(57)【要約】      （修正有）【課題】安価かつ迅速に分析の対象とする信号の捜索が可能な電波捜索装置を提供する。【解決手段】電波捜索装置１は、受信機１２、広帯域スペクトラムデータ生成手段１３、頻度データ生成手段１４、低頻度信号抽出手段１５とを有する。受信機１２は、受信アンテナ１１を通じて、広帯域の信号を受信する。広帯域スペクトラムデータ生成部１３は、広帯域の信号に対するスペクトラムデータを生成する。頻度データ生成手段１４は、スペクトラムデータを周波数毎に予め設定された時間分を積算することで、スペクトラムデータの周波数毎の頻度データを生成する。低頻度信号抽出手段１５は、頻度データをもとに、予め設定された信号検出しきい値以上のレベルであり、かつ予め設定された信号頻度しきい値未満の頻度の周波数の信号を抽出する。【選択図】図１
2020205518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信アンテナを通じて、広帯域の信号を受信する受信機と、
前記広帯域の信号に対するスペクトラムデータを生成する広帯域スペクトラムデータ生成手段と、
前記スペクトラムデータを周波数毎に予め設定された時間分を積算することで、前記スペクトラムデータの周波数毎の頻度データを生成する頻度データ生成手段と、
前記頻度データをもとに、予め設定された信号検出しきい値以上のレベルであり、かつ予め設定された信号頻度しきい値未満の頻度の周波数の信号を抽出する低頻度信号抽出手段と
を有する電波捜索装置。
【請求項２】
前記低頻度信号抽出手段により抽出された信号の周波数のみに従って、前記受信アンテナで受信した信号に対して同調処理をする信号分析用受信機と、
前記信号分析用受信機による同調処理により受信した信号に対して、所定の分析を実行する信号分析手段と
をさらに有する請求項１記載の電波捜索装置。
【請求項３】
前記頻度データ生成手段により生成された前記頻度データに応じた濃度により、前記スペクトラムデータを表す広帯域の信号の波形を表示する表示手段をさらに有する請求項１または請求項２記載の電波捜索装置。
【請求項４】
受信アンテナを通じて、広帯域の信号を受信し、
前記広帯域の信号に対するスペクトラムデータを生成し、
前記スペクトラムデータを周波数毎に予め設定された時間分を積算することで、前記スペクトラムデータの周波数毎の頻度データを生成し、
前記頻度データをもとに、予め設定された信号検出しきい値以上のレベルであり、かつ予め設定された信号頻度しきい値未満の頻度の周波数の信号を抽出する電波捜索方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電波捜索装置、電波捜索方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、受信アンテナにより受信される広帯域の信号について分析をする装置では、広帯域なスペクトラム信号に対して、ノイズレベルよりも若干高いレベルに信号検出しきい値を設定し、しきい値以上のレベルの信号に対して信号分析用受信機を同調して信号の分析を実施していた。これにより、信号検出しきい値より低いノイズ等が分析対象とならないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０３７０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、広帯域なスペクトラム信号において、信号検出しきい値以上となる全ての信号に対して同調して信号の分析を実施していた。このため、広帯域なスペクトラム信号から分析の対象とする周波数の信号が多数抽出される場合がある。また、スペクトラム信号を表示させて人の判断により分析対象とする特定の信号を選択することも可能であるが、人員を確保しなければならず、また広帯域なスペクトラム信号の表示から該当する信号を抽出する作業の負担が大きい。
【０００５】
信号の分析は、並列で異なる周波数の信号について分析を実施する方法、一定時間毎に分析対象とする周波数を切り替えながら信号の分析をする方法がある。
【０００６】
並列で信号分析を実施する方法を用いる場合、分析対象とする異なる周波数の信号が多ければ、分析対象とする信号を受信するための受信機を多く設ける必要があるため装置が高価となるおそれがある。
【０００７】
また、一定時間で周波数を切り替えながら信号分析をする方法を用いる場合、分析対象とする異なる周波数の信号が多ければ、信号分析の時間が非常に長くなるおそれがある。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、安価かつ迅速に分析の対象とする信号の捜索が可能な電波捜索装置、電波捜索方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態によれば、電波捜索装置は、受信機、広帯域スペクトラムデータ生成手段、頻度データ生成手段、低頻度信号抽出手段とを有する。受信機は、受信アンテナを通じて、広帯域の信号を受信する。広帯域スペクトラムデータ生成部は、前記広帯域の信号に対するスペクトラムデータを生成する。頻度データ生成手段は、前記スペクトラムデータを周波数毎に予め設定された時間分を積算することで、前記スペクトラムデータの周波数毎の頻度データを生成する。低頻度信号抽出手段は、前記頻度データをもとに、予め設定された信号検出しきい値以上のレベルであり、かつ予め設定された信号頻度しきい値未満の頻度の周波数の信号を抽出する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態における電波捜索装置の構成を示すブロック図。
【図２】頻度データを利用しないスペクトラム信号波形図を表示した表示画面の一例を示す図。
【図３】頻度データ生成部によるスペクトラムデータの積算を説明するための図。
【図４】低頻度信号抽出部１５による処理を説明するためのフローチャート。
【図５】本実施形態における頻度データを利用したスペクトラム信号波形図を表示した表示画面の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態における電波捜索装置１の構成を示すブロック図である。電波捜索装置１は、例えば電波環境を調査する装置に設けられるもので、広帯域の周波数の電波を監視対象とする。本実施形態の電波捜索装置１は、監視対象とする広帯域の電波のうち、恒常的に放射される既知の電波については分析が不要な電波であることから、恒常的に放射される既知の電波を除いた新たに出現した電波のみを抽出して分析を実行できるようにする。
【００１３】
恒常的に放射される既知の電波としては、例えばテレビ放送やラジオ放送などの放送局からの電波、無線通信システムにおける基地局からの電波、使用目的が特定された既定の周波数帯を利用した無線通信電波や機器制御用の電波などがある。既知の電波を除いた新たに出現した電波としては、例えば違法無線機からの電波、使用目的が特定されていない周波数帯の電波などがある。
【００１４】
電波捜索装置１は、受信アンテナ１１、信号捜索用受信機１２、広帯域スペクトラムデータ生成部１３、頻度データ生成部１４、低頻度信号抽出部１５、信号分析用受信機１６、信号分析機能部１７、及び表示装置１８を有する。
【００１５】
信号捜索用受信機１２は、受信アンテナ１１を通じて、監視対象とする広帯域の周波数の信号を掃引しながら受信する。
【００１６】
広帯域スペクトラムデータ生成部１３は、信号捜索用受信機１２により受信された広帯域な信号に対する周波数対振幅特性（スペクトラムデータ）を生成する。スペクトラムデータは、受信周波数（以下、単に周波数と表記する）毎の信号レベル（信号の振幅）を示す。
【００１７】
頻度データ生成部１４は、広帯域スペクトラムデータ生成部１３により生成されたスペクトラムデータを、周波数毎に、予め設定された時間分を積算（重畳）することで、スペクトラムデータの周波数毎の頻度データを生成する。頻度データは、受信された信号の振幅と受信の頻度（積算数）を表す。頻度データ生成部１４は、予め設定された時間分（例えば６時間）分の頻度データを時間経過に伴って順次更新する。すなわち、時間経過に伴って、予め設定された時間を外れた古いスペクトラムデータを削除し、新たに受信された信号のスペクトラムデータを追加する。スペクトラムデータを積算する時間は、予め固定的に設定されていても良いし、ユーザ操作によって予め設定できるようにしても良い（６時間、１２時間、２４時間、４８時間など）。
【００１８】
低頻度信号抽出部１５は、頻度データ生成部１４により生成され頻度データをもとに、予め設定された信号検出しきい値以上のレベルであり、かつ予め設定された信号頻度しきい値未満の頻度の周波数の信号を抽出する。信号検出しきい値及び信号頻度しきい値は、予め低頻度信号抽出部１５において設定される。信号検出しきい値は、分析対象としないノイズなどの信号を抽出対象外とするためのもので、例えばノイズレベルよりも若干高いレベルに設定される。信号頻度しきい値は、恒常的に放射される既知の電波を除いた新たに出現した電波に相当する信号（周波数）を抽出するためのもので、恒常的に放射される既知の電波に対応する頻度データと比較して、明らかに頻度が少ないと判定される頻度データを特定できる所定の値に設定される。信号頻度しきい値は、予め固定的に設定されていても良いし、ユーザ操作によって予め設定できるようにしても良い。
【００１９】
信号分析用受信機１６は、低頻度信号抽出部１５により抽出された周波数のみに従って、受信アンテナ１１で受信した信号に対して同調処理をする。
【００２０】
信号分析機能部１７は、信号分析用受信機１６による同調処理により受信した信号に対して、所定の分析を実行する。信号分析機能部１７は、並列で異なる周波数の信号について分析を実施する方法、あるいは一定時間毎に分析対象とする周波数を切り替えながら信号の分析をする方法を用いることができる。
【００２１】
表示装置１８は、頻度データ生成部１４によって生成された頻度データに応じた広帯域のスペクトラムデータが示すスペクトラム信号波形図、信号分析機能部１７による分析結果などを表示する。スペクトラム信号波形図は、頻度データ生成部１４によって生成される頻度データが示す頻度に応じた表示属性によって信号の波形が表示される。すなわち、スペクトラム信号波形図において、監視対象とする広帯域のスペクトラムデータのうち、恒常的に放射される既知の電波に相当するスペクトラムデータと、恒常的に放射される既知の電波を除いた新たに出現した電波に相当するスペクトラムデータとを識別可能な表示形態により表示する。頻度に応じた表示属性には、例えば濃度を用いた表示がある。例えば、頻度データが最大値の場合の濃度を１００、頻度データが最小値の場合の濃度を０として、頻度に応じた濃度により波形を表示する。なお、頻度データに応じて濃度を変化させて表示するだけでなく、表示色、輝度などの他の表示属性を用いて表示することも可能である。
【００２２】
まず、広帯域スペクトラムデータ生成部１３により生成されるスペクトラムデータをもとに、頻度データ生成部１４により生成される頻度データを利用しない場合のスペクトラム信号波形図の一例について説明する。
【００２３】
図２は、頻度データを利用しないスペクトラム信号波形図を表示した表示画面１８Ａの一例を示す図である。図２に示すスペクトラム信号波形図では、横軸が周波数、縦軸が信号の振幅を表している。図２に示す例では、広帯域のスペクトラムデータに対応するスペクトラム信号波形図を１画面に表示するために、広帯域の周波数を複数の周波数帯に分割し、各周波数帯の信号波形をそれぞれに表示している。例えば、監視対象とする広帯域の周波数Ｆ０Ｈｚ〜Ｆ９Ｈｚを、Ｆ０Ｈｚ〜Ｆ１Ｈｚ、Ｆ１Ｈｚ〜Ｆ２Ｈｚ、…、Ｆ８Ｈｚ〜Ｆ９Ｈｚの周波数帯に分割している。
【００２４】
こうして、広帯域の周波数を複数に分割して表示することで、監視対象とする周波数全体のスペクトラム信号波形図を１画面に表示しても高い解像度で表示することができ、スペクトラムデータに応じた波形を詳細に表示することができる。
【００２５】
図２では、ノイズの信号を除去するために設定された検出しきい値を示すレベルＴｈが示されている。図２に示すスペクトラム信号波形図のように、頻度データを用いない場合には、信号検出しきい値以上となる信号の全てが分析対象として抽出される。図２では、例えば、信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓ１４，…（以下、省略）がレベルＴｈ以上となっているため分析対象として抽出される。
【００２６】
すなわち、監視対象とする広帯域のスペクトラムデータから分析対象とする多数の信号（周波数）が抽出されるため、信号分析機能部１７において並列で信号分析を実施する場合は多くの受信機が必要となり、また一定時間で周波数を切り替えながら信号分析をする場合は、信号分析の時間が非常に長くなってしまうおそれがある。
【００２７】
本実施形態における電波捜索装置１では、スペクトラムデータをもとに頻度データを生成し、頻度データをもとにして、恒常的に放射される既知の電波を除いた新たに出現した電波（周波数）のみを抽出する。
【００２８】
次に、本実施形態における電波捜索装置１の動作について説明する。
【００２９】
信号捜索用受信機１２は、受信アンテナ１１を通じて、監視対象とする広帯域の周波数の信号を受信する。広帯域スペクトラムデータ生成部１３は、信号捜索用受信機１２により受信された広帯域な信号に対するスペクトラムデータを生成する。
【００３０】
頻度データ生成部１４は、広帯域スペクトラムデータ生成部１３により生成されたスペクトラムデータを、周波数毎に、予め設定された時間分を積算することで、スペクトラムデータの周波数毎の頻度データを生成する。
【００３１】
図３は、頻度データ生成部１４によるスペクトラムデータの積算を説明するための図である。図３において横軸は時間、縦軸はスペクトラムデータが示す振幅を示す。
【００３２】
頻度データ生成部１４は、時間経過に伴って、積算の対象とする時間Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，…を順次更新しながら、該当する時間分のスペクトラムデータを積算することで頻度データを生成する。
【００３３】
恒常的に放射される既知の電波に対応するスペクトラムデータＰＳは、積算の対象とする時間Ｒ１，…が更新されても継続して積算される。従って、該当する周波数に対応する頻度データは、高い頻度を示すデータとなる。
【００３４】
一方、恒常的に放射されない新しい電波に対応するスペクトラムデータＴＳは、積算の対象とする時間の一部において積算される。従って、該当する周波数に対応する頻度データは、前述したスペクトラムデータＰＳを積算した頻度データよりも低い頻度を示すデータとなる。
【００３５】
図４は、低頻度信号抽出部１５による処理を説明するためのフローチャートである。
【００３６】
低頻度信号抽出部１５は、頻度データ生成部１４により生成された頻度データをもとに、恒常的に放射されない新しい電波の周波数を特定して、この周波数を同調周波数として信号分析用受信機１６に指示する。
【００３７】
すなわち、低頻度信号抽出部１５は、１つの受信周波数に対応する頻度データ（スペクトラムデータ）が示す振幅が、予め設定された信号検出しきい値以上のレベルであるかを判定する。
【００３８】
この結果、信号検出しきい値未満である場合には（ステップＳ１：しきい値未満）、低頻度信号抽出部１５は、例えばノイズに相当する信号であるため分析対象とせず、次の受信周波数に対応する頻度データの処理に移行する。
【００３９】
一方、信号検出しきい値以上である場合には（ステップＳ１：しきい値以上）、低頻度信号抽出部１５は、頻度データが示す電波を受信した頻度が、予め設定された信号頻度しきい値未満であるかを判定する。
【００４０】
この結果、信号頻度しきい値以上の頻度である場合には（ステップＳ２：しきい値以上）、低頻度信号抽出部１５は、例えば恒常的に放射される既知の電波に相当する信号であるため分析対象とせず、次の受信周波数に対応する頻度データの処理に移行する。
【００４１】
一方、信号頻度しきい値未満の頻度である場合には（ステップＳ２：しきい値未満）、低頻度信号抽出部１５は、例えば恒常的に放射される既知の電波ではない新たに出現した電波に相当する信号であると判定し、該当する信号（周波数）を分析対象として設定する（ステップＳ３）。
【００４２】
以下同様にして、低頻度信号抽出部１５は、次以降の受信周波数に対応する頻度データについて、前述した処理を繰り返して実行する。これにより、低頻度信号抽出部１５は、予め設定された信号検出しきい値以上のレベルの振幅があり、かつ予め設定された信号頻度しきい値未満の頻度で受信された信号の周波数の信号を抽出することができる。低頻度信号抽出部１５は、分析対象として抽出した信号の周波数を同調周波数として信号分析用受信機１６に指示する。
【００４３】
信号分析用受信機１６は、信号分析機能部１７による信号分析のために、低頻度信号抽出部１５により指示された同調周波数のみに従って、受信アンテナ１１で受信した信号に対して同調処理を実行する。信号分析機能部１７は、信号分析用受信機１６による同調処理により受信した信号に対して分析を実行する。信号分析機能部１７は、例えば受信された信号の波形や周期などの特性を解析して、違法電波などを特定する。
【００４４】
図５は、本実施形態における頻度データを利用したスペクトラム信号波形図を表示した表示画面１８Ｂの一例を示す図である。なお、基本的な構成は、前述した図２に示すスペクトラム信号波形図と同じであるので詳細な説明を省略する。
【００４５】
図５に示すスペクトラム信号波形図では、頻度データに応じた濃度により波形が表示されている。図５では、例えば、信号ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３，ＳＬ４，ＳＬ５は、恒常的に放射される既知の電波ではない新たに出現した電波に相当する波形である。すなわち、恒常的に放射されていない電波については、スペクトラム信号波形図において濃度が薄く表示されるため、分析対象とする特定の信号を容易に判定して選択することも可能である。
【００４６】
また、スペクトラム信号波形図において、信号ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３，ＳＬ４，ＳＬ５は、それぞれ頻度データに応じた濃度によって表示されるため、その濃度をもとに電波が受信された時間（頻度）を認識することができる。例えば、信号ＳＬ１，ＳＬ３を表す波形は、既知の電波に対応する波形よりも薄く表示されるため、恒常的に放射されていない電波を表すであることが認識でき、また信号ＳＬ２，ＳＬ４，ＳＬ５を表す波形よりも濃く表示されているため、信号ＳＬ２，ＳＬ４，ＳＬ５よりも受信された時間が長いことを認識できる。
【００４７】
また、信号ＳＬ１，ＳＬ３を表す波形は、同等の濃度を表しているため、同じ時間（頻度）で受信されていたことを示す。この場合、１つの発信元から異なる周波数の電波が同時に発信されていた可能性があることを推定できる。また、信号ＳＬ２，ＳＬ３，ＳＬ５を表す波形は、それぞれ異なる濃度を表しているため、異なる時間（頻度）で受信されていたことを示す。この場合、信号ＳＬ２，ＳＬ３，ＳＬ５に対応する電波は、それぞれ異なる発信元から発信されていた可能性があることを推定できる。  
【００４８】
信号分析用受信機１６は、図５に示す信号ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３，ＳＬ４，ＳＬ５に相当する信号の周波数を同調周波数として信号分析用受信機１６に指示する。すなわち、信号検出しきい値（レベルＴｈ）以上の信号のうち一部の信号のみを迅速に分析対象として捜索することができる。
【００４９】
従って、信号分析機能部１７において並列で信号分析を実施する場合であっても、信号分析用受信機１６に多くの受信機を設ける必要がないので装置が高価となることを回避することができる。また、信号分析機能部１７において一定時間で周波数を切り替えながら信号分析をする場合であっても、分析対象とする信号（周波数）が少ないので、信号分析の時間が長くなることを回避することができる。
【００５０】
なお、前述した説明では、信号検出しきい値（レベルＴｈ）を監視対象とする広帯域の周波数全体に渡って一定としているが、恒常的に信号が出現する既知の周波数に対応するしきい値を高くしてもよい。これにより、低頻度信号抽出部１５において、信号検出しきい値をもとにした判定（図４のステップＳ１）において、既知の周波数の信号を分析対象から除外することができる。また、恒常的に放射される信号の周波数が変更されて、既知の周波数に対応するしきい値を外れたとしても、前述したように頻度データをもとに低頻度信号を抽出するため、変更された周波数において受信された信号を分析対象から除外することができる。
【００５１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５２】
１１…受信アンテナ、１２…信号捜索用受信機、１３…広帯域スペクトラムデータ生成部、１４…頻度データ生成部、１５…低頻度信号抽出部、１６…信号分析用受信機、１７…信号分析機能部、１８…表示装置。
【図１】
2020205518.tif 000003
【図２】
2020205518.tif 000004
【図３】
2020205518.tif 000005
【図４】
2020205518.tif 000006
【図５】
2020205518.tif 000007