JP5683771B2

JP5683771B2 - Array antenna system

Info

Publication number: JP5683771B2
Application number: JP2008061097A
Authority: JP
Inventors: 秀一須賀
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2028-03-11
Also published as: JP2009216568A

Description

本発明は、電波または音波を観測することにより、これらの信号源を特定するアレイアンテナシステムに関し、特に、複数のアンテナ装置から収集されるデータを同期させる、換言すれば、同一のサンプリングクロックでサンプリングしたのと同様の結果を得るための技術に関する。 The present invention relates to an array antenna system that identifies these signal sources by observing radio waves or sound waves, and in particular, synchronizes data collected from a plurality of antenna devices, in other words, sampling with the same sampling clock. It relates to a technique for obtaining the same result as that described above.

従来は、複数のアンテナ装置を配列したアレイアンテナシステムを固定地点に設置し、信号源の方位および仰角を推定している。なお、アレイアンテナに関する技術は、例えば、非特許文献１に開示されている。
菊間信良：“アレーアンテナによる適応信号処理”，科学技術出版，１９９９ Conventionally, an array antenna system in which a plurality of antenna devices are arranged is installed at a fixed point, and the azimuth and elevation angle of a signal source are estimated. In addition, the technique regarding an array antenna is disclosed by the nonpatent literature 1, for example.
Nobuyoshi Kikuma: "Adaptive signal processing by array antenna", Science and Technology Publishing, 1999

ところで、複数のアンテナ装置を特定の場所に設置しなくとも、アレイアンテナシステムを構築し、信号源の方位および仰角を推定することができるアレイアンテナシステムが開発されている。 By the way, an array antenna system has been developed that can construct an array antenna system and estimate the azimuth and elevation angle of a signal source without installing a plurality of antenna devices at specific locations.

しかしながら、複数のアンテナ装置の各々は、受信された信号を自己の内部クロックでサンプリングすることによりデジタル化し、収集用データとしてデータ処理装置に送っている。したがって、データ処理装置が複数のアンテナ装置から受け取った収集用データは、区々の時刻（タイミング）でサンプリングされたものであり、アンテナ装置間のサンプルの正確な同期ができないという問題がある。 However, each of the plurality of antenna devices digitizes the received signal by sampling it with its own internal clock, and sends it to the data processing device as collection data. Therefore, the collection data received by the data processing device from the plurality of antenna devices is sampled at various times (timing), and there is a problem that accurate synchronization of the samples between the antenna devices cannot be performed.

本発明の課題は、アンテナ装置間のサンプルの正確な同期を行うことができるアレイアンテナシステムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an array antenna system capable of accurately synchronizing samples between antenna devices.

上記課題を解決するために、第１の発明は、離れた場所に配置された複数のアンテナ装置と、同期用の基準信号を発生して複数のアンテナ装置に送る基準信号発生装置と、複数のアンテナ装置からの信号を処理するデータ処理装置を備えたアレイアンテナシステムにおいて、複数のアンテナ装置の各々は、電波または音波を受信して電気信号に変換する信号変換器と、基準クロックを発生する基準クロック発生器と、信号変換器からの信号を、基準クロック発生器で発生された基準クロックを用いてサンプリングすることによりデジタル化し、収集用データとしてデータ処理装置に送るデータ収集用チャネル装置と、基準信号発生装置から受信した基準信号を、基準クロック発生器で発生された基準クロックを用いてサンプリングすることによりデジタル化し、同期用データとしてデータ処理装置に送る同期用チャネル装置とを備え、データ処理装置は、複数のアンテナ装置から送られてくる複数の同期用データの中の所定の同期用データと他の同期用データとの相関をとることにより相対的遅延時間を算出し、算出した相対的遅延時間に応じて複数のアンテナ装置から受信した複数の収集用データを補正し、複数の収集用データを同期させ、同期された複数の収集用データを用いて信号源の方位を測定することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a first invention includes a plurality of antenna devices arranged at distant locations, a reference signal generating device that generates a reference signal for synchronization and sends the reference signal to the plurality of antenna devices, and a plurality of antenna devices. In an array antenna system including a data processing device that processes a signal from an antenna device, each of the plurality of antenna devices includes a signal converter that receives radio waves or sound waves and converts them into an electrical signal, and a reference that generates a reference clock A clock generator, a data collection channel device that digitizes the signal from the signal converter by sampling using the reference clock generated by the reference clock generator, and sends the data to the data processing device as collection data; and a reference The reference signal received from the signal generator is sampled using the reference clock generated by the reference clock generator. A synchronization channel device that is digitized and sent to the data processing device as synchronization data. The data processing device includes predetermined synchronization data in the plurality of synchronization data transmitted from the plurality of antenna devices and others. The relative delay time is calculated by correlating with the synchronization data, and the plurality of collection data received from the plurality of antenna devices is corrected according to the calculated relative delay time, and the plurality of collection data is It is characterized in that the direction of the signal source is measured using a plurality of synchronized collection data .

また、第２の発明は、離れた場所に配置された複数のアンテナ装置と、複数のアンテナ装置からの信号を処理するデータ処理装置とを備えたアレイアンテナシステムにおいて、複数のアンテナ装置の各々は、電波または音波を受信して電気信号に変換する信号変換器と、基準クロックを発生する基準クロック発生器と、信号変換器からの信号を、基準クロック発生器で発生された基準クロックを用いてサンプリングすることによりデジタル化し、収集用データとしてデータ処理装置に送るとともに、信号変換器からの信号のうちの航法衛星からの信号を、基準クロック発生器で発生された基準クロックを用いてサンプリングすることによりデジタル化し、同期用データとしてデータ処理装置に送る同期用データ装置とを備え、データ処理装置は、複数のアンテナ装置から送られてくる信号に含まれる衛星の擬似距離または位相距離のアンテナ装置毎の差を算出し、算出した差に相当する時刻誤差分に応じて複数のアンテナ装置から受信した複数の収集用データを補正し、複数の収集用データを同期させることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an array antenna system including a plurality of antenna devices arranged at distant locations and a data processing device for processing signals from the plurality of antenna devices. A signal converter that receives radio waves or sound waves and converts it into an electrical signal, a reference clock generator that generates a reference clock, and a signal from the signal converter using a reference clock generated by the reference clock generator It is digitized by sampling and sent to the data processing device as collection data, and the signal from the navigation satellite among the signals from the signal converter is sampled using the reference clock generated by the reference clock generator. A data processing device comprising: a data processing device comprising: a data processing device comprising: The difference between the satellite pseudoranges or phase distances included in the signals transmitted from the plurality of antenna devices is calculated for each antenna device, and received from the plurality of antenna devices according to the time error corresponding to the calculated difference. A plurality of collection data is corrected, and the plurality of collection data is synchronized.

また、第３の発明は、第２の発明において、同期用の基準信号を発生して複数のアンテナ装置に送る基準信号発生装置を備え、複数のアンテナ装置の各々は、基準信号発生装置から受信した基準信号を、基準クロック発生器で発生された基準クロックを用いてサンプリングすることによりデジタル化し、第２同期用データとしてデータ処理装置に送る同期用チャネル装置を備え、データ処理装置は、複数のアンテナ装置から送られてくる複数の第２同期用データの中の所定の第２同期用データと他の第２同期用データとの相関をとることにより相対的遅延時間を算出し、算出した相対的遅延時間に応じて複数のアンテナ装置から受信した複数の収集用データを補正し、複数の収集用データを同期させることを特徴とする。 According to a third aspect, in the second aspect, a reference signal generator is provided that generates a reference signal for synchronization and sends the reference signal to a plurality of antenna devices, and each of the plurality of antenna devices receives from the reference signal generator. The synchronization signal is digitized by sampling the reference signal generated using the reference clock generated by the reference clock generator, and sent to the data processor as the second synchronization data. Relative delay time is calculated by correlating predetermined second synchronization data and other second synchronization data among the plurality of second synchronization data sent from the antenna device, and calculating the relative The plurality of collection data received from the plurality of antenna devices is corrected according to the target delay time, and the plurality of collection data is synchronized.

また、第４の発明は、第２又は第３の発明において、データ処理装置は、さらに、算出した差に対し、複数のアンテナ装置から受け取った複数周波数による電離層伝搬遅延量補正、周波数間バイアス補正および対流圏伝搬遅延量補正を行い、
電離層伝搬遅延量補正は、式（１３）

（ここで、τは、前記時刻誤差分を示し、Ｍは位相距離が連続して収集されている期間のデータ数を示し、Ｎは同期に使用する衛星の数を示し、ｃは光速を示し、ΔＦ ^ｓ k,jは位相距離差を示し、Δρ ^ｓ k,jは擬似距離差を示す。）
によって得られた前記時刻誤差分を用いて求められることを特徴とする。 According to a fourth aspect, in the second or third aspect, the data processing apparatus further corrects the ionospheric propagation delay amount and the inter-frequency bias correction based on the plurality of frequencies received from the plurality of antenna apparatuses with respect to the calculated difference. and stomach line the troposphere propagation delay amount correction,
The ionospheric propagation delay correction is expressed by equation (13).

(Where τ represents the time error, M represents the number of data in a period during which phase distances are continuously collected, N represents the number of satellites used for synchronization, and c represents the speed of light. ^, ΔF s ^k, j represents a phase distance difference, Δρ ^{s k,} j denotes the pseudo distance difference.)
It is calculated | required using the said time error part obtained by .

第１の発明によれば、複数のアンテナ装置から送られてくる複数の同期用データの中の所定の同期用データと他の同期用データとの相関をとることにより相対的遅延時間を算出し、算出した相対的遅延時間に応じて複数のアンテナ装置から受信した複数の収集用データを補正し、複数の収集用データを同期させるので、複数のアンテナ装置から受信した複数の収集用データは、１つのサンプリングクロックを用いて収集したものと同じ状態になる。その結果、データ処理装置においてアンテナ装置間のサンプルの正確な同期が可能になる。 According to the first aspect of the present invention, the relative delay time is calculated by correlating the predetermined synchronization data among the plurality of synchronization data transmitted from the plurality of antenna devices and the other synchronization data. Since the plurality of collection data received from the plurality of antenna devices is corrected according to the calculated relative delay time and the plurality of collection data is synchronized, the plurality of collection data received from the plurality of antenna devices is This is the same state as that collected using one sampling clock. As a result, it is possible to accurately synchronize the samples between the antenna devices in the data processing device.

また、第２の発明によれば、複数のアンテナ装置から送られてくる信号に含まれる擬似距離または位相距離のアンテナ装置毎の差を算出し、算出した差に相当する時刻誤差分に応じて複数のアンテナ装置から受信した複数の収集用データを補正し、複数の収集用データを同期させるので、複数のアンテナ装置が数１００ｍ〜数ｋｍの距離を置いて配置されていても、それらから受信した複数の収集用データは、１つのサンプリングクロックを用いて収集したものと同じ状態になる。その結果、データ処理装置においてアンテナ装置間のサンプルの正確な同期が可能になる。 Further, according to the second invention, the difference between the antenna devices of the pseudo distance or the phase distance included in the signals transmitted from the plurality of antenna devices is calculated, and the time error corresponding to the calculated difference is calculated. Corrects multiple collection data received from multiple antenna devices and synchronizes multiple collection data, so even if multiple antenna devices are placed at a distance of several hundreds of meters to several kilometers, they are received from them The plurality of collected data are in the same state as those collected using one sampling clock. As a result, it is possible to accurately synchronize the samples between the antenna devices in the data processing device.

また、第３の発明によれば、第１の発明の効果と第２の発明の効果とが得られる。 Further, according to the third invention, the effects of the first invention and the effects of the second invention can be obtained.

また、第４の発明によれば、さらに、算出した差に対し、アンテナ装置から受け取った複数周波数による電離層伝搬遅延量補正、周波数間バイアス補正および対流圏伝搬遅延量補正を行うので、複数のアンテナ装置が数１０ｋｍ〜数１００ｋｍの距離を置いて配置されていても、それらから受信した複数の収集用データは、１つのサンプリングクロックを用いて収集したものと同じ状態になる。その結果、データ処理装置においてアンテナ装置間のサンプルの正確な同期が可能になる。 Further, according to the fourth aspect of the present invention, since the ionospheric propagation delay correction, inter-frequency bias correction, and tropospheric propagation delay correction are performed on the calculated difference based on a plurality of frequencies received from the antenna apparatus, the plurality of antenna apparatuses Are arranged at a distance of several tens km to several hundred km, a plurality of collection data received from them are in the same state as those collected using one sampling clock. As a result, it is possible to accurately synchronize the samples between the antenna devices in the data processing device.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施例１に係るアレイアンテナシステムの構成を示す図である。このアレイアンテナシステムは、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナ装置１_１〜１_N、データ処理装置２、データサーバ装置３および基準信号発生装置４から構成されている。なお、図示は省略しているが、このアレイアンテナシステムの外部に測位用の衛星が存在する。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an array antenna system according to Embodiment 1 of the present invention. This array antenna system includes N (N is an integer of 2 or more) antenna devices 1 ₁ to 1 _N , a data processing device 2, a data server device 3, and a reference signal generation device 4. Although not shown, a positioning satellite exists outside the array antenna system.

Ｎ個のアンテナ装置１_１〜１_Nの各々は、移動可能である。Ｎ個のアンテナ装置１_１〜１_Nの各々（以下、各アンテナ装置を特に区別する必要がない場合は「アンテナ装置１」で代表して説明する）において、電波または音波を受信することにより得られた信号は、無線通信または有線通信によりデータ処理装置２に送られる。 Each of the _N antenna devices 1 ₁ to 1 _N is movable. Obtained by receiving radio waves or sound waves in each of the _N antenna devices 1 ₁ to 1 _N (hereinafter referred to as “antenna device 1” when there is no need to distinguish each antenna device). The received signal is sent to the data processing device 2 by wireless communication or wired communication.

図２は、アンテナ装置１の詳細な構成を示すブロック図である。アンテナ装置１は、基準クロック発生器１１、データ収集用チャネル装置１２および同期用チャネル装置１３を備えている。 FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the antenna device 1. The antenna device 1 includes a reference clock generator 11, a data collection channel device 12, and a synchronization channel device 13.

基準クロック発生器１１は、アンテナ装置１の内部でサンプリングに使用する基準クロックを発生する。この基準クロック発生器１１で発生された基準クロックは、データ収集用チャネル装置１２および同期用チャネル装置１３に送られる。 The reference clock generator 11 generates a reference clock used for sampling inside the antenna device 1. The reference clock generated by the reference clock generator 11 is sent to the data collecting channel device 12 and the synchronization channel device 13.

データ収集用チャネル装置１２は、受信する信号の数に対応する数のデジタル化装置１２ａを備えている。このデジタル化装置１２ａは、電波を受信して電気信号に変換するアンテナ、または、音声を入力して電気信号に変換するマイクロフォンといった信号変換器（いずれも図示しない）から送られてくる信号を、基準クロック発生器１１で発生された基準クロックを用いてサンプリングすることによりデジタル化し、収集用データ（収集用信号）としてデータ処理装置２に送る。 The data collection channel device 12 includes a number of digitizing devices 12a corresponding to the number of signals to be received. The digitizing device 12a receives a signal sent from a signal converter (not shown) such as an antenna that receives radio waves and converts them into electric signals, or a microphone that inputs sound and converts them into electric signals. The signal is digitized by sampling using the reference clock generated by the reference clock generator 11 and sent to the data processing device 2 as collection data (collection signal).

同期用チャネル装置１３は、デジタル化装置１３ａを備えている。このデジタル化装置１３ａは、基準信号発生装置４から電気信号として送られてくる基準信号を、基準クロック発生器１１で発生された基準クロックを用いてサンプリングすることによりデジタル化し、同期用データ（同期用信号）としてデータ処理装置２に送る。 The synchronization channel device 13 includes a digitizing device 13a. The digitizing device 13a digitizes the reference signal sent as an electrical signal from the reference signal generating device 4 by sampling it using the reference clock generated by the reference clock generator 11, and synchronizes data (synchronized data). Signal) to the data processing device 2.

なお、基準信号発生装置４から送られてくる基準信号として光信号を用いることができる。この場合、同期用チャネル装置１３は、さらに、光電変換装置１３ｂを備え、光電変換装置１３ｂは、光信号で送られてくる基準信号を電気信号に変換した後に、デジタル化装置１３ａに送る。 An optical signal can be used as the reference signal sent from the reference signal generator 4. In this case, the synchronization channel device 13 further includes a photoelectric conversion device 13b. The photoelectric conversion device 13b converts a reference signal transmitted as an optical signal into an electric signal, and then transmits the electric signal to the digitization device 13a.

データ処理装置２は、アンテナ装置１から送られてくる同期用データに基づき、該アンテナ装置１から送られてくる収集用データを同期させるための同期処理を施す。このデータ処理装置２で行われる同期処理の詳細は後述する。データ処理装置２で同期処理が施された収集用データは、データサーバ装置３に送られる。このデータ処理装置２も移動可能である。 The data processing device 2 performs a synchronization process for synchronizing the collection data sent from the antenna device 1 based on the synchronization data sent from the antenna device 1. Details of the synchronization processing performed in the data processing device 2 will be described later. The collection data that has been subjected to the synchronization processing by the data processing device 2 is sent to the data server device 3. This data processing device 2 is also movable.

データサーバ装置３は、データ処理装置２によって収集された全てのデータおよびデータ処理装置２によって処理されたデータを保存する。 The data server device 3 stores all data collected by the data processing device 2 and data processed by the data processing device 2.

基準信号発生装置４は、時刻を同期させるための基準となる基準信号を発生する。この基準信号発生装置４で発生された基準信号は、電気信号または光信号がある。電気信号の場合ケーブルによって直接に、全てのアンテナ装置１_１〜１_Nに送られる。光信号の場合、基準信号発生装置4より発生した光が、ケーブルを介さずに、全てのアンテナ装置１_１〜１_Nに送られる。 The reference signal generator 4 generates a reference signal that serves as a reference for synchronizing time. The reference signal generated by the reference signal generator 4 is an electric signal or an optical signal. In the case of an electric signal, it is sent directly to all antenna devices 1 ₁ to 1 _N via a cable. In the case of an optical signal, the light generated from the reference signal generating device 4 is sent to all the antenna devices 1 ₁ to 1 _N without going through a cable.

なお、電気信号の場合ケーブルとして、光ケーブルを用いることができる。この場合、アンテナ装置１の内部の同期用チャネル装置１３に、上述したように、光電変換装置１３ｂが設けられる。基準信号が光信号の場合、パルス化された光を用いることもできる。この場合、光電変換装置１３では、パルス化された光を受信して電気信号に変換し、このパルス周期を基準クロックとするように構成できる。基準信号が電気信号の場合、基準信号の周波数帯域は、データ収集用チャネル装置１２で扱われる信号の周波数帯域とは別の周波数帯域に設定するのが好ましい。 In the case of an electrical signal, an optical cable can be used as the cable. In this case, the photoelectric conversion device 13b is provided in the synchronization channel device 13 inside the antenna device 1 as described above. When the reference signal is an optical signal, pulsed light can also be used. In this case, the photoelectric conversion device 13 can be configured to receive the pulsed light and convert it into an electrical signal, and to use this pulse period as a reference clock. When the reference signal is an electrical signal, the frequency band of the reference signal is preferably set to a frequency band different from the frequency band of the signal handled by the data collection channel device 12.

また、基準信号発生装置４で基準信号が発生されてから各アンテナ装置１の同期用チャネル装置１３に到達するまでの時間差をあらかじめ測定しておき、後に、各アンテナ装置１で受け取った基準信号を、時間差分だけ補正するように構成するのが好ましい。 In addition, the time difference from when the reference signal is generated by the reference signal generator 4 until it reaches the synchronization channel device 13 of each antenna device 1 is measured in advance, and the reference signal received by each antenna device 1 is later determined. It is preferable to configure so as to correct only the time difference.

次に、データ処理装置２で行われる同期処理の詳細を説明する。データ処理装置２で行われる同期処理は、複数のアンテナ装置１_１〜１_Nから送られてくる収集用データおよび同期用データを使用し、各アンテナ装置１で収集されたデータを同期させる処理、換言すれば、各アンテナ装置１におけるデータのサンプリングは、同一のサンプリングクロックを用いて行われたのと同様の結果を得るための処理を実行する。 Next, details of the synchronization processing performed in the data processing device 2 will be described. The synchronization processing performed by the data processing device 2 uses the collection data and the synchronization data sent from the plurality of antenna devices 1 ₁ to 1 _N, and synchronizes the data collected by each antenna device 1. In other words, the sampling of data in each antenna device 1 executes a process for obtaining the same result as that performed using the same sampling clock.

具体的には、データ処理装置２は、アンテナ装置ｋ（ｋ＝１_１〜１_N）からの同期用データをｘｋ，ｒｅｆ、アンテナ装置ｌ（ｌ＝１_１〜１_N、ｌ≠ｋ）からの同期用データをｘｌ，ｒｅｆとし、下記（１）式にしたがって、アンテナ装置ｋおよびアンテナ装置ｌから送られてくる同期用データの（Ｍ＋１）サンプルについて、アンテナ装置ｌについてτだけずらしながらアンテナ装置ｋとの相関をとり、相関値Ｒref,k,l(τ)を求める。このとき、もっとも相関が高くなったτが、アンテナ装置ｋを基準としたアンテナ装置ｌの時刻のずれになる。

Specifically, the data processing device 2 receives the synchronization data from the antenna device k (k = 1 ₁ to 1 _N ) from xk, ref and the antenna device l (l = 1 ₁ to 1 _N , l ≠ k). , Xl, ref, and (M + 1) samples of the synchronization data sent from the antenna device k and the antenna device l according to the following equation (1) while shifting the antenna device l by τ: Correlation with k is obtained to obtain a correlation value Rref, k, l (τ). At this time, τ having the highest correlation is a time lag of the antenna device 1 with respect to the antenna device k.

サンプリング周波数をｆ_ｓとすると、アンテナ装置ｋの収集用データを基準に、アンテナ装置ｌの収集用データの時刻の補正を、下記（２）式にしたがって、τ分だけ行う。このとき、アンテナ装置ｌの収集用データはｘｌとする。

Assuming that the sampling frequency is f _s , correction of the time of the collection data of the antenna device l is performed by τ according to the following equation (2) based on the collection data of the antenna device k. At this time, the collection data of the antenna device l is assumed to be xl.

この操作をデータサンプルｕ＝１〜（Ｎ−Ｍ／２）分だけ行って収集用データを同期させる。他のアンテナ装置からの収集用データについても、各アンテナ装置からの同期用データとアンテナ装置ｋからの同期用データとの相関をとり、収集用データを同期させる。 This operation is performed for the data samples u = 1 to (N−M / 2) to synchronize the collection data. For the data for collection from other antenna devices, the data for collection is correlated with the data for synchronization from the antenna device k to synchronize the data for collection.

データ処理装置２は、以上の処理によって各アンテナ装置１からの収集用データを同期させた後に、同期処理が施された収集用データを用いて信号源の方位および仰角を推定する処理などを実行する。 The data processing device 2 synchronizes the collection data from each antenna device 1 by the above processing, and then performs processing for estimating the azimuth and elevation angle of the signal source using the collection data subjected to the synchronization processing. To do.

このように実施例1のアレイアンテナシステムによれば、複数のアンテナ装置から送られてくる複数の同期用データの中の所定の同期用データと他の同期用データとの相関をとることにより相対的遅延時間を算出し、算出した相対的遅延時間に応じて複数のアンテナ装置から受信した複数の収集用データを補正し、複数の収集用データを同期させるので、複数のアンテナ装置から受信した複数の収集用データは、１つのサンプリングクロックを用いて収集したものと同じ状態になる。したがって、複数のアンテナ装置を配列したアレイアンテナシステムを同一クロックでデータ収集したのと同様の正確な同期が可能になる。 As described above, according to the array antenna system of the first embodiment, the correlation between the predetermined synchronization data and the other synchronization data among the plurality of synchronization data transmitted from the plurality of antenna devices is made relative. A plurality of collection data received from a plurality of antenna devices is calculated by correcting a plurality of collection data received from a plurality of antenna devices according to the calculated relative delay time and synchronizing a plurality of collection data. The data for collection is the same as that collected using one sampling clock. Therefore, it is possible to perform the same accurate synchronization as that in which an array antenna system in which a plurality of antenna devices are arranged is collected with the same clock.

図３は、本発明の実施例２に係るアレイアンテナシステムの構成を示す図である。このアレイアンテナシステムは、Ｎ個のアンテナ装置５_１〜５_N、データ処理装置６およびデータサーバ装置７から構成されている。なお、図示は省略しているが、このアレイアンテナシステムの外部に測位用の衛星が存在する。 FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the array antenna system according to the second embodiment of the present invention. The array antenna system includes N antenna devices 5 _{1 to} 5 _N , a data processing device 6 and a data server device 7. Although not shown, a positioning satellite exists outside the array antenna system.

Ｎ個のアンテナ装置５_１〜５_Nの各々は、移動可能である。Ｎ個のアンテナ装置５_１〜５_Nの各々（以下、特に区別する必要がない場合は「アンテナ装置５」で代表して説明する）において、電波または音波を受信することにより得られた信号は、無線通信または有線通信によりデータ処理装置６に送られる。このアンテナ装置５の詳細は後述する。 Each of the _N antenna devices 5 _{1 to} 5 _N is movable. A signal obtained by receiving radio waves or sound waves in each of the _N antenna devices 5 _{1 to} 5 _N (hereinafter referred to as “antenna device 5” when there is no particular distinction) is The data is transmitted to the data processing device 6 by wireless communication or wired communication. Details of the antenna device 5 will be described later.

データ処理装置６は、航法衛星（ＧＰＳ衛星、Ｇａｌｉｌｅｏ衛星、Ｇｌｏｎａｓｓ衛星、準天頂衛星等）からの信号を受信したアンテナ装置５から送られてくる同期用の信号に基づき、該アンテナ装置５から送られてくる収集用データを同期させるための同期処理を施す。このデータ処理装置６の詳細は後述する。データ処理装置６で同期処理が施された収集用データは、データサーバ装置７に送られる。このデータ処理装置６も移動可能である。 The data processing device 6 transmits a signal from the antenna device 5 based on a synchronization signal sent from the antenna device 5 that has received a signal from a navigation satellite (GPS satellite, Galileo satellite, Glonass satellite, quasi-zenith satellite, etc.). A synchronization process is performed to synchronize the collected data. Details of the data processing device 6 will be described later. The collection data that has been subjected to the synchronization processing by the data processing device 6 is sent to the data server device 7. This data processing device 6 is also movable.

データサーバ装置７は、データ処理装置６によって収集された全てのデータおよびデータ処理装置６によって処理されたデータを保存する。このデータサーバ装置７の詳細は後述する。 The data server device 7 stores all data collected by the data processing device 6 and data processed by the data processing device 6. Details of the data server device 7 will be described later.

次に、アンテナ装置５の詳細を説明する。図４は、アンテナ装置５の構成を示すブロック図である。このアンテナ装置５は、信号処理部５ａと電源部５ｂを備えている。 Next, details of the antenna device 5 will be described. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the antenna device 5. The antenna device 5 includes a signal processing unit 5a and a power supply unit 5b.

信号処理部５ａは、基準クロック発生器５０、第１航法衛星信号受信用アンテナ５１、アンプ５２、通信電波受信アンテナ５３、アンプ５４、第１航法衛星信号受信装置５９、周波数変換器６０、デジタイザ６１、データ暗号化装置６４を備えている。 The signal processing unit 5a includes a reference clock generator 50, a first navigation satellite signal receiving antenna 51, an amplifier 52, a communication radio wave receiving antenna 53, an amplifier 54, a first navigation satellite signal receiving device 59, a frequency converter 60, and a digitizer 61. The data encryption device 64 is provided.

また、信号処理部５ａは、第２航法衛星信号受信用アンテナ５５、アンプ５６、第２航法衛星信号受信装置６２を備えても良く、備えなくても良い。 The signal processing unit 5a may or may not include the second navigation satellite signal receiving antenna 55, the amplifier 56, and the second navigation satellite signal receiving device 62.

また、図５では、上記構成にさらにマイクロフォン（以下、「マイク」と略する）５７、アンプ５８、デジタイザ６３を備えているが、上記構成に代えて、マイクロフォン５７、アンプ５８、デジタイザ６３、基準クロック発生器５０、データ暗号化装置６４のみを備える構成でも良い。 In FIG. 5, a microphone (hereinafter abbreviated as “microphone”) 57, an amplifier 58, and a digitizer 63 are further provided in the above-described configuration. A configuration including only the clock generator 50 and the data encryption device 64 may be adopted.

さらに、信号処理部５ａは、スイッチ６５、衛星通信送信器６６、衛星通信アンテナ６７、マイクロ波送信機６８、マイクロ波通信アンテナ６９、無線ＬＡＮ送信機７０、光ＬＡＮ変換器７１および光変換器７２の少なくとも1つを備え、スイッチ６５で選択することができる。 Further, the signal processing unit 5a includes a switch 65, a satellite communication transmitter 66, a satellite communication antenna 67, a microwave transmitter 68, a microwave communication antenna 69, a wireless LAN transmitter 70, an optical LAN converter 71, and an optical converter 72. And at least one of them can be selected by the switch 65.

基準クロック発生器５０は、アンテナ装置５の内部でサンプリングに使用する基準クロックを発生する。この基準クロック発生器５０で発生された基準クロックは、第１航法衛星信号受信装置５９、周波数変換器６０、デジタイザ６１、第２航法衛星信号受信装置６２およびデジタイザ６３に送られる。 The reference clock generator 50 generates a reference clock used for sampling inside the antenna device 5. The reference clock generated by the reference clock generator 50 is sent to the first navigation satellite signal receiving device 59, the frequency converter 60, the digitizer 61, the second navigation satellite signal receiving device 62, and the digitizer 63.

第１航法衛星信号受信用アンテナ５１は、航法衛星からの電波を受信して電気信号に変換し、アンプ５２を介して航法衛星信号受信装置５９に送る。通信電波受信アンテナ５３は、通信用の電波を受信して電気信号に変換し、アンプ５４を介して周波数変換器６０に送る。第２航法衛星信号受信用アンテナ５５は、航法衛星からの電波を受信して電気信号に変換し、アンプ５６を介して第２航法衛星信号受信装置６２に送る。マイク５７は、音声を電気信号に変換してアンプ５８を介してデジタイザ６３に送る。これら第１航法衛星信号受信用アンテナ５１、通信電波受信アンテナ５３、第２航法衛星信号受信用アンテナ５５およびマイク５７は、本発明の信号変換器に対応する。 The first navigation satellite signal receiving antenna 51 receives radio waves from the navigation satellite, converts them into electrical signals, and sends them to the navigation satellite signal receiving device 59 via the amplifier 52. The communication radio wave receiving antenna 53 receives radio waves for communication, converts them into electric signals, and sends them to the frequency converter 60 via the amplifier 54. The second navigation satellite signal receiving antenna 55 receives radio waves from the navigation satellite, converts them into electric signals, and sends them to the second navigation satellite signal receiving device 62 via the amplifier 56. The microphone 57 converts the sound into an electric signal and sends it to the digitizer 63 via the amplifier 58. The first navigation satellite signal receiving antenna 51, the communication radio wave receiving antenna 53, the second navigation satellite signal receiving antenna 55, and the microphone 57 correspond to the signal converter of the present invention.

第１航法衛星信号受信装置５９は、第１航法衛星信号受信用アンテナ５１からアンプ５２を介して送られてくる信号を、基準クロック発生器５０で発生された基準クロックを用いてサンプリングすることによりデジタル化し、同期用データとしてデータ暗号化装置６４に送る。 The first navigation satellite signal receiving device 59 samples the signal transmitted from the first navigation satellite signal receiving antenna 51 via the amplifier 52 by using the reference clock generated by the reference clock generator 50. Digitized and sent to the data encryption device 64 as data for synchronization.

周波数変換器６０は、通信電波受信アンテナ５３からアンプ５４を介して送られてくる信号の周波数を、基準クロック発生器５０で発生された基準クロックに基づき変換し、デジタイザ６１に送る。デジタイザ６１は、周波数変換器６０から送られてくる信号を、基準クロック発生器５０で発生された基準クロックを用いてサンプリングすることによりデジタル化し、収集用データとしてデータ暗号化装置６４に送る。 The frequency converter 60 converts the frequency of the signal transmitted from the communication radio wave receiving antenna 53 via the amplifier 54 based on the reference clock generated by the reference clock generator 50 and sends the converted signal to the digitizer 61. The digitizer 61 digitizes the signal sent from the frequency converter 60 by sampling using the reference clock generated by the reference clock generator 50 and sends it to the data encryption device 64 as collection data.

第２航法衛星信号受信装置６２は、第２航法衛星信号受信用アンテナ５５からアンプ５６を介して送られてくる信号を、基準クロック発生器５０で発生された基準クロックを用いてサンプリングすることによりデジタル化し、同期用データとしてデータ暗号化装置６４に送る。 The second navigation satellite signal receiving device 62 samples the signal transmitted from the second navigation satellite signal receiving antenna 55 via the amplifier 56 by using the reference clock generated by the reference clock generator 50. Digitized and sent to the data encryption device 64 as data for synchronization.

デジタイザ６３は、マイク５７からアンプ５８を介して送られてくる信号を、基準クロック発生器５０で発生された基準クロックを用いてサンプリングすることによりデジタル化し、収集用データとしてデータ暗号化装置６４に送る。 The digitizer 63 digitizes the signal sent from the microphone 57 via the amplifier 58 by using the reference clock generated by the reference clock generator 50, and sends it to the data encryption device 64 as collection data. send.

データ暗号化装置６４は、第１航法衛星信号受信装置５９、デジタイザ６１、第２航法衛星信号受信装置６２およびデジタイザ６３から送られてくる信号を暗号化し、スイッチ６５に送る。 The data encryption device 64 encrypts signals sent from the first navigation satellite signal reception device 59, the digitizer 61, the second navigation satellite signal reception device 62, and the digitizer 63, and sends them to the switch 65.

スイッチ６５は、データ暗号化装置６４から送られてくる暗号化された信号を、衛星通信送信器６６、マイクロ波送信機６８、無線ＬＡＮ送信機７０、光ＬＡＮ変換器７１または光変換器７２のいずれかに送るかを切り替える。 The switch 65 transmits the encrypted signal sent from the data encryption device 64 to the satellite communication transmitter 66, the microwave transmitter 68, the wireless LAN transmitter 70, the optical LAN converter 71, or the optical converter 72. Switch between sending to one.

衛星通信送信器６６は、データ暗号化装置６４からスイッチ６５を介して送られてくる暗号化された信号を変調し、衛星通信アンテナ６７に送る。衛星通信アンテナ６７は、衛星通信送信器６６から送られてくる信号を電波に変換し、データ処理装置６に送信する。 The satellite communication transmitter 66 modulates the encrypted signal sent from the data encryption device 64 via the switch 65 and sends it to the satellite communication antenna 67. The satellite communication antenna 67 converts the signal transmitted from the satellite communication transmitter 66 into a radio wave and transmits it to the data processing device 6.

マイクロ波送信機６８は、データ暗号化装置６４からスイッチ６５を介して送られてくる暗号化された信号を変調し、マイクロ波通信アンテナ６９に送る。マイクロ波通信アンテナ６９は、マイクロ波送信機６８から送られてくる信号を電波に変換し、データ処理装置６に送信する。 The microwave transmitter 68 modulates the encrypted signal sent from the data encryption device 64 via the switch 65 and sends the modulated signal to the microwave communication antenna 69. The microwave communication antenna 69 converts the signal transmitted from the microwave transmitter 68 into a radio wave and transmits it to the data processing device 6.

無線ＬＡＮ送信機７０は、データ暗号化装置６４からスイッチ６５を介して送られてくる暗号化された信号を、電波に変換してデータ処理装置６に送信する。光ＬＡＮ変換器７１は、データ暗号化装置６４からスイッチ６５を介して送られてくる暗号化された信号を、光ＬＡＮケーブルを介してデータ処理装置６に送信する。光変換器７２は、データ暗号化装置６４からスイッチ６５を介して送られてくる暗号化された信号を、光ケーブルを介してデータ処理装置６に送信する。 The wireless LAN transmitter 70 converts the encrypted signal sent from the data encryption device 64 via the switch 65 into a radio wave and transmits it to the data processing device 6. The optical LAN converter 71 transmits the encrypted signal sent from the data encryption device 64 via the switch 65 to the data processing device 6 via the optical LAN cable. The optical converter 72 transmits the encrypted signal sent from the data encryption device 64 via the switch 65 to the data processing device 6 via the optical cable.

電源部５ｂは、信号処理部５ａに電力を供給する。この電源部５ｂは、バッテリ８１、太陽電池パネル８２、風力発電装置８３、燃料電池８４、波力発電装置８５および海洋温度差発電装置８６のいずれかを備えても良く、あるいはこれらの全てを備えても良く、あるいはこれらを組み合わせても良い。通常の使用状態では、太陽電池パネル８２、風力発電装置８３、燃料電池８４、波力発電装置８５または海洋温度差発電装置８６といった複数の発電装置の少なくとも１つから信号処理部５ａに電力が供給されるとともに、バッテリ８１に供給される。発電装置の発電が十分でない場合は、にバッテリ８１からの電力が信号処理部５ａに供給される。これにより、アンテナ装置５は、地上、海上または空で独立して動作可能になっている。 The power supply unit 5b supplies power to the signal processing unit 5a. The power supply unit 5b may include any one of the battery 81, the solar cell panel 82, the wind power generator 83, the fuel cell 84, the wave power generator 85, and the ocean temperature difference power generator 86, or all of them. Or a combination of these. In a normal use state, power is supplied to the signal processing unit 5a from at least one of a plurality of power generation devices such as the solar cell panel 82, the wind power generation device 83, the fuel cell 84, the wave power generation device 85, or the ocean temperature difference power generation device 86. And supplied to the battery 81. When the power generation by the power generation device is not sufficient, the power from the battery 81 is supplied to the signal processing unit 5a. As a result, the antenna device 5 can operate independently on the ground, at sea, or in the air.

上記のように構成されるアンテナ装置５において、第１航法衛星信号受信用アンテナ５１、通信電波受信アンテナ５３または第２航法衛星信号受信用アンテナ５５で受信された電波、または、マイク５７で受信された音波は電気信号に変換された後、第１航法衛星信号受信装置５９、周波数変換器６０およびデジタイザ６１、第２航法衛星信号受信装置６２、または、デジタイザ６３によってデジタル信号にそれぞれ変換される。このデジタル信号への変換に使用される基準クロックとしては、基準クロック発生器５０により発生されたものが使用される。 In the antenna device 5 configured as described above, radio waves received by the first navigation satellite signal receiving antenna 51, the communication radio wave receiving antenna 53 or the second navigation satellite signal receiving antenna 55, or received by the microphone 57. The sound waves are converted into electrical signals, and then converted into digital signals by the first navigation satellite signal receiver 59, the frequency converter 60 and the digitizer 61, the second navigation satellite signal receiver 62, or the digitizer 63, respectively. As the reference clock used for the conversion to the digital signal, the reference clock generated by the reference clock generator 50 is used.

基準クロック発生器５０により発生された基準クロックは、周波数変換器６０、デジタイザ６１およびデジタイザ６３の他に、第１航法衛星信号受信装置５９および第２航法衛星信号受信装置６２にも供給される。これにより、アンテナ装置５の全てを１つの基準クロックで動作させるように構成されている。 The reference clock generated by the reference clock generator 50 is supplied to the first navigation satellite signal receiver 59 and the second navigation satellite signal receiver 62 in addition to the frequency converter 60, the digitizer 61, and the digitizer 63. Thereby, all the antenna devices 5 are configured to operate with one reference clock.

第１航法衛星信号受信用アンテナ５１および第１航法衛星信号受信装置５９の他に、第２航法衛星信号受信用アンテナ５５および第２航法衛星信号受信装置６２が設けられているのは、電波を受信するアンテナ装置５の位置および姿勢を把握するためである。この場合、第１航法衛星信号受信装置５９および第２航法衛星信号受信装置６２は、電離層が測位に及ぼす影響を軽減するため、複数の周波数を受信できるものとする。さらに、第１航法衛星信号受信用アンテナ５１と第２航法衛星信号受信用アンテナ５５との間の距離は、設置する前に精密に測定され、測定精度の確認用に使用される。 In addition to the first navigation satellite signal receiving antenna 51 and the first navigation satellite signal receiving device 59, the second navigation satellite signal receiving antenna 55 and the second navigation satellite signal receiving device 62 are provided for transmitting radio waves. This is for grasping the position and posture of the receiving antenna device 5. In this case, the first navigation satellite signal receiver 59 and the second navigation satellite signal receiver 62 can receive a plurality of frequencies in order to reduce the influence of the ionosphere on positioning. Further, the distance between the first navigation satellite signal receiving antenna 51 and the second navigation satellite signal receiving antenna 55 is accurately measured before installation, and is used for confirmation of measurement accuracy.

第１航法衛星信号受信装置５９および第２航法衛星信号受信装置６２から出力される同期用データは、衛星信号の擬似距離、位相距離、（単純）測位結果、航法暦（エフェメリス）情報などを含む。 The synchronization data output from the first navigation satellite signal receiving device 59 and the second navigation satellite signal receiving device 62 includes the pseudorange, phase distance, (simple) positioning result, navigation calendar (ephemeris) information, etc. of the satellite signal. .

次に、データ処理装置６の詳細を説明する。図５は、データ処理装置６の構成を示すブロック図である。このデータ処理装置６は、衛星通信アンテナ２１、マイクロ波通信アンテナ２２、衛星通信受信機２３、マイクロ波受信機２４、無線ＬＡＮ受信機２５、光ＬＡＮ変換機２６、光変換器２７の少なくとも１つを備え、１つをスイッチ２８で選択することができる。 Next, details of the data processing device 6 will be described. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the data processing device 6. The data processing device 6 includes at least one of a satellite communication antenna 21, a microwave communication antenna 22, a satellite communication receiver 23, a microwave receiver 24, a wireless LAN receiver 25, an optical LAN converter 26, and an optical converter 27. 1 can be selected by the switch 28.

また、データ処理装置６は、データ暗号解読装置２９、サンプリングクロック同期装置３０、航法衛星信号受信用アンテナ３１、アンプ３２、航法衛星信号受信装置３３、航法衛星信号処理装置３４、通信信号処理装置３５および音声信号処理装置３６を備えているが、これらの少なくとも１1つを備えていれば良い。 The data processing device 6 includes a data decryption device 29, a sampling clock synchronization device 30, a navigation satellite signal receiving antenna 31, an amplifier 32, a navigation satellite signal receiving device 33, a navigation satellite signal processing device 34, and a communication signal processing device 35. The audio signal processing device 36 is provided, but it is sufficient that at least one of them is provided.

衛星通信アンテナ２１は、アンテナ装置５の衛星通信アンテナ６７から送信された電波を受信して電気信号に変換し、衛星通信受信機２３に送る。マイクロ波通信アンテナ２２は、アンテナ装置５のマイクロ波通信アンテナ６９から送信されたマイクロ波を受信して電気信号に変換し、マイクロ波受信機２４に送る。 The satellite communication antenna 21 receives the radio wave transmitted from the satellite communication antenna 67 of the antenna device 5, converts it into an electrical signal, and sends it to the satellite communication receiver 23. The microwave communication antenna 22 receives the microwave transmitted from the microwave communication antenna 69 of the antenna device 5, converts it into an electrical signal, and sends it to the microwave receiver 24.

衛星通信受信機２３は、衛星通信アンテナ２１から送られてくる信号を復調し、スイッチ２８に送る。マイクロ波受信機２４は、マイクロ波通信アンテナ２２から送られてくる信号を復調し、スイッチ２８に送る。無線ＬＡＮ受信機２５は、アンテナ装置５の無線ＬＡＮ送信機７０から送信された電波を受信して電気信号に変換し、スイッチ２８に送る。光ＬＡＮ変換機２６は、アンテナ装置５の光ＬＡＮ変換器７１から光ＬＡＮケーブルを介して受信した信号を、スイッチ２８に送る。光変換器２７は、アンテナ装置５の光変換器７２から光ケーブルを介して受信した信号を、スイッチ２８に送る。 The satellite communication receiver 23 demodulates the signal sent from the satellite communication antenna 21 and sends it to the switch 28. The microwave receiver 24 demodulates the signal sent from the microwave communication antenna 22 and sends it to the switch 28. The wireless LAN receiver 25 receives the radio wave transmitted from the wireless LAN transmitter 70 of the antenna device 5, converts it into an electrical signal, and sends it to the switch 28. The optical LAN converter 26 sends a signal received from the optical LAN converter 71 of the antenna device 5 via the optical LAN cable to the switch 28. The optical converter 27 sends a signal received from the optical converter 72 of the antenna device 5 via the optical cable to the switch 28.

スイッチ２８は、衛星通信受信機２３、マイクロ波受信機２４、無線ＬＡＮ受信機２５、光ＬＡＮ変換機２６または光変換器２７のいずれかを選択する。このスイッチ２８で選択された衛星通信受信機２３、マイクロ波受信機２４、無線ＬＡＮ受信機２５、光ＬＡＮ変換機２６または光変換器２７のいずれかから送られてくる信号は、データ暗号解読装置２９に送られる。 The switch 28 selects any one of the satellite communication receiver 23, the microwave receiver 24, the wireless LAN receiver 25, the optical LAN converter 26, and the optical converter 27. A signal sent from any of the satellite communication receiver 23, the microwave receiver 24, the wireless LAN receiver 25, the optical LAN converter 26, or the optical converter 27 selected by the switch 28 is a data decryption device. 29.

データ暗号解読装置２９は、衛星通信受信機２３、マイクロ波受信機２４、無線ＬＡＮ受信機２５、光ＬＡＮ変換機２６または光変換器２７からスイッチ２８を介して送られてくる暗号化された信号を解読し、サンプリングクロック同期装置３０、航法衛星信号処理装置３４およびデータサーバ装置７に送る。 The data decryption device 29 is an encrypted signal sent from the satellite communication receiver 23, the microwave receiver 24, the wireless LAN receiver 25, the optical LAN converter 26, or the optical converter 27 via the switch 28. Is sent to the sampling clock synchronizer 30, the navigation satellite signal processor 34, and the data server device 7.

サンプリングクロック同期装置３０は、データ暗号解読装置２９から送られてくる解読された信号に含まれる収集用データおよび同期用データ、つまり複数のアンテナ装置５から送られてくる収集用データおよび同期用データを使用し、各アンテナ装置で収集されたデータを同期させる処理、換言すれば、各アンテナ装置におけるサンプリングは、同一のサンプリングクロックを用いて行われたのと同様の結果を得るための処理を実行する。 The sampling clock synchronization device 30 collects data and synchronization data included in the decrypted signal sent from the data decryption device 29, that is, collection data and synchronization data sent from the plurality of antenna devices 5. To synchronize the data collected at each antenna device, in other words, the sampling at each antenna device performs processing to obtain the same result as that performed using the same sampling clock To do.

具体的には、サンプリングクロック同期装置３０は、以下の処理を行う。すなわち、航法衛星から放送される２周波の信号Ｌ１およびＬ２の送信・受信時間による擬似距離（コード距離、シュードレンジ）とキャリア位相による擬似距離（フェーズ距離）は、（３）式および（４）式でそれぞれ表すことができる。

Specifically, the sampling clock synchronization device 30 performs the following processing. That is, the pseudo distance (code distance, pseudo range) based on the transmission / reception times of the two-frequency signals L1 and L2 broadcast from the navigation satellite and the pseudo distance (phase distance) based on the carrier phase are expressed by Equations (3) and (4). Each can be represented by a formula.

ここで
ρ：擬似（コード）距離
Φ：位相
λ：波長
λ×φ：位相（フェーズ）距離
ｒ：真の距離
Ｃ：光速
ｆ：周波数
δｔu：受信機時刻誤差
Ｉ：電離層伝搬遅延量
δｔs：衛星時刻誤差
Ｔ：対流圏伝搬遅延量
Ｎａｍｂ：整数不確定値
ε：観測誤差
ｋ：アンテナインデックス
ｓ：衛星インデックス
アンテナ装置５の間の距離が数１００ｍ〜数ｋｍ程度と近い場合、（３）式および（４）式中の電離層伝搬遅延量および対流圏伝搬遅延量の値はほぼ同じになる。そのため、アンテナ装置５の間のコード距離差およびフェーズ距離差は、次のようになる。同一周波数間で差をとるため、Ｌ１またはＬ２の添え字を削除している。

Where ρ: pseudo (code) distance Φ: phase λ: wavelength λ × φ: phase (phase) distance r: true distance C: speed of light f: frequency δtu: receiver time error I: ionospheric propagation delay δts: satellite Time error T: Tropospheric propagation delay amount Namb: Integer uncertain value ε: Observation error k: Antenna index s: Satellite index When the distance between the antenna devices 5 is close to about several hundreds m to several km, the equation (3) and ( 4) The values of the ionospheric propagation delay and the tropospheric propagation delay in the equation are almost the same. Therefore, the cord distance difference and the phase distance difference between the antenna devices 5 are as follows. In order to take a difference between the same frequencies, the subscript L1 or L2 is deleted.

（５）式には、アンテナ装置ｋに対するアンテナ装置ｌの受信機時刻誤差が現れている。フェーズ距離についても同様であるが、整数不確定値が残されている。コード距離差の方が観測誤差が大きいため、（５）式および（６）式の両方を使い整数不確定値を除く。このとき、フェーズ距離を連続的に受信できなくなった場合は、（５）式の値をそのまま使用する。

In the equation (5), the receiver time error of the antenna device l with respect to the antenna device k appears. The same is true for the phase distance, but an integer uncertain value remains. Since the difference in code distance has a larger observation error, the integer uncertain value is excluded using both the equations (5) and (6). At this time, when the phase distance cannot be received continuously, the value of the equation (5) is used as it is.

ここで、Ｍは、フェーズ距離が連続して収集されている期間のデータ数を示す。Ｎは、同期に使用する衛星の数を示す。同期に使用する衛星は、極力高仰角の衛星を使用するのが好ましい。サンプリングクロック同期装置３０は、この時刻誤差を使用し、収集用データのサンプリングクロックによる補正を（２）式にしたがって実行する。サンプリングクロック同期装置３０による処理結果は、通信信号処理装置３５および音声信号処理装置３６に送られる。 Here, M indicates the number of data during a period in which the phase distance is continuously collected. N indicates the number of satellites used for synchronization. The satellite used for synchronization is preferably a satellite having a high elevation angle as much as possible. The sampling clock synchronizer 30 uses this time error and executes correction of the collection data by the sampling clock according to the equation (2). The processing result by the sampling clock synchronizer 30 is sent to the communication signal processor 35 and the audio signal processor 36.

航法衛星信号受信用アンテナ３１は、航法衛星からの電波を受信して電気信号に変換し、アンプ３２を介して航法衛星信号受信装置３３に送る。航法衛星信号受信装置３３は、航法衛星信号受信用アンテナ３１からアンプ３２を介して送られてくる信号をデジタル化し、航法衛星信号処理装置３４に送る。 The navigation satellite signal receiving antenna 31 receives radio waves from the navigation satellite, converts them into electric signals, and sends them to the navigation satellite signal receiving device 33 via the amplifier 32. The navigation satellite signal receiving device 33 digitizes the signal sent from the navigation satellite signal receiving antenna 31 via the amplifier 32 and sends it to the navigation satellite signal processing device 34.

航法衛星信号処理装置３４は、アンテナ装置５の第１航法衛星信号受信装置５９および第２航法衛星信号受信装置６２から送信されたデータを処理するとともに、データ処理装置６の位置を確認するために、航法衛星信号受信装置３３から出力されるデータも合わせて処理をする。 The navigation satellite signal processing device 34 processes the data transmitted from the first navigation satellite signal receiving device 59 and the second navigation satellite signal receiving device 62 of the antenna device 5 and confirms the position of the data processing device 6. The data output from the navigation satellite signal receiver 33 is also processed.

具体的には、航法衛星信号処理装置３４は、アンテナ装置５の第１航法衛星信号受信装置５９あるいは第２航法衛星信号受信装置６２から送信されたデータに含まれる測位位置を基に概算位置を求め、第１航法衛星信号受信装置５９あるいは第２航法衛星信号受信装置６２から出力されたデータに含まれる擬似距離、位相距離および衛星航法情報を用いて単純測位を実施し、上記概算位置と比較して第１航法衛星信号受信装置５９あるいは第２航法衛星信号受信装置６２の動作チェックを行う。航法衛星信号受信装置３３から送信されたデータに含まれる測位位置を基に概算位置を求め、前記概算位置との差をとることにより、第１航法衛星信号受信アンテナあるいは第２航法衛星受信アンテナと航法衛星信号受信アンテナ３１との相対ベクトルを求め、相対的な位置関係をチェックする。さらに、第１航法衛星信号受信装置５９あるいは第２航法衛星信号受信装置６２、航法衛星信号受信装置３３から送信されたデータに含まれる擬似距離、位相距離および衛星航法情報を用い、第１航法衛星信号受信アンテナ５３あるいは第２航法衛星受信アンテナ５５と航法衛星信号受信アンテナ３１とのキネマティック測位を行い、相対的な位置関係をチェックする。 Specifically, the navigation satellite signal processing device 34 calculates the approximate position based on the positioning position included in the data transmitted from the first navigation satellite signal receiving device 59 or the second navigation satellite signal receiving device 62 of the antenna device 5. The simple positioning is performed using the pseudorange, the phase distance and the satellite navigation information included in the data output from the first navigation satellite signal receiver 59 or the second navigation satellite signal receiver 62, and compared with the approximate position. Then, the operation of the first navigation satellite signal receiver 59 or the second navigation satellite signal receiver 62 is checked. By calculating the approximate position based on the positioning position included in the data transmitted from the navigation satellite signal receiving device 33 and taking the difference from the approximate position, the first navigation satellite signal receiving antenna or the second navigation satellite receiving antenna A relative vector with respect to the navigation satellite signal receiving antenna 31 is obtained, and the relative positional relationship is checked. Further, the first navigation satellite signal receiver 59, the second navigation satellite signal receiver 62, and the pseudo-range, phase distance, and satellite navigation information included in the data transmitted from the navigation satellite signal receiver 33 are used. The kinematic positioning of the signal receiving antenna 53 or the second navigation satellite receiving antenna 55 and the navigation satellite signal receiving antenna 31 is performed, and the relative positional relationship is checked.

アンテナ装置５に第１航法衛星信号受信装置５９および第２航法衛星信号受信装置６２がある場合、こららの装置から送信されたデータに含まれる測位位置を基に概算位置を求め、第１航法衛星信号受信装置５９および第２航法衛星信号受信装置から出力されたデータに含まれる擬似距離、位相距離および衛星航法情報を用いて単純測位を実施し、上記概算位置と比較して第１航法衛星信号受信装置５９あるいは第２航法衛星信号受信装置６２の動作チェックを行う。このとき、第１航法装置衛星信号受信装置５９出力データおよび第２航法衛星信号受信装置出力データを基に、キネマティック測位を実施し、第１航法衛星信号受信アンテナ５３と第２航法衛星信号受信アンテナ５５間の距離を精密に測定し、事前に測定した前記アンテナ間の距離との比較をすることにより第１航法衛星信号受信装置５９、第２航法衛星信号受信装置６２の動作のチェックを行う。このキネマティック測位により第１航法衛星信号受信アンテナ５３と、第２航法衛星信号受信アンテナ５５位置概算位置から、アンテナの方向を求める。 When the antenna device 5 includes the first navigation satellite signal receiving device 59 and the second navigation satellite signal receiving device 62, the approximate position is obtained based on the positioning position included in the data transmitted from these devices, and the first navigation is obtained. Simple positioning is performed using the pseudorange, phase distance, and satellite navigation information included in the data output from the satellite signal receiver 59 and the second navigation satellite signal receiver, and the first navigation satellite is compared with the approximate position. The operation of the signal receiver 59 or the second navigation satellite signal receiver 62 is checked. At this time, kinematic positioning is performed based on the output data of the first navigation satellite signal receiver 59 and the second navigation satellite signal receiver, and the first navigation satellite signal receiving antenna 53 and the second navigation satellite signal are received. The distance between the antennas 55 is accurately measured, and the operation of the first navigation satellite signal receiving device 59 and the second navigation satellite signal receiving device 62 is checked by comparing with the previously measured distance between the antennas. . By this kinematic positioning, the direction of the antenna is obtained from the approximate positions of the first navigation satellite signal receiving antenna 53 and the second navigation satellite signal receiving antenna 55.

さらに、航法衛星信号受信装置３３から送信されたデータに含まれる測位位置を基に概算位置を求め、前記概算位置との差をとることにより、第１航法衛星信号受信アンテナ５３および第２航法衛星受信アンテナ５５と航法衛星信号受信アンテナ３１との相対ベクトルを求め、相対的な位置関係をチェックする。さらに、第１航法衛星信号受信装置５９および第２航法衛星信号受信装置６２、航法衛星信号受信装置３３から送信されたデータに含まれる擬似距離、位相距離および衛星航法情報を用い、第１航法衛星信号受信アンテナ５３および第２航法衛星受信アンテナ５５と航法衛星信号受信アンテナ３１とのキネマティック測位を行い、相対的な位置関係をチェックする。 Further, the first navigation satellite signal receiving antenna 53 and the second navigation satellite are obtained by obtaining an approximate position based on the positioning position included in the data transmitted from the navigation satellite signal receiving device 33 and taking the difference from the approximate position. A relative vector between the receiving antenna 55 and the navigation satellite signal receiving antenna 31 is obtained, and the relative positional relationship is checked. Further, the first navigation satellite signal receiver 59, the second navigation satellite signal receiver 62, and the pseudo-range, phase distance, and satellite navigation information included in the data transmitted from the navigation satellite signal receiver 33 are used to obtain the first navigation satellite. Kinematic positioning of the signal receiving antenna 53, the second navigation satellite receiving antenna 55, and the navigation satellite signal receiving antenna 31 is performed to check the relative positional relationship.

このとき、複数の周波数を利用できれば、擬似距離に含まれる電離層誤差を軽減し測位を実施する。 At this time, if a plurality of frequencies can be used, the ionospheric error included in the pseudorange is reduced and positioning is performed.

通信信号処理装置３５は、サンプリングクロック同期装置３０から送られてくる収集用データに基づき、受信された信号の方位および仰角を求める。また、複数のアンテナ装置で受信された輻輳した信号から、別々の信号は統計的に独立であるという仮定に基づく独立成分分析手法を用い、輻輳した信号をそれぞれ分離する。そして、分離した信号から、スペクトル、変調形式、方位、仰角、周波数ジッタ、バースト信号の間隔等といった特徴量を求め、分離された信号自体と特徴量をデータサーバ装置７に保存する。また、特徴量と予めデータサーバ装置７に用意されているデータベースとを比較し、信号を同定する。さらに、１回の分離処理で出力される信号セット間で相関の高いものを、同じ信号とみなしセット間で連結する。 The communication signal processing device 35 obtains the azimuth and elevation angle of the received signal based on the collection data sent from the sampling clock synchronization device 30. In addition, the congested signals are separated from the congested signals received by the plurality of antenna devices by using an independent component analysis method based on the assumption that the separate signals are statistically independent. Then, feature quantities such as spectrum, modulation format, azimuth, elevation angle, frequency jitter, and burst signal interval are obtained from the separated signals, and the separated signals themselves and the feature quantities are stored in the data server device 7. Further, the feature quantity is compared with a database prepared in advance in the data server device 7 to identify the signal. Further, signals having high correlation between signal sets output in one separation process are regarded as the same signal and are connected between sets.

なお、独立成分分析手法については、例えば、「Aapo Hyvarinen,et.al:"Independent Component Analysis”, John Wiley& Sons,Inc,2001」に開示されている。 The independent component analysis technique is disclosed in, for example, “Aapo Hyvarinen, et.al:“ Independent Component Analysis ”, John Wiley & Sons, Inc, 2001”.

信号の到来方向（仰角および方位角）を算出する場合には、複数のアンテナ装置が必要である。複数のアンテナ装置を配置し、アンテナ装置への到来時間差および位相差から、全体のアンテナ配置に対する到来方向を決定する。このため、アンテナ装置の全体的な配置を知る必要があり、アンテナの姿勢、アンテナ位相中心、各アンテナの相対位置を知るため、各アンテナ装置に備えられた２つの航法衛星信号受信装置から出力されたデータは航法衛星信号処理装置３４で処理される。 When calculating the arrival direction (elevation angle and azimuth angle) of a signal, a plurality of antenna devices are required. A plurality of antenna devices are arranged, and the arrival direction for the whole antenna arrangement is determined from the arrival time difference and the phase difference to the antenna device. For this reason, it is necessary to know the overall arrangement of the antenna device, and in order to know the attitude of the antenna, the antenna phase center, and the relative position of each antenna, it is output from the two navigation satellite signal receiving devices provided in each antenna device. The data is processed by the navigation satellite signal processing unit 34.

音声信号処理装置３６は、サンプリングクロック同期装置３０から送られてくる収集用データに基づき、複数のアンテナ装置５に備えられているマイク５７で収録された輻輳した音声信号から、別々の信号は統計的に独立であるという仮定に基づく独立成分分析手法を用い、輻輳した信号をそれぞれ分離する。そして、分離した信号から、スペクトル、変調形式、方位、仰角、周波数ジッタ、バースト信号の間隔等といった特徴量を求め、分離された信号自体と特徴量をデータサーバ装置７に保存する。また、特徴量と予めデータサーバ装置７に用意されているデータベースとを比較し、信号を同定する。さらに、１回の分離処理で出力される信号セット間で相関の高いものを、同じ信号とみなしセット間で連結する。 The audio signal processing device 36, based on the collection data sent from the sampling clock synchronization device 30, separates statistical signals from the congested audio signals recorded by the microphones 57 provided in the plurality of antenna devices 5. Independent component analysis based on the assumption that the signals are independent is used to separate the congested signals. Then, feature quantities such as spectrum, modulation format, azimuth, elevation angle, frequency jitter, and burst signal interval are obtained from the separated signals, and the separated signals themselves and the feature quantities are stored in the data server device 7. Further, the feature quantity is compared with a database prepared in advance in the data server device 7 to identify the signal. Further, signals having high correlation between signal sets output in one separation process are regarded as the same signal and are connected between sets.

データサーバ装置７は、データ処理装置６で収集された全てのデータおよび処理されたデータを保存する保存用記録装置７ａを備えている。また、データサーバ装置７には、保存用記録装置７ａの状態および管理を行うために、表示装置および操作装置（いずれも図示しない）が設けられている。 The data server device 7 includes a storage recording device 7a for storing all data collected by the data processing device 6 and processed data. Further, the data server device 7 is provided with a display device and an operation device (both not shown) in order to manage and manage the storage recording device 7a.

このように実施例２のアレイアンテナシステムによれば、複数のアンテナ装置から送られてくる信号に含まれる擬似距離または位相距離のアンテナ装置毎の差を算出し、算出した差に相当する時刻誤差分に応じて複数のアンテナ装置から受信した複数の収集用データを補正し、複数の収集用データを同期させるので、複数のアンテナ装置が数１００ｍ〜数ｋｍの距離を置いて配置されていても、それらから受信した複数の収集用データは、１つのサンプリングクロックを用いて収集したものと同じ状態になる。その結果、データ処理装置において正確なデータ処理が可能になる。 As described above, according to the array antenna system of the second embodiment, the difference between the pseudo-ranges or the phase distances included in the signals transmitted from the plurality of antenna devices for each antenna device is calculated, and the time error corresponding to the calculated difference is calculated. Since the plurality of collection data received from the plurality of antenna devices are corrected according to the minutes and the plurality of collection data are synchronized, even if the plurality of antenna devices are arranged at a distance of several hundreds of meters to several kilometers The plurality of collection data received from them are in the same state as those collected using one sampling clock. As a result, accurate data processing can be performed in the data processing apparatus.

本発明の実施例３に係るアレイアンテナシステムは、データ処理装置６のサンプリングクロック同期装置３０の動作を除けば、上述した実施例２に係るアレイアンテナシステムと同じである。以下、実施例２と相違する部分のみを説明する。 The array antenna system according to the third embodiment of the present invention is the same as the array antenna system according to the second embodiment described above, except for the operation of the sampling clock synchronization device 30 of the data processing device 6. Only the parts different from the second embodiment will be described below.

アンテナ装置５の間の距離が数１０ｋｍ〜数１００ｋｍ程度になると、（３）式および（４）式中の電離層伝搬遅延量および対流圏伝搬遅延量の値はほぼ同じであると考えることができなくなってくる。そのため、アンテナ装置５の間の擬似距離差および位相距離差を複数周波数による電離層伝搬遅延量の推定と対流圏伝搬遅延量の補正を行う必要がある。擬似距離差から計算した電離層伝搬遅延量と位相距離から計算した電離層伝搬遅延量をそれぞれ（８）式および（９）式に示す。

When the distance between the antenna devices 5 is about several tens km to several hundred km, the values of the ionosphere propagation delay amount and the troposphere propagation delay amount in the equations (3) and (4) cannot be considered to be substantially the same. Come. Therefore, it is necessary to estimate the ionospheric propagation delay amount and correct the tropospheric propagation delay amount with respect to the pseudo-range difference and the phase distance difference between the antenna devices 5 by a plurality of frequencies. The ionospheric propagation delay amount calculated from the pseudorange difference and the ionospheric propagation delay amount calculated from the phase distance are shown in equations (8) and (9), respectively.

ここで、
ρ：擬似（コード）距離
Φ：位相
λ：波長
λ×φ：位相（フェーズ）距離
ｒ：真の距離
Ｃ：光速
ｆ：周波数
δｔu：受信機時刻誤差
Ｉ：電離層伝搬遅延量
δｔs：衛星時刻誤差
Ｔ：対流圏伝搬遅延量
Ｎａｍｂ：整数不確定値
ε：観測誤差
Δbias：衛星・受信機内の周波数間バイアス
この中のΔbiasは、周波数間のバイアスであり、衛星および受信機（アンテナ装置５）においてそれぞれ発生するものであり、事前に推定または測定しておく。（９）式中の整数不確定値は、位相距離が連続して収集されている場合は固定値となる。 here,
ρ: pseudo (code) distance Φ: phase λ: wavelength λ × φ: phase (phase) distance r: true distance C: speed of light f: frequency δtu: receiver time error I: ionospheric propagation delay δts: satellite time error T: Tropospheric propagation delay amount Namb: Integer uncertain value ε: Observation error Δbias: Bias between frequencies in satellite / receiver Δbias in this is a bias between frequencies in the satellite and the receiver (antenna device 5). It occurs and is estimated or measured in advance. The integer uncertain value in equation (9) is a fixed value when the phase distance is continuously collected.

位相距離による電離層伝搬遅延量を使用する方が観測誤差を少なくできるため、次の処理を行い、位相距離による電離層伝搬遅延量を推定する。

Since the observation error can be reduced by using the ionospheric propagation delay amount due to the phase distance, the following processing is performed to estimate the ionospheric propagation delay amount due to the phase distance.

ここで、Ｍは、位相距離が連続して収集されている期間のデータ数を示す。連続して位相距離を使用できない場合は、擬似距離による値を使用する。 Here, M indicates the number of data in a period in which the phase distance is continuously collected. If the phase distance cannot be used continuously, the value based on the pseudo distance is used.

対流圏伝搬遅延量補正は、Saastamoinenの式などを利用し補正値を計算する。なお、Saastamoinenの式については、「Pratap Misra,PerEnge,"GLOBAL POSITIONIG SYSTEM Signals,Measurements,and Performance.",Ganga-Jamuna Press,2001」に説明されている。これらを考慮して、アンテナ装置ｋとアンテナ装置ｌの差をとる。

For tropospheric propagation delay correction, a correction value is calculated using Saastamoinen's formula. The Saastamoinen equation is described in “Pratap Misra, PerEnge,“ GLOBAL POSITIONIG SYSTEM Signals, Measurements, and Performance. ”, Ganga-Jamuna Press, 2001”. Taking these into account, the difference between the antenna device k and the antenna device l is taken.

（１１）式および（１２）式の右辺は、（５）式および（６）式と同じになる。（１１）式および（１２）式の両方を使い整数不確定値を除く。このとき、位相距離を連続的に受信できなくなった場合は、（１１）式の値をそのまま使用する。

The right side of the expressions (11) and (12) is the same as the expressions (5) and (6). Integer uncertain values are removed using both equations (11) and (12). At this time, if the phase distance cannot be received continuously, the value of equation (11) is used as it is.

ここで、Ｍは、位相距離が連続して収集されている期間のデータ数を示す。Ｎは、同期に使用する衛星の数を示す。同期に使用する衛星は、極力高仰角の衛星を使用するのが好ましい。サンプリングクロック同期装置３０は、この時刻誤差を使用し、収集用データのサンプリングクロックによる補正を（２）式にしたがって実行する。サンプリングクロック同期装置３０による処理結果は、通信信号処理装置３５および音声信号処理装置３６に送られる。 Here, M indicates the number of data in a period in which the phase distance is continuously collected. N indicates the number of satellites used for synchronization. The satellite used for synchronization is preferably a satellite having a high elevation angle as much as possible. The sampling clock synchronizer 30 uses this time error and executes correction of the collection data by the sampling clock according to the equation (2). The processing result by the sampling clock synchronizer 30 is sent to the communication signal processor 35 and the audio signal processor 36.

図６は、本発明の実施例４に係るアレイアンテナシステムの主要部の構成を示すブロック図である。実施例４のアレイアンテナシステムは、図６に示す基準信号発生装置４及びアンテナ装置５、図５に示すデータ処理装置６及びデータサーバ装置７を備えている。アンテナ装置５は、図４に示す実施例２のアンテナ装置に同期用チャネル装置１３を追加している。 FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the main part of the array antenna system according to the fourth embodiment of the present invention. The array antenna system according to the fourth embodiment includes a reference signal generating device 4 and an antenna device 5 shown in FIG. 6, and a data processing device 6 and a data server device 7 shown in FIG. In the antenna device 5, a synchronization channel device 13 is added to the antenna device of the second embodiment shown in FIG.

同期用チャネル装置１３は、図２に示すようなデジタル化装置１３ａを備えている。このデジタル化装置１３ａは、基準信号発生装置４から電気信号あるいは光信号として送られてくる基準信号を、基準クロック発生器５０で発生された基準クロックを用いてサンプリングすることによりデジタル化し、第２同期用データとしてデータ暗号化装置６４に送る。 The synchronization channel device 13 includes a digitizing device 13a as shown in FIG. The digitizing device 13a digitizes the reference signal sent from the reference signal generating device 4 as an electrical signal or an optical signal by sampling using the reference clock generated by the reference clock generator 50, and the second signal The data is sent to the data encryption device 64 as synchronization data.

データ暗号化装置６４で暗号化された同期用データは、衛星通信送信器６６及び衛星通信アンテナ６７、マイクロ波送信機６８及びマイクロ波通信アンテナ６９、無線ＬＡＮ送信機７０、光ＬＡＮ変換器７１、光変換器７２のいずれかを介してデータ処理装置６に送られる。 The synchronization data encrypted by the data encryption device 64 includes a satellite communication transmitter 66 and a satellite communication antenna 67, a microwave transmitter 68 and a microwave communication antenna 69, a wireless LAN transmitter 70, an optical LAN converter 71, The data is sent to the data processing device 6 via any one of the optical converters 72.

データ処理装置６は、複数のアンテナ装置５ａから送られてくる複数の第２同期用データの中の所定の第２同期用データと他の第２同期用データとの相関をとることにより相対的遅延時間を算出し、算出した相対的遅延時間に応じて複数のアンテナ装置５ａから受信した複数の収集用データを補正し、複数の収集用データを同期させる。 The data processing device 6 performs relative processing by correlating predetermined second synchronization data and other second synchronization data among the plurality of second synchronization data transmitted from the plurality of antenna devices 5a. The delay time is calculated, the plurality of collection data received from the plurality of antenna devices 5a are corrected according to the calculated relative delay time, and the plurality of collection data are synchronized.

このように実施例４のアレイアンテナシステムによれば、実施例２のアレイアンテナシステムに、実施例１のアレイアンテナシステムの基準信号発生装置４と同期用チャネル装置１３を追加したので、実施例１のアレイアンテナシステムの効果と実施例２のアレイアンテナシステムの効果とが得られる。 Thus, according to the array antenna system of the fourth embodiment, the reference signal generating device 4 and the synchronization channel device 13 of the array antenna system of the first embodiment are added to the array antenna system of the second embodiment. The effect of the array antenna system of the second embodiment and the effect of the array antenna system of the second embodiment can be obtained.

本発明は、複数の地点にアンテナ装置を配置してアレイアンテナシステムを構成する場合に適用することができる。 The present invention can be applied to the case where an array antenna system is configured by arranging antenna devices at a plurality of points.

本発明の実施例１に係るアレイアンテナシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the array antenna system which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係るアレイアンテナシステムで使用されるアンテナ装置の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the antenna apparatus used with the array antenna system which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例２に係るアレイアンテナシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the array antenna system which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例２に係るアレイアンテナシステムで使用されるアンテナ装置の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the antenna apparatus used with the array antenna system which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例２に係るアレイアンテナシステムで使用されるデータ処理装置およびデータサーバ装置の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the data processing apparatus and data server apparatus which are used with the array antenna system which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例４に係るアレイアンテナシステムの主要部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the principal part of the array antenna system which concerns on Example 4 of this invention.

Explanation of symbols

１、１_１〜１_N、５、５_１〜５_N アンテナ装置
２、６データ処理装置
３、７データサーバ装置
４基準信号発生装置
１１基準クロック発生器
１２データ収集用チャネル装置
１３同期用チャネル装置 1, 1 ₁ to 1 _N 5, 5, 5 _{1 to} 5 _N antenna devices 2, 6 Data processing device 3, 7 Data server device 4 Reference signal generator 11 Reference clock generator 12 Data collection channel device 13 Synchronization channel device

Claims

A plurality of antenna devices arranged at distant locations;
A reference signal generator for generating a reference signal for synchronization and sending it to the plurality of antenna devices;
In an array antenna system comprising a data processing device for processing signals from the plurality of antenna devices,
Each of the plurality of antenna devices is
A signal converter that receives radio waves or sound waves and converts them into electrical signals;
A reference clock generator for generating a reference clock; and
A data collection channel device that digitizes the signal from the signal converter by sampling using a reference clock generated by the reference clock generator, and sends it to the data processing device as collection data;
A synchronization channel device that digitizes the reference signal received from the reference signal generator by sampling using the reference clock generated by the reference clock generator, and sends it to the data processing device as synchronization data; ,
The data processing device includes:
Relative delay time is calculated by correlating predetermined synchronization data among the plurality of synchronization data sent from the plurality of antenna devices and other synchronization data, and the calculated relative delay time And correcting the plurality of collection data received from the plurality of antenna devices according to the method, synchronizing the plurality of collection data, and measuring the orientation of the signal source using the synchronized plurality of collection data An array antenna system.

A plurality of antenna devices arranged at distant locations;
In an array antenna system comprising a data processing device for processing signals from the plurality of antenna devices,
Each of the plurality of antenna devices is
A signal converter that receives radio waves or sound waves and converts them into electrical signals;
A reference clock generator for generating a reference clock; and
The signal from the signal converter is digitized by sampling using the reference clock generated by the reference clock generator, and is sent to the data processing device as collection data, and the signal from the signal converter is A synchronization data device that digitizes a signal from the navigation satellite by sampling using a reference clock generated by the reference clock generator, and sends the signal to the data processing device as first synchronization data;
The data processing device includes:
The difference between the pseudo-ranges or phase distances of the satellites included in the signals transmitted from the plurality of antenna devices for each antenna device is calculated, and from the plurality of antenna devices according to the time error corresponding to the calculated difference. An array antenna system that corrects a plurality of received data for collection and synchronizes the plurality of collected data.

Comprising a reference signal generator for generating a reference signal for synchronization and sending it to the plurality of antenna devices;
Each of the plurality of antenna devices is
A synchronization channel device that digitizes the reference signal received from the reference signal generator by sampling using the reference clock generated by the reference clock generator, and sends it to the data processing device as second synchronization data. Prepared,
The data processing device includes:
Calculating a relative delay time by correlating predetermined second synchronization data and other second synchronization data among the plurality of second synchronization data transmitted from the plurality of antenna devices; 3. The array antenna system according to claim 2, wherein a plurality of collection data received from the plurality of antenna devices are corrected according to the calculated relative delay time, and the plurality of collection data are synchronized.

The data processing device further performs ionospheric propagation delay correction by a plurality of frequencies received from the plurality of antenna devices, inter-frequency bias correction, and tropospheric propagation delay correction for the calculated difference,
The ionospheric propagation delay correction is expressed by equation (13).

(Where τ represents the time error, M represents the number of data in a period during which phase distances are continuously collected, N represents the number of satellites used for synchronization, and c represents the speed of light. ^, ΔF s ^k, j represents a phase distance difference, Δρ ^{s k,} j denotes the pseudo distance difference.)
4. The array antenna system according to claim 2, wherein the time difference is obtained by using the time error obtained by the step (1).