JP6025189B2 - Rescue signal bearing detection device, rescue signal bearing detection method, and rescue signal bearing detection program - Google Patents
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Description
本発明は、救難信号方位検出装置、救難信号方位検出方法および救難信号方位検出プログラムに関し、特に、MUSIC(Multiple Signal Classification)アルゴリズムを用いることにより救難信号(電波)の到来方位を推定する仕組みを有する救難信号方位検出装置、救難信号方位検出方法および救難信号方位検出プログラムに関する。 The present invention relates to a rescue signal azimuth detection device, a rescue signal azimuth detection method, and a rescue signal azimuth detection program, and in particular, has a mechanism for estimating the arrival azimuth of a rescue signal (radio wave) by using a MUSIC (Multiple Signal Classification) algorithm. The present invention relates to a rescue signal bearing detection device, a rescue signal bearing detection method, and a rescue signal bearing detection program.
EPIRB(Emergency position indicating radio beacon,緊急位置指示無線ビーコン)は、IMO(International Maritime Organization,国際海事機関)が推進しているGMDSS(Global Maritime Distress and Safety System,海上における遭難および安全に関する世界的な制度)機器の中でも、遭難時の通報や、船舶情報を送信し、その位置を検出するための重要な機器である。 EPIRB (Emergency position indicating radio beacon) is a global system for maritime distress and safety, which is promoted by IMO (International Maritime Organization). ) Among the devices, it is an important device for detecting the position and sending the information in the case of distress and ship information.
EPIRBは、固定式のブイであり、特許文献1の特表2004−514119号公報「緊急呼出発信器のためのハウジング」にも記載されているように、非常事態が発生して水没した時、自動的に水面に浮上して、周波数406.028MHzと121.5MHzとの2つの救難信号を48時間以上周期的に送信する。406.028MHzの遭難信号は、Cospas-Sarsatシステム(Cosmicheskaya Systyema Poiska Avariynich Sudov-Search And Rescue Satellite Aided Tracking,国際的な衛星支援・捜索救助システム)のLEOSAR衛星(Low altitude Earth Orbit Search and Rescue,低軌道極軌道衛星)にて受信し、該衛星の移動速度および地球の自転速度から得られるドップラー効果により位置を測位することができる。 The EPIRB is a fixed buoy, and as described in Japanese Patent Application Publication No. 2004-514119 “Housing for emergency call transmitter” of Patent Document 1, when an emergency occurs and submerged, It automatically rises to the surface and periodically transmits two rescue signals with frequencies of 406.028 MHz and 121.5 MHz for 48 hours or more. The 406.028 MHz distress signal is derived from the Cospas-Sarsat system (Cosmicheskaya Systyema Poiska Avariynich Sudov-Search And Rescue Satellite Aided Tracking), a low altitude Earth Orbit Search and Rescue, The position can be determined by the Doppler effect obtained from the moving speed of the satellite and the rotation speed of the earth.
測位した位置情報と信号の内容とは、地上受信局にて受信した後、運用指令センターに送られ、非常事態の発生、国籍、船名等を解析して警報が発せられる。警報はSAR活動を行う救助調整センターに中継され、全世界中の何処であっても万全の救助体制が取られる。一方、121.5MHz遭難信号は、ホーミング信号であり、主に、近距離における方位検出用として用いられ、遭難現場付近に存在している航空機・船舶等からの捜索を容易にしている。 The positioning information and the signal contents are received by the ground receiving station and then sent to the operation command center, where an alarm is issued by analyzing the occurrence of an emergency, nationality, ship name, and the like. The warning is relayed to a rescue coordination center that conducts SAR activities, and a complete rescue system is adopted anywhere in the world. On the other hand, the 121.5 MHz distress signal is a homing signal, and is mainly used for detecting a direction at a short distance, and facilitates searching from an aircraft, a ship, or the like existing near the distress site.
しかしながら、従来の技術は、前述のように、ドップラーシフトによる測位を行うことによって、衛星においてEPIRBからの救難信号を受信した時のドップラー周波数を計測し、救難信号が発信された位置の緯度・経度を計算するというものである。このため、EPIRBからの電波を衛星にて受信した際に、電波の周波数のドップラー効果により、衛星との距離が分かるものの、ビーコン位置の候補が2箇所検出されることになる。したがって、検出された2箇所のうち、どちらが、救難信号が発信された本当の位置であるのかを区別するために、別の衛星においても検出するようにし、別の衛星において検出した2つの候補のうち、先の衛星が検出した2つの位置と一致したものを、真の位置とするという識別方法を必要としている。 However, as described above, the conventional technique measures the Doppler frequency when the satellite receives the rescue signal from the EPIRB by performing positioning by Doppler shift, and the latitude / longitude of the position where the rescue signal is transmitted. Is to calculate. For this reason, when the radio wave from EPIRB is received by the satellite, the distance to the satellite is known by the Doppler effect of the radio wave frequency, but two candidate beacon positions are detected. Therefore, in order to distinguish which one of the two detected locations is the real position where the rescue signal is transmitted, the detection is performed also in another satellite, and two candidates detected in another satellite are detected. Of these, an identification method is required in which the true position is the one that matches the two positions detected by the previous satellite.
また、かくのごときドップラーシフトによる測位においては、衛星軌道予測の補正誤差、ビーコン側の周波数安定度不足による誤差等により、精度良く、ビーコン位置を特定することができない可能性がある。さらに、LEOSARシステムにおいては、常時、衛星が上空に存在しているわけではないので、最悪の場合、衛星が上空に達して遭難信号を受信するまでに2時間程度のタイムラグが生じるという可能性もある。一方、船舶遭難時においては、迅速な救難活動が必要であることから、前述のような救難信号を受信できないケースを回避することが必須である。 Further, in such positioning by Doppler shift, there is a possibility that the beacon position cannot be specified with high accuracy due to a correction error in satellite orbit prediction, an error due to insufficient frequency stability on the beacon side, and the like. Furthermore, in the LEOSAR system, the satellite does not always exist in the sky, so in the worst case, there is a possibility that a time lag of about 2 hours will occur until the satellite reaches the sky and receives the distress signal. is there. On the other hand, at the time of ship disaster, since a quick rescue operation is necessary, it is indispensable to avoid the case where the above-mentioned rescue signal cannot be received.
また、121.5MHzのホーミング信号は、発信源を特定するようなID情報が入力されていないため、ビーコンからの救難信号であるのか、その他の航空機等の信号であるのかを識別することができない。したがって、ホーミング信号を検出したとしても、真の遭難なのか、誤発信であるのかを確認することができない。 In addition, since the 121.5 MHz homing signal is not input with ID information for specifying the transmission source, it cannot be identified whether it is a rescue signal from a beacon or a signal from another aircraft or the like. . Therefore, even if a homing signal is detected, it cannot be confirmed whether it is a real distress or an erroneous call.
(本発明の目的)
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、救難信号を確実に受信することができ、かつ、位置情報を有していないビーコンからの救難信号であっても、救難信号の到来方位および救難信号の発射位置を迅速に測定することが可能な救難信号方位検出装置、救難信号方位検出方法および救難信号方位検出プログラムを提供することを、その目的としている。
(Object of the present invention)
The present invention has been made in view of such circumstances, and even if a rescue signal can be received from a beacon that can reliably receive a rescue signal and does not have position information, the direction of arrival of the rescue signal Another object of the present invention is to provide a rescue signal azimuth detecting device, a rescue signal azimuth detecting method, and a rescue signal azimuth detecting program capable of quickly measuring a firing position of a rescue signal.
前述の課題を解決するため、本発明による救難信号方位検出装置、救難信号方位検出方法および救難信号方位検出プログラムは、主に、次のような特徴的な構成を採用している。 In order to solve the above-described problems, the rescue signal bearing detection device, the rescue signal bearing detection method, and the rescue signal bearing detection program according to the present invention mainly adopt the following characteristic configuration.
(1)本発明による救難信号方位検出装置は、EPIRB(Emergency position indicating radio beacon)から送信される救難信号の方位を検出する救難信号方位検出装置であって、無線信号を受信し、前記救難信号の検出用として不要な成分を除去したIQ信号を生成する受信部と、生成した前記IQ信号の周波数の解析結果に基づいて、前記受信部における受信動作の校正を行うとともに、前記IQ信号のシンボルレートへの変換結果に基づいて前記受信部において受信した無線信号が救難信号であるか否かを解析し、救難信号であると判定した場合には、該救難信号に含まれている救難メッセージを復調する解析部と、該解析部が救難信号であると判定した信号の到来方位を測定する方位測定部と、前記解析部が復調した前記救難メッセージと前記方位測定部が測定した前記救難信号の到来方位とを表示する表示部とを、少なくとも含んで構成していることを特徴とする。 (1) A rescue signal azimuth detection device according to the present invention is a rescue signal azimuth detection device that detects the azimuth of a rescue signal transmitted from an EPIRB (Emergency position indicating radio beacon), receives a radio signal, and receives the rescue signal. A receiving unit that generates an IQ signal from which unnecessary components are removed for detection, and calibration of the receiving operation in the receiving unit based on the analysis result of the frequency of the generated IQ signal, and the symbol of the IQ signal Based on the conversion result to the rate, it is analyzed whether or not the radio signal received by the receiving unit is a rescue signal. If it is determined that the radio signal is a rescue signal, the rescue message included in the rescue signal is An analyzing unit that demodulates, an azimuth measuring unit that measures an arrival direction of a signal that is determined to be a rescue signal, the rescue message demodulated by the analysis unit, and the A display unit position measuring unit displays the arrival direction of the distress signal measured, characterized in that it constitutes at least contain.
(2)本発明による救難信号方位検出方法は、EPIRB(Emergency position indicating radio beacon)から送信される救難信号の方位を検出する救難信号方位検出方法であって、無線信号を受信し、前記救難信号の検出用として不要な成分を除去したIQ信号を生成する受信ステップと、生成した前記IQ信号の周波数の解析結果に基づいて、前記受信ステップにおける受信動作の校正を行うとともに、前記IQ信号のシンボルレートへの変換結果に基づいて前記受信ステップにおいて受信した無線信号が救難信号であるか否かを解析し、救難信号であると判定した場合には、該救難信号に含まれている救難メッセージを復調する解析ステップと、該解析ステップ部が救難信号であると判定した信号の到来方位を測定する方位測定ステップと、前記解析ステップが復調した前記救難メッセージと前記方位測定ステップが測定した前記救難信号の到来方位とを表示する表示ステップ部とを、少なくとも含んで構成していることを特徴とする。 (2) A rescue signal direction detection method according to the present invention is a rescue signal direction detection method for detecting a direction of a rescue signal transmitted from an EPIRB (Emergency position indicating radio beacon). A reception step of generating an IQ signal from which unnecessary components are removed for detection of the signal, and a calibration of the reception operation in the reception step based on the analysis result of the frequency of the generated IQ signal, and the symbol of the IQ signal Based on the conversion result to the rate, it is analyzed whether or not the radio signal received in the reception step is a rescue signal. If it is determined that the radio signal is a rescue signal, the rescue message included in the rescue signal is An analyzing step for demodulating, an azimuth measuring step for measuring the arrival azimuth of the signal determined to be a rescue signal by the analyzing step unit, and the solution And a display step portion of the step is displaying the arrival direction of the distress signals the azimuth measuring step and the rescue message demodulated measured, characterized in that it constitutes at least contain.
(3)本発明による救難信号方位検出プログラムは、少なくとも前記(2)に記載の救難信号方位検出方法を、コンピュータによって実行可能なプログラムとして実施していることを特徴とする。 (3) A rescue signal direction detection program according to the present invention is characterized in that at least the rescue signal direction detection method described in (2) is implemented as a program executable by a computer.
本発明の救難信号方位検出装置、救難信号方位検出方法および救難信号方位検出プログラムによれば、以下のような効果を奏することができる。 According to the rescue signal bearing detection apparatus, rescue signal bearing detection method, and rescue signal bearing detection program of the present invention, the following effects can be achieved.
すなわち、本発明においては、EPIRBから周期的に送信されてくる救難信号を常時受信することが可能になるので、LEOSARシステムに依存することが不要になり、LEOSARシステムが正常に機能していない場合であっても、特に、ビーコンの上空に衛星が存在していなく、ビーコンの位置を特定することができない時間帯においても、救難信号を直接受信して、救難信号の解析、救難信号の到来方位、救難信号の発射位置を測定することが可能になる。 That is, in the present invention, it becomes possible to always receive a rescue signal periodically transmitted from the EPIRB, so it is not necessary to depend on the LEOSAR system, and the LEOSAR system is not functioning normally. Even when there is no satellite in the sky above the beacon and the beacon position cannot be specified, the rescue signal is directly received, the rescue signal is analyzed, and the arrival direction of the rescue signal. It becomes possible to measure the firing position of the rescue signal.
以下、本発明による救難信号方位検出装置、救難信号方位検出方法および救難信号方位検出プログラムの好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以下の説明においては、本発明による救難信号方位検出装置および救難信号方位検出方法について説明するが、かかる救難信号方位検出方法をコンピュータにより実行可能な救難信号方位検出プログラムとして実施するようにしても良いし、あるいは、救難信号方位検出プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしても良いことは言うまでもない。 Preferred embodiments of a rescue signal bearing detection device, rescue signal bearing detection method, and rescue signal bearing detection program according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following description, the rescue signal direction detection device and the rescue signal direction detection method according to the present invention will be described. However, the rescue signal direction detection method is implemented as a rescue signal direction detection program executable by a computer. Needless to say, the rescue signal direction detection program may be recorded on a computer-readable recording medium.
(本発明の特徴)
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、EPIRB(Emergency position indicating radio beacon,緊急位置指示無線ビーコン)から周期的に送信されてくる救難信号に鑑みてなされたものであり、救難信号方位検出装置において、何らかの無線信号を初めて検出した際には、該無線信号の周波数を算出した結果に基づいて、当該救難信号方位検出装置内部の受信部の受信動作の校正を行い、内部の受信部の受信動作の校正が完了した後の2回目以降に検出した無線信号に関して救難信号のフォーマットに一致しているか否かを解析して、該無線信号が救難信号であることを検出した際に、該救難信号に含まれている救難メッセージを復調する解析部と、該救難信号の到来方位を測定する方位測定部と、復調した救難メッセージおよび測定した該救難信号の到来方位を表示するとともに、該救難信号の発射位置を特定し、発射位置の表示を行う表示部と、を少なくとも含んでいることを主要な特徴としている。
(Features of the present invention)
Prior to the description of the embodiments of the present invention, an outline of the features of the present invention will be described first. The present invention was made in view of a rescue signal periodically transmitted from an EPIRB (Emergency position indicating radio beacon), and the rescue signal azimuth detecting device detects a radio signal for the first time. When performing the calibration of the reception operation of the reception unit inside the rescue signal azimuth detection device based on the result of calculating the frequency of the radio signal, the calibration of the reception operation of the internal reception unit is completed Rescue message included in the rescue signal when the radio signal detected after the second time is analyzed to determine whether or not it matches the format of the rescue signal and the radio signal is detected as a rescue signal. A demodulating analysis unit, an azimuth measuring unit for measuring the arrival direction of the rescue signal, a demodulated rescue message, and the measured arrival direction of the rescue signal are displayed. Identify the firing position of 該救 flame signal, and mainly characterized in that it includes a display unit for displaying the firing position, at least.
ここで、EPIRBからの救難信号を検出するために、救難信号方位検出装置にあらかじめ設けた閾値を超えた振幅の無線信号を検出した際に、救難信号であるか否かを判別するための処理を開始し、検出した無線信号に対して、フーリエ変換を行うことにより、該無線信号の周波数を算出し、算出した周波数に基づいて、無線信号に対して同期検波を行うことにより、該無線信号に含まれる、ビット同期、フレーム同期信号を検出した場合に、該無線信号を救難信号であるものと見做し、救難信号を検出したものと判定することも、本発明の主要な特徴である。 Here, in order to detect a rescue signal from the EPIRB, a process for determining whether or not the signal is a rescue signal when a radio signal having an amplitude exceeding a threshold provided in advance in the rescue signal bearing detection device is detected. The frequency of the radio signal is calculated by performing Fourier transform on the detected radio signal, and the radio signal is detected by performing synchronous detection on the radio signal based on the calculated frequency. It is also a main feature of the present invention that when a bit synchronization or frame synchronization signal included in the signal is detected, the wireless signal is regarded as a rescue signal and is determined to have been detected. .
また、本発明においては、救難信号の到来方位の測定するために、MUSIC(Multiple Signal Classification)アルゴリズムを用いることにするが、救難信号の到来方位の測定を正確に行うためには、救難信号方位検出装置の受信系の受信動作の校正を行い、相関行列生成の際に、受信する救難信号の周波数に応じて補正を行うことが必要である。したがって、本発明においては、EPIRBからの救難信号は、周期的に送信されてくるバースト信号であることに着目して、救難信号方位検出装置の受信動作の校正を行う校正ステップと、救難信号の解析および検出を行う解析ステップとの2段階に分けて、救難信号を複数回受信することによって、救難信号の到来方位の測定を行うことも特徴の一つとしている。 In the present invention, a MUSIC (Multiple Signal Classification) algorithm is used to measure the arrival direction of the rescue signal. To accurately measure the arrival direction of the rescue signal, the rescue signal direction is used. It is necessary to calibrate the receiving operation of the receiving system of the detection apparatus and to correct the correlation matrix in accordance with the frequency of the rescue signal received. Therefore, in the present invention, paying attention to the fact that the rescue signal from EPIRB is a burst signal transmitted periodically, a calibration step for calibrating the reception operation of the rescue signal bearing detection device, One of the features is that the arrival direction of the rescue signal is measured by receiving the rescue signal a plurality of times in two stages, that is, an analysis step for performing analysis and detection.
さらに、本発明においては、救難信号を複数回受信することによって、救難信号の方位の測定を行うために、受信した無線信号をメモリ等の記憶器にあらかじめ定めた一定時間の間バッファリングしておき、救難信号を検出した際に、該メモリ等の記憶器から、検出した救難信号に該当の無線信号を取り出して、相関行列の算出を行い、算出した相関行列と、検出した周波数とに基づいて、MUSICアルゴリズムによって救難信号の到来方位の測定を行うことも特徴の一つとしている。 Furthermore, in the present invention, the received radio signal is buffered for a predetermined time in a memory or other storage device in order to measure the direction of the rescue signal by receiving the rescue signal multiple times. When a rescue signal is detected, a radio signal corresponding to the detected rescue signal is extracted from a storage device such as the memory, and a correlation matrix is calculated. Based on the calculated correlation matrix and the detected frequency One of the features is that the arrival direction of the rescue signal is measured by the MUSIC algorithm.
さらに、本発明においては、救難信号の発射位置を測定するために、救難信号を受信した地点と該救難信号の到来方位とを、最初の検出時からあらかじめ定めた一定経過時間の間記憶しておき、該一定経過時間が経過するまでの間に、同一周波数の複数の救難信号を検出した場合には、検出した複数の各救難信号ごとの方位の延長線の交点を算出することによって救難信号の発射位置を特定することも特徴の一つとしている。 Furthermore, in the present invention, in order to measure the launch position of the rescue signal, the point where the rescue signal is received and the arrival direction of the rescue signal are stored for a predetermined elapsed time from the time of the first detection. In addition, when a plurality of rescue signals having the same frequency are detected until the predetermined elapsed time has passed, the rescue signal is calculated by calculating the intersection of the extension lines of the directions for each of the detected rescue signals. One of the features is to specify the launch position.
以上のような仕組みを採用することによって、本発明においては、周期的に送信されてくる救難信号を直接受信しているので、従来のLEOSARシステムとは異なり、衛星による救難信号検出時に想定されるタイムラグ(2時間程度)を生じることがなく、リアルタイムで救難信号の到来方位および発射位置を測定することができる。 By adopting the above mechanism, in the present invention, since the rescue signal transmitted periodically is directly received, unlike the conventional LEOSAR system, it is assumed when the rescue signal is detected by the satellite. The arrival direction and launch position of the rescue signal can be measured in real time without causing a time lag (about 2 hours).
(本発明の実施形態の構成例)
次に、本発明による救難信号方位検出装置の実施形態についてその構成例について、図1および図2を用いて説明する。 図1は、本発明による救難信号方位検出装置のブロック構成の一例を示すブロック構成図であり、図2は、図1に示した救難信号方位検出装置のブロック構成のさらに詳細な構成を説明するためのブロック構成図である。
(Configuration example of embodiment of the present invention)
Next, a configuration example of the embodiment of the rescue signal direction detection device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a block configuration of a rescue signal direction detection device according to the present invention, and FIG. 2 illustrates a more detailed configuration of the block configuration of the rescue signal direction detection device illustrated in FIG. It is a block block diagram for this.
図1に示すように、本発明の一実施形態である救難信号方位検出装置は、受信部1、解析部11、方位測定部16、および、表示部20、を少なくとも含んで構成される。
As shown in FIG. 1, the rescue signal azimuth detection device according to an embodiment of the present invention includes at least a reception unit 1, an
つまり、図1の救難信号方位検出装置においては、周期的に発信されてくる無線信号(救難信号)を受信部1によって受信した後、解析部11において、受信した無線信号(救難信号)の受信周波数を算出して、算出した結果に基づいて、当該救難信号方位検出装置における受信部1の受信動作の校正を行う。
That is, in the rescue signal azimuth detecting device of FIG. 1, after the wireless signal (rescue signal) transmitted periodically is received by the receiving unit 1, the
当該救難信号方位検出装置における受信部1の校正を行った後、再び、無線信号(救難信号)を受信部1によって受信すると、解析部11において、受信した無線信号に救難信号の同期ビット、同期フレームが含まれているか否かを確認し、救難信号の同期ビット、同期フレームが含まれていた場合には、受信した無線信号を救難信号として検出して、検出した救難信号に関して、解析部11において救難メッセージの復調を行うとともに、方位測定部16において救難信号の到来方位を測定する。
After calibration of the receiving unit 1 in the rescue signal azimuth detection device, when the radio signal (rescue signal) is received again by the receiving unit 1, the
しかる後、解析部11において復調した救難メッセージおよび方位測定部16において測定した救難信号の到来方位を、表示部20によって表示する。
Thereafter, the rescue message demodulated by the
さらに、表示部20は、救難信号を最初に検出した時点からあらかじめ定めた一定経過時間が経過するまでの間、方位測定部16において測定した救難信号の到来方位と検出した救難信号に該当する無線信号を受信した地点とをメモリ等に記憶しておき、該一定経過時間が経過するまでの間に、方位測定部16において同一周波数の救難信号の到来方位を複数算出していた場合には、救難信号の発射地点を算出して、算出した救難信号の発射地点を表示する。
Further, the
つまり、メモリ等に記憶している複数の各救難信号の受信地点それぞれの方位の延長線が互いに交差する交点を算出することによって、該交点に救難信号の発射位置が存在しているものとして表示する。 In other words, by calculating the intersection where the extension lines of the respective azimuths of the plurality of rescue signal reception points stored in the memory or the like intersect with each other, it is displayed that the rescue signal emission position exists at the intersection. To do.
本実施形態においては、表示部20に、方位測定部16において測定した救難信号の到来方位と検出した救難信号に該当する無線信号を受信した地点とを記憶するためのメモリ等を配置している場合について説明するが、本発明は、かかる場合に限るものではない。例えば、かくのごときメモリ等を、救難信号の到来方位を測定する方位測定部16側に配置しておき、方位測定部16側において、救難信号を最初に検出した時点からあらかじめ定めた一定経過時間が経過するまでの間、記憶しておくようにしても良い。かかる場合には、該一定経過時間が経過するまでの間に、同一周波数の複数の救難信号の到来方位を測定した場合には、方位測定部16において、複数の各救難信号の受信地点それぞれにおける救難信号の方位の延長線が互いに交差する交点を算出することにより、救難信号の発射位置を算出し、救難信号の到来方位とともに、表示部20に対して出力するようにすれば良い。
In the present embodiment, the
次に、図1に示した各ブロックのさらに詳細な内部構成について、図2を用いて説明する。図2に示すように、図1に示した救難信号方位検出装置の受信部1は、アンテナ素子2、帯域通過フィルタ3、増幅器4、振幅制御器5、混合器6、低域通過フィルタ7、A/D変換器8、IQ分離器9、および、デシメーションフィルタ10を少なくとも含んで構成され、無線信号を受信して、ベースバンドのIQ信号を出力する。
Next, a more detailed internal configuration of each block shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the receiver 1 of the rescue signal azimuth detecting device shown in FIG. 1 includes an antenna element 2, a
また、解析部11は、受信レベル判定器12、フーリエ変換器13、PLL14およびシンボル復調器15を少なくとも含んで構成され、受信部1において受信した無線信号の周波数を解析して、受信部1の混合器6に関する変換処理の校正を行うとともに、該校正後において受信した無線信号が救難信号に該当しているか否かを解析して、救難信号に該当すると判断した場合は、当該無線信号(救難信号)の復調を行い、無線信号(救難信号)に含まれている救難メッセージを表示部20に対して出力する。
The
また、方位測定部16は、記憶器17、相関行列生成器18およびMUSIC演算器19を少なくとも含んで構成され、解析部11において救難信号を検出した際に、受信部1において受信していた無線信号のうち、検出された救難信号に該当する無線信号の到来方位を測定して、測定した無線信号(救難信号)の到来方位を表示部20に対して出力する。
The
また、表示部20は、メッセージ出力部21および方位出力部22を少なくとも含んで構成され、解析部11において復調した無線信号(救難信号)のメッセージと、方位測定部16において測定した無線信号(救難信号)の到来方位とを表示する。さらに、最初の救難信号を検出してから一定経過時間が経過するまでの間に、異なる地点で同一周波数の複数の救難信号を受信した場合には、無線信号(救難信号)の発射地点を算出して、算出した無線信号(救難信号)の発射位置を表示する。
The
(実施形態の動作の説明)
次に、本発明の一実施形態として図1、図2に示した救難信号方位検出装置の動作の一例について図3のフローチャートを参照しながら説明する。図3は、図1、図2に示した救難信号方位検出装置の動作の一例を説明するためのフローチャートであり、図3(A)は、受信部1の、図3(B)は、解析部11の、図3(C)は、方位測定部16の、図3(D)は、表示部20の、動作の一例をそれぞれ示している。
(Description of operation of embodiment)
Next, an example of the operation of the rescue signal bearing detection apparatus shown in FIGS. 1 and 2 as an embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 3 is a flowchart for explaining an example of the operation of the rescue signal azimuth detecting device shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 3 (A) shows the receiver 1, and FIG. 3 (B) shows the analysis. 3C shows an example of the operation of the
図3のフローチャートにおいて、まず、受信部1の動作の一例について、図3(A)に基づいて説明する。受信部1を構成するアンテナ素子2により、無線信号を受信して、受信信号として帯域通過フィルタ3に出力する(ステップS1)。該アンテナ素子2は、図4に示すように、奇数個の素子(図4の例においては、3個のアンテナ素子2a,2b,2cからなる3素子の場合を示している)を円形の円周上に等間隔に配置し、円の中心に位置する基準点Oから2次元の方位を測定することができるように構成している。ここで、図4は、図2に示すアンテナ素子2の配置に関する一例を示す模式図であり、3個のアンテナ素子2a,2b,2cを同一円周上に等間隔(120°ずつ回転させた間隔)で配置している例を示している。
In the flowchart of FIG. 3, first, an example of the operation of the receiving unit 1 will be described based on FIG. The antenna element 2 constituting the receiving unit 1 receives a radio signal and outputs it as a received signal to the band pass filter 3 (step S1). As shown in FIG. 4, the antenna element 2 includes an odd number of elements (in the example of FIG. 4, the case of three elements including three
3個のアンテナ素子2a,2b,2cそれぞれからの受信信号が入力されると、帯域通過フィルタ3において、該受信信号に対して有効な周波数成分のみを抽出するための帯域制限を行い、受信した3系統の受信信号それぞれに含まれるノイズ等の不要成分を除去して、増幅器4に対して出力する(ステップS2)。帯域通過フィルタ3からの受信信号が入力されると、増幅器4において、該受信信号に対してあらかじめ定めた増幅率に基づいて増幅を行い、振幅制御器5に対して出力する(ステップS3)。
When received signals from each of the three
増幅器4からの受信信号が入力されると、振幅制御器5において、該受信信号に対して、あらかじめ定めた振幅閾値を超えているか否かを判別し、振幅閾値を超えていた場合には、救難信号であるか否かを判別するための有効な無線信号として扱い、後段の処理に適するように、信号の振幅を適切な振幅値に調整を施して、混合器6に対して出力する(ステップS4)。しかる後、混合器6において、解析部11から出力されてくる受信周波数と混合することによって、振幅制御器5からの受信信号に対して、受信信号の周波数を後段の処理に適するように変換処理を行い、低域通過フィルタ7に対して出力する(ステップS5)。
When the reception signal from the amplifier 4 is input, the
混合器6からの受信信号が入力されると、低域通過フィルタ7において、該受信信号に対して、周波数を変換した際に発生した不要波を除去して、A/D変換器8に対して出力する(ステップS6)。しかる後、A/D変換器8において、低域通過フィルタ7からの受信信号に対して、アナログ信号からディジタル信号に変換する処理を行って、IQ分離器9に対して出力する(ステップS7)。
When the reception signal from the
IQ分離器9においては、A/D変換器8からの受信信号に対して、実数信号(I信号)と複素数信号(Q信号)とに変換する処理を行って、デシメーションフィルタ10に対して出力する(ステップS8)。IQ分離器9からのIQ信号が入力されると、デシメーションフィルタ10において、該IQ信号に対して、デシメーション処理を施すことにより、該IQ信号の周波数を後段の処理に適するように変換して、解析部11および方位測定部16に対して出力する(ステップS9)。
In the IQ separator 9, the received signal from the A /
次に、受信部1のデシメーションフィルタ10から3系統のIQ信号を受信した解析部11の動作の一例について図3(B)のフローチャートを用いて説明する。解析部11の受信レベル判定器12においては、受信部1のデシメーションフィルタ10からの3系統のIQ信号のうちいずれか1系統のIQ信号に関して振幅を計算しており、デシメーションフィルタ10からのIQ信号の入力の有無を判定し(ステップS11)、IQ信号の入力があったと判定した場合には(ステップS11のYES)、その旨をフーリエ変換器13に対して通知する。つまり、受信した無線信号の振幅が、あらかじめ定めた閾値レベルを超えているか否かを判別し、該閾値レベル以下の場合には、受信した無線信号を無効にし、該閾値レベルを超えていた場合には、救難信号であるか否かを判別するための有効な無線信号として扱って、その旨をフーリエ変換器13に対して通知するという処理と等価の処理を行う。
Next, an example of the operation of the
フーリエ変換器13においては、受信レベル判定器12からの判定結果として、受信部1のデシメーションフィルタ10からのIQ信号が入力されたと判定された場合には、受信部1のデシメーションフィルタ10からの3系統のIQ信号のうちいずれか1系統のIQ信号に対してフーリエ変換を行い、ステップS1においてアンテナ素子2が受信した受信信号(無線信号)の周波数を算出し、受信部1の混合器6および解析部11のPLL14に対して出力する(ステップS12)。フーリエ変換器13からの受信信号の受信周波数を受け取った受信部1の混合器6においては、以降、ステップS5において、フーリエ変換器13から受け取った受信信号の受信周波数を使用した変換処理を行うように受信動作が校正されることになる。
In the Fourier transformer 13, if it is determined that the IQ signal from the
一方、PLL14においては、フーリエ変換器13からの受信信号の受信周波数が入力されると、デシメーションフィルタ10からのIQ信号に対して同期検波を行い、IQ信号の周波数をシンボルレートに変換して、シンボル復調器15に対して出力する(ステップS13)。PLL14からシンボルレートに変換された出力信号が入力されてくると、シンボル復調器15において、該出力信号から、図4に示す救難信号のビット同期52、フレーム同期53を検出することができたか否かを判定する(ステップS14)。図4は、EPIRBから周期的に送信される救難信号のフォーマットを示すテーブルであり、無変調キャリア51、ビット同期52、フレーム同期53、情報ビット54、誤り訂正符号55、および、非常用符号56から構成されていることを示している。
On the other hand, in the
図4に示す救難信号のビット同期52、フレーム同期53を検出することができた場合には(ステップS14のYES)、救難信号を検出したものと判定して、該判定結果を方位測定部16の記憶器17に対して出力する(ステップS15)。ここで、救難信号のビット同期52、フレーム同期53を検出することができた場合とは、ステップS5における混合器6の変換処理に関する受信動作が校正された以降においてさらに同一周波数の無線信号を受信した場合である。さらに、ビット同期、フレーム同期を検出することができた場合には(ステップS14のYES)、解析部11のシンボル復調器15において、図4に示す救難信号の情報ビット54に含まれている、救難信号のメッセージ(救難メッセージ)を抽出して、表示部20のメッセージ出力部21に対して出力する(ステップS16)。
If the
次に、解析部11のシンボル復調器15から救難信号を検出した旨の判定結果知を受け取った方位測定部16の動作の一例について図3(C)のフローチャートを用いて説明する。方位測定部16においては、受信部1のデシメーションフィルタ10からのIQ信号を記憶器17に記憶する動作を行うとともに(ステップS21)、解析部11のシンボル復調器15から救難信号を検出した旨の判定結果が通知されてきたか否かを監視している(ステップS22)。
Next, an example of the operation of the
ここで、解析部11のシンボル復調器15から救難信号を検出した旨の判定結果を受け取ると(ステップS22のYES)、方位測定部16の記憶器17に記憶している3系統のIQ信号の中から、救難信号に該当する3系統のIQ信号を取り出して、相関行列生成器18に対して出力する(ステップS23)。
When a determination result indicating that the rescue signal has been detected is received from the
救難信号に該当する3系統のIQ信号が出力されてくると、相関行列生成器18において、相関行列を算出して、MUSIC演算器19に対して出力する(ステップS24)。MUSIC演算器19においては、相関行列生成器18から出力されてきた相関行列に対して、MUSIC演算を行い、救難信号の到来方位を算出し、表示部20の方位出力部22に対して出力する(ステップS25)。
When three systems of IQ signals corresponding to the rescue signal are output, the
次に、解析部11のシンボル復調器15から救難メッセージ、および、方位測定部16のMUSIC演算器19から救難信号の到来方位を受け取った表示部20の動作の一例について図3(D)のフローチャートを用いて説明する。まず、解析部11のシンボル復調器15から救難メッセージを受け取ると、表示部20のメッセージ出力部21において、該救難メッセージを表示する(ステップS31)。
Next, a flowchart of FIG. 3D shows an example of the operation of the
さらに、方位測定部16のMUSIC演算器19から救難信号の到来方位を受け取ると、表示部20の方位出力部22において、最初の救難信号に該当する無線信号が受信された時点からあらかじめ定めた一定経過時間が経過するまでの間、該救難信号に該当する無線信号を受信した地点と該救難信号の到来方位とを、メモリ等に記憶するとともに、該救難信号の到来方位を表示する(ステップS32)。
Further, when the arrival direction of the rescue signal is received from the MUSIC computing unit 19 of the
次に、表示部20の方位出力部22は、前記メモリ等に記憶されている記憶内容を参照することによって、前記一定経過時間が経過するまでの間に、EPIRBから周期的に送信されてくる同一周波数の救難信号を複数受信して、救難信号方位検出装置として異なる複数の地点において、方位測定部16のMUSIC演算器19から該救難信号の到来方位に関する情報を複数受け取って表示しているか否かを確認する(ステップS33)。同一周波数の救難信号の到来方位に関する情報を複数受け取って表示していた場合には(ステップS33のYES)、図6に示すように、異なる複数の地点において受け取った救難信号それぞれの方位の延長線における交点を算出する(ステップS34)。しかる後、複数の地点において受け取った複数の方位の延長線が互いに交差する交点を、救難信号の発射位置として特定して表示する(ステップS35)。
Next, the
ここで、図6は、異なる地点において受け取った救難信号それぞれの方位における交点を救難信号の発信地点として特定する様子を説明するための模式図である。図6においては、救難信号方位検出装置を積載している船舶等の進行方向60の移動に対して、第1地点61、第2地点62の2つの地点において救難信号を受け取った場合について、発射位置となる目標63を特定する様子を示している。つまり、第1地点61においては、進行方向60に対して第1方位θ1の延長線上に救難信号の発射地点があり、第2地点62においては、進行方向60に対して第2方位θ2の延長線上に救難信号の発射地点があるので、第1方位θ1の延長線と第2方位θ2の延長線とが互いに交差する交点に、目標63の救難信号の発射位置があるものとして算出することができる。
Here, FIG. 6 is a schematic diagram for explaining how the intersections in the respective directions of the rescue signals received at different points are identified as the rescue signal transmission points. In FIG. 6, when a rescue signal is received at two points of the first point 61 and the second point 62 with respect to the movement in the traveling direction 60 of a ship or the like carrying the rescue signal bearing detection device, A state in which the
以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。 The configuration of the preferred embodiment of the present invention has been described above. However, it should be noted that such embodiments are merely examples of the present invention and do not limit the present invention in any way. Those skilled in the art will readily understand that various modifications and changes can be made according to a specific application without departing from the gist of the present invention.
1 受信部
2 アンテナ素子
2a アンテナ素子
2b アンテナ素子
2c アンテナ素子
3 帯域通過フィルタ
4 増幅器
5 振幅制御器
6 混合器
7 低域通過フィルタ
8 A/D変換器
9 IQ分離器
10 デシメーションフィルタ
11 解析部
12 受信レベル判定器
13 フーリエ変換器
14 PLL
15 シンボル復調器
16 方位測定部
17 記憶器
18 相関行列生成器
19 MUSIC演算器
20 表示部
21 メッセージ出力部
22 方位出力部
51 無変調キャリア
52 ビット同期
53 フレーム同期
54 情報ビット
55 誤り訂正符号
56 非常用符号
60 進行方向
61 第1地点
62 第2地点
63 目標
O 基準点
θ1 第1方位
θ2 第2方位
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reception part 2
15
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