JPH07239379A - マルチパスを無効にするための干渉計使用法 - Google Patents
マルチパスを無効にするための干渉計使用法Info
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- JPH07239379A JPH07239379A JP6260749A JP26074994A JPH07239379A JP H07239379 A JPH07239379 A JP H07239379A JP 6260749 A JP6260749 A JP 6260749A JP 26074994 A JP26074994 A JP 26074994A JP H07239379 A JPH07239379 A JP H07239379A
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- G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】マルチパス信号の排除と、エミッタと干渉計と
の間の相対角度の改善された推定値を計算するための干
渉計からのデータを処理する方法を得る。 【構成】干渉計に対する複数のエミッタ角度で、エミッ
タから出される複素数の信号の振幅を具備する干渉計の
データを集める。複数のエミッタ角度の夫々から出され
る複素数の信号の振幅を、複数のエミッタ角度の夫々で
予め決められた確率密度関数の自然対数に対応する予め
決められた対数の尤度関数を最大にして、複数の最大の
対数の尤度関数を作って処理する。エミッタと干渉計と
の間の相対角度の改善された推定値を、最適に最大の対
数の尤度関数に対応するエミッタ角度を選択することに
よって得る。
の間の相対角度の改善された推定値を計算するための干
渉計からのデータを処理する方法を得る。 【構成】干渉計に対する複数のエミッタ角度で、エミッ
タから出される複素数の信号の振幅を具備する干渉計の
データを集める。複数のエミッタ角度の夫々から出され
る複素数の信号の振幅を、複数のエミッタ角度の夫々で
予め決められた確率密度関数の自然対数に対応する予め
決められた対数の尤度関数を最大にして、複数の最大の
対数の尤度関数を作って処理する。エミッタと干渉計と
の間の相対角度の改善された推定値を、最適に最大の対
数の尤度関数に対応するエミッタ角度を選択することに
よって得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は干渉計の使用法、特にマ
ルチパスの反射を排除する干渉計のデータを処理するの
に使用するためのマルチパスを無効にするための技術に
関する。
ルチパスの反射を排除する干渉計のデータを処理するの
に使用するためのマルチパスを無効にするための技術に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の干渉計の使用法の応用では、自己
所有のマルチパス反射（ownship multipath reflectio
n）の存在（それらの反射は、干渉計或いはレーダを支
持する車両或いはプラットフォームによって生じる）は
干渉計によって検知され得る。信号の妨害及び反射を含
む自己所有のマルチパス反射は、干渉計によって測定さ
れるエミッタの角度の推定の確実性を下げる。干渉計の
アレイに於けるマルチパス反射を検知する技術は、本発
明の出願人によって以前から開発されてきた。しかし、
マルチパスの排除及びマルチパスが存在する時のエミッ
タの角度推定を行う効果的な技術は、これまで何れも考
案されていない。
所有のマルチパス反射（ownship multipath reflectio
n）の存在（それらの反射は、干渉計或いはレーダを支
持する車両或いはプラットフォームによって生じる）は
干渉計によって検知され得る。信号の妨害及び反射を含
む自己所有のマルチパス反射は、干渉計によって測定さ
れるエミッタの角度の推定の確実性を下げる。干渉計の
アレイに於けるマルチパス反射を検知する技術は、本発
明の出願人によって以前から開発されてきた。しかし、
マルチパスの排除及びマルチパスが存在する時のエミッ
タの角度推定を行う効果的な技術は、これまで何れも考
案されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、干渉計のアレ
イからのデータを処理するための効果的なマルチパスの
排除及びエミッタの角度推定の技術を提供することが本
発明の目的である。
イからのデータを処理するための効果的なマルチパスの
排除及びエミッタの角度推定の技術を提供することが本
発明の目的である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の及び他の目的を満
たすための本発明は、干渉計のデータを処理してエミッ
タからのマルチパス信号の反射を排除し、エミッタと干
渉計との間の相対角度の改善された推定値を計算する処
理方法である。
たすための本発明は、干渉計のデータを処理してエミッ
タからのマルチパス信号の反射を排除し、エミッタと干
渉計との間の相対角度の改善された推定値を計算する処
理方法である。
【０００５】第１のステップは、干渉計に対する複数の
エミッタ角度でエミッタから出される複素数の信号の振
幅を有する干渉計のデータを集めることである。次のス
テップは、複数のエミッタ角度の夫々から出される複素
数の信号の振幅を処理して、複数のエミッタ角度の夫々
で予め決められた確率密度関数の自然対数に対応する予
め決められた対数の尤度関数を最大にして、複数の最大
にされた対数の尤度関数を作成することである。最後の
ステップは、エミッタと干渉計との間の相対角度の改善
された測定値として、最適な最大にされた対数の尤度関
数に対応する１つのエミッタ角度を選択することであ
る。
エミッタ角度でエミッタから出される複素数の信号の振
幅を有する干渉計のデータを集めることである。次のス
テップは、複数のエミッタ角度の夫々から出される複素
数の信号の振幅を処理して、複数のエミッタ角度の夫々
で予め決められた確率密度関数の自然対数に対応する予
め決められた対数の尤度関数を最大にして、複数の最大
にされた対数の尤度関数を作成することである。最後の
ステップは、エミッタと干渉計との間の相対角度の改善
された測定値として、最適な最大にされた対数の尤度関
数に対応する１つのエミッタ角度を選択することであ
る。
【０００６】従って本発明の処理方法は、干渉計のデー
タを処理して、エミッタからのマルチパス信号の反射を
排除し、エミッタと干渉計との間の角度の改善された測
定値を計算する。当該の処理方法は、自己所有のマルチ
パスを排除し、エミッタのより精密な所在を提供する。
その処理方法はマルチパスの統計値を採り入れた最大の
尤度関数を使用し、その結果それはマルチパスの変化に
対して強くなる。当該の処理方法は、特に比較的に小さ
いレーダー断面を有するアンテナを採用する、レーダー
のレードーム反射を排除するように適合され得る。
タを処理して、エミッタからのマルチパス信号の反射を
排除し、エミッタと干渉計との間の角度の改善された測
定値を計算する。当該の処理方法は、自己所有のマルチ
パスを排除し、エミッタのより精密な所在を提供する。
その処理方法はマルチパスの統計値を採り入れた最大の
尤度関数を使用し、その結果それはマルチパスの変化に
対して強くなる。当該の処理方法は、特に比較的に小さ
いレーダー断面を有するアンテナを採用する、レーダー
のレードーム反射を排除するように適合され得る。
【０００７】
【実施例】図面を参照すると、図１は本発明の原理に従
う処理方法10の１つの実施例を説明する工程系統図であ
る。更に方法10は、処理方法10の実施を上手くやるのに
使用された干渉計システム20を採用する実験用のテスト
装備を示す図２を参考にして説明されるであろう。図１
及び２を参照すると、処理方法10は下記のステップを具
備する。
う処理方法10の１つの実施例を説明する工程系統図であ
る。更に方法10は、処理方法10の実施を上手くやるのに
使用された干渉計システム20を採用する実験用のテスト
装備を示す図２を参考にして説明されるであろう。図１
及び２を参照すると、処理方法10は下記のステップを具
備する。
【０００８】干渉計システム20は、複数のアンテナ要素
を具備する干渉計のアレイ22と、アンテナ要素の夫々か
らの単一のパスに沿って配置される複数の局部発振器
（ＬＯ）26と各局部発振器26の夫々の出力部に結合され
る複数のロ−・パス・フィルタ（ＬＰＦ）27と、各局部
発振器26の夫々の出力部に結合される複数のアナログ／
デジタル（Ａ／Ｄ）変換器28と、アナログ／デジタル
（Ａ／Ｄ）変換器28の夫々の出力部に結合される信号処
理装置24とからできている。
を具備する干渉計のアレイ22と、アンテナ要素の夫々か
らの単一のパスに沿って配置される複数の局部発振器
（ＬＯ）26と各局部発振器26の夫々の出力部に結合され
る複数のロ−・パス・フィルタ（ＬＰＦ）27と、各局部
発振器26の夫々の出力部に結合される複数のアナログ／
デジタル（Ａ／Ｄ）変換器28と、アナログ／デジタル
（Ａ／Ｄ）変換器28の夫々の出力部に結合される信号処
理装置24とからできている。
【０００９】当該の方法10の第１のステップは、ステッ
プ11によって示されるように、干渉計のアレイ22に対す
る複数のエミッタ角度でエミッタ21から出される複素数
の信号の振幅κを含む干渉計のデータを集めることであ
る。次のステップは、ステップ12によって示されるよう
に、予め決められた最大の尤度関数の自然対数に対応す
る予め決められた対数の尤度関数を最大にすることによ
って複素数の信号の振幅を処理することである。予め決
められた最大の尤度関数については、下記でより詳細に
説明されるであろう。そして、対数の尤度関数を最大に
する特定のエミッタ角度は、ステップ13によって示され
るように、実際のエミッタ角度として選択される。
プ11によって示されるように、干渉計のアレイ22に対す
る複数のエミッタ角度でエミッタ21から出される複素数
の信号の振幅κを含む干渉計のデータを集めることであ
る。次のステップは、ステップ12によって示されるよう
に、予め決められた最大の尤度関数の自然対数に対応す
る予め決められた対数の尤度関数を最大にすることによ
って複素数の信号の振幅を処理することである。予め決
められた最大の尤度関数については、下記でより詳細に
説明されるであろう。そして、対数の尤度関数を最大に
する特定のエミッタ角度は、ステップ13によって示され
るように、実際のエミッタ角度として選択される。
【００１０】本発明の処理方法10は、模擬実験によって
テストされた。図２を参照すると、データは、回転可能
なテーブル23上に装着された３要素の干渉計のアレイ22
を使って無響チャンバ20内に集められた。７乃至１１Ｇ
Ｈｚのエミッタ周波数が使用された。妨害物25は干渉計
のアレイ22に対する予め決められた角度で配置され、シ
ステム20が配備される時に生じるであろうマルチパスを
作り出すのに使用される。干渉計のアレイ22から出され
るデータは、当該の処理方法10を行う信号処理装置24で
処理された。処理方法10のテストされた実施例では、最
大の尤度関数はマルチパスの振幅のレイリ−分布及び均
一に分散される無作為な位相に基づいて出された。処理
方法10で採用される最大の尤度関数は下記で導き出され
る。
テストされた。図２を参照すると、データは、回転可能
なテーブル23上に装着された３要素の干渉計のアレイ22
を使って無響チャンバ20内に集められた。７乃至１１Ｇ
Ｈｚのエミッタ周波数が使用された。妨害物25は干渉計
のアレイ22に対する予め決められた角度で配置され、シ
ステム20が配備される時に生じるであろうマルチパスを
作り出すのに使用される。干渉計のアレイ22から出され
るデータは、当該の処理方法10を行う信号処理装置24で
処理された。処理方法10のテストされた実施例では、最
大の尤度関数はマルチパスの振幅のレイリ−分布及び均
一に分散される無作為な位相に基づいて出された。処理
方法10で採用される最大の尤度関数は下記で導き出され
る。
【００１１】エミッタ21から出される（エミッタ角度を
規定する）夫々の測定された電圧のベクトルｖの確率密
度Ｐは、次の方程式によって得られる； Ｐ＝ρ（ｖ｜α）ｐ（α）ｄ2 α ここでρ（ｖ｜α）はマルチパスαのための関連する複
素数の振幅が与えられるｖの暫定的な密度であり、次の
方程式によって得られる；
規定する）夫々の測定された電圧のベクトルｖの確率密
度Ｐは、次の方程式によって得られる； Ｐ＝ρ（ｖ｜α）ｐ（α）ｄ2 α ここでρ（ｖ｜α）はマルチパスαのための関連する複
素数の振幅が与えられるｖの暫定的な密度であり、次の
方程式によって得られる；
【数２】 ここでｎはｎ＝ｖ−ｓで得られるノイズ・ベクトルであ
り；ｓはｓ＝κ（μ＋αｂ）によって得られる信号ベク
トルであり；μは方程式、
り；ｓはｓ＝κ（μ＋αｂ）によって得られる信号ベク
トルであり；μは方程式、
【数３】 によって得られる直接パスに対応する標準化された電圧
のベクトルである。
のベクトルである。
【００１２】ここでＮは干渉計要素の数であり、＜ｄi
＞は要素ｉの位置であり、＜ｋ＞は方法10の第１のステ
ップ11で集められた電圧から出される可能なエミッタ角
度に対応する視界線に沿う単位ベクトルである。ベクト
ルｂはｂ+ ｂ＝１及びμ＊ｂ＝０を満たすように強られ
れる。複素数のスカラー、κは未知の信号振幅及び位相
のｔａｎを示す。従って（μ+ μ＝１）；ｂは直接パス
に対して直交するマルチパスのための標準化された電圧
のベクトルであり、（ｂ+ ｂ＝１、μ+ ｂ＝０）によっ
て得られ；ここでκは複素数の信号の振幅を示す。従っ
て、
＞は要素ｉの位置であり、＜ｋ＞は方法10の第１のステ
ップ11で集められた電圧から出される可能なエミッタ角
度に対応する視界線に沿う単位ベクトルである。ベクト
ルｂはｂ+ ｂ＝１及びμ＊ｂ＝０を満たすように強られ
れる。複素数のスカラー、κは未知の信号振幅及び位相
のｔａｎを示す。従って（μ+ μ＝１）；ｂは直接パス
に対して直交するマルチパスのための標準化された電圧
のベクトルであり、（ｂ+ ｂ＝１、μ+ ｂ＝０）によっ
て得られ；ここでκは複素数の信号の振幅を示す。従っ
て、
【数４】 αはガウスの複素数（complex Gaussian）と仮定され、
従ってαに対する確率密度は：
従ってαに対する確率密度は：
【数５】 で与えられる。
【００１３】ここでωは相対マルチパスのパワー｜ω｜
2 の予想値の逆数である。
2 の予想値の逆数である。
【００１４】本発明の最大の尤度を処理する方法10で、
複素数の信号の振幅κは、確率密度Ｐを最大にするよう
に選択される。ρ（ｖ｜α）に対する上記の式から、最
大値はκの位相がμ+ ｖの位相に調和する時に生ずる。
従って、ｋが実定数の時、κ＝ｋμ+ ｖである。更に、 ｒ＝｜μ+ ｖ｜2 、且つ、 ｑ＝｜ｂ+ ｖ｜2 、 であると規定され、従って確率密度、Ｐ、は：
複素数の信号の振幅κは、確率密度Ｐを最大にするよう
に選択される。ρ（ｖ｜α）に対する上記の式から、最
大値はκの位相がμ+ ｖの位相に調和する時に生ずる。
従って、ｋが実定数の時、κ＝ｋμ+ ｖである。更に、 ｒ＝｜μ+ ｖ｜2 、且つ、 ｑ＝｜ｂ+ ｖ｜2 、 であると規定され、従って確率密度、Ｐ、は：
【数６】 によって得られる。
【００１５】従って、対数の尤度関数Ｑは、
【数７】 方法10の第１のステップ11で測定が行われた角度の組か
ら選択された夫々の可能なエミッタ角度で、定数ｋは選
択されてＱを最大にする。従ってＱを最適に最大にする
特定のエミッタ角度が、実際のエミッタ角度として選択
される。
ら選択された夫々の可能なエミッタ角度で、定数ｋは選
択されてＱを最大にする。従ってＱを最適に最大にする
特定のエミッタ角度が、実際のエミッタ角度として選択
される。
【００１６】図３は、本発明の処理方法を使うことなし
に、テストされた干渉計のアレイ22に対する角度の関数
としての曖昧さを分析するエラーの確率のグラフを示
す。比較のために、図４は本発明を使って強制的に反射
をなくしてマスチパスを無効にした干渉計に対する角度
の関数として曖昧さを分析するエラーの確率のグラフを
示す。図３及び４を較べることによって分かるように、
本発明の処理方法10の使用は、エミッタ角度を精密に測
定する際にマルチパスの影響を大きく減らす。
に、テストされた干渉計のアレイ22に対する角度の関数
としての曖昧さを分析するエラーの確率のグラフを示
す。比較のために、図４は本発明を使って強制的に反射
をなくしてマスチパスを無効にした干渉計に対する角度
の関数として曖昧さを分析するエラーの確率のグラフを
示す。図３及び４を較べることによって分かるように、
本発明の処理方法10の使用は、エミッタ角度を精密に測
定する際にマルチパスの影響を大きく減らす。
【００１７】当該の処理方法は、レーダの、特に比較的
に小さいレーダー断面を有するアンテナを採用するもの
のレードーム反射を排除するようにも適用され得る。こ
の場合、（複数の個々の要素を有する）多要素の干渉計
のアレイ22を使う代りに、多数のアンテナの孔が使用さ
れてレードームによって生じるマルチパスを無効にす
る。図面を参照すると、レードームは図２の妨害物25に
対応する。
に小さいレーダー断面を有するアンテナを採用するもの
のレードーム反射を排除するようにも適用され得る。こ
の場合、（複数の個々の要素を有する）多要素の干渉計
のアレイ22を使う代りに、多数のアンテナの孔が使用さ
れてレードームによって生じるマルチパスを無効にす
る。図面を参照すると、レードームは図２の妨害物25に
対応する。
【００１８】以上のように、マルチパスの反射を排除す
る干渉計のデータを処理するのに使用するための新しい
且つ改良されたマルチパスを無効にする技術が説明され
た。上記で説明された実施例は、本発明の原理の応用を
示す多くの特別な実施例の中の幾つかを例示しているだ
けであるということが理解されるであろう。明白に、数
多くの他の構造が、本発明の範囲から逸脱することなし
に当業者によって容易に考案され得る。
る干渉計のデータを処理するのに使用するための新しい
且つ改良されたマルチパスを無効にする技術が説明され
た。上記で説明された実施例は、本発明の原理の応用を
示す多くの特別な実施例の中の幾つかを例示しているだ
けであるということが理解されるであろう。明白に、数
多くの他の構造が、本発明の範囲から逸脱することなし
に当業者によって容易に考案され得る。
【図１】本発明の原理に従う処理方法の１つの実施例を
示す工程系統図。
示す工程系統図。
【図２】図１の処理方法の完了を証明するのに使用され
た試験的装備。
た試験的装備。
【図３】当該の方法を使用せずに干渉計に対する角度の
関数としての曖昧さ分析のエラーの確率のグラフ。
関数としての曖昧さ分析のエラーの確率のグラフ。
【図４】当該の方法を使って強制的に反復しないマルチ
パスを無効にする干渉計に対する角度の関数としての曖
昧さ分析のエラーの確率のグラフ。
パスを無効にする干渉計に対する角度の関数としての曖
昧さ分析のエラーの確率のグラフ。
10…方法、11,12,13…ステップ、20…干渉計システム、
22…干渉計のアレイ、23…回転テーブル、24…信号処理
装置、25…妨害物、26…局部発振器、27…ロー・パス・
フィルタ、28…Ａ／Ｄ変換器。
22…干渉計のアレイ、23…回転テーブル、24…信号処理
装置、25…妨害物、26…局部発振器、27…ロー・パス・
フィルタ、28…Ａ／Ｄ変換器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・エー・ローゼン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91301、アゴーラ・ヒルズ、カルムフィー ルド・アベニュー 6051
Claims (2)
- 【請求項１】 干渉計から出される干渉計のデータを処
理してマルチパス信号を無くしエミッタと干渉計との間
の相対角度の改善された推定値を提供する方法であり、
前記方法は：干渉計に対する複数のエミッタ角度でエミ
ッタから出される複素数の信号の振幅を有する干渉計の
データを集めることと、 複数の最大にされた対数の尤度関数を作る複数のエミッ
タ角度の夫々で予め決められた確率の密度関数の自然対
数に対応する予め決められた対数の尤度関数を最大にす
ることによって複数のエミッタ角度の夫々で出される複
素数の信号の振幅を処理することと、 エミッタと干渉計との間の相対角度の改善された推定値
として、最適な最大にされた対数の尤度関数に対応する
エミッタ角度を選択すること、とのステップを含む前記
の方法。 - 【請求項２】 予め決められた対数の尤度関数が等式、 【数１】 によって得られる請求項１記載の方法、ここでωは関連
するマルチパスのパワー｜ω｜2 の予想値の逆数であ
り；ｋはＱ- を最大にするように選択される定数であ
り；ｒ＝｜μ+ ｖ｜2 及びｑ＝｜ｂ+ｖ｜2 ；ｖはエミ
ッタから出される測定された電圧のベクトルであり、μ
は（μ+ μ＝１）によって得られるエミッタから干渉計
への直接パスに対応する標準化された電圧のベクトルで
あり；ｂは直接パスに直交するマルチパスに対する標準
化された電圧のベクトルで（ｂ+ ｂ＝１、μ+ ｂ＝０）
によって得られる。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14095393A | 1993-10-25 | 1993-10-25 | |
| US140953 | 1993-10-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07239379A true JPH07239379A (ja) | 1995-09-12 |
| JP2718900B2 JP2718900B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=22493524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6260749A Expired - Lifetime JP2718900B2 (ja) | 1993-10-25 | 1994-10-25 | マルチパスを無効にするための干渉計使用法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5568394A (ja) |
| EP (1) | EP0650070A3 (ja) |
| JP (1) | JP2718900B2 (ja) |
| KR (1) | KR970010876B1 (ja) |
| AU (2) | AU7743194A (ja) |
| CA (1) | CA2134275C (ja) |
| IL (1) | IL111348A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6525685B1 (en) * | 2001-12-27 | 2003-02-25 | Northrop Grumman Corporation | Method and apparatus for detecting and eliminating signal angle-of-arrival errors caused by multipath |
| US6759981B1 (en) | 2003-01-15 | 2004-07-06 | Raytheon Company | Enhanced emitter location using adaptive combination of time shared interferometer elements |
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