JPH10282203A - 待ち受け型適応整相方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 待ち受け型適応整相器の性能をほとんど劣化
させることなく、適応整相方位を変化させることができ
る待ち受け型適応整相方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 複数のセンサで構成されるセンサアレイ
で受信した信号に対して、整相方位以外から到来する信
号を適応フィルタにより適応的に除去する適応整相器を
複数の方位に対して実施した待ち受け型適応整相方法に
おいて、重み係数管理器３、方位制御器４および適応整
相器２−１〜２Ｍを設け、前記適応整相処理の待ち受け
整相方位を変更し、この変更した整相方位に関する適応
フィルタの重み係数を現在の重み係数から補間し、適応
整相処理の整相方位を変更した場合に、変更した方位に
関する重み係数の初期値を現在の重み係数から算出する
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ソーナー等におい
て、目標の方位等の推定のために、複数のセンサで構成
されたセンサアレイを用い、干渉波を適応的に除去する
ことによって、目標信号のみを抽出する適応整相を複数
の方位に対して実施した待ち受け型の適応整相方法及び
その装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の待ち受け型の適応整相方
法の一つとして、拘束マトリックス（Ｂｌｏｃｋ Ｍａ
ｔｒｉｘ）による適応整相器を複数並列に構成した適応
整相方法がある。図７は従来の待ち受け型の適応整相シ
ステムの構成図であり、図８はｍ番目の整相方位におけ
る拘束マトリックスを用いた適応整相器の構成図であ
る。

【０００３】これらの図において、１はＮ個のセンサア
レイの入力端子で、４は方位制御器、４０−１〜４０−
ＭはＭ個の待ち受け整相方位に対応する適応整相器、５
は適応整相器の出力端子である。また、１６−１〜１６
−Ｎはセンサアレイの入力端子１−１〜１−Ｎに接続さ
れた適応整相器４０−ｍの接続端子、１７は方位制御器
４との接続端子、１８は位相補償器、１９は空間窓乗算
器、２０はＢＭ（Ｂｌｏｃｋ Ｍａｔｒｉｘ）乗算器、
２１および２３は加算器、２４は減算器、４１−１〜４
１−ＬはＬ個のリファレンス信号のフィルタリング処理
を行う適応フィルタ、２５は出力端子５−ｍに接続され
た適応整相器４０−ｍの接続端子である。

【０００４】次に、動作について説明すると、Ｎ個のセ
ンサアレイで受信された信号は、ディジタル信号の時系
列データとして入力端子１−１〜１−Ｎを通じて、適応
整相器４０−１〜４０−Ｍに入力される。方位制御器４
は予め設定された、或いは外部からの方位指定指示に基
づき、各適応整相器で担当する整相方位θ１，θ２，
…，θＭを適応整相器４０−１〜４０−Ｍにそれぞれ出
力する。

【０００５】適応整相器４０−１は接続端子１６−１〜
１６−Ｎを通じて、入力端子１−１〜１−ＮからＮ個の
センサアレイの時系列データを位相補償器１８に取り込
むと共に、方位制御器４からの整相方位θ１を接続端子
１７を通じて位相補償器１８に取り込む。位相補償器１
８は接続端子１７から入力した整相方位θ１の方向に各
センサからの時系列データの位相を合わせるため、各セ
ンサの遅延時間τ（θ１，ｎ）を算出すると共に、次の
式（１）により遅延処理を行い、その結果を空間窓乗算
器１９およびＢＭ乗算器２０に出力する。ここで、遅延
時間τ（θ１，ｎ）だけ遅延した時刻にサンプル点が存
在しない場合には、最も近いサンプル点を採用する方法
や補間等の処理により、回りのサンプル点から求める方
法等各種の算出方法を適用することができる。

【０００６】

【数１】

【０００７】

【数２】

【０００８】ただし、Ｘ_n （ｋ） ：ｎ番目のセンサの
位相補償器への入力 ＸＢ_1n（ｋ）：ｎ番目のセンサのθ１方位への位相補償
出力 ｐ（ｎ） ：ｎ番目のセンサの音響中心からの位置ベ
クトル ｅ（θ１） ：整相方位θ１への単位ベクトル 〈ａ，ｂ〉 ：ベクトルａとベクトルｂの内積 ｃ ：音速 ｋ ：サンプル番号 空間窓乗算器１９は位相補償器１８から入力した遅延処
理結果に対して、各センサ毎にシェーディング係数Ｓ₁
〜Ｓ_N をそれぞれ乗算し、その結果を加算器２１に出力
する。

【０００９】加算器２１は空間窓乗算器１９から入力し
た各センサ毎の乗算結果に対して、各サンプル毎に加算
処理を行うことにより、整相方位に最大感度を有するビ
ームを形成し、その結果を減算器２４に出力する。一
方、ＢＭ乗算器２０は位相補償器１８から入力した遅延
処理結果に対して、次式に示すように拘束マトリックス
を乗算することにより、整相方位に零感度を有するナル
（Ｎｕｌｌ）ビームをＬ本作成し、その結果を、適応フ
ィルタ４１−１〜４１−Ｌにそれぞれ出力する。

【００１０】

【数３】

【００１１】ただし、ＸＢ_1n（ｋ）：ｎ番目のセンサの
θ１方位への位相補償出力 Ｙ_1j（ｋ） ：θ１方位に関するｊ番目のナル（Ｎｕｌ
ｌ）整相出力 Ｂ_ji（ｋ） ：ｊ番目のナル（Ｎｕｌｌ）に対するｉ番
目のセンサの拘束係数 ここで、ブロックマトリックスの要素である拘束係数Ｂ
_jiは、整相方位の感度を零にする条件である次の式
（４）の関係を満足する限り、０次拘束、１次微係数拘
束等、その他の任意の拘束をかけることができる。

【００１２】

【数４】

【００１３】適応フィルタ４１−１〜４１−Ｌは、重み
係数ｈ_1j（１）〜ｈ_1j（Ｑ）（ｊ＝１，２，…，Ｌ）
で、フィルタリング処理を行うＦＩＲフィルタと、この
重み係数の更新を行う重み係数更新処理で構成される。
適応フィルタ４１−１はＢＭ乗算器２０からの乗算結果
Ｙ₁₁（ｋ）を入力して、重み係数ｈ₁₁（１）〜ｈ
₁₁（Ｑ）を用いて、次の式（５）の畳み込み演算（ｊ＝
１）により、フィルタリング処理を行い、その結果を加
算器２３に出力する。

【００１４】

【数５】

【００１５】ただし、Ｙ_1j（ｋ） ：θ１方位に関する
ｊ番目のナル（Ｎｕｌｌ）整相出力 Ｚ_1j（ｋ） ：θ１方位に関するｊ番目のナル（Ｎｕｌ
ｌ）に対する適応フィルタ出力適応フィルタ４１−２〜
４１−Ｌに関しても、同様にそれぞれＢＭ乗算器２０ からの乗算結果Ｙ₁₂（ｋ）〜Ｙ_1L（ｋ）をそれぞれ入力
して、重み係数ｈ_1j（１）〜ｈ_1j（Ｑ）（ｊ＝２，…，
Ｌ）を用いて、上記式（５）の畳み込み演算によりフィ
ルタリング処理を行い、その結果をそれぞれ加算器２３
に出力する。 加算器２３は適応フィルタ４１−１〜４
１−Ｌからのフィルタリング結果Ｚ₁₁（ｋ）〜Ｚ
_1L（ｋ）に対して、各サンプル毎に加算処理を行い、そ
の結果を減算器２４に出力する。

【００１６】減算器２４は加算器２１から入力された前
記整相方位に最大感度を有するビームから、加算器２３
から入力された前記整相方位に零感度を有するビームの
フィルタリング結果を減算することにより、整相方位以
外の信号成分の低減を図り、その結果Ｅ₁ （ｋ）を接続
端子２５を通じて出力端子５−１に出力すると共に、適
応フィルタ４１−１〜４１−Ｌにフィードバックする。

【００１７】適応フィルタ４１−１は、前記整相方位以
外の信号成分の更なる低減化を図るため、次の式（６）
により、重み係数ｊ_1j（１）〜ｈ_1j（Ｑ）の更新処理
（ｊ＝１）を行う。ここで、正規化係数Ａの設定方法に
より、各種の更新アルゴリズムを選択することができ
る。

【００１８】

【数６】

【００１９】適応フィルタ４１−２〜４１−Ｌに関して
も、同様にそれぞれ上記式（６）により、重み係数ｈ_1j
（１）〜ｈ_1j（Ｑ）（ｊ＝２，…，Ｌ）の更新処理を行
う。以上適応整相器４０−１の動作について詳細に説明
したが、適応整相器４０−２〜４０−Ｍに関しても同様
に、方位制御器４からの整相方位θ２〜θＭに関して、
前記適応整相処理により、整相方位θ２〜θＭ以外の信
号成分の低減化を図り、その結果Ｅ₂ （ｋ）〜Ｅ
_M （ｋ）を出力端子５−２〜５−Ｍにそれぞれ出力す
る。

【００２０】出力端子５−１〜５−Ｍから出力された適
応整相出力は、周波数分析やパワー算出等各種の信号処
理の入力信号として使用される。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
待ち受け型の適応整相方法では、次のような問題点が存
在していた。従来の待ち受け型の適応整相方法では、方
位制御器４は存在するものの、その整相方位間隔を動的
に変化させることは考慮されていない。従って、目標信
号のＳＮ比が高い状況においては、適応整相器４０−１
〜４０−Ｍで形成される適応整相ビームのビーム幅（例
えば、整相方位の感度から−３ｄＢとなる方位幅で定義
される）が、その適応整相ビームで受信する信号のＳＮ
比に依存して細くなることから、目標方位と整相方位が
一致しなかった場合、目標を失探するという状況が発生
する。

【００２２】また、２つの目標が十分離れていて分離で
きている状態で、これらの目標が接近した場合、時刻と
共に現在の適応整相ビームの方位間隔では、方位間隔が
粗すぎることにより、分離できなくなる状況が発生す
る。これらの状況を打開するためには、事前に適応整相
器の段数を増加させ、密な方位間隔で配置するか、適応
整相器の段数は増加させずに、図６に示すように、通常
モードと拡大モードを設け、状況によって使い分けるか
のいずれかの方法が採用される。

【００２３】しかしながら、前者の方法ではハードウェ
ア規模を増加させることになるという問題点が存在す
る。また、後者の方法では、方位制御器４が新たな整相
方位を送出した場合、前回と異なった整相方位を受け取
った適応整相器は、その時点から適応フィルタの収束演
算が開始されることから、適応整相ビームが安定するま
で、一定時間待たなければならないという問題点が存在
する。

【００２４】そこで、本発明は、上記問題点を除去し、
待ち受け型適応整相器の性能をほとんど劣化させること
なく、適応整相方位を変化させることができる待ち受け
型適応整相方法及びその装置を提供することを目的とす
る。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕複数のセンサで構成されるセンサアレイで受信し
た信号に対して、整相方位以外から到来する信号を適応
フィルタにより適応的に除去する適応整相器を複数の方
位に対して実施した待ち受け型適応整相方法において、
前記適応整相処理の待ち受け整相方位を変更し、この変
更した整相方位に関する適応フィルタの重み係数を現在
の重み係数から補間し、前記適応整相処理の整相方位を
変更した場合に、この変更した方位に関する重み係数の
初期値を現在の重み係数から算出するようにしたもので
ある。

【００２６】〔２〕複数のセンサで構成されるセンサア
レイで受信した信号に対して、整相方位以外から到来す
る信号を適応フィルタにより適応的に除去する適応整相
器を複数の方位に対して実施した待ち受け型適応整相装
置において、前記適応整相処理の待ち受け整相方位を変
更する手段と、この変更した整相方位に関する適応フィ
ルタの重み係数を現在の重み係数から補間する手段と、
前記適応整相処理の整相方位を変更した場合に、変更し
た方位に関する重み係数の初期値を現在の重み係数から
算出する手段とを設けるようにしたものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の
第１実施例を示す待ち受け型適応整相システムの機能ブ
ロック図である。この図において、１はセンサアレイの
入力端子、２−１〜２−ＭはＭ個の待ち受け整相方位に
対応する適応整相器、３は重み係数管理器、４は方位制
御器、５は適応整相器の出力端子であるなお、本発明の
第１実施例と従来技術とでは、従来技術の構成に重み係
数管理器３を設け、方位制御器４および適応整相器２−
１〜２−Ｍと接続した点が異なっている。

【００２８】図２は本発明の第１実施例における重み係
数管理器３の詳細な構成図である。この図において、１
１は方位制御器４との接続端子、１２は補間器、１３−
１〜１３−Ｍは適応整相器２−１〜２−Ｍとの接続端
子、１４−１〜１４−Ｍは重み係数選択器、１５は重み
係数格納手段である。補間器１２および重み係数選択器
１４−１〜１４−Ｍは、方位制御器４から整相方位の情
報を取り込めるように、接続端子１１と接続されている
と共に、重み係数の補間または選択ができるように、重
み係数格納手段１５と接続されている。

【００２９】さらに、重み係数選択器１４−１〜１４−
Ｍは、適応整相器２−１〜２−Ｍから重み係数が取り込
めるように、接続端子１３−１〜１３−Ｍと接続されて
いる。 図３は本発明の第１実施例における適応整相器
２−ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）の詳細な構成を示す図で
ある。この図において、１６−１〜１６−Ｎはセンサア
レイの入力端子１−１〜１−Ｎに接続された適応整相器
２−ｍの接続端子、１７は方位制御器４との接続端子、
１８は位相補償器、１９は空間窓乗算器、２０はＢＭ
（Ｂｌｏｃｋ Ｍａｔｒｉｘ）乗算器、２１および２３
は加算器、２４は減算器、２２−１〜２２−ＬはＬ個の
リファレンス信号のフィルタリング処理を行う適応フィ
ルタ、２５は出力端子５−ｍに接続された適応整相器２
−ｍの接続端子、２６は重み係数管理器３との接続端子
である。

【００３０】なお、従来技術の適応整相器とこの第１実
施例とでは、従来技術の適応整相器における適応フィル
タ（ＡＤＦ）に対して、重み係数を出し入れする口を設
け、接続端子２６を通じて重み係数管理器３との間で入
出力できるように接続した点が異なっている。図４は本
発明の第１実施例における適応フィルタ２２−ｊ（ｊ＝
１，２，…，Ｌ）の詳細な構成例を示す図である。

【００３１】図中、２７はＢＭ乗算器２０との接続端
子、２８は減算器２４との接続端子、２９は重み係数更
新器、３０−１〜３０−Ｑは遅延素子、３１−０〜３１
−Ｑは乗算器、３２は加算器、３３は加算器２３との接
続端子、３４は適応整相器２−ｍの接続端子２６に接続
された適応フィルタ２２−ｊ（ｊ＝１，２，…，Ｌ）の
接続端子である。

【００３２】なお、従来技術の適応フィルタとこの第１
実施例とでは、従来技術の適応フィルタにおける重み係
数更新器に対して、重み係数を入出力できる口を設け、
接続端子３４および２６を通じて、重み係数管理器３に
入出力できるように接続した点が異なっている。本発明
の第１実施例を、図６に示すように、適応整相器の段数
が１１段（Ｍ＝１１）とし、適応整相器の分解能を途中
で２倍に上げる場合に関して、その動作を詳細に説明す
る。

【００３３】Ｎ個のセンサアレイで受信された信号は、
ディジタル信号の時系列データとして入力端子１−１〜
１−Ｎを通じて、適応整相器２−１〜２−Ｍに入力され
る。方位制御器４は予め設定された、或いは外部からの
方位指定指示に基づき、図６（ａ）に示すように、各適
応整相器で担当する整相方位φ０，φ２，…，φ２０を
適応整相器２−１〜２−Ｍにそれぞれ出力すると共に、
この整相方位を重み係数管理器３にも出力する。

【００３４】次に、適応整相器２−１の動作について詳
細に説明する。適応整相器２−１は接続端子１６−１〜
１６−Ｎを通じて、入力端子１−１〜１−ＮからＮ個の
センサアレイの時系列データを位相補償器１８に取り込
むと共に、方位制御器４からの整相方位φ０を接続端子
１７を通じて位相補償器１８に取り込む。

【００３５】位相補償器１８は接続端子１７から入力し
た整相方位φ０の方向に、各センサからの時系列データ
の位相を合わせるため、各センサの遅延時間τ（φ０，
ｎ）を前記式（２）により算出すると共に、前記式
（１）を用いて遅延処理を行い、その結果を空間窓乗算
器１９およびＢＭ乗算器２０に出力する。ここで、遅延
時間τ（φ０，ｎ）だけ遅延した時刻にサンプル点が存
在しない場合には、最も近いサンプル点を採用する方法
や補間等の処理により、回りのサンプル点から求める方
法等各種の算出方法が適用できる。

【００３６】空間窓乗算器１９は、位相補償器１８から
入力した遅延処理結果に対して、各センサ毎にシェーデ
ィング係数Ｓ₁ 〜Ｓ_N をそれぞれ乗算し、その結果を加
算器２１に出力する。加算器２１は空間窓乗算器１９か
ら入力した各センサ毎の乗算結果に対して、各サンプル
毎に加算処理を行うことにより、整相方位に最大感度を
有するビームを形成し、その結果を減算器２４に出力す
る。

【００３７】一方、ＢＭ乗算器２０は位相補償器１８か
ら入力した遅延処理結果に対して、前記式（３）を用い
て拘束マトリックスを乗算することにより、整相方位に
零感度を有するナル（Ｎｕｌｌ）ビームをＬ本作成し、
その結果を適応フィルタ２２−１〜２２−Ｌにそれぞれ
出力する。ここで、ブロックマトリックスの要素である
式（３）の拘束係数Ｂ_jiは、整相方位の感度を零にする
条件である前記式（４）の関係を満足する限り、０次拘
束、１次微係数拘束等、その他の任意の拘束をかけるこ
とができる。

【００３８】適応フィルタ２２−１はＢＭ乗算器２０か
らの第１のナル（Ｎｕｌｌ）ビーム出力Ｙ₁₁（ｋ）を接
続端子２７を通じて、遅延素子３０−１および乗算器３
１−０に入力する。遅延素子３０−１では、第１のナル
（Ｎｕｌｌ）ビーム出力Ｙ₁₁（ｋ）を一定時間遅延し、
この遅延した結果を遅延素子３０−２および乗算器３１
−１に出力する。乗算器３１−０は重み係数更新器２９
からの重み係数ｈ₁₁（１）と第１のナル（Ｎｕｌｌ）ビ
ーム出力Ｙ₁₁（ｋ）を乗算し、その結果を加算器３２に
出力する。遅延素子３０−２〜３０−Ｑおよび乗算器３
１−１〜３１−Ｑに関しても同様に動作する。

【００３９】これらの一連の動作により、加算器３２の
出力は前記式（５）の演算結果となる。加算器３２は、
この演算結果を出力端子３３を通じて加算器２３に出力
する。適応フィルタ２２−２〜２２−Ｌに関しても、同
様にそれぞれＢＭ乗算器２０から第２〜Ｌ番目のナル
（Ｎｕｌｌ）ビーム出力Ｙ₁₂（ｋ）〜Ｙ_1L（ｋ）をそれ
ぞれ入力して、重み係数ｈ_1j（１）〜ｈ_1j（Ｑ）（ｊ＝
２，…，Ｌ）を用いて、前記式（５）の畳み込み演算に
よりフィルタリング処理を行い、その結果をそれぞれ加
算器２３に出力する。

【００４０】加算器２３は適応フィルタ２２−１〜２２
−Ｌからのフィルタリング結果Ｚ₁₁（ｋ）〜Ｚ_1L（ｋ）
に対して、各サンプル毎に加算処理を行い、その結果を
減算器２４に出力する。減算器２４は加算器２１から入
力された前記整相方位に最大感度を有するビームから、
加算器２３から入力された前記１〜Ｌ番目のナル（Ｎｕ
ｌｌ）ビーム出力のフィルタリング結果の加算値を減算
することにより、整相方位以外の信号成分の低減化を図
り、その結果Ｅ₁ （ｋ）を接続端子２５を通じて、出力
端子５−１に出力すると共に、適応フィルタ２２−１〜
２２−Ｌにフィードバックする。

【００４１】適応フィルタ２２−１は、このフィードバ
ック結果を、接続端子２８を通じて重み係数更新器２９
に取り込み、前記整相方位以外の信号成分の更なる低減
化を図るため、前記式（６）により重み係数ｈ₁₁（１）
〜ｈ₁₁（Ｑ）の更新処理を行い、更新した重み係数を接
続端子３４および２６を通じて重み係数管理器３に出力
する。適応フィルタ２２−２〜２２−Ｌに関しても、同
様にそれぞれ前記式（６）により、重み係数ｈ_1j（１）
〜ｈ_1j（Ｑ）（ｊ＝２，…，Ｌ）の更新処理を行い、そ
の結果を重み係数管理器３に出力する。

【００４２】以上、適応整相器２−１の動作について詳
細に説明したが、適応整相器２−２〜２−Ｍに関しても
同様に、方位制御器４からの整相方位φ２〜φ２０に関
して、前記適応整相処理により整相方位φ２〜φ２０以
外の信号成分の低減化を図り、その結果Ｅ₂ （ｋ）〜Ｅ
_M （ｋ）を、出力端子５−２〜５−Ｍにそれぞれ出力す
ると共に、更新した重み係数ｈ_mj（１）〜ｈ_mj（Ｑ）
（ｍ＝２，…，Ｍ；ｊ＝１，…，Ｌ）を重み係数管理器
３に出力する。

【００４３】重み係数管理器３内の重み係数格納手段１
５は、図６に示すような利用形態の場合、方位総数はφ
０〜φ２０、重み係数の次数はＱとなるように構成す
る。重み係数管理器３は、適応整相器２−１〜２−Ｍか
らの更新した重み係数ｈ_mj（１）〜ｈ_mj（Ｑ）（ｍ＝
１，…，Ｍ；ｊ＝１，…，Ｌ）を接続端子１３−１〜１
３−Ｍを通して、重み係数選択器１４−１〜１４−Ｍに
それぞれ入力する。重み係数選択器１４−１は、今回の
整相方位φ０に相当する格納位置Ｈ_0j（１）〜Ｈ
_0j（Ｑ）（ｊ＝１，…，Ｌ）に重み係数ｈ_1j（１）〜ｈ
_1j（Ｑ）（ｊ＝１，…，Ｌ）を、重み係数選択器１４−
２はφ２に相当する格納位置Ｈ_2j（１）〜Ｈ_2j（Ｑ）
（ｊ＝１，…，Ｌ）に重み係数ｈ_2j（１）〜ｈ_2j（Ｑ）
（ｊ＝１，…，Ｌ）を、重み係数選択器１４−Ｍはφ２
０に相当する格納位置Ｈ_20j （１）〜Ｈ_{20 j} （Ｑ）（ｊ
＝１，…，Ｌ）に重み係数ｈ_Mj（１）〜ｈ_Mj（Ｑ）（ｊ
＝１，…，Ｌ）を格納する。

【００４４】補間器１２は方位制御器４からの整相方位
を接続端子１１を通じて入力する。ここで、接続端子１
１を通じて入力した整相方位が、前回と同じφ０，φ
２，…φ２０であった場合には、補間器１２は特に何も
動作しないが、図６（ｂ）に示すように、拡大モードに
変更され、方位制御器４から出力された整相方位が、φ
４，φ５，…，φ１４に変更された場合は、新しく追加
された整相方位φ５、φ７，…，φ１３（図６の破線で
示した方位）に相当する重み係数を、補間により求め
る。

【００４５】具体的には、各ナル（Ｎｕｌｌ）毎に補間
に必要となる重み係数を重み係数格納手段より入力し、
次の式で補間を実施した後、φ５，φ７，…，φ１３に
相当する格納位置Ｈ_rj（１）〜Ｈ_rj（Ｑ）（ｒ＝５，
７，…，１３；ｊ＝１，…，Ｌ）に補間処理により得ら
れた重み係数を格納する。

【００４６】

【数７】

【００４７】ここで、ａ１〜ａ４：補間係数 上記式（７）では、説明を簡単化するため、４次の補間
に関して定式化したが、補間の次数は任意の次数をとる
ことができ、また、補間係数に関してもｓｉｎｃ関数、
ベッセル関数等各種の補間関数を使用することができ
る。重み係数選択器１４−１〜１４−Ｍは、方位制御器
４からの整相方位を接続端子１１を通じて入力し、整相
方位に応じた重み係数を重み係数格納手段１５から読み
取った後、接続端子１３−１〜１３−Ｍ、接続端子２６
および接続端子３４を通じて、重み係数更新器２９に出
力する。

【００４８】従って、方位制御器４からの整相方位が前
回と同じφ０，φ２，…，φ２０であった場合には、各
適応整相器２−１〜２−Ｍの適応フィルタ２２−１〜２
２−Ｌで更新した重み係数が、再度重み係数更新器２９
に設定されるが、方位制御器４から出力された整相方位
が、φ４，φ５，…，φ１４に変更された場合には、そ
れまで更新されていたφ４，φ６，…，φ１４の重み係
数に加えて、補間処理により算出した、φ５，φ７，
…，φ１３の重み係数が、適応整相器２−１〜２−Ｍに
再配置され、以後同様に処理されていく。

【００４９】出力端子５−１〜５−Ｍから出力された適
応整相出力は、周波数分析やパワー算出等各種の信号処
理の入力信号として使用される。このように、第１実施
例によれば、各適応整相器で更新された重み係数が、１
つのナル（Ｎｕｌｌ）の１つの方位に対しては、ＦＩＲ
フィルタのインパルス応答となるのと同様に、１つのナ
ル（Ｎｕｌｌ）の１種類の重みの方位方向の特性〔例え
ば、ｊ番目のナル（Ｎｕｌｌ），ｑ番目の重み係数の方
位特性はｈ_0j（ｑ）〜ｈ_20j （ｑ）で与えられる〕は、
その重み系列の空間的なインパルス応答になることか
ら、その値は連続的に変化することに着目して、適応整
相器の整相方位が変化した場合、これまで更新した重み
係数を用いて、新しく設定された整相方位に関する適応
整相器の重み係数を、各ナル（Ｎｕｌｌ）各重み係数の
系列毎に方位方向に補間することにより算出し、補間に
より算出した重み係数を用いて、新しい整相方位に対す
る適応整相を実施するようにしたので、図６に示すよう
に、適応整相器の整相方位のビーム間隔の細かさを２倍
に上げる等、適応整相方位を動的に変化させた場合で
も、各適応整相器への整相方位の動的な割り当てが容易
にできるようになり、かつ、新しく設定された整相方位
に関しても、補間で算出されることから、待ち受け型適
応整相器の性能をほとんど劣化させることなく、適応整
相方位を変化させることができる。

【００５０】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図５は本発明の第２実施例を示す待ち受け型適応整
相器の機能ブロック図である。なお、第１実施例と同じ
部分については同一の番号を付している。図５におい
て、３５−１，３５−２，…，３５−ＮはＦＦＴ処理
器、３６−１，３６−２，…，３６−Ｍは周波数領域に
おける適応整相器、３７は周波数領域での重み係数を扱
う重み係数管理器、３８−１，３８−２，…，３８−Ｍ
は周波数領域で適応整相を実施した場合の出力端子であ
る。

【００５１】第１実施例では、Ｎ個のセンサアレイの時
系列データを用いて時間領域で適応整相する場合の待ち
受け型適応整相方法について説明したが、この第２実施
例では、このＮ個のセンサアレイの時系列データを周波
数領域に変換し、周波数領域で待ち受け型の適応整相を
実施するようにしている。以下、第１実施例と構成の異
なる点を中心に、その動作について説明する。

【００５２】Ｎ個のセンサアレイで受信された信号は、
ディジタル信号の時系列データとして、入力端子１−１
〜１−Ｎを通じて、ＦＦＴ処理器３５−１〜３５−Ｎに
入力される。ＦＦＴ処理器３５−１〜３５−Ｎは、入力
端子１−１〜１−Ｎから入力される時系列データに対し
て、それぞれ一定の時間幅で時系列データをオーバーラ
ップさせながら切り出し、この切り出した時系列データ
に適当な窓関数をかけた後、高速フーリエ変換（ＦＦ
Ｔ）により、ＮＦ個の周波数ビンに分割し、この分割し
た結果を適応整相器３６−１〜３６−Ｍに出力する。

【００５３】適応整相器３６−１〜３６−Ｍは、構成的
には図３と同じ構成となるが、その処理内容が異なる。
図３を用いて適応整相器３６−１の動作について説明す
る。適応整相器３６−１は、接続端子１６−１〜１６−
Ｎを通じて、Ｎ個のセンサアレイの時系列データのＦＦ
Ｔ結果を位相補償器１８に取り込むと共に、方位制御器
４から整相方位φ０を接続端子１７を通じて、位相補償
器１８に取り込む。

【００５４】位相補償器１８は接続端子１７から入力し
た整相方位φ０の方向に、各センサからの時系列データ
のＦＦＴ結果に対して位相を合わせるため、各センサの
遅延時間τ（φ０，ｎ）を前記式（２）を用いて算出す
ると共に、次の式（８）を用いて位相補償処理を行い、
その結果を空間窓乗算器１９およびＢＭ乗算器２０に出
力する。

【００５５】

【数８】

【００５６】ただし、Ｘ_n （ｋ，κ） ：ｎ番目のセン
サの位相補償器への入力 ＸＢ_1n（ｋ，κ）：ｎ番目のセンサのθ１方位への位相
補償出力 ｆ（κ） ：κ番目の周波数ビンの中心周波数 ｋ ：サンプル番号 空間窓乗算器１９は位相補償器１８から入力した位相補
償結果の各周波数ビンに対して、各センサ毎にシェーデ
ィング係数Ｓ₁ 〜Ｓ_N をそれぞれ乗算し、その結果を加
算器２１に出力する。

【００５７】加算器２１は空間窓乗算器１９から入力し
た各センサ毎の乗算結果に対して、各サンプル各周波数
ビン毎に加算処理を行うことにより、整相方位に最大感
度を有するビームを形成し、その結果を減算器２４に出
力する。一方、ＢＭ乗算器２０は、位相補償器１８から
入力した位相補償結果に対して、前記式（３）を用いて
拘束マトリックスを乗算することにより、整相方位に零
感度を有するナル（Ｎｕｌｌ）ビームをＬ本作成し、そ
の結果を適応フィルタ２２−１〜２２−Ｌにそれぞれ出
力する。

【００５８】周波数領域での適応フィルタ２２−１〜２
２−Ｌは時間領域の場合とは異なり、複素乗算器で構成
される。適応フィルタ２２−１〜２２−Ｌは、ＢＭ乗算
器２０からのナル（Ｎｕｌｌ）整相出力に対して、次の
式（９）を用いてフィルタリング処理を行い、その結果
を加算器２３に出力する。

【００５９】

【数９】

【００６０】ただし、Ｙ_1j（ｋ，κ） ：θ１方位に関
するｊ番目のナル（Ｎｕｌｌ）整相出力 Ｗ_1j（κ） ：θ１方位、ｊ番目のナル（Ｎｕｌ
ｌ）に対する重み係数 Ｚ_1j（ｋ，κ） ：θ１方位、ｊ番目のナル（Ｎｕｌ
ｌ）に対する適応フィルタ出力 κ ：周波数ビン番号 加算器２３は適応フィルタ２２−１〜２２−Ｌからのフ
ィルタリング結果Ｚ₁₁（ｋ，κ）〜Ｚ_1L（ｋ，κ）に対
して、各サンプル各周波数ビン毎に加算処理を行い、そ
の結果を減算器２４に出力する。

【００６１】減算器２４は加算器２１から入力された前
記整相方位に最大感度を有するビームから、加算器２３
から入力された前記１〜Ｌ番目のナル（Ｎｕｌｌ）ビー
ム出力のフィルタリング結果の加算値を各周波数ビン毎
に減算することにより、整相方位以外の信号成分の低減
を図り、その結果Ｅ₁ （ｋ，κ）を接続端子２５を通じ
て、出力端子３８−１に出力すると共に、適応フィルタ
２２−１〜２２−Ｌにフィードバックする。

【００６２】適応フィルタ２２−１は、そのフィードバ
ック結果を重み係数更新器に取り込み、前記整相方位以
外の信号成分の更なる低減化を図るため、次の式（１
０）により、重み係数Ｗ_1j（１）〜Ｗ_1j（ＮＦ）の更新
処理（ｊ＝１）を行い、更新した重み係数を接続端子２
６を通じて、重み係数管理器３７に出力する。適応フィ
ルタ２２−２〜２２−Ｌに関しても、同様にそれぞれ
次の式（１０）により、重み係数Ｗ_1j（１）〜Ｗ_1j（Ｎ
Ｆ）（ｊ＝２，…，Ｌ）の更新処理を行い、その結果を
重み係数管理器３７に出力する。

【００６３】

【数１０】

【００６４】ただし、Ｙ^* _1j（ｋ，κ）：θ１方位に関
するｊ番目のナル（Ｎｕｌｌ）整相出力の複素共役 Ｅ₁ （ｋ，κ） ：θ１方位に関する適応整相出力（減
算器２４の結果） μ ：収束係数 Ａ ：正規化係数 以上、適応整相器３６−１の動作について詳細に説明し
たが、適応整相器３６−２〜３６−Ｍに関しても、同様
の処理となる。

【００６５】次に、本発明の第２実施例における重み係
数管理器３７の動作について説明する。重み係数管理器
３７は、構成的には図２の構成と同じ構成であるが、そ
の処理内容が異なるので、図２を用いて重み係数管理器
３７の動作の説明を行う。重み係数管理器３７内の重み
係数格納手段１５は、図６に示すような利用形態の場
合、方位総数はφ０〜φ２０、第２実施例の場合に関し
ては、重み係数の次数の代わりに処理する周波数ビン数
となり、そのサイズはＮＦとなるように構成する。な
お、重み係数格納手段１５の格納単位は、第１実施例の
場合とは異なり、複素数となる。

【００６６】重み係数管理器３７は、適応整相器３６−
１〜３６−Ｍからの更新した重み係数Ｗ_mj（１）〜Ｗ_mj
（ＮＦ）（ｍ＝１，…，Ｍ；ｊ＝１，…，Ｌ）を接続端
子１３−１〜１３−Ｍを通して、重み係数選択器１４−
１〜１４−Ｍにそれぞれ入力する。そして、重み係数選
択器１４−１は、今回の整相方位φ０に相当する格納位
置Ｈ_0j（１）〜Ｈ_0j（ＮＦ）（ｊ＝１，…，Ｌ）に重み
係数Ｗ_1j（１）〜Ｗ_1j（ＮＦ）（ｊ＝１，…，Ｌ）を、
重み係数選択器１４−２はφ２に相当する格納位置Ｈ_2j
（１）〜Ｈ_2j（ＮＦ）（ｊ＝１，…，Ｌ）に重み係数Ｗ
_2j（１）〜Ｗ_2j（ＮＦ）（ｊ＝１，…，Ｌ）を、重み係
数選択器１４−Ｍは、φ２０に相当する格納位置Ｈ_20j
（１）〜Ｈ_20j （ＮＦ）（ｊ＝１，…，Ｌ）に重み係数
Ｗ_Mj（１）〜Ｗ_Mj（ＮＦ）（ｊ＝１，…，Ｌ）を格納す
る。

【００６７】補間器１２は方位制御器４からの整相方位
を接続端子１１を通じて入力する。ここで、接続端子１
１を通じて入力した整相方位が、前回と同じφ０，φ
２，…，φ２０であった場合には、補間器１２は特に何
も動作しないが、図６（ｂ）に示すように、拡大モード
に変更され、方位制御器４から出力された整相方位が、
φ４，φ５，…φ１４に変更された場合は、新しく追加
された整相方位φ５，φ７，…φ１３（図６の破線で示
した方位）に相当する重み係数を補間により求める。

【００６８】具体的には、各ナル（Ｎｕｌｌ）毎に補間
に必要となる重み係数を、重み係数格納手段により入力
し、前記式（７）で補間を実施した後、φ５，φ７，…
φ１３に相当する格納位置Ｈ_rj（１）〜Ｈ_rj（ＮＦ）
（ｒ＝５，７，…，１３；ｊ＝１，…，Ｌ）に補間処理
により得られた重み係数を格納する。ただし、前記式
（７）の補間処理は重み係数が複素数であることが、第
１実施例の場合と異なっているが、補間処理の補間の次
数や補間係数に関しては、第１実施例と同様に各種の値
や関数を使用することができる。

【００６９】重み係数選択器１４−１〜１４−Ｍは、方
位制御器４からの整相方位を接続端子１１を通じて入力
し、整相方位に応じた重み係数を重み係数格納手段１５
から読み取った後、接続端子１３−１〜１３−Ｍおよび
接続端子２６を通じて、適応フィルタ２２−１〜２２−
Ｌ内の重み係数更新器に出力する。従って、方位制御器
４からの整相方位が前回と同じφ０，φ２，…，φ２０
であった場合には、各適応整相器３６−１〜３６−Ｍの
適応フィルタ２２−１〜２２−Ｍで更新した重み係数
が、再度、重み係数更新器に設定されるが、方位制御器
４から出力された整相方位が、φ４，φ５，…φ１４に
変更された場合には、それまで更新されていたφ４，φ
６，…φ１４の重み係数に加えて、補間処理により算出
したφ５，φ７，…φ１３の重み係数が適応整相器３６
−１〜３６−Ｍに再配置され、以後、同様に処理されて
いく。

【００７０】出力端子３８−１〜３８−Ｍから出力され
た周波数領域での適応整相出力は、周波数分析やパワー
算出等各種の信号処理の入力信号として使用される。こ
のように第２実施例によれは、Ｎ個のセンサアレイの時
系列データをＦＦＴ処理により周波数領域に変換し、周
波数領域で待ち受け型の適応整相を実施するようにした
ので、第１実施例と同様の効果が期待できる。

【００７１】また、本発明は、以下のような利用形態を
有する。第１および第２の実施例では、適応整相器の構
成として、拘束マトリックスを用いてナル（Ｎｕｌｌ）
ビームを作り、このナル（Ｎｕｌｌ）ビームを適応フィ
ルタの入力として、整相方向以外から到来する信号成分
を除去する、Ｇｒｉｆｆｉｔｈ−Ｊｉｍ型の適応整相器
を用いた待ち受け型適応整相方法の例を説明したが、Ｆ
ｒｏｓｔ型のような他の適応整相器に関しても、その重
み係数に対して重み係数管理器を適用すれば、同様な効
果を得ることができる。

【００７２】また、この実施例では、図６を用いて方位
分解能を２倍に上げる場合の例について詳細に説明した
が、重み係数格納手段の構成を適当に取ることにより、
切替時の精度は代わるものの、４倍、８倍等、任意の方
位分解能を選べるように構成しても構わないし、その方
位間隔も等間隔でなくても構わない。上記した実施例の
装置は、集積回路を用いた個別回路で構成してもよい
し、或いはディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳ
Ｐ）等でソフト的に構成しても良い。

【００７３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００７４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、適応整相器の整相方位が変化した場合、これま
で更新した重み係数を用いて、新しく設定された整相方
位に関する適応整相器の重み係数を、各ナル（Ｎｕｌ
ｌ）各重み係数の系列毎に方位方向に補間することによ
り算出し、補間により算出した重み係数を用いて、新し
い整相方位に対する適応整相を実施するようにしたの
で、適応整相器の整相方位のビーム間隔の細かさを２倍
に上げるなど、適応整相方位を動的に変化させた場合で
も、各適応整相器への整相方位の動的な割り当てが容易
にできるようになり、かつ、新しく設定された整相方位
に関しても、補間で算出されることから、待ち受け型適
応整相器の性能をほとんど劣化させることなく、適応整
相方位を変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す待ち受け型適応整相
システムの機能ブロック図である。

【図２】本発明の第１実施例における重み係数管理器の
詳細な構成図である。

【図３】本発明の第１実施例における適応整相器の詳細
な構成例を示す図である。

【図４】本発明の第１実施例における適応フィルタの詳
細な構成例を示す図である。

【図５】本発明の第２実施例を示す待ち受け型適応整相
器の機能ブロック図である。

【図６】待ち受け型適応整相器の実施形態の説明図であ
る。

【図７】従来の待ち受け型適応整相システムの構成図で
ある。

【図８】ｍ番目の整相方位における拘束マトリックスを
用いた適応整相器の構成図である。

【符号の説明】

１，１−１〜１−Ｎ センサアレイの入力端子 ２−１〜２−Ｍ Ｍ個の待ち受け整相方位に対応する
適応整相器 ３ 重み係数管理器 ４ 方位制御器 ５，５−１〜５−Ｍ 適応整相器の出力端子 １１ 方位制御器との接続端子 １２ 補間器 １３−１〜１３−Ｍ，１６−１〜１６−Ｎ，１７ ２
５，２６，２７，２８，３３，３４ 接続端子 １４−１〜１４−Ｍ 重み係数選択器 １５ 重み係数格納手段 １８ 位相補償器 １９ 空間窓乗算器 ２０ ＢＭ（Ｂｌｏｃｋ Ｍａｔｒｉｘ）乗算器 ２１，２３，３２ 加算器 ２２−１〜２２−Ｌ 適応フィルタ ２４ 減算器 ２９ 重み係数更新器 ３０−１〜３０−Ｑ 遅延素子 ３１−０〜３１−Ｑ 乗算器 ３５−１〜３５−Ｎ ＦＦＴ処理器 ３６−１〜３６−Ｍ 周波数領域における適応整相器 ３７ 周波数領域での重み係数を扱う重み係数管理器 ３８−１〜３８−Ｍ 出力端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のセンサで構成されるセンサアレイ
   で受信した信号に対して、整相方位以外から到来する信
   号を適応フィルタにより適応的に除去する適応整相器を
   複数の方位に対して実施した待ち受け型適応整相方法に
   おいて、（ａ）前記適応整相処理の待ち受け整相方位を
   変更し、（ｂ）該変更した整相方位に関する適応フィル
   タの重み係数を現在の重み係数から補間し、（ｃ）前記
   適応整相処理の整相方位を変更した場合に、該変更した
   方位に関する重み係数の初期値を現在の重み係数から算
   出するようにしたことを特徴とする待ち受け型適応整相
   方法。
2. 【請求項２】 複数のセンサで構成されるセンサアレイ
   で受信した信号に対して、整相方位以外から到来する信
   号を適応フィルタにより適応的に除去する適応整相器を
   複数の方位に対して実施した待ち受け型適応整相装置に
   おいて、（ａ）前記適応整相処理の待ち受け整相方位を
   変更する手段と、（ｂ）該変更した整相方位に関する適
   応フィルタの重み係数を現在の重み係数から補間する手
   段と、（ｃ）前記適応整相処理の整相方位を変更した場
   合に、該変更した方位に関する重み係数の初期値を現在
   の重み係数から算出する手段とを具備することを特徴と
   する待ち受け型適応整相装置。