JPH08201498A

JPH08201498A - 測角装置

Info

Publication number: JPH08201498A
Application number: JP728195A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Yamada; 敏之山田; Atsushi Okamura; 敦岡村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-01-20
Filing date: 1995-01-20
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】到来波の測角に用いる、従来に比べて測定値
の測角誤差が小さく、信号数の推定が正しく行われるＭ
ＵＳＩＣアルゴリズムを用いた測角装置を提供する。【構成】この発明のＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いた
測角装置は、Ｍ（２以上）個の受信チャネルのうち全部
または１部チャネルを用いて概略方位を推定し、概略方
位の方向の受信チャネルのみ選択、使用し固有値／固有
ベクトル、方位評価関数Ｆｊ（θ）を算出し、この方位
評価関数から到来方位角を算出する。【効果】信号レベルが低く振幅、位相誤差の大きい受
信チャネルを除いた受信信号を用いて方位角を推定する
ので、方位角の測定誤差が小さく、信号数の推定を正し
く測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、アンテナ、ソナー、
光ディテクタ等のアレー信号処理を用いる測角装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】アンテナの解像限界は波長／アンテナ開
口径とされてきたが、近年複数アンテナと信号処理を用
いることによって、上記解像限界を越える角度分解能を
得るアルゴリズムが提案されている。このようなアルゴ
リズムとして、例えば、Ｒ．Ｏ．Ｓｃｈｍｉｄｔ：“Ｍ
ｕｌｔｉｐｌｅＥｍｉｔｔｅｒＬｏｃａｔｉｏｎｓ
ａｎｄＳｉｇｎａｌＰａｒａｍｅｔｅｒＥｓｔｉ
ｍａｔｉｏｎ”，ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ａｐ−３
４，３，ｐｐ．２７６−２８０（１９８６）に示される
ようなＭＵＳＩＣアルゴリズムがある。まず図２４、図
２５に示す従来のＭＵＳＩＣアルゴリズムを用いた到来
電波測角装置（以下、単にＭＵＳＩＣ測角装置と呼ぶ）
について説明する。図２４は従来のＭＵＳＩＣ測角装置
の全体構成図であり、図において１は受信アンテナ、２
は受信機、３はアナログ／ディジタル変換器（以下Ａ／
Ｄ変換器と呼ぶ）、４はＭＵＳＩＣアルゴリズムに基づ
く信号処理装置、５は角度表示器である。図中ｘ_mは受
信信号を示し、ｍはチャネルの番号を示す添え字であ
る。図２５は上記信号処理装置４の内部構成図であり、
４０１は相関行列Ｒ計算手段、４０２はＲの固有値／固
有ベクトル算出手段、４０３は方位評価関数Ｆ（θ）算
出手段、４０４はピーク検出手段である。

【０００３】以下、動作を説明する。受信信号ベクトル
Ｘを“数１”で定義する。

【０００４】

【数１】

【０００５】ここでｉは時刻を示す添え字、Ｔはベクト
ル行列の転置、Ｍはチャネル数すなわちアレーのアンテ
ナ数である。相関行列計算手段４０１は時刻１からＩま
での受信ベクトルＸ（１）〜Ｘ（Ｉ）を用いて相関行列
Ｒを“数２”のように算出する。

【０００６】

【数２】

【０００７】ここで、Ｈは行列ベクトルの複素共役転置
を表わす。従ってＲはＭ×Ｍの正方行列である。４０２
はＲの固有値λ₁〜λ_M、固有ベクトルｅ₁〜ｅ_Mを算
出する。方位評価関数算出手段４０３は固有値λ₁〜λ
_Mの中の最小固有値群に対応する固有ベクトルｅ_Nを用
いて方位評価関数Ｆを“数３”のように算出する。

【０００８】

【数３】

【０００９】ここで（θ）は角度θの関数であることを
示す、Ｆ（θ）はすべてのθについて算出する。ａ
（θ）はステアリングベクトルと呼ばれ、到来角θで入
射する電波ｓが１波以上存在する場合の受信ベクトルＸ
が“数４”で与えられるような係数ベクトルで、各アン
テナ１の位置及びθ方向のアンテナ指向特性で決定され
る。

【００１０】

【数４】

【００１１】ここでｎはノイズベクトルであり、“数
５”に示すように各チャネルの受信機２、Ａ／Ｄ変換器
３で発生もしくはアンテナ１から漏れ込むノイズｎｍを
要素とする。

【００１２】

【数５】

【００１３】ピーク検出手段４０４はＦ（θ）の最も大
きいＫ個のピークを与える角度（θ）を捜索し、この値
を到来角度推定値として出力する。Ｋの値は固有値λ₁
〜λ_Mの分布から決定される。

【００１４】以下ＭＵＳＩＣアルゴリズムの測角原理を
説明する。チャネル総数Ｍに比べて入射波の数Ｋは少な
い（Ｍ＞Ｋ）と仮定する。複数の電波が上記アレーアン
テナに入射する際には、受信ベクトルＸは“数４”に変
わり“数６”で与えられる。

【００１５】

【数６】

【００１６】ここでｋは入射信号の番号を示す添え字
で、Ａはステアリングベクトルａで“数７”のように構
成されるＭ×Ｋの行列である。

【００１７】

【数７】

【００１８】ｓは入射信号を要素とする“数８”で与え
られるＫ×１のベクトルである。

【００１９】

【数８】

【００２０】“数６”を用いて“数２”に定義される相
関行列Ｒを“数９”のように展開出来る。

【００２１】

【数９】

【００２２】ここでＳは“数１０”のように構成される
Ｋ×Ｋの正方行列である。

【００２３】

【数１０】

【００２４】σ²はノイズ電力であり、ＩはＭ×Ｍの単
位行列である。各ノイズｎｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）は
互いに無相関で電力は等しいとした。相関行列はエルミ
ート行列であるからその固有値λ₁〜λ_Mはすべて正の
実数で、その中の最も小さなＭ−Ｋ個の固有値は“数
６”よりノイズ電力σ²に等しいことがわかる。このよ
うな最小固有値群λ＝σ²に対応する固有ベクトルをｅ
_Nで表わすと、固有値、固有ベクトルの関係から“数１
１”が成り立つ。

【００２５】

【数１１】

【００２６】“数１１”の左辺を“数６”を用いて変換
すれば“数１２”が得られる。

【００２７】

【数１２】

【００２８】ここで行列Ｓがフルランク、すなわち入射
信号の相互相関係数が１００％よりも小さいならば“数
１２”は“数１３”のように変形出来る。

【００２９】

【数１３】

【００３０】これをステアリングベクトルを用いて表わ
すとＭＵＳＩＣアルゴリズムの原理上重要な“数１４”
を得る。

【００３１】

【数１４】

【００３２】一方、方位評価関数Ｆ（θ）を変数θにつ
いてサーチする最、変数θが電波入射角θ_kのいずれか
と一致すると“数１４”より“数１３”の分母は０とな
り、方位評価関数Ｆの値は非常に大きな値となる。この
時の方位評価関数Ｆ（θ）を図２６に例示する。従って
ピーク検出手段４０４の動作により入射角の推定が出来
る。

【００３３】ところが、上記測角装置ではアレーアンテ
ナ１に大きな指向特性を持つ形状、例えば円形アレーの
形状で構成した場合信号の入射方向の裏側等の受信信号
レベルの低い信号を用いると信号対ノイズ比等の影響に
より受信信号の振幅、位相に測定誤差が生じる。すなわ
ちステアリングベクトルを求めるためのアンテナパター
ンの計測や実際の測角時の計測で振幅、位相に大きな誤
差を生じる。ステアリングベクトルに誤差を生じると
“数１４”のａ（θ_k）に誤差が生じ、方位評価関数Ｆ
（θ）のピーク値が低下するとともにピーク位置に角度
バイアスが生じる。実際の測角時の計測では“数１４”
の固有ベクトルｅ_Nに誤差が生じ測角結果は上述と同様
である。またアンテナ１や受信機２が故障等により誤差
が生じた場合にも“数１４”の固有ベクトルｅ_Nに誤差
が生じ測角結果に角度バイアスが生じる。さらに角度分
解能を向上させるためには方位評価関数算出手段４０３
で算出するＦ（θ）のθの刻み幅を細かくしたりアンテ
ナ１の素子数を増加させる必要があるが前者ではＦ
（θ）を算出する際θの刻み幅を細かくするため演算量
が増加する。後者ではアンテナ１に接続する受信機２も
増加する必要があるため著しくコストが増大する。到来
信号数を算出するため“数１０”の固有値によりスレシ
ホールド値を定め信号とノイズを分離するが、一般に信
号のレベルが低下すると信号とノイズの固有値が近づき
信号数の判定を誤ることがある。またモールス信号のよ
うな断続信号を用いて相関行列を算出すると信号を受信
していない際の信号も用いるため測角結果に誤差が生じ
る。

【００３４】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の測
角装置では、アンテナが低い信号レベルで受信した信号
や故障の発生したアンテナや受信機の受信信号を用いる
と測角結果に角度バイアスが生じ、相対的に測角誤差が
増大するという課題があった。角度分解能を向上させる
ためには、演算量の増大またはコストの増大という課題
があった。また受信信号のレベルが低下すると到来信号
数の分離が困難になるという課題があった。さらに断続
信号の測角には誤差が生じるという課題があった。この
発明は上記のような課題を解決するためになされたもの
で、アンテナが低い信号レベルで受信した信号やアンテ
ナ、受信機に故障が発生しても測角誤差を増大させない
測角装置を提供する。しかも測角に要する演算量、コス
トの増大が小さい測角装置を提供する。また正確な信号
数の判定を行う測角装置を提供する。さらに断続信号の
測角に誤差を生じない測角装置を提供する。

【００３５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の実施例１による測角装置は、Ｍ個の受
波器と、この受波器出力であるＭチャネルの受信信号を
選択出力する受信信号選択手段と、上記受信選択手段の
出力する受信信号の相関行列を算出する相関行列算出手
段と、上記相関行列算出手段の出力行列の固有値を求め
最小ないし最小に近い固有値に対応する固有ベクトルを
抽出する固有値／固有ベクトル算出手段と、上記相関行
列算出手段のｍ番目入力に対応する受波器の角度θ方向
に対する位相遅れや指向特性をｍ番目の要素とするベク
トルをａｊ（θ）として、θ毎に上記固有値／固有ベク
トル算出手段が抽出した固有ベクトルと上記ａｊ（θ）
の内積を求めこの内積の逆数を方位評価関数Ｆｊ（θ）
として出力する方位評価関数算出手段と、上記Ｆｊ
（θ）のピークを捜索しこのピークに対応する角度を到
来波の入射角度として出力するピーク検出手段を備え、
複数回の測角を行い、第１回目の測角には上記受信選択
手段がＭチャネルの受信信号からＬチャネルの信号を選
択し到来角度を算出し概略の到来方位を求め、第２回の
測角には概略到来方位により上記受信信号選択手段に選
択信号を出力し上記選択信号によりＭチャネルの受信信
号からＫチャネルを出力し到来角度周辺の受波器のみ使
用し到来方位を算出するよう構成したものである。

【００３６】この発明の実施例２の測角装置は、実施例
１の測角装置において方位評価関数算出手段の出力信号
Ｆｊ（θ）を入力し測角範囲を限定する信号を出力する
サーチ範囲決定手段を付加し、上記サーチ範囲決定手段
の出力信号により限定された角度範囲に限りＦｊ（θ）
を求めるよう構成されたものである。

【００３７】この発明の実施例３の測角装置は、実施例
１の測角装置において固有値／固有ベクトル算出手段の
出力する固有値を入力し固有値のスレシホールドレベル
を出力するノイズ電力推定手段を付加し、上記ノイズ電
力推定手段の出力信号により最小ないし最小に近い固有
値の個数を求めるよう構成したものである。

【００３８】この発明の実施例４の測角装置は、Ｍ個の
受波器と、この受波器出力であるＭチャネルの受信信号
を選択出力する受信信号選択手段と、上記受信信号選択
手段の出力するＬチャネルの受信信号の振幅の大きさを
検出する振幅検出手段または受信信号の位相のばらつき
を検出する位相検出手段のどちらか一方または両方と、
上記振幅検出手段または位相検出手段のどちらか一方ま
たは両方の出力信号によりＭ個の受波器の出力であるＭ
チャネルの受信信号のうちＫチャネルを選択出力する受
信信号選択手段と、上記受信信号選択手段の出力するＫ
チャネルの受信信号の相関行列を算出する相関行列算出
手段と、上記相関行列算出手段の出力行列の固有値を求
め最小ないし最小に近い固有値に対応する固有ベクトル
を抽出する固有値／固有ベクトル算出手段と、上記相関
行列算出手段のｍ番目入力に対応する受波器の角度θ方
向に対する位相遅れや指向特性をｍ番目の要素とするベ
クトルをａｊ（θ）として、θ毎に上記固有値／固有ベ
クトル算出手段が抽出した固有ベクトルと上記ａｊ
（θ）の内積を求めこの内積の逆数を方位評価関数Ｆｊ
（θ）として出力する方位評価関数算出手段と、上記Ｆ
ｊ（θ）のピークを捜索しこのピークに対応する角度を
到来波の入射角度として出力するピーク検出手段を備
え、上記受信選択手段がＭチャネルの受信信号からＬチ
ャネルの信号を選択し、振幅検出手段または位相検出手
段のどちらか一方または両方の出力信号により概略の到
来方位を求め、到来方位上記受信信号選択手段に選択信
号を出力し上記選択信号によりＭチャネルの受信信号か
らＫチャネルを出力し到来角度周辺の受波器のみ使用し
到来方位を算出するよう構成したものである。

【００３９】この発明の実施例５の測角装置は、実施例
４の測角装置において、Ｍ個の受波器の出力信号にスイ
ッチと上記スイッチに接続された校正信号発生装置とを
備え、受波器の出力信号と校正信号発生器の信号を切り
換えるよう構成したものである。

【００４０】この発明の実施例６の測角装置は、実施例
４の測角装置において、振幅検出手段または位相検出手
段のどちらか一方または両方の出力信号を入力し測角範
囲を限定する信号を出力するサーチ範囲決定手段を付加
し、上記サーチ範囲決定手段の出力信号により限定され
た角度範囲に限りＦｊ（θ）を求めるよう構成したもの
である。

【００４１】この発明の実施例７の測角装置は、Ｍ個の
受波器と、この受波器出力であるＭチャネルの受信信号
の位相を受信指向角度に従い回転させる位相回転手段
と、上記位相回転手段の出力する信号を入力しＬチャネ
ルを選択出力する受信信号選択手段と、上記受信信号選
択手段の出力するＬチャネルの出力信号を合成する合成
手段と、Ｍチャネルの信号または上記位相回転手段の出
力する信号を入力し上記位相回転手段の信号指向角度と
合成手段の出力信号によりＫチャネルの信号を選択出力
する受信信号選択手段と、上記受信信号選択手段のＫチ
ャネル出力信号の相関行列を算出する相関行列算出手段
と、上記相関行列算出手段の出力行列の固有値を求め最
小ないし最小に近い固有値に対応する固有ベクトルを抽
出する固有値／固有ベクトル算出手段と、上記相関行列
算出手段のｍ番目入力に対応する受波器の角度θ方向に
対する位相遅れや指向特性をｍ番目の要素とするベクト
ルをａｊ（θ）として、θ毎に上記固有値／固有ベクト
ル算出手段が抽出した固有ベクトルと上記ａｊ（θ）の
内積を求めこの内積の逆数を方位評価関数Ｆｊ（θ）と
して出力する方位評価関数算出手段と、上記Ｆｊ（θ）
のピークを捜索しこのピークに対応する角度を到来波の
入射角度として出力するピーク検出手段を備え、位相回
転手段と合成手段により到来方位にビームを構成し概略
の到来方位を求め、到来方位上記受信信号選択手段に選
択信号を出力し上記選択信号によりＭチャネルの受信信
号からＫチャネルを出力し到来角度周辺の受波器のみ使
用し到来方位を算出するよう構成したものである。

【００４２】この発明の実施例８の測角装置は、実施例
７の測角装置において、位相回転手段の信号指向角度と
合成手段の出力信号を入力し測角範囲を限定する信号を
出力するサーチ範囲決定手段を付加し、上記サーチ範囲
決定手段の出力信号により限定された角度範囲に限りＦ
ｊ（θ）を求めるよう構成したものである。

【００４３】この発明の実施例９の測角装置は、Ｍ個の
受波器と、上記受波器出力であるＭチャネルの受信信号
を入り切りするスイッチと、上記スイッチの出力信号の
相関行列を算出する相関行列算出手段と、上記相関行列
算出手段の出力行列の固有値を求め最小ないし最小に近
い固有値に対応する固有ベクトルを抽出する固有値／固
有ベクトル算出手段と、上記固有値／固有ベクトル算出
手段の出力する固有値を蓄積する固有値蓄積手段と、上
記相関行列算出手段のｍ番目入力に対応する受波器の角
度θ方向に対する位相遅れや指向特性をｍ番目の要素と
するベクトルをａｊ（θ）として、θ毎に上記固有値／
固有ベクトル算出手段が抽出した固有ベクトルと上記ａ
ｊ（θ）の内積を求めこの内積の逆数を方位評価関数Ｆ
ｊ（θ）として出力する方位評価関数算出手段と、上記
Ｆｊ（θ）のピークを捜索しこのピークに対応する角度
を到来波の入射角度として出力するピーク検出手段を備
え、上記スイッチが切りの時の固有値を上記固有値蓄積
手段に蓄積し固有値／固有ベクトル算出手段が上記固有
値蓄積手段に蓄積した固有値により上記スイッチが入り
の時の固有値のうち最小ないし最小に近い固有値の個数
を求めるよう構成したものである。

【００４４】この発明の実施例１０の測角装置は、Ｍ個
の受波器と、ノイズ信号発生器と、上記Ｍ個の受波器が
出力するＭチャネルの受信信号とノイズ発生器の出力信
号を切り換え出力するスイッチと、上記スイッチの出力
信号の相関行列を算出する相関行列算出手段と、上記相
関行列算出手段の出力行列の固有値を求め最小ないし最
小に近い固有値に対応する固有ベクトルを抽出する固有
値／固有ベクトル算出手段と、上記固有値／固有ベクト
ル算出手段の出力する固有値を蓄積する固有値蓄積手段
と、上記相関行列算出手段のｍ番目入力に対応する受波
器の角度θ方向に対する位相遅れや指向特性をｍ番目の
要素とするベクトルをａｊ（θ）として、θ毎に上記固
有値／固有ベクトル算出手段が抽出した固有ベクトルと
上記ａｊ（θ）の内積を求めこの内積の逆数を方位評価
関数Ｆｊ（θ）として出力する方位評価関数算出手段
と、上記Ｆｊ（θ）のピークを捜索しこのピークに対応
する角度を到来波の入射角度として出力するピーク検出
手段とを備え、上記スイッチがノイズ発生器に接続され
ている時の固有値を上記固有値蓄積手段に蓄積し上記固
有値／固有ベクトル算出手段が上記固有値蓄積手段に蓄
積した固有値により上記スイッチが受波器に接続されて
いる時の固有値のうち最小ないし最小に近い固有値の個
数を求めるよう構成したものである。

【００４５】この発明の実施例１１の測角装置は、Ｍ個
の受波器と、上記受波器出力であるＭチャネルの受信信
号の入感を判定する振幅検出手段と、上記Ｍ個の受波器
のＭチャネルの受信信号の相関行列を算出する相関行列
算出手段と、上記相関行列算出手段の出力行列の固有値
を求め最小ないし最小に近い固有値に対応する固有ベク
トルを抽出する固有値／固有ベクトル算出手段と、上記
相関行列算出手段のｍ番目入力に対応する受波器の角度
θ方向に対する位相遅れや指向特性をｍ番目の要素とす
るベクトルをａｊ（θ）として、θ毎に上記固有値／固
有ベクトル算出手段が抽出した固有ベクトルと上記ａｊ
（θ）の内積を求めこの内積の逆数を方位評価関数Ｆｊ
（θ）として出力する方位評価関数算出手段と、上記Ｆ
ｊ（θ）のピークを捜索しこのピークに対応する角度を
到来波の入射角度として出力するピーク検出手段を備
え、上記振幅検出手段の出力信号により上記相関行列計
算手段が相関行列算出時に受信信号の使用及び不使用を
判定するよう構成したものである。

【００４６】この発明の実施例１２の測角装置は、実施
例１１の測角装置において固有値／固有ベクトル算出手
段の出力する固有値を蓄積する固有値蓄積手段を備え、
振幅検出手段の出力信号により入感が無い時の受信信号
を用い相関行列、固有値を算出し上記固有値蓄積手段に
蓄積し蓄積した固有値により固有値／固有ベクトル算出
手段が最小または最小に近い固有値の個数を求めるよう
構成したものである。

【００４７】

【作用】上記のように構成された実施例１、２、３によ
れば、複数回の測角を行い、第１回目の測角には受信選
択手段がＭチャネルの受信信号からＬチャネルの信号を
選択し到来角度を算出し概略の到来方位を求め、第２回
の測角には概略到来方位により上記受信信号選択手段に
選択信号を出力しＭチャネルの受信信号からＫチャネル
を出力し到来角度周辺の受波器のみ使用し入射方向と反
対側等受波器の指向性の影響により信号の入射レベルが
低く計測データに誤差を持つ受波器を除き到来方位を算
出することにより、より正確に到来角を推定することが
できる。

【００４８】実施例２によれば、実施例１において第１
回の測角で算出した方位評価関数算出手段の出力信号Ｆ
ｊ（θ）を入力し測角範囲を限定する信号を出力するサ
ーチ範囲決定手段を付加し、上記サーチ範囲決定手段の
出力信号により限定された角度範囲に限りＦｊ（θ）を
求めることにより、測角に要する演算量が低減する。

【００４９】実施例３によれば、実施例１において固有
値／固有ベクトル算出手段の出力する固有値を入力し固
有値のスレシホールドレベルを出力するノイズ電力推定
手段を付加し、上記ノイズ電力推定手段の出力信号によ
り最小ないし最小に近い固有値の個数を求めることによ
り、より正確に信号の個数とノイズの個数を分離するこ
とができる。

【００５０】実施例４、５、６によれば、受信選択手段
がＭチャネルの受信信号からＬチャネルの信号を選択
し、振幅検出手段または位相検出手段のどちらか一方ま
たは両方の出力信号により概略の到来方位を求め、到来
方位により上記受信信号選択手段に選択信号を出力しＭ
チャネルの受信信号からＫチャネルを出力し到来角度周
辺の受波器のみ使用し到来方位を算出することにより、
入射方向と反対側等受波器の指向性の影響により信号の
入射レベルが低く計測データに誤差を持つ受波器や受波
器の故障等で計測データに誤差を持つ受波器を除き到来
方位を算出することにより、より正確に到来角を推定す
ることができる。

【００５１】実施例５によれば、実施例４においてＭ個
の受波器の出力信号と校正信号発生器の信号を切り換え
るスイッチにより校正機能を付加し、受波器が故障等計
測データに誤差を持つ受波器を除き到来方位を算出する
ことにより、より正確に到来角を推定することができ
る。請求項６の発明では、請求項４の発明において振幅
検出手段または位相検出手段のどちらか一方または両方
の出力信号により求めた概略の到来方位を入力し測角範
囲を限定する信号を出力するサーチ範囲決定手段を付加
し、上記サーチ範囲決定手段の出力信号により限定され
た角度範囲に限りＦｊ（θ）を求めることにより、測角
に要する演算量が低減する。

【００５２】実施例７、８によれば、位相回転手段と合
成手段により到来方位にビームを構成し概略の到来方位
を求め、到来方位に従い上記受信信号選択手段に選択信
号を出力しＭチャネルの受信信号からＫチャネルを出力
し、到来角度周辺の受波器のみ使用し到来方位を算出し
信号の入射レベルが低く計測データに誤差を持つ受波器
を除き到来方位を算出することにより、より正確に到来
角を推定することができる。

【００５３】実施例８によれば、実施例７において位相
回転手段と合成手段により到来方位にビームを構成し算
出した概略の到来方位を入力し測角範囲を限定する信号
を出力するサーチ範囲決定手段を付加し、上記サーチ範
囲決定手段の出力信号により限定された角度範囲に限り
Ｆｊ（θ）を求めることにより、測角に要する演算量が
低減する。

【００５４】実施例９によれば、受波器出力であるＭチ
ャネルの受信信号を入り切りするスイッチを備え、スイ
ッチが切りの時の固有値を固有値蓄積手段に蓄積し上記
スイッチが入りの時に上記固有値蓄積手段に蓄積した固
有値により固有値／固有ベクトル算出手段が最小ないし
最小に近い固有値の個数を求めることにより、より正確
に信号の個数とノイズの個数を分離することができる。

【００５５】実施例１０によれば、受波器出力であるＭ
チャネルの受信信号とノイズ信号発生器の出力信号を切
り替えるスイッチを備え、スイッチがノイズ信号発生器
に接続されている時の固有値を固有値蓄積手段に蓄積し
上記スイッチが受波器に接続されている時に固有値蓄積
手段に蓄積した固有値により固有値／固有ベクトル算出
手段が最小ないし最小に近い固有値の個数を求めること
により、より正確に信号の個数とノイズの個数を分離す
ることができる。

【００５６】実施例１１、１２によれば、受信信号の入
感を判定する振幅検出手段を備え、上記振幅検出手段の
出力信号により上記相関行列計算手段が相関行列算出時
に受信信号の使用及び不使用を判定し、断続信号の測角
を行う際信号が存在するときのみ相関行列を求めること
により、より正確に到来角を推定することができる。

【００５７】実施例１２によれば、実施例１１において
固有値／固有ベクトル算出手段の出力する固有値を蓄積
する固有値蓄積手段を備え、入感が無い時の受信信号を
用い相関行列、固有値を算出し上記固有値蓄積手段に蓄
積し蓄積した固有値により固有値／固有ベクトル算出手
段が最小または最小に近い固有値の個数を求めることに
より、より正確に信号の個数とノイズの個数を分離する
ことができる。

【００５８】

【実施例】

実施例１図１はこの発明の実施例１を示す構成図であり、１はア
ンテナ、４０１は相関行列計算手段、４０２は固有値／
固有ベクトル算出手段、４０３は方位評価関数算出手
段、４０４はピーク検出手段であり従来例と同様であ
る。また６はアンテナ１が受信したＭチャネルの受信信
号からＬチャネルまたはＫチャネルを選択出力する受信
信号選択手段、４０５はピーク信号検出手段４０４の出
力信号により選択信号イを出力する受信信号選択手段で
ある。Ｌ及びＫはＬ≦Ｍ，Ｋ＜Ｍを満足するよう設定す
る。

【００５９】以下、動作を説明する。アンテナ１はＭ素
子の円形アレーで構成され、受信信号選択手段６は第１
回目の測角でアンテナ＃１〜＃ＭよりＬチャネルを選択
して信号アとして相関行列算出手段に出力する。図２は
この第１回目の測角で受信信号選択手段６が選択、出力
する信号アを示す。第１回目の測角ではＭチャネルで構
成される円形アレーの全周をサーチする必要があるた
め、図２では３素子毎に１素子ずつ間引き＃２、＃５、
…、＃３（ｉ−１）＋２、…＃３（Ｌ−１）＋２のＬチ
ャネルが全周のＭチャネルから選択される。上記のよう
に選択されたＬチャネルの信号アを用いて相関行列算出
手段４０１は“数１５”に示す相関行列を算出する。

【００６０】

【数１５】

【００６１】従ってこの場合ＲはＬ×Ｌの正方行列であ
る。固有値／固有ベクトル算出手段４０２は従来例と同
様に相関行列Ｒの固有値λ₁〜λ_L、固有ベクトルｅ₁
〜ｅ_Lを算出する。方位評価関数算出手段４０３は固有
値λ₁〜λ_Lの中の最小固有値群に対応する固有ベクト
ルｅ_Nを用いて従来例と同様に方位評価関数Ｆ（θ）を
算出する。（θ）はアンテナが配置された全周に渡り探
査するが、第１回目の測角では入射する電波ｓの概略到
来方位を算出することが目的のため従来例と比較し間隔
を粗に取る。またピーク検出手段４０４はＦ（θ）の最
も大きいｎ個のピークを与える角度（θ）を捜索しこの
値を到来角度推定値として出力する。ｎの値は固有値λ
₁〜λ_Lの分布から決定される。図４、図５はアンテナ
１の電波入射角度に対するそれぞれ振幅、位相の指向特
性の１例を示す。図４、図５に示す通り電波の入射方向
正面の振幅は裏側の素子と比較し高いレベルで受信さ
れ、位相特性も比較的平たんである。逆に裏側の素子が
受信する振幅は低く、位相特性は入射角度により急激に
変化する。電波の測角の際このような裏側の素子を用い
ると受信する振幅が低いため、受信機のＳ／Ｎ特性によ
り振幅のレベルを正確に測定することができない。また
ノイズにより位相に対しても誤差が生じる。さらに裏側
では図４、図５に示すように振幅、位相が急激に変化す
るためこれらの誤差により“数１５”の相関行列に大き
な誤差が生じる。またＭＵＳＩＣアルゴリズムでは相関
行列の固有値／固有ベクトルを求めたのち方位評価関数
Ｆ（θ）を算出する。この時方位評価関数Ｆ（θ）は従
来例の“数３”に示すようにあらかじめ測定したステア
リングベクトルａ（θ）と固有ベクトルの内積から求め
るが、電波到来方向と裏側の素子ではステアリングベク
トルａ（θ）を測定する際も、受信機のＳ／Ｎにより受
信信号の振幅、位相特性に誤差を生じる。従って、実際
の測角で電波到来方向と裏側の素子の受信信号を使用す
ると相関行列から算出した固有ベクトルおよびステアリ
ングベクトルに誤差を含むため、方位評価関数Ｆ（θ）
のピーク位置に誤差を生じ結果的に測角結果に角度バイ
アスが生じる。

【００６２】この問題を解決するためには第１回目の測
角で概略方位を求め、第２回目の測角で電波到来方向の
素子のみ用いて測角を行えばよい。本実施例では第１回
目の測角でＭ個のアンテナ１からＬ個のアンテナ素子を
選択し第１回目の概略方位の測角を行う。すでに説明し
たとおり固有値／固有ベクトル算出手段４０２はＬ×Ｌ
の相関行列Ｒの固有値λ₁〜λ_L、固有ベクトルｅ₁〜
ｅ_Lを算出し方位評価関数算出手段４０３は固有値λ₁
〜λ_Lの中の最小固有値に対応する固有ベクトルｅ_Nを
用いて方位評価関数Ｆ（θ）を算出しピーク検出手段４
０４はＦ（θ）の最も大きいｎ個のピークを与える角度
（θ）を捜索しこの値を到来角度推定値として出力す
る。したがってこの場合到来方位はｎ個存在する。図３
はピーク検出手段４０４が算出したｎ個の概略到来方位
のうち１個がアンテナ素子番号＃２の方位から到来した
と判断した場合の受信信号選択手段６の選択する素子を
示す。ピーク検出手段４０４は概略到来方位が素子番号
＃２の方向と判断するとこの情報を使用信号選択手段４
０５に送信し使用信号選択手段４０５は素子番号＃２の
周囲のＫ素子、図３では３素子を選択し信号イとして受
信信号選択手段６に送る。受信信号選択手段６はこの情
報によりアンテナ素子Ｍ個から素子番号＃１、＃２、＃
３を選択し信号ウとして相関行列算出計算手段４０１に
出力する。こうして誤差を伴う到来方位周辺以外の素子
の測定データを除き方位を測定することができる。相関
行列算出手段４０１は信号ウにより従来例と同様に相関
行列Ｒを算出し固有値／固有ベクトル算出手段４０２は
相関行列Ｒの固有値λ₁〜λ_K，固有ベクトルｅ₁〜ｅ
_Kを算出する。方位評価関数算出手段４０３は固有値λ
₁〜λ_Kの中の最小固有値に対応する固有ベクトルｅ_N
を用いて方位評価関数Ｆ（θ）を算出する。（θ）はア
ンテナが配置された全周に渡り探査するが、第１回目の
測角と比較し（θ）のきざみ幅を密にして測角する。ま
たピーク検出手段４０４はＦ（θ）の最も大きいｎ個の
ピークを与える角度（θ）を捜索しこの値を到来角度推
定値とするがこのうちアンテナ素子＃２に最も近いピー
クを示す方位角を到来角推定値θ_pとして出力する。

【００６３】上記実施例では概略到来方位ｎ個のうち素
子番号＃２の到来方向の測角方法のみ説明したが他のｎ
−１個も同様に測定することができる。また上記実施例
では、電波の到来角を測定する測角装置について述べた
が、音波、光波の到来角を推定する場合にもそのまま適
用することができる。また上記実施例では受信信号選択
手段６は第１回目の測角でアンテナＭ素子からＬチャネ
ルを選択したが、ＬチャネルをＭチャネルに一致させ
る、すなわちすべてのアンテナ素子を選択することによ
り、より正確に概略到来方位の推定をすることができ
る。また上記実施例では受信信号選択手段６は第２回目
の測角でアンテナＭ素子からＫチャネルを選択したが、
Ｋチャネルを第１回目の測角を行う際選択したＬチャネ
ルに一致させることによりアンテナに接続される高価な
受信機やＡ／Ｄ変換機の個数を削減しより安価な装置を
構成できる。

【００６４】実施例２図６はこの発明の実施例２を示す構成図であり、図にお
いて４０６はサーチ範囲決定手段、４０７はメモリであ
る。Ｍ素子の円形アレー１で受信したＭチャネルの信号
から１回目の測角で受信信号選択手段６によりＬチャネ
ルを選択し、相関行列計算手段４０１により相関行列を
算出、固有値／固有ベクトル算出手段４０２により相関
行列の固有値／固有ベクトルを算出し到来信号数を推定
し、方位評価関数算出手段４０３は最小固有値群に対応
する固有ベクトルｅ_Nを用いて方位評価関数Ｆ（θ）を
算出し、ピーク検出手段４０４はＦ（θ）の最も大きい
ｎ個のピークを与える角度（θ）を捜索しこの値を到来
角度推定値として出力するのは実施例１と同様である。
図７はサーチする角度θと方位評価関数算出手段４０３
が出力する方位評価関数Ｆ（θ）の関係を示す図であ
る。図７においてθ₁は固有値／固有ベクトル算出手段
が推定したｎ個の信号数の第１番目の概略到来方位を示
す。サーチ範囲決定手段４０６は概略方位θ₁に正、負
のバイアス値を定め２回目の詳細方位算出時にサーチす
る下限と上限の角度θ_min1，θ_max1を算出し、θ_min1，
θ_max1をメモリ４０７に記憶する。以下ｎ個の信号数に
対してｋ番目の信号のサーチする下限と上限の角度θ
_mink，θ_maxkを算出しメモリ４０７に記憶し、ｎ個の信
号に対し２回目の詳細測角を行うサーチ範囲が決定され
る。図３はピーク検出手段４０４が算出したｎ個の概略
到来方位のうち１個がアンテナ素子番号＃２の方位から
到来したと判断した場合の受信信号選択手段６の選択す
る素子を示す。ピーク検出手段４０４は概略到来方位が
素子番号＃２の方向と判断するとこの情報を使用信号選
択手段４０５に送信し使用信号選択手段４０５は素子番
号＃２の周囲のＫ素子、図３では３素子を選択し信号イ
として受信信号選択手段６に送る。受信信号選択手段６
はこの情報によりアンテナ素子Ｍ個から素子番号＃１、
＃２、＃３を選択し信号ウとして相関行列算出計算手段
４０１に出力する。こうして誤差を伴う到来方位周辺以
外の素子の測定データを除き方位を測定することができ
る。相関行列算出手段４０１は信号ウにより従来例と同
様に相関行列Ｒを算出し固有値／固有ベクトル算出手段
４０２は相関行列Ｒの固有値λ₁〜λ_K，固有ベクトル
ｅ₁〜ｅ_Kを算出する。方位評価関数算出手段４０３は
固有値λ₁〜λ_Kの中の最小固有値に対応する固有ベク
トルｅ_Nを用いて方位評価関数Ｆ（θ）を算出する。第
１番目の信号に対して探索する（θ）の範囲はメモリ４
０７に格納されたサーチ範囲の下限、上限を与えるθ
_min1，θ_max1の範囲に限定して（θ）の刻み幅を密にし
て行われる。このため実施例１で全周を密に探索するの
と比較し演算量を減少させることができる。

【００６５】上記実施例では概略到来方位ｎ個のうち素
子番号＃２の到来方向の測角方法のみ説明したが他のｎ
−１個も同様に測定することができる。

【００６６】実施例３図８はこの発明の実施例３を示す構成図であり、図にお
いて４０８はノイズ電力推定手段、４０７はメモリであ
る。Ｍ素子の円形アレー１で受信したＭチャネルの信号
から１回目の測角で受信信号選択手段６によりＬチャネ
ルを選択し、相関行列計算手段４０１により相関行列を
算出、固有値／固有ベクトル算出手段４０２により相関
行列の固有値／固有ベクトルを算出し到来信号数を推定
し、方位評価関数算出手段４０３は最小固有値群に対応
する固有ベクトルｅ_Nを用いて方位評価関数Ｆ（θ）を
算出し、ピーク検出手段４０４はＦ（θ）の最も大きい
ｎ個のピークを与える角度（θ）を捜索しこの値を到来
角度推定値として出力するのは実施例１と同様である。
ただしこの第１回目の測角において固有値／固有ベクト
ル算出手段４０２は到来推定入射波をＮ波とした時ノイ
ズに対応する最小固有値群λ₁〜λ_L-Nからノイズ電力
推定手段４０８によりノイズ電力レベルを検出しノイズ
電力推定値をメモリ４０７に記憶する。この時ノイズ電
力推定手段４０８は最小固有値群λ₁〜λ_L-Nの値を直
接メモリに記憶しても良いし、ばらつきのある最小固有
値群λ₁〜λ_L-Nからノイズ電力を推定しメモリ４０８
に推定電力値のみを記憶してもよい。また第２回目の測
角では到来推定角の方位に従い使用信号推定手段４０５
は使用する素子を決定し、受信信号選択手段６でアンテ
ナ１で受信したＭ個の受信信号からＫ個を選択し相関行
列計算手段４０１で相関行列を算出する。相関行列計算
手段４０１で算出した相関行列を用いて固有値／固有ベ
クトル算出手段４０２で第２回目の固有値／固有ベクト
ルを求めるが、実施例１では第１回目で推定した到来信
号数により第２回目の測角における到来信号とするか、
あるいは新たに２回目に固有値／固有ベクトル算出手段
４０２で算出したＫ個の固有値から到来信号数を算出す
る。しかしながら第２回の測角においては一部のアンテ
ナ素子のみ使用するので選択したアンテナの裏側から入
射波は図４に示すアンテナ振幅パターンで受信した場
合、非常に低い振幅レベルで受信されるため新たに２回
目に固有値／固有ベクトル算出手段４０２で到来信号数
を推定しようとしても信号空間とノイズ空間の固有値は
第１回目と比較し分離が困難になることがある。またア
ンテナの裏側から入射波の受信レベルが非常に低い場合
は信号がノイズに埋もれ、第１回目で求めた到来信号数
を使用しノイズ空間と信号空間の固有値、固有ベクトル
を分離するとノイズ空間の固有値、固有ベクトルを誤っ
て信号空間の固有値／固有ベクトルと判定し正しい結果
が得られない場合が予測される。このため実施例３で
は、第１回目の測角においてノイズ電力推定手段４０８
でノイズ電力を推定しノイズ推定電力の値をメモリ４０
７に記憶し、第２回の測角においてはこのメモリ４０７
の記憶しているノイズ推定電力を使用し第２回目の測角
で用いるノイズ空間と信号空間の固有値の分離を行う。
このため実施例１のように、固有値の分離が困難になっ
たり、信号空間とノイズ空間を誤ることは無い。以下到
来方位の算出をするのは方位評価関数算出手段４０３、
ピーク検出手段４０５を用いて実施例１と同様に求めら
れる。

【００６７】実施例３では、実施例２で示したサーチ範
囲決定手段を用いていないが、実施例３に実施例２と同
一のサーチ範囲決定手段を付加すれば、当然方位評価関
数算出時の演算量が減少する効果を有することは実施例
２と同様である。

【００６８】実施例４図９はこの発明の実施例４を示す構成図であり、図にお
いて１はアンテナ、４０１は相関行列計算手段、４０２
は固有値／固有ベクトル算出手段、４０３は方位評価関
数算出手段、４０４はピーク検出手段であり従来例と同
様である。また６はアンテナ１が受信したＭチャネルの
受信信号からＬチャネル、Ｌ’チャネル、またはＫチャ
ネルを選択出力する受信信号選択手段、７はＬチャネル
の信号の振幅を検出しスレシホールドの判定を行う振幅
検出手段、８はＬ’チャネルの信号の位相を検出しスレ
シホールドの判定を行う位相検出手段、４０５ａは７の
振幅検出手段、８の位相検出手段のどちらか一方または
両方の出力信号により選択信号イを出力する受信信号選
択手段である。Ｌ、Ｌ’及びＫはＬ≦Ｍ、Ｌ’≦Ｍ、Ｋ
＜Ｍを満足するよう設定する。

【００６９】以下、動作を説明する。アンテナ１はＭ素
子の円形アレーで構成され、受信信号選択手段６は振
幅、位相検出を行う際アンテナ＃１〜＃ＭよりＬチャネ
ル、Ｌ’チャネルを選択しそれぞれ振幅検出手段７、位
相検出手段８に出力する。この説明では振幅、位相検出
で受信信号選択手段６が選択、出力するチャネル数Ｌ，
Ｌ’は同一とし以下Ｌチャネルとして説明する。第１回
目の測角ではＭチャネルで構成される円形アレーの全周
をサーチする必要があるため、図２では３素子毎に１素
子ずつ間引き＃２、＃５、…、＃３（ｉ−１）＋２、…
＃３（Ｌ−１）＋２のＬチャネルが全周のＭチャネルか
ら選択される。上記のように選択されたＬチャネルの信
号を用いて振幅検出手段７、位相検出手段８はそれぞれ
入力信号の振幅、位相を算出する。振幅、位相の算出は
通常直交検波により実現される。直交検波では９０度位
相をずらせた基準信号をそれぞれ入力信号に乗算し、正
弦波成分（ｓｉｎ２πｆｔ）と余弦波成分（ｃｏｓ２π
ｆｔ）に分離する。この正弦波成分、余弦波成分を用い
て振幅検出手段７は“数１６”に従い入射信号の振幅Ａ
を検出する。

【００７０】

【数１６】

【００７１】図４はアンテナ１の電波到来方向のアンテ
ナパターンを示す。このアンテナパターンのおける振幅
は電波到来方向正面が大きく、電波到来方向の裏側は小
さくなる。振幅の大きなチャネルの信号はＳ／Ｎが高い
ため真値からの誤差が小さく、データの信頼性が高いと
判断できる。振幅検出手段７はあらかじめ定めたスレシ
ホールドレベルと入射信号の振幅との比較を行い演算使
用範囲θ_nを定め、使用信号決定手段４０５ａに信号を
出力する。また位相信号検出手段８は、直交検波の出力
信号である正弦波成分（ｓｉｎ２πｆｔ）、余弦波成分
（ｃｏｓ２πｆｔ）を用いて“数１７”に従い入力信号
の位相φ_kを検出する。

【００７２】

【数１７】

【００７３】各チャネルの相対位相は、アンテナパター
ン及び到来方位による位相遅れにより一意に決まるため
基準チャネルを定め基準チャネルからの相対位相の分散
を求めることにより取得データの信頼性を評価すること
ができる。すなわち分散の小さいチャネルのデータはデ
ータの信頼性が高いと判断できる。ここで基準チャネル
をＰ、分散を評価するチャネルをＸとし、時刻ｔ₁〜ｔ
_nの位相の分散を求める。時刻ｔにおけるチャネルＰ，
Ｘの位相をそれぞれφ_P（ｔ），φ_X（ｔ）とする。基
準チャネルは振幅検出手段７で求めた振幅の最も大きい
チャネルを選択すればよい。基準チャネルＰに対するチ
ャネルＸの時刻ｔ₁〜ｔ_nの位相分散ｓは“数１８”で
表わされる。

【００７４】

【数１８】

【００７５】各チャネルで上式の分散を求め、位相検出
手段８はあらかじめ定めたスレシホールドレベルと各チ
ャネルの基準チャネルに対する位相分散との比較を行い
演算使用範囲θ_nを定め、使用信号決定手段４０５ａに
信号を出力する。

【００７６】使用信号選択手段４０５ａは振幅検出手段
７、位相検出手段８の出力信号に従い実際の測角に用い
る受信チャネルを選択し受信信号選択手段６に出力信号
イを出力し、受信信号選択手段６はＫチャネルの信号を
選択し相関行列算出手段４０１に出力する。図３はアン
テナ素子番号＃２の方位の振幅が高いかまたは位相分散
が小さいと判断した場合の受信信号選択手段６の選択す
る素子を示す。ピーク検出手段４０４は素子番号＃２の
方位の振幅が高いかまたは位相分散が小さいと判断する
とこの情報を使用信号選択手段４０５に送信し使用信号
選択手段４０５は素子番号＃２の周囲のＫ素子、図３で
は３素子を選択し信号イとして受信信号選択手段６に送
る。受信信号選択手段６はこの情報によりアンテナ素子
Ｍ個から素子番号＃１、＃２、＃３を選択し相関行列算
出計算手段４０１に出力する。こうして誤差を伴う到来
方位周辺以外の素子の測定データを除き方位を測定する
ことができる。相関行列算出手段４０１は従来例と同様
に相関行列Ｒを算出し固有値／固有ベクトル算出手段４
０２は相関行列Ｒの固有値λ₁〜λ_K，固有ベクトルｅ
₁〜ｅ_Kを算出する。方位評価関数算出手段４０３は固
有値λ₁〜λ_Kの中の最小固有値に対応する固有ベクト
ルｅ_Nを用いて方位評価関数Ｆ（θ）を算出する。
（θ）はアンテナが配置された全周に渡り探査し測角す
る。またピーク検出手段４０４はＦ（θ）の最も大きい
ピークを与える角度（θ）を捜索しこの値を到来角推定
値θ_pとして出力する。

【００７７】上記実施例では受信信号選択手段６は振
幅、位相検出でアンテナＭ素子からＬチャネルを選択し
たが、ＬチャネルをＭチャネルに一致させる、すなわち
すべてのアンテナ素子を選択することにより、より正確
に概略到来方位の推定をすることができる。また上記実
施例では受信信号選択手段６は実際の測角でアンテナＭ
素子からＫチャネルを選択したが、Ｋチャネルを振幅、
位相検出で選択したＬチャネルに一致させることにより
アンテナに接続される高価な受信機やＡ／Ｄ変換機の個
数を削減しより安価な装置を構成できる。

【００７８】実施例５図１０は本発明の実施例５を示す構成図であり、図にお
いて１１は校正信号発生器、１０は校正信号をＭ個に分
配する分配器、９はアンテナ１の出力信号と分配器から
出力される校正信号を切り替え出力する切換器である。
また１のアンテナ、２の受信機、３のＡ／Ｄ変換器は実
施例１と同様である。図１０では、実際の測角を実施す
る前に受信機２、Ａ／Ｄ変換器３の各チャネルの振幅、
位相の特性ばらつきを補正するためあらかじめ校正信号
を出力し特性のばらつきを補正するキャリブレーション
を実施する。測定実施前、切換器９は分配器側に接続さ
れる。校正信号発生器１１は測定周波数と同一の校正信
号を出力する。校正信号は分配器１０でＭ個に分配され
切換器９に出力される。校正信号は切換器９を介し受信
機２、Ａ／Ｄ変換器３で処理されディジタル信号に変換
されるがこの時各チャネルの特性ばらつきにより振幅、
位相にばらつきが生じる。このためアンテナで受信した
信号も正確な振幅、位相が得られないことがあり、各チ
ャネル間の振幅、位相の特性のばらつきにより選択の際
誤ったチャネルの信号を選択する可能性がある。このた
めあらかじめ各チャネルに振幅、位相が同一の校正信号
を出力し校正信号により各チャネルの相対的な振幅、位
相特性を測定し、測定データにより補正値を計算し特性
の補正を行うことにより正確な振幅、位相測定値が得ら
れる。また故障が発生した受信機、Ａ／Ｄ変換器を含む
チャネルは校正時に検出可能であり、測定する際は故障
チャネルを排除し計測することができる。実施例４では
この補正を行った後、切換器９をアンテナ１側に接続し
電波の到来方位を測定する。切換器９をアンテナ１側に
接続した後は実施例４と全く同一動作で到来方位に測定
が行われる。

【００７９】実施例６図１１はこの発明の実施例６を示す構成図であり、図に
おいて４０６はサーチ範囲決定手段である。実施例３と
同様に受信信号選択手段６で選択したＬチャネルの信号
を用いて振幅検出手段７、位相検出手段８及び使用信号
決定手段４０５ａにより実際に測定を行うチャネルを決
定する。図１１では振幅信号検出手段７は各チャネルの
振幅を検出しサーチ範囲決定手段４０６に出力する。サ
ーチ範囲決定手段４０６はあらかじめ定めたスレシホー
ルドレベルと各チャネルの振幅を比較することにより測
角の際ピークをサーチする演算使用範囲θ_min、θ_max
を決定し方位評価関数算出手段４０３に出力する。相関
行列算出手段４０１は実施例３と同様にＫチャネルの相
関行列Ｒを算出し、固有値／固有ベクトル算出手段４０
２は相関行列Ｒの固有値λ₁〜λ_K，固有ベクトルｅ₁
〜ｅ_Kを算出する。方位評価関数算出手段４０３は固有
値λ₁〜λ_Kの中の最小固有値に対応する固有ベクトル
ｅ_Nを用いて方位評価関数Ｆ（θ）を算出する。探索す
る（θ）の範囲は、サーチ範囲決定手段４０６が決定し
たサーチ範囲の下限、上限を与えるθ_min1，θ_max1の範
囲に限定して行われる。このため実施例４で全周を密に
探索するのと比較し演算量を減少させることができる。

【００８０】実施例７図１２は本発明の実施例７を示す構成図であり、図にお
いて１はアンテナ、２は受信機、３はＡ／Ｄ変換器、１
２は移相器、４は信号処理装置、図１３は図１２の信号
処理装置４の内部構成図で６は受信信号選択手段、１３
は合成器、７は振幅検出手段、４０５ｂは使用信号決定
手段、４０１は相関行列計算手段、４０２は固有値／固
有ベクトル算出手段、４０３は方位評価関数算出手段、
４０４はピーク検出手段である。

【００８１】以下、動作を説明する。本実施例では受信
信号の位相を回転し合成することによりビーム幅が狭
く、鋭いピークを持つビームを形成し電波到来方位の概
略方位を推定する。Ｍ素子の円形アンテナ１のｎ番目の
受信信号Ｘ_nは受信機２とＡ／Ｄ変換器３によりディジ
タル信号に変換される。移相器１２では“数１９”に従
いｎ番目の素子受信信号の位相を回転し出力信号Ｙ
_n（θ_k）を得る。

【００８２】

【数１９】

【００８３】ここで“数１９”のＳ_n（θ_k）は“数２
０”で表わされる。

【００８４】

【数２０】

【００８５】ただしθは受信信号の到来方位、θ_kは形
成するビームの指向方向、ｒはアンテナ半径、ψ（α）
は入射角度αのアンテナ素子の位相パターン、ｆは測定
周波数、ｃは光速（３．０×１０⁸ｍ／ｓｅｃ）であ
る。移相器１２で位相回転された信号Ｙ_n（θ_k）が選
択出力される。実施例１では概略方位を測定するために
全周の素子を間引いて使用したが本実施例ではビーム指
向方向θ_kに近接したＬ個の素子を使用する。図１４に
＃２方向にビームを指向し３素子を使用する場合の受信
信号選択手段６の切り換え方法を示す。また図１５に＃
ｋ＋２方向にビームを指向し３素子を使用する場合の受
信信号選択手段６の切り換え方法を示す。受信信号選択
手段６で選択された信号は合成器１３で合成され素子＃
１〜素子＃Ｌを選択する場合“数２１”の出力信号Ｆ
（θ_k）を得る。

【００８６】

【数２１】

【００８７】合成器１３の出力信号Ｆ（θ_k）は図１６
に示すように１素子の振幅パターンと比較しθ_k方向に
ビーム幅が狭く、鋭いピークを持つビームを形成するこ
とができる。このため実施例４と比較し概略到来方位を
正確にまた方位分解能が細かく検出することができる。
振幅検出手段７は複数形成されたビームの最も大きな振
幅のビームを概略到来方位を判定し使用信号選択手段４
０５ｂに出力する。実際の測角では受信信号選択手段６
は概略到来方位に近接したＫ素子を選択する。なおこの
時移相器１２のすべての位相は０度に固定する。相関行
列算出手段４０１は従来例と同様に受信信号選択手段６
で選択されたＫ素子の信号により相関行列Ｒを算出し固
有値／固有ベクトル算出手段４０２は相関行列Ｒの固有
値λ₁〜λ_K，固有ベクトルｅ₁〜ｅ_Kを算出する。方
位評価関数算出手段４０３は固有値λ₁〜λ_Kの中の最
小固有値群に対応する固有ベクトルｅ_Nを用いて方位評
価関数Ｆ（θ）を算出する。（θ）はアンテナが配置さ
れた全周に渡り探査し測角する。またピーク検出手段４
０４はＦ（θ）の最も大きいピークを与える角度（θ）
を捜索しこの値を到来角推定値θ_pとして出力する。

【００８８】上記実施例では受信信号選択手段６は第１
回目の測角でアンテナＭ素子からＬチャネルを選択した
が、ＬチャネルをＭチャネルに一致させる、すなわちす
べてのアンテナ素子を選択することによりさらに正確に
概略到来方位の推定をすることができる。また上記実施
例では受信信号選択手段６は実際の測角でアンテナＭ素
子からＫチャネルを選択したが、Ｋチャネルを第１回目
の測角を行う際選択したＬチャネルに一致させることに
よりアンテナに接続される高価な受信機やＡ／Ｄ変換器
の個数を削減しより安価な装置を構成できる。

【００８９】実施例８図１２はこの発明の実施例８を示す構成図であり、図に
おいて１はアンテナ、２は受信機、３はＡ／Ｄ変換器、
１２は移相器、４は信号処理装置である。図１７は図１
２の信号処理装置４の内部構成図で６は受信信号選択手
段、１３は合成器、７は振幅検出手段、４０６はサーチ
範囲決定手段、４０５ｂは使用信号決定手段、４０１は
相関行列計算手段、４０２は固有値／固有ベクトル算出
手段、４０３は方位評価関数算出手段、４０４はピーク
検出手段である。

【００９０】以下、動作を説明する。本実施例では受信
信号の位相を回転し合成することによりビーム幅が狭
く、鋭いピークを持つビームを形成し電波到来方位の概
略方位を推定することは実施例７と全く同一である。こ
の際振幅検出手段７の出力信号をサーチ範囲決定手段４
０６に出力し実際の測角を行う際のサーチする演算使用
範囲θ_min、θ_maxを決定し方位評価関数算出手段４０
３に出力する。相関行列算出手段４０１は実施例７と同
様にＫチャネルの相関行列Ｒを算出し、固有値／固有ベ
クトル算出手段４０２は相関行列Ｒの固有値λ₁〜
λ_K，固有ベクトルｅ₁〜ｅ_Kを算出する。方位評価関
数算出手段４０３は固有値λ₁〜λ_Kの中の最小固有値
群に対応する固有ベクトルｅ_Nを用いて方位評価関数Ｆ
（θ）を算出する。探索する（θ）の範囲は、サーチ範
囲決定手段４０６が決定したサーチ範囲の下限、上限を
与えるθ_min1，θ_max1の範囲に限定して行われる。この
ため実施例７で全周を密に探索するのと比較し演算量を
減少させることができる。

【００９１】実施例９図１８はこの発明の実施例９を示す構成図であり、図に
おいて１はアンテナ、２は受信機、３はＡ／Ｄ変換器、
９は切換器、１６は終端抵抗、４は信号処理装置、図１
９は図１８の信号処理装置の構成図で４０１は相関行列
計算手段、４０２は固有値／固有ベクトル算出手段、４
０３は方位評価関数算出手段、４０４はピーク検出手
段、４１０は固有値蓄積手段である。

【００９２】以下、動作を説明する。本実施例では電波
到来方向の測角に先立ち受信機２とＡ／Ｄ変換器３で発
生する内部ノイズをあらかじめ測定する。従来例で説明
したようにＭ素子のアンテナ１で受信した信号は受信機
２、Ａ／Ｄ変換器３によりディジタル信号に変換され信
号処理装置４に入力され、信号処理装置４内で相関行列
計算手段４０１により相関行列が算出され固有値／固有
ベクトル算出手段４０２で相関行列の固有値が求められ
る。このとき固有値はλ₁〜λ_Mであり、この固有値の
大きさから最小固有値群が選択され最小固有値群に対応
する固有ベクトルをノイズサブ空間とし他の固有ベクト
ルを信号サブ空間とする。従って固有値の大きさにより
明確にノイズに対応する固有値と信号に対応する固有値
が分離されなければならない。このときノイズに対応す
る固有値は“数９”に示すようにノイズの電力σ²に等
しくなる。しかしながら実際の測定においては各チャネ
ルのノイズ間に弱い相関がありまた各チャネル間のノイ
ズ分散にばらつきがある。また信号の振幅が弱い信号で
は信号に対応する固有値の大きさはノイズの固有値の大
きさに近づき、ノイズ固有値群と信号固有値群の分離は
困難になる。本実施例では図１８においてアンテナ受信
信号を用いた測定に先立ち切換器９を切り側に倒しアン
テナ１からの受信信号を切断する。切換器９を切り側に
倒したとき、本実施例では切換器９の入力端は終端抵抗
１６で終端する。この状態で従来例と同様に相関行列を
求め、固有値を求める。この時求めた固有値はノイズ電
力σ²に示すノイズ固有値となり固有値蓄積手段４に蓄
積される。前述したようにチャネル間の弱い相関やチャ
ネル間のノイズのばらつき等によりこのノイズ固有値は
ばらつくが、上記ノイズ固有値の最大値をとることによ
りノイズと信号とのスレシホールドレベルを決定するこ
とができる。次に切換器９をアンテナ側に切り換え電波
到来方位の測定を行う。Ｍ素子のアンテナ１で受信した
信号は相関行列計算手段４０１、固有値固有ベクトル算
出手段４０２により相関行列の固有値が計算される。こ
の時固有値固有ベクトル算出手段４０２は固有値蓄積手
段４１０に蓄積されたノイズスレシホールド値によりノ
イズ固有値群と信号固有値群とを分離する。このためノ
イズ固有値のスレシホールド値が明確に定まっているた
め、従来例のように振幅の弱い信号も正しくノイズ固有
値と分離することができる。この後方位評価関数算出手
段４０３は固有値λ₁〜λ_Mの中の最小固有値に対応す
る固有ベクトルｅ_Nを用いアンテナが配置された全周に
渡り方位評価関数Ｆ（θ）を算出する。またピーク検出
手段４０４はＦ（θ）の最も大きいｎ個のピークを与え
る角度（θ）を捜索しこの値を到来角度推定値θ_pとし
て出力する。このため到来信号数および到来方位をより
正確に測定することができる。

【００９３】実施例１０図２０はこの発明の実施例１０を示す構成図であり、図
において１はアンテナ、２は受信機、３はＡ／Ｄ変換
器、９は切換器、１７は終端抵抗、４は信号処理装置、
図２１は図２０の信号処理装置の構成図で４０１は相関
行列計算手段、４０２は固有値／固有ベクトル算出手
段、４０３は方位評価関数算出手段、４０４はピーク検
出手段、４１０は固有値蓄積手段である。

【００９４】以下、動作を説明する。本実施例では電波
到来方向の測角に先立ち電波環境による空間ノイズと受
信機２、Ａ／Ｄ変換器３で発生する内部ノイズをあらか
じめ測定する。実施例９で説明したように相関行列計算
手段４０１により相関行列が算出され固有値／固有ベク
トル算出手段４０２で相関行列の固有値が求められこの
固有値の大きさから最小固有値群が選択され最小固有値
群に対応する固有ベクトルをノイズサブ空間とし他の固
有ベクトルを信号サブ空間とする。このとき実際の測定
においてはノイズ分散にばらつきがあり、振幅が弱い信
号では信号に対応する固有値の大きさはノイズの固有値
の大きさに近づき、ノイズ固有値群と信号固有値群の分
離は困難になる。実施例９では比較的電波環境が良く空
間のノイズが小さい場合を想定しているが、都市では都
市雑音と呼ばれる空間のノイズを無視することはできな
い。本実施例では図２０においてアンテナ受信信号を用
いた測定に先立ち切換器９を切り側に倒しアンテナ１か
らの受信信号を切断する。切換器９を切り側に倒したと
き本実施例では切換器９の入力端はノイズ信号発生器１
７に接続される。ノイズ信号発生器１７が発生するノイ
ズ電力はあらかじめ測定周波数に対応した測定値に基づ
き決定される。すなわち夜間等電波が発生しない深夜や
比較的周波数が測定周波数に近接し、かつ電波が発射さ
れていない周波数帯のノイズ電力を測定しこの測定電力
から実施例９で説明した受信機２とＡ／Ｄ変換器のノイ
ズ電力を減算して求められる。またノイズ信号発生器１
７は各チャネル間のノイズ相関を無相関とし同一ノイズ
レベルで出力する。この状態で従来例と同様に相関行列
を求め、固有値を求める。この時求めた固有値はノイズ
固有値となり固有値蓄積手段４１０に蓄積される。チャ
ネル間の弱い相関やチャネル間のノイズのばらつき等に
よりこのノイズ固有値はばらつくが、ノイズ固有値の最
大値をとることによりノイズと信号とのスレシホールド
レベルを決定することができる。次に切換器９をアンテ
ナ側に切り換え電波到来方位の測定を行う。Ｍ素子のア
ンテナ１で受信した信号は相関行列計算手段４０１、固
有値固有ベクトル算出手段４０２により相関行列の固有
値が計算される。この時固有値固有ベクトル算出手段４
０２は固有値蓄積手段４１０に蓄積されたノイズスレシ
ホールド値によりノイズ固有値群と信号固有値群とを分
離する。都市雑音、受信機ノイズ、Ａ／Ｄ変換器ノイズ
の固有値スレシホールド値が明確に定まっているため、
従来例のように振幅の弱い信号も正しくノイズ固有値と
分離することができる。この後方位評価関数算出手段４
０３は固有値λ₁〜λ_Mの中の最小固有値に対応する固
有ベクトルｅ_Nを用いアンテナが配置された全周に渡り
方位評価関数Ｆ（θ）を算出する。またピーク検出手段
４０４はＦ（θ）の最も大きいｎ個のピークを与える角
度（θ）を捜索しこの値を到来角度推定値θ_pとして出
力する。このため到来信号数および到来方位をより正確
に測定することができる。

【００９５】実施例１１図２１はこの発明の本実施例１１を示す構成図であり、
図において１はアンテナ、７は振幅検出手段、４０９は
入感判定手段、４０１は相関行列計算手段、４０２は固
有値／固有ベクトル算出手段、４０３は方位評価関数算
出手段、４０４はピーク検出手段である。

【００９６】以下、動作を説明する。本実施例では電波
到来方向の測角と並行して受信感度を測定して、信号の
入感のあるときのみ相関行列を計算する。従来例では例
えばモールス信号のように到来電波が断続すると、相関
行列がノイズのみの場合と信号、ノイズが混合した場合
が平均されるので正しく到来電波の測定が出来ない。本
実施例ではアンテナ１で受信した信号ｘ₁〜ｘ_Mは振幅
検出手段７と相関行列計算手段４０１に並行して入力さ
れる。振幅検出手段７では直交検波により９０度位相を
ずらせた基準信号をそれぞれ入力信号に乗算し、正弦波
成分（ｓｉｎ２πｆｔ）と余弦波成分（ｃｏｓ２πｆ
ｔ）に分離し、この正弦波成分、余弦波成分を用いて
“数１６”に従い入力信号の振幅Ａを検出する。図２２
に振幅検出手段７が検出した振幅と時間の１例を示す。
入感判定手段４０９はあらかじめ定めた振幅スレシホー
ルドレベルにより信号の入感を判定する。図２２では時
刻ｔ₁〜ｔ_kおよびｔ₁₊₁〜ｔ_mが入感ありと判定し相
関行列計算手段４０１に受信号が有効であることを出力
する。相関行列計算手段４０１は時刻ｔ₁〜ｔ_kおよび
ｔ₁₊₁〜ｔ_mの電波が受信しているときのみ“数２２”
に従い相関行列を算出する。

【００９７】

【数２２】

【００９８】従ってモールス信号等の電波が断続する信
号でも電波が到来しているときのみ相関行列を算出でき
る。この後方位評価関数算出手段４０３は固有値λ₁〜
λ_Mの中の最小固有値群に対応する固有ベクトルｅ_Nを
用いアンテナが配置された全周に渡り方位評価関数Ｆ
（θ）を算出する。またピーク検出手段４０４はＦ
（θ）の最も大きいｎ個のピークを与える角度（θ）を
捜索しこの値を到来角度推定値θ_pとして出力する。こ
のため到来方位をより正確に測定することができる。

【００９９】実施例１２図２３はこの発明の本実施例１２を示す構成図であり、
図において１はアンテナ、７は振幅検出手段、４０９は
入感判定手段、４０１は相関行列計算手段、４０２は固
有値／固有ベクトル算出手段、４０３は方位評価関数算
出手段、４０４はピーク検出手段、４０７は固有値蓄積
手段である。

【０１００】以下、動作を説明する。本実施例では電波
到来方向の測角と並行して受信感度を測定して、信号の
入感のあるときのみ相関行列を計算する。また入感が無
い場合の固有値を計算しノイズ固有値のスレシホールド
レベルを決定する。従来例では例えばモールス信号のよ
うに到来電波が断続すると、相関行列がノイズのみの場
合と信号、ノイズが混合した場合が平均されるので正し
く到来電波の測定が出来ない。本実施例ではアンテナ１
で受信した信号ｘ₁〜ｘ_Mは振幅検出手段７と相関行列
計算手段４０１に並行して入力される。振幅検出手段７
では直交検波により９０度位相をずらせた基準信号をそ
れぞれ入力信号に乗算し、正弦波成分（ｓｉｎ２πｆ
ｔ）と余弦波成分（ｃｏｓ２πｆｔ）に分離し、この正
弦波成分、余弦波成分を用いて“数１６”に従い入力信
号の振幅Ａを検出する。図２２に振幅検出手段７が検出
した振幅と時間の１例を示す。入感判定手段４０９はあ
らかじめ定めた振幅スレシホールドレベルにより信号の
入感を判定する。図２２では時刻ｔ₁〜ｔ_kおよびｔ
₁₊₁〜ｔ_mが入感ありと判定し相関行列計算手段４０１
に受信号が有効であることを出力する。相関行列計算手
段４０１は時刻ｔ₁〜ｔ_kおよびｔ₁₊₁〜ｔ_mの電波が
受信しているときのみ“数２２”に従い相関行列を算出
する。

【０１０１】従ってモールス信号等の電波が断続する信
号でも電波が到来しているときのみ相関行列を算出でき
る。また相関行列計算手段４０１は時刻ｔ_k+1〜ｔ₁の
電波が受信していないときのみ“数２３”に従い相関行
列を算出する。

【０１０２】

【数２３】

【０１０３】“数２３”の固有値は“数９”よりノイズ
電力σ²に等しい。固有値蓄積手段は“数２３”の固有
値を記憶し“数２２”の相関行列の固有値を計算する際
記憶した値をノイズ固有値のスレシホールドレベルとし
て用いる。従ってノイズ固有値群と信号固有値を明確に
分離することができる。この後方位評価関数算出手段４
０３は固有値λ₁〜λ_Mの中の最小固有値群に対応する
固有ベクトルｅ_Nを用いアンテナが配置された全周に渡
り方位評価関数Ｆ（θ）を算出する。またピーク検出手
段４０４はＦ（θ）の最も大きいｎ個のピークを与える
角度（θ）を捜索しこの値を到来角度推定値θ_pとして
出力する。このため到来信号数、到来方位をより正確に
測定することができる。

【０１０４】

【発明の効果】この発明の実施例１、２、３によれば、
複数回の測角を行い第１回目の測角には受信選択手段が
Ｍチャネルの受信信号からＬチャネルの信号を選択し到
来角度を算出し概略の到来方位を求め、第２回の測角に
は概略到来方位により上記受信信号選択手段に選択信号
を出力しＭチャネルの受信信号からＫチャネルを出力し
到来角度周辺の受波器のみ使用し、入射方向と反対側等
受波器の指向性の影響により信号の入射レベルが低く計
測データに誤差を持つ受波器を除き到来方位を算出する
ことにより、より正確に到来角を推定することができ
る。第１回目の測角で受波器を選択する際、Ｍ素子すべ
てを使用することにより、より正確に概略到来方位の推
定をすることができる。

【０１０５】この発明の実施例２によれば、第１回の測
角で算出した方位評価関数算出手段の出力信号Ｆｊ
（θ）を入力し測角範囲を限定する信号を出力するサー
チ範囲決定手段を付加し、上記サーチ範囲決定手段の出
力信号により限定された角度範囲に限りＦｊ（θ）を求
めることにより、測角に要する演算量が低減する。

【０１０６】この発明の実施例３によれば、固有値／固
有ベクトル算出手段の出力する固有値を入力し固有値の
スレシホールドレベルを出力するノイズ電力推定手段を
付加し、上記ノイズ電力推定手段の出力信号により最小
ないし最小に近い固有値の個数を求めることにより、よ
り正確に信号の個数とノイズの個数を分離することがで
きる。

【０１０７】この発明の実施例４、５、６によれば、受
信選択手段がＭチャネルの受信信号からＬチャネルの信
号を選択し、振幅検出手段または位相検出手段のどちら
か一方または両方の出力信号により概略の到来方位を求
め、到来方位上記受信信号選択手段に選択信号を出力し
Ｍチャネルの受信信号からＫチャネルを選択し到来角度
周辺の受波器のみ使用し到来方位を算出し、入射方向と
反対側等受波器の指向性の影響により信号の入射レベル
が低く計測データに誤差を持つ受波器や受波器が故障等
により計測データに誤差を持つ受波器を除き到来方位を
算出することにより、より正確に到来角を推定すること
ができる。

【０１０８】この発明の実施例５によれば、Ｍ個の受波
器の出力信号と校正信号発生器の信号を切り換えるスイ
ッチにより校正機能を付加し、受波器が故障等により計
測データに誤差を持つ受波器を除き到来方位を算出する
ことにより、より正確に到来角を推定することができ
る。

【０１０９】この発明の実施例６によれば、振幅検出手
段または位相検出手段のどちらか一方または両方の出力
信号により求めた概略の到来方位を入力し測角範囲を限
定する信号を出力するサーチ範囲決定手段を付加し、上
記サーチ範囲決定手段の出力信号により限定された角度
範囲に限りＦｊ（θ）を求めることにより、測角に要す
る演算量が低減する。

【０１１０】この発明の実施例７、８によれば、位相回
転手段と合成手段により到来方位にビームを構成し概略
の到来方位を求め、到来方位上記受信信号選択手段に選
択信号を出力し上記選択信号によりＭチャネルの受信信
号からＫチャネルを出力し到来角度周辺の受波器のみ使
用し到来方位を算出し、信号の入射レベルが低く計測デ
ータに誤差を持つ受波器を除き到来方位を算出すること
により、より正確に到来角を推定することができる。

【０１１１】この発明の実施例８によれば、位相回転手
段と合成手段により到来方位にビームを構成し算出した
概略の到来方位を入力し測角範囲を限定する信号を出力
するサーチ範囲決定手段を付加し、上記サーチ範囲決定
手段の出力信号により限定された角度範囲に限りＦｊ
（θ）を求めることにより、測角に要する演算量が低減
する。

【０１１２】この発明の実施例９によれば、受波器出力
であるＭチャネルの受信信号を入り切りするスイッチを
備え、スイッチが切りの時の固有値を固有値蓄積手段に
蓄積し上記スイッチが受波器に接続されている時に固有
値蓄積手段に蓄積した固有値に従い固有値／固有ベクト
ル算出手段が最小ないし最小に近い固有値の個数を求め
ることにより、より正確に信号の個数とノイズの個数を
分離することができる。

【０１１３】この発明の実施例１０によれば、受波器出
力であるＭチャネルの受信信号とノイズ信号発生器とを
切り換え出力するスイッチを備え、スイッチがノイズ信
号発生器に接続されている時の固有値を固有値蓄積手段
に蓄積し上記スイッチが受波器に接続されている時に固
有値蓄積手段に蓄積した固有値に従い固有値／固有ベク
トル算出手段が最小ないし最小に近い固有値の個数を求
めることにより、より正確に信号の個数とノイズの個数
を分離することができる。

【０１１４】この発明の実施例１１，１２によれば、受
信信号の入感を判定する振幅検出手段を備え、上記振幅
検出手段の出力信号により上記相関行列計算手段が相関
行列算出時に受信信号の使用及び不使用を判定し、断続
信号の測角を行う際信号が存在するときのみ相関行列を
求めることにより、より正確に到来角を推定することが
できる。

【０１１５】この発明の実施例１２によれば、固有値／
固有ベクトル算出手段の出力する固有値を蓄積する固有
値蓄積手段を備え、入感が無い時の受信信号を用い相関
行列、固有値を算出し上記固有値蓄積手段に蓄積し蓄積
した固有値により固有値／固有ベクトル算出手段が信号
が存在するときの最小または最小に近い固有値の個数を
求めることにより、より正確に信号とノイズを分離する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の測角装置を示す構成図で
ある。

【図２】受信信号選択手段の切り替え方法の１例を示す
説明図である。

【図３】受信信号選択手段の別の切り替え方法の１例を
示す説明図である。

【図４】アンテナパターンの振幅指向性を示す図であ
る。

【図５】アンテナパターンの位相指向性を示す図であ
る。

【図６】この発明の実施例２の測角装置を示す構成図で
ある。

【図７】方位評価関数算出手段が出力する方位評価関数
の特性とサーチ範囲決定手段が出力する推定角度の関係
を説明するための説明図である。

【図８】この発明の実施例３の測角装置を示す構成図で
ある。

【図９】この発明の実施例４の測角装置を示す構成図で
ある。

【図１０】この発明の実施例５の測角装置を示す構成図
である。

【図１１】この発明の実施例６の測角装置を示す構成図
である。

【図１２】この発明の実施例７、８の測角装置実施例の
基本構成を示す構成図である。

【図１３】この発明の実施例７の信号処理装置の内部構
成を示す構成図である。

【図１４】受信信号選択手段の切り替え方法の１例を示
す説明図である。

【図１５】受信信号選択手段の別の切り替え方法の１例
を示す説明図である。

【図１６】合成されるビームパターンを示す図である。

【図１７】この発明の実施例８の測角装置を示す構成図
である。

【図１８】この発明の実施例９の測角装置の基本構成を
示す構成図である。

【図１９】この発明の実施例９の信号処理装置の内部構
成を示す構成図である。

【図２０】この発明の実施例１０の測角装置を示す構成
図である。

【図２１】この発明の実施例１１の測角装置を示す構成
図である。

【図２２】信号強度による入感判定を示す説明図であ
る。

【図２３】この発明の実施例１２の測角装置を示す構成
図である。

【図２４】従来の電波測角装置の基本構成を示す構成図
である。

【図２５】従来の電波測角装置の信号処理装置の内部構
成を示す構成図である。

【図２６】方位評価関数の特性図である。

【符号の説明】

１受信アンテナ２受信機３アナログ／ディジタル変換器４ＭＵＳＩＣアルゴリズムに基ずく信号処理装置５角度表示装置６受信信号選択手段７振幅検出手段８位相検出手段９スイッチ１０分配器１１校正信号発生器１２移相器１３合成器１４乗算器１５加算器１６抵抗１７ノイズ信号発生器４０１相関行列計算手段４０２固有値／固有ベクトル算出手段４０３方位評価関数算出手段４０４ピーク検出手段４０５使用信号決定手段４０６サーチ範囲決定手段４０７メモリ４０８ノイズ電力推定手段４０９入感判定手段４１０固有値蓄積手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｍ（２以上）個の受波器と、これらの受
波器の出力であるＭチャネルの受信信号を選択出力する
受信信号選択手段と、上記受信信号選択手段の出力する
受信信号の相関行列を算出する相関行列算出手段と、上
記相関行列算出手段の出力行列の固有値を求め最小ない
し最小に近い固有値に対応する固有ベクトルを抽出する
固有値／固有ベクトル算出手段と、上記相関行列算出手
段のｍ番目入力に対応する受波器の角度θ方向に対する
位相遅れや指向特性をｍ番目の要素とするベクトルをａ
ｊ（θ）として、θ毎に上記固有値／固有ベクトル算出
手段が抽出した固有ベクトルと上記ａｊ（θ）の内積を
求めこの内積の逆数を方位評価関数Ｆｊ（θ）として出
力する方位評価関数算出手段と、上記Ｆｊ（θ）のピー
クを捜索しこのピークに対応する角度を到来波の入射角
度として出力するピーク検出手段とを備え、上記受信選
択手段が上記Ｍチャネルの受信信号から全部または一部
チャネルの信号を選択、出力し上記相関行列算出手段と
上記固有値／固有ベクトル算出手段と上記方位評価関数
算出手段と上記ピーク検出手段とにより到来角度を算出
し上記受信信号選択手段に選択信号を出力し上記選択信
号により上記Ｍチャネルの受信信号から一部のチャネル
の信号を選択、出力し上記相関行列算出手段と上記固有
値／固有ベクトル算出手段と上記方位評価関数算出手段
と上記ピーク検出手段とにより到来角度を算出すること
を特徴とする測角装置。
【請求項２】方位評価関数算出手段の出力信号Ｆｊ
（θ）を入力し測角範囲を限定する信号を出力するサー
チ範囲決定手段を付加し、上記サーチ範囲決定手段の出
力信号により限定された角度範囲に限りＦｊ（θ）を求
めることを特徴とする請求項１記載の測角装置。
【請求項３】固有値／固有ベクトル算出手段の出力す
る固有値を入力し固有値のスレシホールドレベルを出力
するノイズ電力推定手段を付加し、上記ノイズ電力推定
手段の出力信号により最小ないし最小に近い固有値の個
数を求めることを特徴とする請求項１記載の測角装置。
【請求項４】Ｍ（２以上）個の受波器と、これらの受
波器の出力であるＭチャネルの受信信号を選択出力する
受信信号選択手段と、上記受信信号選択手段の出力する
すべてまたは一部のチャネルの受信信号の振幅の大きさ
を検出する振幅検出手段または受信信号の位相のばらつ
きを検出する位相検出手段のどちらか一方または両方
と、上記振幅検出手段または位相検出手段のどちらか一
方または両方の出力信号により上記受信信号選択手段が
上記Ｍ個の受波器の出力であるＭチャネルの受信信号の
うち一部のチャネルを選択出力し、上記受信信号選択手
段の出力する上記Ｍチャネルの一部のチャネルの受信信
号の相関行列を算出する相関行列算出手段と、上記相関
行列算出手段の出力行列の固有値を求め最小ないし最小
に近い固有値に対応する固有ベクトルを抽出する固有値
／固有ベクトル算出手段と、上記相関行列算出手段のｍ
番目入力に対応する受波器の角度θ方向に対する位相遅
れや指向特性をｍ番目の要素とするベクトルをａｊ
（θ）として、θ毎に上記固有値／固有ベクトル算出手
段が抽出した固有ベクトルと上記ａｊ（θ）の内積を求
めこの内積の逆数を方位評価関数Ｆｊ（θ）として出力
する方位評価関数算出手段と、上記Ｆｊ（θ）のピーク
を捜索しこのピークに対応する角度を到来波の入射角度
として出力するピーク検出手段を備えたことを特徴とす
る測角装置。
【請求項５】Ｍ個の受波器の出力信号にスイッチを備
え、受波器の出力信号と校正信号発生器の信号を切り換
え出力することを特徴とした請求項４記載の測角装置。
【請求項６】振幅検出手段または位相検出手段のどち
らか一方または両方の出力信号を入力し測角範囲を限定
する信号を出力するサーチ範囲決定手段を付加し、上記
サーチ範囲決定手段の出力信号により限定された角度範
囲に限りＦｊ（θ）を求めることを特徴とする請求項４
記載の測角装置。
【請求項７】Ｍ（２以上）個の受波器と、これらの受
波器の出力であるＭチャネルの受信信号の位相を受信指
向角度に従い回転させる位相回転手段と、上記位相回転
手段の出力する信号を入力し上記Ｍチャネルのうち全部
または一部のチャネルの受信信号を選択出力する受信信
号選択手段と、上記受信信号選択手段の出力する出力信
号を合成する合成手段と、上記Ｍチャネルの信号または
上記位相回転手段の出力する信号を入力し上記位相回転
手段の信号指向角度と合成手段の出力信号により上記受
信信号選択手段が上記Ｍチャネルの一部のチャネルの信
号を選択出力し上記受信信号選択手段の出力信号の相関
行列を算出する相関行列算出手段と、上記相関行列算出
手段の出力行列の固有値を求め最小ないし最小に近い固
有値に対応する固有ベクトルを抽出する固有値／固有ベ
クトル算出手段と、上記相関行列算出手段のｍ番目入力
に対応する受波器の角度θ方向に対する位相遅れや指向
特性をｍ番目の要素とするベクトルをａｊ（θ）とし
て、θ毎に上記固有値／固有ベクトル算出手段が抽出し
た固有ベクトルと上記ａｊ（θ）の内積を求めこの内積
の逆数を方位評価関数Ｆｊ（θ）として出力する方位評
価関数算出手段と、上記Ｆｊ（θ）のピークを捜索しこ
のピークに対応する角度を到来波の入射角度として出力
するピーク検出手段を備えたことを特徴とする測角装
置。
【請求項８】位相回転手段の信号指向角度と合成手段
の出力信号を入力し測角範囲を限定する信号を出力する
サーチ範囲決定手段を付加し、上記サーチ範囲決定手段
の出力信号により限定された角度範囲に限りＦｊ（θ）
を求めることを特徴とする請求項７記載の測角装置。
【請求項９】Ｍ（２以上）個の受波器と、これらの受
波器の出力であるＭチャネルの受信信号を入り切りする
スイッチと、上記スイッチの出力信号の相関行列を算出
する相関行列算出手段と、上記相関行列算出手段の出力
行列の固有値を求め最小ないし最小に近い固有値に対応
する固有ベクトルを抽出する固有値／固有ベクトル算出
手段と、上記固有値／固有ベクトル算出手段の出力する
固有値を蓄積する固有値蓄積手段と、上記相関行列算出
手段のｍ番目入力に対応する受波器の角度θ方向に対す
る位相遅れや指向特性をｍ番目の要素とするベクトルを
ａｊ（θ）として、θ毎に上記固有値／固有ベクトル算
出手段が抽出した固有ベクトルと上記ａｊ（θ）の内積
を求めこの内積の逆数を方位評価関数Ｆｊ（θ）として
出力する方位評価関数算出手段と、上記Ｆｊ（θ）のピ
ークを捜索しこのピークに対応する角度を到来波の入射
角度として出力するピーク検出手段とを備え、上記スイ
ッチが切りの時の固有値を上記固有値蓄積手段に蓄積し
固有値／固有ベクトル算出手段が上記固有値蓄積手段に
蓄積した固有値により上記スイッチが入りの時の固有値
のうち最小ないし最小に近い固有値の個数を求めること
を特徴とする測角装置。
【請求項１０】Ｍ（２以上）個の受波器と、ノイズ信
号発生器と、上記Ｍ個の受波器が出力するＭチャネルの
受信信号とノイズ信号発生器の出力信号を切り換え出力
するスイッチと、上記スイッチの出力信号の相関行列を
算出する相関行列算出手段と、上記相関行列算出手段の
出力行列の固有値を求め最小ないし最小に近い固有値に
対応する固有ベクトルを抽出する固有値／固有ベクトル
算出手段と、上記固有値／固有ベクトル算出手段の出力
する固有値を蓄積する固有値蓄積手段と、上記相関行列
算出手段のｍ番目入力に対応する受波器の角度θ方向に
対する位相遅れや指向特性をｍ番目の要素とするベクト
ルをａｊ（θ）として、θ毎に上記固有値／固有ベクト
ル算出手段が抽出した固有ベクトルと上記ａｊ（θ）の
内積を求めこの内積の逆数を方位評価関数Ｆｊ（θ）と
して出力する方位評価関数算出手段と、上記Ｆｊ（θ）
のピークを捜索しこのピークに対応する角度を到来波の
入射角度として出力するピーク検出手段とを備え、上記
スイッチがノイズ信号発生器に接続されている時の固有
値を上記固有値蓄積手段に蓄積し固有値／固有ベクトル
算出手段が上記固有値蓄積手段に蓄積した固有値により
上記スイッチが受波器に接続されている時の固有値のう
ち上記最小ないし最小に近い固有値の個数を求めること
を特徴とする測角装置。
【請求項１１】Ｍ（２以上）個の受波器と、これらの
受波器の出力であるＭチャネルの受信信号の振幅を判定
する振幅検出手段と、上記Ｍ個の受波器のＭチャネルの
受信信号の相関行列を算出する相関行列算出手段と、上
記相関行列算出手段の出力行列の固有値を求め最小ない
し最小に近い固有値に対応する固有ベクトルを抽出する
固有値／固有ベクトル算出手段と、上記相関行列算出手
段のｍ番目入力に対応する受波器の角度θ方向に対する
位相遅れや指向特性をｍ番目の要素とするベクトルをａ
ｊ（θ）として、θ毎に上記固有値／固有ベクトル算出
手段が抽出した固有ベクトルと上記ａｊ（θ）の内積を
求めこの内積の逆数を方位評価関数Ｆｊ（θ）として出
力する方位評価関数算出手段と、上記Ｆｊ（θ）のピー
クを捜索しこのピークに対応する角度を到来波の入射角
度として出力するピーク検出手段を備え、上記振幅検出
手段の出力信号により上記相関行列計算手段が相関行列
算出時に受信信号を選択し使用することを特徴とする測
角装置。
【請求項１２】固有値／固有ベクトル算出手段の出力
する固有値を蓄積する固有値蓄積手段を備え、振幅検出
手段の出力信号により振幅が低い時の受信信号を用い相
関行列、固有値を算出し上記固有値蓄積手段に蓄積し蓄
積した固有値により固有値固有ベクトル算出手段が最小
または最小に近い固有値の個数を求めることを特徴とし
た請求項１１記載の測角装置。