JPH09281204A - 方位測定方法及びその装置 - Google Patents
方位測定方法及びその装置Info
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- JPH09281204A JPH09281204A JP8094369A JP9436996A JPH09281204A JP H09281204 A JPH09281204 A JP H09281204A JP 8094369 A JP8094369 A JP 8094369A JP 9436996 A JP9436996 A JP 9436996A JP H09281204 A JPH09281204 A JP H09281204A
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Abstract
得るための計算回数を減らし、処理の高速化を図る。 【構成】 アレイアンテナ11 〜1M と信号処理によ
り、到来方位を探知する方位探知装置であって、受信信
号の共分散行列、アレイマニフォールド、ウェイトベク
トル等のパラメータから評価関数 の最大値より到来方位を求めている。本発明は、直接波
とマルチパス波の到来方位により変化するS(共分散行
列)計算/メモリ5より求められる対角成分と周波数測
定器13により求めた周波数とを、到来波間角度差推定
器12に入力し、直接波とマルチパス波との到来波間角
度差を推定する。この推定結果によりウェイトベクトル
セレクタ/サーチコントロール9でウェイトベクトルを
選択する数を制限することにより、計算回数を大幅に低
減することができる。
Description
測定装置に関し、特に、同一周波数に複数の到来波が存
在する混信波の方位を分解して測定する方位測定方法及
びその装置に関する。
において、コヒーレント信号を含む複数の到来波が存在
する混信波を分解して測定する方法の従来例として、特
開平6−347529号公報に開示された技術(以下、
文献1という)を挙げることができる。以下その文献1
による方位測定法を説明する。
ンテナで受信された受信信号を表現すると次の[数1]
(式(1))となる。
・XM )T はM個の受信信号(複素数)である。また行
列A=(a(θ1 )a(θ2 )・・・a(θD ))はア
レイマニフォールド(array manifold)
であり、その列ベクトルa(θ)=(a1 θ a2 θ・
・・aM θ)Tは方位θに対するアレイアンテナの応答
である。また、この列ベクトルa(θ)は、0°<θ<
360°において一次独立であると仮定する。またベク
トルF=(F1 F2 ・・・FD )T はD個の入力信号
である。
は、M個の受信部の内部雑音(以下雑音という)であ
り、互いに無相関とする。また、入力信号と受信部内部
の雑音とは無相関と仮定する。次に[数1](式
(1))の共分散行列(covariance mat
rix)をSとすると、共分散行列Sは、
は、行列Sの成分表示とし、Hは複素共役転置を表す。
イマニフォールドから、到来波数が1からM−1個の各
々の場合について、ウェイトベクトルを下記の[数3]
(式(3))により計算し、これをメモリしておく。
(式(3))のウェイトベクトルWとから下記の[数
4](式(4))を計算する。
M個の雑音電力はすべて等しくσとし、事前測定により
既知とする。すなわち、
のではない。また、ここで、────は時間平均値を表
す。
[数3](式(3))の計算結果を利用して、コンビネ
ーションサーチをするためのものであり、このコンビネ
ーションサーチにより、ピークとなったθ1 θ2 ・・
・θD の組合わせが求める到来方位の組合わせとなり、
コヒーレント信号が存在する混信信号を分解して推定す
ることができる。
ンビネーションサーチを利用する。このサーチの組み合
わせ数Pは、0°<θ<360°の範囲で、到来方位の
サンプルとして設定したサンプル数θn (例えば1°毎
にサンプルしたときに、サンプル数は360である)と
到来波数Dとで、P≒θn D で表される。これにより、
到来波数の増加によって、指数的に組み合わせ数すなわ
ち計算回数が増加することがわかる。
発生した合成波の波長を測定し、別に設けた到来波の周
波数測定手段(または周波数設定手段)により求めた直
接波の波長を測定し、直接波とマルチパス波との到来波
間角度差を推定することにより、前記手法における組み
合わせ数、すなわち、計算回数を減少させることにあ
る。
む複数到来波から、方位結果を得るためのコンビネーシ
ョンサーチ回数を減らすことにより、処理の高速化を図
ることにある。
2](式(2))より、行列Sの対角成分S11、S22、
・・・SMMは、下記の[数5](式(5))のように書
き換えすることができる。なお、この行列Sの対角成分
S11、S22、・・・SMMは[数2](式(2))より、
子の時間平均の電力を表す。
らの到来波F1 とθ2 方向からの到来波F2 に相関があ
るときに、
(6))と[数7](式(7))とで比較すると、[数
7](式(7))の方が、
相関があるために発生した項である。
・・SMMにも発生する。上述の理由により、F1 とF2
が相関がない場合と比較し、相関がある場合には、着目
素子(すなわちSiiのの場合、i番目の素子)における
F1 、F2 の相関電力が各素子の電力値として発生する
ことがわかる。
θ1 方向からの到来波F1 とθ2 方向から到来波F2 に
相関有りの条件)においてF1 とF2 の波形を F1 =E1 sinωt F2 =E2 sin(ωt+θ12) (ただし、E1 、E2 はF1 、F2 の振幅、θ12はF1
とF2 の到来ルートの違いにより生じる位相差とする。
説明の便宜上、ここではE1 、E2 は実数と考える)と
おいたときに、
これにより、F1、F2が相関がある場合には、2E1
E2 cosθ12の相関電力を表す項により、電力の合成
波形が空間に分布する。
る。すなわち、直接波とマルチパス波の到来波間角度差
θはこの図により、
波(またはマルチパス波)の波長であり、λ’は合成波
の波長である。
波(またはマルチパス波)の波長を得るための周波数測
定手段または設定手段と、合成波の波長の測定手段とを
有する。具体的には合成波の波長を得るために電力分布
の測定手段を含む。
段、または波長の設定手段により、波長λを求め、合成
波の波長測定手段により、波長λ’を求めることによ
り、直接波とマルチパス波の到来波間角度差を
て図面を参照して、詳細に説明する。
成図である。
ナ、2は受信部、3はA/D変換部、4は受信データメ
モリ、5はS(共分散行列)計算/メモリ回路、6はア
レイマニフォールドデータメモリ、7はウェイトベクト
ル計算(WH =A)、8はウェイトベクトルメモリ、9
はウェイトベクトルセレクタ/サーチコントロール回
路、
本発明はこれらの要素を具備するが、これらは従来例と
共通であり、すなわち、本実施例と文献1とは、参照符
号1〜11の構成については同一である。参照符号12
は到来波間角度差推定器、13は周波数測定器であり、
これらの要素は本発明により追加された要素である。
構成するM個の素子のうち、任意の1個の素子の受信信
号から、直接波(またはマスチパス波)の周波数fを測
定するものである。
て、周波数fから下記の[数8](式(8))を用いて
直接波(またはマルチパス波)の波長λを計算し、S
(共分散行列)計算/メモリ回路5の出力から共分散行
列Sの対角成分Sii(i番目の素子の時間平均の電力)
と、i番目の素子の位置とから、合成波の波長λ′を推
定し、得られた直接波またはマルチパス波の波長λと合
成波の波長λ’とから下記の[数9](式(9))を用
いて直接波とマルチパス波の到来波間角度差θを得る
(図3参照、図3において、23の波面は、21の波面
と22の波面を合成した結果生じた合成波の振幅波面で
ある)。
より、
タ/サーチコントロール9で、ウェイトベクトルをメモ
リから選択する。
と、マルチパス波がθ度の反対方向((θ+180)
度)から到来した場合とで、同じS11、S22,・・・S
MM分布ができる。このために、(0<θ≦180)度の
範囲でθを求め、次のウェイトベクトルセレクタ/サー
チコントロール回路9で、マルチパス波がθ度と(θ+
180)度のいずれかであるか判別する。
チコントロール回路9、
とにより、直接波一波と、そのマルチパス波一波と、そ
れらの波と相関がない波(M−2)波の各方位を出力す
る。
直接波一波は、振幅が変化する変調型式(振幅変調)の
場合には、従来技術(文献1)のみ使用する。これはS
11、S22、・・・SMM分布が、前記直接波一波が振幅が
変化する変調型式(振幅変調)の場合には、変調波の周
波数で決定する周期で、変調度の2乗に比例した振幅の
影響をうけた複雑な合成波となるために、本実施例で
は、S11、S22・・・・SMMの計算結果を利用しないも
のとした。
るものであり、本発明によれば、文献1に示された「コ
ンビネーションサーチ」のサーチ回数を減らすことがで
きるという効果が得られる。従来のP≒θn D から。直
接波とマルチパス波との到来波角度差θがわかることに
より、P≒2θn D-1 に改善することができる。
は、[数9](式(9))の関係で直接波とマルチパス
波が合成波を形成するということと、マルチパス波がθ
度方向から到来した場合と、マルチパス波がθ度の反対
方向((θ+180)度)から到来した場合とで、同じ
S11、S22・・・・・SMMで成す電力値の分布ができる
こととからによる。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 アレイアンテナを用いて到来波の方位を
測定する方位測定において、前記アレイアンテナの各素
子の受信信号から得られる共分散行列の対角成分ベクト
ルから、直接波とマルチパス波によって形成される合成
波の振幅の一周期分の長さ(以下、合成波の波長と呼
ぶ)を推定し、前記合成波の波長と、直接波またはマル
チパス波の周波数または波長によって得られる直接波と
マルチパス波の到来波間角度差を求めることを特徴とす
る方位測定方法。 - 【請求項2】 複数のアンテナ素子から構成するアレイ
アンテナと、該アレイアンテナで受信した複数の受信信
号から複数の受信データを作る受信手段と、前記受信デ
ータから共分散行列を求める手段と、前記共分散行列の
対角成分ベクトルから請求項1に記載した測定方法によ
り得られる直接波とマルチパス波の到来波間角度差を求
める手段と、アレイマニフォールドA(0°〜360°
の各方位において測定または計算されたアレイアンテナ
応答ベクトルの集合)からAHW=WAH =0(H:複
素共役転置)が求められるウェイトベクトルWと、受信
機の内部雑音電力σ2 とから計算される評価関数を演算
するときに前記到来波間角度差を用いて計算回数を制限
しながら前記評価関数を求める演算手段とを具備するこ
とを特徴とした方位測定装置。 - 【請求項3】 前記到来波間角度差を求める手段は、前
記アレイアンテナの任意の1個の素子の受信信号から直
接波またはマルチパス波の周波数を測定する周波数測定
手段と、該周波数測定手段により測定された周波数から
直接波またはマルチパス波の波長を計算して合成波の波
長を推定し前記直接波またはマルチパス波の波長と前記
合成波の波長により到来波間角度差を決定する到来波間
角度差推定手段とを有することを更に特徴とする請求項
2に記載の方位測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8094369A JP2822977B2 (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 方位測定方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09281204A true JPH09281204A (ja) | 1997-10-31 |
JP2822977B2 JP2822977B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=14108410
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8094369A Expired - Fee Related JP2822977B2 (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 方位測定方法及びその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2822977B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002267728A (ja) * | 2001-03-12 | 2002-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | 方位探知方法および方位探知装置 |
JP2009074990A (ja) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Toshiba Corp | 方向測定装置 |
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KR101886568B1 (ko) * | 2017-03-28 | 2018-08-07 | 세종대학교산학협력단 | 어레이 매니폴드를 이용하는 방향 탐지 방법 |
CN111435157A (zh) * | 2018-12-31 | 2020-07-21 | 中国舰船研究设计中心 | 一种非相干和相干信号一维波达方向估计方法 |
-
1996
- 1996-04-16 JP JP8094369A patent/JP2822977B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111435157B (zh) * | 2018-12-31 | 2023-03-31 | 中国舰船研究设计中心 | 一种非相干和相干信号一维波达方向估计方法 |
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