
例えば、角度ブロックＢ１は、エレベーションψが０度から３０度まで３度刻み、アジマスθは０度から１８０度まで０．５度刻みでアレーマニフォールドを求める構成とする。角度ブロックＢ２は、エレベーションψが３０度から６０度まで１度刻み、アジマスθは０度から１８０度まで１度刻みでアレーマニフォールドを求める構成とする。また、角度ブロックＢ３は、エレベーションψが６０度から９０度まで０．５度刻み、アジマスθは０度から１８０度まで３度刻みでアレーマニフォールドを求める構成とする。この３個の角度ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３内で方位スペクトラムのピークを求めるようにする。
【００６３】
ピークサーチについては、図６に示す従来手法の二次元測角と同様に、参照点（θ，ψ）の方位スペクトラム値が周囲の評価空間領域内で最大である場合にピークとみなし、この操作を各角度ブロックについて行う。したがって、アレーマニフォールドの数が削減されているので、ピークサーチに要する処理時間の短縮も可能である。
なお、上述した実施の形態２の方位推定処理機能は、図７における入射角度推定部（入射角度推定手段）６に持たせることにより行うことができ、その場合、ソフトウェアを用いて処理される。
【００６４】
実施の形態２は、方位スペクトラムの評価角度空間を、エレベーションψによって複数の角度ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３に分割し、各角度ブロック内ではエレベーション間隔とアジマス間隔のそれぞれの角度間隔を等間隔に与えて升目を形成しアレーマニフォールドを求め、かつそれぞれの角度ブロック毎に方位スペクトラムのピークを求めるようにしているので、アレーマニフォールドの記憶容量を削減する効果が得られ、またアレーマニフォールドの数が削減されているためピークサーチを行うときの処理時間も短縮する効果が得られる。
【００６５】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３に係る方位探知方法のアレーマニフォールドを取得する角度ブロックとブロック境界におけるピークサーチの空間の概念図である。
角度ブロックＢ１，Ｂ２の境界付近に入射角が存在する場合、エレベーションψの角度ブロックＢ１が切り替わった後にも、まだ方位スペクトラムが増えていくにもかかわらず、元の範囲内で最大であるとみなすために、ピークサーチに失敗する可能性がある。
【００６６】
上記失敗を回避するためには、ピークサーチを行うときに、分割した角度ブロックＢ１よりも広い範囲の方位スペクトラムの値が必要となる。ピークサーチは、参照点（θ，ψ）の方位スペクトラム値とその周囲の角度における方位スペクトラム値とを比較し、そこで最大値を取る場合にピーク値とみなす。参照点（θ，ψ）が境界付近では、隣接する角度ブロックＢ２との間でオーバーラップをもたせ、そのオーバーラップ領域Ｂ１２も含めピークサーチを行う。
【００６７】
図３は参照点（θ，ψ）のエレベーションψが角度ブロックＢ１の最大値に近いところでのピークサーチ範囲を示すが、エレベーションψが大きい隣接角度ブロックＢ２では、参照点（θ，ψ）が含まれている角度ブロックＢ１よりも、アジマス間隔は広く、エレベーション間隔は狭い。そこで、オーバーラップ領域Ｂ１２の角度間隔は、参照点（θ，ψ）が含まれている角度ブロックＢ１の角度間隔を用い、方位スペクトラムの値は、それぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロックＢ２の方位スペクトラムの値を参照して代入する。
この後、方位スペクトラムのピークサーチは、実施の形態２と同様に角度ブロック毎に行うため、ピークサーチに要する処理時間も短縮可能である。
なお、上述した実施の形態３の方位推定処理機能は、図７における入射角度推定部（入射角度推定手段）６に持たせることにより行うことができ、その場合、ソフトウェアを用いて処理される。
【００６８】
実施の形態３によれば、実施の形態２と同様に方位スペクトラムの評価角度空間を、エレベーションψによって複数の角度ブロックＢ１，Ｂ２のように分割し、各角度ブロック内では角度間隔を等間隔に与えてアレーマニフォールドを求めているので、アレーマニフォールドの記憶容量を削減する効果が得られる。また、角度ブロックＢ１，Ｂ２の境界付近に入射角が存在する場合に、オーバーラップ領域Ｂ１２の角度間隔として参照点（θ，ψ）が含まれている角度ブロックＢ１の角度間隔を用い、方位スペクトラムの値は、それぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロックＢ２の方位スペクトラムの値を参照して代入するようにしたので、ピークサーチの失敗を防止し、さらに、その方位スペクトラムのピークサーチに要する処理時間も短縮できる効果が得られる。
【００６９】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４に係る方位探知方法のアレーマニフォールドを取得する角度ブロックとブロック境界におけるピークサーチの空間の概念図である。ここでは角度ブロックＢ１，Ｂ２の境界付近に電波が入射しているとする。実施の形態３で述べたように、ピークサーチの失敗を回避するために、分割した角度ブロックＢ１よりも広い範囲の方位スペクトラムの値を予め準備しておく。ピークサーチは、参照点（θ，ψ）の方位スペクトラム値とその周囲の角度における方位スペクトラム値とを比較し、そこで最大値を取る場合にピーク値とみなす。参照点（θ，ψ）が境界付近では、隣接する角度ブロックＢ２との間でオーバーラップをもたせ、そのオーバーラップ領域Ｂ１２も含めピークサーチを行う。
【００７０】
図４は、参照点（θ，ψ）のエレベーションが角度ブロックＢ１の最大値に近いところでのピークサーチ範囲を示すが、エレベーションが大きい隣接角度ブロックＢ２では、参照点（θ，ψ）が含まれている角度ブロックＢ１よりも、アジマス間隔は広く、エレベーション間隔は狭い。そこで、オーバーラップ領域Ｂ１２の角度間隔は、参照点（θ，ψ）が含まれている角度ブロックＢ１の角度間隔を用い、方位スペクトラムの値は、それぞれの角度ポイントに相当する部分の隣接角度ブロックＢ２における方位スペクトラムの値を加算平均して代入する。
この後は実施の形態３と同様に、方位スペクトラムのピークサーチを角度ブロック毎に行うため、ピークサーチに要する処理時間も短縮可能である。
なお、上述した実施の形態４の方位推定処理機能は、図７における入射角度推定部（入射角度推定手段）６に持たせることにより行うことができ、その場合、ソフトウェアを用いて処理される。
【００７１】
実施の形態４によれば、実施の形態２と同様に方位スペクトラムの評価角度空間を、エレベーションψによって複数の角度ブロックＢ１，Ｂ２のように分割し、各角度ブロック内では角度間隔を等間隔に与えてアレーマニフォールドを求めているので、アレーマニフォールドの記憶容量を削減する効果が得られる。また、角度ブロックＢ１，Ｂ２の境界付近に入射角が存在する場合に、オーバーラップ領域Ｂ１２の角度間隔として参照点（θ，ψ）が含まれている角度ブロックＢ１の角度間隔を用い、方位スペクトラムの値は、それぞれの角度ポイントに相当する部分の隣接角度ブロックＢ２における方位スペクトラムの値を加算平均して代入するようにしたので、ピークサーチの失敗を防止し、さらに、その方位スペクトラムのピークサーチに要する処理時間も短縮できる効果が得られる。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナの入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知方法において、エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔とエレベーション間隔とを不等間隔に設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るように構成したので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムによる入射波の入射角度の高分解能推定に必要となるアレーマニフォールドの記憶容量は削減され、アレーマニフォールドが削減されたことによりピークサーチの処理時間が短縮されリアルタイム処理を実現する効果がある。
【００７３】
この発明によれば、エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るように構成したので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムによる入射波の入射角度の高分解能推定に必要となるアレーマニフォールドの記憶容量は削減され、アレーマニフォールドが削減されたことによりピークサーチの処理時間が短縮されリアルタイム処理を実現する効果がある。
【００７４】
この発明によれば、エレベーションが大きくなるに従って、エレベーション間隔を狭く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るように構成したので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムによる入射波の入射角度の高分解能推定に必要となるアレーマニフォールドの記憶容量は削減され、アレーマニフォールドが削減されたことによりピークサーチの処理時間が短縮されリアルタイム処理を実現する効果がある。
【００７５】
この発明によれば、エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定すると共に、エレベーション間隔を狭く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るように構成したので、角度推定誤差よりも小さい角度間隔でアレーマニフォールドを取得することを回避でき、アレーマニフォールドの記憶容量は削減され、ピークサーチは参照点の周囲の評価空間領域内で行い、方位スペクトラム値が最大である場合にピークとみなすので、ピークサーチを行うときの処理時間も短縮する効果がある。
【００７６】
この発明によれば、方位スペクトラムの評価を行う角度空間をエレベーション方向にアジマスとエレベーションの幅が異なる設定の複数の角度ブロックに分割し、各角度ブロック内における角度間隔はアジマス間隔およびエレベーション間隔をそれぞれ一定とし、角度ブロック毎に方位スペクトラムのピークを求めるように構成したので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムによる入射波の入射角度の高分解能推定に必要となるアレーマニフォールドの記憶容量は削減され、アレーマニフォールドが削減されたことによりピークサーチを行うときの処理時間も短縮されリアルタイム処理を実現する効果がある。
【００７７】
この発明によれば、ピークサーチを行うときには、参照点の方位スペクトラム値とその周囲の方位スペクトラム値とを比較して参照点が最大値をとる場合にピーク値とみなし、参照点が角度ブロックの境界付近にあるときは、隣接する角度ブロックとの間でオーバーラップ領域を設け、このオーバーラップ領域を含め評価するように構成したので、アレーマニフォールドの記憶容量は削減され、また参照点が角度ブロックの境界付近にあるときのピークサーチの失敗はオーバーラップ領域を含めて評価することで防止でき、その方位スペクトラムのピークサーチに要する処理時間も短縮する効果がある。
【００７８】
この発明によれば、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を参照し代入するように構成したので、アレーマニフォールドの記憶容量は削減され、また参照点が角度ブロックの境界付近にあるときのピークサーチの失敗はそれぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロックの方位スペクトラムの値を参照して代入することで防止でき、かつその方位スペクトラムのピークサーチに要する処理時間も短縮する効果がある。
【００７９】
この発明によれば、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに相当する部分における隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を加算平均し代入するように構成したので、アレーマニフォールドの記憶容量は削減され、また参照点が角度ブロックの境界付近にあるときのピークサーチの失敗はそれぞれの角度ポイントに相当する部分の隣接角度ブロックにおける方位スペクトラムの値を加算平均して代入することで防止でき、かつその方位スペクトラムのピークサーチに要する処理時間も短縮する効果がある。
【００８０】
この発明によれば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナの入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知装置において、前記エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔とエレベーション間隔とを不等間隔に設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得る入射角度推定手段を備えるように構成したので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムによる入射波の入射角度の高分解能推定に必要となるアレーマニフォールドの記憶容量は削減され、アレーマニフォールドが削減されたことによりピークサーチの処理時間が短縮されリアルタイム処理を実現する効果がある。
【００８１】
この発明によれば、入射角度推定手段が、エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るように構成したので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムによる入射波の入射角度の高分解能推定に必要となるアレーマニフォールドの記憶容量は削減され、アレーマニフォールドが削減されたことによりピークサーチの処理時間が短縮されリアルタイム処理を実現する効果がある。
【００８２】
この発明によれば、入射角度推定手段が、エレベーションが大きくなるに従って、エレベーション間隔を狭く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得るように構成したので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムによる入射波の入射角度の高分解能推定に必要となるアレーマニフォールドの記憶容量は削減され、アレーマニフォールドが削減されたことによりピークサーチの処理時間が短縮されリアルタイム処理を実現する効果がある。
【００８３】
この発明によれば、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナを用いてアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知装置において、前記エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定すると共に、エレベーション間隔を狭く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得る入射角度推定手段を備えるように構成したので、角度推定誤差よりも小さい角度間隔でアレーマニフォールドを取得することを回避でき、アレーマニフォールドの記憶容量は削減され、ピークサーチは参照点の周囲の評価空間領域内で行い、方位スペクトラム値が最大である場合にピークとみなすので、ピークサーチを行うときの処理時間も短縮する効果がある。
【００８４】
この発明によれば、入射角度推定手段が、方位スペクトラムの評価を行う角度空間をエレベーション方向にアジマスとエレベーションの幅が異なる設定の複数の角度ブロックに分割し、各角度ブロック内における角度間隔はアジマス間隔およびエレベーション間隔をそれぞれ一定とし、前記角度ブロック毎に方位スペクトラムのピークを求めるように構成したので、ＭＵＳＩＣアルゴリズムによる入射波の入射角度の高分解能推定に必要となるアレーマニフォールドの記憶容量は削減され、アレーマニフォールドが削減されたことによりピークサーチを行うときの処理時間も短縮されリアルタイム処理を実現する効果がある。
【００８５】
この発明によれば、入射角度推定手段が、ピークサーチを行うときには、参照点の方位スペクトラム値とその周囲の方位スペクトラム値とを比較して前記参照点が最大値をとる場合にピーク値とみなし、前記参照点が角度ブロックの境界付近にあるときは、隣接する角度ブロックとの間でオーバーラップ領域を設け、このオーバーラップ領域を含め評価するように構成したので、アレーマニフォールドの記憶容量は削減され、また参照点が角度ブロックの境界付近にあるときのピークサーチの失敗をそれぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロックの方位スペクトラムの値を参照して代入することで防止でき、かつその方位スペクトラムのピークサーチに要する処理時間も短縮する効果がある。
【００８６】
この発明によれば、入射角度推定手段が、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、前記オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を参照し代入するように構成したので、アレーマニフォールドの記憶容量は削減され、また参照点が角度ブロックの境界付近にあるときのピークサーチの失敗はオーバーラップ領域を含めて評価することで防止でき、その方位スペクトラムのピークサーチに要する処理時間も短縮する効果がある。
【００８７】
この発明によれば、入射角度推定手段が、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、前記オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに相当する部分における隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を加算平均し代入するように構成したので、アレーマニフォールドの記憶容量は削減され、また参照点が角度ブロックの境界付近にあるときのピークサーチの失敗をそれぞれの角度ポイントに相当する部分の隣接角度ブロックにおける方位スペクトラムの値を加算平均して代入することで防止でき、かつその方位スペクトラムのピークサーチに要する処理時間も短縮する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係るアレーマニフォールドを取得する角度間隔の設定法を示す概念図である。
【図２】 この発明の実施の形態２に係るアレーマニフォールドを取得する角度ブロックの設定法を示す概念図である。
【図３】 この発明の実施の形態３に係るアレーマニフォールドを取得する角度ブロックとブロック境界におけるピークサーチの空間の概念図である。
【図４】 この発明の実施の形態４に係るアレーマニフォールドを取得する角度ブロックとブロック境界におけるピークサーチの空間の概念図である。
【図５】 エレベーションと測角誤差の関係を説明するためのアンテナ配置の図である。
【図６】 従来のピークサーチを行う参照点と比較空間の概念図である。
【図７】 ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて一次元測角の方法を行う従来の方位探知装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１，…，１ｍ，…，１Ｍ 素子アンテナ、２１，…，２Ｋ，…，２Ｋ 入射波、３１，…，３ｍ，…，３Ｍ Ａ／Ｄ変換器、４ 共分散行列演算部、５ 固有値固有ベクトル演算部、６ 入射角度推定部、５１ 比較空間内、７１，７２素子アンテナ、θ アジマス、ψ エレベーション、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ 角度ブロック、Ｂ１２ オーバーラップ領域、Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓ５，ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３ 升目。
Claims (14)
- ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナの入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知方法において、前記エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定すると共に、アジマス間隔とエレベーション間隔とを不等間隔に設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得ることを特徴とする方位探知方法。
- ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナの入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知方法において、前記エレベーションが大きくなるに従って、エレベーション間隔を狭く設定すると共に、アジマス間隔とエレベーション間隔とを不等間隔に設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得ることを特徴とする方位探知方法。
- ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナを用いて入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知方法において、前記エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定すると共に、エレベーション間隔を狭く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得ることを特徴とする方位探知方法。
- 方位スペクトラムの評価を行う角度空間をエレベーション方向にアジマスとエレベーションの幅が異なる設定の複数の角度ブロックに分割し、各角度ブロック内における角度間隔はアジマス間隔およびエレベーション間隔をそれぞれ一定とし、前記角度ブロック毎に方位スペクトラムのピークを求めることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の方位探知方法。
- ピークサーチを行うときには、参照点の方位スペクトラム値とその周囲の方位スペクトラム値とを比較して前記参照点が最大値をとる場合にピーク値とみなし、前記参照点が角度ブロックの境界付近にあるときは、隣接する角度ブロックとの間でオーバーラップ領域を設け、このオーバーラップ領域を含め評価することを特徴とする請求項４記載の方位探知方法。
- オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、前記オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を参照し代入することを特徴とする請求項５記載の方位探知方法。
- オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、前記オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに相当する部分における隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を加算平均し代入することを特徴とする請求項５記載の方位探知方法。
- ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナの入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知装置において、前記エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定すると共に、アジマス間隔とエレベーション間隔とを不等間隔に設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得る入射角度推定手段を備えたことを特徴とする方位探知装置。
- ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナの入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知装置において、前記エレベーションが大きくなるに従って、エレベーション間隔を狭く設定すると共に、アジマス間隔とエレベーション間隔とを不等間隔に設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得る入射角度推定手段を備えたことを特徴とする方位探知装置。
- ＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いて地上に設置したアレーアンテナを用いて入射波のアジマスとエレベーションを同時に測角する二次元測角を行う方位探知装置において、前記エレベーションが大きくなるに従って、アジマス間隔を広く設定すると共に、エレベーション間隔を狭く設定することによりアレーマニフォールドを取得する角度間隔を得る入射角度推定手段を備えたことを特徴とする方位探知装置。
- 入射角度推定手段が、方位スペクトラムの評価を行う角度空間をエレベーション方向にアジマスとエレベーションの幅が異なる設定の複数の角度ブロックに分割し、各角度ブロック内における角度間隔はアジマス間隔およびエレベーション間隔をそれぞれ一定とし、前記角度ブロック毎に方位スペクトラムのピークを求めることを特徴とした請求項８から請求項１０のうちのいずれか１項記載の方位探知装置。
- 入射角度推定手段が、ピークサーチを行うときには、参照点の方位スペクトラム値とその周囲の方位スペクトラム値とを比較して前記参照点が最大値をとる場合にピーク値とみなし、前記参照点が角度ブロックの境界付近にあるときは、隣接する角度ブロックとの間でオーバーラップ領域を設け、このオーバーラップ領域を含め評価することを特徴とした請求項１１記載の方位探知装置。
- 入射角度推定手段が、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、前記オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに最も近い隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を参照し代入することを特徴とした請求項１２記載の方位探知装置。
- 入射角度推定手段が、オーバーラップ領域の角度間隔には参照点が含まれている角度ブロックの角度間隔を用い、前記オーバーラップ領域の方位スペクトルの値にはそれぞれの角度ポイントに相当する部分における隣接角度ブロック内の方位スペクトルの値を加算平均し代入することを特徴とした請求項１２記載の方位探知装置。
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