JP5135595B2 - Direction measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、たとえば不法電波の監視を行う場合のように到来する電波の方位を空中線素子を使用して測定する方位測定装置に関する。   The present invention relates to an azimuth measuring apparatus that measures an azimuth of an incoming radio wave using an antenna element, for example, when monitoring illegal radio waves.

複数の空中線素子を使用して、同一の電波の到来する時間差あるいは位相差を測定することで、その電波の到来する方位を測定することができる。   By using a plurality of antenna elements to measure the time difference or phase difference of arrival of the same radio wave, the direction of arrival of the radio wave can be measured.

図5は、2つの空中線素子を使用した場合の方位測定原理を示したものである。第1の空中線素子1011と第2の空中線素子1012とは、間隔d(以下、空中線間隔dという。)だけ離れて固定されている。電波の発信源が十分遠い場所であるものとする。方位θから電波102が到来するものとする。このとき、この図5で示されるような配置関係にあると、第1の空中線素子1011は第2の空中線素子1012よりも距離l(エル)だけ電波の発信源から遠くなる。したがって、電波は第1の空中線素子1011で、第2の空中線素子1012よりも距離(経路差)lに相当する遅延時間の経過後に到来することになる。経路差と、到来方位の関係式は、次の(1)式で表わすことができる。 FIG. 5 shows the direction measurement principle when two antenna elements are used. The first antenna element 101 1 and the second antenna element 101 2 are fixed to be separated by a distance d (hereinafter referred to as an antenna distance d). It is assumed that the radio wave source is sufficiently far away. It is assumed that the radio wave 102 arrives from the direction θ. At this time, in the arrangement relationship shown in FIG. 5 , the first antenna element 101 1 is farther from the radio wave source by a distance l (el) than the second antenna element 101 2 . Therefore, the radio wave arrives at the first antenna element 101 1 after the elapse of a delay time corresponding to the distance (path difference) 1 from the second antenna element 101 2 . A relational expression between the path difference and the arrival direction can be expressed by the following expression (1).

sinθ=l/d
∴ θ=sin-1 l/d ……(1)
sin θ = 1 / d
∴ θ = sin −1 l / d (1)

経路差lは、同一の電波の位相差として検出することができる。したがって、距離が既知の2点における電波の位相差を測定することで、受信した電波の到来方位の算出が可能になる。経路差の測定誤差が一定であると仮定すると、空中線間隔dが大きくなるほど、方位測定誤差を小さくすることができることは、式(1)により明らかである。   The path difference l can be detected as the phase difference of the same radio wave. Therefore, it is possible to calculate the arrival direction of the received radio wave by measuring the phase difference of the radio wave at two points whose distances are known. Assuming that the measurement error of the path difference is constant, it is apparent from the equation (1) that the azimuth measurement error can be reduced as the antenna distance d increases.

従来の方位測定装置では、それぞれの空中線素子を等間隔となるように配置している。測定方位がある程度特定できる場合は、この方位とほぼ直交する方向に直線状に配置する例もあるが、全周の測定を可能とするために、一般的には鉄塔の上に複数の空中線素子を円形となるように配置している。   In the conventional azimuth measuring device, the antenna elements are arranged at equal intervals. If the measurement orientation can be specified to some extent, there is an example in which it is arranged in a straight line in a direction substantially perpendicular to this orientation, but in order to enable measurement of the entire circumference, generally a plurality of antenna elements on the steel tower Are arranged in a circular shape.

図6は、空中線素子を円周上に等間隔に5つ配置した5素子空中線の例を示したものである。図で黒点でそれぞれの空中線素子101を表わしている。この例では、所定の径の円周111上に空中線素子101が等間隔に5つ配置されている。これにより、どの方角から電波が到来しても、5つの空中線素子101のうちの2つが空中線間隔d(図5)を大きくとることができる。   FIG. 6 shows an example of a five-element antenna in which five antenna elements are arranged at equal intervals on the circumference. In the figure, each antenna element 101 is represented by a black dot. In this example, five antenna elements 101 are arranged at equal intervals on a circumference 111 having a predetermined diameter. Thereby, two of the five antenna elements 101 can increase the antenna interval d (FIG. 5) regardless of the direction from which the radio wave comes.

ところで、測定方位の精度を向上させるためには、それぞれの空中線素子の素子間隔を確保しながら開口面積を大きく確保する必要がある。このためには、すべての空中線素子の配置を変えると共に、素子数の変更も必要となる。   By the way, in order to improve the accuracy of the measurement direction, it is necessary to secure a large opening area while securing the element spacing of each antenna element. For this purpose, it is necessary to change the arrangement of all antenna elements and to change the number of elements.

図7は、図6の空中線装置よりも測定方位の精度を向上させる従来の空中線装置の一例を表わしたものである。開口面積を大きくするために、図6と同一位置に配置した円周111よりも大径の円周(図示せず)上に、より多くの空中線素子101を配置するようにしている。この例では空中線素子101が合計9つ配置されている。   FIG. 7 shows an example of a conventional antenna apparatus that improves the accuracy of the measurement direction as compared with the antenna apparatus of FIG. In order to increase the opening area, more antenna elements 101 are arranged on a circumference (not shown) having a larger diameter than the circumference 111 arranged at the same position as in FIG. In this example, a total of nine antenna elements 101 are arranged.

図7に示した空中線装置の場合、測定方位の精度をより向上させることができるようになる。しかしながら、図6の空中線装置から改良しようとした場合に、すべての空中線素子101の配置を変更する必要が生じる。また、空中線素子101の数および配置面積も大幅に増加する。したがって、たとえば鉄塔上に図6に示したような5素子空中線を配置していた場合、鉄塔そのものを大型にするか、補強しなければならない。   In the case of the antenna apparatus shown in FIG. 7, the accuracy of the measurement direction can be further improved. However, when an improvement is made from the antenna apparatus of FIG. 6, it is necessary to change the arrangement of all the antenna elements 101. Further, the number and arrangement area of the antenna elements 101 are greatly increased. Therefore, for example, when a 5-element antenna as shown in FIG. 6 is arranged on a steel tower, the steel tower itself must be enlarged or reinforced.

また、それぞれの空中線素子をビルの屋上等の高所に別々に配置しているような場合、屋上の面積のように配置スペースが限られてしまう場合が多い。したがって、図6に示した配置を図7に示した配置に拡大することが可能でない場合も多い。更に、空中線素子101の数が大幅に増加することで、方位測定装置の規模が大幅に増大し、コストアップも大幅になるという問題もあった。   Further, when each antenna element is separately arranged at a high place such as a rooftop of a building, the arrangement space is often limited like the area of the rooftop. Therefore, in many cases, the arrangement shown in FIG. 6 cannot be expanded to the arrangement shown in FIG. Furthermore, since the number of antenna elements 101 is significantly increased, there is a problem that the scale of the orientation measuring device is greatly increased and the cost is greatly increased.

円周に沿って複数の空中線素子を配置する一方で、これらと異なる位置に1本の空中線素子を配置することも提案されている(たとえば特許文献1参照)。この提案では、図5あるいは図6に示したように円周上に等間隔に空中線素子を配置すると共に、この円周の中心位置で、上または下に明らかにずれた位置に1本の空中線素子を配置している。
特開平4−157383号公報(第1ページ右下欄第5行目〜第8行目、図2、図5)
While arranging a plurality of antenna elements along the circumference, it has also been proposed to arrange one antenna element at a position different from these (see, for example, Patent Document 1). In this proposal, as shown in FIG. 5 or FIG. 6, antenna elements are arranged at equal intervals on the circumference, and one antenna line is positioned at a position that is clearly shifted up or down at the center position of the circumference. Elements are arranged.
JP-A-4-157383 (first page, lower right column, 5th to 8th lines, FIGS. 2 and 5)

この提案は従来の2次元的な方位の測定の他に、高さ方向の入射角を測定可能にして3次元的な方位の測定を可能にするものである。追加された1本の空中線素子は円周の中心位置に配置されているので、図5における考察からも明らかなように空中線間隔dを拡張する効果は期待することができないからである。   This proposal makes it possible to measure the incident angle in the height direction and measure the three-dimensional orientation in addition to the conventional two-dimensional orientation measurement. This is because the added one antenna element is arranged at the center position of the circumference, so that the effect of expanding the antenna interval d cannot be expected as is apparent from the discussion in FIG.

したがって、以上説明したように従来の方位測定装置では、方位測定の精度を上げようとすると、空中線素子の配置される円周をより大きなものに変更する必要が生じ、これにより方位測定装置の規模が大幅に増大し、コストアップも大幅になることになった。   Therefore, as described above, in the conventional azimuth measuring device, in order to increase the accuracy of the azimuth measurement, it is necessary to change the circumference on which the antenna element is arranged to a larger one, and thereby the scale of the azimuth measuring device. Will increase significantly, and the cost will increase.

そこで本発明の目的は、空中線素子の数を大きく増加することなく、測定方位の精度を向上させることを可能にする方位測定装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an azimuth measuring apparatus that can improve the accuracy of measurement azimuth without greatly increasing the number of antenna elements.

本発明では、(イ)地上から所定の高さに固定的に位置する所望の点を原点と定めたときのその原点と同一の高さの平面に含まれ、その原点を中心とする所定の直径からなる円周上に複数の第1の空中線素子を等間隔に配置した空中線素子群と、(ロ)この空中線素子群を構成する前記した第1の空中線素子のうちの特定の箇所の位置特定の頂点としたときの、残りの2箇所の頂点の位置前記した特定の頂点から見て前記した第1の空中線素子のそれ以外の位置する側で前記した空中線素子群の前記した円周を構成する円の外側の領域に配置され、かつ前記した特定の頂点の位置から前記した残りの2箇所の頂点の位置までのそれぞれの距離が等しく、これらの距離が前記した残りの2箇所の頂点の位置を結ぶ距離よりも長くなるような位置に前記した残りの2箇所の頂点の位置をそれぞれ配置された第2の空中線素子と、(ハ)前記した円周上に配置された複数の第1の空中線素子の中から任意の2箇所の第1の空中線素子を選択して、目標となる電波の発信源の方向を、この方向に対するこれら2箇所の第1の空中線素子の経路差と電波の到来方向の関係式を用いて算出する第1の空中線素子単独使用時測定手段と、(ニ)前記した残りの2箇所の頂点に存在する前記した第2の空中線素子のうちの1箇所と、前記した特定の頂点に存在する第1の空中線素子を選択して、前記した目標となる電波の発信源の方向を、これらの経路差と電波の到来方向の関係式を用いて算出する第1および第2の空中線素子使用時測定手段と、(ホ)これら第1の空中線素子単独使用時測定手段と第1および第2の空中線素子使用時測定手段のうちの所望の測定手段を測定時に選択する測定時選択手段とを方位測定装置が具備する。 In the present invention, (a) a desired point fixedly located at a predetermined height from the ground is included in a plane having the same height as the origin when the origin is determined, and a predetermined point centered on the origin is included. An antenna element group in which a plurality of first antenna elements are arranged at equal intervals on the circumference of the diameter ; and (b) a specific one of the first antenna elements constituting the antenna element group . when the position with a specific vertex, the position of the vertex of the remaining two positions mentioned above of the antenna element groups described above on the side to a position other than that of the first antenna element and the viewed from the specific vertex and the The distances from the position of the specific vertex to the position of the remaining two vertices described above are equal in the area outside the circle constituting the circumference, and these distances are the same as the remaining 2 described above. to be larger in length than the distance connecting the position of a vertex point A second antenna element arranged each of the remaining two positions the position of the vertices and the on position, (iii) any two points from the plurality of first antenna element disposed on a circumference which is The first antenna element is selected, and the direction of the target radio wave source is calculated using the relational expression between the path difference between the two first antenna elements at these two locations and the arrival direction of the radio wave with respect to this direction. The first antenna element use measuring means, and (d) one of the second antenna elements existing at the remaining two vertices and the first vertex existing at the specific vertex. The first and second antenna element measuring means for calculating the direction of the target radio wave source using the relational expression between these path differences and the arrival direction of the radio wave. And (e) when these first antenna elements are used alone It means a direction measuring device and a measuring time selecting means for selecting at the time of measurement the desired measurement means of the first and second antenna elements using the measurement means comprises.

以上説明したように本発明によれば、空中線素子群とこれに追加された形の第2の空中線素子で方位測定装置の空中線素子を構成するので、既存の空中線素子群を使用して方位の測定精度を簡単に向上させることが可能であり、既存の設備の有効利用を図ることができる。また、一次測定のように精度をそれほど要しない測定の場合には、第1の空中線素子単独使用時測定手段を選択することで空中線素子群のみの測定も可能であり、必要に応じて、第1および第2の空中線素子使用時測定手段を選択して追加された形の第2の空中線素子との測定を行うことで、測定の効率化を図ることができる。 As described above, according to the present invention, the antenna element of the azimuth measuring device is composed of the antenna element group and the second antenna element added to the antenna element group. Measurement accuracy can be easily improved, and existing facilities can be used effectively. In addition, in the case of measurement that does not require so much accuracy as in the primary measurement, it is possible to measure only the antenna element group by selecting the first measuring element when using the antenna element alone . Measurement efficiency can be improved by measuring the first and second antenna elements and using the second antenna element in the added form.

以下実施例につき本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

図1は、本実施例の方位測定装置を構成する空中線素子の二次元的な配置を示したものである。図1でX軸とY軸は、地上のある高さの点である原点「0」と同一の高さの平面に含まれている。原点「0」を中心として、第1〜第5の空中線素子2011〜2015が半径aの第1の円202の円周上に、72度ずつの角度を置いて等間隔に配置されている。ここで符号aは測定しようとする電波の波長に依存した任意の長さである。 FIG. 1 shows a two-dimensional arrangement of antenna elements constituting the azimuth measuring apparatus of the present embodiment. In FIG. 1, the X axis and the Y axis are included in a plane having the same height as the origin “0”, which is a point at a certain height on the ground. About the origin "0", first to fifth antenna elements 201 1 to 201 5 is on the circumference of the first circle 202 of radius a, are arranged at regular intervals at an angle of every 72 degrees Yes. Here, the symbol a is an arbitrary length depending on the wavelength of the radio wave to be measured.

本実施例では、第1〜第5の空中線素子2011〜2015からなる空中線素子群から距離的に離れた第6および第7の空中線素子2016、2017も、同一の方位測定装置200を構成するものとして配置している。ここで、第6および第7の空中線素子2016、2017は、第1〜第5の空中線素子2011〜2015の中でX軸成分に関して一番距離的に遠い第5の空中線素子2015と共に、ほぼ正三角形となる三角形の3つの頂点の各位置に配置されている。すなわち、第5〜第7の空中線素子2015〜2017は、第1の円202よりも半径の長い第2の円203の円周上にほぼ位置しているということができる。 In this embodiment, the sixth and seventh antenna elements 201 6, 201 7 away from the antenna element group consisting of antenna elements 201 1 to 201 5 of the first to fifth in distance manner also, the same direction measuring device 200 It arranges as what constitutes. Here, the sixth and seventh antenna elements 201 6, 201 7, most distantly distant respect first. 1 to X-axis component in the fifth antenna element 201 1 to 201 5 fifth antenna element 201 5 are arranged at the positions of the three vertices of the triangle that are substantially equilateral triangles. That is, the antenna element 201 5-201 7 of fifth to seventh, it can be said that almost located radially long circumference on the second circle 203 than the first circle 202.

このような第1〜第7の空中線素子2011〜2017の配置構造は、幾つかの手法で実現する。第1の手法としては、第1〜第5の空中線素子2011〜2015が既存の鉄塔の上に設置された5素子空中線であり、残りの第6および第7の空中線素子2016、2017は、新たに建築した2つの鉄塔にそれぞれ配置した1素子空中線からなるものである。この場合には、2つの鉄塔を新たに建築して第6および第7の空中線素子2016、2017をこれらに1つずつ配置するだけで本実施例の第1〜第7の空中線素子2011〜2017の配置構造を実現することができる。 Arrangement of the antenna elements 201 1 to 201 7 such first to seventh, realized in several ways. As the first approach, the antenna element 201 1 to 201 5 of the first to fifth is 5 element antenna placed on top of the existing tower, antenna elements 201 6 remaining sixth and seventh, 201 7 is composed of one-element antennas respectively arranged on two newly constructed steel towers. In this case, the new architecture the two towers sixth and seventh antenna elements 201 6, 201 7 first to seventh embodiment by simply placed, one of these antenna elements 201 it is possible to realize the arrangement of 1-201 7.

もちろん、建物の屋上等の比較的高い場所に直接、あるいはこれらの場所や平地に合計7つの鉄塔を建てて、これらのそれぞれに1素子空中線を配置する構造で第1〜第7の空中線素子2011〜2017の配置構造を実現することも可能である。 Of course, the first to seventh antenna elements 201 have a structure in which a total of seven steel towers are built directly on a relatively high place such as the rooftop of a building, or a single element antenna is arranged on each of these places and flats. it is also possible to realize the arrangement of 1-201 7.

図2は、これら第1〜第7の空中線素子を使用した方位測定装置の全体的な構成を表わしたものである。方位測定装置200を構成する第1の空中線素子2011の受信した電波による第1の受信信号2111は、第1の受信機2121に入力される。第1の受信機2121には、図示しないCPU(Central Processing Unit)を用いた制御処理部213によって制御される局部発信機214の作成した測定周波数に応じた基準信号215が入力される。 FIG. 2 shows the overall configuration of an azimuth measuring apparatus using these first to seventh antenna elements. A first reception signal 211 1 based on radio waves received by the first antenna element 201 1 constituting the azimuth measuring apparatus 200 is input to the first receiver 212 1 . A reference signal 215 corresponding to a measurement frequency created by a local transmitter 214 controlled by a control processing unit 213 using a CPU (Central Processing Unit) (not shown) is input to the first receiver 212 1 .

第1の受信機2121は、この基準信号215を基にして第1の受信信号2111を周波数変換して、その出力としての第1の信号2171を第1のA/D変換部2181に入力する。第1のA/D変換部2181は、A/D変換して得られた第1のデジタル信号2191を第1の直交変換部2201に供給する。第1の直交変換部2201は、この第1のデジタル信号2191を実数部Iと虚数部Qからなる第1の複素データ2211に変換する。この第1の複素データ2211は、方位処理部222に入力される。 The first receiver 212 1 converts the frequency of the first received signal 211 1 based on the reference signal 215 and converts the first signal 217 1 as an output thereof to the first A / D converter 218. Enter 1 The first A / D conversion unit 218 1 supplies the first digital signal 219 1 obtained by the A / D conversion to the first orthogonal transformation unit 220 1 . The first orthogonal transform unit 220 1 converts the first digital signal 219 1 into first complex data 221 1 composed of a real part I and an imaginary part Q. The first complex data 221 1 is input to the azimuth processing unit 222.

以上、第1の空中線素子2011の受信した電波が第1の複素データ2211に変換されて方位処理部222に入力されるまでの処理を説明したが、第2の空中線素子2012〜第7の空中線素子2017についても同様の処理が行われる。そこで、これらの回路部分の説明は省略する。 Although the radio wave received in the first antenna element 201 1 is described the process until the input is converted first to the complex data 221 1 to the azimuth processing unit 222, the second antenna element 201 2, second The same processing is performed for the antenna element 2007 of seven . Therefore, description of these circuit portions is omitted.

方位処理部222は、ステアリングベクトル格納部223および制御処理部213と接続されている。ステアリングベクトル格納部223には、到来方位に応じた第1〜第7の空中線素子2011〜2017のパターンデータが、測定周波数ごとに事前測定した結果として格納されている。方位処理部222は、設定された周波数に対応するパターンデータを、ステアリングベクトル格納部223から取り出す。そして、第1〜第7の直交変換部2201〜2207から入力される受信データとしての第1〜第7の複素データ2211〜2217との相関をとることによって、到来電波の方位を算出するようになっている。 The direction processing unit 222 is connected to the steering vector storage unit 223 and the control processing unit 213. The steering vector storage unit 223, first to the pattern data of the seventh antenna elements 201 1 to 201 7 corresponding to the arrival direction is stored as a result of preliminary measurement for each measurement frequency. The direction processing unit 222 extracts pattern data corresponding to the set frequency from the steering vector storage unit 223. Then, by correlating the first to seventh complex data 221 1 to 221 7 as a receiving data inputted from the first to the seventh orthogonal transformer 220 220 1 -220 7, the orientation of the arriving radio waves It comes to calculate.

方位算出のためには、MUSIC(Multiple Signal Classification)法、ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)法等のアルゴリズムが存在し、方位処理部222がいずれのアルゴリズムを採用するかは自由である。ここでは、MUSIC法を採用したものとして、方位算出の原理を簡単に説明する。   There are algorithms such as the MUSIC (Multiple Signal Classification) method and ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques) method for calculating the bearing, and it is free to decide which algorithm the bearing processing unit 222 adopts. . Here, the principle of azimuth calculation will be briefly described on the assumption that the MUSIC method is adopted.

第1〜第7の空中線素子2011〜2017からなるアレーアンテナによる入力ベクトルをX(t)とする。アレーアンテナの素子数をKとする。本実施例では素子数Kは「7」であるが、入力ベクトルX(t)を表わす一般式は次の(2)式の通りとなる。 An input vector by the array antenna consisting of antenna elements 201 1 to 201 7 of the first to seventh and X (t). Let K be the number of elements of the array antenna. In this embodiment, the number of elements K is “7”, but the general expression representing the input vector X (t) is as shown in the following expression (2).

X(t)={X1(t),X2(t),…,XK(t)} ……(2)   X (t) = {X1 (t), X2 (t),..., XK (t)} (2)

この(2)式を用いて、次の式(3)によりK次元の自己相関行列Sを算出する。   Using this equation (2), a K-dimensional autocorrelation matrix S is calculated by the following equation (3).

S=E[X(t)XH(t)] ……(3)
ただし、符号Hは共役転置を表わす。
S = E [X (t) X H (t)] (3)
Here, the symbol H represents conjugate transpose.

この自己相関行列Sの一般固有値問題を解くと、得られる固有値は、次の(4)式で表わされる。   When the general eigenvalue problem of the autocorrelation matrix S is solved, the obtained eigenvalue is expressed by the following equation (4).

λ1≧λ2≧…≧λL>λL+1=λL+2…=λK ……(4) λ 1 ≧ λ 2 ≧… ≧ λ L > λ L + 1 = λ L + 2 ... = λ K (4)

この(4)式で符号Lが到来波数となる。ここで求められた符号Lと固有ベクトル{eL+1…eK}の関係および到来方位θの関数である{eL+1…eK}の関係から、到来方位θの評価関数Pmu(θ)は次の(5)式から求めることができる。 In this equation (4), the code L is the number of incoming waves. From the relationship between the code L and the eigenvector {e L + 1 ... E K } obtained here and the relationship of {e L + 1 ... E K } which is a function of the arrival direction θ, the evaluation function P mu ( θ) can be obtained from the following equation (5).

Figure 0005135595
Figure 0005135595

ただし符号ENは次の(6)式で表わされる。 However, the symbol E N is expressed by the following equation (6).

N=[eL+1,…,eK] ……(6)
また、a(θ)はアレーの応答ベクトルである。
E N = [e L + 1 ,..., E K ] (6)
Further, a (θ) is an array response vector.

評価関数Pmu(θ)が、ピークを示す{θL,…,θK}が、算出される電波の到来方位となる。 {ΘL,..., ΘK} in which the evaluation function P mu (θ) indicates a peak is the calculated arrival direction of the radio wave.

このように本実施例では、第1の円202の円周上の第1〜第5の空中線素子2011〜2015を既存の空中線素子群とすると、これに第6および第7の空中線素子2016、2017を追加的に配置している。これにより、第1の円202よりも半径の長い第2の円203の円周上の第5〜第7の空中線素子2015〜2017を主として用いた方位測定が可能になる。 Thus, in this embodiment, when the first to fifth antenna element 201 1 to 201 5 on the circumference of the first circle 202 and the existing antenna element group, the sixth and seventh antenna elements to 201 are disposed 6, 201 7 additionally. Accordingly, it is possible to perform azimuth measurement mainly using the fifth to seventh antenna elements 201 5 to 2007 on the circumference of the second circle 203 having a longer radius than the first circle 202.

図2に示した制御処理部213は、演算によって求められた方位の測定結果225を出力端子226に出力する。出力端子226には、測定結果225として出力されるデータの種類に応じて、図示しないプリンタやディスプレイが接続されることになる。   The control processing unit 213 illustrated in FIG. 2 outputs the measurement result 225 of the orientation obtained by the calculation to the output terminal 226. A printer or a display (not shown) is connected to the output terminal 226 according to the type of data output as the measurement result 225.

<発明の第1の変形例>   <First Modification of Invention>

図3は、本発明の第1の変形例における第1〜第7の空中線素子の配置構造を示したものである。第1の円202の円周上には、図1と同様に第1〜第5の空中線素子2011〜2015が配置されている。この図で外枠301がビルの屋上で鉄塔を建てることのできるスペースであるとする。第1の円202が、図示のように外枠301の一方に偏った位置に配置されているとし、第6および第7の空中線素子2016、2017の2つを増設するとする。この場合、第6および第7の空中線素子2016、2017の2つと第1〜第5の空中線素子2011〜2015の内のいずれかが正三角形を構成するように第6および第7の空中線素子2016、2017の位置を定めることも可能である。しかしながら、外枠301内のスペースを有効活用して、一点鎖線302で示した二等辺三角形に近い形状で図示のように第6および第7の空中線素子2016、2017の位置を定める方が、全方位に対する方位測定の精度が上がる。 FIG. 3 shows the arrangement structure of the first to seventh antenna elements in the first modification of the present invention. On the circumference of the first circle 202, the first to fifth antenna elements 201 1 to 201 5 is arranged as in FIG. In this figure, it is assumed that the outer frame 301 is a space where a steel tower can be built on the roof of the building. First circle 202, and is disposed at a position offset to one of the outer frame 301 as shown, and installing additional two of the sixth and seventh antenna elements 201 6, 201 7. In this case, the sixth and seventh sixth and seventh as one of the antenna elements 201 6, 201 7 two and the first to fifth antenna elements 201 1 to 201 5 constitute the equilateral triangle it is also possible to determine the position of the antenna element 201 6, 201 7. However, by effectively utilizing the space in the outer frame 301, is better to determine the position of the sixth and seventh antenna elements 201 6, 201 7, as shown in a shape close to an isosceles triangle indicated by one-dot chain line 302 The accuracy of azimuth measurement for all directions is improved.

このように空中線素子群の第1の円202の外側に配置される第6および第7の空中線素子2016、2017は、たとえば第5の空中線素子2015と正三角形の各頂点を形成する位置に存在する必要はない。ただし、これら第6および第7の空中線素子2016、2017は、第1の円202の中心あるいは第1〜第5の空中線素子2011〜2015を基点とするときそれぞれ異なった方位に存在する必要がある。仮に、第5〜第7の空中線素子2015〜2017がすべて同一直線上に配置されていたとすると、この直線と直交する方向に近似した方向での方位の測定は精度よく行われるが、この直線と傾きがあまり変わらない方向での方位の測定の精度が十分向上しないからである。 Sixth and seventh antenna elements 201 6, 201 7 this is located outside the first circle 202 of the antenna element group such forms, for example each vertex of the fifth antenna element 201 5 and equilateral triangle It does not have to be in position. However, these sixth and seventh antenna elements 201 6, 201 7, present in orientation respectively different when the center or first to fifth base point antenna elements 201 1 to 201 5 of the first circle 202 There is a need to. Assuming that the antenna element 201 5-201 7 of fifth to seventh had been all arranged on the same straight line, the measurement of the orientation in a direction approximating the direction perpendicular to the straight lines is performed accurately, the This is because the accuracy of measuring the orientation in a direction where the inclination is not much different from the straight line is not sufficiently improved.

<発明の第2の変形例>   <Second Modification of Invention>

図4は、本発明の第2の変形例における第1〜第8の空中線素子の配置構造を示したものである。この第2の変形例では、第1〜第5の空中線素子2011〜2015に対して第6〜第8の空中線素子2016〜2018の3つの空中線素子を増設する場合の理想的な配置を示している。第5〜第8の空中線素子2015〜2018の各位置が一点鎖線311で示す正方形の各頂点と一致している。これは、第1の円202よりも半径が長い第2の円312の円周上に第5〜第8の空中線素子2015〜2018がそれぞれ位置していることを意味しており、最大の開口面積となる。 FIG. 4 shows the arrangement structure of the first to eighth antenna elements in the second modification of the present invention. In the second modification, Ideal When adding three antenna elements of the antenna element 201 6-201 8 of sixth to eighth against antenna element 201 1 to 201 5 of the first to fifth The arrangement is shown. Each position of the antenna element 201 5-201 8 of the eighth coincides with the vertices of a square indicated by dashed line 311. This means that the fifth to eighth antenna elements 201 5 to 2018 are positioned on the circumference of the second circle 312 having a radius larger than that of the first circle 202, respectively. Of the opening area.

なお、実施例および各変形例では、各空中線素子がすべて同一平面内に位置していることを前提として説明を行ったが、追加された第6〜第8の空中線素子2016〜2018が第1の円202の存在する面とは異なった上下位置に配置されていてもよい。これにより、方位だけでなく仰角や俯角の測定も可能になる。 In the embodiment and each modified example, the description has been made on the assumption that all the antenna elements are located in the same plane. However, the added sixth to eighth antenna elements 201 6 to 2018 are added. You may arrange | position in the up-down position different from the surface where the 1st circle | round | yen 202 exists. This makes it possible to measure not only the direction but also the elevation angle and depression angle.

また、実施例および変形例では第1の円202の円周上に第1〜第5の空中線素子2011〜2015が配置されるものとして説明したが、これらの空中線素子は全方位の測定に際して3つ以上であればその個数が特に限定されるものではないことは当然である。第1の円202の外側に配置する空中線素子の数も特に限定されるものでないことは当然である。 Although in the embodiment and the modifications described as the first to fifth antenna elements 201 1 to 201 5 is arranged on the circumference of the first circle 202, these antenna elements are measured in all directions Of course, the number is not particularly limited as long as it is three or more. Of course, the number of antenna elements arranged outside the first circle 202 is not particularly limited.

本発明の一実施例における方位測定装置を構成する空中線素子の二次元的な配置を示した配置説明図である。It is arrangement | positioning explanatory drawing which showed the two-dimensional arrangement | positioning of the antenna element which comprises the azimuth | direction measuring apparatus in one Example of this invention. 本実施例の方位測定装置の全体的な構成を表わしたブロック図である。It is a block diagram showing the whole structure of the azimuth | direction measuring apparatus of a present Example. 本発明の第1の変形例における第1〜第7の空中線素子の配置構造を示した配置説明図である。It is arrangement | positioning explanatory drawing which showed the arrangement structure of the 1st-7th antenna element in the 1st modification of this invention. 本発明の第2の変形例における第1〜第8の空中線素子の配置構造を示した配置説明図であるIt is arrangement | positioning explanatory drawing which showed the arrangement structure of the 1st-8th antenna element in the 2nd modification of this invention. 2つの空中線素子を使用した場合の方位測定原理を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the direction measurement principle at the time of using two antenna elements. 空中線素子を円周上に等間隔に5つ配置した5素子空中線の例を示した配置説明図である。It is arrangement | positioning explanatory drawing which showed the example of the 5-element antenna which arranged five antenna elements on the circumference at equal intervals. 図6の空中線装置よりも測定方位の精度を向上させる従来の空中線装置の一例を表わした配置説明図である。It is arrangement | positioning explanatory drawing showing an example of the conventional antenna apparatus which improves the precision of a measurement direction rather than the antenna apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

200
2011〜2015 第1〜第5の空中線素子(空中線素子群)
2015〜2018 第5〜第8の空中線素子
202 第1の円
203、312 第2の円
213 制御処理部
222 方位処理部
200
201 1-201 5 first to fifth antenna elements (antenna element group)
201 5 to 2018 5th to 8th antenna elements 202 1st circles 203 and 312 2nd circle 213 Control processing unit 222 Direction processing unit

Claims (3)

地上から所定の高さに固定的に位置する所望の点を原点と定めたときのその原点と同一の高さの平面に含まれ、その原点を中心とする所定の直径からなる円周上に複数の第1の空中線素子を等間隔に配置した空中線素子群と、
この空中線素子群を構成する前記第1の空中線素子のうちの特定の箇所の位置特定の頂点としたときの、残りの2箇所の頂点の位置前記特定の頂点から見て前記第1の空中線素子のそれ以外の位置する側で前記空中線素子群の前記円周を構成する円の外側の領域に配置され、かつ前記特定の頂点の位置から前記残りの2箇所の頂点の位置までのそれぞれの距離が等しく、これらの距離が前記残りの2箇所の頂点の位置を結ぶ距離よりも長くなるような位置に前記残りの2箇所の頂点の位置をそれぞれ配置された第2の空中線素子と、
前記円周上に配置された複数の第1の空中線素子の中から任意の2箇所の第1の空中線素子を選択して、目標となる電波の発信源の方向を、この方向に対するこれら2箇所の第1の空中線素子の経路差と電波の到来方向の関係式を用いて算出する第1の空中線素子単独使用時測定手段と、
前記残りの2箇所の頂点に存在する前記第2の空中線素子のうちの1箇所と、前記特定の頂点に存在する第1の空中線素子を選択して、前記目標となる電波の発信源の方向を、これらの経路差と電波の到来方向の関係式を用いて算出する第1および第2の空中線素子使用時測定手段と、
これら第1の空中線素子単独使用時測定手段と第1および第2の空中線素子使用時測定手段のうちの所望の測定手段を測定時に選択する測定時選択手段
とを具備することを特徴とする方位測定装置。
When a desired point that is fixedly located at a predetermined height from the ground is defined as the origin, it is included in a plane with the same height as the origin, and on a circle with a predetermined diameter centered on the origin An antenna element group in which a plurality of first antenna elements are arranged at equal intervals;
When a particular vertex positions of a specific one point of said first antenna elements constituting the antenna element group, wherein the position of the vertex of the remaining two positions as viewed from the particular vertex first The antenna element is disposed in a region outside the circle constituting the circumference of the antenna element group on the other side of the antenna element, and from the position of the specific vertex to the positions of the remaining two vertices A second antenna element in which the distances of the remaining two vertices are respectively arranged at positions where the distances are equal and these distances are longer than a distance connecting the positions of the remaining two vertices ; ,
Any two first antenna elements are selected from the plurality of first antenna elements arranged on the circumference, and the direction of the target radio wave source is set to the two directions with respect to this direction. A first antenna element single-use measuring means for calculating using a relational expression between the path difference of the first antenna element and the arrival direction of radio waves;
Select one of the second antenna elements existing at the remaining two vertices and the first antenna element present at the specific vertex, and the direction of the target radio wave source , Using the first and second antenna elements when using the relationship between these path differences and the direction of arrival of radio waves,
A measurement time selection means for selecting a desired measurement means among the first and second antenna element use measurement means at the time of measurement. A characteristic orientation measuring device.
前記複数の第1の空中線素子および第2の空中線素子は共に同一面に配置されていることを特徴とする請求項1記載の方位測定装置。   The azimuth measuring apparatus according to claim 1, wherein the plurality of first antenna elements and the second antenna elements are both arranged on the same plane. 前記複数の第1の空中線素子によって構成する面に対して前記残りの2箇所の頂点にそれぞれ存在する前記第2の空中線素子は垂直方向に距離を置い配置されていることを特徴とする請求項1記載の方位測定装置。 Wherein said second antenna element each present at the apex of the remaining two positions with respect to a plane formed by the plurality of first antenna elements, characterized in that it is arranged at a distance in the vertical direction Item 3. An orientation measuring apparatus according to item 1.
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