JP5724548B2 - 方位測定装置、方位測定方法及び方位測定プログラム - Google Patents
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Description
この受信装置では、不要到来波の到来方向にヌルパターンを形成できるアンテナ装置を備え、このアンテナ装置からの受信波が復調される。また、方向探知装置を備え、目的の通信波の到来方向に感度が維持され、他の不要到来波の到来方向にヌルパターンを形成するようにアンテナ装置が制御される。
すなわち、図6の方向探知装置10では、同時に受信する複数の電波の到来方位は測定可能であるが、送信源の情報と到来方位とを関連付けることができないため、送信源の位置を特定できないという課題がある。すなわち、同一周波数に複数の送信源が存在する場合、受信信号が混信し、それぞれの送信源位置の特定ができなくなる。受信信号が混信している場合においても、それぞれの方位測定を可能とする混信分離型方位測定技術はあるが、複数の方位測定装置が出力する到来方位情報を組み合わせて位置を特定する場合、個々の方位測定装置が出力する混信数分の複数方位情報と、他の方位測定装置が出力する複数方位情報との組合せが不明であるため、個々の送信源の位置を特定することができないという課題がある。
また、上記混信波方位測定手段(方向探知装置)は、上記ヌルパターン形成手段(アレイアンテナ制御装置)に対して、上記識別対象方位情報、及び上記抑圧方位情報を与えると共に、上記送信源(無線機)の識別結果と上記混信波の方位測定結果とを関連させて上記送信源(無線機)の位置を特定する構成とされている。
この形態の方位測定装置は、同図に示すように、方向探知装置10Aと、アレイアンテナ制御装置20と、無線機識別装置30とから構成されている。方向探知装置10Aは、図示しない複数の無線機(送信源)による混信波の各方位を測定する機能を有し、アレイアンテナ制御装置20に対して、識別対象とする到来波の方位を示す識別対象方位情報、及びヌルパターンを形成する到来方位を示す抑圧方位情報を与えると共に、上記無線機(送信源)の識別(同定)結果と上記混信波の方位測定結果とを関連させて上記無線機(送信源)の位置を特定する。
特徴ベクトルDB(データベース)37は、微分処理部36から特徴ベクトルを受け取り、ユーザが登録を希望した特徴ベクトルを、既知の無線機情報を表す教師ベクトルとして登録する。無線機同定処理部38は、微分処理部36から受け取った未知の特徴ベクトルと、特徴ベクトルDB37から受け取った教師ベクトルとを比較照合し、最も類似度の高い教師ベクトルを受信信号の無線機として同定する。この方位測定装置は、方位測定プログラムに基づいて機能するコンピュータで構成されている。
これらの図を参照して、この形態の方位測定装置に用いられる方位測定方法の処理内容について説明する。
この方位測定装置では、方位測定プログラムに基づいて、コンピュータにより、複数の無線機(送信源)による混信波の各方位が測定され(混信波方位測定処理)、複数の無線機(送信源)による混信波のうちの1つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンが形成されて抑圧され、混信が抑圧された出力信号が得られ(ヌルパターン形成処理)、同ヌルパターン形成処理で得られた出力信号に基づいて、各無線機(送信源)が識別される(送信源識別処理)。
アレイアンテナからの入力ベクトルX(t)は、同アレイアンテナの素子数をKとすると、次式(1)で表される。
X(t)={X1(t),X2(t),…,XK(t)} ・・・(1)
この入力ベクトルX(t)を用いて、K次元の自己相関行列を作成すると、次式(2)で表される。
S=E[X(t)XH (t)] ・・・(2)
このSの一般固有値問題を解くと、得られる固有値は、次式(3)で表され、このときのLが到来波数となる。
λ1 ≧λ2 ≧…≧λL >λL+1 =λK ・・・(3)
ここで求められた到来波数Lと固有ベクトル{eL+1 …eK }との関係から、到来方位θの関数である、次式(4),(5)で示される評価関数Pmu(θ)のピークを探すことにより、到来方位{θL,…,θK}が求められる。
A=RUU -1S*
但し、
A=[a1 a2 …aM ]T
RUU;不要波の相関行列
S;所望波方向θmaxのステアリングベクトル
* ;複素共役 ・・・(6)
この場合、図3に示すように、図6の方位測定装置による測定結果では、複数の電波を同時に受信した場合、方位は分離及び測定は可能であるが、方位と送信源の情報とを対応させることができないため、位置推定の結果に、送信源SA,SB以外の偽目標C,Dが検出されている。一方、図4に示すように、図1の方位測定装置による測定結果では、送信源である無線機を同定した識別情報と測定方位とを関連付けすることができるため、実際の送信源SA,SBのみに対して位置が特定されている。
この形態の方位測定装置では、図5に示すように、図1中の方向探知装置10Aに代えて、異なる構成の方向探知装置10Bが設けられている。方向探知装置10Bでは、方向探知装置10Aのアンテナ素子111 ,112 ,…,11M が削除されている一方、受信機121 ,122 ,…,12M が、アレイアンテナ制御装置20のアンテナ素子211 ,212 ,…,21M にそれぞれ接続されている。他は、図1と同様の構成である。
たとえば、図1中の方向探知装置10A、アレイアンテナ制御装置20及び無線機識別装置30は、同様の機能を有するものであれば、他の構成でも良い。また、図5では、アンテナ素子211 ,212 ,…,21M が、方向探知装置10Bとアレイアンテナ制御装置20とで共用されているが、アンテナ素子211 ,212 ,…,21M を削除し、図1中のアンテナ素子111 ,112 ,…,11M を共用するようにしても良い。
111 ,112 ,…,11M アンテナ素子
121 ,122 ,…,12M 受信機
131 ,132 ,…,13M A/D変換部
141 ,142 ,…,14M 直交変換部
15 方位処理部
16 局部発振器
17A 制御処理部
18 ステアリングベクトル格納部
20 アレイアンテナ制御装置(ヌルパターン形成手段)
211 ,212 ,…,21M アンテナ素子
221 ,222 ,…,22M アンテナ(空中線)モジュール
23 電力合成器
24 ウエイト係数演算装置
30 無線機識別装置(送信源識別手段)
31 受信機
32 A/D変換器
33 立ち上がり検出部
34 実効電圧測定部
35 包絡線検波部
36 微分処理部
37 特徴ベクトルDB(データベース)
38 無線機同定処理部
Claims (5)
- 到来波を受信する複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナと、
該アレイアンテナで受信される複数の送信源による混信波の各方位を測定して、識別対象とする単一の送信源からの到来波の方位を示す識別対象方位情報と識別対象としない他の送信源からの不要到来波の方位を示す抑圧方位情報とを生成する混信波方位測定手段と、
与えられた前記識別対象方位情報と抑圧方位情報とに基づいて、受信された前記不要到来波の出力を抑圧する指向性のヌルパターンを形成し、形成した前記ヌルパターンを反映する前記各アンテナ素子からの受信出力を合成して、識別対象とする前記単一の送信源からの到来信号のみを抽出するヌルパターン形成手段と、
抽出された前記到来信号から得られた送信源情報と教師ベクトルとして予め登録されている既知の送信源情報とを比較照合して、到来方位に対応する前記送信源を同定識別する送信源識別手段とを有すると共に、
該送信源識別手段は、
予め、既知の送信源からの所定の到来信号を検波処理をし微分処理をして得られた特徴ベクトルを既知の前記送信源情報を表す前記教師ベクトルとして登録するデータベースを有し、
前記ヌルパターン形成手段によって抽出された前記到来信号に対して検波処理をし微分処理をして得られる前記送信源情報としての特徴ベクトルと、前記データベースから読みだされた前記教師ベクトルとを比較照合し、数値指標である類似度の最も高い前記教師ベクトルを前記識別対象の送信源として同定識別する構成とされていることを特徴とする方位測定装置。 - 前記混信波方位測定手段と前記ヌルパターン形成手段は、互いに別個の前記アレイアンテナを専用していることを特徴とする請求項1記載の方位測定装置。
- 前記混信波方位測定手段と前記ヌルパターン形成手段は、前記アレイアンテナを共用していることを特徴とする請求項1記載の方位測定装置。
- 複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナで受信される複数の送信源による混信波の各方位を測定して、識別対象とする単一の送信源からの到来波の方位を示す識別対象方位情報と識別対象としない他の送信源からの不要到来波の方位を示す抑圧方位情報とを生成する混信波方位測定処理と、
与えられた前記識別対象方位情報と抑圧方位情報とに基づいて、受信された前記不要到来波の出力を抑圧する指向性のヌルパターンを形成し、形成した前記ヌルパターンを反映する前記各アンテナ素子からの受信出力を合成して、識別対象とする前記単一の送信源からの到来信号のみを抽出するヌルパターン形成処理と、
抽出された前記到来信号から得られた送信源情報と教師ベクトルとして予め登録されている既知の送信源情報とを比較照合して、到来方位に対応する前記送信源を同定識別する送信源識別処理とを有すると共に、
該送信源識別処理では、
予め、既知の送信源からの所定の到来信号を検波処理をし微分処理をして得られた特徴ベクトルを既知の前記送信源情報を表す前記教師ベクトルとしてデータベースに登録しておき、
前記ヌルパターン形成処理によって抽出された前記到来信号に対して検波処理をし微分処理をして得られる前記送信源情報としての特徴ベクトルと、前記データベースから読みだされた前記教師ベクトルとを比較照合し、数値指標である類似度の最も高い前記教師ベクトルを前記識別対象の送信源として同定識別することを特徴とする方位測定方法。 - コンピュータを、請求項1乃至3のいずれか一に記載の方位測定装置として機能させることを特徴とする方位測定プログラム。
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