(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波源の位置を推定する電磁波源推定方法であって、
固定的に設けられた固定アンテナで電界強度を検知し、
移動自在に設けられた移動アンテナで電界強度を検知し、
固定アンテナで検知した電界強度と移動アンテナを移動させながら該移動アンテナで検知した電界強度を外部同期した固定アンテナ用電界強度計と移動アンテナ用電界強度計でそれぞれ計測し、
この計測した両電界強度信号の時間波形の積に対する時間積分を計算し、
この計算した時間積分値のピーク値から電磁波源の位置を推定すること
を特徴とする電磁波源推定方法。
【請求項２】
電磁波源の位置を推定する電磁波源推定方法であって、
固定的に設けられた固定アンテナで電界強度を検知し、
移動自在に設けられた移動アンテナで電界強度を検知し、
固定アンテナで検知した電界強度と移動アンテナを移動させながら該移動アンテナで検知した電界強度を外部同期した固定アンテナ用電界強度計と移動アンテナ用電界強度計でそれぞれ計測し、
この計測した両電界強度信号の時間波形をオシロスコープで記録し、
このオシロスコープで記録された両電界強度信号の時間波形の積に対する時間積分を計算し、
この計算した時間積分値のピーク値から電磁波源の位置を推定すること
を特徴とする電磁波源推定方法。
【請求項３】
電磁波源の位置を推定する電磁波源推定装置であって、
固定的に設けられた固定アンテナと、
移動自在に設けられた移動アンテナと、
前記固定アンテナで検知した電界強度を計測する固定アンテナ用電界強度計と、
前記固定アンテナ用電界強度計と外部同期し、前記移動アンテナで検知した電界強度を計測する移動アンテナ用電界強度計と、
前記固定アンテナ用電界強度計で計測した固定アンテナからの電界強度と前記移動アンテナを移動させながら前記移動アンテナ用電界強度計で計測した移動アンテナからの電界強度とを受信し、この受信した両電界強度信号の時間波形の積に対する時間積分を計算する計算手段と、
この計算した時間積分値のピーク値から電磁波源の位置を推定する位置推定手段と
を有することを特徴とする電磁波源推定装置。
【請求項４】
電磁波源の位置を推定する電磁波源推定装置であって、
前記固定アンテナで検知した電界強度を計測する固定アンテナ用電界強度計と、
前記固定アンテナ用電界強度計と外部同期し、前記移動アンテナで検知した電界強度を計測する移動アンテナ用電界強度計と、
前記固定アンテナ用電界強度計で計測した固定アンテナからの電界強度と前記移動アンテナを移動させながら前記移動アンテナ用電界強度計で計測した移動アンテナからの電界強度とを受信し、この受信した両電界強度信号の時間波形を記録するオシロスコープと、
このオシロスコープに記録された両電界強度信号の時間波形の積に対する時間積分を計算する計算手段と、
この計算した時間積分値のピーク値から電磁波源の位置を推定する位置推定手段と
を有することを特徴とする電磁波源推定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、時間領域の電界に対する時間波形を用いて電磁波源の位置を推定する電磁波源推定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電磁波源を時間領域で推定する方法として、複数のアンテナから構成される受信システムの複素アンテナ係数が電磁波の到来方向に依存することを用いる方法がある。この方法に用いる受信システムは、３つの受信アンテナ、位相シフタおよびオシロスコープから構成される。
【０００３】
この従来の電磁波源推定方法では、予め既知の電磁波源を用いて到来方向に対する受信システムの感度を校正しておき、単パルスの電磁波に対する到来方向を推定するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の電磁波源推定方法では、受信システムが単パルスを測定することから数ＧＨｚなどの広帯域な受信特性が必要であったり、周期的な電磁波には適用が困難であったり、予め受信システムの複素アンテナ係数を既知の電磁波で校正する必要があり、受信システムが複雑化するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡単な構成で電磁波源の位置を適確に推定し得る電磁波源推定方法および装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、電磁波源の位置を推定する電磁波源推定方法であって、固定的に設けられた固定アンテナで電界強度を検知し、移動自在に設けられた移動アンテナで電界強度を検知し、固定アンテナで検知した電界強度と移動アンテナを移動させながら該移動アンテナで検知した電界強度を外部同期した固定アンテナ用電界強度計と移動アンテナ用電界強度計でそれぞれ計測し、この計測した両電界強度信号の時間波形の積に対する時間積分を計算し、この計算した時間積分値のピーク値から電磁波源の位置を推定することを要旨とする。
【０００７】
請求項１記載の本発明にあっては、固定アンテナで検知した電界強度と移動アンテナを移動させながら検知した電界強度を外部同期した固定アンテナ用電界強度計と移動アンテナ用電界強度計で計測し、この計測した両信号の時間波形の積に対する時間積分を計算し、この計算した時間積分値のピーク値から電磁波源の位置を推定するため、比較的簡単な構成により電界の時間波形から電磁波源の位置を適確に推定することができる。
【０００８】
また、請求項２記載の本発明は、電磁波源の位置を推定する電磁波源推定方法であって、固定的に設けられた固定アンテナで電界強度を検知し、移動自在に設けられた移動アンテナで電界強度を検知し、固定アンテナで検知した電界強度と移動アンテナを移動させながら該移動アンテナで検知した電界強度を外部同期した固定アンテナ用電界強度計と移動アンテナ用電界強度計でそれぞれ計測し、この計測した両電界強度信号の時間波形をオシロスコープで記録し、このオシロスコープで記録された両電界強度信号の時間波形の積に対する時間積分を計算し、この計算した時間積分値のピーク値から電磁波源の位置を推定することを要旨とする。
【０００９】
請求項２記載の本発明にあっては、固定アンテナで検知した電界強度と移動アンテナを移動させながら検知した電界強度を外部同期した固定アンテナ用電界強度計と移動アンテナ用電界強度計で計測し、この計測した両信号の時間波形をオシロスコープで記録し、このオシロスコープで記録された両信号の時間波形の積に対する時間積分値のピーク値から電磁波源の位置を推定するため、比較的簡単な構成により電界の時間波形から電磁波源の位置を適確に推定することができる。
【００１０】
更に、請求項３記載の本発明は、電磁波源の位置を推定する電磁波源推定装置であって、固定的に設けられた固定アンテナと、移動自在に設けられた移動アンテナと、前記固定アンテナで検知した電界強度を計測する固定アンテナ用電界強度計と、前記固定アンテナ用電界強度計と外部同期し、前記移動アンテナで検知した電界強度を計測する移動アンテナ用電界強度計と、前記固定アンテナ用電界強度計で計測した固定アンテナからの電界強度と前記移動アンテナを移動させながら前記移動アンテナ用電界強度計で計測した移動アンテナからの電界強度とを受信し、この受信した両電界強度信号の時間波形の積に対する時間積分を計算する計算手段と、この計算した時間積分値のピーク値から電磁波源の位置を推定する位置推定手段とを有することを要旨とする。
【００１１】
請求項３記載の本発明にあっては、固定アンテナで検知した電界強度と移動アンテナを移動させながら検知した電界強度を外部同期した固定アンテナ用電界強度計と移動アンテナ用電界強度計で計測し、この計測した両信号の時間波形の積に対する時間積分を計算し、この計算した時間積分値のピーク値から電磁波源の位置を推定するため、比較的簡単な構成により電界の時間波形から電磁波源の位置を適確に推定することができる。
【００１２】
請求項４記載の本発明は、電磁波源の位置を推定する電磁波源推定装置であって、前記固定アンテナで検知した電界強度を計測する固定アンテナ用電界強度計と、前記固定アンテナ用電界強度計と外部同期し、前記移動アンテナで検知した電界強度を計測する移動アンテナ用電界強度計と、前記固定アンテナ用電界強度計で計測した固定アンテナからの電界強度と前記移動アンテナを移動させながら前記移動アンテナ用電界強度計で計測した移動アンテナからの電界強度とを受信し、この受信した両電界強度信号の時間波形を記録するオシロスコープと、このオシロスコープに記録された両電界強度信号の時間波形の積に対する時間積分を計算する計算手段と、この計算した時間積分値のピーク値から電磁波源の位置を推定する位置推定手段とを有することを要旨とする。
【００１３】
請求項４記載の本発明にあっては、固定アンテナで検知した電界強度と移動アンテナを移動させながら検知した電界強度を外部同期した固定アンテナ用電界強度計と移動アンテナ用電界強度計で計測し、この計測した両信号の時間波形をオシロスコープで記録し、このオシロスコープで記録された両信号の時間波形の積に対する時間積分値のピーク値から電磁波源の位置を推定するため、比較的簡単な構成により電界の時間波形から電磁波源の位置を適確に推定することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電磁波源推定方法を実施する電磁波源推定装置の構成を示す図である。同図に示す電磁波源推定装置は、電磁波源１０の位置を推定する電磁波源推定方法であって、固定的に設けられ、電磁波源１０からの電界強度を検知する固定アンテナ１、移動自在に設けられ、電磁波源１０からの電界強度を検知する移動アンテナ２、固定アンテナ１に同軸ケーブル５を介して接続され、固定アンテナ１で検知した電界強度を計測する固定アンテナ用電界強度計３、この固定アンテナ用電界強度計３と外部同期するとともに、移動アンテナ２に同軸ケーブル６を介して接続され、移動アンテナ２で検知した電界強度を計測する移動アンテナ用電界強度計４、固定アンテナ１からの電界強度を計測した固定アンテナ用電界強度計３の中間周波数出力信号および移動アンテナ２を例えば図１のｘｙ座標のｘ方向またはｙ方向などに移動させながら移動アンテナ２からの電界強度を計測した移動アンテナ用電界強度計４の中間周波数出力信号を受信し、この受信した両信号の時間波形の積に対する時間積分を計算する計算手段である同期検波器９、および該同期検波器９で計算した時間積分値の分布のピーク値から電磁波源の位置を推定すべく時間積分値の分布のピーク値を電圧として検知する位置推定手段である直流電圧計８とから構成されている。
【００１５】
ここで、図１に示す電磁波源推定装置において固定アンテナ用電界強度計３および移動アンテナ用電界強度計４で計測した電界強度の時間波形の積に対する時間積分のピーク値から電磁波源１０の位置を推定する原理について図２を参照して説明する。
【００１６】
図２は、電磁波源（電流）からの電磁放射を示している。図２において、Ｊは電磁波源である電流であり、ｑは電磁波源の位置、ｐは観測点を示す。ｒは観測点ｐと電磁波源ｑの距離である。図２において、観測点ｐにおける電界は以下のように与えられる。
【００１７】
【数１】
0003704108.tif 000002
ここで、Ａ（ｐ，ｔ）とφ（ｐ，ｔ）はベクトルポテンシャルとスカラーポテンシャルであり、両者は以下の関係式を満足する。
【００１８】
【数２】
0003704108.tif 000003
ただし、Ｊ（ｑ，ｔ−ｒ／ｃ）は点ｑにおける電流である。また、ｒは観測点ｐと電流源点ｑとの距離であり、ｃは光速であり、ｔは時間である。なお、式（３）は機器を取り囲む体積積分である。
【００１９】
さて、式（１）において、観測点ｐが電磁波源から遠方界領域にある場合、式（１）の右辺第２項は無視することができる。このため、式（１）に示す電界は以下のように表現することができる。
【００２０】
【数３】
0003704108.tif 000004
従って、電磁波源を求める問題は機器に存在する電流の時間微分を求める問題と等価になる。このことから、電流は小さくとも、電流の時間変化が激しい場合、大きな電界が発生することになる。式（５）より、点ｐにおける電界は、点ｑにおける電磁波源からｒ／ｃだけ時間が遅れていることがわかる。この時間遅れは、自由空間における電波の伝播時間に要する時間の遅れに相当する。
【００２１】
ここで、観測点として固定点ｐと移動点ｓにおける電界は、式（４）の電磁波源が離散的に存在するとした場合、以下のように表現できる。
【００２２】
【数４】
0003704108.tif 000005
このとき、式（６）と（７）の積の時間積分は以下のように与えられる。
【００２３】
【数５】
0003704108.tif 000006
各電磁波源において相関がないと仮定できる場合、式（８）は以下のように与えられる。
【００２４】
【数６】
0003704108.tif 000007
ここで、移動点ｓ（ｘｓ，ｙｓ）で偏微分すると、次式を得る。
【００２５】
【数７】
0003704108.tif 000008
式（１０）と式（１１）は、
ｘｓ＝ｘiおよびｙｓ＝ｙi        …（12）
の条件のとき、極大もしくは極小となることから、式（１０）もしくは式（１１）が極大となる位置から電磁波源の位置を推定することができる。
【００２６】
上述した原理からわかるように、本実施形態の電磁波源推定装置では、固定アンテナ１で検知した電磁波源１０からの電界強度と移動アンテナ２を例えば図１のｘｙ座標のｘ方向またはｙ方向などに移動させながら移動アンテナ２で検知した電磁波源１０からの電界強度とを固定アンテナ用電界強度計３および移動アンテナ用電界強度計４で外部同期しながらそれぞれ計測する。そして、この電界強度を計測した固定アンテナ用電界強度計３の中間周波数出力信号と移動アンテナ用電界強度計４の中間周波数出力信号の両時間波形信号を同期検波器９で同期検波して、両時間波形信号の積に対する時間積分を計算する。それから、この計算された両時間波形の積に対する時間積分値の分布のピーク値を直流電圧計８で電圧として検知し、この電圧値から電磁波源１０の位置を推定することができるようになっている。
【００２７】
次に、具体例について説明する。図１におけるｘｙ座標において、電磁波源１０の位置を（ｘ，ｙ）＝（１５ｍ，２０ｍ）とした場合の電磁波源１０の位置を計算した推定結果を図３（ａ），（ｂ）に示す。
【００２８】
図３（ａ）は、固定アンテナ１を（ｘ，ｙ）＝（０ｍ，３０ｍ）の位置に固定的に設置し、移動アンテナ２をｙ軸に沿って（ｘ，ｙ）＝（０ｍ，０ｍ）の位置から（ｘ，ｙ）＝（０ｍ，４０ｍ）の位置に移動させながら電磁波源１０の位置を推定した結果を横軸にｙ軸上の位置、縦軸に式（８）または式（９）の時間積分値Ｒ（ｐ，ｓ）として図示しているものである。また、図３（ｂ）は、同様に固定アンテナ１を（ｘ，ｙ）＝（０ｍ，３０ｍ）の位置に固定的に設置し、移動アンテナ２をｘ軸に沿って（ｘ，ｙ）＝（０ｍ，３０ｍ）の位置から（ｘ，ｙ）＝（４０ｍ，３０ｍ）の位置に移動させながら電磁波源１０の位置を推定した結果を横軸にｘ軸上の位置、縦軸に式（８）または式（９）の時間積分値Ｒ（ｐ，ｓ）として図示しているものである。
【００２９】
図３（ａ）では、ｙ軸＝２０ｍの位置において時間積分値Ｒ（ｐ，ｓ）が最大のピーク値となり、図３（ｂ）では、ｘ軸＝１５ｍの位置において時間積分値Ｒ（ｐ，ｓ）が最大のピーク値となり、これから電磁波源１０は（ｘ，ｙ）＝（１５ｍ，２０ｍ）の位置に存在することが推定できる。
【００３０】
図４は、本発明の他の実施形態に係る電磁波源推定方法を実施する電磁波源推定装置の構成を示す図である。同図に示す電磁波源推定装置は、図１に示した実施形態の電磁波源推定装置において同期検波器９および直流電圧計８の代わりに２チャンネルのオシロスコープ１１および数値計算処理部１２を使用している点が異なるものであり、その他の構成および作用は同じであり、同じ構成要素には同じ符号が付されている。
【００３１】
オシロスコープ１１は、固定アンテナからの電界強度を計測した固定アンテナ用電界強度計３からの中間周波数出力信号と移動アンテナ２を移動させながら移動アンテナ２からの電界強度を計測した移動アンテナ用電界強度計４からの中間周波数出力信号とを受信し、この受信した両信号の時間波形を記録する。
【００３２】
また、数値計算処理部１２は、オシロスコープ１１に記録された両信号の時間波形の積に対する時間積分を計算し、この計算した時間積分値の分布のピーク値から電磁波源の位置を推定するものであり、計算手段と位置推定手段とを構成している。
【００３３】
このように構成される電磁波源推定装置においても、同様に、固定アンテナ１で検知した電磁波源１０からの電界強度と移動アンテナ２を例えば図１のｘｙ座標のｘ方向またはｙ方向などに移動させながら固定アンテナ１と外部同期して移動アンテナ２で検知した電磁波源１０からの電界強度とを固定アンテナ用電界強度計３および移動アンテナ用電界強度計４でそれぞれ計測する。そして、オシロスコープ１１は、固定アンテナ１からの電界強度を計測した固定アンテナ用電界強度計３の中間周波数出力信号と移動アンテナ２を移動させながら移動アンテナ２からの電界強度を計測した移動アンテナ用電界強度計４の中間周波数出力信号とを受信し、この受信した両電界強度信号の時間波形を記録する。数値計算処理部１２は、オシロスコープ１１に記録された両信号の時間波形の積に対する時間積分を計算し、この計算した時間積分値の分布のピーク値から電磁波源１０の位置を推定することができるようになっている。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、固定アンテナで検知した電界強度と移動アンテナを移動させながら該移動アンテナで検知した電界強度を外部同期した固定アンテナ用電界強度計と移動アンテナ用電界強度計でそれぞれ計測し、この両信号の時間波形の積に対する時間積分を計算し、この計算した時間積分値のピーク値から電磁波源の位置を推定するので、比較的簡単な構成により電界の時間波形から電磁波源の位置を適確に推定することができる。
【００３５】
また、本発明によれば、固定アンテナで検知した電界強度と移動アンテナを移動させながら検知した電界強度を外部同期した固定アンテナ用電界強度計と移動アンテナ用電界強度計で計測し、この計測した両信号の時間波形をオシロスコープで記録し、このオシロスコープで記録された両信号の時間波形の積に対する時間積分値のピーク値から電磁波源の位置を推定するので、比較的簡単な構成により電界の時間波形から電磁波源の位置を適確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電磁波源推定方法を実施する電磁波源推定装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す実施形態の電磁波源推定装置の原理を説明するために使用される電磁波源（電流）からの電磁放射を示す図である。
【図３】図１に示す実施形態の電磁波源推定装置により電磁波源の位置を計算した推定結果を示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施形態に係る電磁波源推定方法を実施する電磁波源推定装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  固定アンテナ
２  移動アンテナ
３  固定アンテナ用電界強度計
４  移動アンテナ用電界強度計
５，６  同軸ケーブル
８  直流電圧計
９  同期検波器
１０  電磁波源
１１  オシロスコープ
１２  数値計算処理部
【図１】
0003704108.tif 000009
【図２】
0003704108.tif 000010
【図３】
0003704108.tif 000011
【図４】
0003704108.tif 000012