JPWO2018167952A1 - Adaptive array antenna device - Google Patents
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Abstract
リスニング期間中に、M個のサブアレーアンテナ(1−m)によりそれぞれ受信された複数の信号と、ビーム送信期間中に、M個のサブアレーアンテナ(1−m)によりそれぞれ受信された複数の信号とから、リスニング期間における妨害波の到来方向とビーム送信期間における妨害波の到来方向との変化であるヌルずれを推定するヌルずれ推定部(11)を設け、補償ウェイト算出部(12)が、ヌルずれ推定部(11)により推定されたヌルずれに基づいて、ビーム送信期間中に、M個のサブアレーアンテナ(1−m)によりそれぞれ受信された複数の信号に対する重み係数として、ヌルずれを補償する補償ウェイトを算出する。A plurality of signals respectively received by the M subarray antennas (1-m) during the listening period, and a plurality of signals respectively received by the M subarray antennas (1-m) during the beam transmission period From the above, a null shift estimation unit (11) is provided to estimate a null shift which is a change between the arrival direction of the interference wave in the listening period and the arrival direction of the interference wave in the beam transmission period, and the compensation weight calculation unit (12) Based on the null deviation estimated by the deviation estimation unit (11), null deviation is compensated during the beam transmission period as a weighting factor for a plurality of signals respectively received by the M sub-array antennas (1-m). Calculate compensation weights.
Description
この発明は、複数のサブアレーアンテナによりそれぞれ受信された複数の信号に重み係数を乗算し、重み係数乗算後の複数の信号を合成するアダプティブアレーアンテナ装置に関するものである。 The present invention relates to an adaptive array antenna apparatus that multiplies a plurality of signals respectively received by a plurality of subarray antennas by a weighting factor, and combines the plurality of signals after weighting factor multiplication.
レーダ装置は、例えば、航空機などのプラットフォームに搭載され、妨害波が到来する環境下で運用されることがある。
レーダ装置が備えるアンテナ装置は、複数のサブアレーアンテナが並べられているアレーアンテナによってアダプティブビームを形成する。
このとき、アンテナ装置は、アレーアンテナの受信信号に含まれている妨害波を抑圧して、観測対象の目標に係る目標信号のSJNR(Signal to Jamming and Noise Ratio)を改善するために、妨害波の到来方向にヌルが形成されるように、アダプティブウェイトを決定する。アダプティブウェイトは、複数のサブアレーアンテナによりそれぞれ受信される複数の信号に対する重み係数である。The radar apparatus is mounted on a platform such as an aircraft, for example, and may be operated in an environment where disturbance waves arrive.
The antenna device included in the radar device forms an adaptive beam by an array antenna in which a plurality of subarray antennas are arranged.
At this time, the antenna apparatus suppresses interference waves included in the reception signal of the array antenna to improve signal to jamming and noise ratio (SJNR) of the target signal related to the target to be observed. Adaptive weights are determined such that nulls are formed in the direction of arrival of. The adaptive weight is a weighting factor for a plurality of signals respectively received by a plurality of subarray antennas.
アンテナ装置によるアダプティブウェイトの決定は、例えば、以下の方法で行われる。
まず、アンテナ装置は、アレーアンテナから送信されるビームを一時的に止めて、ビームが送信されない期間であるリスニング期間中に、複数のサブアレーアンテナによりそれぞれ受信された複数の信号を妨害波の信号として取得する。
次に、アンテナ装置は、取得した妨害波の信号から、妨害波の到来方向にヌルが形成されるように、アダプティブウェイトを決定する。The determination of the adaptive weight by the antenna device is performed, for example, by the following method.
First, the antenna apparatus temporarily stops the beams transmitted from the array antenna, and sets a plurality of signals respectively received by the plurality of sub-array antennas as disturbance signals during a listening period in which no beam is transmitted. get.
Next, the antenna apparatus determines adaptive weights so that nulls are formed in the arrival direction of the interference wave from the acquired interference wave signal.
アンテナ装置を備えるレーダ装置が陸上の基地などに設置されていて、レーダ装置が移動しない場合には、妨害波の発信源が移動していなければ、妨害波の到来方向は変化しない。
しかし、アンテナ装置を備えるレーダ装置又は妨害波の発信源が移動している場合には、妨害波の到来方向が変化する。
このため、アンテナ装置が、リスニング期間中に、妨害波の到来方向にヌルが形成されるアダプティブウェイトを決定しても、アレーアンテナからビームの送信が再開されるまでの僅かな時間中に、妨害波の到来方向が変化する。
即ち、リスニング期間における妨害波の到来方向と、リスニング期間が終了した後に、ビームが送信される期間であるビーム送信期間における妨害波の到来方向とが、異なる方向になってしまう。When a radar device provided with an antenna device is installed at a land base or the like and the radar device does not move, the direction of arrival of the disturbance wave does not change unless the source of the disturbance wave is moved.
However, when the radar device provided with the antenna device or the source of the disturbance wave is moving, the arrival direction of the disturbance wave changes.
For this reason, even if the antenna device determines an adaptive weight in which nulls are formed in the direction of arrival of the disturbance during the listening period, the disturbance is generated during a short time until the transmission of the beam from the array antenna is resumed. The direction of arrival of the waves changes.
That is, the arrival direction of the interference wave in the listening period and the arrival direction of the interference wave in the beam transmission period, which is a period in which the beam is transmitted after the listening period ends, are different.
妨害波の到来方向の変化に伴って、リスニング期間中に決定したアダプティブウェイトによって形成されるヌルの方向と、ビーム送信期間における妨害波の実際の到来方向との間にずれ(以下、「ヌルずれ」と称する)が生じる。
ヌルずれが生じることで、アンテナ装置による妨害波の抑圧性能が劣化するため、レーダ装置による目標の検出性能が劣化する。
以下の非特許文献1には、ヌルずれの影響を回避するため、リスニング期間中に決定したアダプティブウェイトによって形成されるヌルの幅を広げる処理を行うアンテナ装置が開示されている。According to the change in the arrival direction of the disturbance wave, the deviation between the direction of the null formed by the adaptive weight determined during the listening period and the actual arrival direction of the disturbance wave in the beam transmission period (hereinafter referred to as “null deviation” (Referred to as
The occurrence of the null shift degrades the suppression performance of the interference wave by the antenna device, and thus degrades the detection performance of the target by the radar device.
Non-Patent
従来のアンテナ装置は、アダプティブウェイトによって形成されたヌルの幅を広げる処理を実施しているが、妨害波の到来方向の変化に基づいて、ヌル幅の拡張幅を適正に設定するものではない。このため、妨害波の到来方向が、広げられたヌル幅を超えるような大きな変化を生じる場合がある。このように、妨害波の到来方向の変化が大きい場合、アレーアンテナの受信信号に含まれている妨害波を抑圧することができなくなるという課題があった。 The conventional antenna device carries out processing to widen the width of the null formed by the adaptive weight, but does not properly set the extension width of the null width based on the change in the arrival direction of the interference wave. For this reason, the arrival direction of the disturbance may cause a large change such as to exceed the expanded null width. As described above, when the change in the arrival direction of the interference wave is large, there is a problem that the interference wave contained in the reception signal of the array antenna can not be suppressed.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、妨害波の到来方向が大きく変化しても、アレーアンテナの受信信号に含まれている妨害波を抑圧することができるアンテナ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an antenna apparatus capable of suppressing an interference wave contained in a received signal of an array antenna even if the arrival direction of the interference wave changes significantly. The aim is to get
この発明に係るアンテナ装置は、1つ以上の素子アンテナを含んでいるサブアレーアンテナが複数並べられているアレーアンテナと、アレーアンテナからビームが送信されない期間であるリスニング期間中に、複数のサブアレーアンテナによりそれぞれ受信された複数の信号と、リスニング期間が終了した後のビームが送信される期間であるビーム送信期間中に、複数のサブアレーアンテナによりそれぞれ受信された複数の信号とから、リスニング期間における妨害波の到来方向とビーム送信期間における妨害波の到来方向との変化であるヌルずれを推定するヌルずれ推定部と、ヌルずれ推定部により推定されたヌルずれに基づいて、ビーム送信期間中に、複数のサブアレーアンテナによりそれぞれ受信された複数の信号に対する重み係数として、ヌルずれを補償する補償ウェイトを算出する補償ウェイト算出部とを設け、ビーム形成部が、ビーム送信期間中に、複数のサブアレーアンテナによりそれぞれ受信された複数の信号に補償ウェイト算出部により算出された補償ウェイトを乗算し、補償ウェイト乗算後の複数の信号を合成するようにしたものである。 An antenna apparatus according to the present invention includes an array antenna in which a plurality of sub array antennas including one or more element antennas are arranged, and a plurality of sub array antennas during a listening period in which a beam is not transmitted from the array antenna. An interference wave in the listening period is made up of a plurality of signals respectively received and a plurality of signals respectively received by a plurality of sub array antennas during a beam transmission period in which a beam is transmitted after the end of the listening period. And a plurality of null deviation estimation units for estimating null deviation, which is a change between the arrival direction of the interference wave and the arrival direction of the interference wave in the beam transmission period, and a plurality of beam transmission periods based on the null deviation estimated by the null deviation estimation unit. Weighting coefficients for a plurality of signals respectively received by the subarray antenna of And a compensation weight calculation unit for calculating a compensation weight for compensating for a null shift, and the beam forming unit calculates a plurality of signals respectively received by a plurality of sub-array antennas by the compensation weight calculation unit during a beam transmission period. The above compensation weights are multiplied to synthesize a plurality of signals after the compensation weight multiplication.
この発明によれば、リスニング期間中に、複数のサブアレーアンテナによりそれぞれ受信された複数の信号と、ビーム送信期間中に、複数のサブアレーアンテナによりそれぞれ受信された複数の信号とから、リスニング期間における妨害波の到来方向とビーム送信期間における妨害波の到来方向との変化であるヌルずれを推定するヌルずれ推定部を設け、補償ウェイト算出部が、ヌルずれ推定部により推定されたヌルずれに基づいて、ビーム送信期間中に、複数のサブアレーアンテナによりそれぞれ受信された複数の信号に対する重み係数として、ヌルずれを補償する補償ウェイトを算出するように構成したので、妨害波の到来方向が大きく変化しても、アレーアンテナの受信信号に含まれている妨害波を抑圧することができる効果がある。 According to the present invention, interference in the listening period is caused by the plurality of signals respectively received by the plurality of subarray antennas during the listening period and the plurality of signals respectively received by the plurality of subarray antennas during the beam transmission period. A null shift estimation unit is provided for estimating a null shift which is a change between the arrival direction of the wave and the arrival direction of the interference wave in the beam transmission period, and the compensation weight calculation unit calculates the null shift based on the null shift estimated by the null shift estimation unit. Since the compensation weight for compensating for the null shift is calculated as a weighting factor for the plurality of signals respectively received by the plurality of subarray antennas during the beam transmission period, the arrival direction of the disturbance wave changes significantly. Also, there is an effect that the interference wave contained in the reception signal of the array antenna can be suppressed.
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。 Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, a mode for carrying out the present invention will be described according to the attached drawings.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるアダプティブアレーアンテナ装置を示す構成図である。
図2は、この発明の実施の形態1によるアダプティブアレーアンテナ装置の信号処理装置2を示すハードウェア構成図である。
図1及び図2において、アレーアンテナ1は、M個のサブアレーアンテナ1−m(m=1,2,・・・,M)が並べられているアンテナである。
サブアレーアンテナ1−mは、少なくとも1つ以上の素子アンテナを含んでいるアンテナである。
FIG. 1 is a block diagram showing an adaptive array antenna apparatus according to
FIG. 2 is a hardware configuration diagram showing a
1 and 2, the
The sub array antenna 1-m is an antenna including at least one or more element antennas.
信号処理装置2は、ヌルずれ推定部11、補償ウェイト算出部12及びビーム形成部13を備えており、M個のサブアレーアンテナ1−mによりそれぞれ受信された複数の信号に重み係数を乗算して、重み係数乗算後の複数の信号を合成する装置である。
図1では、図面の簡単化のため、サブアレーアンテナ1−mにより受信された信号を検波する受信機及び受信機の受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する変換器などを省略しているが、実際には、受信機及び変換器などを備えている。
このため、ヌルずれ推定部11及びビーム形成部13には、M個のサブアレーアンテナ1−mにより受信された信号に対応するデジタル受信信号が与えられる。
図1では、M個のデジタル受信信号を含んでいる受信信号ベクトルが表記されている。The
In FIG. 1, for simplification of the drawing, a receiver for detecting a signal received by the sub array antenna 1-m and a converter for converting a received signal of the receiver from an analog signal to a digital signal are omitted. In practice, it comprises a receiver and a converter.
For this reason, the null
In FIG. 1, received signal vectors including M digital received signals are shown.
ヌルずれ推定部11は、例えば図2に示すヌルずれ推定回路21で実現される。
ヌルずれ推定部11は、アレーアンテナ1からビームが送信されない期間であるリスニング期間中に、M個のサブアレーアンテナ1−mによりそれぞれ受信されたM個の信号に対応するM個のデジタル受信信号を取得する。
また、ヌルずれ推定部11は、リスニング期間が終了した後のビームが送信される期間であるビーム送信期間中に、M個のサブアレーアンテナ1−mによりそれぞれ受信されたM個の信号に対応するM個のデジタル受信信号を取得する。
ヌルずれ推定部11は、リスニング期間中のM個のデジタル受信信号と、ビーム送信期間中のM個のデジタル受信信号とから、リスニング期間における妨害波の到来方向とビーム送信期間における妨害波の到来方向との変化であるヌルずれを推定する処理を実施する。
なお、ビーム送信期間には、アレーアンテナ1がビームを送信する期間のほか、アレーアンテナ1がビームを受信する期間が含まれている。The null
The null
Also, the null
From the M digital reception signals in the listening period and the M digital reception signals in the beam transmission period, the null
The beam transmission period includes a period in which the
補償ウェイト算出部12は、例えば図2に示す補償ウェイト算出回路22で実現される。
補償ウェイト算出部12は、ヌルずれ推定部11により推定されたヌルずれに基づいて、ビーム送信期間中に、M個のサブアレーアンテナ1−mによりそれぞれ受信されたM個の信号に対応するM個のデジタル受信信号に対する重み係数として、ヌルずれを補償する補償ウェイトを算出する処理を実施する。The compensation
The compensation
ビーム形成部13は、例えば図2に示すビーム形成回路23で実現される。
ビーム形成部13は、M個の乗算器14−m及び加算器15を備えており、ビーム送信期間中に、M個のサブアレーアンテナ1−mによりそれぞれ受信されたM個の信号に対応するM個のデジタル受信信号に補償ウェイト算出部12により算出された補償ウェイトを乗算し、補償ウェイト乗算後のM個のデジタル受信信号を合成する処理を実施する。
乗算器14−mは、ビーム送信期間中に、サブアレーアンテナ1−mにより受信された信号に対応するデジタル受信信号に補償ウェイト算出部12により算出された補償ウェイトを乗算し、補償ウェイト乗算後のデジタル受信信号を加算器15に出力する。
加算器15は、M個の乗算器14−mからそれぞれ出力されたM個の補償ウェイト乗算後のデジタル受信信号を合成し、合成後のデジタル受信信号を受信ビームとして出力する。The
The
The multiplier 14-m multiplies the compensation weight calculated by the
The
図1では、信号処理装置2の構成要素であるヌルずれ推定部11、補償ウェイト算出部12及びビーム形成部13のそれぞれが、図2に示すような専用のハードウェアで実現されるものを想定している。即ち、ヌルずれ推定回路21、補償ウェイト算出回路22及びビーム形成回路23で実現されるものを想定している。
ヌルずれ推定回路21、補償ウェイト算出回路22及びビーム形成回路23は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)、または、これらを組み合わせたものが該当する。In FIG. 1, it is assumed that each of the null
The null
ただし、信号処理装置2の構成要素は、専用のハードウェアで実現されるものに限るものではなく、信号処理装置2がソフトウェア、ファームウェア、または、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、CPU(Central Processing Unit)、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSP(Digital Signal Processor)などが該当する。However, the components of the
The software or firmware is stored as a program in the memory of the computer. A computer means hardware that executes a program, and corresponds to, for example, a central processing unit (CPU), a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a processor, a digital signal processor (DSP), etc. .
図3は、信号処理装置2がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
信号処理装置2がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合、ヌルずれ推定部11、補償ウェイト算出部12及びビーム形成部13の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュータのメモリ31に格納し、コンピュータのプロセッサ32がメモリ31に格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図6は、信号処理装置2がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合の処理手順を示すフローチャートである。
なお、コンピュータのメモリ31は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などの不揮発性又は揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD(Digital Versatile Disc)などが該当する。FIG. 3 is a hardware configuration diagram of a computer when the
When the
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure when the
The
図4は、この発明の実施の形態1によるアダプティブアレーアンテナ装置のヌルずれ推定部11を示す構成図である。
図4において、第1の相関行列算出部41は、リスニング期間中に、M個のサブアレーアンテナ1−mによりそれぞれ受信されたM個の信号に対応するM個のデジタル受信信号から、妨害波の相関行列を算出する処理を実施する。FIG. 4 is a block diagram showing the null
In FIG. 4, the first correlation
ベクトル算出部42は、ビームのメインビーム方向を走査するためのウェイト拘束ベクトルと、第1の相関行列算出部41により算出された妨害波の相関行列とを用いて、妨害波のスキャン方向を走査するためのウェイトベクトルを算出する処理を実施する。
即ち、ベクトル算出部42は、メインビーム方向とスキャン方向の差による行路差位相成分を対角項に有する対角行列と、ウェイト拘束ベクトルと、第1の相関行列算出部41により算出された妨害波の相関行列とを乗算することで、ウェイトベクトルを算出する処理を実施する。
第2の相関行列算出部43は、ビーム送信期間中に、M個のサブアレーアンテナ1−mによりそれぞれ受信されたM個の信号に対応するM個のデジタル受信信号から、アレーアンテナ1の受信信号の相関行列を算出する処理を実施する。The
That is, the
The second correlation
評価関数算出部44は、ベクトル算出部42により算出されたウェイトベクトルと、第2の相関行列算出部43により算出された受信信号の相関行列とを用いて、ヌルずれの推定に用いる評価関数を算出する処理を実施する。
ヌルずれ推定処理部45は、評価関数算出部44により算出された評価関数を用いて、ヌルずれを推定する処理を実施する。The evaluation
The null deviation
図5は、この発明の実施の形態1によるアダプティブアレーアンテナ装置の補償ウェイト算出部12を示す構成図である。
図5において、CMT行列算出部51は、ヌルずれ推定部11のヌルずれ推定処理部45により推定されたヌルずれから、ヌル幅を設定する行列であるCMT(Covariance Matrix Taper)行列を算出する処理を実施する。
ウェイト算出処理部52は、補償型相関行列算出部53及び補償型ウェイト算出部54を備えている。
ウェイト算出処理部52は、CMT行列算出部51により算出されたCMT行列と、ヌルずれ推定部11の第1の相関行列算出部41により算出された妨害波の相関行列とから、ヌルずれを補償する補償ウェイトを算出する処理を実施する。FIG. 5 is a block diagram showing the compensation
In FIG. 5, the CMT
The weight
The weight
補償型相関行列算出部53は、CMT行列算出部51により算出されたCMT行列と、ヌルずれ推定部11の第1の相関行列算出部41により算出された妨害波の相関行列とから、ヌルずれ補償型相関行列を算出する処理を実施する。
補償型ウェイト算出部54は、ウェイト拘束ベクトルと補償型相関行列算出部53により算出されたヌルずれ補償型相関行列とから、ヌルずれを補償する補償ウェイトを算出する処理を実施する。The compensation type correlation
The compensation type
次に動作について説明する。
まず、信号処理装置2は、アレーアンテナ1から送信されるビームを一時的に止めて、ビームが送信されない期間であるリスニング期間中に、M個のサブアレーアンテナ1−m(m=1,2,・・・,M)によりそれぞれ受信されたM個の信号を妨害波の信号として取得する。
信号処理装置2は、M個のサブアレーアンテナ1−mによりそれぞれ受信されたM個の信号を検波し、検波したM個の信号のそれぞれをアナログ信号からデジタル信号に変換する。
信号処理装置2のヌルずれ推定部11及びビーム形成部13には、変換されたM個のデジタル信号であるデジタル受信信号を含んでいる受信信号ベクトルが与えられる。Next, the operation will be described.
First, the
The
The null
リスニング期間中においては、以下の式(1)に示す受信信号ベクトルx0(t)がヌルずれ推定部11及びビーム形成部13に与えられる。
式(1)において、tは時刻、aJ(u0 (k))は、第k番目の妨害波の到来方向u0 (k)=[u0 (k),v0 (k)]Tに対するステアリングベクトルである。Tは転置を示す記号である。
jk(t)は、第k番目の妨害波の複素振幅、n0(t)は、受信機雑音ベクトルである。During the listening period, the received signal vector x 0 (t) shown in the following equation (1) is given to the null
In equation (1), t is time, a J (u 0 (k) ) is the direction of arrival of the k th disturbance wave u 0 (k) = [u 0 (k) , v 0 (k) ] T Is the steering vector for T is a symbol indicating transposition.
j k (t) is the complex amplitude of the k th disturbance, and n 0 (t) is the receiver noise vector.
ヌルずれ推定部11の第1の相関行列算出部41は、リスニング期間中の受信信号ベクトルx0(t)が与えられると、以下の式(2)に示すように、リスニング期間中の受信信号ベクトルx0(t)から、妨害波の相関行列R0を算出する(図6のステップST1)。
式(2)において、E[・]は、・に関するアンサンブル平均を示す記号である。Hは、エルミート転置を示す記号である。
式(2)では、リスニング期間における異なる時刻tの有限個数の受信信号ベクトルx0(t)を用いている。
第1の相関行列算出部41は、算出した妨害波の相関行列R0をベクトル算出部42及び補償ウェイト算出部12の補償型相関行列算出部53に出力する。When the reception signal vector x 0 (t) in the listening period is given, the first correlation
In Equation (2), E [·] is a symbol indicating an ensemble average for ·. H is a symbol indicating Hermite displacement.
Equation (2) uses a finite number of received signal vectors x 0 (t) at different times t in the listening period.
The first correlation
ベクトル算出部42は、妨害波のスキャン方向uを取得し、スキャン方向uとメインビーム方向usの差による行路差位相成分を対角項に有する対角行列D(u−us)を求める。
メインビーム方向usは、リスニング期間が終了した後のビーム送信期間中に、アレーアンテナ1から送信されるビームにおけるメインビームの方向である。
また、ベクトル算出部42は、リスニング期間が終了した後のビーム送信期間中に、アレーアンテナ1から送信されるビームのメインビーム方向usを走査するためのウェイト拘束ベクトルa(us)を取得する。The
The main beam direction u s is in the beam transmission period after the listening period ends, the direction of the main beam in the beam transmitted from the
Furthermore, the
ベクトル算出部42は、以下の式(3)に示すように、対角行列D(u−us)と、ウェイト拘束ベクトルa(us)と、第1の相関行列算出部41から出力された妨害波の相関行列R0とを乗算することで、妨害波のスキャン方向uを走査するためのウェイトベクトルw(u)を算出する(図6のステップST2)。
式(3)において、αは、事前に設定された規格化係数である。
ベクトル算出部42は、算出したウェイトベクトルw(u)を評価関数算出部44に出力する。
なお、ベクトル算出部42により算出されるウェイトベクトルw(u)は、妨害波の到来方向u0 (k)にヌルを形成するためのベクトルであり、メインビーム方向usにおけるウェイトベクトルw(us)=αR0 −1a(us)を妨害波のスキャン方向uに走査するウェイトベクトルに相当する。The
In equation (3), α is a preset normalization factor.
The
Incidentally, the weight vector w to be calculated by the vector calculating unit 42 (u) is a vector to form a null in the arrival direction u 0 of the disturbance (k), the weight vector w (u in the main beam direction u s s) = αR 0 -1 a a (u s) corresponding to the weight vector for scanning the scanning direction u of the disturbance.
リスニング期間が終了した後のビーム送信期間中においては、以下の式(4)に示す受信信号ベクトルx(t)がヌルずれ推定部11及びビーム形成部13に与えられる。
式(4)において、s(t)は目標信号、asは、目標信号s(t)の到来方向に対するステアリングベクトル、n(t)は、受信機雑音ベクトルであり、受信機雑音ベクトルn(t)の特性は、リスニング期間における受信機雑音ベクトルn0(t)の特性と同じである。
u0 (k)+δukは、ビーム送信期間における第k番目の妨害波の到来方向であり、リスニング期間における第k番目の妨害波の到来方向とずれている。
δuk=[δuk,δvk]Tは、ビーム送信期間における第k番目の妨害波の到来方向と、リスニング期間における第k番目の妨害波の到来方向とのずれである。During the beam transmission period after the end of the listening period, the received signal vector x (t) shown in the following equation (4) is given to the null
In equation (4), s (t) is a target signal, a s is a steering vector for the direction of arrival of the target signal s (t), n (t) is a receiver noise vector, and a receiver noise vector n (t) The characteristics of t) are the same as the characteristics of the receiver noise vector n 0 (t) in the listening period.
u 0 (k) + δ u k is the arrival direction of the kth disturbance in the beam transmission period, which is offset from the arrival direction of the kth interference in the listening period.
δ u k = [δ u k , δ v k ] T is the deviation between the arrival direction of the k th disturbance in the beam transmission period and the arrival direction of the k th interference in the listening period.
ヌルずれ推定部11の第2の相関行列算出部43は、リスニング期間が終了した後のビーム送信期間中の受信信号ベクトルx(t)が与えられると、以下の式(5)に示すように、ビーム送信期間中の受信信号ベクトルx(t)から、アレーアンテナ1の受信信号の相関行列Rxを算出する(図6のステップST3)。
第2の相関行列算出部43は、算出した受信信号の相関行列Rxを評価関数算出部44に出力する。The second correlation
Second
ヌルずれ推定部11の評価関数算出部44は、ベクトル算出部42から出力されたウェイトベクトルw(u)と、第2の相関行列算出部43から出力された受信信号の相関行列Rxとを用いて、以下の式(6)に示すように、ヌルずれの推定に用いる評価関数P(u)を算出する(図6のステップST4)。
式(6)の分母であるwH(u)Rxw(u)は、ウェイトベクトルw(u)によるビームの走査出力電力である。
ウェイトベクトルw(u)は、上述したように、メインビーム方向usにおけるウェイトベクトルw(us)を妨害波のスキャン方向uに走査するためのウェイトベクトルであるため、ウェイトベクトルw(u)により形成される妨害波の到来方向uに対するヌルもスキャンされる。The evaluation
The denominator w H (u) R x w (u) of equation (6) is the scan output power of the beam according to the weight vector w (u).
Weight vector w (u), as described above, since a weight vector for scanning the weight vector in the main beam direction u s w a (u s) in the scanning direction u of the disturbance, weight vector w (u) Nulls are also scanned for the arrival direction u of the disturbance formed by.
よって、ウェイトベクトルw(u)は、スキャン方向uがus+δukであれば、u0 (k)+δukの方向にヌルを形成する。
このヌルを形成する方向u0 (k)+δukは、受信信号の相関行列Rxに含まれている第k番目の妨害波の到来方向u0 (k)+δukと一致するので、wH(us+δuk)Rxw(us+δuk)に含まれている第k番目の妨害波の電力が最小化される。
したがって、評価関数算出部44により算出される評価関数P(u)は、スキャン方向u=us+δukにおいて、関数値がピークを示し、ピークの関数値に対応するuであるδukがヌルずれの候補となる。
ヌルずれの候補は、合計K個存在しているので、K個の候補の中で、関数値が最大の候補がヌルずれの推定値δuハットとなる。明細書の文章中では、電子出願の都合上、文字の上に“^”の記号を付することができないので、「δuハット」のように表記している。
評価関数算出部44は、算出した評価関数P(u)をヌルずれ推定処理部45に出力する。Therefore, the weight vector w (u), the scanning direction u is if u s + .delta.u k, to form a null in the direction of u 0 (k) + δu k .
This null the formation direction u 0 (k) + δu k coincides with the arrival direction u 0 (k) + δu k of the k-th interference wave contained in the correlation matrix R x of the received signal, w H The power of the k-th disturbance contained in (u s + δu k ) R x w (u s + δu k ) is minimized.
Therefore, the evaluation
Since a total of K null shift candidates exist, among the K candidates, the candidate with the largest function value is the null shift estimated value δu hat. In the text of the specification, for convenience of the electronic application, since it is not possible to put the symbol of "^" on the letter, it is written as "δu hat".
The evaluation
ヌルずれ推定部11のヌルずれ推定処理部45は、評価関数算出部44から出力された評価関数P(u)を用いて、ヌルずれを推定し、ヌルずれの推定値δuハットを補償ウェイト算出部12に出力する(図6のステップST5)。
The null deviation
ここで、第k番目の妨害波の電力は最小化されるが、受信信号の相関行列Rxに含まれている目標信号の電力及び第k番目以外の妨害波の電力は依然残留している。
ヌルずれの推定値δuハットを算出する際、wH(us+δuk)Rxw(us+δuk)に含まれている目標信号の電力は、不要電力であるから、事前に目標信号の電力を低減することができれば、評価関数P(u)を用いるヌルずれの推定精度が向上する。
そのため、ベクトル算出部42は、式(3)の代わりに、以下の式(7)によって、妨害波のスキャン方向uを走査するためのウェイトベクトルw(u)を算出するようにしてもよい。
式(7)において、DΔは、差ビーム形成用のテーパを対角項に有する対角行列である。
w(u)は、妨害波の到来方向u及びメインビーム方向usにヌルを形成するウェイトベクトルである。
メインビーム方向usにヌルを形成するため、メインビーム方向usの近傍から到来する目標信号は抑圧され、wH(us+δuk)Rxw(us+δuk)に含まれている目標信号の電力が低減される。Here, the power of the k-th disturbance is minimized, but the power of the target signal and the power of the disturbances other than the k-th included in the correlation matrix R x of the received signal still remain .
When calculating the estimated value .delta.u hat null shift, power w H (u s + δu k ) R x w (u s + δu k) to Including target signal, because it is unnecessary power, advance the target signal If the power of V can be reduced, the estimation accuracy of the null deviation using the evaluation function P (u) is improved.
Therefore, the
In equation (7), D Δ is a diagonal matrix having tapers for difference beam formation in diagonal terms.
w (u) is a weight vector that forms nulls in the arrival direction u of the disturbance wave and the main beam direction u s .
To form a null in the main beam direction u s, target signal coming from the vicinity of the main beam direction u s is suppressed, it is included in w H (u s + δu k ) R x w (u s + δu k) The power of the target signal is reduced.
ここまでの説明では、リスニング期間における第k番目の妨害波の到来方向と、ビーム送信期間における第k番目の妨害波の到来方向とのずれをδuk=[δuk,δvk]Tとしているが、K個の妨害波によるずれの違いが無視できる程小さい場合には、ずれをδu=[δu,δv]Tとして扱うようにしてもよい。
この場合、評価関数P(u)は、スキャン方向u=us+δuにおいて、関数値がピークを示すので、ピークの関数値に対応するuであるδuがヌルずれの候補となり、ピークの関数値に対応するuであるδuがヌルずれの推定値δuハットとなる。In the description up to this point, and the direction of arrival of the k-th disturbance in the listening period, the deviation between the arrival direction of the k-th interference wave in the beam transmission period δu k = [δu k, δv k] and T However, if the difference in the deviation due to the K interference waves is so small as to be negligible, the deviation may be treated as δu = [δu, δv] T.
In this case, the evaluation function P (u), in the scanning direction u = u s + .delta.u, exhibits a peak function value, .delta.u a u corresponding to the function value of the peak is a candidate for null shift, the peak of the function values , Which corresponds to u, becomes the estimated value of null shift δu hat.
補償ウェイト算出部12のCMT行列算出部51は、ヌルずれ推定部11のヌルずれ推定処理部45から出力されたヌルずれの推定値δuハットを受けると、以下の式(8)に示すように、ヌルずれの推定値δuハットを用いて、ヌル幅を設定するCMT行列TCMTを算出する(図6のステップST6)。
式(8)において、i,jは行列要素番号であり、i=1,2,・・・,M、j=1,2,・・・,Mである。
式(8)では、第m番目のサブアレーアンテナ1−mの座標をPm=[xk,yk]Tとし、Δxij及びΔyijは、それぞれ相対座標である。
Δxij=xi−xjであり、Δyij=yi−yjである。λは送信波長である。
式(8)では、CMT行列TCMTによる設定ヌル幅をΔu=[Δu,Δv]Tとしている。
CMT行列TCMTによる設定ヌル幅Δuは、ヌルずれの推定値δuハットに基づいて、以下の式(9)のように決定される。
式(9)において、ku,kvは、任意の係数であり、ヌルずれの推定値δuハットと関係なく、ビーム形成で用いるテーパに応じて事前に設定される値である。
CMT行列算出部51は、算出したCMT行列TCMTを補償型相関行列算出部53に出力する。When the CMT
In equation (8), i and j are matrix element numbers, and i = 1, 2,..., M and j = 1, 2,.
In equation (8), the coordinates of the m-th subarray antenna 1-m are P m = [x k , y k ] T, and Δx ij and Δy ij are relative coordinates.
Δx ij = x i −x j and Δy ij = y i −y j . λ is a transmission wavelength.
In the equation (8), the set null width by the CMT matrix T CMT is Δu = [Δu, Δv] T.
The set null width Δu by the CMT matrix T CMT is determined as in the following equation (9) based on the estimated value δu of the null deviation.
In equation (9), k u and k v are arbitrary coefficients and are values that are set in advance according to the taper used in beam formation, regardless of the estimated value of the null shift δu hat.
The CMT
補償ウェイト算出部12の補償型相関行列算出部53は、以下の式(10)に示すように、CMT行列算出部51から出力されたCMT行列TCMTと、ヌルずれ推定部11の第1の相関行列算出部41から出力された妨害波の相関行列R0とから、ヌルずれ補償型相関行列Rを算出する(図6のステップST7)。
式(10)において、二重丸の記号は、CMT行列TCMTと妨害波の相関行列R0との行列要素同士の乗算を行うアダマール積を示す記号である。
補償型相関行列算出部53は、算出したヌルずれ補償型相関行列Rを補償型ウェイト算出部54に出力する。The compensation type correlation
In Equation (10), the double circle symbol is a symbol indicating a Hadamard product in which the matrix elements of the CMT matrix T CMT and the correlation matrix R 0 of the disturbance wave are multiplied.
The compensation type correlation
補償ウェイト算出部12の補償型ウェイト算出部54は、リスニング期間が終了した後のビーム送信期間中に、アレーアンテナ1から送信されるビームのメインビーム方向usを走査するためのウェイト拘束ベクトルa(us)を取得する。
補償型ウェイト算出部54は、以下の式(11)に示すように、ウェイト拘束ベクトルa(us)と補償型相関行列算出部53から出力されたヌルずれ補償型相関行列Rとを用いて、ヌルずれを補償する補償ウェイトを示す補償ウェイトベクトルwAを算出する(図6のステップST8)。
式(11)において、βは規格化係数である。
補償型ウェイト算出部54は、算出した補償ウェイトベクトルwAをビーム形成部13に出力する。The
The compensation type
In equation (11), β is a normalization factor.
The compensation
ビーム形成部13は、リスニング期間が終了した後のビーム送信期間中の受信信号ベクトルx(t)が与えられると、以下の式(12)に示すように、受信信号ベクトルx(t)に補償ウェイトベクトルwAを乗算し、補償ウェイト乗算後の受信信号ベクトルx(t)を合成することで、受信ビームy(t)を算出する(図6のステップST9)。
When the received signal vector x (t) in the beam transmission period after the end of the listening period is given, the
即ち、ビーム形成部13におけるM個の乗算器14−mは、受信信号ベクトルx(t)に含まれているサブアレーアンテナ1−mに係るデジタル受信信号に、補償ウェイトベクトルwAに含まれているサブアレーアンテナ1−mに係る補償ウェイトを乗算し、補償ウェイト乗算後のデジタル受信信号を加算器15に出力する。
ビーム形成部13の加算器15は、M個の乗算器14−mからそれぞれ出力されたM個のデジタル受信信号を合成し、合成後のデジタル受信信号を受信ビームy(t)として出力する。
受信信号ベクトルx(t)に補償ウェイトベクトルwAが乗算されているので、受信ビームy(t)には、妨害波の到来方向u0を中心として、設定ヌル幅がΔuのヌルが形成されている。That is, the M multipliers 14-m in the
The
Since the received signal vector x (t) is multiplied by the compensation weight vector w A , a null having a setting null width Δu is formed in the received beam y (t) with the arrival direction u 0 of the interference wave as the center. ing.
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、リスニング期間中に、M個のサブアレーアンテナ1−mによりそれぞれ受信された複数の信号と、ビーム送信期間中に、M個のサブアレーアンテナ1−mによりそれぞれ受信された複数の信号とから、リスニング期間における妨害波の到来方向とビーム送信期間における妨害波の到来方向との変化であるヌルずれを推定するヌルずれ推定部11を設け、補償ウェイト算出部12が、ヌルずれ推定部11により推定されたヌルずれに基づいて、ビーム送信期間中に、M個のサブアレーアンテナ1−mによりそれぞれ受信された複数の信号に対する重み係数として、ヌルずれを補償する補償ウェイトを算出するように構成したので、妨害波の到来方向が大きく変化しても、アレーアンテナ1の受信信号に含まれている妨害波を抑圧することができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the first embodiment, the plurality of signals respectively received by the M subarray antennas 1-m during the listening period, and the M subarray antennas during the beam transmission period A null
実施の形態2.
上記実施の形態1では、補償ウェイト算出部12が、CMT行列算出部51を備え、CMT行列算出部51により算出されたCMT行列TCMTを用いて、ヌルずれを補償する補償ウェイトを示す補償ウェイトベクトルwAを算出する例を示している。
この実施の形態2では、補償ウェイト算出部12が、CMT行列TCMTを用いずに、ヌルずれを補償する補償ウェイトを示す補償ウェイトベクトルwAを算出する例を説明する。Second Embodiment
In the first embodiment, the compensation
In the second embodiment, an example will be described in which the compensation
図7は、この発明の実施の形態2によるアダプティブアレーアンテナ装置の補償ウェイト算出部12を示す構成図である。図7において、図5と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ウェイト算出処理部55は、補償型相関行列算出部56及び補償型ウェイト算出部54を備えている。
補償型相関行列算出部56は、ヌルずれ推定部11のヌルずれ推定処理部45により推定されたヌルずれと、ヌルずれ推定部11の第1の相関行列算出部41により算出された妨害波の相関行列とから、ヌルずれ補償型相関行列を算出する処理を実施する。FIG. 7 is a block diagram showing a
The weight calculation processing unit 55 includes a compensation type correlation matrix calculation unit 56 and a compensation type
The compensation type correlation matrix calculation unit 56 calculates the null deviation estimated by the null deviation
次に動作について説明する。
上記実施の形態1では、リスニング期間における第k番目の妨害波の到来方向と、ビーム送信期間における第k番目の妨害波の到来方向とのずれをδuk=[δuk,δvk]Tとしている。
この実施の形態2では、K個の妨害波のずれの違いが無視できる程に小さい場合を想定し、ずれをδu=[δu,δv]Tとして扱う例を説明する。Next, the operation will be described.
In the first embodiment, the arrival direction of the k-th disturbance in the listening period, the deviation between the arrival direction of the k-th interference wave in the beam transmission period δu k = [δu k, δv k] as T There is.
In the second embodiment, it is assumed that the difference in the deviation of the K interference waves is small enough to be ignored, and an example in which the deviation is treated as δu = [δu, δv] T will be described.
このため、この実施の形態2では、リスニング期間が終了した後のビーム送信期間中においては、以下の式(13)に示す受信信号ベクトルx(t)がヌルずれ推定部11及びビーム形成部13に与えられる。
式(13)において、u0 (k)+δuは、ビーム送信期間における第k番目の妨害波の到来方向であり、リスニング期間における第k番目の妨害波の到来方向とずれている。Therefore, in the second embodiment, during the beam transmission period after the end of the listening period, the received signal vector x (t) shown in the following equation (13) is null
In equation (13), u 0 (k) + δu is the arrival direction of the kth disturbance in the beam transmission period, and is offset from the arrival direction of the kth interference in the listening period.
ヌルずれ推定部11の第2の相関行列算出部43は、式(13)に示すビーム送信期間中の受信信号ベクトルx(t)が与えられると、上記実施の形態1と同様に、ビーム送信期間中の受信信号ベクトルx(t)から、アレーアンテナ1の受信信号の相関行列Rxを算出する。
第2の相関行列算出部43は、算出した受信信号の相関行列Rxを評価関数算出部44に出力する。The second
Second
ヌルずれ推定部11の評価関数算出部44は、ベクトル算出部42から出力されたウェイトベクトルw(u)と、第2の相関行列算出部43から出力された受信信号の相関行列Rxとを用いて、上記実施の形態1と同様に、ヌルずれの推定に用いる評価関数P(u)を算出する。
式(6)の分母であるwH(u)Rxw(u)は、ウェイトベクトルw(u)によるビームの走査出力電力である。
ウェイトベクトルw(u)は、上述したように、メインビーム方向usにおけるウェイトベクトルw(us)を妨害波のスキャン方向uに走査するためのウェイトベクトルであるため、ウェイトベクトルw(u)により形成される妨害波の到来方向uに対するヌルもスキャンされる。The evaluation
The denominator w H (u) R x w (u) of equation (6) is the scan output power of the beam according to the weight vector w (u).
Weight vector w (u), as described above, since a weight vector for scanning the weight vector in the main beam direction u s w a (u s) in the scanning direction u of the disturbance, weight vector w (u) Nulls are also scanned for the arrival direction u of the disturbance formed by.
よって、ウェイトベクトルw(u)は、スキャン方向uがus+δuであれば、u0 (k)+δuの方向にヌルを形成する。
このヌルを形成する方向u0 (k)+δuは、受信信号の相関行列Rxに含まれている第k番目の妨害波の到来方向u0 (k)+δuと一致するので、wH(us+δu)Rxw(us+δu)に含まれている第k番目の妨害波の電力が最小化される。
したがって、評価関数算出部44により算出される評価関数P(u)は、スキャン方向u=us+δuにおいて、関数値がピークを示し、ピークの関数値に対応するuであるδuがヌルずれの推定値δuハットとなる。
評価関数算出部44は、算出した評価関数P(u)をヌルずれ推定処理部45に出力する。Therefore, the weight vector w (u) forms a null in the direction of u 0 (k) + δu if the scan direction u is u s + δu.
This null the formation direction u 0 (k) + δu is consistent with the direction of arrival u 0 (k) + δu k-th interference wave contained in the correlation matrix R x of the received signal, w H (u s + .delta.u) power R x w (u s + δu k-th interference wave contained in) is minimized.
Therefore, the evaluation function P calculated by the evaluation function calculating unit 44 (u), in the scanning direction u = u s + .delta.u, a peak is a function value, .delta.u is null shift and u corresponding to the function value of the peak It becomes an estimated value δu hat.
The evaluation
ヌルずれ推定部11のヌルずれ推定処理部45は、上記実施の形態1と同様に、評価関数算出部44から出力された評価関数P(u)を用いて、ヌルずれを推定し、ヌルずれの推定値δuハットを補償ウェイト算出部12に出力する。
The null deviation
補償ウェイト算出部12の補償型相関行列算出部56は、ヌルずれ推定部11のヌルずれ推定処理部45から出力されたヌルずれの推定値δuハットと、第1の相関行列算出部41から出力された妨害波の相関行列R0とから、ヌルずれ補償型相関行列R0’を算出する。
補償型相関行列算出部56は、算出したヌルずれ補償型相関行列R0’を補償型ウェイト算出部54に出力する。The compensation type correlation matrix calculation unit 56 of the compensation
The compensation type correlation matrix calculation unit 56 outputs the calculated null deviation compensation type correlation matrix R 0 ′ to the compensation type
ここで、第1の相関行列算出部41により算出される妨害波の相関行列R0は、以下の式(14)のように表すことができる。
式(14)において、A0は、K個のステアリングベクトルaJ(u0 (k))を並べた行列、Jはjk(t)の相関行列、σ2は受信機雑音電力である。
一方、ビーム送信期間中の妨害波の相関行列R0’は、以下の式(15)のように表すことができる。ビーム送信期間中の妨害波の相関行列R0’は、ヌルずれ補償型相関行列に相当する。
式(15)において、A0’は、K個のステアリングベクトルaJ(u0 (k)+δu)を並べた行列である。Here, the correlation matrix R 0 of the interference wave calculated by the first correlation
In equation (14), A 0 is a matrix in which K steering vectors a J (u 0 (k) ) are arranged, J is a correlation matrix of j k (t), and σ 2 is receiver noise power.
On the other hand, the correlation matrix R 0 ′ of the interference wave during the beam transmission period can be expressed as the following equation (15). The correlation matrix R 0 ′ of interference waves during the beam transmission period corresponds to the null shift compensation type correlation matrix.
In equation (15), A 0 ′ is a matrix in which K steering vectors a J (u 0 (k) + δu) are arranged.
このとき、ずれδuによる行路差位相成分を対角項に有する対角行列をD(δu)とすれば、以下の式(16)が成立する。
よって、式(15)は、以下の式(17)のように表すことができる。
式(17)の関係より、ヌルずれの推定値δuハットと、妨害波の相関行列R0とから、ヌルずれ補償型相関行列として、以下の式(18)のようにR0’を算出することができる。
At this time, if a diagonal matrix having a path difference phase component due to the shift δu as a diagonal term is D (δu), the following equation (16) is established.
Therefore, equation (15) can be expressed as equation (17) below.
From the relation of the null shift and the correlation matrix R 0 of the interference wave from the relationship of the equation (17), R 0 ′ is calculated as the null shift compensation type correlation matrix as the following equation (18) be able to.
補償ウェイト算出部12の補償型ウェイト算出部54は、リスニング期間が終了した後のビーム送信期間中に、アレーアンテナ1から送信されるビームのメインビーム方向usを走査するためのウェイト拘束ベクトルa(us)を取得する。
補償型ウェイト算出部54は、以下の式(19)に示すように、ウェイト拘束ベクトルa(us)と補償型相関行列算出部53から出力されたヌルずれ補償型相関行列R0’とを用いて、ヌルずれを補償する補償ウェイトを示す補償ウェイトベクトルwAを算出する。
補償型ウェイト算出部54は、算出した補償ウェイトベクトルwAをビーム形成部13に出力する。The
The compensation
The compensation
ビーム形成部13は、リスニング期間が終了した後のビーム送信期間中の受信信号ベクトルx(t)が与えられると、上記実施の形態1と同様に、受信信号ベクトルx(t)に補償ウェイトベクトルwAを乗算し、補償ウェイト乗算後の受信信号ベクトルx(t)を合成することで、受信ビームy(t)を算出する。
受信信号ベクトルx(t)に補償ウェイトベクトルwAが乗算されているので、受信ビームy(t)には、妨害波の到来方向u0を中心として、設定ヌル幅がΔuのヌルが形成されている。When receiving signal vector x (t) in the beam transmission period after the end of the listening period,
Since the received signal vector x (t) is multiplied by the compensation weight vector w A , a null having a setting null width Δu is formed in the received beam y (t) with the arrival direction u 0 of the interference wave as the center. ing.
以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、上記実施の形態1と同様に、妨害波の到来方向が大きく変化しても、アレーアンテナ1の受信信号に含まれている妨害波を抑圧することができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the second embodiment, as in the first embodiment, even if the arrival direction of the interference wave changes significantly, the interference wave included in the received signal of the
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the scope of the invention, the present invention allows free combination of each embodiment, or modification of any component of each embodiment, or omission of any component in each embodiment. .
この発明は、複数のサブアレーアンテナにより受信された複数の信号に重み係数を乗算し、重み係数乗算後の複数の信号を合成するアダプティブアレーアンテナ装置に適している。 The present invention is suitable for an adaptive array antenna apparatus that multiplies a plurality of signals received by a plurality of subarray antennas by a weighting factor and combines a plurality of signals after weighting factor multiplication.
1 アレーアンテナ、1−1〜1−M サブアレーアンテナ、2 信号処理装置、11 ヌルずれ推定部、12 補償ウェイト算出部、13 ビーム形成部、14−1〜14−M 乗算器、15 加算器、21 ヌルずれ推定回路、22 補償ウェイト算出回路、23 ビーム形成回路、31 メモリ、32 プロセッサ、41 第1の相関行列算出部、42 ベクトル算出部、43 第2の相関行列算出部、44 評価関数算出部、51 CMT行列算出部、52 ウェイト算出処理部、53 補償型相関行列算出部、54 補償型ウェイト算出部、55 ウェイト算出処理部、56 補償型相関行列算出部。
Claims (5)
前記アレーアンテナからビームが送信されない期間であるリスニング期間中に、前記複数のサブアレーアンテナによりそれぞれ受信された複数の信号と、前記リスニング期間が終了した後の前記ビームが送信される期間であるビーム送信期間中に、前記複数のサブアレーアンテナによりそれぞれ受信された複数の信号とから、前記リスニング期間における妨害波の到来方向と前記ビーム送信期間における妨害波の到来方向との変化であるヌルずれを推定するヌルずれ推定部と、
前記ヌルずれ推定部により推定されたヌルずれに基づいて、前記ビーム送信期間中に、前記複数のサブアレーアンテナによりそれぞれ受信された複数の信号に対する重み係数として、前記ヌルずれを補償する補償ウェイトを算出する補償ウェイト算出部と、
前記ビーム送信期間中に、前記複数のサブアレーアンテナによりそれぞれ受信された複数の信号に前記補償ウェイト算出部により算出された補償ウェイトを乗算し、補償ウェイト乗算後の複数の信号を合成するビーム形成部と
を備えたアダプティブアレーアンテナ装置。An array antenna in which a plurality of subarray antennas including one or more element antennas are arranged;
Beam transmission which is a period during which a plurality of signals respectively received by the plurality of sub-array antennas and the beam after the end of the listening period are transmitted during a listening period during which a beam is not transmitted from the array antenna During a period, from a plurality of signals respectively received by the plurality of subarray antennas, a null deviation which is a change between an arrival direction of an interference wave in the listening period and an arrival direction of the interference wave in the beam transmission period is estimated. A null deviation estimation unit,
Based on the null deviation estimated by the null deviation estimation unit, a compensation weight for compensating the null deviation is calculated as a weighting factor for a plurality of signals respectively received by the plurality of subarray antennas during the beam transmission period. Compensation weight calculation unit,
A beam forming unit configured to combine a plurality of signals after the compensation weight multiplication by multiplying the plurality of signals respectively received by the plurality of subarray antennas during the beam transmission period by the compensation weight calculated by the compensation weight calculation unit; Adaptive array antenna device with and.
前記リスニング期間中に、前記複数のサブアレーアンテナによりそれぞれ受信された複数の信号から、前記妨害波の相関行列を算出する第1の相関行列算出部と、
前記ビームのメインビーム方向を走査するためのウェイト拘束ベクトルと、前記第1の相関行列算出部により算出された妨害波の相関行列とを用いて、前記妨害波のスキャン方向を走査するためのウェイトベクトルを算出するベクトル算出部と、
前記ビーム送信期間中に、前記複数のサブアレーアンテナによりそれぞれ受信された複数の信号から、前記アレーアンテナの受信信号の相関行列を算出する第2の相関行列算出部と、
前記ベクトル算出部により算出されたウェイトベクトルと、前記第2の相関行列算出部により算出された受信信号の相関行列とを用いて、前記ヌルの推定に用いる評価関数を算出する評価関数算出部と、
前記評価関数算出部により算出された評価関数を用いて、前記ヌルずれを推定するヌルずれ推定処理部とを備えていることを特徴とする請求項1記載のアダプティブアレーアンテナ装置。The null deviation estimation unit
A first correlation matrix calculation unit that calculates a correlation matrix of the interference wave from a plurality of signals respectively received by the plurality of subarray antennas during the listening period;
Weight for scanning the scan direction of the interference wave using the weight constraint vector for scanning the main beam direction of the beam and the correlation matrix of the interference wave calculated by the first correlation matrix calculation unit A vector calculation unit that calculates a vector;
A second correlation matrix calculation unit that calculates a correlation matrix of reception signals of the array antenna from the plurality of signals respectively received by the plurality of subarray antennas during the beam transmission period;
An evaluation function calculation unit that calculates an evaluation function used to estimate the null using the weight vector calculated by the vector calculation unit and the correlation matrix of the received signal calculated by the second correlation matrix calculation unit; ,
The adaptive array antenna apparatus according to claim 1, further comprising: a null shift estimation processing unit configured to estimate the null shift using the evaluation function calculated by the evaluation function calculation unit.
前記ヌルずれ推定処理部により推定されたヌルずれから、ヌル幅を設定する行列であるCMT行列を算出するCMT行列算出部と、
前記CMT行列算出部により算出されたCMT行列と前記第1の相関行列算出部により算出された妨害波の相関行列とから、前記ヌルずれを補償する補償ウェイトを算出するウェイト算出処理部とを備えていることを特徴とする請求項2記載のアダプティブアレーアンテナ装置。The compensation weight calculation unit
A CMT matrix calculation unit that calculates a CMT matrix that is a matrix for setting a null width from the null deviation estimated by the null deviation estimation processing unit;
And a weight calculation processing unit that calculates a compensation weight for compensating for the null deviation from the CMT matrix calculated by the CMT matrix calculation unit and the correlation matrix of the interference wave calculated by the first correlation matrix calculation unit. The adaptive array antenna apparatus according to claim 2, characterized in that:
前記ヌルずれ推定処理部により推定されたヌルずれと前記第1の相関行列算出部により算出された妨害波の相関行列とから、前記ヌルずれを補償する補償ウェイトを算出するウェイト算出処理部を備えていることを特徴とする請求項2記載のアダプティブアレーアンテナ装置。The compensation weight calculation unit
It has a weight calculation processing unit that calculates a compensation weight for compensating for the null deviation from the null deviation estimated by the null deviation estimation processing unit and the correlation matrix of the interference wave calculated by the first correlation matrix calculation unit. The adaptive array antenna apparatus according to claim 2, characterized in that:
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