WO2015166560A1 - 測角装置及び測角方法 - Google Patents

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WO2015166560A1
WO2015166560A1 PCT/JP2014/061999 JP2014061999W WO2015166560A1 WO 2015166560 A1 WO2015166560 A1 WO 2015166560A1 JP 2014061999 W JP2014061999 W JP 2014061999W WO 2015166560 A1 WO2015166560 A1 WO 2015166560A1
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WO
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angle measurement
array
angle
doppler
calibration filter
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PCT/JP2014/061999
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善樹 高橋
信弘 鈴木
若山　俊夫
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三菱電機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G—PHYSICS
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    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating

Definitions

  • the present invention relates to an angle measuring device and an angle measuring method that realize both high accuracy of angle measurement accuracy of an observation target by performing both array angle measurement and Doppler angle measurement.
  • the array angle measuring device adopts a method that measures the observation object from the phase difference of the incoming waves (radio waves) incident by the multiple element antennas that make up the array antenna. It's being used. However, because this method measures the angle of the observation target from the phase difference of the incoming waves incident by multiple element antennas, it can measure angles with high accuracy in an actual environment where there are variations in multiple element antennas and manufacturing errors. Can not do it.
  • Non-Patent Document 1 uses an incoming wave whose wave source direction is known so that the angle can be measured with high accuracy even in a real environment where there are variations in element antennas, manufacturing errors, and the like. Thus, a method for performing angle measurement processing is disclosed. Further, in the following Patent Document 1, the method disclosed in Non-Patent Document 1 is developed, and the angle measurement accuracy is improved by performing the iterative calculation using the incoming wave whose wave source direction is unknown and the array angle measurement value. A method for enhancing is disclosed.
  • the angle measurement accuracy can be improved by adopting a method for performing angle measurement processing using an incoming wave with a known wave source direction.
  • a method for performing angle measurement processing using an incoming wave with a known wave source direction Before the corner processing is performed, for example, it is necessary to perform an accurate angle alignment processing using a positioner or the like, and there is a problem that much labor and cost are required.
  • iterative calculations using incoming waves with unknown wave source directions and array angle measurement values if the error in the angle measurement value that is the initial value of the iterative calculation is large, the angle measurement accuracy cannot be sufficiently improved was there.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and can measure an observation target with high accuracy without performing an accurate angle adjustment process before performing an angle measurement process. It is an object to obtain an angle measuring device and an angle measuring method.
  • An angle measuring device comprises a radio wave radiating means for radiating a radio wave toward an observation target, an array antenna for radiating a radio wave reflected from the observation target after being radiated from the radio wave radiating means, and an array antenna Array angle measuring means that measures the angle of the observation target from the received signals of the radio waves incident by the multiple element antennas, and the Doppler measurement that calculates the Doppler frequency of the received signal and calculates the Doppler angle of the observation target from the Doppler frequency.
  • An angle means a code specifying means for specifying a sign of a Doppler angle measurement value that is a measurement result of the Doppler angle measurement means based on an array angle measurement value that is an angle measurement result of the array angle measurement means, and a code by the code specification means Using the measured Doppler angle value and the received signal of the radio wave incident by multiple element antennas, it is included in the array angle value due to the effect of the error of the array antenna.
  • a calibration filter calculating means for calculating a calibration filter used for error correction, and the angle measurement processing means uses the calibration filter calculated by the calibration filter calculating means to receive radio signals received by a plurality of element antennas. The observation object is array-measured.
  • the Doppler angle measurement value after the code identification by the code identification means and the received signal of the radio wave incident by the plurality of element antennas are included in the array angle measurement value due to the influence of the error of the array antenna.
  • a calibration filter calculating means for calculating a calibration filter used for correcting the error, and the angle measurement processing means uses the calibration filter calculated by the calibration filter calculating means to receive a reception signal of radio waves incident by a plurality of element antennas. Since the observation object is configured to measure the array angle, there is an effect that the observation object can be measured with high accuracy without performing an accurate angle adjustment process before the angle measurement process.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an angle measuring device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a transmission wave generating unit 1 performs a process of generating a modulated signal (radio wave) to be transmitted toward an observation target.
  • the array antenna 2 is a transmission / reception antenna composed of L element antennas 2-1 to 2-L (L> 1), and radiates the modulation signal generated by the transmission wave generation unit 1 into space while observing it. An incoming wave that is the modulated signal that has been reflected back to the object is incident.
  • the array antenna 2 radiates the modulated signal generated by the transmission wave generation unit 1 into the space, but the modulation signal generated by the transmission wave generation unit 1 is separated from the array antenna 2 in space.
  • a transmitting antenna that radiates may be provided.
  • the transmission wave generator 1 and the array antenna 2 constitute radio wave radiating means.
  • the receiver 3 receives the incoming waves incident by the element antennas 2-1 to 2-L at a predetermined sampling timing, sequentially converts the time-series received signals into digital signals, and converts the digital signals as time-series data.
  • the received data is output to the calibration device 4.
  • the calibration device 4 is composed of, for example, a semiconductor integrated circuit on which a CPU is mounted or a one-chip microcomputer, and is included in an array angle measurement value to be described later using a plurality of reception data output from the receiver 3. This is a device for calculating a calibration filter used for correcting the error.
  • the angle measurement processing device 5 is composed of, for example, a semiconductor integrated circuit on which a CPU is mounted, a one-chip microcomputer, or the like, and the element antennas 2-1 to 2- This is an apparatus for measuring the angle of the observation object from the received data related to the incoming wave incident by L.
  • the angle measurement processing device 5 constitutes angle measurement processing means.
  • each of the transmission wave generation unit 1, the array antenna 2, the receiver 3, the calibration device 4, and the angle measurement processing device 5 that are components of the angle measuring device is configured by dedicated hardware.
  • a part of the angle measurement device (for example, the calibration device 4 and the angle measurement processing device 5) may be configured by a computer.
  • a program describing the processing contents of the calibration device 4 and the angle measurement processing device 5 is stored in the memory of the computer.
  • the CPU of the computer may execute the program stored in the memory.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the processing contents (angle measurement method) of the angle measuring device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a calibration device 4 for an angle measuring device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the storage device 11 is constituted by a storage device such as a RAM or a hard disk, and stores reception data relating to the element antennas 2-1 to 2-L output from the receiver 3. For example, when the number of time samples in the receiver 3 is Ns, L ⁇ Ns received data is stored.
  • the reception data used when the calibration device 4 calculates the calibration filter is referred to as “calibration reception data”.
  • the array angle measurement processing unit 12 implements a predetermined angle measurement method (for example, a monopulse method, a beamformer method, etc.) to measure the observation target from the calibration reception data stored in the storage device 11.
  • the array measurement angle value to be observed is output to the filter calculation unit 15.
  • the array angle measurement processing unit 12 constitutes an array angle measurement means.
  • the Fourier transform unit 13 includes L FFT processing units that perform FFT (Fast Fourier Transform), which is fast Fourier transform, and converts the received calibration data stored in the storage device 11 into a frequency domain signal. To do.
  • the Doppler angle measurement processing unit 14 is a device that calculates a Doppler frequency (peak position of the frequency domain signal) from the frequency domain signal converted by the Fourier transform unit 13, and performs Doppler angle measurement on the observation target from the Doppler frequency.
  • the Doppler angle measurement value to be observed is output to the filter calculation unit 15.
  • the Fourier transform unit 13 and the Doppler angle measurement processing unit 14 constitute Doppler angle measurement means.
  • the filter calculation unit 15 specifies the sign of the Doppler angle measurement value output from the Doppler angle measurement unit 14 based on the array angle measurement value output from the array angle measurement processing unit 12, and the Doppler angle measurement value after the code specification. Using the received calibration data stored in the storage device 11, a process for calculating a calibration filter used for correcting the error included in the array angle measurement value due to the error of the array antenna 2 is performed.
  • the filter calculation unit 15 constitutes a code identification unit and a calibration filter calculation unit.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the filter calculation unit 15 of FIG.
  • the sign determination unit 21 indicates that the sign of the Doppler angle measurement value output from the Doppler angle measurement processing unit 14 is positive. If it is determined that the sign of the array angle measurement value is negative, a process of determining that the sign of the Doppler angle measurement value is negative is performed.
  • the initial calibration filter calculation unit 22 uses the Doppler angle measurement value after the code identification by the code determination unit 21 and the calibration reception data stored in the storage device 11, thereby measuring the array angle measurement under the influence of the error of the array antenna 2. A process of calculating an initial calibration filter used for correcting an error included in the value is performed.
  • the array angle measuring unit 23 uses the calibration filter calculated by the initial calibration filter calculating unit 22 to array the observation object from the calibration reception data stored in the storage device 11, and to measure the array measurement angle of the observation object. A process of outputting the value to the convergence determination unit 24 is performed.
  • the array angle measuring unit 23 receives the recalculated calibration filter from the calibration filter recalculating unit 25, the array angle measuring unit 23 uses the calibration filter to measure the observation target from the calibration reception data stored in the storage device 11. The process of outputting the measured array angle value to the convergence determination unit 24 is performed.
  • the convergence determination unit 24 performs processing for determining whether or not the array angle measurement value output from the array angle measurement unit 23 has converged. For example, if the difference between the array angle value output last time from the array angle measuring unit 23 and the array angle value output this time is smaller than a preset threshold value, it is determined that the array angle value has converged. . In addition, the convergence determination unit 24 performs array measurement when the array measurement value output from the array measurement unit 23 has converged, or when the number of times of calculation of the calibration filter has reached a preset number. A process of outputting the latest calibration filter used in the unit 23 to the angle measurement processing device 5 is performed.
  • the calibration filter recalculation unit 25 indicates that the determination result of the convergence determination unit 24 has not converged, and if the number of calibration filter calculations is less than a preset number, the measurement by the array angle measuring unit 23 is performed. Processing for recalculating the calibration filter using the array angle measurement value as the angle result and the calibration reception data stored in the storage device 11 and outputting the recalculated calibration filter to the array angle measurement unit 23. carry out.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing a coordinate system of an aircraft equipped with the angle measuring device of FIG.
  • the angle measuring device of FIG. 1 calculates an appropriate calibration filter before actually starting the positioning of the observation target.
  • an appropriate calibration filter may be repeatedly calculated.
  • the transmission wave generation unit 1 generates a modulation signal (radio wave) to be transmitted toward the observation target, and outputs the modulation signal to the element antenna 2-1 of the array antenna 2.
  • the modulation signal generated by the transmission wave generating unit 1 from the element antenna 2-1 of the array antenna 2 is radiated to the space.
  • a part of the modulation signal radiated into the space from the element antenna 2-1 of the array antenna 2 is reflected by the observation target and returns to the angle measuring device.
  • the L (L> 1) element antennas 2-1 to 2-L constituting the array antenna 2 receive an incoming wave that is a modulated signal reflected back to the observation target.
  • the array antenna 2 also serves as a transmission antenna.
  • a transmission antenna that radiates the modulated signal generated by the transmission wave generation unit 1 to the space is provided separately from the array antenna 2. Also good.
  • the receiver 3 receives incoming waves incident by the element antennas 2-1 to 2-L at a predetermined sampling timing, sequentially converts the time-series received signals into digital signals, and generates digital data that is time-series data.
  • the calibration reception data is output to the calibration device 4. For example, when the number of time samples in the receiver 3 is Ns and an incoming wave of K waves is incident on L element antennas 2-1 to 2-L, a data vector z of L ⁇ Ns calibration reception data 1 is represented by the following formula (1).
  • A is an L ⁇ K matrix in which steering vectors a ( ⁇ ) having information on the azimuth angle ⁇ of the incoming wave are arranged in the column direction.
  • S is a K ⁇ Ns received signal matrix having change information according to the number of incoming waves and time
  • C is an error matrix indicating an error of the array antenna 2.
  • the data vector z 1 of calibration reception data will form the error matrix C is multiplied by the steering vector a (phi).
  • a signal separating means for separating the received signal output from 2-L into a signal related to each incoming wave is mounted on the receiver 3, and each of the signals separated by the receiver 3 by the signal separating means is used as a received signal. If converted into a digital signal, it can be handled in the same way as when one incoming wave is incident on the L element antennas 2-1 to 2-L.
  • the application of the Doppler or ICA processing to the K wave arrival wave is shown, but by applying the super-resolution method on the frequency axis to the K wave arrival wave, the element antenna 2-
  • the reception signals output from 1 to 2-L may be separated into signals related to each incoming wave.
  • the calibration reception data output from the receiver 3 is stored in the storage device 11 of the calibration device 4.
  • the storage device 11 of the calibration device 4 stores L ⁇ Ns.
  • Q data vectors z 1 of the calibration reception data are stored (step ST1 in FIG. 4).
  • the calibration reception data stored in the storage device 11 of the calibration device 4 was observed when the own device and the observation target were stationary, or were observed when the moving direction and speed were known. Is. Examples of known movement direction and speed include clutter and wingman.
  • the position of the calibration reflection source and the traveling direction of the own device may be changed to extract clutter components having different Doppler frequencies.
  • the array angle measurement processing unit 12 of the calibration device 4 uses the data vector z 1 of the L ⁇ Ns calibration reception data stored in the storage device 11 to measure the array of the observation target, and the array of the observation target The angle measurement value is output to the filter calculation unit 15 (step ST2). Since the array angle measurement process itself is a known technique, a detailed description thereof will be omitted.
  • the angle measurement method of the array angle measurement may be arbitrary, but if there is a need to reduce the calculation load, an angle measurement method such as a monopulse method or a beam former method may be used.
  • Fourier transform unit 13 of the calibration apparatus 4 FFT data vector z 1 of calibration reception data of L ⁇ Ns stored in the storage device 11, converts the data vector z 1 into a signal in the frequency domain.
  • FFT data vector z 1 of calibration reception data if converted data vector z 1 into a frequency domain signal is not limited to FFT, for example, a discrete Fourier transform DFT (discrete ⁇ Fourier (transform) may be performed.
  • Doppler angle measuring unit 14 a Fourier transform unit 13 to convert a data vector z 1 into a frequency domain signal, and calculates the Doppler frequency from the signal of the frequency domain (the peak position of the frequency domain of the signal), the Doppler The Doppler angle of the observation target is measured from the frequency, and the Doppler angle measurement value of the observation target is output to the filter calculation unit 15 (step ST3).
  • the target azimuth angle ⁇ Doppler angle measurement value
  • Equation (4) F d is the target Doppler frequency
  • V r is the speed of the own machine
  • ⁇ is the wavelength
  • ⁇ is the depression angle from the own machine to the target.
  • H is the altitude of the aircraft and R is the distance to the target.
  • the Doppler angle measurement values can be calculated by the number of element antennas 2-1 to 2-L. Therefore, only the Doppler angle measurement values of a specific element antenna may be calculated. However, the Doppler angle measurement values are calculated by the number of element antennas 2-1 to 2-L, and the Doppler angle measurement values thereof are calculated. It is also possible to calculate an average value or a median value of these and output the average value or the median value to the filter calculation unit 15. In the case of Doppler angle measurement, since it is not affected by the error of the array antenna 2, it is possible to obtain a better angle measurement result than the array angle measurement depending on the observation conditions. As shown, since the ambiguity occurs in the sign of the Doppler angle measurement value, it is necessary to specify the sign of the Doppler angle measurement value.
  • the code determination unit 21 performs the Doppler measurement based on the array angle measurement value output from the array angle measurement unit 12.
  • the sign of the angle value is specified (step ST4). In the case of array angle measurement, depending on the observation conditions, the angle measurement accuracy may be inferior to the Doppler angle measurement value. However, since there is no ambiguity in the code, the code determination unit 21 uses the array angle measurement angle. If the sign of the value is positive, the sign of the Doppler angle value is determined to be positive, and if the sign of the array angle value is negative, the sign of the Doppler angle value is determined to be negative. To do.
  • the initial calibration filter calculation unit 22 determines the Doppler angle measurement value after the code specification and the data of Q pieces of calibration reception data stored in the storage device 11. By using the vector z 1 , an initial calibration filter (error matrix C indicating the error of the array antenna 2) used for correcting the error included in the array angle measurement value is calculated due to the influence of the error of the array antenna 2. (Step ST5).
  • the above equation can be solved by the least square method in the following form if the first row and the first column of the error matrix C as a calibration filter are fixed to “1”.
  • Non-Patent Document 2 Takahiro Arai, Rokuzo Hara, Hiroki Yamada, Yoshio Yamaguchi, “On Superresolution Array Calibration Using Known Wave Sources”, Science (B), vol.J86-B, no.3, pp.527 -537, March 2003.
  • the error matrix C which is a calibration filter, is calculated using the method disclosed in Non-Patent Document 2, but the method is not limited to the method disclosed in Non-Patent Document 2, and calibration is performed using other methods.
  • An error matrix C that is a filter may be calculated.
  • the array angle measurement unit 23 uses the calibration filter to store Q calibration reception data stored in the storage device 11. measuring array observation target from the data vector z 1 hide, and outputs the observation target of the array angle measuring value P cal a (phi) to the convergence determination unit 24 (step ST6).
  • array angle measurement using a calibration filter is possible by using a spatial spectrum as shown in the following equation (12) if the angle measurement method is a beamformer method.
  • the angle measurement method is a MUSIC (Multiple Signal Classification) method
  • the angle measuring method such as the beamformer method or the MUSIC method, but a method using the steering vector a ( ⁇ )
  • the angle after the filter calibration is obtained simply by replacing the steering vector a ( ⁇ ) with Ca ( ⁇ ). Is possible.
  • the calculation of the initial calibration filter by the initial calibration filter calculation unit 22 and the calculation of the array measurement angle value P cal ( ⁇ ) by the array angle measurement unit 23 are described as being completely independent.
  • the array measured angle value P cal ( ⁇ ) is fed back to the initial calibration filter calculation unit 22, and the initial calibration filter calculation unit 22 uses the qth array measured angle value P cal ( ⁇ ) to And the array angle measuring unit 23 uses the calibration filter recalculated by the initial calibration filter calculating unit 22 to calculate an array angle value P cal ( ⁇ ) other than the q-th. repeat It may be so.
  • Q array angle measurement values P cal ( ⁇ ) are output to the convergence determination unit 24.
  • the convergence determination unit 24 determines whether or not the array measurement angle value P cal ( ⁇ ) has converged. For example, if the array angle measurement value P cal ( ⁇ ) calculated by the array angle measurement unit 23 is the first array angle measurement angle, the array angle measurement value P cal ( ⁇ ) and the Doppler angle measurement processing unit 14 calculate it. The difference ⁇ P from the measured Doppler angle measurement value is calculated, and the array angle measurement value P cal ( ⁇ ) calculated by the array angle measurement unit 23 is the Nth (N is an integer of 2 or more) array angle measurement.
  • the difference ⁇ P between the N-th array angle measurement value P cal ( ⁇ ) and the (N ⁇ 1) -th array angle measurement value P cal ( ⁇ ) is calculated. If the difference ⁇ P is smaller than a preset threshold value, it is determined that the array angle measurement value has converged.
  • Convergence determination unit 24 when array angle measurement value P cal ( ⁇ ) output from array angle measurement unit 23 has not converged, and the number of calibration filter calculations has not reached a preset number of times Then, it is determined that recalculation of the calibration filter is necessary (step ST7), and the calibration filter recalculation unit 25 is instructed to recalculate the calibration filter.
  • the calibration filter recalculation unit 25 When receiving the calibration filter recalculation instruction from the convergence determination unit 24, the calibration filter recalculation unit 25 stores the array measurement angle value P cal ( ⁇ ) output from the array angle measurement unit 23 and the storage device 11. The calibration filter is recalculated using the received calibration data, and the recalculated calibration filter is output to the array angle measuring unit 23 (step ST8).
  • the array measurement angle value P cal ( ⁇ ) used by the calibration filter recalculation unit 25 for recalculation of the calibration filter is different from the array measurement angle value used by the initial calibration filter calculation unit 22 for calculation of the calibration filter.
  • the processing itself is the same as that of the initial calibration filter calculation unit 22.
  • the array angle measuring unit 23 uses the recalculated calibration filter to store the Q pieces of calibration reception data stored in the storage device 11.
  • measuring array observation target from the data vector z 1 hide, and outputs the observation target of the array angle measuring value P cal a (phi) to the convergence determination unit 24 (step ST6).
  • the processes of steps ST6 to ST8 are repeated until the array angle measurement value output from the array angle measurement unit 23 converges or until the number of calculation times of the calibration filter reaches a preset number.
  • the convergence determination unit 24 re-calibrates the calibration filter when the array angle measurement value output from the array angle measurement unit 23 has converged, or when the number of calibration filter calculations has reached a preset number of times. It is determined that the calculation is unnecessary (step ST7), and the latest calibration filter used in the array angle measuring unit 23 is output to the angle measuring device 5 (step ST9).
  • the angle measurement processing device 5 stores the calibration filter output from the convergence determination unit 24 of the calibration device 4 and relates to the incoming wave incident on the element antennas 2-1 to 2-L during the actual observation from the receiver 3.
  • the observation object is array-measured from the received data using the calibration filter.
  • the processing content of the array angle measurement by the angle measurement processing device 5 is assumed to be the same as that of the array angle measurement unit 23, but an angle measurement method different from that of the array angle measurement unit 23 may be performed.
  • the sign of the Doppler angle measurement value output from the Doppler angle measurement unit 14 based on the array angle measurement value output from the array angle measurement unit 12 is obtained.
  • the Doppler angle value after identification and code identification and the calibration reception data stored in the storage device 11 it is used to correct an error included in the array angle value due to the influence of the error of the array antenna 2.
  • a filter calculation unit 15 for calculating a calibration filter is provided, and the angle measurement processing device 5 uses the calibration filter calculated by the filter calculation unit 15 to relate to incoming waves incident by the element antennas 2-1 to 2-L. Since the observation object is configured to measure the array angle from the received data, it is possible to measure the observation object with high accuracy without performing an accurate angle alignment process before the angle measurement process. An effect.
  • the Fourier transform unit 13 performs FFT on the data vector z 1 of the L ⁇ Ns calibration reception data stored in the storage device 11 and converts the data vector z 1 into a frequency domain signal.
  • the Doppler angle measurement processing unit 14 calculates the Doppler frequency from the frequency domain signal converted by the Fourier transform unit 13.
  • the Fourier transform unit 13 performs a process of padding 0 on the calibration reception data which is time series data to improve the calculation resolution, then calculates the frequency spectrum of the time series data after the padding process, and performs Doppler angle measurement.
  • the processing unit 14 may specify the Doppler frequency from the frequency spectrum.
  • the receiver 3 receives the incoming wave incident from the element antennas 2-1 to 2-L, converts the received signal into a digital signal, and the digital signal is used for calibration.
  • the reception data is output to the calibration device 4, the digital signal is pulse-compressed, and the integration means for coherent integration of the digital signal after the pulse compression is mounted on the receiver 3.
  • These digital signals may be output to the calibration device 4 as calibration reception data. Note that pulse compression processing and coherent integration processing itself are well-known techniques, and thus detailed description thereof is omitted.
  • Embodiment 2 the angle measuring device in FIG. 1 is mounted on an aircraft or flying object radar that monitors the front, but the angle measuring device in FIG. 1 is mounted on a vehicle such as an automobile. Also good.
  • a front portion for example, a bumper of the vehicle can be considered.
  • the device configuration is the same as that of the first embodiment, but unlike the case of mounting on an aircraft or the like, the altitude of the own aircraft can be almost ignored.
  • the processing of the corner processing unit 14 is changed as follows. In other words, in the first embodiment, the Doppler angle measurement processing unit 14 calculates the target azimuth angle ⁇ as the Doppler angle measurement value by the equation (4). In the second embodiment, the following azimuth angle ⁇ is calculated. The target azimuth angle ⁇ is calculated by equation (14).
  • a guard rail, a saddle, etc. when mounting the angle measuring device of FIG. 1 on a vehicle, a guard rail, a saddle, etc. can be considered as a stationary target which can be used as calibration data.
  • the antenna characteristics when the angle measuring device of FIG. 1 is mounted on a vehicle, the antenna characteristics frequently change due to mud adhering to the array antenna 2 during traveling or changes in weather. There is a need to do.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the filter calculation unit 15 of the angle measuring device according to the third embodiment of the present invention.
  • the data selection unit 31 compares the array angle measurement value output from the array angle measurement processing unit 12 with the Doppler angle measurement value after the code identification by the code determination unit 21, and based on the comparison result, the storage device 11 From the stored Q calibration reception data, the calibration reception data used for the calibration filter calculation is selected, and the selected calibration reception data is output to the initial calibration filter calculation unit 22. .
  • the processing contents of the data selection unit 31 are described here because they are the same as in the first embodiment.
  • all the Q pieces of calibration reception data stored in the storage device 11 are used for the calculation of the calibration filter, but the incident wave incident on the element antennas 2-1 to 2-L.
  • the angle measurement accuracy of the array angle measurement value may be significantly degraded. If the reception data for calibration when the angle measurement accuracy of the array angle measurement value is remarkably deteriorated, it is expected that the calculation accuracy of the calibration filter used for correcting the error included in the array angle measurement value is deteriorated. Therefore, in the third embodiment, the calibration reception data used for calculating the calibration filter is selected from the Q pieces of calibration reception data stored in the storage device 11. Specifically, it is as follows.
  • the Doppler angle measurement value is not affected by the error of the array antenna 2, but the array angle measurement value is greatly affected by the error of the array antenna 2. For this reason, when the array angle measurement value and the Doppler angle measurement value are largely separated from each other, the array angle measurement value may be greatly affected by the error of the array antenna 2.
  • the incident wave incident direction on the element antennas 2-1 to 2-L is not close to the front direction of the array antenna 2 but is incident from an oblique direction, the influence of the error of the array antenna 2 is large. Therefore, the angle measurement accuracy of the array angle measurement value may be significantly deteriorated.
  • the data selection unit 31 determines the difference between the array angle measurement value output from the array angle measurement processing unit 12 and the Doppler angle measurement value after the code is specified by the code determination unit 21, or the array angle measurement value and the Doppler. The ratio with the angle measurement value is calculated.
  • the data selection unit 31 determines that the angle measurement accuracy of the array angle measurement value is significantly deteriorated.
  • the calibration reception data used to calculate the array angle measurement value is discarded, and the Doppler angle measurement value calculated from the calibration reception data is discarded.
  • the difference (or ratio) between the array angle measurement value and the Doppler angle measurement value is equal to or less than a preset threshold value, it is determined that the angle measurement accuracy of the array angle measurement value is not significantly degraded.
  • the calibration reception data used for the calculation of the array angle measurement value is output to the initial calibration filter calculation unit 22, and the Doppler angle measurement value after code identification calculated from the calibration reception data is calculated as an initial calibration filter. To the unit 22.
  • the data selection unit 31 performs the Doppler angle measurement after the array angle measurement value output from the array angle measurement processing unit 12 and the code identification by the code determination unit 21. And the calibration data selected for the calibration filter calculation is selected from the Q calibration reception data stored in the storage device 11 based on the comparison result, and the selected calibration is performed. Since the received data for output is output to the initial calibration filter calculator 22, it is possible to prevent the deterioration of the calculation accuracy of the calibration filter and to measure the observation object with high accuracy.
  • FIG. FIG. 8 is a block diagram showing the filter calculation unit 15 of the angle measuring device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the angle measurement value selection unit 32 selects an angle measurement value used for calculation of the calibration filter from the array angle measurement value output from the array angle measurement processing unit 12 and the Doppler angle measurement value after the code identification by the code determination unit 21.
  • the selected angle measurement value (array angle measurement value or Doppler angle measurement value after code identification) is output to the initial calibration filter calculation unit 22.
  • the initial calibration filter calculation unit 22 performs the Doppler angle measurement value after the code identification by the code determination unit 21 and the data vector z 1 of Q pieces of calibration reception data stored in the storage device 11. For example, when the number of hits is small and the Doppler resolution is low, the calculation accuracy of the initial calibration filter is expected to deteriorate. Therefore, in the fourth embodiment, when the Doppler resolution is low, the initial calibration filter is calculated using the array measured angle value instead of the Doppler measured angle value. Specifically, it is as follows.
  • the Doppler frequency of the incoming wave reflected from the front is the highest, and when the received data for calibration, which is time-series data, is Fourier-transformed, the peak appears at the highest frequency component.
  • the Doppler bin adjacent to the highest frequency component the change in angle becomes larger with respect to the change in Doppler frequency. Therefore, when an incoming wave is incident from a direction close to the front direction of the array antenna 2, the beam width of the incoming wave is increased, the change of the angle is increased with respect to the change of the Doppler frequency, and the calculation accuracy of the initial calibration filter is increased. May deteriorate.
  • the angle measurement value selection unit 32 compares the incident direction of the incoming wave with respect to the array antenna 2 with a preset reference direction to determine whether the incident direction of the incoming wave is close to the front direction of the array antenna 2. If the incident direction of the incoming wave is close to the front direction of the array antenna 2, the array angle measurement value output from the array angle measurement processing unit 12 and the Doppler angle measurement value after the code determination by the code determination unit 21 are included. Then, the array angle measurement value output from the array angle measurement processing unit 12 is selected, and the array angle measurement value is output to the initial calibration filter calculation unit 22. On the other hand, if the incident direction of the incoming wave is not close to the front direction of the array antenna 2, the Doppler angle value after the code identification by the code determination unit 21 is output to the initial calibration filter calculation unit 22.
  • the initial calibration filter calculation unit 22 receives the Doppler angle measurement value after the code identification by the code determination unit 21 from the angle measurement value selection unit 32, the initial calibration filter calculation unit 22 after the code identification by the code determination unit 21 as in the first embodiment.
  • An initial calibration filter is calculated by using the Doppler angle measurement value and the data vector z 1 of the Q calibration reception data stored in the storage device 11.
  • the initial calibration filter calculation unit 22 receives the array measurement value from the measurement value selection unit 32, the array measurement value and the data vector z 1 of the Q calibration reception data stored in the storage device 11. And calculate the initial calibration filter.
  • the angle measurement value selection unit 32 performs the array angle measurement value output from the array angle measurement processing unit 12 and the Doppler after the code determination by the code determination unit 21.
  • a measured angle value used for calculating the calibration filter is selected from the measured angle values, and the selected measured angle value (array measured angle value or Doppler measured angle value after code identification) is input to the initial calibration filter calculation unit 22. Since it is configured to output, it is possible to prevent deterioration of the calculation accuracy of the calibration filter and to measure the observation target with high accuracy.
  • the angle measuring device and the angle measuring method according to the present invention are suitable for a radar or the like that needs to measure an observation target with high accuracy.
  • Transmission wave generator (radio wave radiation means), 2. Array antenna (radio wave radiation means), 2-1 to 2-L element antenna, 3. Receiver, 4. Calibration device, 5. Angle measurement processing device (angle measurement processing means).

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Abstract

　アレー測角処理部１２から出力されたアレー測角値に基づいてドップラ測角処理部１４から出力されたドップラ測角値の符号を特定し、符号特定後のドップラ測角値と記憶装置１１により記憶されている校正用受信データを用いて、アレーアンテナ２の誤差の影響でアレー測角値に含まれている誤差の補正に用いる校正フィルタを算出するフィルタ計算部１５を設け、測角処理装置５が、フィルタ計算部１５により算出された校正フィルタを用いて、素子アンテナ２－１～２－Ｌにより入射された到来波に係る受信データから観測対象をアレー測角する。

Description

測角装置及び測角方法
　この発明は、アレー測角とドップラ測角の双方を実施して、観測対象の測角精度の高精度化を実現する測角装置及び測角方法に関するものである。
　アレー測角装置は、アレーアンテナを構成している複数の素子アンテナにより入射された到来波（電波）の位相差から、観測対象を測角する方式を採用しており、レーダやセンサ等で広く利用されている。
　しかし、複数の素子アンテナにより入射された到来波の位相差から観測対象を測角する方式であるため、複数の素子アンテナのばらつきや製作誤差等が存在する実環境下では、高精度に測角することができない。
　以下の非特許文献１には、複数の素子アンテナのばらつきや製作誤差等が存在する実環境下でも、高精度に測角することができるようにするため、波源方向が既知の到来波を用いて、測角処理を実施する方式が開示されている。
　また、以下の特許文献１には、非特許文献１に開示されている方式を発展させ、波源方向が未知の到来波とアレー測角値を用いた反復計算を行うことで、測角精度を高める方法が開示されている。
特開２００９－１９２４７６号公報（段落番号［００１４］）
　従来の測角装置は以上のように構成されているので、波源方向が既知の到来波を用いて、測角処理を実施する方式を採用すれば、測角精度を高めることができるが、測角処理を実施する前に、例えば、ポジショナ等を用いた正確な角度合わせ処理を実施する必要があり、多くの手間と費用を要してしまう課題があった。
　また、波源方向が未知の到来波とアレー測角値を用いた反復計算を行う場合、反復計算の初期値となる測角値の誤差が大きい場合、十分に測角精度を高めることができない課題があった。
　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、測角処理を実施する前の正確な角度合わせ処理等を実施することなく、高精度に観測対象を測角することができる測角装置及び測角方法を得ることを目的とする。
　この発明に係る測角装置は、観測対象に向けて電波を放射する電波放射手段と、電波放射手段から放射された後、観測対象に反射された電波を入射するアレーアンテナと、アレーアンテナを構成する複数の素子アンテナにより入射された電波の受信信号から観測対象をアレー測角するアレー測角手段と、その受信信号のドップラ周波数を算出し、そのドップラ周波数から観測対象をドップラ測角するドップラ測角手段と、アレー測角手段の測角結果であるアレー測角値に基づいてドップラ測角手段の測角結果であるドップラ測角値の符号を特定する符号特定手段と、符号特定手段による符号特定後のドップラ測角値と複数の素子アンテナにより入射された電波の受信信号を用いて、アレーアンテナの誤差の影響でアレー測角値に含まれている誤差の補正に用いる校正フィルタを算出する校正フィルタ算出手段とを設け、測角処理手段が、校正フィルタ算出手段により算出された校正フィルタを用いて、複数の素子アンテナにより入射された電波の受信信号から観測対象をアレー測角するようにしたものである。
　この発明によれば、符号特定手段による符号特定後のドップラ測角値と複数の素子アンテナにより入射された電波の受信信号を用いて、アレーアンテナの誤差の影響でアレー測角値に含まれている誤差の補正に用いる校正フィルタを算出する校正フィルタ算出手段を設け、測角処理手段が、校正フィルタ算出手段により算出された校正フィルタを用いて、複数の素子アンテナにより入射された電波の受信信号から観測対象をアレー測角するように構成したので、測角処理を実施する前の正確な角度合わせ処理等を実施することなく、高精度に観測対象を測角することができる効果がある。
この発明の実施の形態１による測角装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による測角装置の校正装置４を示す構成図である。 図２のフィルタ計算部１５を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による測角装置の処理内容（測角方法）を示すフローチャートである。 図１の測角装置を搭載している航空機の座標系を示す説明図である。 図１の測角装置が自動車等の車両に搭載されている例を示す説明図である。 この発明の実施の形態３による測角装置のフィルタ計算部１５を示す構成図である。 この発明の実施の形態４による測角装置のフィルタ計算部１５を示す構成図である。
　以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１による測角装置を示す構成図である。
　図１において、送信波生成部１は観測対象に向けて送信する変調信号（電波）を生成する処理を実施する。
　アレーアンテナ２はＬ本（Ｌ＞１）の素子アンテナ２－１～２－Ｌから構成されている送受信アンテナであり、送信波生成部１により生成された変調信号を空間に放射する一方、観測対象に反射されて戻ってきた前記変調信号である到来波を入射する。
　ここでは、アレーアンテナ２が送信波生成部１により生成された変調信号を空間に放射する例を示しているが、アレーアンテナ２と別個に、送信波生成部１により生成された変調信号を空間に放射する送信アンテナを設けるようにしてもよい。
　なお、アレーアンテナ２が変調信号を空間に放射する場合、送信波生成部１とアレーアンテナ２から電波放射手段が構成される。
　受信機３は素子アンテナ２－１～２－Ｌにより入射された到来波を所定のサンプリングタイミングで受信して、時系列の受信信号を順番にデジタル信号に変換し、時系列データであるデジタルの受信データを校正装置４に出力する。
　校正装置４は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、受信機３から出力された複数の受信データを用いて、後述するアレー測角値に含まれている誤差の補正に用いる校正フィルタを算出する装置である。
　測角処理装置５は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、校正装置４により算出された校正フィルタを用いて、素子アンテナ２－１～２－Ｌにより入射された到来波に係る受信データから観測対象をアレー測角する装置である。なお、測角処理装置５は測角処理手段を構成している。
　図１の例では、測角装置の構成要素である送信波生成部１、アレーアンテナ２、受信機３、校正装置４及び測角処理装置５のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、測角装置の一部（例えば、校正装置４、測角処理装置５）がコンピュータで構成されていてもよい。
　例えば、測角装置の一部である校正装置４及び測角処理装置５をコンピュータで構成する場合、校正装置４及び測角処理装置５の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリ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４はこの発明の実施の形態１による測角装置の処理内容（測角方法）を示すフローチャートである。
　図２はこの発明の実施の形態１による測角装置の校正装置４を示す構成図である。
　図２において、記憶装置１１は例えばＲＡＭやハードディスクなどの記憶装置から構成されており、受信機３から出力された素子アンテナ２－１～２－Ｌに係る受信データを記憶する。例えば、受信機３における時間サンプル数がＮｓである場合、Ｌ×Ｎｓの受信データを記憶する。
　以下、校正装置４が校正フィルタを算出する際に用いる受信データを「校正用受信データ」と称する。
　アレー測角処理部１２は所定の測角法（例えば、モノパルス方式、ビームフォーマ法など）を実施することで、記憶装置１１により記憶されている校正用受信データから観測対象をアレー測角する装置であり、その観測対象のアレー測角値をフィルタ計算部１５に出力する。なお、アレー測角処理部１２はアレー測角手段を構成している。
　フーリエ変換部１３は高速フーリエ変換であるＦＦＴ（Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を実施するＬ個のＦＦＴ処理部を実装しており、記憶装置１１により記憶されている校正用受信データを周波数領域の信号に変換する。
　ドップラ測角処理部１４はフーリエ変換部１３により変換された周波数領域の信号からドップラ周波数（周波数領域の信号のピーク位置）を算出し、そのドップラ周波数から観測対象をドップラ測角する装置であり、その観測対象のドップラ測角値をフィルタ計算部１５に出力する。
　なお、フーリエ変換部１３及びドップラ測角処理部１４からドップラ測角手段が構成されている。
　フィルタ計算部１５はアレー測角処理部１２から出力されたアレー測角値に基づいてドップラ測角処理部１４から出力されたドップラ測角値の符号を特定し、符号特定後のドップラ測角値と記憶装置１１により記憶されている校正用受信データを用いて、アレーアンテナ２の誤差の影響でアレー測角値に含まれている誤差の補正に用いる校正フィルタを算出する処理を実施する。なお、フィルタ計算部１５は符号特定手段及び校正フィルタ算出手段を構成している。
　図３は図２のフィルタ計算部１５を示す構成図である。
　図３において、符号判定部２１はアレー測角処理部１２から出力されたアレー測角値の符号が正であれば、ドップラ測角処理部１４から出力されたドップラ測角値の符号が正であると判定し、そのアレー測角値の符号が負であれば、そのドップラ測角値の符号が負であると判定する処理を実施する。
　初期校正フィルタ計算部２２は符号判定部２１による符号特定後のドップラ測角値と、記憶装置１１により記憶されている校正用受信データとを用いて、アレーアンテナ２の誤差の影響でアレー測角値に含まれている誤差の補正に用いる初期の校正フィルタを計算する処理を実施する。
　アレー測角部２３は初期校正フィルタ計算部２２により計算された校正フィルタを用いて、記憶装置１１により記憶されている校正用受信データから観測対象をアレー測角し、その観測対象のアレー測角値を収束判定部２４に出力する処理を実施する。
　また、アレー測角部２３は校正フィルタ再計算部２５から再計算された校正フィルタを受けると、その校正フィルタを用いて、記憶装置１１により記憶されている校正用受信データから観測対象をアレー測角し、その観測対象のアレー測角値を収束判定部２４に出力する処理を実施する。
　収束判定部２４はアレー測角部２３から出力されたアレー測角値が収束しているか否かを判定する処理を実施する。例えば、アレー測角部２３から前回出力されたアレー測角値と今回出力されたアレー測角値の差分が、予め設定された閾値より小さければ、アレー測角値が収束していると判定する。
　また、収束判定部２４はアレー測角部２３から出力されたアレー測角値が収束している場合、あるいは、校正フィルタの計算回数が予め設定された回数に到達している場合、アレー測角部２３で用いられた最新の校正フィルタを測角処理装置５に出力する処理を実施する。
　校正フィルタ再計算部２５は収束判定部２４の判定結果が収束していない旨を示しており、かつ、校正フィルタの計算回数が予め設定された回数未満であれば、アレー測角部２３の測角結果であるアレー測角値と記憶装置１１により記憶されている校正用受信データを用いて、その校正フィルタを再計算し、再計算後の校正フィルタをアレー測角部２３に出力する処理を実施する。
　次に動作について説明する。
　この実施の形態１では、図１の測角装置が前方を監視する航空機や飛翔体レーダに搭載されているものとする。また、図１の測角装置を搭載している航空機等には、自機の高度を計測する高度計や、自機の速度を計測する速度計が実装されているものとする。
　図５は図１の測角装置を搭載している航空機の座標系を示す説明図である。
　この実施の形態１では、図１の測角装置が、実際に観測対象の測位を開始する前に、適正な校正フィルタを算出する例を説明するが、実際に観測対象を測位している合間に、適正な校正フィルタを繰り返し算出するようにしてもよい。
　送信波生成部１は、観測対象に向けて送信する変調信号（電波）を生成し、その変調信号をアレーアンテナ２の素子アンテナ２－１に出力する。
　これにより、アレーアンテナ２の素子アンテナ２－１から送信波生成部１により生成された変調信号が空間に放射される。
　アレーアンテナ２の素子アンテナ２－１から空間に放射された変調信号の一部は、観測対象に反射されて測角装置に戻ってくる。
　アレーアンテナ２を構成しているＬ本（Ｌ＞１）の素子アンテナ２－１～２－Ｌは、観測対象に反射されて戻ってきた変調信号である到来波を入射する。
　ここでは、アレーアンテナ２が送信アンテナを兼ねている例を示しているが、アレーアンテナ２と別個に、送信波生成部１により生成された変調信号を空間に放射する送信アンテナを設けるようにしてもよい。
　受信機３は、素子アンテナ２－１～２－Ｌにより入射された到来波を所定のサンプリングタイミングで受信して、時系列の受信信号を順番にデジタル信号に変換し、時系列データであるデジタルの校正用受信データを校正装置４に出力する。
　例えば、受信機３における時間サンプル数がＮｓであり、Ｋ波の到来波がＬ本の素子アンテナ２－１～２－Ｌに入射される場合、Ｌ×Ｎｓの校正用受信データのデータベクトルｚ１は、下記の式（１）のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　式（１）において、Ａは到来波の方位角φの情報を有するステアリングベクトルａ（φ）が列方向に並べられたＬ×Ｋの行列である。
　また、Ｓは到来波の数と時間に応じた変化情報を有するＫ×Ｎｓの受信信号行列であり、Ｃはアレーアンテナ２の誤差を示す誤差行列である。
　このようにアレーアンテナ２に誤差が存在する場合、校正用受信データのデータベクトルｚ１は、ステアリングベクトルａ（φ）に対して誤差行列Ｃが乗算された形になる。
　この実施の形態１では、説明の簡単化のため、１波の到来波がＬ本の素子アンテナ２－１～２－Ｌに入射されるものとして説明する。なお、Ｋ（Ｋ＞１）波の到来波がＬ本の素子アンテナ２－１～２－Ｌに入射される場合、Ｋ波の到来波に対してドップラ周波数やＩＣＡ（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ）の処理を適用して、複数の１波入射として扱うようにすればよい。
　即ち、Ｋ波の到来波がＬ本の素子アンテナ２－１～２－Ｌに入射される場合、Ｋ波の到来波に対してドップラ周波数やＩＣＡの処理を適用して、素子アンテナ２－１～２－Ｌから出力された受信信号を各々の到来波に係る信号に分離する信号分離手段を受信機３に実装し、受信機３が信号分離手段により分離された信号のそれぞれを受信信号として、デジタル信号に変換すれば、１波の到来波がＬ本の素子アンテナ２－１～２－Ｌに入射される場合と同様に取り扱うことができる。
　ここでは、Ｋ波の到来波に対してドップラやＩＣＡの処理を適用するものを示したが、Ｋ波の到来波に対して周波数軸上の超分解能法を適用することで、素子アンテナ２－１～２－Ｌから出力された受信信号を各々の到来波に係る信号に分離するようにしてもよい。
　受信機３から出力された校正用受信データは、校正装置４の記憶装置１１に記憶される。
　１波の到来波がＱ回観測される場合（１波の到来波が素子アンテナ２－１～２－ＬによってＱ回入射される場合）、校正装置４の記憶装置１１には、Ｌ×Ｎｓの校正用受信データのデータベクトルｚ１（到来波の入射方向が異なる１波入射のデータベクトル）がＱ個記憶される（図４のステップＳＴ１）。
　なお、校正装置４の記憶装置１１に記憶される校正用受信データは、自機と観測対象が静止している状態で観測されたものか、移動方向と速度が既知である状態で観測されたものである。移動方向と速度が既知であるものとしては、例えば、クラッタや僚機等が考えられる。入射方向が異なる校正用受信データを得るためには、校正用反射源の位置や自機の進行方向を変更して、ドップラ周波数が異なるクラッタ成分を抽出するようにすればよい。
　校正装置４のアレー測角処理部１２は、記憶装置１１により記憶されているＬ×Ｎｓの校正用受信データのデータベクトルｚ１を用いて、観測対象をアレー測角し、その観測対象のアレー測角値をフィルタ計算部１５に出力する（ステップＳＴ２）。アレー測角の処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
　なお、アレー測角の測角法は任意でよいが、演算負荷を軽減する必要性がある場合には、モノパルス方式やビームフォーマ法などの測角法を用いればよい。
　校正装置４のフーリエ変換部１３は、記憶装置１１により記憶されているＬ×Ｎｓの校正用受信データのデータベクトルｚ１をＦＦＴして、そのデータベクトルｚ１を周波数領域の信号に変換する。
　ここでは、校正用受信データのデータベクトルｚ１をＦＦＴしているが、データベクトルｚ１を周波数領域の信号に変換できれば、ＦＦＴに限るものではなく、例えば、離散フーリエ変換であるＤＦＴ（ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を実施するようにしてもよい。
　ドップラ測角処理部１４は、フーリエ変換部１３がデータベクトルｚ１を周波数領域の信号に変換すると、その周波数領域の信号からドップラ周波数（周波数領域の信号のピーク位置）を算出して、そのドップラ周波数から観測対象をドップラ測角し、その観測対象のドップラ測角値をフィルタ計算部１５に出力する（ステップＳＴ３）。
　例えば、図５の座標系において、目標である観測対象が静止している場合、目標の方位角φ（ドップラ測角値）は、下記の式（４）のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
　式（４）において、Ｆｄは目標のドップラ周波数、Ｖｒは自機の速度、λは波長、θは自機から目標までの俯角である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
　式（５）において、Ｈは自機の高度、Ｒは目標までの距離である。
　ドップラ測角値は、素子アンテナ２－１～２－Ｌの数だけ算出することができる。このため、特定の素子アンテナのドップラ測角値だけを算出するようにしてもよいが、素子アンテナ２－１～２－Ｌの数だけドップラ測角値を算出して、それらのドップラ測角値の平均値や中央値を算出し、その平均値や中央値をフィルタ計算部１５に出力するようにしてもよい。
　なお、ドップラ測角の場合、アレーアンテナ２の誤差の影響を受けないため、観測条件によっては、アレー測角と比べて良好な測角結果を得ることが可能であるが、式（４）に示すように、ドップラ測角値の符号にアンビギュイティが生じるため、ドップラ測角値の符号を特定する必要がある。
　フィルタ計算部１５の符号判定部２１は、ドップラ測角処理部１４から出力されたドップラ測角値を受けると、アレー測角処理部１２から出力されたアレー測角値に基づいて、そのドップラ測角値の符号を特定する（ステップＳＴ４）。
　アレー測角の場合、観測条件によっては、ドップラ測角値より測角精度が劣っていることがあるが、符号にアンビギュイティが生じることはないので、符号判定部２１は、そのアレー測角値の符号が正であれば、そのドップラ測角値の符号が正であると判定し、そのアレー測角値の符号が負であれば、そのドップラ測角値の符号が負であると判定する。
　初期校正フィルタ計算部２２は、符号判定部２１がドップラ測角値の符号を特定すると、符号特定後のドップラ測角値と、記憶装置１１により記憶されているＱ個の校正用受信データのデータベクトルｚ１とを用いて、アレーアンテナ２の誤差の影響で、アレー測角値に含まれている誤差の補正に用いる初期の校正フィルタ（アレーアンテナ２の誤差を示す誤差行列Ｃ）を計算する（ステップＳＴ５）。
　校正フィルタである誤差行列Ｃの計算処理は、例えば、以下の非特許文献２に開示されており、下記の方程式を解くことで、校正フィルタである誤差行列Ｃが得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
　ここで、ＥＮ （ｑ）Ｈチルダ（明細書の文書中では、電子出願の関係上、Ｅの上に“～”の記号を付することができないので、Ｅチルダのように表記している）は、ｑ（ｑ＝１，２，・・・，Ｑ）番目の校正用受信データから計算される雑音固有ベクトルを列要素とする行列である。
　また、φｑはｑ番目の校正用受信データのドップラ測角値（目標の方位角）、〇内に×の印が記述されている記号はクロネッカ積演算子である。
　また、Ｈ複素共役転置、Ｔは転置である。
　上記の方程式は、校正フィルタである誤差行列Ｃの１行１列目を“１”に固定すれば、最小二乗法によって以下の形で解くことが可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
［非特許文献２］
　新井 隆宏,　原  六蔵, 山田寛喜, 山口 芳雄, “既知の波源を用いたスーパレゾリューションアレー校正法について”,信学論（Ｂ）, vol.J86-B, no.3, pp.527-537, March 2003.
　ここでは、非特許文献２に開示されている方式で、校正フィルタである誤差行列Ｃを算出しているが、非特許文献２に開示されている方式に限るものではなく、他の方式で校正フィルタである誤差行列Ｃを算出するようにしてもよい。
　アレー測角部２３は、初期校正フィルタ計算部２２が初期の校正フィルタ（誤差行列Ｃ）を計算すると、その校正フィルタを用いて、記憶装置１１により記憶されているＱ個の校正用受信データのデータベクトルｚ１から観測対象をアレー測角し、その観測対象のアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）を収束判定部２４に出力する（ステップＳＴ６）。
　例えば、校正フィルタを用いるアレー測角は、測角法がビームフォーマ法であれば、下記の式（１２）に示すような空間スペクトラムを用いることで可能になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
　また、測角法がＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ＳＩｇｎａｌ　Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法であれば、下記の式（１３）に示すような空間スペクトラムを用いることで可能になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
　ビームフォーマ法やＭＵＳＩＣ法などの測角法に限らず、ステアリングベクトルａ（φ）を用いる方式であれば、ステアリングベクトルａ（φ）をＣａ（φ）に置き換えるだけで、フィルタ校正後の測角が可能である。
　ここでは、初期校正フィルタ計算部２２による初期の校正フィルタの計算と、アレー測角部２３によるアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）の計算とが完全に独立しているものとして説明しているが、初期校正フィルタ計算部２２により計算された初期の校正フィルタを用いて、アレー測角部２３がｑ（ｑ＝１，２，・・・，Ｑ）番目のアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）を計算すると、そのアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）を初期校正フィルタ計算部２２にフィードバックして、初期校正フィルタ計算部２２がｑ番目のアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）を用いて、初期の校正フィルタを再計算し、アレー測角部２３が、初期校正フィルタ計算部２２により再計算された校正フィルタを用いて、ｑ番目以外のアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）を計算する処理を繰り返すようにしてもよい。上記の繰り返し処理で、Ｑ個のアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）の計算が完了したとき、Ｑ個のアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）を収束判定部２４に出力する。
　収束判定部２４は、アレー測角部２３からアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）を受けると、そのアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）が収束しているか否かを判定する。
　例えば、アレー測角部２３により算出されたアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）が１回目のアレー測角であれば、そのアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）とドップラ測角処理部１４により算出されたドップラ測角値との差分ΔＰを算出し、アレー測角部２３により算出されたアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）がＮ回目（Ｎは２以上の整数）のアレー測角であれば、Ｎ回目のアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）と（Ｎ－１）回目のアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）との差分ΔＰを算出する。
　そして、差分ΔＰが予め設定された閾値より小さければ、アレー測角値が収束していると判定する。
　収束判定部２４は、アレー測角部２３から出力されたアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）が収束しておらず、かつ、校正フィルタの計算回数が予め設定された回数に到達していない場合、校正フィルタの再計算が必要であると判断し（ステップＳＴ７）、校正フィルタの再計算を校正フィルタ再計算部２５に指示する。
　校正フィルタ再計算部２５は、収束判定部２４から校正フィルタの再計算の指示を受けると、アレー測角部２３から出力されたアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）と、記憶装置１１により記憶されている校正用受信データとを用いて、その校正フィルタを再計算し、再計算後の校正フィルタをアレー測角部２３に出力する（ステップＳＴ８）。
　校正フィルタ再計算部２５が校正フィルタの再計算に用いるアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）は、初期校正フィルタ計算部２２が校正フィルタの計算に用いるアレー測角値と異なるが、校正フィルタの計算処理自体は、初期校正フィルタ計算部２２と同様である。
　アレー測角部２３は、校正フィルタ再計算部２５から再計算後の校正フィルタを受けると、再計算後の校正フィルタを用いて、記憶装置１１により記憶されているＱ個の校正用受信データのデータベクトルｚ１から観測対象をアレー測角し、その観測対象のアレー測角値Ｐｃａｌ（φ）を収束判定部２４に出力する（ステップＳＴ６）。
　ステップＳＴ６～ＳＴ８の処理は、アレー測角部２３から出力されたアレー測角値が収束するまで、あるいは、校正フィルタの計算回数が予め設定された回数に到達するまで繰り返される。
　収束判定部２４は、アレー測角部２３から出力されたアレー測角値が収束している場合、あるいは、校正フィルタの計算回数が予め設定された回数に到達している場合、校正フィルタの再計算が不要であると判断し（ステップＳＴ７）、アレー測角部２３で用いられた最新の校正フィルタを測角処理装置５に出力する（ステップＳＴ９）。
　測角処理装置５は、校正装置４の収束判定部２４から出力された校正フィルタを記憶し、受信機３から実際の観測時に素子アンテナ２－１～２－Ｌに入射された到来波に係る受信データを受けると、その校正フィルタを用いて、その受信データから観測対象をアレー測角する。
　測角処理装置５によるアレー測角の処理内容は、アレー測角部２３と同様であるものを想定しているが、アレー測角部２３と異なる測角法を実施するようにしてもよい。
　以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、アレー測角処理部１２から出力されたアレー測角値に基づいてドップラ測角処理部１４から出力されたドップラ測角値の符号を特定し、符号特定後のドップラ測角値と記憶装置１１により記憶されている校正用受信データを用いて、アレーアンテナ２の誤差の影響でアレー測角値に含まれている誤差の補正に用いる校正フィルタを算出するフィルタ計算部１５を設け、測角処理装置５が、フィルタ計算部１５により算出された校正フィルタを用いて、素子アンテナ２－１～２－Ｌにより入射された到来波に係る受信データから観測対象をアレー測角するように構成したので、測角処理を実施する前の正確な角度合わせ処理等を実施することなく、高精度に観測対象を測角することができる効果を奏する。
　この実施の形態１では、フーリエ変換部１３が記憶装置１１により記憶されているＬ×Ｎｓの校正用受信データのデータベクトルｚ１をＦＦＴして、そのデータベクトルｚ１を周波数領域の信号に変換し、ドップラ測角処理部１４が、フーリエ変換部１３により変換された周波数領域の信号からドップラ周波数を算出するものを示したが、ドップラ測角値の測角精度を高めるために、フーリエ変換部１３が、時系列データである校正用受信データに対して０を埋める処理を実施して、計算分解能を改善してから、０埋め処理後の時系列データの周波数スペクトルを算出し、ドップラ測角処理部１４が、その周波数スペクトルからドップラ周波数を特定するようにしてもよい。
　また、この実施の形態１では、受信機３が素子アンテナ２－１～２－Ｌにより入射された到来波を受信して、その受信信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号である校正用受信データを校正装置４に出力するものを示したが、そのデジタル信号をパルス圧縮し、パルス圧縮後のデジタル信号をコヒーレント積分する積分手段を受信機３に実装し、受信機３がコヒーレント積分後のデジタル信号を校正用受信データとして校正装置４に出力するようにしてもよい。
　なお、パルス圧縮処理やコヒーレント積分処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
実施の形態２．
　上記実施の形態１では、図１の測角装置が前方を監視する航空機や飛翔体レーダに搭載されているものを示したが、図１の測角装置が自動車等の車両に搭載されていてもよい。
　この場合、図１の測角装置の搭載場所としては、例えば、図６に示すように、車両のフロント部分（例えば、バンパー）などが考えられる。
　図１の測角装置を車両に搭載する場合、装置構成は上記実施の形態１と変わらないが、航空機等に搭載する場合と異なり、自機の高度をほぼ無視することができるので、ドップラ測角処理部１４の処理が以下のように変更される。
　即ち、上記実施の形態１では、ドップラ測角処理部１４が、ドップラ測角値として、式（４）によって、目標の方位角φを算出しているが、この実施の形態２では、下記の式（１４）によって、目標の方位角φを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
　なお、図１の測角装置を車両に搭載する場合、校正用のデータとして使用可能な静止目標としては、ガードレールや塀等が考えられる。
　また、図１の測角装置を車両に搭載する場合、走行中にアレーアンテナ２に付着する泥や、天候の変化などによって、頻繁にアンテナ特性が変わるため、校正フィルタの再計算を定期的に行う必要がある。
実施の形態３．
　図７はこの発明の実施の形態３による測角装置のフィルタ計算部１５を示す構成図であり、図において、図３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。
　データ選択部３１はアレー測角処理部１２から出力されたアレー測角値と、符号判定部２１による符号特定後のドップラ測角値とを比較し、その比較結果に基づいて、記憶装置１１により記憶されているＱ個の校正用受信データの中から校正フィルタの算出に用いる校正用受信データを選択して、その選択した校正用受信データを初期校正フィルタ計算部２２に出力する処理を実施する。
　次に動作について説明する。
　ただし、データ選択部３１をフィルタ計算部１５に実装している点以外は、上記実施の形態１と同様であるため、ここでは、データ選択部３１の処理内容について説明する。
　上記実施の形態１では、記憶装置１１により記憶されているＱ個の校正用受信データの全てが校正フィルタの算出に用いられているが、素子アンテナ２－１～２－Ｌに対する到来波の入射方向によっては、アレー測角値の測角精度が著しく劣化している場合がある。
　アレー測角値の測角精度が著しく劣化する場合の校正用受信データを用いれば、アレー測角値に含まれている誤差の補正に用いる校正フィルタの算出精度が劣化することが予想される。
　そこで、この実施の形態３では、記憶装置１１により記憶されているＱ個の校正用受信データの中から、校正フィルタの算出に用いる校正用受信データの取捨選択を行う。
　具体的には、以下の通りである。
　ドップラ測角値は、アレーアンテナ２の誤差の影響を受けないが、アレー測角値は、アレーアンテナ２の誤差の影響を大きく受ける。このため、アレー測角値とドップラ測角値が大きくかけ離れている場合、アレー測角値がアレーアンテナ２の誤差の影響を大きく受けている可能性がある。
　素子アンテナ２－１～２－Ｌに対する到来波の入射方向が、アレーアンテナ２の正面方向に近くなく、斜めの方向から入射されているような場合には、アレーアンテナ２の誤差の影響が大きくなり、アレー測角値の測角精度が著しく劣化することがある。
　そこで、データ選択部３１は、アレー測角処理部１２から出力されたアレー測角値と、符号判定部２１による符号特定後のドップラ測角値との差分、あるいは、そのアレー測角値とドップラ測角値との比を算出する。
　データ選択部３１は、そのアレー測角値とドップラ測角値との差分（あるいは、比）が予め設定された閾値より高い場合、そのアレー測角値の測角精度が著しく劣化していると判断し、そのアレー測角値の算出に用いている校正用受信データを破棄するとともに、その校正用受信データから算出されているドップラ測角値を破棄する。
　一方、そのアレー測角値とドップラ測角値との差分（あるいは、比）が予め設定された閾値以下であれば、そのアレー測角値の測角精度は著しく劣化していないと判断し、そのアレー測角値の算出に用いている校正用受信データを初期校正フィルタ計算部２２に出力するとともに、その校正用受信データから算出されている符号特定後のドップラ測角値を初期校正フィルタ計算部２２に出力する。
　以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、データ選択部３１が、アレー測角処理部１２から出力されたアレー測角値と、符号判定部２１による符号特定後のドップラ測角値とを比較し、その比較結果に基づいて、記憶装置１１により記憶されているＱ個の校正用受信データの中から校正フィルタの算出に用いる校正用受信データを選択して、その選択した校正用受信データを初期校正フィルタ計算部２２に出力するように構成したので、校正フィルタの算出精度の劣化を防止して、高精度に観測対象を測角することができる効果を奏する。
実施の形態４．
　図８はこの発明の実施の形態４による測角装置のフィルタ計算部１５を示す構成図であり、図において、図３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。
　測角値選択部３２はアレー測角処理部１２から出力されたアレー測角値と、符号判定部２１による符号特定後のドップラ測角値の中から、校正フィルタの算出に用いる測角値を選択し、その選択した測角値（アレー測角値又は符号特定後のドップラ測角値）を初期校正フィルタ計算部２２に出力する処理を実施する。
　次に動作について説明する。
　ただし、測角値選択部３２をフィルタ計算部１５に実装している点以外は、上記実施の形態１と同様であるため、ここでは、測角値選択部３２の処理内容について説明する。
　上記実施の形態１では、初期校正フィルタ計算部２２が、符号判定部２１による符号特定後のドップラ測角値と、記憶装置１１により記憶されているＱ個の校正用受信データのデータベクトルｚ１とを用いて、初期の校正フィルタを計算しているが、例えば、ヒット数が少なく、ドップラ分解能が低い場合には、初期の校正フィルタの算出精度が劣化することが予想される。
　そこで、この実施の形態４では、ドップラ分解能が低い場合には、ドップラ測角値の代わりに、アレー測角値を用いて、初期の校正フィルタを計算するようにする。
　具体的には、以下の通りである。
　例えば、目標である観測対象が静止している場合、正面から反射してくる到来波のドップラ周波数が最も高くなり、時系列データである校正用受信データをフーリエ変換すると、最高の周波数成分にピークが現れるが、最高の周波数成分に隣接するドップラビンでは、ドップラ周波数の変化に対して角度の変化が大きくなる。
　したがって、アレーアンテナ２の正面方向に近い方向から到来波が入射される場合、到来波のビーム幅が大きくなり、ドップラ周波数の変化に対して角度の変化が大きくなり、初期の校正フィルタの算出精度が劣化する可能性がある。
　そこで、測角値選択部３２は、アレーアンテナ２に対する到来波の入射方向と予め設定された基準方向を比較することで、到来波の入射方向がアレーアンテナ２の正面方向に近いか否かを判定し、到来波の入射方向がアレーアンテナ２の正面方向に近ければ、アレー測角処理部１２から出力されたアレー測角値と、符号判定部２１による符号特定後のドップラ測角値の中から、アレー測角処理部１２から出力されたアレー測角値を選択して、そのアレー測角値を初期校正フィルタ計算部２２に出力する。
　一方、到来波の入射方向がアレーアンテナ２の正面方向から近くなければ、符号判定部２１による符号特定後のドップラ測角値を初期校正フィルタ計算部２２に出力する。
　初期校正フィルタ計算部２２は、測角値選択部３２から符号判定部２１による符号特定後のドップラ測角値を受ければ、上記実施の形態１と同様に、符号判定部２１による符号特定後のドップラ測角値と、記憶装置１１により記憶されているＱ個の校正用受信データのデータベクトルｚ１とを用いて、初期の校正フィルタを計算する。
　初期校正フィルタ計算部２２は、測角値選択部３２からアレー測角値を受けると、そのアレー測角値と、記憶装置１１により記憶されているＱ個の校正用受信データのデータベクトルｚ１とを用いて、初期の校正フィルタを計算する。
　以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、測角値選択部３２が、アレー測角処理部１２から出力されたアレー測角値と、符号判定部２１による符号特定後のドップラ測角値の中から、校正フィルタの算出に用いる測角値を選択して、その選択した測角値（アレー測角値又は符号特定後のドップラ測角値）を初期校正フィルタ計算部２２に出力するように構成したので、校正フィルタの算出精度の劣化を防止して、高精度に観測対象を測角することができる効果を奏する。
　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。
　この発明に係る測角装置及び測角方法は、高精度に観測対象を測角する必要があるレーダなどに適している。
　１　送信波生成部（電波放射手段）、２　アレーアンテナ（電波放射手段）、２－１～２－Ｌ　素子アンテナ、３　受信機、４　校正装置、５　測角処理装置（測角処理手段）、１１　記憶装置、１２　アレー測角処理部（アレー測角手段）、１３　フーリエ変換部（ドップラ測角手段）、１４　ドップラ測角処理部（ドップラ測角手段）、１５　フィルタ計算部（符号特定手段、校正フィルタ算出手段）、２１　符号判定部、２２　初期校正フィルタ計算部、２３　アレー測角部、２４　収束判定部、２５　校正フィルタ再計算部、３１　データ選択部、３２　測角値選択部。

Claims (9)

  1. 　観測対象に向けて電波を放射する電波放射手段と、
    　前記電波放射手段から放射された後、前記観測対象に反射された前記電波を入射するアレーアンテナと、
    　前記アレーアンテナを構成する複数の素子アンテナにより入射された電波の受信信号から前記観測対象をアレー測角するアレー測角手段と、
    　前記受信信号のドップラ周波数を算出し、前記ドップラ周波数から前記観測対象をドップラ測角するドップラ測角手段と、
    　前記アレー測角手段の測角結果であるアレー測角値に基づいて前記ドップラ測角手段の測角結果であるドップラ測角値の符号を特定する符号特定手段と、
    　前記符号特定手段による符号特定後のドップラ測角値と前記複数の素子アンテナにより入射された電波の受信信号を用いて、前記アレーアンテナの誤差の影響で前記アレー測角値に含まれている誤差の補正に用いる校正フィルタを算出する校正フィルタ算出手段と、
    　前記校正フィルタ算出手段により算出された校正フィルタを用いて、前記複数の素子アンテナにより入射された電波の受信信号から前記観測対象をアレー測角する測角処理手段と
    　を備えた測角装置。
  2. 　前記符号特定手段は、前記アレー測角手段の測角結果であるアレー測角値の符号が正であれば、前記ドップラ測角手段の測角結果であるドップラ測角値の符号が正であると判定し、前記アレー測角値の符号が負であれば、前記ドップラ測角値の符号が負であると判定して、前記ドップラ測角値の符号を特定することを特徴とする請求項１記載の測角装置。
  3. 　前記校正フィルタ算出手段は、
    　前記符号特定手段による符号特定後のドップラ測角値と前記複数の素子アンテナにより入射された電波の受信信号を用いて、初期の校正フィルタを計算する初期校正フィルタ計算部と、
    　前記初期校正フィルタ計算部により計算された校正フィルタを用いて、前記複数の素子アンテナにより入射された電波の受信信号から前記観測対象をアレー測角するアレー測角部と、
    　前記アレー測角部の測角結果であるアレー測角値が収束しているか否かを判定する収束判定部と、
    　前記収束判定部の判定結果が収束していない旨を示しており、かつ、前記校正フィルタの計算回数が予め設定された回数未満であれば、前記アレー測角部の測角結果であるアレー測角値と前記複数の素子アンテナにより入射された電波の受信信号を用いて、前記校正フィルタを再計算する校正フィルタ再計算部とから構成されており、
    　前記アレー測角部は、前記校正フィルタ再計算部により校正フィルタが再計算された場合、再計算後の校正フィルタを用いて、前記複数の素子アンテナにより入射された電波の受信信号から前記観測対象をアレー測角し、
    　前記収束判定部は、前記アレー測角部の測角結果であるアレー測角値が収束した場合、あるいは、前記校正フィルタの計算回数が予め設定された回数に到達した場合、前記アレー測角部で用いられた校正フィルタを前記測角処理手段に出力することを特徴とする請求項１記載の測角装置。
  4. 　前記校正フィルタ算出手段は、前記アレー測角手段の測角結果であるアレー測角値と、前記符号特定手段による符号特定後のドップラ測角値とを比較し、その比較結果に基づいて、前記複数の素子アンテナにより入射された電波の受信信号の中から、前記校正フィルタの算出に用いる受信信号を選択するとともに、その選択した受信信号から算出された符号特定後のドップラ測角値を特定し、その特定したドップラ測角値と前記選択した受信信号を用いて、前記校正フィルタを算出することを特徴とする請求項１記載の測角装置。
  5. 　前記校正フィルタ算出手段は、前記アレー測角手段の測角結果であるアレー測角値と、前記符号特定手段による符号特定後のドップラ測角値の中から、前記校正フィルタの算出に用いる測角値を選択し、その選択した測角値と前記複数の素子アンテナにより入射された電波の受信信号を用いて、前記校正フィルタを算出することを特徴とする請求項１記載の測角装置。
  6. 　前記ドップラ測角手段は、前記受信信号のドップラ周波数を算出する際、時系列の受信信号に対して０を埋める処理を実施し、０埋め処理後の時系列の受信信号から周波数スペクトルを算出して、前記周波数スペクトルからドップラ周波数を特定することを特徴とする請求項１記載の測角装置。
  7. 　複数の電波が前記複数の素子アンテナに入射された場合、前記複数の素子アンテナから出力された受信信号を各々の電波に係る信号に分離する信号分離手段を設け、前記信号分離手段により分離された信号のそれぞれが受信信号として前記ドップラ測角手段、前記アレー測角手段、前記校正フィルタ算出手段及び前記測角処理手段に与えられることを特徴とする請求項１記載の測角装置。
  8. 　前記複数の素子アンテナにより入射された電波の受信信号をパルス圧縮し、パルス圧縮後の受信信号をコヒーレント積分する積分手段を設け、前記積分手段によりコヒーレント積分された受信信号が、前記ドップラ測角手段、前記アレー測角手段、前記校正フィルタ算出手段及び前記測角処理手段に与えられることを特徴とする請求項１記載の測角装置。
  9. 　電波放射手段が、観測対象に向けて電波を放射する電波放射ステップと、
    　前記電波放射ステップで放射された後、前記観測対象に反射された前記電波がアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナに入射されると、アレー測角手段が、前記複数の素子アンテナに入射された電波の受信信号から前記観測対象をアレー測角するアレー測角ステップと、
    　ドップラ測角手段が、前記受信信号のドップラ周波数を算出し、前記ドップラ周波数から前記観測対象をドップラ測角するドップラ測角ステップと、
    　符号特定手段が、前記アレー測角ステップでの測角結果であるアレー測角値に基づいて前記ドップラ測角ステップでの測角結果であるドップラ測角値の符号を特定する符号特定ステップと、
    　校正フィルタ算出手段が、前記符号特定ステップによる符号特定後のドップラ測角値と前記複数の素子アンテナにより入射された電波の受信信号を用いて、前記アレーアンテナの誤差の影響で前記アレー測角値に含まれている誤差の補正に用いる校正フィルタを算出する校正フィルタ算出ステップと、
    　測角処理手段が、前記校正フィルタ算出ステップで算出された校正フィルタを用いて、前記複数の素子アンテナにより入射された電波の受信信号から前記観測対象をアレー測角する測角処理ステップと
    　を備えた測角方法。
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