JPH10268037A - 目標信号距離測定装置 - Google Patents

目標信号距離測定装置

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JPH10268037A
JPH10268037A JP7254897A JP7254897A JPH10268037A JP H10268037 A JPH10268037 A JP H10268037A JP 7254897 A JP7254897 A JP 7254897A JP 7254897 A JP7254897 A JP 7254897A JP H10268037 A JPH10268037 A JP H10268037A
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radio wave
antenna
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Tsutomu Hayase
力 早瀬
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 受信した目標信号のみを用いて自装置から電
波放射源までの距離が正確に求められる目標信号距離測
定装置を提供する。 【解決手段】 制御器18は同一直線上に配置した空中
線11〜13のうち両端の空中線11,13の信号の時
間差を計測する時間差計測回路16の計測結果がゼロに
なるまで回転台15によって空中線12を支点として空
中線11,13を回転する。この後、切替器14で空中
線11,13からの信号のうちの一方と空中線12から
の信号とを選択し、時間差計測回路16で時間差を計測
する。演算器17は時間差計測回路16で計測された時
間差に基づいて空中線12と電波放射源との距離を計算
し、表示器19に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は目標信号距離測定装
置に関し、特に受信した目標信号の電波放射源までの距
離を求める目標信号距離測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、目標信号の電波放射源までの距離
の測定方法としては、受信した電波の受信レベルや電波
放射源の送信機出力、及び空中線利得等から伝搬損失を
求めて電波放射源までの距離を推定する方法がある。図
4は送信機出力から受信機入力までのレベルと損失また
は利得とを表す説明図である。この図4を用いて、従来
の電波放射源までの距離を求める方法について説明す
る。
【0003】図4において、送信機41の送信機出力か
ら送信機出力レベルPt(dBm)で出力された目標信
号は、ケーブル42と送信空中線43とを通して電波と
して放射される。この放射された電波は伝搬路44を通
って受信空中線45に入射される。この電波は受信空中
線45とケーブル46とを通して受信機47の受信機入
力に受信機入力レベルPr(dBm)で入力される。
【0004】この受信機入力レベルPrは、 Pr=Pt−Lt+Gt−Γ+Gr−Lr ・・・・(1) という式から求められる。ここで、Ltは送信給電系損
失(dB)、Gtは送信空中線利得(dB)、Γは伝搬
損失(dB)、Grは受信空中線利得(dB)、Lrは
受信給電系損失(dB)を夫々示している。
【0005】また、伝搬路44での伝搬損失を自由空間
伝搬損失のみとすれば、伝搬損失Γ(dB)は、 Γ=20log(4πD/λ) ・・・・(2) という式で表される。ここでDは送信空中線43と受信
空中線45との間の距離(m)、λは電波の波長(m)
を夫々示している。
【0006】上記の式(1)から式(1)′が、式
(2)から式(2)′が夫々導かれる。すなわち、
【数1】 が得られる。
【0007】式(1)′において、(Gr−Lr)は既
知であり、送信空中線43からの放射電力(Pt−Lt
+Gt)を推定し、受信機入力レベルPrを代入するこ
とによって伝搬損失Γを求めることができる。この伝搬
損失Γを式(2)′に代入することによって距離Dを求
めることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の目標信
号の電波放射源までの距離の測定方法では、伝搬損失が
伝搬路の天候や気温等によって変動し、しかも伝搬路を
自由空間と仮定して計算しているため、得られる伝搬損
失が実際の伝搬損失とは異なり、推定した距離の誤差が
生じる。
【0009】また、送信機出力の変動や未知の無線局か
らの電波の場合、送信空中線からの放射電力の推定が不
正確または不明となり、同様に推定した距離に誤差が生
じ、正確な距離測定ができない。
【0010】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、受信した目標信号のみを用いて自装置から電波放
射源までの距離を正確に求めることができる目標信号距
離測定装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明による目標信号距
離測定装置は、電波放射源から放射される電波を受信し
て自装置から前記電波放射源までの距離を測定する目標
信号距離測定装置であって、前記電波放射源からの電波
を受信する第1の空中線と、前記電波放射源からの電波
を受信しかつ前記第1の空中線の中心軸に直交する直線
上に前記第1の空中線を中心として対称に配設された第
2及び第3の空中線と、前記第1から第3の空中線各々
の出力信号のうちの2つを選択する切替手段と、前記切
替手段で選択された2つの出力信号間の受信時間差を計
測する計測手段と、前記第1から第3の空中線を搭載し
かつ前記第1の空中線の中心軸を中心として前記第1か
ら第3の空中線を回動する回動手段と、前記計測手段の
計測結果に基づいて前記電波放射源と前記第1の空中線
と前記第2及び第3の空中線のうちの一方とが夫々直角
三角形の各頂点となるように前記回動手段を制御する制
御手段と、前記制御手段による前記回動手段の制御後に
前記第1の空中線の出力信号と前記第2及び第3の空中
線のうちの一方の出力信号との間の受信時間差を基に自
装置から前記電波放射源までの距離を算出する演算手段
と、前記演算手段の演算結果を表示する表示手段とを備
えている。
【0012】すなわち、本発明の目標信号距離測定装置
は電波放射源が放射する電波を受信して電波放射源まで
の距離を測定する。より具体的には、3個の空中線と、
空中線からの信号を切替える切替器と、切替器からの2
個の信号間の時間差を計測する時間差計測回路と、時間
差計測回路の出力により回転台と切替器と演算器とを制
御する制御器と、時間差計測回路の出力を用いて電波放
射源までの距離を計算する演算器と、その計算結果を表
示する表示器とから構成されている。
【0013】切替器は制御器からの制御によって、3個
の空中線からの信号のうちの2個を選択する。計測時に
おいては時間差計測回路の出力がゼロすなわち時間差が
ゼロになるように回転台を回す。その状態で、別の空中
線に切替えて時間差を計測し、演算器で計算することに
よって、電波放射源までの距離を求めることができる。
よって、受信した目標信号のみを用いて自装置から電波
放射源までの距離が正確に求められる。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施例について
図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例によ
る目標信号距離測定装置の構成を示すブロック図であ
る。図において、本発明の一実施例による目標信号距離
測定装置は空中線11〜13と、切替器14と、回転台
15と、時間差計測回路16と、演算器17と、制御器
18と、表示器19とから構成されている。
【0015】空中線11〜13は回転台15上において
同一直線上に夫々配置されており、空中線11,12の
間及び空中線12,13の間は夫々同じ間隔となってい
る。すなわち、空中線11,13は空中線12を挟んで
対称に配置されている。また、空中線11〜13は空中
線12の中心軸を中心として回転台15によって回転さ
れるよう構成されている。
【0016】切替器14は制御器18の制御に基づいて
空中線11〜13各々の出力信号のうちの2つを選択し
て時間差計測回路16に出力する。回転台15は制御器
18の制御に基づいて両端の空中線11,13を中央の
空中線12を支点として回転させる。
【0017】時間差計測回路16は切替器14で選択さ
れた2つの信号の受信時間差をそれらの信号の搬送波の
位相差から計測し、その計測値を演算器17及び制御器
18に夫々出力する。演算器17は制御器18の制御に
基づいて時間差計測回路16の計測値を用いて図示せぬ
電波放射源までの距離を算出する。表示器19はこの演
算器17の演算結果を表示する。
【0018】制御器18は電波放射源までの距離測定の
開始時に、空中線11,13各々の出力信号を選択する
よう切替器14を制御する。その後、制御器18は時間
差計測回路16の計測結果が「0」、つまり空中線1
1,13各々の出力信号の受信時間差が「0」となるよ
うに回転台15で空中線11,13を回転させる。
【0019】制御器18は時間差計測回路16の計測結
果が「0」になると、すなわち電波放射源と空中線12
と空中線11,13のうちの一方とが直角三角形の各頂
点をなす位置にくると、空中線11,13各々の出力信
号のうちの一方と空中線12の出力信号とを選択するよ
う切替器14を制御する。
【0020】図2(a)は図1の空中線11,13の出
力信号に受信時間差がない場合における空中線11〜1
3と電波放射源との位置関係を示す図であり、図2
(b)は図1の空中線11,13の出力信号に受信時間
差がある場合における空中線11〜13と電波放射源と
の位置関係を示す図であり、図3は電波放射源までの距
離計算を説明するための図である。これら図1〜図3を
用いて本発明の一実施例による電波放射源までの距離の
算出方法について説明する。
【0021】最初に、制御器18は切替器14で空中線
11,13を選択するよう制御し、切替器14で選択さ
れた2個の信号の時間差を時間差計測回路16で計測す
る。制御器18は時間差計測回路16で計測される時間
差がゼロになるように回転台15で空中線11,13を
回転させる。
【0022】制御器18は時間差計測回路16で計測さ
れる時間差がゼロになると、切替器14で空中線12と
空中線11,13のうちの一方とを選択するよう制御
し、切替器14で選択された2個の信号の時間差を時間
差計測回路16で計測する。この時、制御器18は演算
器17に電波放射源20までの距離の演算を指示し、演
算器17で電波放射源20までの距離を計算する。ここ
で、演算器17による電波放射源20までの距離の計算
について図2及び図3を用いて説明する。尚、図2
(a)において、電波放射源20の位置をaとし、空中
線11〜13各々の位置をd,b,cとする。この場
合、電波放射源20と中央の空中線12との距離をRと
し、空中線11,13各々と空中線12との距離をLと
し、電波放射源20と両端の空中線11,13各々との
距離をr1,r2とする。
【0023】また、図2(b)において、電波放射源2
0の位置をa′とし、空中線11〜13各々の位置を
d′,b′,c′とする。この場合、電波放射源20と
両端の空中線11,13各々との距離をr1′,r2′
とする。
【0024】制御器18が時間差計測回路16で計測さ
れる時間差をゼロとする制御を行う前の状態は空中線1
1,13各々と電波放射源20との位置関係が図2
(b)に示すようになる。この場合、電波放射源20と
両端の空中線11,13各々との距離r1′,r2′の
関係はr1′>r2′となり、空中線11,13各々で
受信される電波放射源20からの信号に(r1′−r
2′)に比例した時間差が生ずる。
【0025】上記の状態で、時間差がゼロとなるように
中央の空中線12を支点として空中線11,13各々を
回転させると、図2(a)に示すようになり、電波放射
源20と両端の空中線11,13各々との距離r1,r
2の関係はr1=r2となる。すなわち、図2(a)に
示す三角形acdは二等辺三角形となり、ab⊥cdと
なる。
【0026】上記の二等辺三角形acdの半分の直角三
角形abcを抜き出したものを図3に示す。図3におい
て、辺abの長さをRとし、辺acの長さをr1=(R
+ΔR)とし、辺bcの長さをLとすると、ピタゴラス
の定理によって、 R2 +L2 =(R+ΔR)2 ・・・・(3) という式が成り立つ。
【0027】この(3)式を変形して辺abの長さRを
求めると、 R=(L2 −ΔR2 )/2ΔR ・・・・(3)′ となる。
【0028】(3)′式のLは中央の空中線12と両端
の空中線11,13各々との間の距離であり、ΔRは空
中線12からの信号と空中線13からの信号との間の時
間差から求まる距離である。すなわち、ΔRは時間差を
Δtとすると、 ΔR=C/Δt ・・・・(4) という式で求められる。ここでCは光速である。よっ
て、電波放射源20と空中線12との間の距離Rは
(3)′及び(4)によって簡単に求めることができ
る。尚、空中線11〜13は3個以上の奇数個であれ
ば、上記の処理が可能である。その場合、中央の空中線
12からの距離を対応する空中線同士で同じにすれば良
い。
【0029】このように、電波放射源20からの電波を
受信する空中線11〜13を同一直線上に配置し、処理
開始時に制御器18の制御によって両端の空中線11,
13の時間差をゼロとした後に、両端の空中線11,1
3のうちの一方と中央の空中線12との時間差を基に電
波放射源20までの距離Rを演算器17で計算すること
によって、三角関数を必要としない簡単な計算で距離を
測定することができる。 また、複数の空中線11〜1
3で同一信号を同時に受信して距離を計算することで、
従来のような伝搬路の損失を用いる必要が無くなるの
で、伝搬路の状況変化による受信レベルの変動が測定精
度に影響しない。よって、受信した目標信号のみを用い
て自装置から電波放射源20までの距離を正確に求める
ことができる。
【0030】さらに、時間差をゼロとした時の回転角か
ら方位を求めることが可能なので、電波放射源20の概
略の方位が分かる。さらにまた、受信レベルに、距離に
応じた自由空間での伝搬ロスを加えることによって放射
電力を求めることも可能であるので、電波放射源20の
概略の放射電力を推定することができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
波放射源からの電波を受信する3以上の奇数個の空中線
を一直線上に配置し、中央の空中線以外の対応する空中
線間の受信時間差をゼロとしてから、中央の空中線と他
の空中線との間の受信時間差を測って自装置から電波放
射源までの距離を計算することによって、受信した目標
信号のみを用いて自装置から電波放射源までの距離を正
確に求めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による目標信号距離測定装置
の構成を示すブロック図である。
【図2】(a)は図1の空中線の出力信号に受信時間差
がない場合における空中線と電波放射源との位置関係を
示す図、(b)は図1の空中線の出力信号に受信時間差
がある場合における空中線と電波放射源との位置関係を
示す図である。
【図3】電波放射源までの距離計算を説明するための図
である。
【図4】従来の目標信号距離測定装置を示すブロック図
である。
【符号の説明】
11〜13 空中線 14 切替器 15 回転台 16 時間差計測回路 17 演算器 18 制御器 19 表示器 20 電波放射源

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電波放射源から放射される電波を受信し
    て自装置から前記電波放射源までの距離を測定する目標
    信号距離測定装置であって、前記電波放射源からの電波
    を受信する第1の空中線と、前記電波放射源からの電波
    を受信しかつ前記第1の空中線の中心軸に直交する直線
    上に前記第1の空中線を中心として対称に配設された第
    2及び第3の空中線と、前記第1から第3の空中線各々
    の出力信号のうちの2つを選択する切替手段と、前記切
    替手段で選択された2つの出力信号間の受信時間差を計
    測する計測手段と、前記第1から第3の空中線を搭載し
    かつ前記第1の空中線の中心軸を中心として前記第1か
    ら第3の空中線を回動する回動手段と、前記計測手段の
    計測結果に基づいて前記電波放射源と前記第1の空中線
    と前記第2及び第3の空中線のうちの一方とが夫々直角
    三角形の各頂点となるように前記回動手段を制御する制
    御手段と、前記制御手段による前記回動手段の制御後に
    前記第1の空中線の出力信号と前記第2及び第3の空中
    線のうちの一方の出力信号との間の受信時間差を基に自
    装置から前記電波放射源までの距離を算出する演算手段
    と、前記演算手段の演算結果を表示する表示手段とを有
    することを特徴とする目標信号距離測定装置。
  2. 【請求項2】 前記計測手段は、前記切替手段で選択さ
    れた2つの出力信号各々の位相差から前記受信時間差を
    計測するよう構成したことを特徴とする請求項1記載の
    目標信号距離測定装置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、前記第2及び第3の空
    中線の出力信号間の受信時間差がゼロとなるまで前記回
    動手段を制御するよう構成したことを特徴とする請求項
    1または請求項2記載の目標信号距離測定装置。
  4. 【請求項4】 前記電波放射源までの距離を測定する処
    理の開始時に前記切替手段が前記第2及び第3の空中線
    各々の出力信号を選択するよう制御しかつ前記制御手段
    による前記回動手段の制御後に前記切替手段が前記第1
    の空中線の出力信号と前記第2及び第3の空中線のうち
    の一方の出力信号とを選択するよう制御する手段を含む
    ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか記載
    の目標信号距離測定装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009536314A (ja) * 2006-01-19 2009-10-08 テールズ 編隊を組む宇宙船グループ内の一宇宙船用の、2周波数信号を解析することによる相対位置制御装置
CN107607934A (zh) * 2017-08-31 2018-01-19 清华大学 一种时差、频差、频差变化率联合估计方法

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