JP6445328B2 - Signal detection system, program, and signal detection method - Google Patents
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本発明は、信号検波システム、プログラム及び信号検波方法に関する。特に、衛星で受信する自動移動体識別システム（ＡＩＳ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）におけるＡＩＳ信号を検波する信号検波システム、プログラム及び信号検波方法に関する。 The present invention relates to a signal detection system, a program, and a signal detection method. In particular, the present invention relates to a signal detection system, a program, and a signal detection method for detecting an AIS signal in an automatic identification system (AIS) that is received by a satellite.
現在、移動体及び港湾施設の保安のため、移動体を自動識別する自動移動体識別システム、すなわちＡＩＳが利用されている。ＡＩＳは、船名、船種、位置、針路、速度、目的地、積載物等のＡＩＳ信号を周辺移動体や陸上局に向けて自動的に送信するシステムである。ＡＩＳでは、海上約５０Ｋｍ半径内におけるＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ
Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：時分割多元接続）により、移動体相互または移動体と陸上局との通信を行っている。
At present, an automatic mobile body identification system, that is, an AIS that automatically identifies a mobile body is used for the security of mobile bodies and harbor facilities. AIS is a system that automatically transmits AIS signals, such as ship name, ship type, position, course, speed, destination, and load, to peripheral mobile units and land stations. In AIS, the TDMA (Time Division) within a radius of about 50 km at sea.
Communication between mobile units or between a mobile unit and a land station is performed using multiple access (time division multiple access).
近年、このＡＩＳを衛星に搭載することによりＡＩＳ信号を衛星で受信し、全地球における移動体の航行情報を得るシステムが開発されている。
しかし、衛星による宇宙空間における受信は、地上に比べて格段に広範囲、具体的には半径約２５００Ｋｍ程度での受信となるため、ＴＤＭＡ管理外に存在する他移動体のＡＩＳ信号が入感し、信号同士の衝突が発生し、信号解読が困難となる。さらに、海上運用では影響が無かったドップラー周波数の影響が発生し、ＡＩＳ信号の解読をより困難にしている。
In recent years, a system has been developed in which this AIS is mounted on a satellite to receive an AIS signal by the satellite and obtain navigation information of a moving object on the entire earth.
However, since the reception in space by satellite is a much wider range than the ground, specifically, a reception with a radius of about 2500 km, the AIS signal of other mobiles existing outside the TDMA control is felt, Signal collision occurs, making signal decoding difficult. Furthermore, the influence of Doppler frequency, which had no effect on maritime operation, has occurred, making it more difficult to decode the AIS signal.
特許文献１には、船舶の信号を、例えば衛星で観測と同時に航空機でも観測するなどにより、違う状況で同じ信号を同時観測してその信号タイミングまで既知の情報を用いて衝突分離する技術が開示されている（特許文献１参照）。 Patent Document 1 discloses a technique for performing collision separation using known information up to the signal timing by simultaneously observing the same signal in different situations, for example, by observing a ship signal with an aircraft at the same time as observation with a satellite. (See Patent Document 1).
特許文献１では、衛星受信信号やレプリカ信号からドップラー周波数の影響などを効果的に排除することができないという課題がある。また、過去に既知となったＡＩＳ情報には現在観測している信号の受信タイミングが含まれないため、信号検波のタイミングを的確に同定することができないという課題がある。 In Patent Document 1, there is a problem that the influence of the Doppler frequency cannot be effectively excluded from the satellite reception signal or the replica signal. Further, since the AIS information that has been known in the past does not include the reception timing of the currently observed signal, there is a problem that the timing of signal detection cannot be accurately identified.
本発明は、過去に既知になった情報の内、今観測している信号に乗るであろう他の信号を既知情報から抽出し、信号送信タイミングが不明でも同定する。これにより、衛星受信信号から衝突信号の影響を効果的に排除するとともに、的確なタイミングで信号検波を行うことにより、信号検波の精度を向上させることを目的とする。 The present invention extracts other signals that will be on the currently observed signal from information known in the past, and identifies them even if the signal transmission timing is unknown. Accordingly, an object of the present invention is to effectively eliminate the influence of a collision signal from a satellite reception signal and improve the accuracy of signal detection by performing signal detection at an accurate timing.
本発明に係る信号検波システムは、衛星が受信する衛星受信信号から観測対象の観測移動体により送信される観測信号を検波する信号検波システムにおいて、
前記観測信号を検波する検波時刻における前記衛星の状態を模擬し、模擬した前記衛星の状態を検波時衛星模擬情報として出力する衛星模擬部と、
前記衛星模擬部により出力された前記検波時衛星模擬情報に基づいて、前記検波時刻において前記衛星が観測する移動体であって前記観測移動体以外の移動体である観測外移動体の情報を観測外移動体情報として取得する検波計画部と、
前記検波計画部により取得された前記観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻に前記観測外移動体から送信される信号を模擬信号として生成する模擬信号生成部と、
前記模擬信号生成部により生成された前記模擬信号を前記衛星受信信号から分離し、前記模擬信号が分離された前記衛星受信信号を受信観測信号として出力する信号分離部と、
前記信号分離部により出力された前記受信観測信号を復調する復調部と
を備える。
A signal detection system according to the present invention is a signal detection system for detecting an observation signal transmitted from an observation mobile object to be observed from a satellite reception signal received by a satellite.
Simulating the state of the satellite at the detection time for detecting the observation signal, a satellite simulation unit for outputting the simulated state of the satellite as satellite simulation information at the time of detection,
Based on the satellite simulation information at the time of detection output by the satellite simulation unit, information on a non-observation mobile body that is a mobile body that the satellite observes at the detection time and that is a mobile body other than the observation mobile body is observed. A detection planning unit to obtain as external mobile body information;
Based on the unobserved moving body information acquired by the detection planning section, a simulated signal generating section that generates a signal transmitted from the unobserved moving body at the detection time as a simulated signal;
Separating the simulation signal generated by the simulation signal generation unit from the satellite reception signal, and outputting the satellite reception signal from which the simulation signal is separated as a reception observation signal;
A demodulation unit that demodulates the received observation signal output by the signal separation unit.
前記検波計画部は、
前記検波時衛星模擬情報に基づいて前記衛星が観測する観測エリアを算出し、算出した前記観測エリアに存在する前記観測外移動体の情報を前記観測外移動体情報として取得する。
The detection planning unit
An observation area observed by the satellite is calculated based on the simulated satellite information at the time of detection, and information on the unobserved moving body existing in the calculated observation area is acquired as the unobserved moving body information.
前記観測外移動体は、複数の観測外移動体であり、
前記模擬信号生成部は、
前記観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻における前記複数の観測外移動体の各々の情報を複数の移動体送信信号として生成する複数信号生成部と、
前記複数信号生成部により生成された前記複数の移動体送信信号の各々を加算し、加算した信号を前記模擬信号として生成する信号加算部と
を備える。
The unobserved moving body is a plurality of unobserved moving bodies,
The simulation signal generator is
Based on the non-observation mobile body information, a plurality of signal generation units that generate information on each of the plurality of non-observation mobile bodies at the detection time as a plurality of mobile body transmission signals;
And a signal adding unit that adds each of the plurality of mobile transmission signals generated by the plurality of signal generation units and generates the added signal as the simulation signal.
前記複数信号生成部は、
前記観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻における前記複数の観測外移動体の各々の情報を複数の移動体信号として模擬する移動体信号模擬部と、
前記移動体信号模擬部により模擬された前記複数の移動体信号の各々について、前記観測外移動体情報に基づいてドップラー周波数を算出し、算出した前記複数の移動体信号の各々のドップラー周波数に基づいて前記複数の移動体信号の各々を補正するドップラー周波数挿入部と、
前記ドップラー周波数挿入部により補正された前記複数の移動体信号の各々について、前記観測外移動体情報に基づいて時間遅延を算出し、算出した前記複数の移動体信号の各々の時間遅延に基づいて前記複数の移動体信号の各々を補正し、補正した前記複数の移動体信号の各々を前記複数の移動体送信信号の各々として出力する時間遅延補正部と
を備える。
The multiple signal generator is
Based on the unobserved moving body information, a moving body signal simulating unit that simulates information of each of the plurality of unobserved moving bodies at the detection time as a plurality of moving body signals;
For each of the plurality of moving body signals simulated by the moving body signal simulating unit, a Doppler frequency is calculated based on the unobserved moving body information, and based on the calculated Doppler frequencies of the plurality of moving body signals. A Doppler frequency insertion unit for correcting each of the plurality of moving body signals,
For each of the plurality of moving body signals corrected by the Doppler frequency insertion unit, a time delay is calculated based on the unobserved moving body information, and based on the calculated time delay of each of the plurality of moving body signals. A time delay correction unit that corrects each of the plurality of mobile body signals and outputs each of the corrected mobile body signals as each of the plurality of mobile body transmission signals.
前記復調部は、
前記観測移動体におけるドップラー周波数を観測移動体ドップラー周波数として算出し、算出した前記観測移動体ドップラー周波数に基づいて、前記信号分離部から出力された前記受信観測信号を補正し、補正した前記受信観測信号を補正受信観測信号として出力するドップラー推定部と、
前記ドップラー推定部により出力された前記補正受信観測信号を復号し、復号移動体情報として出力する信号復号部と
を備える。
The demodulator
The Doppler frequency in the observation mobile body is calculated as the observation mobile body Doppler frequency, the reception observation signal output from the signal separation unit is corrected based on the calculated observation mobile body Doppler frequency, and the received observation is corrected. A Doppler estimator that outputs the signal as a corrected received observation signal;
A signal decoding unit that decodes the corrected received observation signal output by the Doppler estimation unit and outputs the decoded reception observation signal as decoded mobile body information.
前記衛星模擬部は、
前記衛星受信信号から前記観測信号を検波する条件を満たす検波期間を取得し、前記検波期間における前記衛星の状態を検波期間衛星状態として模擬し、
前記検波計画部は、
前記衛星模擬部により模擬された前記検波期間衛星状態に基づいて、前記検波期間において前記衛星が観測する移動体であって前記観測移動体以外の移動体である観測外移動体の情報を検波期間観測外移動体情報として取得し、取得した前記検波期間観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻を決定する。
The satellite simulator
Obtaining a detection period satisfying a condition for detecting the observation signal from the satellite reception signal, simulating the state of the satellite in the detection period as a detection period satellite state;
The detection planning unit
Based on the detection period satellite state simulated by the satellite simulation unit, information on an unobserved mobile body that is a mobile body that the satellite observes in the detection period and that is a mobile body other than the observation mobile body is detected period Obtained as unobserved mobile body information, and determine the detection time based on the acquired unobserved mobile body information during the detection period.
前記検波計画部は、
前記検波期間観測外移動体情報を用いて前記検波期間における前記観測外移動体の位置を判定し、前記検波期間における前記観測外移動体の位置に基づいて前記検波時刻を決定する。
The detection planning unit
The position of the unobserved moving body in the detection period is determined using the undetected moving body information in the detection period, and the detection time is determined based on the position of the unobserved moving body in the detection period.
前記衛星模擬部は、
前記検波時衛星模擬情報として、前記検波時刻における前記衛星の位置と速度と姿勢とを算出する。
The satellite simulator
As the detection satellite simulation information, the position, velocity, and attitude of the satellite at the detection time are calculated.
本発明に係るプログラムは、衛星が受信する衛星受信信号から観測対象の観測移動体により送信される観測信号を検波する信号検波装置のプログラムにおいて、
前記観測信号を検波する検波時刻における前記衛星の状態を模擬し、模擬した前記衛星の状態を検波時衛星模擬情報として出力する衛星模擬処理と、
前記衛星模擬処理により出力された前記検波時衛星模擬情報に基づいて、前記検波時刻において前記衛星が観測する移動体であって前記観測移動体以外の移動体である観測外移動体の情報を観測外移動体情報として取得する検波計画処理と、
前記検波計画処理により取得された前記観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻に前記観測外移動体から送信される信号を模擬信号として生成する模擬信号生成処理と、
前記模擬信号生成処理により生成された前記模擬信号を前記衛星受信信号から分離し、前記模擬信号が分離された前記衛星受信信号を受信観測信号として出力する信号分離処理と、
前記信号分離処理により出力された前記受信観測信号を復調する復調処理と
をコンピュータに実行させる。
The program according to the present invention is a program for a signal detection device for detecting an observation signal transmitted by an observation target observation mobile body from a satellite reception signal received by a satellite.
Simulating the state of the satellite at a detection time for detecting the observation signal, satellite simulation processing for outputting the simulated state of the satellite as satellite simulation information at the time of detection,
Based on the satellite simulation information at the time of detection output by the satellite simulation processing, information on a moving body other than the observation moving body, which is a moving body observed by the satellite at the detection time, is observed. Detection plan processing acquired as outside mobile body information,
Based on the unobserved moving body information acquired by the detection planning process, a simulated signal generating process for generating a signal transmitted from the unobserved moving body at the detection time as a simulated signal;
Separating the simulation signal generated by the simulation signal generation processing from the satellite reception signal, and outputting the satellite reception signal from which the simulation signal is separated as a reception observation signal; and
The computer executes a demodulation process for demodulating the received observation signal output by the signal separation process.
前記検波計画処理は、
前記検波時衛星模擬情報に基づいて前記衛星が観測する観測エリアを算出し、算出した前記観測エリアに存在する前記観測外移動体の情報を前記観測外移動体情報として取得する。
The detection plan process is:
An observation area observed by the satellite is calculated based on the simulated satellite information at the time of detection, and information on the unobserved moving body existing in the calculated observation area is acquired as the unobserved moving body information.
前記観測外移動体は、複数の観測外移動体であり、
前記模擬信号生成処理は、
前記観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻における前記複数の観測外移動体の各々の情報を複数の移動体送信信号として生成する複数信号生成処理と、
前記複数信号生成処理により生成された前記複数の移動体送信信号の各々を加算し、加算した信号を前記模擬信号として生成する信号加算処理と
を備える。
The unobserved moving body is a plurality of unobserved moving bodies,
The simulation signal generation process includes:
Based on the non-observation mobile body information, a plurality of signal generation processes for generating information of each of the plurality of non-observation mobile bodies at the detection time as a plurality of mobile body transmission signals;
Signal addition processing for adding each of the plurality of mobile transmission signals generated by the plurality of signal generation processing and generating the added signal as the simulation signal.
前記複数信号生成処理は、
前記観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻における前記複数の観測外移動体の各々の情報を複数の移動体信号として模擬する移動体信号模擬処理と、
前記移動体信号模擬処理により模擬された前記複数の移動体信号の各々について、前記観測外移動体情報に基づいてドップラー周波数を算出し、算出した前記複数の移動体信号の各々のドップラー周波数に基づいて前記複数の移動体信号の各々を補正するドップラー周波数挿入処理と、
前記ドップラー周波数挿入処理により補正された前記複数の移動体信号の各々について、前記観測外移動体情報に基づいて時間遅延を算出し、算出した前記複数の移動体信号の各々の時間遅延に基づいて前記複数の移動体信号の各々を補正し、補正した前記複数の移動体信号の各々を前記複数の移動体送信信号の各々として出力する時間遅延補正処理と
を備える。
The multiple signal generation process includes:
Based on the non-observation mobile body information, mobile body signal simulation processing for simulating each information of the plurality of non-observation mobile bodies at the detection time as a plurality of mobile body signals,
For each of the plurality of moving body signals simulated by the moving body signal simulation processing, a Doppler frequency is calculated based on the unobserved moving body information, and based on the calculated Doppler frequencies of the plurality of moving body signals. Doppler frequency insertion processing for correcting each of the plurality of moving body signals,
For each of the plurality of moving body signals corrected by the Doppler frequency insertion processing, a time delay is calculated based on the unobserved moving body information, and based on the calculated time delay of each of the plurality of moving body signals. A time delay correction process for correcting each of the plurality of mobile body signals and outputting each of the corrected plurality of mobile body signals as each of the plurality of mobile body transmission signals.
前記復調処理は、
前記観測移動体におけるドップラー周波数を観測移動体ドップラー周波数として算出し、算出した前記観測移動体ドップラー周波数に基づいて、前記信号分離処理から出力された前記受信観測信号を補正し、補正した前記受信観測信号を補正受信観測信号として出力するドップラー推定処理と、
前記ドップラー推定処理により出力された前記補正受信観測信号を復号する信号復号処理と
を備える。
The demodulation process includes
The Doppler frequency in the observation mobile body is calculated as the observation mobile body Doppler frequency, the reception observation signal output from the signal separation process is corrected based on the calculated observation mobile body Doppler frequency, and the received observation is corrected. A Doppler estimation process for outputting the signal as a corrected received observation signal;
Signal decoding processing for decoding the corrected received observation signal output by the Doppler estimation processing.
前記プログラムは、
前記衛星受信信号から前記観測信号を検波する条件を満たす検波期間を取得し、前記検波期間における前記衛星の状態を検波期間衛星状態として模擬し、模擬された前記検波期間衛星状態に基づいて、前記検波期間において前記衛星が観測する移動体であって前記観測移動体以外の移動体である観測外移動体の情報を検波期間観測外移動体情報として取得し、取得した前記検波期間観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻を決定する検波時刻決定処理を備える。
The program is
Obtaining a detection period that satisfies the condition for detecting the observation signal from the satellite reception signal, simulating the state of the satellite in the detection period as a detection period satellite state, and based on the simulated detection period satellite state, Information on a moving body that is observed by the satellite during the detection period and is a moving body other than the observed moving body, which is an unobserved moving body, is acquired as detection-period unobserved moving body information, and the acquired moving body that is not observed during the detection period A detection time determination process for determining the detection time based on the information is provided.
前記検波時刻決定処理は、
前記検波期間観測外移動体情報を用いて前記検波期間における前記観測外移動体の位置を判定し、前記検波期間における前記観測外移動体の位置に基づいて前記検波時刻を決定する。
The detection time determination process includes:
The position of the unobserved moving body in the detection period is determined using the undetected moving body information in the detection period, and the detection time is determined based on the position of the unobserved moving body in the detection period.
前記衛星模擬処理は、
前記検波時衛星模擬情報として、前記検波時刻における前記衛星の位置と速度と姿勢とを算出する。
The satellite simulation process
As the detection satellite simulation information, the position, velocity, and attitude of the satellite at the detection time are calculated.
本発明に係る信号検波方法は、衛星が受信する衛星受信信号から観測対象の観測移動体により送信される観測信号を検波する信号検波システムの信号検波方法において、
衛星模擬部が、前記観測信号を検波する検波時刻における前記衛星の状態を模擬し、模擬した前記衛星の状態を検波時衛星模擬情報として出力し、
検波計画部が、前記衛星模擬部により出力された前記検波時衛星模擬情報に基づいて、前記検波時刻において前記衛星が観測する移動体であって前記観測移動体以外の移動体である観測外移動体の情報を観測外移動体情報として取得し、
模擬信号生成部が、前記検波計画部により取得された前記観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻に前記観測外移動体から送信される信号を模擬信号として生成し、
信号分離部が、前記模擬信号生成部により生成された前記模擬信号を前記衛星受信信号から分離し、前記模擬信号が分離された前記衛星受信信号を受信観測信号として出力する信号分離部と、
前記信号分離部により出力された前記受信観測信号を復調する復調部と
を備える。
A signal detection method according to the present invention is a signal detection method of a signal detection system for detecting an observation signal transmitted from an observation mobile object to be observed from a satellite reception signal received by a satellite.
The satellite simulation unit simulates the state of the satellite at the detection time for detecting the observation signal, and outputs the simulated state of the satellite as satellite simulation information at the time of detection,
Based on the satellite simulation information at the time of detection output from the satellite simulation unit, the detection planning unit is a moving body that the satellite observes at the detection time and is a moving body other than the observation moving body. Acquire body information as unobserved moving body information,
Based on the unobserved moving body information acquired by the detection planning unit, a simulated signal generating unit generates a signal transmitted from the unobserved moving body at the detection time as a simulated signal,
A signal separation unit for separating the simulation signal generated by the simulation signal generation unit from the satellite reception signal, and outputting the satellite reception signal from which the simulation signal is separated as a reception observation signal;
A demodulation unit that demodulates the received observation signal output by the signal separation unit.
本発明に係る信号検波システムでは、衛星模擬部が、観測信号を検波する検波時刻における衛星の状態を模擬して検波時衛星模擬情報として出力する。検波計画部が、検波時衛星模擬情報に基づいて、検波時刻における観測外移動体の情報を観測外移動体情報として取得する。模擬信号生成部が、観測外移動体情報に基づいて、検波時刻に観測外移動体から送信される信号を模擬信号として生成する。信号分離部が、模擬信号を衛星が受信する衛星受信信号から分離する。よって、本発明に係る信号検波システムによれば、衛星受信信号から観測外移動体により送信される衝突信号の影響を効果的に排除するとともに、的確なタイミングで信号検波を行うことにより、信号検波の精度を向上させることができる。 In the signal detection system according to the present invention, the satellite simulation unit simulates the state of the satellite at the detection time at which the observation signal is detected, and outputs it as satellite simulation information at the time of detection. The detection planning unit acquires information on the unobserved moving body at the detection time as unobserved moving body information based on the simulated satellite information at the time of detection. The simulated signal generation unit generates a signal transmitted from the unobserved moving body at the detection time as a simulated signal based on the unobserved moving body information. The signal separation unit separates the simulated signal from the satellite reception signal received by the satellite. Therefore, the signal detection system according to the present invention effectively eliminates the influence of the collision signal transmitted by the unobserved mobile body from the satellite reception signal, and performs signal detection at an appropriate timing, thereby enabling signal detection. Accuracy can be improved.
実施の形態１．
図１を用いて、地上及び海上における船舶などの移動体を識別する自動船舶識別システム、すなわちＡＩＳの概要について説明する。
以下の実施の形態では、移動体として船舶を想定している。
図１に示すように、地上及び海上におけるＡＩＳにおいて、移動体６００同士のＡＩＳ信号の送受信は、半径約５０Ｋｍ内のＳＯＴＤＭＡ（Ｓｅｌｆ−Ｏｒｇａｎｉｚｅｄ・Ｔｉｍｅ・Ｄｉｖｉｓｉｏｎ・Ｍｕｌｔｉｐｌｅ・Ａｃｃｅｓｓ）により行われる。半径約５０Ｋｍ内のＳＯＴＤＭＡにより、ＡＩＳ信号の衝突は回避される。また、船舶である移動体６００の速度は高速艇でも約３０ノット程度であり、ドップラー周波数は約１０Ｈｚ程度となり、ほぼ無いに等しい。
Embodiment 1 FIG.
An outline of an automatic ship identification system for identifying a moving body such as a ship on the ground and the sea, that is, an AIS will be described with reference to FIG.
In the following embodiments, a ship is assumed as a moving body.
As shown in FIG. 1, in the AIS on the ground and at sea, transmission / reception of AIS signals between the
図２を用いて、衛星７００がＡＩＳ信号を受信する場合の信号衝突について説明する。
図２に示すように、衛星７００が観測可能な観測エリア７０１は、半径約２５００Ｋｍに及ぶ。
ここで、衛星７００が受信する信号を衛星受信信号４００とし、観測対象の観測移動体６０１から送信されるＡＩＳ信号を観測信号４０１とし、観測対象外の観測外移動体６０２から送信されるＡＩＳ信号を観測外信号４０２とする。
A signal collision when the satellite 700 receives an AIS signal will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the observation area 701 that the satellite 700 can observe covers a radius of about 2500 km.
Here, a signal received by the satellite 700 is a
衛星７００には、ＳＯＴＤＭＡで制御できる範囲外のエリアからもＡＩＳ信号が入射される。衛星７００は、観測信号４０１に観測外信号４０２が衝突した信号を衛星受信信号４００として受信する。ＳＯＴＤＭＡ範囲外の信号衝突は無作為であり、このままでは復調あるいは復号は困難である。
また、衛星７００の速度は約８０００ｍ／ｓｅｃであるため、±４ＫＨｚ程度のドップラー周波数が発生する。このドップラー周波数は、データレートである約１０ＫＨｚの幅の範囲内となってしまい、フィルタリングで分離することが困難である。
The AIS signal is also incident on the satellite 700 from an area outside the range that can be controlled by SOTDMA. The satellite 700 receives a signal in which the non-observation signal 402 collides with the observation signal 401 as the
Further, since the speed of the satellite 700 is about 8000 m / sec, a Doppler frequency of about ± 4 KHz is generated. This Doppler frequency falls within the range of a width of about 10 KHz which is a data rate and is difficult to separate by filtering.
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図３を用いて、本実施の形態に係る信号検波システム５００のブロック構成について説明する。
信号検波システム５００は、衛星情報１１０、衛星模擬部１２０、検波計画部１３０、模擬信号生成部１４０、信号模擬情報１５０、信号処理部１６０を備える。さらに、信号検波システム５００は、解析結果ＤＢ１７０、衛星受信信号記憶部１８１、処理情報１８２、データ加工部１９１、マニュアル入力部１９２を備える。
*** Explanation of configuration ***
The block configuration of the signal detection system 500 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The signal detection system 500 includes
信号検波システム５００は、衛星７００が受信する衛星受信信号４００から、観測対象の観測移動体６０１により送信される観測信号４０１を検波する。観測信号４０１は観測移動体６０１のＡＩＳ信号である。
The signal detection system 500 detects the observation signal 401 transmitted by the observation mobile body 601 to be observed from the
衛星模擬部１２０は、観測信号４０１を検波する検波時刻４２３における衛星７００の状態を模擬し、模擬した衛星７００の状態を検波時衛星模擬情報４２０として出力する。
衛星情報１１０は、衛星７００に関する情報を記憶する。
衛星模擬部１２０は、衛星情報１１０を用いて、検波時刻４２３における衛星７００の状態を模擬する。衛星模擬部１２０は、ＡＩＳ受信機を搭載する衛星７００の位置、軌道、及び姿勢を模擬する。すなわち、衛星模擬部１２０は、検波時衛星模擬情報４２０として、検波時刻４２３における衛星７００の位置と速度と姿勢とを算出する。
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The
The
検波計画部１３０は、衛星模擬部１２０により出力された検波時衛星模擬情報４２０に基づいて、検波時刻４２３において衛星７００が観測する移動体であって観測移動体以外の移動体である観測外移動体６０２の情報を観測外移動体情報４２５として取得する。具体的には、検波計画部１３０は、検波時衛星模擬情報４２０に基づいて衛星７００が観測する観測エリア７０１を算出し、算出した観測エリア７０１に存在する観測外移動体６０２の情報を観測外移動体情報４２５として取得する。すなわち、検波計画部１３０は、移動体の過去の移動体情報に基づいて、次パス観測で衝突することが想定される観測外移動体６０２を同定する。また、検波計画部１３０は、衝突データの状況を推定する。
なお、検波計画部１３０は、過去の移動体情報が蓄積された解析結果ＤＢ１７０から、検波時刻４２３において衛星７００が観測するはずの観測外移動体６０２に関する移動体情報を抽出する。よって、実際の検波時刻４２３に観測する観測移動体６０１の情報が観測外移動体６０２の情報として抽出されることはないものとする。移動体情報とはＡＩＳ情報のことである。また、過去の移動体情報とは、言い換えると既知の移動体情報である。
The
The
解析結果ＤＢ１７０には、過去に衛星７００が受信した衛星受信信号４００を信号検波した結果、抽出された観測外信号４０２が示す移動体情報が格納されている。すなわち、解析結果ＤＢ１７０には、衛星７００が過去に受信した観測移動体６０１の移動体情報が蓄積されている。
検波計画部１３０は、検波時衛星模擬情報４２０に基づいて、解析結果ＤＢ１７０から観測エリア７０１に存在する予定の観測外移動体６０２の観測外移動体情報４２５を取得する。
観測外移動体６０２は、複数存在するものとする。
The
The
It is assumed that there are a plurality of unobserved moving bodies 602.
模擬信号生成部１４０は、検波計画部１３０により取得された観測外移動体情報４２５に基づいて、検波時刻４２３に観測外移動体６０２から送信される信号を模擬信号４２６として生成する。
信号模擬情報１５０には、信号を模擬する際に用いられる情報が格納されている。
模擬信号生成部１４０は、観測外移動体情報４２５と信号模擬情報１５０とを用いて、検波時刻４２３に観測外移動体６０２から送信される信号を模擬信号４２６として生成する。
The simulation
The
The simulated
信号処理部１６０は、信号分離部１６１、復調部１６４を備える。復調部１６４は、ドップラー推定部１６２、信号復号部１６３を備える。
The
信号分離部１６１は、模擬信号生成部１４０により生成された模擬信号４２６を衛星受信信号４００から分離し、模擬信号４２６が分離された衛星受信信号４００を受信観測信号４２７として出力する。
The
信号検波システム５００は、陸上局に設置される。あるいは、信号検波システム５００は、衛星７００に搭載されていてもよい。
衛星受信信号記憶部１８１は、衛星７００により受信された衛星受信信号４００を、衛星７００から受信し記憶機器に記憶する。
The signal detection system 500 is installed in a land station. Alternatively, the signal detection system 500 may be mounted on the satellite 700.
The satellite reception
復調部１６４は、信号分離部１６１により出力された受信観測信号４２７を復調する。
ドップラー推定部１６２は、観測移動体６０１におけるドップラー周波数を観測移動体ドップラー周波数４７１として算出する。ドップラー推定部１６２は、算出した観測移動体ドップラー周波数４７１に基づいて、信号分離部１６１から出力された受信観測信号４２７を補正し、補正した受信観測信号４２７を補正受信観測信号４２８として出力する。
ここで、補正受信観測信号４２８は、すなわち、観測移動体６０１から送信されたＡＩＳ信号である観測信号４０１である。
The demodulator 164 demodulates the received
The
Here, the corrected received
信号復号部１６３は、ドップラー推定部１６２により出力された補正受信観測信号４２８を復号し、復号移動体情報４３１として出力する。信号復号部１６３から出力された復号移動体情報４３１は、解析結果ＤＢ１７０に格納される。復号移動体情報４３１は、観測移動体６０１から送信された観測信号４０１が示すＡＩＳ情報、すなわち観測移動体情報である。
The
データ加工部１９１は、解析結果ＤＢ１７０に格納された移動体情報を用いて、移動体の運航状況をグローバルに把握するため等の各種のデータ加工を実行する。
マニュアル入力部１９２は、過去の移動体情報を解析結果ＤＢ１７０にマニュアルで入力させる。
The
The
図４を用いて、衛星模擬部１２０の詳細構成について説明する。
衛星模擬部１２０は、地球重力モデル部１２１、アンテナ姿勢モデル部１２２、衛星軌道計算部１２３を備える。
また、衛星情報１１０には、衛星テレメータ情報１１１、軌道決定値情報１１２が記憶される。
A detailed configuration of the
The
The
アンテナ姿勢モデル部１２２は、検波計画部１３０から取得した検波時刻４２３と衛星テレメータ情報１１１とより、検波時刻４２３における衛星７００のアンテナの方向を取得する。アンテナ姿勢モデル部１２２は、アンテナ姿勢モデルをアンテナ姿勢モデルテーブルとして備え、検波時刻４２３とアンテナ姿勢モデルテーブルと衛星テレメータ情報１１１とより、検波時刻４２３における衛星７００のアンテナの方向を取得する。
The antenna
地球重力モデル部１２１は、衛星７００の軌道伝搬に必要な重力モデルを取得する。地球重力モデル部１２１は、地球重力モデルを地球重力モデルテーブルとして備え、地球重力モデルテーブルを用いて必要な重力モデルを取得する。
The earth
衛星軌道計算部１２３は、地球重力モデル、アンテナ姿勢モデル、軌道決定値情報１１２から取得した最新の軌道決定値、及び検波計画部１３０から取得した検波時刻４２３を取得する。衛星軌道計算部１２３は、地球重力モデル、アンテナ姿勢モデル、最新の軌道決定値、及び検波時刻４２３を入力として、衛星７００において観測移動体６０１を観測する検波時刻４２３における衛星７００の位置、速度、及び姿勢を計算する。衛星軌道計算部１２３は、算出した検波時刻４２３における衛星７００の位置、速度、及び姿勢を検波時衛星模擬情報４２０として出力する。
The satellite
ここで、検波計画部１３０が検波時刻４２３を決定する機能について説明する。
まず、衛星模擬部１２０は、衛星受信信号４００から観測信号４０１を検波する条件を満たす検波期間４２４を取得し、検波期間４２４における衛星７００の状態を検波期間衛星状態４２１として模擬する。衛星模擬部１２０は、検波期間衛星状態４２１を検波計画部１３０に出力する。
Here, the function that the
First, the
次に、検波計画部１３０は、衛星模擬部１２０により模擬された検波期間衛星状態４２１に基づいて、検波期間４２４において衛星７００が観測する移動体であって観測移動体６０１以外の移動体である観測外移動体６０２の情報を検波期間観測外移動体情報４３０として取得する。検波計画部１３０は、取得した検波期間観測外移動体情報４３０に基づいて、検波時刻４２３を決定する。具体的には、検波計画部１３０は、検波期間観測外移動体情報４３０を用いて検波期間４２４における観測外移動体６０２の位置を判定し、検波期間４２４における観測外移動体６０２の位置に基づいて検波時刻４２３を決定する。
Next, based on the detection
図５を用いて、模擬信号生成部１４０の詳細構成について説明する。
模擬信号生成部１４０は、複数信号生成部１４９、信号加算部１４５、ＧＭＳＫ復調部１４６を備える。
複数信号生成部１４９は、移動体信号模擬部１４１、ＧＭＳＫ変調部１４２、ドップラー周波数挿入部１４３、時間遅延補正部１４４を備える。
The detailed configuration of the simulation
The simulated
The multiple signal generation unit 149 includes a mobile
複数信号生成部１４９は、観測外移動体情報４２５に基づいて、検波時刻４２３における複数の観測外移動体６０２０の各々の情報を複数の移動体送信信号４２９０として生成する。複数の観測外移動体６０２０の各々を観測外移動体６０２と表記する場合がある。複数の移動体送信信号４２９０の各々を移動体送信信号４２９と表記する場合がある。
The multiple signal generation unit 149 generates information on each of the multiple unobserved mobile bodies 6020 at the
移動体信号模擬部１４１は、観測外移動体情報４２５に基づいて、検波時刻４２３における複数の観測外移動体６０２の各々の情報を複数の移動体信号１４１１として模擬する。
ＧＭＳＫ変調部１４２は、複数の移動体信号１４１１の各々をガウス最小偏移変調（ＧＭＳＫ：Ｇａｕｓｓｉａｎ・ｍｉｎｉｍｕｍ・ｓｈｉｆｔ・ｋｅｙｉｎｇ）する。
ドップラー周波数挿入部１４３は、移動体信号模擬部１４１により生成された複数の移動体信号１４１１の各々について、観測外移動体情報４２５に基づいてドップラー周波数を算出する。ドップラー周波数挿入部１４３は、算出した複数の移動体信号１４１１の各々のドップラー周波数に基づいて複数の移動体信号１４１１の各々を補正する。
時間遅延補正部１４４は、ドップラー周波数挿入部１４３により補正された複数の移動体信号１４１１の各々について、観測外移動体情報４２５に基づいて時間遅延を算出する。時間遅延補正部１４４は、算出した複数の移動体信号１４１１の各々の時間遅延に基づいて複数の移動体信号１４１１の各々を補正し、補正した複数の移動体信号１４１１の各々を複数の移動体送信信号４２９の各々として出力する。複数の移動体信号１４１１０の各々を移動体信号１４１１と表記する場合がある。
Based on the unobserved moving
The GMSK modulator 142 performs Gaussian minimum shift modulation (GMSK) on each of the plurality of mobile signals 1411.
The Doppler
The time
信号加算部１４５は、複数信号生成部１４９により生成された複数の移動体送信信号４２９の各々を加算し、加算した信号を模擬信号４２６として生成する。
ＧＭＳＫ復調部１４６は、信号加算部１４５から出力された信号をＧＭＳＫ復調し、模擬信号４２６として出力する。
The
The GMSK demodulator 146 performs GMSK demodulation on the signal output from the
なお、上記において説明した移動体情報６１０、観測外移動体情報４２５、検波期間観測外移動体情報４３０は、船舶である移動体のＡＩＳ情報である。
Note that the moving body information 610, the unobserved moving
図６を用いて、本実施の形態に係る信号検波システム５００、後述するドップラー推定装置１６２０のハードウェア構成例について説明する。
信号検波システム５００及びドップラー推定装置１６２０は１つの装置から構成される信号検波装置であるものとして説明する。
A hardware configuration example of the signal detection system 500 according to the present embodiment and a Doppler estimation device 1620 described later will be described with reference to FIG.
The signal detection system 500 and the Doppler estimation device 1620 will be described as signal detection devices including a single device.
信号検波システム５００、ドップラー推定装置１６２０はコンピュータである。
信号検波システム５００、ドップラー推定装置１６２０は、プロセッサ９０１、補助記憶装置９０２、メモリ９０３、通信装置９０４、入力インタフェース９０５、ディスプレイインタフェース９０６といったハードウェアを備える。
プロセッサ９０１は、信号線９１０を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
入力インタフェース９０５は、入力装置９０７に接続されている。
ディスプレイインタフェース９０６は、ディスプレイ９０８に接続されている。
The signal detection system 500 and the Doppler estimation device 1620 are computers.
The signal detection system 500 and the Doppler estimation device 1620 include hardware such as a
The
The input interface 905 is connected to the
The
プロセッサ９０１は、プロセッシングを行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。
プロセッサ９０１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。
補助記憶装置９０２は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）である。
メモリ９０３は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。
通信装置９０４は、データを受信するレシーバー９４０１及びデータを送信するトランスミッター９４０２を含む。
通信装置９０４は、例えば、通信チップ又はＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）である。
入力インタフェース９０５は、入力装置９０７のケーブル９１１が接続されるポートである。
入力インタフェース９０５は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）端子である。
ディスプレイインタフェース９０６は、ディスプレイ９０８のケーブル９１２が接続されるポートである。
ディスプレイインタフェース９０６は、例えば、ＵＳＢ端子又はＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）端子である。
入力装置９０７は、例えば、マウス、キーボード又はタッチパネルである。 ディスプレイ９０８は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。
The
The
The
The
The
The
The input interface 905 is a port to which the cable 911 of the
The input interface 905 is, for example, a USB (Universal Serial Bus) terminal.
The
The
The
補助記憶装置９０２には、衛星模擬部１２０、検波計画部１３０、模擬信号生成部１４０、信号処理部１６０、遅延検波部１６２１、同期検波部１６２２、検波出力判定部１６２３、信号補正部１６２４等の機能を実現するプログラムが記憶されている。以下、衛星模擬部１２０、検波計画部１３０、模擬信号生成部１４０、信号処理部１６０、遅延検波部１６２１、同期検波部１６２２、検波出力判定部１６２３、信号補正部１６２４等をまとめて「部」と表記する。
このプログラムは、メモリ９０３にロードされ、プロセッサ９０１に読み込まれ、プロセッサ９０１によって実行される。
更に、補助記憶装置９０２には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）も記憶されている。
そして、ＯＳの少なくとも一部がメモリ９０３にロードされ、プロセッサ９０１はＯＳを実行しながら、「部」の機能を実現するプログラムを実行する。
図６では、１つのプロセッサ９０１が図示されているが、信号検波システム５００、ドップラー推定装置１６２０が複数のプロセッサ９０１を備えていてもよい。
そして、複数のプロセッサ９０１が「部」の機能を実現するプログラムを連携して実行してもよい。
また、「部」の処理の結果を示す情報やデータや信号値や変数値が、メモリ９０３、補助記憶装置９０２、又は、プロセッサ９０１内のレジスタ又はキャッシュメモリにファイルとして記憶される。
The
This program is loaded into the
Further, the
Then, at least a part of the OS is loaded into the
In FIG. 6, one
A plurality of
In addition, information, data, signal values, and variable values indicating the results of the processing of “unit” are stored as files in the
「部」を「サーキットリー」で提供してもよい。
また、「部」を「回路」又は「工程」又は「手順」又は「処理」に読み替えてもよい。
「回路」及び「サーキットリー」は、プロセッサ９０１だけでなく、ロジックＩＣ又はＧＡ（Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）又はＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）といった他の種類の処理回路をも包含する概念である。
The “part” may be provided as “circuitry”.
Further, “part” may be read as “circuit”, “process”, “procedure”, or “processing”.
“Circuit” and “Circuitry” include not only the
また、プログラムプロダクトと称されるものは、「部」として説明している機能を実現するプログラムが記録された記憶媒体、記憶装置などであり、見た目の形式に関わらず、コンピュータ読み取り可能なプログラムをロードしているものである。 Also, what is called a program product is a storage medium, storage device, or the like on which a program that realizes the function described as a “part” is recorded. It is what you are loading.
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図７を用いて、本実施の形態に係る信号検波システム５００の信号検波方法について説明する。
信号検波システム５００は、プロセッサ９０１、上記ハードウェア資源と協働し、以下に示す処理を行うプログラム９９０を実行することにより信号検波方法、信号検波処理を実現する。
信号検波システム５００の信号検波方法は、衛星７００が受信する衛星受信信号４００から観測対象の観測移動体６０１により送信される観測信号４０１を検波する。
*** Explanation of operation ***
A signal detection method of the signal detection system 500 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The signal detection system 500 implements a signal detection method and a signal detection process by executing a program 990 that performs the following processing in cooperation with the
The signal detection method of the signal detection system 500 detects the observation signal 401 transmitted by the observation mobile body 601 to be observed from the
＜検波時刻決定処理Ｓ１００＞
Ｓ１００において、衛星模擬部１２０及び検波計画部１３０は、検波時刻決定処理Ｓ１００を実行する。
衛星模擬部１２０は、衛星受信信号４００から観測信号４０１を検波する条件を満たす検波期間４２４を取得し、検波期間４２４における衛星の状態を検波期間衛星状態４２１として模擬する。衛星模擬部１２０は、例えば、衛星受信信号４００から観測信号４０１を検波するのに適した条件を、条件テーブル１１３として備える。検波するのに適した条件とは、例えば、「衛星７００の観測エリア７０１に移動体が２隻存在する」等の条件である。衛星模擬部１２０は、この条件テーブル１１３と衛星テレメータ情報１１１とに基づいて、検波するのに適した検波期間４２４を取得し、検波期間４２４における衛星７００の状態を模擬する。検波期間４２４は、例えば、「開始時刻Ｔ１から９０分間」等の情報である。衛星情報１１０が条件テーブル１１３を備えていてもよい。
そして、検波計画部１３０は、模擬された検波期間衛星状態４２１に基づいて、検波期間において衛星７００が観測する移動体であって観測移動体６０１以外の移動体である観測外移動体６０２の情報を検波期間観測外移動体情報４３０として取得する。検波計画部１３０は、取得した検波期間観測外移動体情報４３０に基づいて、検波時刻４２３を決定する。検波計画部１３０は、検波期間４２４が「開始時刻Ｔ１から９０分間」である場合、検波期間４２４のうち最も検波に適した時刻を検波時刻４２３として決定する。このように、検波時刻決定処理Ｓ１００では、検波期間観測外移動体情報４３０を用いて検波期間４２４における観測外移動体６０２の位置を判定し、検波期間４２４における観測外移動体６０２の位置に基づいて検波時刻４２３を決定する。
<Detection time determination process S100>
In S100, the
The
Based on the simulated detection
図８を用いて、検波時刻決定処理Ｓ１００における検波計画部１３０の動作についてさらに説明する。
Ｓ１２１において、検波計画部１３０は、観測エリア計算処理を実行する。観測エリア計算処理では、検波計画部１３０は衛星模擬部１２０から取得した検波期間衛星状態４２１である衛星７００の位置、速度、及び姿勢に基づき、地表上の観測エリア７０１を計算する。
Ｓ１２２において、検波計画部１３０は、移動体抽出処理を実行する。移動体抽出処理では、検波計画部１３０は、観測エリア計算処理で求めた観測エリア７０１と、解析結果ＤＢ１７０に収められた既知の移動体情報とにより、検波期間４２４のうちのある時刻に観測すれば検出される予定の移動体、すなわち観測外移動体６０２の移動体情報を抽出する。
Ｓ１２３において、アンテナ指向方向計画作成処理を実行する。アンテナ指向方向計画作成処理では、検波計画部１３０は、抽出された移動体情報から、ある時刻におけるアンテナの指向方向を計算し、観測計画を生成する。
観測計画とは信号を観測するにあたって、その要求されるパス、パス内の時刻幅、アンテナを指向させる方向、アンテナの観測モード（静止や回転、場合によってはアンテナビーム幅）を規定した衛星における観測スケジュールを示す情報である。
The operation of the
In S121, the
In S122, the
In S123, an antenna pointing direction plan creation process is executed. In the antenna directivity direction plan creation process, the
An observation plan is a satellite observation that defines the required path, the time width within the path, the direction in which the antenna is directed, and the antenna observation mode (stationary or rotating, and in some cases the antenna beam width). Information indicating a schedule.
以下に、図１５の（ａ）から図１５の（ｅ）を用いて、観測計画の具体例について簡単に説明する。
図１５の（ａ）は、観測計画として、衛星に対して特定の方向（例えば衛星直下点方向に対して進行方向にｘ°の方向）を観測する計画を示している。
図１５の（ｂ）は、上記のアンテナ指向方向を初期値として直下点廻りにレートωで回転させる観測計画を示している。
図１５の（ｃ）は、アンテナ動作角度範囲内で既知のＡＩＳ船舶を指向する観測計画を示している。
図１５の（ｄ）は、アンテナ動作角度範囲内で前回のパスで観測したエリアを含む方向を指向する観測計画（観測場所の自動計算によるアンテナ指向方法計画設定）を示している。
図１５の（ｅ）は、既に抽出されている船舶を衛星直下点（ドップラー０）やアンテナ覆域の縁（ドップラー最大）に持つアンテナ指向方向を指向する観測計画を示している。
このような設定を行うことにより、あるパスにおいてある時刻にてどちらの方向にアンテナを向けた観測を行うかを観測計画として作成する。
A specific example of the observation plan will be briefly described below with reference to FIGS. 15A to 15E.
FIG. 15A shows a plan for observing a specific direction with respect to the satellite (for example, a direction of x ° in the traveling direction with respect to the direction directly below the satellite) as the observation plan.
FIG. 15B shows an observation plan in which the antenna directing direction is set as an initial value to rotate around a direct point at a rate ω.
FIG. 15 (c) shows an observation plan directed to a known AIS ship within the antenna operating angle range.
FIG. 15D shows an observation plan (antenna pointing method plan setting by automatic calculation of the observation location) that points in a direction including the area observed in the previous path within the antenna operating angle range.
(E) of FIG. 15 shows an observation plan for directing the antenna pointing direction having the already extracted ship at the point directly below the satellite (Doppler 0) or the edge of the antenna coverage (Maximum Doppler).
By making such settings, it is created as an observation plan as to which direction the antenna is directed in a certain path at a certain time.
Ｓ１２４において、情報利用部位指定処理を実行する。情報利用部位指定処理では、検波計画部１３０は、移動体抽出処理による移動体情報の抽出結果に基づき、移動体情報のうち利用が可能なビット範囲、ＡＩＳパラメータなどが含まれる部位指定情報を決定する。ＡＩＳパラメータとは、例えば、ＡＩＳ信号を検出するためのトレーニングシーケンスである。
Ｓ１２５において、衛星軌道判定処理を実行する。衛星軌道判定処理では、検波計画部１３０は、アンテナ指向方向計画作成処理で求められた観測計画、情報利用部位指定処理で求め部位指定情報、解析結果ＤＢ１７０に収められた観測時刻確定判定情報に基づき、検波時刻４２３を決定する。または、検波計画部１３０は、検波時刻４２３の更新を衛星模擬部１２０に要求として出力する。
In S124, an information use site designation process is executed. In the information use part designating process, the
In S125, satellite orbit determination processing is executed. In the satellite orbit determination process, the
なお、図８の説明では、検波計画部１３０が、観測エリア計算処理、移動体抽出処理、アンテナ指向方向計画作成処理、情報利用部位指定処理、衛星軌道判定処理を実行するものとした。しかし、上記の各処理を実行する観測エリア計算部、移動体抽出部、アンテナ指向方向計画作成部、情報利用部位指定部、衛星軌道判定部を、検波計画部１３０が備える構成でもよい。
In the description of FIG. 8, it is assumed that the
＜衛星模擬処理Ｓ１１０＞
衛星模擬処理Ｓ１１０において、衛星模擬部１２０は、観測信号４０１を検波する検波時刻４２３における衛星７００の状態を模擬し、模擬した衛星７００の状態を検波時衛星模擬情報４２０として出力する衛星模擬処理Ｓ１１０を実行する。衛星模擬部１２０は、衛星模擬処理Ｓ１１０において、検波時衛星模擬情報４２０として、検波時刻４２３における衛星７００の位置と速度と姿勢とを算出する。
<Satellite simulation process S110>
In the satellite simulation process S110, the
図４を用いて、衛星模擬処理Ｓ１１０の動作についてさらに説明する。
アンテナ姿勢モデル部１２２は、検波計画部１３０から取得した検波時刻４２３と衛星テレメータ情報１１１とより、検波時刻４２３における衛星７００のアンテナの方向を取得する。アンテナ姿勢モデル部１２２は、アンテナ姿勢モデルをアンテナ姿勢モデルテーブルとして備え、検波時刻４２３とアンテナ姿勢モデルテーブルと衛星テレメータ情報１１１とより、検波時刻４２３における衛星７００のアンテナの方向を取得する。
The operation of the satellite simulation process S110 will be further described with reference to FIG.
The antenna
地球重力モデル部１２１は、衛星７００の軌道伝搬に必要な重力モデルを取得する。地球重力モデル部１２１は、地球重力モデルを地球重力モデルテーブルとして備え、地球重力モデルテーブルを用いて必要な重力モデルを取得する。
The earth
衛星軌道計算部１２３には、地球重力モデル部１２１から地球重力モデル、アンテナ姿勢モデル部１２２からアンテナ姿勢モデル、軌道決定値情報１１２から最新の軌道決定値、検波計画部１３０から検波時刻４２３が入力される。衛星軌道計算部１２３は、地球重力モデル、アンテナ姿勢モデル、軌道決定値、及び検波時刻４２３を入力として、衛星７００において観測移動体６０１を観測する検波時刻４２３における衛星７００の位置、速度、及び姿勢を計算する。衛星軌道計算部１２３は、算出した検波時刻４２３における衛星７００の位置、速度、及び姿勢を検波時衛星模擬情報４２０として出力する。
The satellite
＜検波計画処理Ｓ１２０＞
検波計画処理Ｓ１２０において、検波計画部１３０は、衛星模擬処理Ｓ１１０により出力された検波時衛星模擬情報４２０に基づいて、検波時刻４２３において衛星７００が観測する移動体であって観測移動体６０１以外の移動体である観測外移動体６０２の情報を観測外移動体情報４２５として取得する検波計画処理Ｓ１２０を実行する。検波計画部１３０は、検波時衛星模擬情報４２０に基づいて衛星７００が観測する観測エリア７０１を算出し、算出した観測エリア７０１に存在する観測外移動体６０２の情報を観測外移動体情報４２５として取得する。
<Detection plan processing S120>
In the detection planning process S120, the
図８を用いて、検波計画処理Ｓ１２０における検波計画部１３０の動作について説明する。
Ｓ１２１の観測エリア計算処理では、検波計画部１３０は衛星模擬部１２０から取得した検波時衛星模擬情報４２０である検波時刻４２３における衛星７００の位置、速度、及び姿勢に基づき、検波時刻４２３の観測エリア７０１を計算する。
Ｓ１２２の移動体抽出処理では、検波計画部１３０は、検波時刻４２３の観測エリア７０１と、解析結果ＤＢ１７０に収められた移動体情報６１０とにより、検波時刻４２３に観測すれば検出される予定の観測外移動体６０２の観測外移動体情報４２５を抽出する。観測外移動体情報４２５は、検波時刻４２３に観測すれば検出される予定の移動体であって観測移動体６０１以外の観測外移動体６０２の移動体情報である。
検波計画部１３０は、検波時刻４２３の観測エリア７０１と、解析結果ＤＢ１７０に収められた移動体情報６１０とにより、検波時刻４２３に観測すれば検出される予定の移動体であって観測移動体６０１以外の観測外移動体６０２の移動体情報を観測外移動体情報４２５として抽出する。
Ｓ１２４の情報利用部位指定処理では、検波計画部１３０は、抽出された観測外移動体情報４２５に基づき、観測外移動体情報４２５のうち利用が可能なビット範囲、ＡＩＳパラメータなどが含まれる観測外移動体情報４２５の部位指定情報を決定する。検波計画部１３０は、観測外移動体情報４２５と部位指定情報とを信号処理部１６０に出力する。
The operation of the
In the observation area calculation process of S121, the
In the mobile object extraction process of S122, the
The
In the information use site designating process of S124, the
＜模擬信号生成処理Ｓ１３０＞
図５及び図９を用いて、模擬信号生成処理Ｓ１３０における模擬信号生成部１４０の動作について説明する。
模擬信号生成処理Ｓ１３０において、模擬信号生成部１４０は、検波計画処理Ｓ１２０により取得された観測外移動体情報４２５に基づいて、検波時刻４２３に観測外移動体６０２から送信される信号を模擬信号４２６として生成する模擬信号生成処理Ｓ１３０を実行する。観測外移動体６０２は、複数存在する。
<Simulation signal generation process S130>
The operation of the simulation
In the simulation signal generation process S130, the simulation
模擬信号生成処理Ｓ１３０は、複数信号生成処理Ｓ１３０ａと、信号加算処理Ｓ１３５と、ＧＭＳＫ復調処理Ｓ１３６とを備える。
複数信号生成処理Ｓ１３０ａでは、複数信号生成部１４９は、観測外移動体情報４２５に基づいて、検波時刻４２３における複数の観測外移動体６０２の各々の情報を複数の移動体送信信号４２９として生成する複数信号生成処理Ｓ１３０ａを実行する。
複数信号生成処理Ｓ１３０ａは、移動体信号模擬処理Ｓ１３１、ＧＭＳＫ変調処理Ｓ１３２、ドップラー周波数挿入処理Ｓ１３３、時間遅延補正処理Ｓ１３４を備える。
The simulated signal generation process S130 includes a multiple signal generation process S130a, a signal addition process S135, and a GMSK demodulation process S136.
In the multiple signal generation process S <b> 130 a, the multiple signal generation unit 149 generates information on each of the multiple unobserved mobile bodies 602 at the
The multiple signal generation process S130a includes a mobile signal simulation process S131, a GMSK modulation process S132, a Doppler frequency insertion process S133, and a time delay correction process S134.
移動体信号模擬処理Ｓ１３１では、移動体信号模擬部１４１は、観測外移動体情報４２５に基づいて、検波時刻４２３における複数の観測外移動体６０２の各々の情報を複数の移動体信号として模擬する移動体信号模擬処理Ｓ１３１を実行する。移動体信号模擬部１４１は、既知の観測外移動体情報４２５をＡＩＳビットストリームに変換する。
In the moving body signal simulation processing S131, the moving body
ＧＭＳＫ変調処理Ｓ１３２では、ＧＭＳＫ変調部１４２は、移動体信号模擬処理Ｓ１３１により模擬された複数の移動体信号をＧＭＳＫ変調する。ＧＭＳＫ変調部１４２は、ＡＩＳ信号の規格に基づいて、移動体信号模擬部１４１から出力された複数の移動体信号をＲＦまたはＩＦ信号に変調する。
In the GMSK modulation processing S132, the
ドップラー周波数挿入処理Ｓ１３３では、ドップラー周波数挿入部１４３は、移動体信号模擬処理Ｓ１３１により模擬されＧＭＳＫ変調処理Ｓ１３２により変調された複数の移動体信号の各々について観測外移動体情報４２５に基づいてドップラー周波数を算出する。ドップラー周波数挿入部１４３は、算出した複数の移動体信号の各々のドップラー周波数に基づいて複数の移動体信号の各々を補正するドップラー周波数挿入処理Ｓ１３３を実行する。ドップラー周波数挿入部１４３は、衛星模擬部１２０からの検波時衛星模擬情報４２０に含まれる位置及び速度情報と、解析結果ＤＢ１７０からの移動体の位置及び速度情報、すなわち観測外移動体情報４２５とに基づいて、ドップラー周波数を計算する。ドップラー周波数挿入部１４３は、ＲＦまたはＩＦ信号に変調された複数の移動体信号の各々に対し、計算されたドップラー周波数分だけ周波数をシフトする。
In the Doppler frequency insertion processing S133, the Doppler
時間遅延補正処理Ｓ１３４では、時間遅延補正部１４４は、ドップラー周波数挿入処理Ｓ１３３により補正された複数の移動体信号の各々について、観測外移動体情報４２５に基づいて時間遅延を算出する。時間遅延補正部１４４は、算出した複数の移動体信号の各々の時間遅延に基づいて複数の移動体信号の各々を補正し、補正した複数の移動体信号の各々を複数の移動体送信信号４２９の各々として出力する時間遅延補正処理Ｓ１３４を実行する。時間遅延補正部１４４は、ドップラー周波数挿入部１４３から出力された複数の移動体信号の各々について、以下の時間遅延補正処理Ｓ１３４を実行する。時間遅延補正部１４４は、衛星模擬部１２０からの検波時衛星模擬情報４２０に含まれる位置情報と、解析結果ＤＢ１７０からの移動体の位置情報と、信号模擬情報１５０に含まれる衛星搭載アンテナモデル１５１とに基づいて、生成信号の振幅と時間遅延とを計算し、移動体信号に付加する。
In the time delay correction process S134, the time
なお、複数信号生成部１４９が、地上で受信した移動体信号である地上受信ＡＩＳ信号から、衛星で受信する移動体信号である衛星受信ＡＩＳ信号を模擬する場合は、ドップラー周波数挿入部１４３には解析結果ＤＢ１７０からＡＩＳ実信号ファイルが入力される。ＡＩＳ実信号ファイルとは、ＡＩＳにより実際に受信された移動体信号である。
When the multiple signal generation unit 149 simulates a satellite reception AIS signal that is a mobile signal received by a satellite from a ground reception AIS signal that is a mobile signal received on the ground, the Doppler
信号加算処理Ｓ１３５では、信号加算部１４５は、複数信号生成処理Ｓ１３０ａにより生成された複数の移動体送信信号４２９の各々を加算し、加算した信号を出力する。信号加算部１４５は、複数信号生成処理Ｓ１３０ａが施された想定衝突信号数分の移動体信号を加算し、加算信号として出力する。
In the signal addition process S135, the
ＧＭＳＫ復調処理Ｓ１３６では、ＧＭＳＫ復調部１４６は、信号加算処理Ｓ１３５から出力された加算信号をＧＭＳＫ復調し、模擬信号４２６として出力する。ＧＭＳＫ復調部１４６は、加算信号をＧＭＳＫ復調し、適当なＩＦ帯信号に変換する。なお、信号加算部１４５が、複数信号生成処理Ｓ１３０ａにより生成された複数の移動体送信信号４２９の各々を加算し、加算した信号をＧＭＳＫ復調し、模擬信号４２６として生成してもよい。
In the GMSK demodulation process S136, the
図１０を用いて、信号処理部１６０による信号処理Ｓ１４０の動作について説明する。
信号処理Ｓ１４０は、信号分離処理Ｓ１５０と、復調処理Ｓ１６０を備える。
信号分離処理Ｓ１５０には、分離対象となる衛星受信信号４００と、模擬信号生成処理Ｓ１３０により生成された模擬信号４２６とが入力される。
The operation of the signal processing S140 performed by the
The signal processing S140 includes a signal separation processing S150 and a demodulation processing S160.
In the signal separation process S150, the
＜信号分離処理Ｓ１５０＞
信号分離処理Ｓ１５０において、信号分離部１６１は、模擬信号生成処理Ｓ１３０により生成された模擬信号４２６を衛星受信信号４００から分離する。信号分離部１６１は、模擬信号４２６が分離された衛星受信信号４００を受信観測信号４２７として出力する信号分離処理Ｓ１５０を実行する。
ここで、信号処理部１６０は、必要があれば衛星受信信号４００を複素信号化する複素信号変換処理を実行する。衛星受信信号４００は複素信号であることを前提にして処理を考えているが、衛星コンフィギュレーションによっては複素信号でなくリアル信号でインターフェースされる場合もある。このためリアル信号がインターフェースされた場合には入力した時点で複素信号への変換を行う。信号を複素信号の形で処理すると言うことは信号振幅と信号位相を別に表現できるため各種の処理（例えばドップラー位相抽出等）が簡便に処理できる。
<Signal separation processing S150>
In the signal separation process S150, the
Here, if necessary, the
図１１及び図１２は、信号分離処理Ｓ１５０を説明するための図である。
図１１に示すように、信号分離処理Ｓ１５０では信号相関処理Ｓ１５１が実行される。
信号相関処理Ｓ１５１において、信号分離部１６１は、模擬信号生成部１４０から出力された模擬信号４２６と、分離対象である衛星受信信号４００と、検波計画部１３０から出力される観測外移動体情報４２５の部位指定情報とを取得する。信号分離部１６１は、取得した模擬信号４２６と、衛星受信信号４００と、観測外移動体情報４２５の部位指定情報とを用いて相関処理を実行し、衝突信号タイミングを同定する。
ここで、模擬信号４２６には、検波時刻４２３における衛星７００の位置、速度及び姿勢に基づくアンテナゲイン、既知移動体方向のドップラー情報、電力減衰量が含まれる。また、分離対象である衛星受信信号４００は、衝突データを含む信号である。また、検波計画部１３０から出力される観測外移動体情報４２５の部位指定情報とは、衝突データの状況推定結果である。
11 and 12 are diagrams for explaining the signal separation processing S150.
As shown in FIG. 11, a signal correlation process S151 is executed in the signal separation process S150.
In the signal correlation processing S151, the
Here, the
図１２を用いて、信号相関処理Ｓ１５１の動作について説明する。
Ｓ１５１１の相関実行処理において、信号分離部１６１は、衝突を含む観測されたＡＩＳ信号である衛星受信信号４００から、既知のデータに基づく観測時点のＡＩＳ衝突予測信号である模擬信号４２６を差引く。模擬信号４２６を差し引いた残りのデータを予測信号とする。信号分離部１６１は、差し引いた残りのデータについて共通データとの相関を取る。Ｓ１５１１における相関において利用可能な共通データとは、以下のようなデータである。検波計画部１３０にて推定されたトレーニングシーケンス、スタートフラグ、エンドフラグ、移動体緯度・経度等相関に利用可能な既知ＡＩＳデータの一部または全部である。すなわち、共通データとは、検波計画部１３０において推定した衝突データの状況結果から求められる相関検出の元となるデータである。
The operation of the signal correlation process S151 will be described with reference to FIG.
In the correlation execution process of S1511, the
Ｓ１５１２において、信号分離部１６１は、印加時刻シフトにより予測信号の印加タイミングをずらす。
Ｓ１５１３において、信号分離部１６１は、予測信号と共通データとの相関から信号印加時刻を決定すると共に、信号印加時刻に合わせた衝突データ印加タイミングを決定し、衝突データを相殺した真のＡＩＳデータを抽出し、抽出した真のＡＩＳデータを受信観測信号４２７として出力する。
In S1512, the
In S1513, the
以上のように、信号分離部１６１は、衛星受信信号４００から模擬信号４２６を分離した受信観測信号４２７を出力する。受信観測信号４２７は、衛星７００が受信した衛星受信信号４００から衝突信号を分離した信号であり、衝突がなかったと仮定した場合に、衛星７００が観測移動体６０１から受信する移動体信号に相当する。
As described above, the
＜復調処理Ｓ１６０＞
復調処理Ｓ１６０において、復調部１６４は、信号分離処理Ｓ１５０において信号分離部１６１により出力された受信観測信号４２７を復調する復調処理Ｓ１６０を実行する。
復調処理Ｓ１６０は、ドップラー推定処理Ｓ１６１と、信号復号処理Ｓ１６２とを備える。
<Demodulation processing S160>
In the demodulation process S160, the demodulation unit 164 executes a demodulation process S160 that demodulates the
The demodulation process S160 includes a Doppler estimation process S161 and a signal decoding process S162.
ドップラー推定処理Ｓ１６１において、ドップラー推定部１６２は、観測移動体６０１におけるドップラー周波数を観測移動体ドップラー周波数４７１として算出する。ドップラー推定部１６２は、算出した観測移動体ドップラー周波数４７１に基づいて、信号分離処理Ｓ１５０から出力された受信観測信号４２７を補正し、補正した受信観測信号４２７を補正受信観測信号４２８として出力するドップラー推定処理Ｓ１６１を実行する。
ドップラー推定部１６２は、信号分離部１６１から出力された受信観測信号４２７に基づいて、観測移動体ドップラー周波数４７１を推定する。ドップラー推定部１６２は、例えば、同期検波方式を用いて、受信観測信号４２７の観測移動体ドップラー周波数４７１を推定する。
In Doppler estimation processing S161, the
The
信号復号処理Ｓ１６２において、信号復号部１６３は、ドップラー推定処理Ｓ１６１により出力された補正受信観測信号４２８を復号し、復号移動体情報４３１として出力する信号復号処理Ｓ１６２を実行する。
In the signal decoding process S162, the
信号復号処理Ｓ１６２は、シンボルタイミング検知処理Ｓ１６２ａ、ＣＲＣ／ＳＦ／ＥＦ／ビットスタッフィング判定処理Ｓ１６２ｂ、工学値変換処理Ｓ１６２ｃを備える。
シンボルタイミング検知処理Ｓ１６２ａ及びＣＲＣ／ＳＦ／ＥＦ／ビットスタッフィング判定処理Ｓ１６２ｂにおいて、信号復号部１６３は、復号を行うためトレーニングシーケンスを検知する。ビットスタッフィング処理とはＡＩＳの０／１のデータ部にＳＦやＥＦが偶然入り込まないようにＳＦやＥＦと同じビットパターンになったデータを強制的にある手順に基づいて変更するもので、復号において逆の手順で正しいビットに直す処理である。
工学値変換処理Ｓ１６２ｃは、工学値変換を実行することにより、補正受信観測信号４２８を意味ある物理量である復号移動体情報４３１に変換する。工学値変換処理Ｓ１６２ｃは、例えば、ＭＳＧ＿ＩＤ工学値変換を実行する。信号復号部１６３は、復号移動体情報４３１を解析結果ＤＢ１７０に格納する。
信号復号処理Ｓ１６２により出力される復号移動体情報４３１は、検波時刻４２３に観測された観測移動体６０１についての移動体情報、すなわちＡＩＳ情報である。復号移動体情報４３１は、観測移動体６０１から衛星に送信された観測信号４０１が示す移動体情報である。
The signal decoding process S162 includes a symbol timing detection process S162a, a CRC / SF / EF / bit stuffing determination process S162b, and an engineering value conversion process S162c.
In the symbol timing detection process S162a and the CRC / SF / EF / bit stuffing determination process S162b, the
The engineering value conversion processing S162c converts the corrected received
The decoded
以上で、信号検波システム５００の信号検波方法についての説明を終わる。
なお、信号検波システム５００は、陸上局に設置された１つの装置であってもよい。あるいは、信号検波システム５００は、複数の装置により構成されたシステムであってもよい。
This is the end of the description of the signal detection method of the signal detection system 500.
The signal detection system 500 may be a single device installed in a land station. Alternatively, the signal detection system 500 may be a system constituted by a plurality of devices.
＊＊＊効果の説明＊＊＊
本実施の形態によれば、移動体や基地局からのＡＩＳ信号を衛星で受信する場合、復調に大きな影響を与える信号同士の衝突を推定し、正常な検波を行うことができる。地上の運用範囲、半径約５０Ｋｍ以外の場所からの衝突信号を被衝突信号至近からと仮定すれば信号強度はほぼ同じと考えられ、ドップラーも同程度と考えられる。この場合、被衝突信号は衝突信号によって万遍なく干渉を受けることになり信号復調／復号はほぼ不可能と考えられる。しかし、本実施の形態によれば、既知のデータに基づいて衝突信号を模擬することができるので、衛星が受信した衛星受信信号から衝突信号を分離することができる。
*** Explanation of effects ***
According to the present embodiment, when an AIS signal from a mobile unit or a base station is received by a satellite, it is possible to estimate a collision between signals that greatly affect demodulation and perform normal detection. If it is assumed that a collision signal from a place other than the ground operating range and a radius of about 50 km is near the collision target signal, the signal intensity is considered to be almost the same, and the Doppler is also considered to be the same. In this case, it is considered that the signal to be collided is uniformly interfered by the collision signal, and signal demodulation / decoding is almost impossible. However, according to the present embodiment, since the collision signal can be simulated based on the known data, the collision signal can be separated from the satellite reception signal received by the satellite.
また、本実施の形態によれば、衝突信号のドップラーを模擬するだけでなく、観測信号のドップラーをも補正することができるので、高い精度で観測信号を検波することができる。 Further, according to the present embodiment, not only the Doppler of the collision signal can be simulated, but also the Doppler of the observation signal can be corrected, so that the observation signal can be detected with high accuracy.
また、本実施の形態によれば、一旦分離した信号は解析結果ＤＢに登録することによって既知信号となり、これを繰り返し利用することによって分離信号、すなわち受信観測信号の数を増加していくことができる。このプロシジャを繰り返すことにより定常状態では地球上のすべての移動体を同定し、且つ新たに衝突した信号に対してより確実な分離が可能となる。 Further, according to the present embodiment, once separated signals become known signals by registering them in the analysis result DB, and by repeatedly using them, the number of separated signals, that is, received observation signals can be increased. it can. By repeating this procedure, all the moving objects on the earth can be identified in the steady state, and more reliable separation can be performed for the newly collided signal.
実施の形態２．
本実施の形態では、主に、実施の形態１と異なる点について説明する。
本実施の形態において、実施の形態１で説明した構成と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
In the present embodiment, the same reference numerals are given to the same components as those described in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
本実施の形態では、信号処理部１６０のドップラー推定部１６２により高精度にドップラーを推定することができるドップラー推定方法について説明する。
本実施の形態では、実施の形態１で説明したドップラー推定部１６２を１つの装置であるドップラー推定装置１６２０として説明する。ドップラー推定部１６２は、ドップラー推定装置１６２０でもよい。以下、ドップラー推定装置１６２０として説明する。
In the present embodiment, a Doppler estimation method capable of estimating Doppler with high accuracy by the
In this embodiment, the
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１３を用いて、ドップラー推定装置１６２０のブロック構成について説明する。
ドップラー推定装置１６２０は、遅延検波部１６２１、同期検波部１６２２、検波出力判定部１６２３、信号補正部１６２４を備える。また、遅延検波部１６２１は、フィルタリング部１６２１１、最適タイミング取得部１６２１２、ドップラー推定補償部１６２１３を備える。また、同期検波部１６２２は、フィルタリング部１６２２１、搬送波捕捉追尾部１６２２２を備える。
*** Explanation of configuration ***
The block configuration of the Doppler estimation device 1620 will be described with reference to FIG.
The Doppler estimation device 1620 includes a delay detection unit 1621, a synchronous detection unit 1622, a detection
遅延検波部１６２１は、衛星７００が受信する受信観測信号４２７であって基準信号４２７１が含まれる受信観測信号４２７を取得する。遅延検波部１６２１は、基準信号４２７１を用いて受信観測信号４２７に対して遅延検波を実行することにより、衛星７００の移動により生じる受信観測信号４２７のドップラー量を位相差で表す第１ドップラー量４８１を算出する。遅延検波部１６２１は、算出した第１ドップラー量４８１と基準信号４２７１とに基づいて相関を実行することにより第１ドップラー量４８１の確からしさを第１相関値４９１として算出する。すなわち、遅延検波部１６２１は、第１ドップラー量４８１を位相として算出する。
ここで、受信観測信号４２７は、ＡＩＳ信号である。受信観測信号４２７には、受信観測信号４２７を検出するための基準信号４２７１が含まれる。
基準信号４２７１は、受信観測信号４２７を検出するためのトレーニングシーケンス４２７１ａである。
The delay detection unit 1621 acquires a
Here, the
The reference signal 4271 is a training sequence 4271a for detecting the
同期検波部１６２２は、遅延検波部１６２１から取得した第１ドップラー量４８１と基準信号４２７１とを用いて受信観測信号４２７に対して同期検波を実行することにより受信観測信号４２７のドップラー量を周波数で表す第２ドップラー量４８２を算出する。同期検波部１６２２は、算出した第２ドップラー量４８２と基準信号４２７１とに基づいて相関を実行することにより第２ドップラー量４８２の確からしさを第２相関値４９２として算出する。
The synchronous detection unit 1622 performs synchronous detection on the
遅延検波部１６２１にて抽出される第１ドップラー量４８１は位相量即ちドップラー周波数に検出時間（この場合遅延信号の遅延量）を掛け合わせた形で算出される。
ここで、ドップラー位相（遅延検波検出量）をΘｄｏｐ、ドップラー周波数をＦｄｏｐ、遅延検波遅延時間をΔＴとすると、ΘｄｏｐとＦｄｏｐは以下の関係になる。但しπは円周率である。
（式１）Θｄｏｐ＝２×π×Ｆｄｏｐ×ΔＴ
上記（式１）の関係から、Θｄｏｐが分かるとＦｄｏｐが算出できる。同期検波部１６２２は周波数の変化を検波ループという周波数を少しずつ変化させて受信周波数に合わせる機能（以下チューニングと称する）を持っている。最初の合わせ込みで全く異なる周波数からチューニングを実施すると、合わせ込みすべき周波数に近づいてもそこで終了せず飛び越して異なる周波数まで到達してしまう等の問題が発生する。また合わせ込みの幅（例えば、衛星環境では±４ＫＨｚ）が大きいとそれを追従するために大きな帯域幅が必要となりそれだけ雑音を取り込んでしまい、収束した場合でも誤差が大きく発生してしまう等の問題も発生する。
そこで遅延検波部１６２１で算出したドップラー位相からドップラー周波数を割り出し、それを初期値としてチューニングを行うこととすると、追従のための帯域幅を非常に狭くでき、収束後の精度を高く保つことができる。なお、帯域を狭くしてしまうと収束までの時間がかかってしまい、トレーニングシーケンス内で収束できないという事象が発生する可能性がある。しかし、このような事象もある程度確からしいドップラー周波数を初期値に設定することで収束時間を短縮することができる。
The
Here, assuming that the Doppler phase (delay detection amount) is Θdop, the Doppler frequency is Fdop, and the delay detection delay time is ΔT, Θdop and Fdop have the following relationship. Where π is the circumference.
(Formula 1) Θdop = 2 × π × Fdop × ΔT
From the relationship of (Equation 1) above, Fdop can be calculated if Θdop is known. The synchronous detection unit 1622 has a function (hereinafter referred to as tuning) of changing the frequency to a reception frequency by gradually changing a frequency called a detection loop. If tuning is performed from a completely different frequency in the first adjustment, there is a problem that even if the frequency approaches the frequency to be adjusted, it does not end there but jumps to reach a different frequency. In addition, if the fitting width (for example, ± 4 KHz in a satellite environment) is large, a large bandwidth is required to follow it, and noise is taken in so much, and a large error occurs even when it converges. Also occurs.
Therefore, if the Doppler frequency is calculated from the Doppler phase calculated by the delay detection unit 1621 and tuning is performed using the Doppler phase as an initial value, the bandwidth for tracking can be very narrow, and the accuracy after convergence can be kept high. . Note that if the bandwidth is narrowed, it takes time until convergence, and there is a possibility that an event that the convergence cannot be made in the training sequence may occur. However, the convergence time can be shortened by setting the Doppler frequency, which is also certain to some extent, to the initial value.
検波出力判定部１６２３は、遅延検波部１６２１から出力された第１相関値４９１と第２相関値４９２とに基づいて、第１ドップラー量４８１と第２ドップラー量４８２とのいずれを受信観測信号４２７の信号ドップラー量４８３とするかを判定する。
Based on the
同期検波部１６２２は、遅延検波部１６２１により算出された第１ドップラー量４８１を第１ドップラー周波数４８５として周波数に変換する。同期検波部１６２２は、変換した第１ドップラー周波数４８５に基づいて第１レプリカ信号４３３を生成する。同期検波部１６２２は、生成した第１レプリカ信号４３３を用いて同期検波を実行することにより第２ドップラー量４８２を算出する。
The synchronous detector 1622 converts the
ドップラー推定装置１６２０は、信号ドップラー量４８３を判定するための相関閾値４９３を記憶する相関閾値記憶部１６２５を備える。
検波出力判定部１６２３は、第１相関値４９１と第２相関値４９２との各々を相関閾値４９３と比較すると共に、第１相関値４９１と第２相関値４９２とを比較する。検波出力判定部１６２３は、相関閾値４９３より大きく、かつ、他方の相関値よりも大きい相関値を特定し、特定した相関値に対応するドップラー量を信号ドップラー量４８３とする。
The Doppler estimation device 1620 includes a correlation
The detection
遅延検波部１６２１は、トレーニングシーケンス４２７１ａを用いて第１相関値４９１を算出する。また、同期検波部１６２２は、トレーニングシーケンス４２７１ａを用いて第２相関値４９２を算出する。
The delay detection unit 1621 calculates the
信号補正部１６２４は、検波出力判定部１６２３により判定された信号ドップラー量４８３に基づいて、受信観測信号４２７を補正する。信号補正部１６２４は、補正した受信観測信号４２７を補正受信観測信号４２８として出力する。信号ドップラー量４８３は、実施の形態１で説明した観測移動体ドップラー周波数４７１に相当する。
The
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１４を用いて、本実施の形態に係るドップラー推定装置１６２０におけるドップラー推定方法について説明する。
ドップラー推定方法を実現するドップラー推定処理Ｓ１６２０は、遅延検波処理Ｓ１６２１、同期検波処理Ｓ１６２２、検波出力判定処理Ｓ１６２３、信号補正処理Ｓ１６２４を備える。
また、遅延検波処理Ｓ１６２１は、フィルタリング処理Ｓ１６２１１、最適タイミング取得処理Ｓ１６２１２、ドップラー推定補償処理Ｓ１６２１３を備える。
また、同期検波処理Ｓ１６２２は、フィルタリング処理Ｓ１６２２１、搬送波捕捉追尾処理Ｓ１６２２２を備える。
*** Explanation of operation ***
The Doppler estimation method in Doppler estimation apparatus 1620 according to the present embodiment will be described using FIG.
The Doppler estimation process S1620 that implements the Doppler estimation method includes a delay detection process S1621, a synchronous detection process S1622, a detection output determination process S1623, and a signal correction process S1624.
The delay detection process S1621 includes a filtering process S1621, an optimum timing acquisition process S16212, and a Doppler estimation compensation process S16213.
The synchronous detection process S1622 includes a filtering process S16221 and a carrier wave acquisition and tracking process S16222.
遅延検波処理Ｓ１６２１において、遅延検波部１６２１は、衛星７００が受信する受信観測信号４２７であって基準信号４２７１が含まれる受信観測信号４２７を取得する。遅延検波部１６２１は、基準信号４２７１を用いて受信観測信号４２７に対して遅延検波を実行することにより、衛星７００の移動により生じる受信観測信号４２７のドップラー量を位相差で表す第１ドップラー量４８１を算出する。また、遅延検波部１６２１は、算出した第１ドップラー量４８１と基準信号４２７１とに基づいて相関を実行することにより第１ドップラー量４８１の確からしさを第１相関値４９１として算出する。ここで、第１相関値４９１を求めるために基準信号４２７１と相関を取る信号は、第１ドップラー量４８１（位相差）により補正された受信観測信号４２７である。遅延検波部１６２１は、第１ドップラー量４８１を位相差として算出する。
遅延検波部１６２１は、ドップラー推定結果である第１ドップラー量４８１を同期検波部１６２２に出力すると共に、トレーニングシーケンス相関結果である第１相関値４９１を検波出力判定部１６２３に出力する。
In the delay detection processing S1621, the delay detection unit 1621 acquires the
The delay detection unit 1621 outputs the
Ｓ１６２１１において、フィルタリング部１６２１１は、ノイズを除去するために受信観測信号４２７をフィルタリングする。
Ｓ１６２１２において、最適タイミング取得部１６２１２は、ＡＩＳ信号である受信観測信号４２７に入っている基準信号４２７１であるトレーニングシーケンス４２７１ａのビットストリームから最適な復調タイミングを取得する。
Ｓ１６２１３において、ドップラー推定補償部１６２１３は、遅延検波によりドップラー周波数が位相に変換されているため位相差を計算することによりドップラー位相を推定する。ドップラー推定補償部１６２１３は、推定したドップラー位相を第１ドップラー量４８１として同期検波部１６２２に受け渡す。
In step S1621, the
In S16212, the optimal
In S <b> 16213, the Doppler
同期検波処理Ｓ１６２２において、同期検波部１６２２は、遅延検波部１６２１から取得した第１ドップラー量４８１と基準信号４２７１とを用いて受信観測信号４２７に対して同期検波を実行する。同期検波部１６２２は、この同期検波により受信観測信号４２７のドップラー量を周波数で表す第２ドップラー量４８２を算出する。同期検波部１６２２は、算出した第２ドップラー量４８２と基準信号４２７１とに基づいて相関を実行することにより第２ドップラー量４８２の確からしさを第２相関値４９２として算出する。ここで、第２相関値４９２を求めるために基準信号４２７１と相関を取る信号は、第２ドップラー量４８２（周波数）により補正された受信観測信号４２７である。同期検波部１６２２は、遅延検波部１６２１から取得したドップラー推定結果である第１ドップラー量４８１を用いて、同期検波し、搬送波再生を行う。同期検波部１６２２は、搬送波再生時に出力されるトレーニングシーケンス相関結果である第２相関値４９２を検波出力判定部１６２３に出力する。
また、同期検波部１６２２は、遅延検波部１６２１により算出された第１ドップラー量４８１を第１ドップラー周波数４８５として周波数に変換する。同期検波部１６２２は、変換した第１ドップラー周波数４８５に基づいて第１レプリカ信号４３３を生成する。同期検波部１６２２は、生成した第１レプリカ信号４３３を用いて同期検波を実行することにより第２ドップラー量４８２を算出する。
In the synchronous detection processing S <b> 1622, the synchronous detection unit 1622 performs synchronous detection on the
The synchronous detector 1622 converts the
Ｓ１６２２１において、フィルタリング部１６２２１は、ノイズを除去するために受信観測信号４２７をフィルタリングする。
Ｓ１６２２２において、搬送波捕捉追尾部１６２２２は、遅延検波部１６２１から取得した第１ドップラー量４８１であるドップラー位相を第１ドップラー周波数４８５変換する。搬送波捕捉追尾部１６２２２は、同期検波部１６２２の搬送波再生局部発振器の基準周波数を、変換した第１ドップラー周波数４８５分シフトし、搬送波レプリカを生成する。搬送波捕捉追尾部１６２２２は、生成した搬送波レプリカと受信観測信号４２７との信号同期を行う。搬送波捕捉追尾部１６２２２は、搬送波レプリカと受信観測信号４２７との信号同期の結果を第２相関値４９２として検波出力判定部１６２３に出力する。
In S16221, the
In step S <b> 16222, the carrier wave
検波出力判定処理Ｓ１６２３において、検波出力判定部１６２３は、遅延検波部１６２１から出力された第１相関値４９１と第２相関値４９２とに基づいて、第１ドップラー量４８１と第２ドップラー量４８２とのいずれを受信観測信号４２７の信号ドップラー量４８３とするかを判定する。検波出力判定処理Ｓ１６２３は、遅延検波部１６２１から出力されたトレーニングシーケンス相関結果である第１相関値４９１と、同期検波部１６２２から出力されたトレーニングシーケンス相関結果である第２相関値４９２とを取得する。検波出力判定部１６２３は、相関閾値記憶部１６２５により記憶された相関閾値４９３を用いて、第１相関値４９１と第２相関値４９２とを判定する。
In detection output determination processing S <b> 1623, the detection
検波出力判定部１６２３は、第１相関値４９１と第２相関値４９２との各々を相関閾値４９３と比較すると共に、第１相関値４９１と第２相関値４９２とを比較する。検波出力判定部１６２３は、相関閾値４９３より大きく、かつ、他方の相関値よりも大きい相関値を特定し、特定した相関値に対応するドップラー量を信号ドップラー量４８３とする。なお、第１相関値４９１と第２相関値４９２とのどちらもが相関閾値４９３より小さい場合、すなわち相関値が規定を満たさない場合には次の受信観測信号４２７のフレームを待つ。
なお、信号ドップラー量４８３は、実施の形態１で説明した観測移動体ドップラー周波数４７１に相当する。
The detection
The signal Doppler amount 483 corresponds to the observed mobile Doppler frequency 471 described in Embodiment 1.
信号補正処理Ｓ１６２４において、信号補正部１６２４は、検波出力判定部１６２３により判定された信号ドップラー量４８３に基づいて、受信観測信号４２７を補正する。信号補正部１６２４は、補正した受信観測信号４２７を補正受信観測信号４２８として出力する。
In the signal correction processing S1624, the
＊＊＊効果の説明＊＊＊
ドップラー推定において、同期検波を直接利用した場合、以下のようにドップラーを追従することが困難である。すなわち、９６００ＢＰＳであり周波数に換算すると約２．５ＫＨｚ〜１０ＫＨｚであるＡＩＳ信号にスペクトラムが生成されると、約−４ＫＨｚ〜＋４ＫＨｚのドップラー周波数が混在するためである。約−４ＫＨｚ〜＋４ＫＨｚのドップラー周波数は、衛星を高度約５００Ｋｍの周回軌道上にあると仮定した場合の数値である。
*** Explanation of effects ***
In the Doppler estimation, when synchronous detection is directly used, it is difficult to follow the Doppler as follows. That is, when a spectrum is generated in an AIS signal that is 9600 BPS and converted to a frequency of about 2.5 KHz to 10 KHz, a Doppler frequency of about -4 KHz to +4 KHz is mixed. The Doppler frequency of about −4 KHz to +4 KHz is a numerical value when it is assumed that the satellite is in a circular orbit at an altitude of about 500 Km.
本実施の形態に示す方式を用いた場合、ドップラー周波数は位相変動の形式で推定され、またＡＩＳ信号の１フレーム間での推定を行うため、その間のドップラーの変動は小さく、定常位相として取り扱うことができ、精度の高いドップラー量の推定が可能である。 When the system shown in this embodiment is used, the Doppler frequency is estimated in the form of phase fluctuation, and since the AIS signal is estimated for one frame, the Doppler fluctuation during that period is small and handled as a steady phase. It is possible to estimate the Doppler amount with high accuracy.
本実施の形態では、ドップラー推定のための検波方式、すなわち遅延検波と、復調のための検波方式、すなわち同期検波とをハイブリッドに構成することにより、遅延検波そのものでは達成できない高性能なＢＥＲを達成できる。ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）とは送信ビット総数に対するエラービット数の比である。遅延検波ではＢＥＲ１０−５に対してＥｂ／Ｎｏ約１８〜１９ｄＢであるが、同期検波では同じＢＥＲに対してＥｂ／Ｎｏ約１０ｄＢ程度を実現可能であり８〜９ｄＢ程度の性能改善が可能である。 In the present embodiment, a high-performance BER that cannot be achieved by the delay detection itself is achieved by configuring the detection method for Doppler estimation, that is, delay detection, and the detection method for demodulation, that is, synchronous detection, in a hybrid manner. it can. BER (Bit Error Rate) is the ratio of the number of error bits to the total number of transmitted bits. Although a delay detection is Eb / No about 18~19dB respect BER10 -5, are possible possible and performance improvement of about 8~9dB realize about Eb / No about 10dB for the same BER in synchronous detection .
また、ドップラー推定のための遅延検波方式と復調のための同期検波方式とをハイブリッドに構成することで、同期検波を直接利用する場合の高速フェージング発生時の壊滅的復調失敗が見込まれる場合には、遅延検波側の出力をそのまま利用した復調が可能となる。よって、復調失敗の発生率を大幅に低減できる。 In addition, if a delay detection method for Doppler estimation and a synchronous detection method for demodulation are configured in a hybrid manner, and if catastrophic demodulation failure is expected when fast fading occurs when using synchronous detection directly, Therefore, demodulation using the output on the delay detection side as it is becomes possible. Therefore, the occurrence rate of demodulation failure can be greatly reduced.
信号検波システム５００、ドップラー推定装置１６２０の機能ブロックは、上記実施の形態に記載した機能を実現することができれば、任意である。信号検波システム５００、ドップラー推定装置１６２０の機能ブロックでは、機能ブロックを、他のどのような組み合わせで信号検波システム５００、ドップラー推定装置１６２０を構成しても構わない。 The functional blocks of the signal detection system 500 and the Doppler estimation device 1620 are arbitrary as long as the functions described in the above embodiments can be realized. In the functional blocks of the signal detection system 500 and the Doppler estimation device 1620, the signal detection system 500 and the Doppler estimation device 1620 may be configured by any other combination of functional blocks.
また、信号検波システム５００、ドップラー推定装置１６２０は、１つの装置でなく、複数の装置から構成されたシステムでもよいし、あるいは１つのシステム、装置に組み込まれた部品でも構わない。 Further, the signal detection system 500 and the Doppler estimation device 1620 may be a system constituted by a plurality of devices instead of a single device, or may be a component incorporated in one system or device.
以上、実施の形態１，２について説明したが、これらの２つの実施の形態のうち、１つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらの２つの実施の形態のうち、複数の部分を組み合わせて実施しても構わない。その他、これらの２つの実施の形態を、全体としてあるいは部分的に、どのように組み合わせて実施しても構わない。
なお、上記の実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
Although the first and second embodiments have been described above, one of the two embodiments may be partially implemented. Or you may implement combining several parts among these two embodiment. In addition, these two embodiments may be implemented in any combination as a whole or in part.
In addition, said embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or a use, A various change is possible as needed. .
１１０ 衛星情報、１１１ 衛星テレメータ情報、１１２ 軌道決定値情報、１１３ 条件テーブル、１２０ 衛星模擬部、１２１ 地球重力モデル部、１２２ アンテナ姿勢モデル部、１２３ 衛星軌道計算部、１３０ 検波計画部、１４０ 模擬信号生成部、１４１ 移動体信号模擬部、１４２ ＧＭＳＫ変調部、１４３ ドップラー周波数挿入部、１４４ 時間遅延補正部、１４５ 信号加算部、１４６ ＧＭＳＫ復調部、１４９ 複数信号生成部、１５０ 信号模擬情報、１５１ 衛星搭載アンテナモデル、１６０ 信号処理部、１６１ 信号分離部、１６２ ドップラー推定部、１６３ 信号復号部、１６４ 復調部、１７０ 解析結果ＤＢ、１８１ 衛星受信信号記憶部、１８２ 処理情報、１９１ データ加工部、１９２ マニュアル入力部、４００ 衛星受信信号、４０１ 観測信号、４０２ 観測外信号、４２０ 検波時衛星模擬情報、４２１ 検波期間衛星状態、４２３ 検波時刻、４２４ 検波期間、４２５ 観測外移動体情報、４２６ 模擬信号、４２７ 受信観測信号、４２８ 補正受信観測信号、４２９ 移動体送信信号、４３０ 検波期間観測外移動体情報、４３１ 復号移動体情報、４３３ 第１レプリカ信号、４７１ 観測移動体ドップラー周波数、４８１ 第１ドップラー量、４８２ 第２ドップラー量、４８３ 信号ドップラー量、４８５ 第１ドップラー周波数、４９１ 第１相関値、４９２ 第２相関値、４９３ 相関閾値、５００ 信号検波システム、６００ 移動体、６０１ 観測移動体、６０２ 観測外移動体、６１０ 移動体情報、７００ 衛星、７０１ 観測エリア、９０１ プロセッサ、９０２ 補助記憶装置、９０３ メモリ、９０４ 通信装置、９０５ 入力インタフェース、９０６ ディスプレイインタフェース、９０７ 入力装置、９０８ ディスプレイ、９１０ 信号線、９１１，９１２ ケーブル、９９０ プログラム、１４１１ 移動体信号、１６２０ ドップラー推定装置、１６２１ 遅延検波部、１６２２ 同期検波部、１６２３ 検波出力判定部、１６２４ 信号補正部、１６２５ 相関閾値記憶部、４２７１ 基準信号、４２７１ａ トレーニングシーケンス、４２９０ 複数の移動体送信信号、６０２０ 複数の観測外移動体、９４０１ レシーバー、９４０２ トランスミッター、１４１１０ 複数の移動体信号、１６２１１ フィルタリング部、１６２１２ 最適タイミング取得部、１６２１３ ドップラー推定補償部、１６２２１ フィルタリング部、１６２２２ 搬送波捕捉追尾部、Ｓ１００ 検波時刻決定処理、Ｓ１１０ 衛星模擬処理、Ｓ１２０ 検波計画処理、Ｓ１３０ 模擬信号生成処理、Ｓ１３０ａ 複数信号生成処理、Ｓ１３１ 移動体信号模擬処理、Ｓ１３２ ＧＭＳＫ変調処理、Ｓ１３３ ドップラー周波数挿入処理、Ｓ１３４ 時間遅延補正処理、Ｓ１３５ 信号加算処理、Ｓ１３６ ＧＭＳＫ復調処理、Ｓ１４０ 信号処理、Ｓ１５０ 信号分離処理、Ｓ１５１ 信号相関処理、Ｓ１６０ 復調処理、Ｓ１６１ ドップラー推定処理、Ｓ１６２ 信号復号処理、Ｓ１６２ａ シンボルタイミング検知処理、Ｓ１６２ｂ ＣＲＣ／ＳＦ／ＥＦ／ビットスタッフィング判定処理、Ｓ１６２ｃ 工学値変換処理、Ｓ１６２０ ドップラー推定処理、Ｓ１６２１ 遅延検波処理、Ｓ１６２２ 同期検波処理、Ｓ１６２３ 検波出力判定処理、Ｓ１６２４ 信号補正処理、Ｓ１６２１１ フィルタリング処理、Ｓ１６２１２ 最適タイミング取得処理、Ｓ１６２１３ ドップラー推定補償処理、Ｓ１６２２１ フィルタリング処理、Ｓ１６２２２ 搬送波捕捉追尾処理。 110 satellite information, 111 satellite telemeter information, 112 orbit determination value information, 113 condition table, 120 satellite simulation section, 121 earth gravity model section, 122 antenna attitude model section, 123 satellite orbit calculation section, 130 detection planning section, 140 simulation signal Generator, 141 mobile signal simulator, 142 GMSK modulator, 143 Doppler frequency inserter, 144 time delay corrector, 145 signal adder, 146 GMSK demodulator, 149 multiple signal generator, 150 signal simulation information, 151 satellite Installed antenna model, 160 signal processing unit, 161 signal separation unit, 162 Doppler estimation unit, 163 signal decoding unit, 164 demodulation unit, 170 analysis result DB, 181 satellite received signal storage unit, 182 processing information, 191 data processing unit, 192 Manual input part, 40 0 satellite reception signal, 401 observation signal, 402 unobserved signal, 420 satellite simulation information during detection, 421 detection period satellite state, 423 detection time, 424 detection period, 425 unobserved mobile information, 426 simulation signal, 427 received observation signal 428 corrected reception observation signal, 429 mobile transmission signal, 430 detection period non-observation mobile information, 431 decoding mobile information, 433 first replica signal, 471 observation mobile Doppler frequency, 481 first Doppler amount, 482 second Doppler amount, 483 signal Doppler amount, 485 first Doppler frequency, 491 first correlation value, 492 second correlation value, 493 correlation threshold, 500 signal detection system, 600 moving object, 601 observation moving object, 602 unobserved moving object, 610 Mobile information, 700 satellites, 701 observation area, 01 processor, 902 auxiliary storage device, 903 memory, 904 communication device, 905 input interface, 906 display interface, 907 input device, 908 display, 910 signal line, 911, 912 cable, 990 program, 1411 mobile signal, 1620 Doppler estimation Device, 1621 delay detection unit, 1622 synchronous detection unit, 1623 detection output determination unit, 1624 signal correction unit, 1625 correlation threshold storage unit, 4271 reference signal, 4271a training sequence, 4290 multiple mobile transmission signals, 6020 multiple observations outside Mobile unit, 9401 receiver, 9402 transmitter, 14110 Multiple mobile unit signals, 16211 filtering unit, 16212 Optimal timing acquisition unit, 16213 Doppler estimation compensation unit, 16221 filtering unit, 16222 carrier acquisition tracking unit, S100 detection time determination processing, S110 satellite simulation processing, S120 detection planning processing, S130 simulation signal generation processing, S130a multiple signal generation processing, S131 mobile object signal simulation processing, S132 GMSK modulation processing, S133 Doppler frequency insertion processing, S134 time delay correction processing, S135 signal addition processing, S136 GMSK demodulation processing, S140 signal processing, S150 signal separation processing, S151 signal correlation processing, S160 demodulation processing, S161 Doppler estimation processing, S162 signal decoding process, S162a symbol timing detection process, S162b CRC / SF / EF / bit stuffing determination process, S162c engineering value conversion process, S1620 Doppler -Estimation processing, S1621 Delay detection processing, S1622 Synchronous detection processing, S1623 Detection output determination processing, S1624 Signal correction processing, S16211 filtering processing, S16212 Optimal timing acquisition processing, S16213 Doppler estimation compensation processing, S16221 filtering processing, S16222 Carrier acquisition tracking processing .
Claims (17)
前記観測信号を検波する検波時刻における前記衛星の状態を模擬し、模擬した前記衛星の状態を検波時衛星模擬情報として出力する衛星模擬部と、
前記衛星模擬部により出力された前記検波時衛星模擬情報に基づいて、前記検波時刻において前記衛星が観測する移動体であって前記観測移動体以外の移動体である観測外移動体の情報を観測外移動体情報として取得する検波計画部と、
前記検波計画部により取得された前記観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻に前記観測外移動体から送信される信号を模擬信号として生成する模擬信号生成部と、
前記模擬信号生成部により生成された前記模擬信号を前記衛星受信信号から分離し、前記模擬信号が分離された前記衛星受信信号を受信観測信号として出力する信号分離部と、
前記信号分離部により出力された前記受信観測信号を復調する復調部と
を備える信号検波システム。 In the signal detection system that detects the observation signal transmitted by the observation mobile object to be observed from the satellite reception signal received by the satellite,
Simulating the state of the satellite at the detection time for detecting the observation signal, a satellite simulation unit for outputting the simulated state of the satellite as satellite simulation information at the time of detection,
Based on the satellite simulation information at the time of detection output by the satellite simulation unit, information on a non-observation mobile body that is a mobile body that the satellite observes at the detection time and that is a mobile body other than the observation mobile body is observed. A detection planning unit to obtain as external mobile body information;
Based on the unobserved moving body information acquired by the detection planning section, a simulated signal generating section that generates a signal transmitted from the unobserved moving body at the detection time as a simulated signal;
Separating the simulation signal generated by the simulation signal generation unit from the satellite reception signal, and outputting the satellite reception signal from which the simulation signal is separated as a reception observation signal;
A signal detection system comprising: a demodulation unit that demodulates the received observation signal output by the signal separation unit.
前記検波時衛星模擬情報に基づいて前記衛星が観測する観測エリアを算出し、算出した前記観測エリアに存在する前記観測外移動体の情報を前記観測外移動体情報として取得する請求項１に記載の信号検波システム。 The detection planning unit
The observation area observed by the satellite is calculated based on the satellite simulation information at the time of detection, and information on the unobserved mobile body existing in the calculated observation area is acquired as the unobserved mobile body information. Signal detection system.
前記模擬信号生成部は、
前記観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻における前記複数の観測外移動体の各々の情報を複数の移動体送信信号として生成する複数信号生成部と、
前記複数信号生成部により生成された前記複数の移動体送信信号の各々を加算し、加算した信号を前記模擬信号として生成する信号加算部と
を備える請求項１または２に記載の信号検波システム。 The unobserved moving body is a plurality of unobserved moving bodies,
The simulation signal generator is
Based on the non-observation mobile body information, a plurality of signal generation units that generate information on each of the plurality of non-observation mobile bodies at the detection time as a plurality of mobile body transmission signals;
The signal detection system according to claim 1, further comprising: a signal addition unit that adds each of the plurality of mobile transmission signals generated by the plurality of signal generation units and generates the added signal as the simulation signal.
前記観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻における前記複数の観測外移動体の各々の情報を複数の移動体信号として模擬する移動体信号模擬部と、
前記移動体信号模擬部により模擬された前記複数の移動体信号の各々について、前記観測外移動体情報に基づいてドップラー周波数を算出し、算出した前記複数の移動体信号の各々のドップラー周波数に基づいて前記複数の移動体信号の各々を補正するドップラー周波数挿入部と、
前記ドップラー周波数挿入部により補正された前記複数の移動体信号の各々について、前記観測外移動体情報に基づいて時間遅延を算出し、算出した前記複数の移動体信号の各々の時間遅延に基づいて前記複数の移動体信号の各々を補正し、補正した前記複数の移動体信号の各々を前記複数の移動体送信信号の各々として出力する時間遅延補正部と
を備える請求項３に記載の信号検波システム。 The multiple signal generator is
Based on the unobserved moving body information, a moving body signal simulating unit that simulates information of each of the plurality of unobserved moving bodies at the detection time as a plurality of moving body signals;
For each of the plurality of moving body signals simulated by the moving body signal simulating unit, a Doppler frequency is calculated based on the unobserved moving body information, and based on the calculated Doppler frequencies of the plurality of moving body signals. A Doppler frequency insertion unit for correcting each of the plurality of moving body signals,
For each of the plurality of moving body signals corrected by the Doppler frequency insertion unit, a time delay is calculated based on the unobserved moving body information, and based on the calculated time delay of each of the plurality of moving body signals. The signal detection according to claim 3, further comprising: a time delay correction unit that corrects each of the plurality of mobile body signals and outputs each of the corrected plurality of mobile body signals as each of the plurality of mobile body transmission signals. system.
前記観測移動体におけるドップラー周波数を観測移動体ドップラー周波数として算出し、算出した前記観測移動体ドップラー周波数に基づいて、前記信号分離部から出力された前記受信観測信号を補正し、補正した前記受信観測信号を補正受信観測信号として出力するドップラー推定部と、
前記ドップラー推定部により出力された前記補正受信観測信号を復号し、復号移動体情報として出力する信号復号部と
を備える請求項１から４のいずれか１項に記載の信号検波システム。 The demodulator
The Doppler frequency in the observation mobile body is calculated as the observation mobile body Doppler frequency, the reception observation signal output from the signal separation unit is corrected based on the calculated observation mobile body Doppler frequency, and the received observation is corrected. A Doppler estimator that outputs the signal as a corrected received observation signal;
5. The signal detection system according to claim 1, further comprising: a signal decoding unit that decodes the corrected reception observation signal output by the Doppler estimation unit and outputs the decoded reception observation signal as decoded mobile body information.
前記衛星受信信号から前記観測信号を検波する条件を満たす検波期間を取得し、前記検波期間における前記衛星の状態を検波期間衛星状態として模擬し、
前記検波計画部は、
前記衛星模擬部により模擬された前記検波期間衛星状態に基づいて、前記検波期間において前記衛星が観測する移動体であって前記観測移動体以外の移動体である観測外移動体の情報を検波期間観測外移動体情報として取得し、取得した前記検波期間観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻を決定する請求項１から５のいずれか１項に記載の信号検波システム。 The satellite simulator
Obtaining a detection period satisfying a condition for detecting the observation signal from the satellite reception signal, simulating the state of the satellite in the detection period as a detection period satellite state;
The detection planning unit
Based on the detection period satellite state simulated by the satellite simulation unit, information on an unobserved mobile body that is a mobile body that the satellite observes in the detection period and that is a mobile body other than the observation mobile body is detected period 6. The signal detection system according to claim 1, wherein the signal detection system is acquired as unobserved mobile body information, and the detection time is determined based on the acquired non-observation mobile body information during the detection period.
前記検波期間観測外移動体情報を用いて前記検波期間における前記観測外移動体の位置を判定し、前記検波期間における前記観測外移動体の位置に基づいて前記検波時刻を決定する請求項６に記載の信号検波システム。 The detection planning unit
The detection time is determined based on the position of the unobserved moving body in the detection period by determining the position of the unobserved moving body in the detection period using the detection period unobserved moving body information. The signal detection system described.
前記検波時衛星模擬情報として、前記検波時刻における前記衛星の位置と速度と姿勢とを算出する請求項１から７のいずれか１項に記載の信号検波システム。 The satellite simulator
The signal detection system according to any one of claims 1 to 7, wherein a position, a velocity, and an attitude of the satellite at the detection time are calculated as the detection time satellite simulation information.
前記観測信号を検波する検波時刻における前記衛星の状態を模擬し、模擬した前記衛星の状態を検波時衛星模擬情報として出力する衛星模擬処理と、
前記衛星模擬処理により出力された前記検波時衛星模擬情報に基づいて、前記検波時刻において前記衛星が観測する移動体であって前記観測移動体以外の移動体である観測外移動体の情報を観測外移動体情報として取得する検波計画処理と、
前記検波計画処理により取得された前記観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻に前記観測外移動体から送信される信号を模擬信号として生成する模擬信号生成処理と、
前記模擬信号生成処理により生成された前記模擬信号を前記衛星受信信号から分離し、前記模擬信号が分離された前記衛星受信信号を受信観測信号として出力する信号分離処理と、
前記信号分離処理により出力された前記受信観測信号を復調する復調処理と
をコンピュータに実行させるプログラム。 In the program of the signal detector that detects the observation signal transmitted by the observation mobile body to be observed from the satellite reception signal received by the satellite,
Simulating the state of the satellite at a detection time for detecting the observation signal, satellite simulation processing for outputting the simulated state of the satellite as satellite simulation information at the time of detection,
Based on the satellite simulation information at the time of detection output by the satellite simulation processing, information on a moving body other than the observation moving body, which is a moving body observed by the satellite at the detection time, is observed. Detection plan processing acquired as outside mobile body information;
Based on the unobserved moving body information acquired by the detection planning process, a simulated signal generating process for generating a signal transmitted from the unobserved moving body at the detection time as a simulated signal;
Separating the simulation signal generated by the simulation signal generation processing from the satellite reception signal, and outputting the satellite reception signal from which the simulation signal is separated as a reception observation signal; and
A program for causing a computer to execute a demodulation process for demodulating the received observation signal output by the signal separation process.
前記検波時衛星模擬情報に基づいて前記衛星が観測する観測エリアを算出し、算出した前記観測エリアに存在する前記観測外移動体の情報を前記観測外移動体情報として取得する請求項９に記載のプログラム。 The detection plan process is:
The observation area observed by the satellite is calculated based on the satellite simulation information at the time of detection, and the information on the unobserved moving body existing in the calculated observation area is acquired as the unobserved moving body information. Program.
前記模擬信号生成処理は、
前記観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻における前記複数の観測外移動体の各々の情報を複数の移動体送信信号として生成する複数信号生成処理と、
前記複数信号生成処理により生成された前記複数の移動体送信信号の各々を加算し、加算した信号を前記模擬信号として生成する信号加算処理と
を備える請求項９または１０に記載のプログラム。 The unobserved moving body is a plurality of unobserved moving bodies,
The simulation signal generation process includes:
Based on the non-observation mobile body information, a plurality of signal generation processes for generating information of each of the plurality of non-observation mobile bodies at the detection time as a plurality of mobile body transmission signals;
The program according to claim 9, further comprising: a signal addition process for adding each of the plurality of mobile transmission signals generated by the multiple signal generation process and generating the added signal as the simulated signal.
前記観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻における前記複数の観測外移動体の各々の情報を複数の移動体信号として模擬する移動体信号模擬処理と、
前記移動体信号模擬処理により模擬された前記複数の移動体信号の各々について、前記観測外移動体情報に基づいてドップラー周波数を算出し、算出した前記複数の移動体信号の各々のドップラー周波数に基づいて前記複数の移動体信号の各々を補正するドップラー周波数挿入処理と、
前記ドップラー周波数挿入処理により補正された前記複数の移動体信号の各々について、前記観測外移動体情報に基づいて時間遅延を算出し、算出した前記複数の移動体信号の各々の時間遅延に基づいて前記複数の移動体信号の各々を補正し、補正した前記複数の移動体信号の各々を前記複数の移動体送信信号の各々として出力する時間遅延補正処理と
を備える請求項１１に記載のプログラム。 The multiple signal generation process includes:
Based on the non-observation mobile body information, mobile body signal simulation processing for simulating each information of the plurality of non-observation mobile bodies at the detection time as a plurality of mobile body signals,
For each of the plurality of moving body signals simulated by the moving body signal simulation processing, a Doppler frequency is calculated based on the unobserved moving body information, and based on the calculated Doppler frequencies of the plurality of moving body signals. Doppler frequency insertion processing for correcting each of the plurality of moving body signals,
For each of the plurality of moving body signals corrected by the Doppler frequency insertion processing, a time delay is calculated based on the unobserved moving body information, and based on the calculated time delay of each of the plurality of moving body signals. The program according to claim 11, further comprising: a time delay correction process that corrects each of the plurality of mobile body signals and outputs each of the corrected plurality of mobile body signals as each of the plurality of mobile body transmission signals.
前記観測移動体におけるドップラー周波数を観測移動体ドップラー周波数として算出し、算出した前記観測移動体ドップラー周波数に基づいて、前記信号分離処理から出力された前記受信観測信号を補正し、補正した前記受信観測信号を補正受信観測信号として出力するドップラー推定処理と、
前記ドップラー推定処理により出力された前記補正受信観測信号を復号する信号復号処理と
を備える請求項９から１２のいずれか１項に記載のプログラム。 The demodulation process includes
The Doppler frequency in the observation mobile body is calculated as the observation mobile body Doppler frequency, the reception observation signal output from the signal separation process is corrected based on the calculated observation mobile body Doppler frequency, and the received observation is corrected. A Doppler estimation process for outputting the signal as a corrected received observation signal;
The program according to claim 9, further comprising: a signal decoding process for decoding the corrected reception observation signal output by the Doppler estimation process.
前記衛星受信信号から前記観測信号を検波する条件を満たす検波期間を取得し、前記検波期間における前記衛星の状態を検波期間衛星状態として模擬し、模擬された前記検波期間衛星状態に基づいて、前記検波期間において前記衛星が観測する移動体であって前記観測移動体以外の移動体である観測外移動体の情報を検波期間観測外移動体情報として取得し、取得した前記検波期間観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻を決定する検波時刻決定処理を備える請求項９から１３のいずれか１項に記載のプログラム。 The program is
Obtaining a detection period that satisfies the condition for detecting the observation signal from the satellite reception signal, simulating the state of the satellite in the detection period as a detection period satellite state, and based on the simulated detection period satellite state, Information on a moving body that is observed by the satellite during the detection period and is a moving body other than the observed moving body, which is an unobserved moving body, is acquired as detection-period unobserved moving body information, and the acquired moving body that is not observed during the detection period The program according to any one of claims 9 to 13, further comprising a detection time determination process for determining the detection time based on information.
前記検波期間観測外移動体情報を用いて前記検波期間における前記観測外移動体の位置を判定し、前記検波期間における前記観測外移動体の位置に基づいて前記検波時刻を決定する請求項１４に記載のプログラム。 The detection time determination process includes:
The detection time is determined based on the position of the unobserved moving body in the detection period by determining the position of the unobserved moving body in the detection period using the detection period unobserved moving body information. The program described.
前記検波時衛星模擬情報として、前記検波時刻における前記衛星の位置と速度と姿勢とを算出する請求項９から１５のいずれか１項に記載のプログラム。 The satellite simulation process
The program according to any one of claims 9 to 15, wherein the position, velocity, and attitude of the satellite at the detection time are calculated as the detection time satellite simulation information.
衛星模擬部が、前記観測信号を検波する検波時刻における前記衛星の状態を模擬し、模擬した前記衛星の状態を検波時衛星模擬情報として出力し、
検波計画部が、前記衛星模擬部により出力された前記検波時衛星模擬情報に基づいて、前記検波時刻において前記衛星が観測する移動体であって前記観測移動体以外の移動体である観測外移動体の情報を観測外移動体情報として取得し、
模擬信号生成部が、前記検波計画部により取得された前記観測外移動体情報に基づいて、前記検波時刻に前記観測外移動体から送信される信号を模擬信号として生成し、
信号分離部が、前記模擬信号生成部により生成された前記模擬信号を前記衛星受信信号から分離し、前記模擬信号が分離された前記衛星受信信号を受信観測信号として出力する信号分離部と、
前記信号分離部により出力された前記受信観測信号を復調する復調部と
を備える信号検波方法。 In the signal detection method of the signal detection system for detecting the observation signal transmitted by the observation mobile body to be observed from the satellite reception signal received by the satellite,
The satellite simulation unit simulates the state of the satellite at the detection time for detecting the observation signal, and outputs the simulated state of the satellite as satellite simulation information at the time of detection,
Based on the satellite simulation information at the time of detection output from the satellite simulation unit, the detection planning unit is a moving body that the satellite observes at the detection time and is a moving body other than the observation moving body. Acquire body information as unobserved moving body information,
Based on the unobserved moving body information acquired by the detection planning unit, a simulated signal generating unit generates a signal transmitted from the unobserved moving body at the detection time as a simulated signal,
A signal separation unit for separating the simulation signal generated by the simulation signal generation unit from the satellite reception signal, and outputting the satellite reception signal from which the simulation signal is separated as a reception observation signal;
A signal detection method comprising: a demodulator that demodulates the received observation signal output by the signal separator.
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