JPH03195986A - 時間差推定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数のセンサで受信した信号から信号源の位
置または方位を推定する信号源追尾装置等に用いられる
時間差推定方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、信号源追尾装置等において信号源の位置または方
位を推定するための手段の１つとして、広帯域信号を用
いた時間差推定方法がある。この時間差推定方法の一例
として、２目標を対象とした場合の構成例を第２図に示
す。

第２図は、従来の時間差推定方法を用いた時間差推定装
置の構成図である。

この時間差推定方法は、２目標の場合の構成例を示すも
ので、第１．第２の信号源１−１．１−２からの音波を
電気信号に変換するための複数のセンサからなるセンサ
アレイ部２−１．２−２を備え、その各センサアレイ部
２−１．２−２には整相器３−１．３−２がそれぞれ接
続されている。

各整相器３−１．３−２の入力側には出力端子６１．６
−２がそれぞれ接続されると共に、その各整相器３−１
．３−２の出力側が広帯域時間差推定器４−１．４−２
にそれぞれ接続されている。

整相器３−１．３−２は、センサアレイ部２−１２−２
に入力された受信信号をそれぞれ整相する回路である。

広帯域時間差推定器４−１．４−２は、整相された信号
の相関カーブを求め、所定の検索窓内で相関カーブのピ
ーク位置を検出してその位置に相当する時間差＝１（ｋ
＞、ｅ２　（ｋ）を推定する回路である。

各広帯域時間差推定器４−１．４−２の出力側には、第
１．第２の信号源方位の推定値、つまり方位信号θ１（
ｋ）、θ２（ｋ）をそれぞれ算出する方位算出器５−１
．５−２が接続され、さらにその各方位算出器５−１．
５−２の出力側に、出力端子６−１．６−２がそれぞれ
接続されている。

第３図（ａ）〜（Ｃ）は第２図におけるイ寡夛源の移動
図、及び第４図（ａ）〜（Ｃ）は第２図中の広帯域時間
差推定器４−１．４−２で求められる相関カーブの変化
及び検索窓の動作を示す図であり、これらの図を参照し
つつ第２図の動作を説明する。

なお、第３図（ａ＞は時刻ｔ＝ｔ１時において第１の信
号源１−１と第２の信号源１−２との交差前の状態を示
す図、同図（ｂ）は時刻ｔ＝ｔ２時における第１．第２
の信号源１−１．１−２の交差時の図、同図（Ｃ）は時
刻ｔ　＝”ｔ　３時において第１．第２の信号源１−１
．１−２の交差後の図である。図中、Ｌはセンサアレイ
部２−１．２−２間の中心距離、ｒｌ、ｒ２は第１．第
２の信号源１−１．１−２までの距離、θ１．θ２は第
１、第２の信号源１−１．１−２の方位である。

また、第４図（ａ）〜（Ｃ）は２つの目標、つまり第１
．第２の信号源１−１．１−２が交差する場合の相関カ
ーブの変化及び検索窓の動作を示し、同図（ａ＞は交差
前の、同図（ｂ）は交差時の、同図（Ｃ）は交差後の図
である。図中、１１は第１の信号源１−１による相関カ
ーブ、１２は第２の信号源１−２による相関カーブ、１
３は検索窓の範囲である。

先ず、時刻にでセンサアレイ部２−１．２−２に入力さ
れた受信信号は、各整相器３−１．３−２に入力される
。整相器３−１．３−２は、方位算出器５−１．５−２
からの時刻に−１における方位信号θ１（ｋ−１＞、θ
２（ｋ−１＞に基づいて整相を行い、方位信号θ１（ｋ
−１＞の方向に整相した信号を広帯域時間差推定器４−
１に、方位信号ｌ！９２　（ｋ−１）の方向に整相した
信号を広帯域時間差推定器４−２にそれぞれ出力する。

広帯域時間差推定器４−１は、整相器３−１．３−２で
それぞれ６）１（ｋ−１＞方向に整相された信号の相関
カーブ１１．１２を求め、時刻に−ｒに推定した時間差
ｅｌ（ｋ−１）に基づいた検索窓の範囲１３内で相関カ
ーブ１１．１２のピーク位置を検出し、その位置に相当
する時間差分１（ｋ＞を求め、方位算出器５−１へ送出
する。

方位算出器５−１は、広帯域時間差推定器４−１からの
時間差ｅｌ　（ｋ＞と、センサアレイ部２−１．２−２
間の距離り等といったセンサアレイ部２−１．２−２の
位置情報とから、その時刻における第１の信号源１−１
の方位の推定値θ１（ｋ）を算出し、出力端子６−１へ
送出する。この推定された方位信号θ１（ｋ〉は、整相
器３−１．３−２にも送出され、時刻に＋１の第１の信
号源方位への整相に使用される。

同様に、広帯域時間差推定器４−２は、整相器３−１．
３−２からの信号を用いて時間差分２（ｋ）を求め、方
位算出器５−２に送出する。方位算出器５〜２は、時間
差ｅ２　（ｋ）と、センサアレイ部２〜１．２−２の位
置情報とから、その時刻における第２の信号源方位の推
定値θ２（ｋ〉を算出し、出力端子６−２及び整相器３
−１．３−２へ送出する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の時間差推定方法では、第３図に示
すように、第１と第２の信号源１−１゜１−２の方位θ
１．θ２が接近または交差する場合、センサアレイ部２
−１．２−２間の距離りに比べて第１と第２の信号源１
−１．１−２との距離ｒｌ、ｒ２が充分に大きい時には
、接近または交差する時に観測される時間差がほとんど
同じ値をとるため、次のような問題が生じる。

すなわち、第１と第２の信号源１−１．１−２の方位θ
１．θ２が接近または交差する場合、整相器３−１．３
−２で第１の信号源１−１に向けたビームＢ１．Ｂ３内
に第２の信号源１−２からの信号が、第２の信号源１−
２に向けたビームＢ２、Ｂ４内に第１の信号源１−１か
らの信号が漏れ込む。そのため、第４図（ｂ）に示すよ
うに、広帯域時間差推定器４−１．４−２で得られる相
関カーブ１１．１２には、第１の信号源１−１に関する
ピークと第２の信号源１−２に関するピークの２つのピ
ークが現れる。そして第１の信号源１−１に比べて第２
の信号源１−２が遠方にあるか、あるいはその信号レベ
ルが低い場合等のように、第１の信号源１−１に比べ第
２の信号源１−２のＳ／Ｎ比が高い場合、第１の信号源
１−１の相関カーブ１１のピークに比べて第２の信号源
１−２の相関カーブ１２のピークの方が大きくなる。

それ故、第１の信号源１−１の広帯域時間差推定器４−
１は、交差前においては検査窓の効果によってその第１
の信号源１−１の相関カーブ１１のピーク位置を捕捉で
きるが、検索窓内に第２の信号源１−２の相関カーブ１
２が混入した時点で、その広帯域時間差推定器４−１は
第１の信号源１１の相関カーブ１１のピーク位置を失探
し、第２の信号源１−２の相関カーブ１２のピークの時
間差をｅｌ　（ｋ＞として方位算出器５−１に送出する
。時間差−ｒｌ　（ｋ）に基づいて、方位算出器５−１
はに＋１以降の整相方位の制御を、広帯域時間差推定器
４−１は検索窓位置の制御を行う。

これにより、第３図（Ｃ）及び第４図（Ｃ）に示すよう
に、第１と第２の信号源１−１．１−２の交差後は、広
帯域時間差推定器４−１．４−２双方が第２の信号源１
−２に関する処理を行うようになり、第１の信号源１−
１を失探するという問題があり、これを解決することが
困難であった。

本発明は前記従来技術が持っていた課題として、２つ以
上の目標が接近または交差した場合に信号源を失探する
という点について解決した時間差推定方法を提供するも
のである。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するために、第１の発明は、複数のセン
サで受信した信号から信号源の位置または方位を推定す
る装置に用いられる広帯域信号と狭帯域信号を用いた時
間差推定方法において、複数の信号源の方位の推定結果
から、２つ以上の信号源の接近、交差の判定を行い、接
近、交差時には、狭帯域による時間差推定の結果に基づ
き、それぞれの時間差推定における相関カーブのピーク
位置検索のための検索窓の位置制御を行うようにしたも
のである。

第２または第３の発明では、第１の発明において、接近
、交差の判定により、接近、交差以外の場合には、広帯
域または狭帯域による時間差推定の結果に基づき、それ
ぞれの時間差推定における相関カーブのピーク位置検索
のための検索窓の位置制御を行うようにしている。

第４の発明では、第１の発明において、接近、交差の判
定により、接近、交差以外の場合には、狭帯域及び広帯
域による時間差推定の結果から、最小２乗法または最尤
推定法等の統計的手法によって最適値を求め、その結果
に基づき、それぞれの時間差推定における相関カーブの
ピーク位置検索のための検索窓の位置制御を行うように
している。

（作用） 第１〜第４の発明によれば、以上のように時間差推定方
法を構成したので、複数の信号源の狭帯域信号と狭帯域
信号を用いた広帯域時間差推定と狭帯域時間差推定を行
い、第１の発明では、接近または交差時において狭帯域
による時間差推定結果を用いて探索等の制御を行い、第
２、第３の発明では、接近、交差以外の場合に広帯域ま
たは狭帯域による時間差推定結果を用いて探索窓の制御
を行い、さらに第４の発明では、接近、交差以外の場合
に狭帯域及び広帯域による時間差推定の結果を用いて検
索窓の制御を行うので、複数の信号源が接近または交差
した場合でも、信号源の失探を発生することなく、連続
的な信号源の時間差推定が行える。従って、前記課題を
解決できるのである。

（実施例） 第１図は、本発明の実施例を示すもので、２目標の場合
の時間差推定方法を用いた時間差推定装置の構成図であ
る。

この時間差推定装置は、第１．第２の信号源１１．１−
２からの音波を電気信号に変換するための複数のセンサ
からなるセンサアレイ部１０１．１０−２を備え、その
センサアレイ部１０１．１０−２が整相器２０−１．２
０−２に接続されている。整相器２０−１．２０−２は
、方位算出器７０−１．７０−２からの推定方位信号θ
１．７９２に基づきセンサアレイ部１０−１．１０−２
の出力に対して整相を行い、その整相した信号を広帯域
時間差推定器３０−１．３０−２及び狭帯域時間差推定
器４０−１．４０−２にそれぞれ与える回路である。

広帯域時間差推定器３０−１．３０−２は、整相器２０
−１．２０−２から出力された整相信号の相関カーブを
求め、検査窓１１Ｊ御器５０−１．５０−２からの制御
信号５５０ａ、５５０ｂに基づき相関カーブ内に検索窓
を設定してピーク位置の検出を行い、その位置に相当す
る時間差ｅｌｂ。

ｅ２ｂを求めてそれを検索窓制御器５０−１．５０−２
及びセレクタ６０−１．６０−２に与える回路である。

狭帯域時間差推定器４０−１．４０＝２は、整相器２０
−１．２０−２で整相された整相信号を入力し、検索窓
制御器５０−１．５０−２からの制御信号５５０ａ、５
５０ｂと狭帯域信号情報５４０ａ、５４０ｂとに基づき
、相関カーブ内に検索窓を設定し、ピーク位置の検出を
行い、その位置に相当する最適な時間差ｅｌｎ、ｅ２ｎ
を求め、それを検索窓制御器５０−１．５０２及びセレ
クタ６０−１．６０−２に与える回路である。検索窓制
御器５０−１．５０−２は、目標管理器８０からの制御
信号Ｓ８０に基づき、検索窓位置の参照信号である制御
信号５５０ａ。

５５０ｂを広帯域時間差推定器３０−１．３０−２及び
狭帯域時間差推定器４０−１．４０−２に与える回路で
ある。

広帯域時間差推定器３０−１．３０−２及び狭帯域時間
差推定器４０−１．４０−２の出力側に接続されたセレ
クタ６０−１．６０−２には、方位算出器７０−１．７
０−２が接続され、さらにその方位算出器７０−１．７
０−２の出力側に、目標管理器８０及び出力端子９０−
１．９０−２がそれぞれ接続されている。

セレクタ６０−１．６０−２は、目標管理器８０からの
制御信号Ｓ８０に基づき、広帯域時間差推定器３０−１
．３０−２の出力または狭帯域時間差推定器４０−１．
４０−２の出力のいずれか一方を選択し、第１．第２の
信号源１−１．１−２の時間差推定値ｅ１．ｅ２として
方位算出器７０−１．７０−２へ送出する回路である。

方位算出器７０−１．７０−２は、セレクタ６０−１゜
６０−２の出力から第１．第２の信号源１−１゜１−２
の推定された方位信号、！９１．／９２を算出して目標
管理器８０及び出力端子９０−１．９０−２へ与える回
路である。目標管理器８０は、推定された方位信号θ１
．θ２を入力し、第１と第２の信号源１−１．１−２の
接近または交差状態を判定し、その判定結果を制御信号
Ｓ８０の形で出力して検索窓制御器う０−１．５０−２
及びセレクタ６０−１．６０−２へ与える回路である。

第５図は、第１図における整相器２ｏ−１の構成図であ
る。

この整相器２０−１は、センサアレイ部１０−１におけ
るビームＢ１の整相器２ＯＡ、及びビームＢ２の整相器
２０Ｂ等といったビームの数に応じた数の整相器で構成
されている。そのうち、例えばビームＢ１の整相器２Ｏ
Ａは、センサアレイ部１０−１に接続されたｎ個の遅延
器２１−１〜２１−ｎと、その遅延器２１−１〜２１−
ｎの出力に重み係数ｗ１〜ｗｎをそれぞれ掛けるｎ個の
乗算器２２−１〜２２−ｎと、その乗算器２２１〜２２
−〇の出力を加算する加算器２３とで構成されている。

なお、第５図中の、θ１は第１の信号源１−１に対する
整相方位、ｔ１〜ｔｎは遅延時間である。

整相器２０−２も、前記整相器２ｏ−１と同一の構成で
ある。

第６図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第１図における広帯
域時間差推定器３０−１．３０−２の構成を説明するた
めの図であり、同図（ａ）はその構成図、同図（ｂ）は
相互相関算出器の出力波形図、及び同図（ｃ）はピーク
検出器の動作波形図である。

広帯域時間差推定器３ｏ−１と３０−２は同一の構成で
あり、そのうち例えば広帯域時間差推定器３０−１は、
ビームＢ１．Ｂ３に基づき相互相関の計算（相関カーブ
の算出）を行う相互相関算出器３１と、その出力側に接
続されたピーク検出器３２とで構成されている。ピーク
検出器３２は、相互相関算出器３１の出力を入力し、検
索窓制御器５０−１からの制御信号５５０ａ、すなわち
云１　（ｋ−１＞に基づき、ピーク位置の時間差分１ｂ
を求める回路である。

第７図は、第１図における狭帯域時間差推定器４０−１
．４０−２の構成図である。

狭帯域時間差推定器４ｏ−１と４０−２は同一の構成で
あり、そのうち例えば狭帯域時間差推定器４０−１は、
ビームＢｌ、Ｂ３の高速フーリエ変換を行う高速フーリ
エ変換部（以下、ＦＦＴという＞４１−１．４１−２と
、第１の信号源１−１に関する狭帯域信号情報５４０ａ
に基づきＦＦＴ４１−１．４１−２の出力からｎ個の複
数の狭帯域信号の組で１〜ｆｎを選択する狭帯域信号選
択器４２と、検索窓制御器５０−１からの制御信号５５
０ａに基づき狭帯域信号の組ｆ１〜ｆｎから時間差分１
−１〜ｅｎ−１を求める時間差推定部４３と、時間差推
定部４３の出力から最適な時間差ｅｌｎを求める推定器
４４とで、構成されている。

第８図は、第１図における検索窓制御器５〇−１，５０
−２の構成図である。

検索窓制御器５０−１と５０−２は同一の構成であり、
そのうち例えば検索窓制御器５０−１は、メモリ５１−
１．５１−２及びセレクタ５２より構成されている。

第９図（ａ）、（ｂ）は、第１図における方位算出器７
０−１．７０−２の構成を説明するための図であり、同
図（ａ）はその構成図、及び同図（ｂ）はその動作説明
図である。

方位算出器７０−１と７０−２は同一の構成であり、そ
のうち例えば方位算出器７０〜１は、時間差分１に対し
て音波の伝搬速度Ｃを掛ける乗算器６１と、その乗算器
６１の出力に対して１／Ｌを掛ける乗算器６２と、ｓｉ
ｎ”ｘのテーブル６３とで構成されている。ここでしは
センサアレイ部１０−１の中心とセンサアレイ部１ｏ−
２の中心との間の距離である。ｓ　ｉ　ｎ”ｘのテーブ
ル６３は、乗算器６２の出力であるアドレス信号ＡＤが
入力されると、予め格納された推定方位信号θ１を出力
するものであり、メモリで構成されている。

第１０図は、第１図における目標管理器８ｏの構成図で
ある。

この目標管理器８０は、推定された方位信号θ１　（ｋ
）　、　ｌ！９２　（ｋ＞の角度差ｄθを検出する角度
差検出器８１と、比較器８２とで構成されている。比較
器８２は、広帯域時間差推定器３０−１゜３０−２にお
ける検索窓の範囲に相当する角度φ（φ１．φ２〉に基
づき、角度差ｄθより第１第２の信号源１−１．１−２
の接近または交差状態を比較判定し、その判定結果を制
御信号Ｓ８０として出力する回路である。

第１１図は、狭帯域時間差推定器４０−１．４０−２で
用いられる最尤推定法の説明図である。

次に、第１図及び第５図〜第１１図を参照しつつ、本実
施例の時間差推定方法を説明する。

先ず、時刻ｋにセンサアレイ部１０−１．１０＝２に入
力された受信信号は、各整相器２０−１゜２０−２に入
力される。整相器２０−１，２０２は、方位算出器７０
−１．７０−２からの時刻に−１における推定された方
位信号θ１　（ｋ−１）θ２（ｋ−１＞に基づいて整相
を行い、／９１（ｋ−１＞の方向に整相した信号を一方
の広帯域時間差推定器３０−１及び狭帯域時間差推定器
４０−１に出力すると共に、／９２　（ｋ−１＞の方向
に整相した信号を他方の広帯域時間差推定器３０２及び
狭帯域時間差推定器４０−２に出力する。

すなわち、例えば第５図に示す整相器２０−１では、次
のようにして整相を行う。センサアレイ部１０−１と１
０−２間の距離りが固定であるとすると、センサアレイ
部１０−１の各センサに入力される信号の遅れ時間ｔｌ
、ｔ２．・・・・・・、ｔｎは整相方位θ１によって一
意的に定まる。整相とは、この遅れ時間ｔｌ、ｔ２．・
・・・・・、ｔｎを補償した後、それらを加算すること
である。具体的には、遅延時間τ１〜τｎをそれぞ有す
る遅延器２１−１〜２１−ｎは、整相方位θ１に基づき
、τ１＝ｔｎ−ｔｌ τ２＝ｔｎ−ｔ２ τｎ＝ｔｎ−ｔｎ の遅延時間分だけ信号を遅らせ、その信号を乗算器２２
−１〜２２−ｎへ送る。各乗算器２２−１〜２２−ｎは
、それぞれ遅延器２１−１〜２１−ｎからの信号に重み
係数ｗｌ、ｗ２．・・・・・・、ｗｎを掛けて加算器２
３に送る。ここで、重み係数Ｗ１、ｗ２．・・・・・・
、ｗｎは、整相によって形成されるビームＢ１の形状を
決定するファクター（要因）である。加算器２３は、各
乗算器２２−１〜２２−ｎからの信号をすべて加算し、
ビームＢ１の出力を広帯域時間差推定器３０−１及び狭
帯域時間差推定器４０−１へ与える。ｎ目標（ｎ個の信
号源）の場合の整相器は、前記処理手段をｎ段有するこ
とになる。第１の信号源１−１に関する処理と第２の信
号源１−２に関する処理は、同様であるので、以下、第
１の信号源１−１に関する処理を中心に説明する。

広帯域時間差推定器３０−１は、整相器２０−１．２０
−２でそれぞれθ１（ｋ−１）方向に整相された信号の
相関カーブを求め、検索窓制御器５０−１からの制御信
号５５０ａに基づき相関カーブ内に検索窓を設定し、ピ
ーク位置の検出を行い、その位置に相当する時間差ｅｌ
ｂ　（ｋ）を求め、セレクタ６０−１及び検索窓制御器
５０−１に送出する。

すなわち、第６図に示すように、広帯域時間差推定器３
０−１の相互相関算出器３１では、ビームＢ１からの信
号ｘｉ　（ｔ）とビームＢ３からの信号ｘ３（ｔ）を入
力し、次式のような相互相関の計算（相関カーブの算出
）を行う。

ｃｏｒ（ｒ）　＝ｆ　−ｘｉ　（ｔ）　ｘ２　（ｔ＋τ
）　ｄｔ実際には、ディジタル信号で取り扱う方が容易
であるため、時刻にでの有限長のデータ（ｍ個）を用い
、次式の計算を行う。

ｃｏｒ（Ｊ）＝Σ　ｘｉ　（ｉ＞ｘ２　（ｉ＋Ｊ）−１ ピーク検出器３２は、検索窓制御器５０−１がらの制御
信号５５０ａ、つまり云１　（ｋ−１＞に基づき、 云１　（ｋ−１＞±Δτ の範囲でピーク検出を行い、ピーク位置の時間差ｅｌｂ
を求めてそれを検索窓制御器５０−１及びセレクタ６０
−１へ与える。

一方、狭帯域時間差推定器４０−１では、第７図に示す
ように、整相器２０−１．２０−２からのビームＢｌ、
Ｂ３の信号をそれぞれ取り込み、ＦＦＴ４１−１．４１
−２で周波数分析を行い、その結果を狭帯域信号選択器
４２へ送出する。狭帯域信号選択器４２は、外部からの
第１の信号源１−１に関する狭帯域信号情報（例えば、
スペクトルアナライザ等で抽出されたピーク値のスペク
トル）８４０ａを取り込み、その情報５４０ａに基づき
、ＦＦＴ４１−１．４１−２の出力からｎ個の複数の狭
帯域信号の組ｆ１〜ｆｎを選択し、時間差推定部４３に
送出する。時間差推定部４３は、狭帯域信号選択器４２
からの狭帯域信号のｎ個の相関カーブを求め、検索窓制
御器５０−１からの制御信号５５０ａに基づき各相関カ
ーブ内に検索窓を設定し、ピーク位置の検出を行い、そ
の位置に相当する時間差ｅｌ−１，ｅ２−１．・・・・
・・ｅｎ−１を求め、推定器４４に与える。推定器４４
は、時間差推定部４３からの時間差ｅｌ−１゜云２−１
．・・・・・・、云ｎ−１について、最小２乗法、最尤
推定法等の統計的手法により、時間差の最適値ｅｌｎ（
ｋ）を求め、その結果をセレクタ６〇−１及び検索窓制
御器５０−１へ出力する。

ここで、最尤推定法について第１１図を参照しつつ説明
する。例えば、母集団の性質を標本を用いて推定する場
合を考える。

母数の真値（推定したい性質〉をθとする母集団確率密
度関数をｆ（・１θ）と表し、ｎ個の標本（ｘｉ、ｘ２
．・・・・・・、ｘｎ）の結合密度関数をＬ（ｘｌθ）
＝ｆ　（ｘｌｘ２−　　・−・ｘｎ　１θ〉と表す。こ
こで、（ｘｉ、ｘ２．・・・・・・、ｘｎ）は標本で既
知であると考えれば、Ｌ（ｘｊθ）は、未知母数θの関
数とみなせる。このとき、Ｌ（ｘθ）を尤度関数という
。標本（ｘｉ、ｘ２．・・・・・、ｘｎ）を固定してθ
を変化させた時、Ｌ（ｘθ）を最大にするθが一番最ち
らしい推定量でであると考えられる。この意味で ｍａｘ　　Ｌ　（ｘ　ｌθ） θ となるθを未知母数θの最尤推定量と呼び、この最尤推
定量を求める推定法を最尤推定法という。

検索窓制御器５０−１では、第８図に示すように、広帯
域時間差推定部３０−１から時間差分１ｂ（ｋ〉、狭帯
域時間差推定部４０−１から時間差ｅｌｎ（ｋ＞を入力
して内部のメモリ５１−１゜５１−２にその一時刻分の
データを格納しておく。

時刻に＋１の時間差推定において、目標管理器８０から
の制御信号Ｓ８０に基づき、メモリ５１−１．５１−２
から出力された時間差分１ｂ（ｋ＞またはｅｌｎ（ｋ＞
のいずれかの値をセレクタ５２で選択し、そのセレクタ
５２から検索窓位置の参照信号としてそれを制御信号５
５０ａの形で出力し、広帯域時間差推定器３０−１及び
狭帯域時間差推定器４０−１に与える。ここで、制御信
号５５０ａは、 φ〉ｄθの場合、云１　ｂ　（ｋ） φ≦ｄθの場合、そｉ　ｎ　（ｋ） 但し、φ　：第１０図中の角度 ｄθ：第１０図中の角度差 となる。

第１図のセレクタ６０−１は、広帯域時間差推定器３０
−１から時間差分１ｂ（ｋ）、狭帯域時間差推定器４０
−１から時間差ｅｌｎ　（ｋ）を入力し、目標管理器８
０からの制御信号Ｓ８０に基つき、いずれかの値を選択
して第１の信号源１−１の時間差推定値ｅｌ　（ｋ）と
して方位算出器７０−１に送出する。

方位算出器７０−１は、セレクタ６０−１からの時間差
ｅｌ　（ｋ）と、センサアレイ部１０−１１０−２の位
置情報（例えば、センサアレイ部１０−１と１０−２間
の距離Ｌ）から、その時刻における第１の信号源１−１
の方位の推定値θ１（ｋ）を算出する。

即ち、この方位算出器７０−１の動作は次のようになる
。第９図に示すように、センサアレイ部１０−１と１０
−２間の距離をＬとすると、第１の信号源１−１からの
信号は、時間差τ１だけ遅れてセンサアレイ部１０−２
に到着する。この時τ１は以下の関係がある。

但し、Ｃ；音波の伝搬速度 従って、時間差τ１の推定値そ１か得られれば、第１の
信号源１−１の方位の推定値θ１はで与えられる。その
ため乗算器６１により、推定された時間差分１に音波の
伝搬速度Ｃをかけ、さらに乗算器６２で、乗算器６１の
出力と１／Ｌとを乗算する。そして乗算器６２の出力で
あるＣｅ１／Ｌをアドレス信号ＡＤとしてｓｉｎ’ｘの
テブル６３を読出せば、そのテーブル６３から第１の信
号源１−１の方位の推定値θ１（ｋ）が得られる。この
推定値θ１（ｋ）は、出力端子９０１及び目標管理器８
０に与えられる。またθ１（ｋ）は整相器２０−１．２
０−２にも送出され、時刻に＋１の第１の信号源方位へ
の整相に使用される。

目標管理器８０は、第１０図に示すように、角度差検出
器８１で、方位の推定値ρ１　（ｋ）　、θ２（ｋ〉の
差をとって角度差ｄθを求める。

ｄθ＝１θ１（ｋ）−θ２（ｋ） 但し、ｄθ〉１８０の場合 ｄθ＝３６０°−ｄθ さらに比較器８２では、角度差ｄθを入力し、広帯域時
間差推定器３０−１．３０−２の検索窓の範囲に相当す
る角度φ（φ１．φ２）Ｇこ基づき、θ１（ｋ）±φ／
２およびθ２（ｋ）±φ／２の範囲の重なりの判定、即
ち φ〉ｄθ：信号源方向が十分に 離れていると判定 φ≦ｄθ；接近又は交差時と判定 の判定を行う。重なった場合には、第１と第２の信号源
１−１と１−２は接近又は交差しているものと判定し、
検索窓制御器５０−１．５０−２がｅｌｎ　（ｋ＞、ｅ
２ｎ　（ｋ＞の時間差を時刻に＋１の検索窓位置の参照
信号として、広帯域時間差推定器３０−１．３０−２及
び狭帯域時間差推定器４０−１．４．０−２にそれぞれ
送出するように、制御信号Ｓ８０を出力すると共に、セ
レクタ６０−１．６０−２に狭帯域時間差推定器４０−
１゜４０−２の結果ｅｌｎ　（ｋ＋１＞、ｅ２ｎ（ｋ＋
１）を云１　（ｋ＋１＞、　７：２　（ｋ＋１＞として
方位算出器７０−１．７０−２にそれぞれ送出するよう
に制御信号Ｓ８０を出力する。これに対し、重なってい
ない場合には、第１と第２の信号源１−１と１−２は十
分に離れているものと判定し、検索窓制御器５０−１．
５０−２が云１ｂ　（ｋ＞　。

ｅ２ｂ　（ｋ＞の時間差を時刻に＋１の検索窓位置の参
照信号として、広帯域時間差推定器３０−１゜３０−２
及び狭帯域時間差推定器４０−１．４０−２にそれぞれ
送出するように制御信号８８０を出力すると共に、セレ
クタ６０−１．６０−２に広帯域時間差推定器３０−１
．３０−２の結果云１ｂ（ｋ工１）、云２ｂ　（ｋ＋１
＞を云１（ｋ〒１）、云２（ｋ＋１＞として方位算出器
７０−１゜７０−２にそれぞれ送出するように制御信号
Ｓ８０を出力する。これにより、出力端子９０−１９０
−２から、第１．第２の信号源方位の推定値θ１．θ２
がそれぞれ出力される。

以上のように、本実施例では、第１と第２の信号源１−
１と１−２の広帯域信号と狭帯域信号を用いて広帯域時
間差推定器３０−１．３０−２で広帯域時間差推定を行
い、狭帯域時間差推定器４０−１．４０−２で狭帯域時
間差推定を行い、目標管理器８０により第１と第２の信
号源１−１と１−２とが交差または接近しているか否か
の判定を行い、接近または交差時にはその目標管理器８
０から出力される制御信号Ｓ８０に基づき、狭帯域によ
る時間差推定結果を用いて検索窓制御器５０−１．５０
−２で検索窓の制御を行うようにした。そのため、第１
と第２の信号源１−１と１−２が接近または交差した場
合でも、その信号源の失探がほとんど発生せず、第１と
第２の信号源１−１と１−２の連続的な時間差の推定が
行える。

これにより、連続的な信号源の追尾が可能となる高性能
な信号源追尾装置等を提供することができる。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、例えば３つ
以上の信号源の時間差推定を行う構成にしたり、あるい
は本発明の時間差推定方法を適用する第１図の時間差推
定装置の構成を、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳ
Ｐ＞等の図示以外の回路で構成する等、種々の変形が可
能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、第１〜第４の発明によれば
、複数のセンサで受信した信号から信号源の位置または
方位を推定する装置に用いられる広帯域信号と狭帯域信
号を用いた時間差推定方法において、各信号源の広帯域
信号と狭帯域信号を用いた広帯域時間差推定と狭帯域時
間差推定を行い、各信号源の接近または交差時には狭帯
域による時間差推定結果ご用いて検索窓の制御を行うよ
うにしたので、複数の信号源が接近または交差した場合
でも、信号源の失探がほとんど発生せず、連続的な信号
源の時間差推定が可能となり、それによって連続的な信
号源の追尾が可能となる高性能な信号源追尾装置等を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す時間差推定方法を用いた
時間差推定装置の構成図、第２図は従来の時間差推定方
法を用いた時間差推定装置の構成図、第３図（ａ）〜（
ｃ）は第２図の信号源移動図、第４図（ａ）〜（Ｃ）は
第２図の相関カーブの変化及び検索窓の動作を示す図、
第５図は第１図の整相器の構成図、第６図（ａ）〜（ｃ
）は第１図の広帯域時間差推定器の構成を説明するため
の図、第７図は第１図の狭帯域時間差推定器の構成図、
第８図は第１図の検索窓制御器の構成図、第９図（ａ＞
、（ｂ）は第１図の方位算出器の構成を説明するための
図、第１０図は第１図の目標管理器の構成図、第１１図
は最尤推定法の説明図である。 １−１．１−２・・・・・・第１．第２の信号源、１〇
−１，１０−２・・・・・・センサアレイ部、２０−１
゜２０−２・・・・・・整相器、３０−１．３０−２・
・・・・・広帯域時間差推定器、４０−１．４０−２・
・・・・・狭帯域時間差推定器、５０−１．５０−２・
・・・・・検索窓制御器、６０−１．６０−２・・・・
・・セレクタ、７０−１．７０−２・・・・・・方位算
出器、８０・・・・・・目標管理器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数のセンサで受信した信号から信号源の位置また
   は方位を推定する装置に用いられる広帯域信号と狭帯域
   信号を用い、それらの信号の相関カーブを求め、所定の
   検索窓内で前記相関カーブのピーク位置を検出してその
   ピーク位置に相当する時間差を推定する時間差推定方法
   において、複数の前記信号源の方位の推定結果から、２
   つ以上の前記信号源の接近、交差の判定を行い、接近、
   交差時には、狭帯域による時間差推定の結果に基づきそ
   れぞれの時間差推定における前記相関カーブのピーク位
   置検索のための検索窓の位置制御を行う ことを特徴とする時間差推定方法。 ２、請求項１記載の時間差推定方法において、前記接近
   、交差以外の場合には、広帯域による時間差推定の結果
   に基づきそれぞれの時間差推定における前記相関カーブ
   のピーク位置検索のための検索窓の位置制御を行うこと
   を特徴とする時間差推定方法。 ３、請求項１記載の時間差推定方法において、前記接近
   、交差以外の場合には、狭帯域による時間差推定の結果
   に基づきそれぞれの時間差推定における前記相関カーブ
   のピーク位置検索のための検索窓の位置制御を行うこと
   を特徴とする時間差推定方法。 ４、請求項１記載の時間差推定方法において、前記接近
   、交差以外の場合には、狭帯域及び広帯域による時間差
   推定の結果から統計的手法により最適値を求め、その結
   果に基づきそれぞれの時間差推定における前記相関カー
   ブのピーク位置検索のための検索窓の位置制御を行うこ
   とを特徴とする時間差推定方法。