JPS59154379A - Measuring system of position error of array element - Google Patents

Measuring system of position error of array element

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Publication number
JPS59154379A
JPS59154379A JP58028585A JP2858583A JPS59154379A JP S59154379 A JPS59154379 A JP S59154379A JP 58028585 A JP58028585 A JP 58028585A JP 2858583 A JP2858583 A JP 2858583A JP S59154379 A JPS59154379 A JP S59154379A
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JP
Japan
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array
delay
error
signal source
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP58028585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Igarashi
正夫 五十嵐
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/267Phased-array testing or checking devices

Abstract

PURPOSE:To measure the position error of an array element with a signal source in an unknown position by performing time or phase delay compensation, which corresponds to a forecasted position of the signal source, for the output of the array element to determine a true forecasted position and attaining the position error. CONSTITUTION:Outputs of array elements 111, 112... which are operated in accordance with the signal source in an unknown position are subjected to time or phase delay compensation corresponding to the forecasted position by delay compensators 211, 212.... The delay quantity where the envelope of the output sum of compensators 211, 212... is maximum is detected by the first signal source position estimator 24 to determine the first estimate position of the signal source. The true estimate position is determined in the second signal position estimator 25 by interpolation near the first estimate position. In accordance with these estimate positions, mutual delay errors of individual array elements due to delay detectors 272, 273..., constants corresponding to geometric shapes, amplitude responses, etc. of array elements due to registers 302, 303..., etc., position error detectors 342, 343... calculate the position error of array elements with the signal source in an unknown position and outputs the position error.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野)一 本発明は、位置が未知である信号源を用いてアレー各素
子の定格位置からのずれ(位置誤差)を測定するアレー
の素子位置誤差測定方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to an array element position error measurement method for measuring the deviation (position error) of each array element from its rated position using a signal source whose position is unknown. .

ソーナや音響測位装置及びレーダでは、空間上に配列さ
れた複数の素子で構成される直線又は平面あるいは3次
元アレーが広く用いられている。
Linear, planar, or three-dimensional arrays made up of a plurality of elements arranged in space are widely used in sonars, acoustic positioning devices, and radars.

該アレーの用いられる目的は受信信号の信号対雑音比の
最大化ならびに該信号を発生する信号源位置方向の推定
であり、いずれも空間整合フィルタの実現である。この
ような目的のために用いられるアレーでは、主にアレー
の製造技術に基づく該アレー各素子の定格位置に対する
ずれ、すなわち位置誤差が存在すると、各素子の該位N
誤差は各素子の出力信号間に遅延又は位相の差異(以下
特に区別しないときは「遅延誤差」という。)を発生さ
せ、空間フィルタとしての該アレーに遅延又は位相ミス
マツチングを発生させることになる。
The purpose of this array is to maximize the signal-to-noise ratio of a received signal and to estimate the direction of the signal source that generates the signal, both of which are realizations of spatially matched filters. In arrays used for such purposes, if there is a deviation from the rated position of each element in the array, that is, a position error, mainly due to the manufacturing technology of the array, the position N of each element will change.
The error causes a delay or phase difference between the output signals of each element (hereinafter referred to as "delay error" unless otherwise specified), and causes delay or phase mismatching in the array as a spatial filter.

従って、アレー各素子の位置誤差は、該アレー〇性能を
評価するファクタとして重要なものであり、位置誤差の
把握のために多くの努力が拡われているのが現状である
Therefore, the positional error of each element in the array is an important factor for evaluating the performance of the array, and many efforts are currently being made to understand the positional error.

(従来技術) 従来、該アレー各素子の遅延誤差を測定する方法には、
位置が既知である信号源を用いて、該信号源からの信号
をアレー各素子で受信し、該アレー各素子の出力信号間
の受信時間差又は位相差を検出して、該時間差・又は位
相差をアレー各素子の位置偏差に変換することにより、
該アレー各素子の位置誤差を求める方法が用いられてき
た。
(Prior Art) Conventionally, the method of measuring the delay error of each element of the array includes:
Using a signal source whose position is known, each element of the array receives a signal from the signal source, detects the reception time difference or phase difference between the output signals of each element of the array, and calculates the time difference or phase difference. By converting to the positional deviation of each element of the array,
Methods have been used to determine the positional error of each element in the array.

この測定方法の原理は、前記アレーの基準座標軸に関す
る信号源位置が既知であり、従って信号源とアレー各素
子の空間上の定格位置で決まる該各素子出力(8号間の
受信時間又は位相差(rよ既知であることから、該既知
量を前記受信時間差又は位相差の検出値から差し引くこ
とにより該アレー各素子の遅延誤差が求1す、該各遅延
誤差を位置偏差に変換することにより該アレー各素子の
位置誤差を求めることができることを前提としている。
The principle of this measurement method is that the signal source position with respect to the reference coordinate axis of the array is known, and therefore the output of each element (the reception time or phase difference between (Since r is known, the delay error of each element of the array can be found by subtracting the known quantity from the detected value of the reception time difference or phase difference. By converting each delay error into a position error, It is assumed that the position error of each element in the array can be determined.

従って、この」:うな位置誤差測定方式においては、前
記アレーの基準座標軸に関する信号源位置を予め正確に
知る必要がある。例えば、信号源位置方向を精度゛01
度のオーダで推定することが要求されているソーナー又
は音響測位装置に用いられるアレーの場合には、該アレ
ー素子の位置誤差のa+++定に先だって、少なくとも
01度以内の精度でアレー基準座標軸に関するイ^−弓
源位置方向を決めておくことが必要になる。しかも、ア
レー各素了−の位置誤差が、2次元的位置誤差の場合に
はこのような精度で決めた異なる2点以」二の信号源位
置を、まだ3次元的位置誤差の場゛合には3点以上の信
−シづ原位置を、予め決めることが必要になる。ところ
が、ソーナーや音響測位で用いられるアレーば、信号伝
搬上のマルチ・やス効果を考慮(〜で、一定深度以上の
水中において測定されることが必要である。寸だ、該ア
レー及び信号源は水上又は水中構造物に取り付けられて
測定されるから、該アレーの基準座標軸に関する信号源
位置、特にその方向を正確に決めることは困難である。
Therefore, in this position error measurement method, it is necessary to accurately know in advance the position of the signal source with respect to the reference coordinate axis of the array. For example, if the signal source position direction is set to an accuracy of ゛01
In the case of arrays used in sonar or acoustic positioning devices where estimates are required to be on the order of degrees, prior to a+++ determination of the position error of the array elements, an estimate with respect to the array reference coordinate axis with an accuracy of at least 0.1 degrees is required. ^- It is necessary to decide the direction of the bow source position. Moreover, if the position error of each element of the array is a two-dimensional position error, the position of the signal source at two different points determined with such precision can still be compared to the case where the position error is a three-dimensional position error. It is necessary to determine in advance the original position with three or more points. However, arrays used for sonar and acoustic positioning must be measured underwater at a certain depth or above, taking into account multi-space effects on signal propagation. Since the signal is measured while being attached to a floating or underwater structure, it is difficult to accurately determine the position of the signal source, especially its direction, with respect to the reference coordinate axis of the array.

一方、ソーナや音響測位の性能は近年増々高くなる傾向
にあり、それに伴って空間整合フィルタとしてのアレー
の遅延マツチング精度に対する要求も増々高くなってき
ている。そのため、信号源位置が既知であることを前提
とする従来のアレー素子の位置誤差測定方式では精度上
の要求に十分応えることができず、加えて測定に要する
コストも高いものとなる。
On the other hand, the performance of sonar and acoustic positioning has been increasing in recent years, and along with this, the demand for delay matching accuracy of arrays as spatially matched filters has also been increasing. Therefore, the conventional array element position error measurement method, which is based on the premise that the signal source position is known, cannot sufficiently meet the requirements for accuracy, and in addition, the cost required for measurement is high.

第1図はア+/−が一′F面アレーである場合の該アレ
ー各素丘の位置誤差と該位置誤差によって生じる該各素
子の出力信号の遅延誤差との関係を示す説JJ図である
。1oは平面アレー、11..112 。
Figure 1 is a theoretical JJ diagram showing the relationship between the positional error of each element in the array and the delay error of the output signal of each element caused by the positional error in the case of an A+/-1'F plane array. be. 1o is a planar array; 11. .. 112.

・・、 l 1. 、、、、 I ZMは各々アレーの
素子、X 、 Y。
..., l 1. , , , I ZM are the elements of the array, X and Y, respectively.

Zは、アレー面上にX、Y軸が置かれた基準の直角座標
軸、θゆ、(k) 、θy(k) 、C7,(k)は前
記座標軸X 、 Y。
Z is the reference rectangular coordinate axis with the X and Y axes placed on the array surface, θy, (k), θy(k), and C7, (k) are the coordinate axes X, Y.

Zに関する第に番目の位号源位置方向余弦角、β(k)
は3次元方向余弦ベクトルで β(1、)4(:cos(θx(k))、C05(θy
(k))、Ct)S(C7(k)))’、P、は前乙己
第i番目素子11.の位置誤差を含む3次元位置ベクト
ルでPl−〔Xl、yl、Z1〕  である。但し、k
は信号源位置の第に番目(k=1.2.・・・2k)を
表す番号である。また添字Tは転置を表わす。第1図に
示す平面アレーでは、前記第1番]」素子の定格位置す
なわち位置誤差がないとした場合の位置ベクトルは一4
c ” H’ 、r ’! 4.0) Tで表わされ、
また定格位置にあるアレーによって直接計測の対象とな
る方向余弦ベクトルばflY(k)= [IC03(θ
x(k)) 、cos(θy(10))”である。ここ
で、前記位置ベクトルPに含まれる位置誤差は一般にΔ
P1−〔ΔX1.Δy1.ΔZ1:]Tで表ゎされる。
Cosine angle in the direction of the th source position with respect to Z, β(k)
is a three-dimensional direction cosine vector β(1,)4(:cos(θx(k)), C05(θy
(k)), Ct)S(C7(k)))', P is the previous i-th element 11. The three-dimensional position vector including the position error is Pl-[Xl, yl, Z1]. However, k
is a number representing the signal source position (k=1.2...2k). Further, the subscript T represents transposition. In the planar array shown in FIG.
c ” H', r'! 4.0) Represented by T,
In addition, the direction cosine vector that is directly measured by the array at the rated position is flY(k) = [IC03(θ
x(k)), cos(θy(10))".Here, the position error included in the position vector P is generally Δ
P1-[ΔX1. Δy1. It is expressed as ΔZ1:]T.

従って該位置誤差ΔP1によって、信号の伝搬距離は、
該アレーがら信号源までの距離が十分長い場合には、β
T(k)・ΔP1だけ変位するので、該アレー第1番目
素子の出力信号の時間遅延誤差は、該信号の伝搬速度を
CとしてβT(k)・ΔP、/Cである。
Therefore, due to the position error ΔP1, the signal propagation distance is
If the distance from the array to the signal source is sufficiently long, β
Since it is displaced by T(k)·ΔP1, the time delay error of the output signal of the first element of the array is βT(k)·ΔP,/C, where C is the propagation speed of the signal.

壕だ、1βT(k)・ΔP、 lが該信号の波長λ0と
比べて十分に小さければ、該出力信号の位相遅延誤差は
2πβ・ΔP、/λ0となる。
If 1βT(k)·ΔP, l is sufficiently small compared to the wavelength λ0 of the signal, the phase delay error of the output signal will be 2πβ·ΔP, /λ0.

第1図は平面アレーの場合のみを示すが、アレーが直線
の場合ばP、 = [: x、 、O,O:]”、 0
1(k)4os(θ(k))、3 次元7 v  (D
 場合K ’d、、P、 4cx、 、y、 、zr:
]”11gk)、4〔C03(θX(k) ) 、 c
os (Z、(k) ) 、 cos (θ7(10)
1:]Tとすれば、平向アレーの場合と、本質的な変更
はないから、以下では第1図に示すような平面アレーの
場合のみを説明の対象とする。まだ、−膜性を失なうこ
となく、以下では位置誤差は前記アレー素イ11.。
Figure 1 shows only the case of a planar array, but if the array is a straight line, P, = [: x, , O, O:]", 0
1(k)4os(θ(k)), 3-dimensional 7v(D
If K'd, ,P, 4cx, ,y, ,zr:
]”11gk), 4[C03(θX(k)), c
os (Z, (k)), cos (θ7(10)
1:]T, there is no essential difference from the case of a flat array, and therefore only the case of a flat array as shown in FIG. 1 will be explained below. Still, without losing film properties, the positional error will be explained below with reference to the array element A11. .

112 、・・・、 I IMの第1番目の素子11.
を基準とした相対位置誤差Δ町、4ΔP1−ΔP1−〔
ΔX1.4+Δyi、1’Δzi、1)”、但しΔ、、
4ΔX1−ΔX+1Δyi、4:=Δy1−Δy1 、
Δz 1.14 Az +’−Δz1で定義するものと
する。
112,..., I 1st element 11 of IM.
Relative position error Δmachi, 4ΔP1−ΔP1−[
ΔX1.4+Δyi, 1'Δzi, 1)", however, Δ,,
4ΔX1−ΔX+1Δyi, 4:=Δy1−Δy1,
It shall be defined as Δz 1.14 Az +′−Δz1.

従来のアレー素子の位置誤差測定方式では、前記方向余
弦ベクトルβ(k)が既知であると仮定し、該#(k)
と定格位置へから算出できる前記第1の素子J11の出
力信号を基準とする他素子11の出力信号の受信時間差
−βT(k)(P、−P、)を実際のη4測値−β” 
(k)・(P、−P、)がら差し引くことにょや、遅延
誤差Δ−,、(k)=−β(kL(ΔP、−Δp、)/
C=−β”゛(k)・ΔP、、/Cを求め、該遅延誤差
Δτ1.1(k)から位置誤差ΔP1  を求めている
。従って、前記位置誤差、1 ΔP1,1か2次元的位置誤差の場合には、l(≧2す
なわち異なる2点以上の信号源位置が必要であり、該Δ
P1,1が3次元的位置誤差の場合にはに≧:3、すな
わち3点以上の信号源位置か必要となる。
In the conventional array element position error measurement method, it is assumed that the direction cosine vector β(k) is known, and the #(k)
The reception time difference -βT(k)(P, -P,) of the output signal of the other element 11 with respect to the output signal of the first element J11, which can be calculated from
By subtracting (k)・(P, −P,), the delay error Δ−,, (k)=−β(kL(ΔP, −Δp,)/
The position error ΔP1 is determined from the delay error Δτ1.1(k). Therefore, the position error 1 ΔP1, 1 or 2-dimensional In the case of position error, l(≧2, that is, two or more different signal source positions are required, and the Δ
If P1,1 is a three-dimensional position error, ≧:3, that is, three or more signal source positions are required.

(発明の目的) 本発明の目的は、前述の従来技術の欠点を取り除くこと
にあり、信号源位置の事前情報を必要としない、アレー
素子の位置誤差411j定力式を提供するものである。
(Objective of the Invention) An object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the prior art described above, and to provide a constant force formula for array element position error 411j that does not require prior information on the position of the signal source.

(発明の構成) 本発明は、空間上の位置が未知である信号源を用いて、
複数個の素子て゛構成されるアレー〇素子からの定格位
置からのずれを測定するアレー素子の位置誤差測定方式
において、前記信号源の予41(]位置に関する離散値
に対応した離散的な時間又は位相遅延補償を[■J記ア
レー各素子の出力信号に与える遅延補償器と、前記遅延
補償器の一つの出力信号を基準として残9の各遅延補償
器の出力信号の時間又は位相遅延差を検出する遅延検出
器と、前記各遅延補ll′1+器の出力信号を累加する
累加器と、前記累加器の出力信号のエンベロー)0を検
出するエンベロー”61 波a (!: 、M記エンベ
ローフ0検波5の出力を最大とする時間的又は位相遅延
補償に対応する離散値を選択する第1の信号源位置推定
器と、前記第1の信号源位置推定器で選択した離散値の
近傍で前記エンベロープ検波器の出力を最大とする信号
源位置を求める第2の信号源位置推定器を有し、前記各
遅延検波器の出力とアレーの幾何学的形状及びアレー各
素子の振幅応答の荷重によって決する当該アレーの定数
と前記第1及び第2の信号源位置推定器の出力とにより
アレー各素子の位置誤差を求めることを特徴とするアレ
ー素子の位置誤差測定方式である。
(Structure of the Invention) The present invention uses a signal source whose position in space is unknown.
In an array element position error measurement method that measures the deviation from a rated position from an array element consisting of a plurality of elements, discrete time or Phase delay compensation [■ Determine the time or phase delay difference between the delay compensator that applies the output signal of each element of the array J, and the output signal of each of the remaining nine delay compensators based on the output signal of one of the delay compensators. a delay detector for detecting, an accumulator for accumulating the output signals of each of the delay compensators, and an envelope for detecting the output signal of the accumulator) 61 wave a (!: ,M envelope a first signal source position estimator that selects a discrete value corresponding to temporal or phase delay compensation that maximizes the output of the zero detection 5; a second signal source position estimator for determining a signal source position that maximizes the output of the envelope detector; This is a position error measurement method for array elements, characterized in that the position error of each element in the array is determined from a constant of the array determined by the above-mentioned constant and the outputs of the first and second signal source position estimators.

(実施例) 第2図は本発明の実施例のブロック図である。(Example) FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the invention.

11、.112 、  ・、 I 1.はアレー素子、
21.。
11. 112, ・, I 1. is an array element,
21. .

212、−.21Mは遅延補償器、22は累加器、23
はエンベロープ検波器、24は第]の信号源位置推定器
、25は第2の信号源位置推定器、26はベクトル加算
器、272  、”’ + 27+1(は遅延検出器、
282 、・・、28Mは遅延量補正器、292 。
212,-. 21M is a delay compensator, 22 is an accumulator, 23
is an envelope detector, 24 is a second signal source position estimator, 25 is a second signal source position estimator, 26 is a vector adder, 272, ``' + 27+1 (is a delay detector,
282, . . . , 28M is a delay amount corrector, 292.

・・・、2〜U遅延誤差算出器、3oZr’・・、3〜
はレノスタ、31はベクトル変換器1.?2uレノスタ
、33は逆行列算出器1.? 42  、− 、 34
Mは位置誤差算り器、35゜、 735は位置誤X:の
算出イ直の出力端子である。
..., 2~U delay error calculator, 3oZr'..., 3~
31 is a vector converter 1. ? 2u Renostar, 33 is an inverse matrix calculator 1. ? 42, -, 34
M is a position error calculator, 35°, and 735 is an output terminal for calculating the position error X:.

信号源からの信号に関して、位置力i未知であるが十分
遠方にあり、互いに異なる方向の第1(番目の位置に置
かれ、その位置の方向余弦が第1図に示ずα(k) (
2次元ベクトル)である信ぢ源からの信号(は、第2図
のアレー各素了11..11゜。
Regarding the signal from the signal source, the positional force i is unknown, but it is located at the first (th) position in different directions, and α(k) (
A signal from a source that is a two-dimensional vector (at each element in the array 11..11° in FIG. 2).

・、l榴て受信され、該受信信−弓は前記遅延補償器2
ハ、212 、 .27.、、でlイ延補償を受ける。
, the received signal is received by the delay compensator 2.
Ha, 212, . 27. , , you will receive extended compensation.

該遅延補償器21□ + 212  、 .21.のと
り得る遅延補償量は、アレーが第1図に示すような平面
アレーとした場合、推定すべき信号源位置の方向余弦の
ある間隔の離散設定値αn(k)’ ; (nは方向の
数であり、n−1,・、N1 )に対応した離散値αn
T(k)I) 1/ c 、 d電k)l’ 2 /c
 2.”、’ (k)−1’7Cであるとする。但し、
p  ;I ”” 1 +・・・1Mはアレーの第1番
目素子1ハの定格位置亘、のx 、 Y−v!−向上の
2次元ベクトルでFA 〔マ、 、、、)Tであるとす
る。
The delay compensators 21□+212, . 21. When the array is a planar array as shown in Fig. 1, the amount of delay compensation that can be taken by is a discrete value αn corresponding to n−1,·,N1)
T(k)I) 1/c, delectrick)l' 2/c
2. ”, '(k)-1'7C. However,
p ; I ``'' 1 +...1M is the rated position of the first element 1 of the array, x, Y-v! - Assume that the two-dimensional vector of improvement is FA [ma, , ,,)T.

1      1   1 該遅延補償器211.212 、.21Mの出カイ言号
は累加器22で累加され、その出力信号は前記N回の方
向について出力され、エンベローフ0検彼器23でエン
ベロ−ゾ信号に変換される。該エンベロープ信号のレベ
ルは前記方向余弦の離散設定値錦(k):n−1,、−
、Hの関数である。第1の信号源位置推定器24では前
記方向余弦の離散設定値σ: n ” 1 +・・、N
の中で該エンベロープ信号のレベルを最大とする離散値
(以下、これをe (k)で表わし、方向余弦σ(k)
の離散推定値という。)を求め、前記第2の(Fi号源
位置推定器25では前記離散推定値cr (k)の近傍
の方向余弦(t (k)に対応する前記エンベロープ信
号のレベル値を用いて、例えば補間手段により、前記エ
ンベローフ0信号のレベルを最大とする方向余弦(以下
これをGt(k)で表わして、方向余弦(1−(]<)
の負の推定値という。)を求める。
1 1 1 The delay compensators 211, 212, . 21M output words are accumulated by an accumulator 22, and the output signal is outputted for the N directions, and is converted into an envelope signal by an envelope 0 detector 23. The level of the envelope signal is determined by the discrete set value of the direction cosine (k): n-1, -
, H. The first signal source position estimator 24 calculates the discrete set value σ of the direction cosine: n ” 1 +..., N
A discrete value that maximizes the level of the envelope signal within
It is called a discrete estimate of . ), and the second (Fi source position estimator 25 uses the level value of the envelope signal corresponding to the direction cosine (t (k)) in the vicinity of the discrete estimated value cr (k) to perform interpolation, for example. By the means, the direction cosine (hereinafter this will be expressed as Gt(k)) that maximizes the level of the envelope 0 signal, the direction cosine (1-(]<)
is called the negative estimate of . ).

前記ベロI・ル加算器26は前記離散推定値α。(k)
と真の推定値引k)の差Gln(k)−Gt(k)を算
出する。
The Vero I/L adder 26 receives the discrete estimated value α. (k)
and the true estimated discount k), the difference Gln(k)−Gt(k) is calculated.

前記遅延検出器272 1,27yでは前記遅延補償器
21□ 、22 、・・、 21.において遅延量△ 償”nT(k) ’ f’ i / C、α。”’(k
) F2 / C、・−、”、’(k)pM/ Cを受
けた信号の第1番目遅延補償器21.の出力信号を基準
とする遅延量Δδ′(k)、・、Δδ、7 (k)が検
出され、前記遅延量補正器28z、−,28Mに入力さ
れる。該遅延量補正器28は前記遅延量Δδ2′(k)
In the delay detectors 272 1, 27y, the delay compensators 21□, 22, . . . , 21. The amount of delay △ compensation "nT(k) 'f' i/C, α."'(k
) F2/C,・−,”,′(k)pM/C delay amount Δδ′(k),・,Δδ,7 (k) is detected and input to the delay amount corrector 28z, -, 28M.The delay amount corrector 28 detects the delay amount Δδ2'(k).
.

旨Δa釧Q<)と前記ベクトル加算器26の出力Gtn
(k)−σ(k)から、前記遅延補償器211+ 21
2  + ・・。
Δa Q<) and the output Gtn of the vector adder 26
From (k)-σ(k), the delay compensator 211+21
2 +...

2ノの遅延補償がン(k)・l)+iの9”(k) F
2 /c 、・。
2's delay compensation is (k)・l)+i's 9''(k) F
2/c,・.

dT(k)p、〆Cであると仮定したときの第1番目の
遅延補償器211の出力信月を基準とする他の遅延補償
器212 、・・、 21.の出力信号の遅延量(以下
、これを真の遅延量という。)Δδ2(k)、・、46
M(k)を求める。真の遅延量Δδ2 (k) −,4
6M(k)は遅延誤差算出器292.・・・、2八に入
力され、該遅延誤差算出器では真の遅延量とアレーの幾
何学的形状及び該アレー各素子の振幅に関する荷重によ
って決まるアレ一定数とを用いて、該アレー各素子の相
対的位置誤差ΔP 2. 、、・ 、Δ町、1によって
生じる遅延誤差Δτ2(k) 、 −、Δ7.(1<)
、 但L ΔT、(k) −−βr(k) −ΔP、 
、 、 /C;i=2.・・1Mが算出され、゛/ノス
タ302.・・・。
Other delay compensators 212 based on the output signal of the first delay compensator 211 when assuming that dT(k)p, 〆C, 21. The delay amount of the output signal (hereinafter referred to as the true delay amount) Δδ2(k), 46
Find M(k). True delay amount Δδ2 (k) −, 4
6M(k) is the delay error calculator 292. ..., 28, and the delay error calculator calculates each element of the array using the true delay amount and an array constant determined by the geometrical shape of the array and the load related to the amplitude of each element of the array. Relative position error ΔP 2. ,,・,Delay error Δτ2(k) caused by Δtown,1 , −,Δ7. (1<)
, However, L ΔT, (k) −−βr(k) −ΔP,
, , /C; i=2. ...1M is calculated, ゛/nostar 302. ....

30Mに入力される。該レノスタ30、はに=1 、2
 。
30M is input. Said Reno Star 30, Hani=1, 2
.

3における前記遅延誤差の算出値Δτ、(1)、Δで、
(2)。
The calculated value Δτ of the delay error in 3, (1), Δ,
(2).

Δτ(3)を記憶して、遅延誤差ベクトルΔr1命】 〔Δτ、(ILΔτ、(2,1、Δτ、(3))”を形
成し、該各遅延誤差ベクトルΔτ2.・、Δτ、は位置
誤差算出器34□、・ 。
Δτ(3) is stored, and a delay error vector Δr1 is formed] [Δτ, (ILΔτ, (2, 1, Δτ, (3))”, and each delay error vector Δτ2.·, Δτ is a position Error calculator 34□, .

34、Aに入力さハる。なお、以下の説明では、位置誤
差ΔP1,1は3次元的々位置誤差であると仮定し、か
つに=3とする。
34. Input to A. In the following description, it is assumed that the positional error ΔP1,1 is a three-dimensional positional error, and is set to =3.

一力、ベクトル変換器31は第2の信号源推定icy 
2 、より得た方向余弦の真の推定値% (k)を3次
元方向余弦ベクI−/しβ(k)の推定値9(k)に変
換するものである。第1図に示すような平面アレーと信
号源位置の場合は、真の推定値台(k)−C〜(’Q、
(k++ 。
First, the vector converter 31 estimates the second signal source.
2, the true estimated value %(k) of the direction cosine obtained from %(k) is converted into the estimated value 9(k) of the three-dimensional direction cosine vector I-/β(k). In the case of a planar array and signal source position as shown in Fig. 1, the true estimate stand (k)-C~('Q,
(k++.

〔囲(θx(k月、CQS(θ、(k+ ) 、 、x
 (? (k))ゝ〕′を求め、9(k)は△    
   △ レノスタ32に人力される。該レノスタ32は1(−1
,、,2,3における前゛記推定イj*、 9 (k)
庖記憶して、3/3次行列 を形成し、日は逆行列算出器33に人力される。
[Surrounded by (θx(k months, CQS(θ, (k+) , , x
Find (? (k))ゝ〕′, 9(k) is △
△ Manpower is provided by Renostar 32. The renostar 32 is 1(-1
, , 2, 3, the above estimation ij*, 9 (k)
The data is memorized to form a 3/3 matrix, and the data is manually input to the inverse matrix calculator 33.

該逆行列算出器33は該行列日の逆行列を算出して、逆
行烈日−1は前記位置誤差算出器34□、・ 、34M
に入力される。
The inverse matrix calculator 33 calculates the inverse matrix of the matrix day, and the retrograde day -1 is calculated by the position error calculator 34□, . . . , 34M.
is input.

位置誤差算出器342.・・、34Mでは前記レジスタ
30□、・・・、30Mの出力である遅延誤差ベクトル
Δτ1.・・、Δ寥8.と前記逆行列a−+から前記ア
レー各素子112.・・、1輸の位置誤差Δp2. 、
、・・・。
Position error calculator 342. . . , 34M, the delay error vector Δτ1 . ..., Δ寥8. and each element 112. of the array from the inverse matrix a-+. ..., 1 position error Δp2. ,
,...

ΔPM、1をq−出し、ΔP 2. 、、・・・、Δh
、1は各出力端子352、・・+ 35 p、1に出力
される。前記逆行烈日−1は、本実施例の場合、K=3
個の音響位置の方向余弦−クトルe(1) 、 9(2
) 、 9(3)が線形独立であれば常に算出できる。
q-out ΔPM, 1, ΔP 2. ,,...,Δh
, 1 are output to each output terminal 352, . . . + 35 p, 1. In the case of this embodiment, the retrograde day -1 is K=3
The direction cosine of the acoustic position - ctor e(1), 9(2
), 9(3) are linearly independent, it can always be calculated.

第3図は第2図の遅延量補正器282.・、28Mの第
1番目の遅延量補正器28の実施例を示すゾ07り図で
ある。40、は第1番目の遅延検出器27、の出力が入
力される入力端子、4ノ はベクトル加算器26の出力
が入力される入力端子、42はレジスタ、43、はベク
トル内積を求める内積算出器、44、は加算器、45 
は前記加算器441の出力を各遅延誤差算出器292.
・・・、29Mに出力する出力端子である。し・ソスタ
42にはアレーの定格位置に関する定数(P、−Pl)
/Cが記憶されている。該レジスタ42、の出力は、内
積算出器43、において、前記入力端子41から入力さ
れる43の出力は、前記加算器44□において、前記入
力端子40から入力される遅延量Δδ1(k)から差し
引かれ、真の遅延量Δδ1(k)−Δδ1(kL−(p
、 −1i、)T(Qn(k)−Q(k)+/Cか求め
られて、Δδ(k)は前記出力端子45に出力される。
FIG. 3 shows the delay amount corrector 282 of FIG. . , 28M is a 3D diagram showing an embodiment of the first delay amount corrector 28. 40 is an input terminal to which the output of the first delay detector 27 is input, 4 is an input terminal to which the output of the vector adder 26 is input, 42 is a register, and 43 is an inner integration for calculating a vector inner product. Output device, 44, is adder, 45
is the output of the adder 441 to each delay error calculator 292 .
. . . is an output terminal for outputting to 29M. The soster 42 has constants (P, -Pl) related to the rated position of the array.
/C is stored. The output of the register 42 is input to the inner product calculator 43 from the input terminal 41, and the output of 43 is the delay amount Δδ1(k) input from the input terminal 40 to the adder 44□. The true delay amount Δδ1(k)−Δδ1(kL−(p
, −1i, )T(Qn(k)−Q(k)+/C) is determined, and Δδ(k) is outputted to the output terminal 45.

第・1図は、第2図の遅延誤差算出器29、’、i=1
゜・・9Mの実施例を示すプロ、り図である。50□2
゜50 、・・、50 は各々遅延は補正器282,2
85゜13         1M ・、28Mの出力か入力される入力端子、51.□。
FIG. 1 shows the delay error calculator 29,', i=1 in FIG.
It is a professional diagram showing an embodiment of ゜...9M. 50□2
゜50, . . . , 50 are respectively delayed by the correctors 282, 2
85° 13 1M ·, 28M output or input terminal, 51. □.

51 ] 3 +・・、51.M(は各々41算器、5
2□2 、52,5 。
51 ] 3 +..., 51. M (respectively 41 calculators, 5
2□2, 52,5.

・・、 52.Mは各レジスタ、53□は累加器、54
、は6ij記累加器53の出力を前記し/゛スタ30に
出力する出力端子である。各レジスタs2,2 、52
,5 、・・。
..., 52. M is each register, 53□ is an accumulator, 54
, are output terminals for outputting the output of the accumulator 53 to the accumulator 30. Each register s2,2,52
,5,...

52.9にはi′l]記アレーの幾何学的形状及びアレ
ー各素子の振幅に関する荷重によって決捷るアレ一定数
Si2 ’ Si3 ’・・、 S、Mが記憶されてい
る。該−フ“レ一定数S12.S13.・・’ 83.
と前記遅延量補正器282.・・・、28Mの出力であ
る真の遅延量Δδ2Q<) 。
52.9 stores array constant numbers Si2'Si3'..., S, M which are determined by the load related to the geometrical shape of the array and the amplitude of each element of the array. -Fure constant number S12.S13...' 83.
and the delay amount corrector 282. ..., the true delay amount Δδ2Q<) which is the output of 28M.

Δδ5(k)、・、Δδ、(k)とは、各掛算器511
2 + 51151・・・、51、ヶで積をとられた後
、累加器53□で累加第5図は、第2図の位置誤差算出
器34□、・・。
Δδ5(k), ·, Δδ, (k) means each multiplier 511
After the products are multiplied by 2 + 51151..., 51, the accumulator 53□ accumulates the results in the position error calculator 34□, .

34Mの実施例を示すブロック図である。60、は前記
第1番目のレジスタ30、の出力が入力される入力端子
、6ノは前記逆行列算出器33の出力が入力される入力
端子、62□はレジスタ、6311,63□2゜631
、は各々ベクトルの内積を求める内積算出器、64  
64 .64.3は各々前記第1番目の出力端11 I
    12 子35に出力される位置誤差のx、y、z成分を出力す
る出力端子である。
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the 34M. 60 is an input terminal to which the output of the first register 30 is input, 6 is an input terminal to which the output of the inverse matrix calculator 33 is input, 62□ is a register, 6311, 63□2゜631
, is an inner product calculator that calculates the inner product of each vector, 64
64. 64.3 are the first output terminals 11 I
12 This is an output terminal that outputs the x, y, and z components of the position error that are output to the child 35.

し・シスタロ2には前記逆行烈日 が該行列の行ベクト
ルd1T、d2T、d3T毎、すなわちdにCdI+ 
’d1□、 a13]” 、 d2=4 a21. a
2□、 d23]” 、 d3=[d3.。
In Cistero 2, the retrograde resemblance is CdI+ for each row vector d1T, d2T, and d3T of the matrix, that is, d
'd1□, a13]", d2=4 a21.a
2□, d23]”, d3=[d3.

d3□、d33〕1毎に記憶され、各d、 、 d2.
 dうど前記遅延誤差ベクトルτ1とは各内積q−出器
63□1゜63.2,63.3で内積をとられ、アレー
の第1番目素子11.の位置誤差ΔP、、1−CΔX1
1.Δy11.ΔZ1.)Tの各成分Δx1.−d11
11.Δy11=d2T−+r□、Δz11−d3゜τ
1が智出されて、各出力端−子64□1,64□2゜6
4□6に出力される・ 更に、真の遅延量Δδ1(k)、遅延誤差Δτ1(k)
、位置誤差Δ町、1の各成分について説明する。
d3□, d33] is stored for each d, , d2.
The delay error vector τ1 is inner-producted by each inner-product q-output unit 63□1°63.2, 63.3, and then outputted to the first element 11. Position error ΔP, 1-CΔX1
1. Δy11. ΔZ1. ) Each component Δx1. -d11
11. Δy11=d2T-+r□, Δz11-d3゜τ
1 is detected, and each output terminal 64□1, 64□2゜6
4□6・Furthermore, the true delay amount Δδ1(k) and the delay error Δτ1(k)
, position error Δmachi, 1 will be explained.

信号源位置の方向余弦が/(k)で、該信号源が十分遠
方にあるとき、第1図に示すようなアレーの第1番目素
子ノーの出力信号の遅延量は、第1番目の素子11の出
力信号を基準として 一/T(k)・(Pl−P、 )/c =−βT(k)
・ΔP、4−α”(k)<6.−6.)/c−Δτ、(
k)−JT(k)(p、−1:)、)/C(4)で鳥え
られる。但し、Δτ1(k)はアレー素子11.の位置
誤差ΔP3,1によって生じる前記遅延誤差である。
When the direction cosine of the signal source position is /(k) and the signal source is sufficiently far away, the delay amount of the output signal of the first element in the array shown in FIG. 1/T(k)・(Pl-P, )/c =-βT(k)
・ΔP, 4-α”(k)<6.-6.)/c-Δτ, (
k)-JT(k)(p,-1:), )/C(4). However, Δτ1(k) is the value of array element 11. This is the delay error caused by the position error ΔP3,1 of .

△ 一方、前記方向余弦の離散推定値α(10に対応ず器2
7□で検出部れる遅延量Δδ1′(k)は次式でJjえ
られる。
△ On the other hand, the discrete estimated value α (corresponds to 10) of the direction cosine
The delay amount Δδ1'(k) detected by the detection section 7□ can be calculated by Jj using the following equation.

Δδi’(k)−Δτ、(k)−(”(k)(I)、−
1:)、)/C+’CnT(k)(E)、−47)、)
/C−Δτ1(k) +(台(l()−α(k))T(
βi−p、 )/C−ト (4ンn(k)−Q (k)
 ) T(1:)、−1p1)/c−Δτ1(k)+Δ
αT(k)(p、−p、 )/C但し、Δα(k)は該
アレー各素子1ノ。、 、1輸の位置誤差ΔP2,1.
・・、Δへ、1 による各遅延誤差Δτ2(k) 、・
・−2ΔτM(k)によって生じる前記第2の信号源位
置推定器25における方向余弦の真の推定(if会(k
)の推定誤差であり、Δα(l()分σ(k)−α(k
)である。
Δδi'(k)−Δτ,(k)−(”(k)(I),−
1:),)/C+'CnT(k)(E),-47),)
/C−Δτ1(k) +(stand(l()−α(k))T(
βi-p, )/C-t (4nn(k)-Q (k)
) T(1:), -1p1)/c-Δτ1(k)+Δ
αT(k) (p, -p, )/C where Δα(k) is 1 for each element in the array. , , 1 position error ΔP2,1.
..., to Δ, each delay error Δτ2(k) by 1,
・True estimation of the direction cosine in the second signal source position estimator 25 caused by −2ΔτM(k) (if meeting (k
), which is the estimation error of Δα(l()) σ(k)−α(k
).

△ ここで、前記真の遅延量Δδ+ (k)をΔδ1(k)
分Δτ1(k)斗Δσ”(k)(1)、−Dl)/C(
6)と定義すれば、該Δδ(10(l′1i1J記遅延
検出器27、で検出した遅延量Δδ1′(k)と、前記
第1及び第2の信号源位置推定器25で求めた離散推定
値Q (k)及び真数1)、−plから Δδ、 (k) =Δδ、′(k)−(’Q。(k)−
合(k))T(β1−11)/c (7)により求める
ことができる。
△ Here, the true delay amount Δδ+ (k) is expressed as Δδ1(k)
Δτ1(k) Δσ”(k)(1), −Dl)/C(
6), the delay amount Δδ1'(k) detected by the delay detector 27 and the discrete value obtained by the first and second signal source position estimators 25 Estimate Q (k) and antilog 1), −pl to Δδ, (k) = Δδ,′(k)−(′Q.(k)−
(k))T(β1-11)/c (7).

次に、文献「五十嵐:゛位相誤差にょる5SBL音響測
音響側角誤差″、電子通信学会、研究会5ANE82−
15.1982年7月」で示されるように、信号の中心
周波数の周期をT。としギ、IΔτ、(k)/To1<
 V2π;1−2.・・・M、すなわち周期T。と比軸
して該アレーの遅延誤差Δτ2(k) 、・ 、77M
(k)が十分に小さいとき、該遅延誤差によって生じる
前記方向余へ 弦の真の推定値α(1()の推定誤差Δα(k)は次式
で与えられる。
Next, refer to the document “Igarashi: 5SBL Acoustic Acoustic Measurement Side Angle Error Due to Phase Error”, Institute of Electronics and Communication Engineers, Study Group 5ANE82-
15.July 1982'', the period of the center frequency of the signal is T. Toshigi, IΔτ, (k)/To1<
V2π;1-2. ...M, that is, period T. The delay error of the array Δτ2(k) , · , 77M
When (k) is sufficiently small, the estimation error Δα(k) of the true estimated value α(1()) of the direction co-chord caused by the delay error is given by the following equation.

但し、bl;i=1.・・1Mは該アレー各素子ノー 
However, bl;i=1. ...1M is the number of each element in the array
.

112、・・、lIMの振幅応答に関する荷重であり、
まだ1m)c、Hは該アレーの定数であって、該アレー
が第1図のような平面アレーの場合−1、;2次元ベク
トル ;2×2行列 である。
112, . . . is a weight related to the amplitude response of lIM,
1m) c, H are constants of the array, and if the array is a planar array as shown in FIG. 1, -1; a two-dimensional vector; a 2×2 matrix.

従って、式(8)の関係を式(6)のΔα(k) に代
入すれば、M−1個のΔτニア(10、・・、77M(
1<)を未知数とする次の連立方程式が得られる。
Therefore, by substituting the relationship in equation (8) for Δα(k) in equation (6), M-1 Δτ near(10,...,77M(
The following simultaneous equations with 1<) as unknowns are obtained.

−・・−(11) 但し、ここでに、;j=2.・・1M、に2.・−・M
はアJル −の幾何学的形状と該アレー各素子の荷重で決まるアレ
ー〇定数であり、次式で内えられる。
−・・−(11) However, here; j=2. ...1M, 2.・-・M
is an array constant determined by the geometrical shape of the AJ loop and the load of each element of the array, and is given by the following equation.

■<、、、 ’E: lb、、12(p、−p。)”(
、蛋、lb、12Hア’(p−p)(12JI    
                         
      JC従って、前記式0])右辺の(M−1
)X(M−1)次の行列が正則行列であれば該行列の逆
行列 が存在して、前記アレー各素子112.・、11M の
位置誤差ΔP2. 、、・・・、ΔPM、1 で生じる
遅延誤差Δτ、(k); i =2.・・・1Mは、前
記式(9)及び(11)から次式で与えられることにな
る。
■<,,, 'E: lb,, 12(p, -p.)''(
, protein, lb, 12H a' (p-p) (12JI

JC Therefore, the right side of the above formula 0]) (M-1
)X(M-1) if the next matrix is a regular matrix, an inverse matrix of the matrix exists, and each element 112. ., 11M position error ΔP2. ,..., Delay error Δτ, (k) caused by ΔPM,1; i =2. ...1M is given by the following equation from equations (9) and (11).

Δτ(k) = ΣS ・Δδ(10(14)j=2 前記逆行列の各要素51J(rよアレーの定数KJ□の
みで与えられるから、該要素S、は予め定数とI〜で勢
、出しておくことができる。
Δτ(k) = ΣS ・Δδ(10(14)j=2 Since each element 51J of the inverse matrix (r is given only by the constant KJ□ of the array, the element S is predefined by the constant and I~, You can leave it out.

次に、前記遅延誤差Δτ(k) : i =2 、・・
7Mが1(−1,2,3について前記式0′3により求
まったとすれば、τ] (1□ −一−〜If)T(k
)Δl:l j 、1/C1ΔP、、−〔ΔXi、1.
Δyl、1+ΔZl、1)Tの関係から、ΔX1,1.
Δ3’5j 、ΔZ1.1を未知数とする次の連立方程
式が得られる。
Next, the delay error Δτ(k): i = 2,...
If 7M is calculated by the above formula 0'3 for 1(-1, 2, 3, τ] (1□ -1-~If)T(k
)Δl:l j , 1/C1ΔP, , -[ΔXi, 1.
Δyl, 1+ΔZl, 1) From the relationship of T, ΔX1, 1.
The following simultaneous equations with Δ3'5j and ΔZ1.1 as unknowns are obtained.

1−2.・・・1M なお、式(埒の近似による誤差は、アレー各素子の位置
誤差ΔP1,1が十分に小さけれは2次以上の誤差であ
り無視できる。
1-2. ...1M Note that the error due to the approximation of Equation (2) is a second-order or higher error and can be ignored if the position error ΔP1,1 of each array element is sufficiently small.

前記式(1$から、該式右辺の行列か正則であれば、鎖
式の逆行列、式(3)が存在し、従って前記アレー各素
Tf″−112,・・、11い、の位置誤差ΔP1. 
、 ;l−1゜・・2Mの各成分は各々次式で与えられ
ることになる。
From the above equation (1$), if the matrix on the right side of the equation is regular, the inverse matrix of the chain equation, equation (3), exists, and therefore the position of each element of the array Tf''-112, . . . , 11 Error ΔP1.
, ;l-1°...2M are given by the following equations.

なお、実施例では、異なるイL号源位置の個数をに=3
としたが、K>3にとることも司能であり、この場合の
位置誤差ΔP1,1はτ、(]、) 、τ、(2)、・
・・。
In addition, in the example, the number of different iL source positions is set to = 3.
However, it is also reasonable to take K>3, and in this case the position error ΔP1,1 is τ, (], ) , τ, (2), ・
....

τ1(k)から、例えば最小二乗法によって求めること
ができる。
It can be determined from τ1(k) by, for example, the least squares method.

(発明の効果) 本発明では、(i号源、すなわち十分遠方にある信号源
位置の方向余弦β(k) : k= 1.2 、・・・
、 Kが未知でちっても、Mji記エンベロープ検波器
23の出力レベルを最大とするような肉1(散遅延補償
量を前記各遅延補償器211,21.、・・、2jMt
7r、与え、該遅延量[賞後の信号の基準信号に対する
遅延量Δり(k)、・・、Δδ;(10を検出するとと
もに、該煎散遅延補償針に対応する信号源位置の方向余
弦(締散推定値)分。(1<)及び9n(k)の近傍に
おいて補間等の手段によって前記エンベロ−ゾ検波器2
3の出力レベルを最大とする頁の方向余弦(真の推定値
)△ の推定値/’ (k) ; k = 1.・・・、にと
、アレーの幾伺学的形状と該アレー各素子の荷卸のみで
与えられるJf レーtD53z数S22.・・l s
MMとを用いて、該プレー各素子の基準素子に対する相
対位置誤差ΔP29.。
(Effects of the Invention) In the present invention, (direction cosine β(k) of the position of the i source, that is, a signal source located sufficiently far away: k= 1.2,...
, even if K is unknown, the amount of distributed delay compensation is determined by the delay compensator 211, 21, . . .
7r, given, the delay amount [delay amount of the post-prize signal with respect to the reference signal Δ(k),..., Δδ; (10 is detected, and the direction of the signal source position corresponding to the decoupling delay compensation needle is The envelope detector 2 is calculated by means of interpolation or the like in the vicinity of cosine (estimated discontinuity value).
The estimated value of the direction cosine (true estimated value) Δ of the page that maximizes the output level of 3/'(k); k = 1. ..., the Jf rate tD53z number S22. given only by the geometrical shape of the array and the unloading of each element of the array.・・ls
MM, the relative position error ΔP29 of each play element with respect to the reference element is calculated using MM. .

・・・、ΔPM、1を求めるので、該アレー素子の位置
誤差を求めるに当って、信号源位置の方向余弦# (k
);に=1.・・、にの事前情報を必要としない第1j
点がある。
. . , ΔPM, 1 is determined, so when determining the position error of the array element, the direction cosine of the signal source position # (k
); to=1. 1j, which does not require prior information on...
There is a point.

従って、信号源位置を正確に杷握することの困難なソー
ナーや音響測位装置、1ノ−ダなどの分野に用いるアレ
ー素子の位置測定においては、測定精度の向上及び測定
に要するコスト低減に効果が
Therefore, when measuring the position of array elements used in fields such as sonar, acoustic positioning equipment, and 1-node devices, where it is difficult to accurately determine the signal source position, it is effective in improving measurement accuracy and reducing the cost required for measurement. but

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はアレーの幾何学的な関係を示す説明図、第2図
は本発明の実施例を示す構成図、第3図6、第2図の遅
延量補止血の構成図、第4図は第2図の遅延誤差算出器
の構成図、第5図は第2図の位置誤差算出器の構成図で
ある。 lO;平面アレー、1111・・、l1Mニアl/lO
素子、211.・・・+21y、:遅延補償器、22;
累加器、23;エンベロープ検波器、24;第1の信号
源岱ヱI′推定器、25;第2のイ言号源位置4i(定
器、26;ベクi・ル加算器、272.・・・、27M
;遅9L量検出器、282..28M:遅延耽補正器、
292゜、29M;遅延誤差算出器、30□、・・、3
0M;1/ノスタ、31;ベクトル変換器、32;し、
ノスタ、33・逆行列算出益、sl2.−、34.;位
置誤差算出器、42.;レノスタ、431;内積算出器
、44;加算器、51,2.・・’511M:掛算器、
51 ] 2 +・・、sl、、;レソスタ、531;
累加器、62、;し・ノスタ、63.  、6.3,2
.6.3□う;内積算出器。 1 @3図 第4図 51j+x 第5図 手続補正書(自制 59.2.14 昭訂]4(−月  日 ′侍「1午庁1’−: 1に:   殿1 事f′1の
人生 昭和58年 特  許 願第 28585  号2 発
明の名称 アレー素子の位置誤差測定方式 ;3 補iJEをする者 事件との関係      特 許 出 1(xr4  
人1ト 所(〒1.05’)   東京都港ト虎ノ門1
丁目7番12号名称(029)   5中電気工業株式
会社代表者       取締役社長橋本南:毎男・1
代JJj人 「1:  所(〒105)  東京都港区虎ノ門1.T
f:1.7番12号G 補正の内容 別紙の通り(「発
明の名称」の欄は変更な自)明     細     
11; 1、発明の名称 アレー素子の位置誤差測定力式 2、特許請求の範囲 空間」二ノ位iI′i′;カ未知であるイ、″F % 
jl’ri 4: 川し)(、i(、・数個の素子で構
成されるアレーの素−J′の7Jユ格イ\”l’、 ’
i:”l゛からのずれを測定するアレー素子の位置、1
14差11ili ’、M方式において、前記信号源の
予測位置に関する内1(数値に対応した離散的な時間y
&1位オ[]遅延袖憤金前記アレー各素子の出力信月に
−りえろ遅延袖f21;侶と、前記遅延補償器の一つの
出力侶弓を基2<i、として残りの各遅延補償器の出力
部−シシの[1,5間又(〆T1、位相遅延差を検出す
る遅延検出器と、前記名−仔延袖笛器の出力信号を累加
する累加器と、l)1.1 (1%累/Jll :’、
1−:の出力信月のエンベ1.1− ゾを1灸出する工
、/ベロー)“検波器と、1)i、+記エンベローフ0
検波器の出力を最大とする時間又は位相遅延補償に対応
する位jKi’、 K関する離散値を選択する第1のイ
菖刊σ(入位置推定8:;と、前記第1のイ言号源位i
4推定器で選択した離散値の近傍で前記エンベローゾ検
波器の出力f f(’i人とずる僧→J′源位1コ1薯
、求める第2の仏(号諒位置推定器をイi’ L、、 
、、 F’+:i記各遅帷杉g出RHの出力とアレーの
幾何学・仄 的形収友ひアレー各素子−の娠幅応答の荷重によって決
掠る当1杉アレーの定数と前記第1及び第2の(iJ−
弓♂:j ()l、置イ(定器の出力とによりアレー各
素子の位置誤差を求めることを特徴とするアレー素イの
イ装置誤差測定方式。 :3 発明の詳ボillな説[す1 (技術分野) 本発明は l):(、¥f、lが未知である信号源を用
いてア1/−容素1′−の定格子☆置からのずれ(位置
誤差)を(111定するアレーの素子位置誤差測定力式
(・で関する。 ソーナや音@殆1!11 イ並装置及びレーダでは、空
間上に配列された複数の素子で構成される直線又(・ま
平面あるいは3次元つル−が広く用いられている。 該−ノル−の用5られる[・1的は受信信号の信号対%
fB比のJ°1☆友化ン伝らひに該信号を発生する信月
源イ☆、 、f、!力面の推定であり、いずれも空間整
合フィルタの実現である。このような目的の/(めに用
いら〕するアレーで(−よ、二)二にアレーの製造技術
に基づく該アレー各素子の定格位置に内するす石、ずな
Jりち位置誤差が存在すると、各素子の該荀jト)”、
誤?:b +=、各素子の出フJ信月間に遅延又は位相
の差1?(以下特、に区別しないときは1遅延誤差」と
いう。)を発生さぜ、空間フィルタとしての該−ノ”レ
ーに遅々!1ヌは位相ミスマツチングを発生させること
に4−る。 従って、アレー各素子の位1¥f、 1誤差(弓1、該
プレーの性能を評価するノアフタとして■1安なもので
あり、位置誤差の把握のんめに多くの努力妙・払われて
いるのが現状である7゜ (従来技術) 従来、該アレー各木子のiY幌誤差を1lll定する方
法には、位置か既知である(M号音を月1いで、該信号
源からの信号をアレー容素了で受信し、該アレー各素子
の出力信号間の受信時間差又は缶相差を検jij j、
て、該時間差又(、−i位相差をアレー名−素イの位置
偏差に変換することに、+7す、該アレー容素−rの位
置誤差を求める方法が用シー)られてき/、−3うこの
測定力法の原理は、l′lil記アレーの基へ(,1り
ll−4jj、!軸に関する信号源位置が既知であり、
従って信シシdζ・とアシ・′−各:J、 J’の空間
上の定格位置てSする該容素了出力1イ弓間の受信時間
又は位相差は既知で、千・)る仁とから、該既知量をi
′iiJ記受仏助間差又は位44、’lヅリの検出イ1
〆1から差し2引ぐことにより該アレー各A・、イの遅
ζII、誤;1か求」す、該各遅延誤差金位i^゛偏ノ
゛ト3に変換することにより該アレー各素子の位置誤差
を求b′)ることかできることを前提としている。 介っ−C1この。1.うな勺1西゛誤差測定力式におい
ては、前記アレーの」11、準−1f標E軸に関する信
号源位置を予め屯面、(・・二相る必安か乏)る。例え
は、信電源借−置方;丁・jを楯11”し01度(!〕
オーダで訂I定することか安水さIt −(17)るノ
ーナー又は音響測伎装置(/冠Jrlいら扛るつ”L−
−−のi、4Aj合)′・1畳・;1、該プレー素子の
位置:;す↓差の測定に先たつで、少なくとも01度以
内の精度でアレ’ −、、Ji!、7il’L jI標
・ト)11に関するイハ弓源位置方向を決めでおくこと
か必要になる。し7かも、アレー各素子の6′L置誤差
、夕、2次ji +’+−r位置課差位置課金(々=は
このような精度で決めた異なる2点以上の信号源位置を
、−1−/こ3次元的イ\装置誤差の場合には3点以上
の信号音f\′J装置を、予め決めることが必要になる
。ところが、ソーナーや音響411]位で用いら才する
一ノ“し・−f□J1、信列伝搬十のマルチ・ぐ、ス幼
宋を六(・1!□11し7て、’−:4−深度以上の水
中岡おし)で7111定されることか必′紗−(7、(
・)る。壕だ、該゛アレー及び侶刊゛諒(・丁l水−I
K6:l水中J’M造物に取りイ」けられて測定さ:t
Lるから、該−)゛し、−の基質座4票側]に関する信
月()す位置、憤にその方向を正確に決めることは困ガ
ヒCある。−ツバ ソーナーや音響4111位の性能(
は近年益々l″i、s くなる111’i 1FiJ 
K :、jノリ、それに伴って空間整合フィルタとして
のラル−の遅延マツチング精度に対−する要求も益々高
< ;i、7−)できている。その/(め、イj; 弼
”4原(i′J置がiJ知マあることを前提とする従来
のプレー素子のイ\′1・置:il:↓差測定方式では
精度−にの要求(′こ上の応えることかてへす、加えて
測定に要する二・スl−も1−t(iいもの、、l−、
ti、2.3゜第1図(σ1アレーか平面アレーてあイ
)坑)合の該アレー各素子の位尚′誤差と該イぐ置誤;
’9 Kよって/)−じる該各ゴ・、了の、唱カイa号
の遅延10口差との関係企・・1、ず説明図である。1
0は平++’ti −7L/−111,,112゜・、
111.・・Jハ、は各々アレーの、(・2子、X 、
 ”l’ 。 Zはアレー面上にX、Y軸が置かれ/、−基へ1−の的
rに;中 を票+1Q11、  θ (k)、  θ 
(+、:)、  θ (k)  U  前 n己座1m
 1ii1!I X  、  Y 。 Y Zに[9,1する第1(番1]の1′t1号州位置力向
余弦角、β(1()v:x 3 r欠ノL−力面ン弦′
くりトルでp (k) 4 [cas (θx(kl4
(θ1、(k))、cos(θ7.(k)) )  、
 P、  は’mD i’je第 1番1■1刺了11
  の1q箭誤差を含む;3次足位置ベクトルでPジ〔
X、y、7〕である。但し、kは信号源位1     
1   1    l [1゛ご1″の第に酢1,4 (k=1. 、2 、・
・・、1()を表す番号である。 ・1/。・添字Tは転子1゛を表わす。第1図に示す平
面アし・−てシュ、1)1■記第1番目素子の定格位置
すなわち装置誤差か5tいとL7だ場合の位置ベク[・
ルはP−Δ−1.X、y20〕  で表わさ力1、また
定格位置にある1      1   1 一ツル−;、7よって直接計11111の対象となる方
向余弦ベクトルはα(k)JCcos(θ(1(月、 
cns(0(k))]  である。ここ−y で、1NiJ記位置々り]・ルP に含−まれる位置誤
差(d一般にJP4〔ΔX、Δy、ΔZ〕で表わされる
。従って該1、、−、、、、、      l    
  1      1位置1イ↓差ΔF によって、信
号の伝搬距離iqt、該−アレー力)ら伯は源−までの
距離が十分長い場イ千6′こ(d、7β” (k)・J
Pまたけ変位するので、該アレー第1番目素子の出力箔
椙の時間遅蚊誤差は、該信号の伝搬速度をCと[7てp
”(10・ΔP、/Cである。寸だ、1pT(k)・J
P11が該1ど月の波しλ。と比べて十タトτ小さけれ
ば、該出力塔刊の位相遅延誤、11. (r) 2π7
β・ΔP17/λ0となる。 第1図は平面アレー〇場X)のみを/j\tが、9′シ
・−が直線の、l混合は′P′Iバマ、+ o 、o 
’II” +α0()で、為(θ、(k))、3次元ア
レーの場合ては、P40”+ + 3’ + 、’T 
J +(f(k)4 (cos(OX(k)) 、 c
os (θ、(k) l 、 cos (θ2(k)l
 3   と寸rt ic 、 ’F iA、iアレー
の場合と、本Jf4(的な変更0廿ないから、1′)、
1・では第1図に示すよりな平面−fレーの場合(・つ
のを説明の対象とする。また、一般1′Fを失なうこと
なく、以下では位置i誤差は前記アI/・−素子111
 。 112 、・・・、l1Mの第1番目の素子I11 を
基711I:とじた相対位置5倶差Δp1,14ΔP、
−JP、=〔ΔXl+”Δ71.1+ΔZ4.+]、但
しΔX、、4ΔX、−ΔX1・Δy1,1迭Δy、−Δ
y1.ΔZ1,1拭ΔZ1−ΔL1で定義−Jるものと
する。 従来のアレー素子の位置誤差1iIII汁゛力氏で(d
 、前記方向余弦ベクトルl3(10が既知であると仮
定し2、該13(k)と定格位置v1からa出できる前
記第1の素子li1の出力信号を基準とする他二l了・
IJの出ノJ1.;−シーJの・ン1g時間差−/” 
(lり) (P 1P 1)砿実際の計測値−βT(k
)・(P 、−P 1)から差し引くことにより、遅延
1誤差 コrl(k)4−.1:βCk) −(ΔP箇
ΔP+ )/ C−p ” (1< ) ’ JPi 
、 1/ C定木17’)、該遅延、誤差Δτ、、1(
k)から位置誤差ΔP12.を求V)でいるっ従って、
1ftl記位置誤差ΔPi、+が2次元的位置誤差の場
合には、k≧2すなわち異なる2点以十の信号源位置が
必要であシく該ΔP1,1が;−1次if―的位置誤差
の場合1にf/i kお3、すなわち3点VV +・の
俵り源1☆[j賀が心安となる。 (究明の1−]的) 本発明の目的は、MfJポの従来技術の欠点を取り(徐
くことに、%す、袷−一弓源位置の事前情報を必要と[
−・ない、アンー素j′−の位置誤差測定力式全提供す
るものであろ1゜ (−i′酢!JJの4’F’N成) 本発明0ブーX !a IHjトの位置が未知である信
号源を用いて、段数個の素子で構成さカ、るアレーの素
子からの定格位、y+、からのずれを測定するアレー素
子の位j1′/f誤差+!411電力式において、前記
信号源の予測、)′111に関する離散1ケ1に勾1応
した離散的な時間又は位相遅延補1賞を前記アレー各素
子の出力+、−i −”:月t’4 、j4iえる遅延
補償器と、前記遅延補償器の−っの出力信号を基準とし
て残りの各、・61蚊曲1”h R*の出714昌弓″
の時間又は位相遅延差を検出する1j−1延険出器と、
前記各8延補償器の出力信−号を累加4゛る累加j!>
iと、前記累加器の出力信号のエンベローフ0&: e
Σ出1゛るエンベローノ検波器と、前記エンベl−2−
ン0検波器の出力を最大とする時間的又fd位相遅り(
1;袖償(・ζ・χ・J応する離散値を選択するtlの
信号源位置i1を定器と、前記第1の信号源位置推定器
で選択したみtF ’I:&値の近傍で前記エンベロ=
ブ検波器の(1′CJJを最友とする信号源位置を求め
る第2のイ計弓源位置1ff定器を有1〜、前記各8延
険波器の出力とアレーの幾何学的形状及びアレー各素子
の振幅応答の荷↑1jによって決まる当該アレーの定数
と前記第1及び:j02の信号源位置推定器のlljカ
とにより−)” l/−各素子の位置誤差を求めるとと
全特徴とするアン−素子の位置誤差測定力式である。 (実施例) 第2図は本発明の実施例のグ「コック図である2、I 
It  + l 12  +・’、11M は−fV−
素子、2ノ1゜212 、・・、 21Mは仔純補償器
、22は累加器、゛!?、σ1エノベrJ−プ恢彼;塁
、24は第1の信号源イj’l:l自11゛定c(d、
?、57ま第2の悟M 諒CD装置114一定器、26
(・−旨“ぐり1・)V力11算′晶、272 、・・
、27.Lは遅炉検出□、暑、282 、・928Mは
遅延昂−浦IE器、29□ 。 2 g、 ’a、’仔延1倶差A出器1、ノ02 、・
・、308ば1・・ゾスタ1.’j7ばベク(・ル変換
器、32はレノスフ、33は度行列−I:9−出器、3
4□ 、・・、34M6 ’i\(!−置誤差ρ゛出器
、35□ 、・、35Mは位置誤差の→出値のj七力雉
1子である。 1行、H>源からの箱号に関して、位置が未知であるが
十分涼力(1′こあり、2Lいに異なる方向の第に番目
のIM ]i’iに直か力1、その位置の方向余弦が第
1図に小寸び<lo(2次元ベクトル)である信号源か
らの信号は、第21ミ>:1のアンー各素子111.’
1ノ、?、  ・11、で受酷さ粍、該受イ8信−弓(
dイ■記遅延補償器211  r 212+・・、21
Mで遅延補償を受ける。 眩遅延iri酉′バ’r’+’ii271  +  2
12  +  ・、21いのとり州る1j〆延Mi償1
1;は、アレーが第1図に示すような平面アレーとした
場合、推定す・\き@弓゛源位ri’:iの方向余弦の
ある間隔の離数設定値α′、(k) : (n !、q
j力向の方向あり、n−1−+−・+ N 1)にi3
 j、7g、し、た加11々値dnT(k) I) +
 i c 、α′1TOOP 2/Cl −’ rσ、
”(k)p、/Cで4で)イ)とする。1旦し、扁; 
i−1+・・r M tは一λル−のπいイ「1−1素
子11  の定格位置司のX、Y平ホ11上の2次う1
−1ベクトルで!’;、!、 Cx4 、 y11]”
であるとする。 該遅延補償器211+212+ ・、2輪の出力信号は
累加器22で累加され5、その出力1、′、−弓(・ま
[jIJ記N回の方向について出力さ:h、 、エンベ
ローノ°検波器23でエンベローフ0信号に変換さ、柱
る。該工号諒泣16推定器24では前記方向余弦の渾(
散設’A’+1値σ; n ” 1 y・・・、Nの中
で該エンベローノ01’M 413のへ − レベル全最大とするガ1数値(以1ζ、こ]1をα。(
1り)1表わし、方向余弦αテ1()の由散推定1′1
(1という、っ )で求め、前記第2の信号源位置推定
器25ては11j記νj1′[△ 故推定値αn(k)の近傍の方向余弦d、(1)に対応
−する前記エンベロープ信月のレベル値を用いて、例え
に1仙間・」−浅(′てより、[!!I記エンベローフ
0信号のレベル化’、 I−、にど士る方向余弦(以下
これをへ1()で表わして、方向余弦(J(k)の氏の
推定値という。)を求める5、ii’l記ベクトル加勢
器26は前記離散推定個分1、(k)と貞のづ11.、
定1直′潰k)の差9゜(1〇−鋼k)召I[出する。 前記遅延瑛出器27□ 、・、27Mでは前記I¥延モ
l訃償器”1.212.  ・+ 21  において遅
延量1t(′島nT(1<)・p−、/ C、Q。” 
(k) ・p 2/C、−・ 、Q、T(k) ・ 9
M/C’f!: 受けた1ば号の第1番目仔延袖・1賞
器211 の出力信号をI−■とする遅延量」δ2′(
1()9.Δδヤ′(k)が弓矢用され11j1記(4
蛾吊″補十、器282、−・・、28Mに人力され5る
。 該、+1延1け浦1[モ器28は前記遅延量Δδ’(k
)、  。 Δδヤ’ (k)と前記ベク1ル加算器26の出力Q、
 (k)4+<)度量11゛(器21.の出力信号を基
準とする他の遅延鉗IA器212 、 ・、21Mの出
力1盲−号の遅延量(塚、13、こiを真の遅延量とい
う。)Δδ2(1()、・ AδM(k)を求める。真
の遅延量Δδ2(102,36M(k)に遅延誤差算出
器29□ 、・、 29.+tc人力さtll、該・l
−1簸ノー−誤差算出器では真の遅延量とアレーの幾1
国学的(lシ状及び該アレー各素子の糸幅((関する苛
1[川こ、L: −)で決まるアレ一定数とを用いて、
ムにアレー名、:・、了り相対的位置誤差ΔP    
、Δ九、I’こよってLIし2.1+ る遅延誤差Δτ2(k) 、  ・、ΔτMCk)、イ
11シΔτ1(1ぐ)・−一β′’C1O・ΔP +’
 、 + /C: l =2 +−・・2Mハ1出さえ
12、レノスフ302 、・、 30.に入力さ力、る
。該レノスフ、メ()ばに=1.2.3における前記遅
Q;E ij呉、Xのつ9出イl11−Δτ(1)、Δ
τ(2)、Δτ(3)を記l、核して、遅延1f!′4
.!、1“ペクトルΔτ音〔Δτ、(1) 、Δτ(2
)、Δτ1(3)〕11℃形し2、該名ZYI。 ’iFA差ベクトルΔF2.− 、ΔF>4 i−位1
i″+1誤の出f’!:”i ” ’ 2 。 ・、 、34.に入力される。なお、以■の、1シ1明
で6・二1、位lt誤差ΔP1,1は3次元的な位1〆
11誤X−であると(jV定し、かつに=3とする。 一力、ペター・ル変挨器3)は第2のイ菖じα、!I!
1−’4でへ 器25よりr尋た方向余弦の貞の推定fu’+α(1(
)を:3次ノー、方向余弦ベクトル−(k)の推定値9
′(k)に変換ず/、り)のである。第1図に示すよう
な平げ+iアレーと18ji弓源位置の場合は、真の推
定j3t4 ”)l’k ) = 〔tBg (’か(
10+ 。 スフ、ン1 、?シ′(−ベ−)Jさ1する。該レノス
フ32 (i l< −・]、+2 I :’S !’
<−’、、lゾける+)i+記推定値β(1()呑−記
I意して、3 x :う次仁j列 全形成し、B tr、’i所行+]1↓’I: Ill
 gi :J 、’?に人力でれる。 該逆行列間11゛置紫3、パは該行列t3゜の逆行列、
k ′91i出して、逆行グlj B +は前記位置1
県差算1[旨)K3.1□ 、 −、34,、tc人力
さh〜る。 侍1〆7.−↓A−ζ「1冒侶342、−.34やで′
は前記レノスフ302、−・、30Mの出力である;7
% tノL1誤フ゛QくクトルΔr1.・・、ΔEMと
前記逆行列、3−1から前記アレー各素子112.・・
、 、11Mの位置誤差ΔP2 、 I T ””ΔP
M、+  を算出し、 ΔF2.1 、”’ +  Δ
へ、1は各す1力ζ4if6千35□ 、・+ 35M
iで出力さノする。[)11記j色11列13−1は、
不実雄側の場合、K=3個の盲響勺ii’:”の、Iノ
li’i−1余弦(りl・ルへ1)、ハ2)、企(3)
が線形独立てあ1表1.ば常に9、出できる。 第3図は第2図の遅延量補正器282.  +28Mの
、JT、1番[1の遅延量補正器28.の実施例台・示
すプロ、り図である。40 は第1番目の遅延演出器2
7 の出力が入力さJl、る人力XTi子、41 rよ
ベクトル加算器26の出力か入力される人力>j’nl
″11′、42 (dレノスフ、4.>  idベクト
ル内積金分水V)る内積算出器、44 は枡1算器、4
5 (r:LFIJ記加jツ器4ブ の出力を各遅延、
惧差算用益′ビ9..・l ”’ ”M] Vこ出力する出力端子である。レノスフ42. VCl
i−y−ル −の定格位置(て19−1する定数(頁、ゴβ1)/C
が記1ζじれている。該I/ノスタ42、の出力3寸、
内積−ゾ)用益43.において、前記入力端子41.か
ら入力さ凡△    へ る[))j記
Fig. 1 is an explanatory diagram showing the geometric relationship of the array, Fig. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 3 is a block diagram of delay amount compensation hemostasis shown in Fig. 6, and Fig. 4. is a block diagram of the delay error calculator in FIG. 2, and FIG. 5 is a block diagram of the position error calculator in FIG. lO; Planar array, 1111..., l1M near l/lO
Motoko, 211. ...+21y,: delay compensator, 22;
Accumulator, 23; Envelope detector, 24; First signal source position I′ estimator, 25; Second signal source position 4i (determiner, 26; Vector i·le adder, 272. ..., 27M
; slow 9L amount detector, 282. .. 28M: Delay compensator,
292°, 29M; Delay error calculator, 30□,..., 3
0M; 1/nostar, 31; vector converter, 32;
Nosta, 33. Inverse matrix calculation profit, sl2. -, 34. ;Position error calculator, 42. ;Renostar, 431;Inner product calculator, 44;Adder, 51,2. ...'511M: Multiplier,
51] 2 +..., sl,,; Lesosta, 531;
Accumulator, 62; Nosta, 63. ,6.3,2
.. 6.3□U; Inner product calculator. 1 @ 3 Figure 4 Figure 4 51j+x Figure 5 Procedural Amendment (Resistance 59.2.14 Showa edition) 4 (-Monday' Samurai ``1 Gocho 1'-: To 1: Tono 1 Matter f'1's life 1981 Patent Application No. 28585 2 Name of the invention Array element position error measurement method; 3 Relationship with the supplementary iJE case Patent No. 1 (xr4
1 person Location (〒1.05') Tokyo Minato Toranomon 1
No. 7-12 Name (029) 5 Chuo Electric Industry Co., Ltd. Representative Director and President Minami Hashimoto: Masao 1
1: Location (105) Toranomon 1.T, Minato-ku, Tokyo
f: 1. No. 7 No. 12 G Contents of amendment Details as attached (“Title of invention” column remains unchanged)
11; 1. Name of the invention Array element position error measurement force formula 2. Claim space "2 position iI'i'; F is unknown a, "F %
jl'ri 4: Kawashi)(,i(,・7J Yu case i\"l',' of the element-J' of an array consisting of several elements)
i: position of the array element at which the deviation from “l” is measured, 1
14 difference 11ili', in the M method, 1 (discrete time y corresponding to the numerical value) regarding the predicted position of the signal source
&1st place O[]Delay sleeve compensation for the output signal of each element of the array -riero delay sleeve f21; Output part of the instrument - Between [1 and 5] (T1, a delay detector for detecting a phase delay difference, and an accumulator for accumulating the output signal of the above-mentioned zigawa flute, l) 1. 1 (1% cumulative/Jll:',
1-: The output of Shingetsu's envelope 1.1- The device to emit 1 moxibustion of zo, / bellow) "detector, 1) i, + envelope 0
A first method for selecting a discrete value for the position jKi', K that corresponds to the time or phase delay compensation that maximizes the output of the detector (input position estimation 8:; and the first step) Source position i
4. In the vicinity of the discrete value selected by the estimator, the output f of the envelope detector is ' L...
,, F'+: The constant of the 1 cedar array determined by the output of each slow cedar g output RH and the geometry and shape of the array, and the load of the width response of each element of the hi array. The first and second (iJ-
A method for measuring the positional error of each array element based on the output of a positioning device. :3 Detailed explanation of the invention [ 1 (Technical field) The present invention uses a signal source in which l):(, 111 Element position error measuring force formula for an array that determines Alternatively, a three-dimensional model is widely used.
Shinzuki Geni, which generates the signal in J°1☆of the fB ratio, ,f,! This is an estimation of the force surface, and both are realizations of spatially matched filters. In an array for such a purpose, the positional error of each element of the array within the rated position based on the manufacturing technology of the array is If present, the corresponding number of each element)",
Wrong? :b +=, delay or phase difference 1 between output signals of each element? (hereinafter referred to as "1 delay error" when no distinction is made between them), and the delay in this delay as a spatial filter causes phase mismatching. Therefore, The position of each element of the array is 1 yen, 1 error (bow 1, as a no-after to evaluate the performance of the play).It is cheap, and a lot of effort has been put into understanding the position error. is currently 7° (prior art). Conventionally, in the method of determining the iY hood error of each tree in the array, the position is known (the M sound is once a month, and the signal from the signal source is and detect the reception time difference or phase difference between the output signals of each element of the array.
Therefore, a method for determining the position error of the array element -r is used to convert the time difference or phase difference to the position error of the array element -r. The principle of the three-plane measurement force method is that the signal source position with respect to the axis is known,
Therefore, the reception time or phase difference between the output power of the element S at the rated position in the space of J, J' is known, and , the known quantity is i
``iiJkibutsu-suke difference or place 44, Detection of ``lzuri'' I1
〆By subtracting 2 from 1, find the delay ζII, error; 1 of each of the arrays A. It is assumed that the position error of the element can be calculated b'). Intermediate-C1 this. 1. In the error measurement force equation, the signal source position with respect to the E axis of the array is determined in advance (... whether two phases are necessary or not). For example, Shinsei Borrow - Placement; Ding j with shield 11" and 01 degree (!)
It may be necessary to make a correction to the order by using a non-ner or an acoustic measuring device (/Kan Jr.)
-- i, 4Aj combination)' 1 tatami 1, the position of the play element:; ↓ Prior to measuring the difference, the accuracy is at least within 01 degrees. , 7il'L jI mark/g) It is necessary to determine the direction of the bow source position regarding 11. Alternatively, the 6'L position error of each element of the array, the quadratic ji +'+-r position difference position charge (where = the signal source positions of two or more different points determined with such precision, -1-/In the case of three-dimensional equipment errors, it is necessary to determine in advance a signal sound f\'J device with three or more points.However, it is difficult to use it with sonar or acoustics411] Ichino "shi・-f□J1, signal train propagation ten multi-gu, su young song with 6 (・1!□11 and 7, '-: 4-depth or more underwater Okaoshi)' is 7111 fixed It must be done (7, (
・)ru. It's a trench.
K6: I was caught in the underwater J'M structure and measured: t
Therefore, it is difficult to accurately determine the position and direction of Nobutsuki () regarding the -) ゛ and -substrate seat 4 votes side]. - Performance of Tsuba sonar and acoustics ranked 4111th (
has become increasingly l″i,s in recent years111'i 1FiJ
Accordingly, the demand for delay matching accuracy of RALS as a spatially matched filter is becoming higher and higher. Its/(Me, Ij; 弼”4hara(I\'1・position of the conventional play element which assumes that i'J position is iJ knowledge: il:↓In the difference measurement method, the accuracy - To meet the above request, in addition, the two steps required for measurement are also 1-t(i.
ti, 2.3° Figure 1 (σ1 array or plane array) position error and position error of each element of the array;
This is an explanatory diagram of the relationship between the 10 delays of the Shokai A and the 10 points of delay between the respective GOs and Ryo. 1
0 is flat++'ti -7L/-111,,112°・,
111. ...Jha, each of the array (・two children, X,
"l'. Z has X and Y axes placed on the array surface/, - group to 1- target r; vote for +1Q11, θ (k), θ
(+, :), θ (k) U front n 1m
1ii1! IX, Y. Y Z [9,1] 1't1 state position force direction cosine angle, β(1()v:x 3 r missing L-force surface n chord'
p (k) 4 [cas (θx(kl4
(θ1, (k)), cos(θ7.(k))),
P, is 'mD i'je No. 1 1 ■ 1 stab completed 11
Including 1q error of;
X, y, 7]. However, k is the signal source position 1
1 1 l [1.4 liters of vinegar (k=1., 2, .
. . . is a number representing 1().・1/.・The subscript T represents trochanter 1. 1) The position vector [・
is P-Δ-1. X, y20] is the force 1, and the directional cosine vector of the direct total 11111 is α(k)JCcos(θ(1(moon,
cns(0(k))]. Here, -y, 1NiJ positional position] - positional error (d) contained in P is generally expressed as JP4[ΔX, Δy, ΔZ]. Therefore, the 1, -, , , l
1 1 position 1 ↓ By the difference ΔF, the propagation distance of the signal iqt, the −array force), and the distance from the source to the source − is sufficiently long.
Since the displacement is straddle P, the time delay error of the output foil of the first element of the array is the propagation velocity of the signal as C and [7
”(10・ΔP,/C.It is 1pT(k)・J
P11 is the wave λ of the month. If τ is ten points smaller than τ, the phase delay of the output tower is incorrect.11. (r) 2π7
β・ΔP17/λ0. Figure 1 shows only the plane array〇 field
'II'' + α0(), so (θ, (k)), in the case of a three-dimensional array, P40''+ + 3' +, 'T
J + (f(k)4 (cos(OX(k)), c
os (θ, (k) l , cos (θ2(k) l
3 and dimension rtic, 'F iA, i array case and this Jf4 (because there is no change, 1'),
1. In the case of the plane −f ray shown in FIG. -Element 111
. 112,..., relative position 5 difference Δp1, 14ΔP based on the first element I11 of l1M: 711I:
-JP, = [ΔXl+”Δ71.1+ΔZ4.+], However, ΔX, 4ΔX, -ΔX1・Δy1,1 迭Δy, -Δ
y1. It is assumed that ΔZ1,1 is defined as ΔZ1−ΔL1. The position error of the conventional array element is
, assuming that the direction cosine vector l3 (10) is known, and using the 13(k) and the output signal of the first element li1 that can be outputted from the rated position v1 as a reference,
IJ's appearance J1. ;-Sea J's 1g time difference-/”
(lri) (P 1P 1) Actual measured value - βT (k
)・(P , −P 1) by subtracting it from the delay 1 error corl(k)4−. 1: βCk) - (ΔP ΔP+ )/C-p ” (1< ) ' JPi
, 1/C fixed tree 17'), the delay, error Δτ,, 1(
k) to position error ΔP12. Therefore,
1ftl If the position error ΔPi,+ is a two-dimensional position error, k≧2, that is, two or more different signal source positions are required, and the ΔP1,1 is; In the case of an error, f/i k and 3, that is, a 3-point VV +. (1-) The purpose of the present invention is to eliminate the shortcomings of the prior art of MfJ ports (particularly, to eliminate the need for prior information on the position of the bow and bow source).
-・No, the position error measurement force formula of the un-element j'- is all provided 1° (-i' vinegar! JJ's 4'F'N configuration) The present invention 0 boo X! a The position j1'/f error of the array element is measured by using a signal source whose position at IHj is unknown, and the deviation from the nominal position, y+, from the element of an array consisting of several stages of elements. +! In the 411 power formula, the prediction of the signal source, )'111, the discrete time or phase delay complement corresponding to the gradient 1 is the output of each element of the array +, -i -'': Month t '4, j4i delay compensator and each of the remaining output signals of the delay compensator as a reference,
a 1j-1 delay detector for detecting a time or phase delay difference;
The output signals of each of the eight compensators are cumulatively summed by 4! >
i and the envelope of the output signal of the accumulator 0&: e
an envelope detector with Σ output 1 and the envelope 1-2-
The time or fd phase delay that maximizes the output of the 0-channel detector (
1; The signal source position i1 of tl which selects the discrete value corresponding to the compensation (・ζ・χ・J) is selected by the detector and the first signal source position estimator tF 'I: & the vicinity of the value The said envelope =
The output of each of the 8 wave detectors and the geometry of the array are and the constant of the array determined by the load ↑1j of the amplitude response of each element of the array, and the llj force of the signal source position estimator of the first and :j02. This is a force formula for measuring the position error of the Anne element, which has all the characteristics.
It + l 12 +・', 11M is -fV-
Element, 2 no 1゜212,..., 21M is a pure compensator, 22 is an adder, ゛! ? , σ1 Enovel rJ-P he; Base, 24 is the first signal source Ij'l:l Self 11゛ constant c(d,
? , 57 Second Satoru M Ryo CD device 114 constant device, 26
(・-effect “Guri 1・) V force 11 calculation′ crystal, 272,...
, 27. L is late furnace detection □, heat, 282, ・928M is delayed furnace IE device, 29□. 2 g, 'a, 'Zoen 1 difference A output device 1, No02,・
・,308ba1・・Zosta 1. 'j7 vector(・le transformer, 32 is Lenosf, 33 is degree matrix -I:9-output device, 3
4□ ,..., 34M6 'i\(!-position error ρ゛ output, 35□ ,..., 35M is the →output value of the position error. 1st line, H> from the source Regarding the box number, the position is unknown, but there is a sufficient cooling force (1'), 2L, the th IM in a different direction] i'i has a direct force of 1, and the direction cosine of that position is The signal from the signal source whose size is <lo (two-dimensional vector) is 21st m>:1 for each element 111.'
1 no,? , ・11, So, the Ukei 8th Shin-Yumi (
d) Delay compensator 211 r 212+..., 21
Receive delay compensation at M. Dazzling delay iri'ba'r'+'ii271 + 2
12 + ・, 21 Inotori state ru 1j〆en Mi compensation 1
1; is estimated when the array is a planar array as shown in Fig. 1. : (n!, q
j force direction direction, n-1-+-・+ N 1) i3
j, 7g, addition 11 value dnT(k) I) +
i c , α′1TOOP 2/Cl −′ rσ,
” (k) p, /C with 4)).
i-1+...r Mt is the quadratic 1 on the X and Y planes 11 at the rated position of the
-1 vector! ';,! , Cx4, y11]”
Suppose that The output signals of the delay compensators 211+212+ are accumulated in the accumulator 22, and the output signals are outputted for N times of directions: h, , envelope angle detector. 23, the signal is converted into an envelope 0 signal, and the estimator 24 calculates the angle of the direction cosine (
Interspersed 'A' + 1 value σ; n '' 1 y..., to the Enverono 01'M 413 in N - Ga 1 numerical value (hereinafter 1ζ, here) 1 to α. (
1) Expression 1, divergence estimation of direction cosine αte1() 1'1
The second signal source position estimator 25 calculates the direction cosine d in the vicinity of the estimated value αn(k), and the envelope corresponding to (1). Using Shinzuki's level value, for example, 1 Senma - Shallow ('Teyori, [!!I Envelope 0 signal leveling', I-, direction cosine (hereinafter this will be referred to as 1() to obtain the direction cosine (referred to as Mr.'s estimated value of J(k)). .、
Difference of 9 degrees (10 - Steel k) Call I [Output. In the delay generators 27□, . ”
(k) ・p 2/C, −・ , Q, T(k) ・ 9
M/C'f! : Delay amount ``δ2'(
1()9. Δδya'(k) is used for bow and arrow, and 11j1 (4
The moth suspension is manually applied to the vessel 282, -..., 28M.
), . ΔδY' (k) and the output Q of the vector adder 26,
(k) 4+<) Measurement 11゛ (Tsuka, 13, the delay amount of the output 1 blind number of other delay forceps IA devices 212, . . . , 21M based on the output signal of device 21. Determine the true delay amount Δδ2 (102, 36M(k), 29□, 29. + tc human power tll, the delay amount. l
-1 No - In the error calculator, the true amount of delay and the number of arrays are
Using the Japanese language (l-shape and the thread width of each element of the array ((regarding force 1 [kawako, L: -)],
Array name, :・, Relative position error ΔP
, Δ9, I' Therefore, LI2.1 + delay error Δτ2(k), ・, ΔτMCk), I11 Δτ1(1g)・−1β″C1O・ΔP+′
, + /C: l = 2 +-... 2M C1 out 12, Renosuf 302,... 30. The force input to the The slow Q in the Lenosph, me()bani = 1.2.3; E ij Wu,
Write τ(2) and Δτ(3) as a kernel, and delay 1f! '4
.. ! , 1" spectral Δτ sound [Δτ, (1) , Δτ(2
), Δτ1 (3)] 11℃ and the name ZYI. 'iFA difference vector ΔF2. -, ΔF>4 i-position 1
i''+1 error output f'!: ``i''' 2. ・ , , 34.Inputted in . If the dimensional order 1〆11 error
Estimated value of the direction cosine r from the vessel 25 at 1-'4 fu'+α(1(
): cubic no, direction cosine vector − (k) estimate 9
′(k)/, ri). In the case of flat + i array and 18ji bow source position as shown in Fig. 1, the true estimate j3t4 '')l'k ) = [tBg (' or (
10+. Sufu, n1,? Shi'(-be-)Jsa1. The Lenosph 32 (il<-・], +2 I:'S!'
<-',,l +)i + estimated value β(1()), 3 'I: Ill
gi:J,'? can be done manually. The distance between the inverse matrices is 11゜, violet 3, pa is the inverse matrix of the matrix t3゜,
k '91i, and the retrograde group lj B + is at the position 1
Prefectural difference 1 [effect] K3.1□ , -, 34,, tc human power h~ru. Samurai 1〆7. -↓A-ζ "1 blasphemy 342, -.34"
is the output of the Lenosf 302, -, 30M; 7
% t no L1 error vector Δr1. . . . ΔEM and the inverse matrix, 3-1 to each element 112 of the array.・・・
, , 11M position error ΔP2 , I T "" ΔP
Calculate M, +, ΔF2.1,”' + Δ
To, 1 is each 1 force ζ 4 if 6,000 35 □ , + 35 M
Output with i. [) 11th color j color 11th column 13-1 is
In the case of the false male, K = 3 blind echoes ii':'', I no li'i-1 cosine (ri l l he 1), ha 2), ku (3)
are linearly independent.Table 1. You can always roll a 9. FIG. 3 shows the delay amount corrector 282 of FIG. +28M, JT, No. 1 [1 delay amount corrector 28. This is a diagram showing an example of the system. 40 is the first delay director 2
7 The output of Jl is input, the human power XTi, 41 r, the output of the vector adder 26 or the input human power>j'nl
``11', 42 (d Renosuf, 4.> id vector inner product division V) inner product calculator, 44 is square 1 calculator, 4
5 (r: Delay the output of the four adders listed in LFIJ,
9. ..・l ”' ”M] This is an output terminal that outputs V. Lenosuf 42. VCl
Rated position of i-y-rule (te19-1 constant (page, go β1)/C
is written 1ζ. The output of the I/nostar 42 is 3 inches,
Inner product - zo) Usufruct 43. In the input terminal 41. Input from △ go to [)) j notation

【、¥!、(f)−α(1、)と内杼(j
七とられる。該内債算出:イ’rl ’i ”の出力(
・」2、前記加昏器44□において、前記式〕−J)!
1と1了l() /ハら人7]さ7托る遅延量Δδ’ 
(k)から差子・15!/c出ノJさ:h、る。 第・1図V:1:、第2図の遅延誤差算出器29;l−
1゜、lli’lt/)実施例を示すブロック図である
。50.2゜、50□5  、””  501Mは谷々
遅延量補正′、528□ 。 283  +   、28MII”)ii!力カ人力さ
れる入力QNA了、5112 1 57 + 3 1 
” ’ T 5へMは各々」11勢器、52□2 。 52.3  ’ ”” 521M ”l各しノスタ、5
3 は累ツノ[1器、5・1 は前記累)J[l ニジ
”i 53 の出力全前記レノスフ、V Oシこ出力す
る出力端子である。各レノスフ52 + 、+ 5−ビ
、3 +  、521M・l(、は前記アレーの幾何゛
)l“曲形状及びアンー各素子の振幅に関する値上によ
って決咋るアレ一定数S 、S  ・、 S、Mが記i
2      +3’ I然きfl、てい乙。該アレ一定数S12.S、3,2
S18とi”lit記IjY延ボ袖正器2B、、、  
・、28Mの出力である直の遅延:¥4Δδ2(1()
、Δδ3(k)、−・、38M(1<)とは、各掛算器
51,51   、− 、5111.で積をとらノ1.
た後、12       i5 算出さnl Δτ(1()は出力+’@i子54に出力
ネルろ。、1 第5図は、第2図の位置誤差算出器34□ 、・。 34Mの実椎例を示すブロック図である。Ja 04j
:r)i+記第1番目のレノスフ30の出力か入力i 
:!′tイ)入力端子、61 は前記逆行列′綿用益3
3の出カフうh人力される入力端子、62はレノスフ、
/)3□、 、 6.i、 2゜】 63□3は各々ベクトルの内積分水める内積り)゛吊掛
)、641、 、64,2.64□5は各々前記第1番
目の出力・□7[I5]子351に出力される位置誤差
のx、y、z成分を・出力する出力端子である。 レノスフ62に(は前記逆行列B−1が該行列の行] ベクトルd、 T 、 d2T 、 d3T #7I、
すなわちd+−C”+ + 。 d12 ” 13” ” 2−〔d:!I ” 22 
” 23” ” 3””(d31 ” 32 ” 33
〕T毎に記旧さ、!i−1各d、 、 d2゜d3と前
記遅延誤差ベクトル
[, ¥! , (f)−α(1,) and the inner shuttle (j
Seven is taken. Calculation of internal debt: Output of ``i'rl 'i'' (
・”2. In the tactile device 44□, the above formula]-J)!
1 and 1 Rél() / Harajin 7] The delay amount Δδ'
(k) to 15! /c でノJさ:h、ru. Figure 1 V:1:, Delay error calculator 29 in Figure 2; l-
1°, lli'lt/) is a block diagram showing an embodiment. 50.2°, 50□5, "" 501M is valley delay amount correction', 528□. 283 +, 28MII") ii! Power input QNA completed, 5112 1 57 + 3 1
``'T 5 to M each'' 11 units, 52□2. 52.3 ''' 521M ``l each Nosta, 5
3 is an output terminal that outputs all the outputs of the cumulative horn [1 device, 5・1 is the aforementioned cumulative) J[l Niji''i 53, and VO. +, 521M·l (, is the geometry of the array) l'are constants S, S, S, M determined by the curved shape and the amplitude of each element.
2 +3' The constant number S12. S, 3, 2
S18 and i"lit IjY long sleeves 2B...
・, direct delay which is the output of 28M: ¥4Δδ2(1()
, Δδ3(k), -., 38M (1<) means each multiplier 51, 51, -, 5111. Take the product with 1.
After that, 12 i5 is calculated nl Δτ(1() is the output +'@i output to the child 54. , 1 Figure 5 shows the position error calculator 34 □ in Figure 2 ,... 34M actual vertex FIG. 2 is a block diagram illustrating an example.Ja 04j
:r) i + the output or input of the first Renosuf 30 i
:! 't a) Input terminal, 61 is the inverse matrix 'cotton use 3
3's output terminal is input terminal for human input, 62 is Renosuf,
/) 3□, , 6. i, 2゜] 63□3 are the inner integrals of the vectors), 641, , 64, 2.64□5 are the first outputs and □7[I5] children, respectively. This is an output terminal that outputs the x, y, and z components of the position error output to 351. In Lenosph 62, (the inverse matrix B-1 is the row of the matrix) vector d, T, d2T, d3T #7I,
That is, d+-C"+ +. d12 "13""2-[d:! I” 22
"23""3"" (d31 "32" 33
]Remember every T! i-1 each d, , d2゜d3 and the delay error vector

【1とは谷内61 ”5111’、
jH;=63.63  、631.で内積をとられ、ア
し・−の第1+       i2 1番目−(子ノー の位置誤差ΔF、、−[Δゆ+ 7
1.J、’l’ i 1+Δz11〕1の各成分ΔX1
l−d1Tτ1.Δyl i −d2 Tτ+ +コy
、 +’ +−=ds ” r ’+がΣ′膳iさ7L
1.で、各出力幅1了64.1゜6412 ” 1i 
3 Ilこ・11′l力さノLる。 す、i i、・、′、(“1の遅・電量」δ(し)、遅
延誤差Δτ(1()、位置眞、1;ΔP1,1の各1友
分(3ついて説明する。 +?、I’ ”7 jll’11.I☆、f’、’、j
の方向余弦がβ(k)?’、該(M M i t’ 七
S> 1qi Jj(である七へ、第1図に示すような
アレーのrffj、、’ i番目(ら了−11の出jJ
帖号の遅延量は、第1番]」の−1!5 ”j’ / 
1  の出カイt;号を基準としてp”(’i0 ・(
P ’+−P1)、/C−27J’T(10・IP 1
. +/C(X”(k)(p +’−や−、)/。 ・−コτ1(l()−σ7θ()(脣1−I)、)/C
(4)で耳X−ら凡る。ilIL7、Δτ(1()はア
レー素子II  の11171と; ::’−< M 
JP i 、 ! ”・こよって生じる前記遅延誤差て
あ△ 一力、M’l記力向方向の離i孜推定仙α□(l()に
対しL、ず;()場27.−j−検出さノする31イ蝿
量Δδ、’(10t4次代で−りえらノー、る 。 Δδ、’(k) −Jr、(k) −ffT(1()(
p 1−P、)/C+ff。”U (1) i−p 、
 )/(’−Δτ1(”) + (Q(1<)  (1
’ (k))T(石、−P、)/C+ (’9.(k)
AlO)T(p 、−p 、 )/C=ΔT、(k)→
−Δ(1’(k)(1)、−1)、)/C+(’5.(
k)−’9(k))T(1)箇1)、)/C(5)世し
、Δ01(k)は該アレー容素子ノ12  r  ・J
Jフイ。 の位置誤差ΔP   、、、、Δ’M 、 I (fc
J: 7.、) 名N 餌、jll’j ’/)#’2
.1′ Δτ2.(IOr  ・、ΔτJ<)によって生じる前
記第2のせ1号ことで、前記真の遅延?Δδ(k) k
J δ1(1<)g JT、(10+ 、#T(f) 
(1) □−1)+ )/C(6)と定義すれば、該Δ
δ1(k) !d riiJ記NN延検出器、?7で検
出した遅延量Δδ、’ (k)と、前記第]及び第2の
伝定数pi  Pjから ” 、(k)=、J/i、’(1,)   <y4ノ。 (f’) −’2.i<))’(p、 −−p、 )/
c     (7)i′(7,J’: J:i木)1)
ることがてきる。 イ:< (1(、文、ilI、 r五I−嵐:″位相誤
差VこよるSS BLs′r7片訓イ:’、’f (Q
 ji’i’l 1’+誤A・°°、11L了通信学会
、研究会5AND: 82−15.1982年7月」で
示されるよ′)(・こ、l:に’ y3の中)し・周?
皮数・つ周1す1をT。として、(Δr、Q+)、/’
rl]l<: l、”2yl:; 1= 2 r−M 
%ずなJ−)ち周)υ11’ 、1.と比較(−7で、
核アj、−の遅延誤差Δτ2 (k) 、 、、、 。 」τx(IOか1−分:、′(小さいとき、該遅延1倶
差(でよ一つてハ ノ↑、し7る()、■記ブう向買弦の真の414定仙σ
(1()の推定誤差、」(芙・、1<)・″」::欠 
【(て゛ j→ 2名 「ろ)1 る 。 IE、l、 t−、+、h’; i” i 、”’ 、
 Mは該アレー容素モ111゜/ 17 r ”’ r
 lhlの振幅宅、答に関する荀重であり、寸、/こp
、HはIA ’f t” −の定数であって、該アレー
かパ01図1・りような甲り苗jル−のJ混合i+−j
、;2次元ベクトル ;2×2行列 である。 従って、式(8)の関係を式(6)のJQ’(lり)に
代入すれi+1、M−1個のΔτ200.  ・、Δ躯
θ()不二未論故と一1゛る次の連立方程式か得られる
。 (1]) イ旦じ、ここでに、、;J二2.・・、M、1−−2.
−・・、M、11 はアレーの幾何学的形状と該アレー各素子の荷11!で
決まるアレーの定数であり、次式“0−rプえらハフる
。 Kjle 1b412(pi−p、、)T(Σ、lb、
121−1)−’(可1−pc)  t、x2同って、
r’if+記j(+、1])イボ辺の(M−1,)X(
M−1)次の11列が正(11目’31/ljで、bカ
ば1該行列の逆行列か存在しで、前記−フルノ容素素子
112.・・r l l、。 の位置誤差JP7.1+ ”’ + dP、、、で生じ
る遅延誤差Δτ(+<) ; + −2+ ・2Mは、
前記式(9)及び(1ηがら次式で4jえら71、るこ
とになる。 Δτp) = 、’21 S 1.・Δδj(k)  
      +1勺−2 前記連?i列の・3′鯰素s61、はアレーの定数に、
)、のみで−リ゛ヒらノー1.るかも、該3素s、1、
は予め5E数として一9V ill、 l、、でおくこ
とンクN−こきる。 次J、・(、j)X+記灼’、 ijj;:、県差Δτ
1(k);I−2,2Mか1く二I r 2 、 ’3
 (/4一ついで前記式(1■により求斗ったとずレバ
 、  」r 、 (k) −−−βT(10dP 、
  、 、/C、ΔPH,+=CΔXH、+   +”
i、M 71zr、〕Tの「11係から、ΔXi、1’
ΔV:、、1yΔz1,1を未知数とする次の連立カイ
flXlが得られる。 1−2 、 ・・ 2M なお、式(19の近似による誤差は、アレー容素−]の
(sjl置誤差ΔP1,1が十分に小さけf’L (r
J: 2次以1.の誤差であり無視できる。 前記式(1→から、該代右辺の行列かjF則であjl、
 (、−、敷該式の逆行列、式(3)が存在し、従って
前記プレー各素子172  +”’+ 11Mの装置誤
差ΔF、 、 、 、 】=、 J。 ・1Mの各成分は各ノz次式で乃えられること(・(:
なる。 ゛なお、実施例で(、は、異なる1冨号源位置の個数を
K = :(とし5たが、K)3にとることも司能であ
り、この1も1合のf〜ン置誤差ΔPl、1ばΔτ、(
1) 、ΔτH(2) + ”’ +3丁(1()から
、例えは最小二乗法によって求めることができる。 (発明の効果) 本発明−C(は、信号源、すなわち十分遠方にあるイ^
号強(ぐ置の方向余弦!j(1() ; k=t 、 
2 、・・・、Kが未知であっても、前記エノベローゾ
検波2923の出力レベルを最大どするような離散遅延
補償量を前記各遅延補霞器211.212 、・・、2
1M に与え、該遅延補償後の(M号の基準信号に対す
る遅延量Δδ2/(k) 、 、、、  Δδヤ′(k
)を検出するととり)(lで一1該離散遅延補償址に対
応する信号源fi冒なの方向余弦(νjII散推定値)
介。(10及びp n(1<)の近代((おいで袖間舌
の手段によって前記エンベ11−プ゛検波器23の出力
レベルを最大とする真の方向余弦(t’↓のIf定fi
l′l: )公k)を求め、前記遅延量Δδ2′(lO
2,Δδh+ ’ Lk) ; k=及び真の推定値P
(k: y= 1 、− 、 ■<と、アレー1・)幾
何学的形状と該アレー各素子の荷重のみで−Ljえられ
るアレーの定数S22.− 、 Sユ9.とを用いて、
該アレー各素子の基準素子に対する相対11γ(4,1
誤−2;、ΔP、、l・・、Δ九、1を求めるので、該
フルシー素−子の位置誤差を求めるに尚って、信号源位
置の方向余弦β(k) ; k= 1 、・・、■(の
事前ト;+1報を必要とし7/、I:い利点がある。 従って、信号源位置を正確に杷握することの困難なソー
ナーや音響測位装置、レーダなどの分野に用いるアレー
素子の位置測定(、でおいては、測定精度の向上及び測
定に要するコスト低減に効果かある。 11゛シ1血の簡ζNな、説明 八′<1し1灯ツル−の幾何学的な関係を示す説、四囲
、第一21・閾は本発明の実飛例を示す構成図、第3図
は第2図の遅延T補iL器の((14成図、第4図は第
2図の(I□Yl延誤差砦1j器の構成図、第5図は第
2図の位(j’A: を倶ft−灼用益の構成図である
。 I(ン;乎面アレー、l11 、  、IJM;アレー
化)素−丁、2ノ1 、・・、2八;遅延補償器、22
;累加器、23:エンベロープ検波器、24;第1の信
号源位置推定器、25;第2の慴号諒位置棺定器、26
;〈り]・ル加算器、272 、・ 、97M;遅延量
検出器、282 、・ 、28.:遅延量補正器、29
2 、・ 2gM;遅延誤差算出器、302゜、 、’
l’ Oh+ :レジスタ、31:ベクトル変換器、3
2;レジスタ、33;逆行列碧、用益、342.・。 3” b1+ fq j@H誤差算出器用益2I ;レ
ジスタ、43、;内積算出器、44;加算器、51,2
.  ・、51i鱈掛幻器、52□7 + ” ’+ 
J 2 、’ b+ ;レジスタ、53□;累加器、6
21;レジスタ、6311,63□2.63,3;内積
算出器。
[1 is Taniuchi 61 “5111”,
jH;=63.63, 631. The inner product is taken by
1. J, 'l' i 1+Δz11] Each component ΔX1 of 1
l-d1Tτ1. Δyl i −d2 Tτ+ + coy
, +' +-=ds ” r '+ is Σ' set i7L
1. So, each output width is 1゜64.1゜6412" 1i
3 Ilko・11'lThe power is Lru. S, i i, ·, ′, (“1’s slow electric power” δ(shi), delay error Δτ(1(), position true, 1; ΔP1, 1 each for one friend (3 will be explained. + ?, I' ”7 jll'11.I☆, f', ', j
Is the direction cosine of β(k)? ', the (M M i t'7S> 1qi Jj), rffj of the array as shown in FIG.
The delay amount of the chapter number is -1!5 ``j' /
1's output t; p''('i0 ・(
P'+-P1), /C-27J'T(10・IP 1
.. +/C(X”(k)(p +'-ya-,)/. -koτ1(l()-σ7θ()(脣1-I),)/C
(4) Ear X- et al. ilIL7, Δτ(1() is 11171 of array element II; ::'-<M
JP i,! ”・The delay error caused by this is △ One force, the distance in the direction of the force indicated by M'l is estimated to be α□ (L for l(), z; () field 27. 31 I fly amount Δδ,'(10t4th generation -riera no,ru. Δδ,'(k) -Jr,(k) -ffT(1()(
p 1−P, )/C+ff. ”U (1) i-p,
)/('−Δτ1(”) + (Q(1<) (1
'(k))T(stone, -P,)/C+('9.(k)
AlO)T(p, -p, )/C=ΔT,(k)→
-Δ(1'(k)(1),-1),)/C+('5.(
k)-'9(k))T(1)(1), )/C(5), Δ01(k) is the array capacitor's 12 r ·J
J hui. The position error ΔP , , Δ'M , I (fc
J: 7. ,) Name N Bait, jll'j '/)#'2
.. 1' Δτ2. (IOr ・, ΔτJ<) The second factor 1 caused by the true delay? Δδ(k) k
J δ1(1<)g JT, (10+, #T(f)
(1) □-1)+ )/C(6), then the Δ
δ1(k)! d riiJki NN extension detector,? From the delay amount Δδ,' (k) detected in step 7 and the above] and second transfer constants pi Pj, (k)=, J/i,'(1,) <y4ノ. (f') −'2.i<))'(p, --p, )/
c (7)i'(7,J': J:i tree)1)
You can do that. I: < (1(, sentence, ilI, r5I-Arashi: ″Phase error V Koyoru SS BLs'r7 Kataken I:', 'f (Q
ji'i'l 1'+Incorrect A・°°, 11L Communication Society, Study Group 5AND: 82-15.July 1982') (・ko, l:ni' in y3) Shi Zhou?
T for the number of skins, 1 and 1. As, (Δr, Q+), /'
rl]l<: l, "2yl:; 1=2 r-M
%zunaJ-)chizhou)υ11', 1. Compare with (-7,
Delay error Δτ2 (k) , , , of kernel a j,-. "τx (IO or 1-minute:,'
(1() estimation error, ``(芙・,1<)・″''::missing
[(te゛ j→ 2 people "ro) 1 ru. IE, l, t-, +, h';i" i, "',
M is the array element 111°/17 r ”' r
lhl's amplitude home, answer regarding the answer, size, /kop
, H is a constant of IA 'f t'' -, and the array is
,; two-dimensional vector; 2×2 matrix. Therefore, by substituting the relationship in equation (8) into JQ'(l) in equation (6), i+1, M-1 Δτ200. Since . (1]) Idanji, here, ;J22. ..., M, 1--2.
-..., M, 11 is the geometry of the array and the load 11 of each element of the array! It is a constant of the array determined by the following formula "0-rp.
121-1)-' (possible 1-pc) t, x2 same,
r'if+note j(+, 1]) (M-1,)X(
M-1) The next 11 columns are positive (the 11th '31/lj, and the inverse of the matrix exists in b), and the position of the -Furuno capacitive element 112...r l l,. The delay error Δτ (+<); + −2+ ・2M caused by the error JP7.1+ ”' + dP, , is:
The above formula (9) and (1η) are 4j gills 71. Δτp) = , '21 S 1.・Δδj(k)
+1 -2 The above series? The 3' catfish element s61 in column i is the constant of the array,
), only - Lich et al. No. 1. Rumo, the three elements s, 1,
is set in advance as a 5E number as -9V ill, l, . Next J, ・(, j)
1(k);I-2,2M or 1ku2I r 2, '3
(/4 and the above formula (1) is used to calculate the ratio of ``r'', (k) ---βT(10dP,
, , /C, ΔPH, +=CΔXH, + +”
i, M 71zr,]T's ``From section 11, ΔXi, 1'
The next simultaneous chi flXl with ΔV:,,1yΔz1,1 as an unknown quantity is obtained. 1-2, ... 2M Note that the error due to the approximation of equation (19) is the (sjl position error ΔP1,1 of the array element -) if it is sufficiently small, f'L (r
J: Secondary and higher 1. This error is negligible. From the above formula (1→, the matrix on the right hand side of the substituent is jF law, jl,
(, -, the inverse matrix of the equation (3) exists, and therefore each of the play elements 172 +"'+ 11M device error ΔF, , , , ]=, J. Each component of 1M is It can be written in the z-order formula (・(:
Become.゛In addition, in the example (,), the number of different 1 source positions is assumed to be K = : (5, but K) 3, and this 1 also corresponds to the f~n position of 1. Error ΔPl, 1 Δτ, (
1) , ΔτH(2) + ”' + 3 (from 1(), it can be obtained, for example, by the least squares method. (Effects of the Invention) The present invention-C( ^
direction cosine!j(1(); k=t,
2,..., even if K is unknown, each of the delay compensators 211, 212, 212,...
1M, and after the delay compensation, the delay amount Δδ2/(k) for the reference signal of (M) , , , Δδya′(k
) is detected, the direction cosine (νjII discrete estimated value) of the signal source corresponding to the discrete delay compensation point is detected.
Intermediate. (10 and p n (1 <)) ((By means of Sodoma tongue, the true direction cosine (t'↓) which maximizes the output level of the envelope 11-p detector 23
l′l: ) k) is determined, and the delay amount Δδ2′(lO
2, Δδh+ 'Lk); k= and true estimated value P
(k: y= 1, -, ■<, and array 1.) An array constant S22 which can be obtained by -Lj only from the geometrical shape and the load of each element of the array. -, Syu9. using
The relative value of each element of the array to the reference element is 11γ(4,1
Error-2; , ΔP, , l..., Δ9, 1 is determined, so when determining the position error of the Flusea element, the direction cosine of the signal source position β(k); k=1, It has the advantage of requiring advance information of 7/, I:. Therefore, it is suitable for fields such as sonar, acoustic positioning equipment, and radar, where it is difficult to accurately determine the signal source location. It is effective in improving the measurement accuracy and reducing the cost required for the measurement of the position of the array element used. The theory showing the scientific relationship, the four circles, the first 21 and the threshold are block diagrams showing actual flight examples of the present invention, and FIG. Figure 2 is a block diagram of the (I□Yl) 1j equipment, Figure 5 is a diagram of the block diagram of the position (j'A: in Figure 2). Array, l11, , IJM; Arraying) So-Ding, 2-1,..., 28; Delay compensator, 22
; Adder, 23: Envelope detector, 24; First signal source position estimator, 25; Second signal position determiner, 26
Adder, 272, . , 97M; Delay amount detector, 282, . , 28. : Delay amount corrector, 29
2,・2gM; Delay error calculator, 302°, ,'
l' Oh+: Register, 31: Vector converter, 3
2; Register, 33; Inverse matrix Ao, utility, 342.・. 3” b1+ fq j@H error calculation instrumental gain 2I; register, 43; inner product calculator, 44; adder, 51, 2
..・, 51i cod-kake genki, 52□7 + ” '+
J 2 , 'b+; register, 53□; accumulator, 6
21; Register, 6311, 63□2.63, 3; Inner product calculator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 空間上の位置が未知である信号源を用いて、複数個の素
子で構成されるアレ(素子の定格位置からのずれを測定
するアレー素子の位置誤差測定方式において、前記信号
源の予測位置に関する離散値に対応した離散的な時間又
は位相遅延補償を前記アレー各素子の出力信号に与える
遅延補償器と、前記遅延補償器の一つの出力信号を基準
として残りの各遅延補償器の出力信号の時間又は位相遅
延差を検出する遅延検出器と、前記各遅延補償器の出力
信号を累加する累加器と、前記累加器の出力信号のエン
ベロープを検出するエンベロープ検波器と、前記エンベ
ロープ検波器の出力を最大とする時間的又は位相遅延補
償に対応する位置に関する離散値を選択する第1の信号
源位置推定器と、前記第1の信号源位置推定器で選択し
た離散値の近傍で前記エンベロープ検波器の出力を最大
とする信号源位置を求める第2の信号源位置推定器を有
し、前記各遅延検出器の出力とアレーの幾何学的形状及
びアレー各素子の振幅応答の荷重によって決まる当該ア
レーの定数と前記第1及び第2の信号源位置推定器の出
力とによりアレー各素子の位置誤差を求めることを特徴
とするアレー素子の位置誤差測定方式。
Using a signal source whose position in space is unknown, an array consisting of multiple elements (in an array element position error measurement method that measures the deviation of an element from its rated position) a delay compensator that provides discrete time or phase delay compensation corresponding to a discrete value to the output signal of each element of the array; and a delay compensator that applies discrete time or phase delay compensation to the output signal of each element of the array; a delay detector for detecting a time or phase delay difference; an accumulator for accumulating the output signals of each of the delay compensators; an envelope detector for detecting an envelope of the output signal of the accumulator; and an output of the envelope detector. a first signal source position estimator that selects a discrete value for a position corresponding to temporal or phase delay compensation that maximizes , and said envelope detection in the vicinity of the discrete value selected by said first signal source position estimator. a second signal source position estimator that determines the signal source position that maximizes the output of the detector, the estimator having a second signal source position estimator that determines the signal source position that maximizes the output of the detector, the estimator having a second signal source position estimator that A method for measuring a position error of an array element, characterized in that the position error of each element of the array is determined based on an array constant and outputs of the first and second signal source position estimators.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0489245A2 (en) * 1990-12-05 1992-06-10 Roke Manor Research Limited Improvements in or relating to phased arrays

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0489245A2 (en) * 1990-12-05 1992-06-10 Roke Manor Research Limited Improvements in or relating to phased arrays

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