(57)【要約】【課題】電波放射源から放射された電波の変調方式に関わらず、高精度に電波の到来方向を測角することができるようにする。【解決手段】受信機３−１から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化する振幅規格部４を設け、信号処理部５が、振幅規格部４により振幅が規格化されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いて、電波放射源から放射された電波の到来方向を推定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波放射源から放射された電波を受信する複数の受信アンテナと、
上記複数の受信アンテナにより受信された電波の中から、任意の電波を選択する電波選択手段と、
上記受信アンテナの個数より少ない台数分用意されており、上記電波選択手段により選択された電波の受信信号を出力する複数の受信機と、
上記複数の受信機の中の特定の受信機から出力された受信信号の振幅で、上記複数の受信機から出力された受信信号の振幅を規格化する振幅規格化手段と、
上記振幅規格化手段により振幅が規格化された受信信号を用いて、上記電波放射源から放射された電波の到来方向を推定する到来方向推定手段と
を備えた測角装置。
【請求項２】
到来方向推定手段は、複数の電波放射源から放射された電波の到来方向を分離測角することを特徴とする請求項１記載の測角装置。
【請求項３】
複数の受信機から出力された受信信号に基づいて電波放射源から放射された電波の変調方式を推定する変調方式推定手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の測角装置。
【請求項４】
振幅規格化手段は、変調方式推定手段により推定された変調方式が特定の変調方式である場合、複数の受信機の中の特定の受信機から出力された受信信号の振幅で、上記複数の受信機から出力された受信信号の振幅を規格化して、規格化後の受信信号を到来方向推定手段に出力し、上記変調方式推定手段により推定された変調方式が特定の変調方式でない場合、上記複数の受信機から出力された受信信号の振幅を規格化しないで、上記受信信号を上記到来方向推定手段に出力し、
上記到来方向推定手段は、上記振幅規格化手段から出力された受信信号を用いて、上記電波放射源から放射された電波の到来方向を推定する
ことを特徴とする請求項３記載の測角装置。
【請求項５】
振幅規格化手段は、変調方式推定手段により推定された変調方式が特定の変調方式であるか否かに関わらず、複数の受信機の中の特定の受信機から出力された受信信号の振幅で、上記複数の受信機から出力された受信信号の振幅を規格化して、規格化後の受信信号を到来方向推定手段に出力することを特徴とする請求項３記載の測角装置。
【請求項６】
複数の受信機から出力された受信信号に基づいて、複数の電波放射源から放射された電波間の各時刻の相互相関係数を算出する相互相関係数演算手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の測角装置。
【請求項７】
相互相関係数演算手段により算出された各時刻の相互相関係数を記憶する相互相関係数記憶手段を設けたことを特徴とする請求項６記載の測角装置。
【請求項８】
相互相関係数記憶手段により記憶されている各時刻の相互相関係数を時系列に並べて、上記相互相関係数が時刻の経過に伴って変動しているか否かを判定する変動判定手段を設けたことを特徴とする請求項７記載の測角装置。
【請求項９】
振幅規格化手段は、変動判定手段により相互相関係数が時刻の経過に伴って変動していると判定された場合、複数の受信機の中の特定の受信機から出力された受信信号の振幅で、上記複数の受信機から出力された受信信号の振幅を規格化して、規格化後の受信信号を到来方向推定手段に出力し、上記変動判定手段により相互相関係数が時刻の経過に伴って変動していないと判定された場合、上記複数の受信機から出力された受信信号の振幅を規格化しないで、上記受信信号を上記到来方向推定手段に出力し、
上記到来方向推定手段は、上記振幅規格化手段から出力された受信信号を用いて、上記電波放射源から放射された電波の到来方向を推定する
ことを特徴とする請求項８記載の測角装置。
【請求項１０】
振幅規格化手段は、変動判定手段により相互相関係数が時刻の経過に伴って変動していると判定されたか否かに関わらず、複数の受信機の中の特定の受信機から出力された受信信号の振幅で、上記複数の受信機から出力された受信信号の振幅を規格化して、規格化後の受信信号を到来方向推定手段に出力することを特徴とする請求項８記載の測角装置。
【請求項１１】
複数の受信機から出力された受信信号に基づいて電波放射源から放射された電波の変調方式を推定する変調方式推定手段と、
上記複数の受信機から出力された受信信号に基づいて、複数の電波放射源から放射された電波間の各時刻の相互相関係数を算出する相互相関係数演算手段と、
上記相互相関係数演算手段により算出された各時刻の相互相関係数を記憶する相互相関係数記憶手段と、
上記相互相関係数記憶手段により記憶されている各時刻の相互相関係数を時系列に並べて、上記相互相関係数が時刻の経過に伴って変動しているか否かを判定する変動判定手段とを設け、
振幅規格化手段は、変調方式推定手段により推定された変調方式が特定の変調方式である場合、あるいは、上記変動判定手段により相互相関係数が時刻の経過に伴って変動していると判定された場合、複数の受信機の中の特定の受信機から出力された受信信号の振幅で、上記複数の受信機から出力された受信信号の振幅を規格化して、規格化後の受信信号を到来方向推定手段に出力し、上記変調方式推定手段により推定された変調方式が特定の変調方式でなく、上記変動判定手段により相互相関係数が時刻の経過に伴って変動していないと判定された場合、上記複数の受信機から出力された受信信号の振幅を規格化しないで、上記受信信号を上記到来方向推定手段に出力し、
上記到来方向推定手段は、上記振幅規格化手段から出力された受信信号を用いて、上記電波放射源から放射された電波の到来方向を推定する
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の測角装置。
【請求項１２】
電波放射源から放射された電波が複数の受信アンテナにより受信されると、電波選択手段が、上記複数の受信アンテナにより受信された電波の中から、任意の電波を選択する電波選択処理ステップと、
上記受信アンテナの個数より少ない台数分の受信機が、上記電波選択処理ステップで選択された電波の受信信号を出力する受信処理ステップと、
振幅規格化手段が、上記複数の受信機の中の特定の受信機から出力された受信信号の振幅で、上記複数の受信機から出力された受信信号の振幅を規格化する振幅規格化処理ステップと、
到来方向推定手段が、上記振幅規格化処理ステップで振幅が規格化された受信信号を用いて、上記電波放射源から放射された電波の到来方向を推定する到来方向推定処理ステップと
を備えた測角方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、ＭＵＳＩＣやＥＳＰＲＩＴなどの超分解能法を実施して、電波放射源から放射された電波の到来方向を測角する測角装置及び測角方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測角装置に搭載されている受信機は、低雑音増幅器（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を用いて、素子アンテナの受信信号を増幅し、ダウンコンバーターを用いて、その受信信号の周波数を中間周波数に変換し、フィルターを用いて、その受信信号に含まれている不要周波数帯域信号を抑圧するなどの高周波信号処理（フロントエンド処理）を実施した後、Ａ／Ｄ変換器を用いて、その受信信号をデジタル信号に変換する処理などを実施する。
それゆえ、近年の複雑化及び過密化している電波使用状況化では、受信機の動作が、複雑化及び高機能化し、測角装置の全体に占める受信機のコストが大きくなっている。
【０００３】
一方、近年の複雑化及び過密化している電波状況において、目的とする電波放射源から放射された電波を受信して、その電波の到来方向を測角する測角装置の精度や性能を上げようとすると、素子アンテナ数を増加してアレーアンテナとしての開口面積を大きくすることが必要である。
また、複数の電波放射源から放射された電波の周波数帯が同一であり、複数の電波が混信して測角装置に入射された場合、複数の電波を分離して、各々の電波の到来方向を測角する分離測角機能が必要になる。
【０００４】
一般に、アレーアンテナを構成する素子アンテナの数が“Ｍ”であるとすると、分離測角可能な到来電波の数は“Ｍ−１”までである。“Ｍ−１”の値は、測角装置の自由度と称される。
したがって、分離測角性能を向上させる上でも、素子アンテナ数の増加は避けられないものである。
【０００５】
通常の測角装置では、素子アンテナと受信機が１対１で対応しており、上記の理由で、素子アンテナの数が増加すると、必要な受信機の台数も増加し、測角装置全体のコスト増加、装置規模大及び消費電力の増加などが問題になる。
以下の特許文献１には、上記の問題に対処するため、超分解能法で使用する共分散行列の構造に着目して、素子アンテナの数を減らさずに、受信機の台数だけを減らす方法が開示されている。
【０００６】
特許文献１に開示されている方法では、超分解能法で用いる共分散行列の各要素が、下記の式（１）に示すように、２つの素子アンテナの受信信号のうち、一方の受信信号を複素共役として他方の受信信号に掛け合わせるという構造を採用するものである。
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即ち、特許文献１に開示されている測角装置では、５個の素子アンテナと、２台の受信機とを実装し、受信素子選択部が、５個の素子アンテナの中から、２個の素子アンテナを時分割で選択して、２台の受信機にそれぞれ接続することで、共分散行列の各要素を順次取得する方法を採用している。
【０００７】
上記のようにして構築された共分散行列Ｒ’は、上記の式（１）を満足する条件の下で、素子アンテナと受信機が１対１で対応されている通常の測角装置で取得される共分散行列Ｒと等価と見なせるため、受信機の台数が２台だけであっても、５個の素子アンテナの受信信号を同時に取得する測角装置と同等の性能、即ち、自由度４（＝５−１）の電波まで分離測角できるという性能が得られる。
【０００８】
ここでは、総数Ｋ波の電波が測角装置に入射される場合を仮定している。ただし、Ｋ＜Ｍである。
ｓj（ｔqn）は時刻ｔqnにおける第ｋ入射波の信号（電波）、ｓl（ｔqn）は時刻ｔqnにおける第ｌ入射波の信号（電波）であり、１≦ｊ、ｌ≦Ｋかつ≠ｌである。
時刻ｔqnのｑは、第ｑ回目の観測周期のｎ番目の時刻であり、素子アンテナ数が５の場合（Ｍ＝５）、ｎは１から１５までの数値で、かつ、そのｎの値に対して選択される２個の素子アンテナと出力ポートの関係が定義されており、ｎ＝１から１５を１観測周期として、全Ｑ回（１≦ｑ≦Ｑ）繰り返し観測を行うことを表している。
また、Ｅ［ ］は時間平均を演算することを表す記号である。
【０００９】
したがって、上記の式（１）が意味するものは、総数Ｋ波の電波の中の任意の２つの電波間の相関係数が時不変（どの時間に観測しても一定）と見なせる場合と解釈することができる。
式（１）を満足する電波の変調方式としては、例えば、ＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、ＳＳ（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）のように、基本的に位相変調に基づく変調方式が該当する。
式（１）を満足しない電波の変調方式としては、例えば、ＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）やＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のように、基本的に振幅変調に基づく変調方式が該当する。
【００１０】
図１２は特許文献１に開示されている測角装置を示す構成図である。
また、図１３は特許文献１に開示されている測角装置が２波をＭＵＳＩＣ法によって分離測角した場合の測角結果を示す説明図である。
図１３において、横軸は電波の到来角度、縦軸はＭＵＳＩＣスペクトラムであり、最大値が０ｄＢになるように規格化されている。
このスペクトラムが高い到来角度（０ｄＢに近い）が、その電波の到来角度として推定されるというアルゴリズムである。
【００１１】
上記の式（１）を満足する信号として、独立なガウス雑音状の信号２波が混合された入射波を受信観測して構築された共分散行列Ｒ’に対してＭＵＳＩＣ法を適用している。
図１３において、線が複数あるのは、全部で１０回の独立試行が行われて、その結果が重ねて描かれているためであり、各試行の変動要素は受信機のノイズを想定している。
この入射波は、上記の式（１）を満足しているので、図１３に示すように、概ね２波の真値到来角度付近にスペクトラムの頂点が描かれている。このため、受信機の台数が素子アンテナの個数より少ない２台だけであっても、通常の測角装置で取得される共分散行列Ｒに対してＭＵＳＩＣ法が適用された測角結果とほぼ同等の性能を得ている。
【００１２】
図１４は式（１）を満足しない２波のＡＭ変調信号の時間軸波形を示す説明図である。
式（１）を満足しないＡＭ変調信号を２波生成し、２波のＡＭ変調信号を混信させると、図１５に示すような混信波形の時間軸プロットが描かれる。
ＡＭ変調信号２波が混合された入射波が、特許文献１に開示されている測角装置に入射されて構築された共分散行列Ｒ’に対してＭＵＳＩＣ法が適用されると、その測角結果は、図１６のようになる。
図１６でも、全部で１０回の独立試行が行われて、その結果が重ねて描かれている。
式（１）の条件を満たす場合の測角結果である図１３と比較すると、図１６では、到来角度真値に対して大きな誤差を有し、大きな測角誤差を有していることが分かる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−２４１４５７号公報（段落番号［００１５］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の測角装置は以上のように構成されているので、電波放射源から放射された電波の変調方式が、式（１）を満足しない振幅変調方式である場合（例えば、振幅変調に基づく変調方式である場合）、その電波を受信観測して構築された共分散行列Ｒ’に対してＭＵＳＩＣ法が適用された測定結果が、非常に大きな測角誤差を有してしまう課題があった。
【００１５】
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、電波放射源から放射された電波の変調方式に関わらず、高精度に電波の到来方向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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明に係る測角装置は、電波放射源から放射された電波を受信する複数の受信アンテナと、複数の受信アンテナにより受信された電波の中から、任意の電波を選択する電波選択手段と、受信アンテナの個数より少ない台数分用意されており、電波選択手段により選択された電波の受信信号を出力する複数の受信機と、複数の受信機の中の特定の受信機から出力された受信信号の振幅で、複数の受信機から出力された受信信号の振幅を規格化する振幅規格化手段とを設け、到来方向推定手段が、振幅規格化手段により振幅が規格化された受信信号を用いて、電波放射源から放射された電波の到来方向を推定するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、複数の受信機の中の特定の受信機から出力された受信信号の振幅で、複数の受信機から出力された受信信号の振幅を規格化する振幅規格化手段を設け、到来方向推定手段が、振幅規格化手段により振幅が規格化された受信信号を用いて、電波放射源から放射された電波の到来方向を推定するように構成したので、電波放射源から放射された電波の変調方式に関わらず、高精度に電波の到来方向を測角することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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２】この発明の実施の形態１による測角装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図３】図１の測角装置が、ＡＭ変調信号２波が混合された入射波をＭＵＳＩＣ法によって分離測角した場合の測角結果を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２による測角装置を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３による測角装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態４による測角装置を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態５による測角装置を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態６による測角装置を示す構成図である。
【図９】２つの独立なＡＭ変調信号の混信波形に対する相関係数の変動を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態７による測角装置を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態８による測角装置を示す構成図である。
【図１２】特許文献１に開示されている測角装置を示す構成図である。
【図１３】特許文献１に開示されている測角装置が２波をＭＵＳＩＣ法によって分離測角した場合の測角結果を示す説明図である。
【図１４】独立な２波のＡＭ変調信号の時間軸波形を示す説明図である。
【図１５】図１４の２波のＡＭ変調信号が混信された時間軸波形を示す説明図である。
【図１６】特許文献１に開示されている測角装置が、ＡＭ変調信号２波が混合された入射波をＭＵＳＩＣ法によって分離測角した場合の測角結果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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、素子アンテナ１−１〜１−Ｍは複数の電波放射源から放射された入射信号（電波）を受信する受信アンテナである。
図１では、２波の入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）が入射されている例を示しているが、素子アンテナ１−１〜１−Ｍの総数がＭであるため、（Ｍ−１）波までは分離測角が可能である。
ここでは、２波の入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）が、図１４に示すような同一周波数帯のＡＭ変調波であるとし、図１５に示すような２つのＡＭ変調波の混信信号が、素子アンテナ１−１〜１−Ｍに入射されていることを想定する。
【００２０】
受信素子選択部２は例えば切換スイッチなどから構成されており、信号処理部５の制御の下、素子アンテナ１−１〜１−Ｍの受信信号の中から、任意の受信信号ｒi（ｔqn），ｒk（ｔqn）を選択して、その受信信号ｒi（ｔqn）を受信機３−１に出力し、その受信信号ｒk（ｔqn）を受信機３−２に出力する処理を実施する。なお、受信素子選択部２は電波選択手段を構成している。
【００２１】
受信機３−１〜３−２は素子アンテナ１−１〜１−Ｍより少ない台数分用意されており（図１の例では、２台用意されている）、受信素子選択部２から出力された受信信号ｒi（ｔqn），ｒk（ｔqn）の受信処理を実施して、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を振幅規格部４に出力する処理を実施する。
即ち、受信機３−１〜３−２は低雑音増幅器（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を用いて、受信素子選択部２から出力された受信信号ｒi（ｔqn），ｒk（ｔqn）を増幅し、ダウンコンバーターを用いて、その受信信号ｒi（ｔqn），ｒk（ｔqn）の周波数を中間周波数に変換し、フィルターを用いて、その受信信号ｒi（ｔqn），ｒk（ｔqn）に含まれている不要周波数帯域信号を抑圧するなどの高周波信号処理（フロントエンド処理）を実施した後、Ａ／Ｄ変換器を用いて、その受信信号をデジタル信号に変換する処理などを実施する。
【００２２】
振幅規格部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３−１から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化する処理を実施する。
ここでは、受信機３−１から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化しているが、受信機３−２から出力されたデジタル受信信号ｘk（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化するようにしてもよい。
なお、振幅規格部４は振幅規格化手段を構成している。
【００２３】
信号処理部５はタイミング制御部６、共分散行列生成部７及び分離測角処理部８から構成されており、振幅規格部４により振幅が規格化されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いて、電波放射源から放射された２波の入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の到来方向を推定する処理を実施する。
即ち、信号処理部５は振幅規格部４により振幅が規格化されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いて共分散行列Ｒ”を構築し、その共分散行列Ｒ”に対してＭＵＳＩＣ法を適用することで、電波放射源から放射された２波の入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の到来方向を分離測角する処理を実施する。
なお、信号処理部５は到来方向推定手段を構成している。
【００２４】
信号処理部５のタイミング制御部６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、受信素子選択部２に対する素子アンテナ１の切換タイミングや、共分散行列Ｒ”の生成タイミングなどを制御する処理を実施する。
信号処理部５の共分散行列生成部７は振幅規格部４により振幅が規格化されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いて、共分散行列Ｒ”を生成する処理を実施する。
信号処理部５の分離測角処理部８は共分散行列生成部７により生成された共分散行列Ｒ”に対してＭＵＳＩＣ法を適用することで、電波放射源から放射された２波の入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の到来方向を分離測角する処理を実施する。
【００２５】
図１の例では、測角装置の構成要素である素子アンテナ１−１〜１−Ｍ、受信素子選択部２、受信機３−１〜３−２、振幅規格部４及び信号処理部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示したが、測角装置の全部又は一部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（素子アンテナ１−１〜１−Ｍを除く構成要素）がコンピュータで構成されている場合、受信素子選択部２、受信機３−１〜３−２、振幅規格部４及び信号処理部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２はこの発明の実施の形態１による測角装置の処理内容を示すフローチャートである。
【００２６】
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、２つの電波放射源から放射された入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）が混信されて、Ｍ個の素子アンテナ１−１〜１−Ｍに入射されるものとする。
ここで、ｔqnのｑは、第ｑ回目の観測周期のｎ番目の時刻であり、例えば、素子アンテナ数が５の場合（Ｍ＝５）、ｎは１から１５までの数値で、かつ、そのｎの値に対して選択される２個の素子アンテナと出力ポートの関係が定義されており、ｎ＝１から１５を１観測周期として、全Ｑ回（１≦ｑ≦Ｑ）繰り返し観測を行うことを表している。
【００２７】
信号処理部５のタイミング制御部６は、素子アンテナ１−１〜１−Ｍの受信信号の中から、選択対象の素子アンテナ１を示す選択信号ｃ（ｔ）を出力する（図２のステップＳＴ１）。
なお、タイミング制御部６から出力される選択信号ｃ（ｔ）が示す選択対象の素子アンテナ１は時分割で順次切り換えられるが、その切換タイミングや選択対象の素子アンテナ１は、予め設定されている図示せぬ対応表（切換タイミングと選択対象の素子アンテナの対応関係を示す表）を参照して決められることを想定している。その対応表としては、例えば、上記の特許文献１の図２に開示されている対応表を利用することができる。
【００２８】
受信素子選択部２は、信号処理部５のタイミング制御部６から選択信号ｃ（ｔ）を受けると、Ｍ個の素子アンテナ１−１〜１−Ｍの中から、その選択信号ｃ（ｔ）が示す選択対象の素子アンテナ１（１個又は２個の素子アンテナ１）を選択し、その素子アンテナ１の受信信号ｒi（ｔqn），ｒk（ｔqn）を受信機３−１，３−２に出力する（ステップＳＴ２）。
図１の例では、受信信号ｒi（ｔqn）が受信機３−１に出力され、受信信号ｒk（ｔqn）が受信機３−２に出力されている。
【００２９】
受信機３−１〜３−２は、受信素子選択部２から受信信号ｒi（ｔqn），ｒk（ｔqn）が出力されると、その受信信号ｒi（ｔqn），ｒk（ｔqn）の受信処理を実施して、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を振幅規格部４に出力する（ステップＳＴ３）。
即ち、受信機３−１〜３−２は、受信素子選択部２から受信信号ｒi（ｔqn），ｒk（ｔqn）が出力されると、低雑音増幅器を用いて、その受信信号ｒi（ｔqn），ｒk（ｔqn）を増幅し、ダウンコンバーターを用いて、増幅後の受信信号ｒi（ｔqn），ｒk（ｔqn）の周波数を中間周波数に変換する。
また、受信機３−１〜３−２は、フィルターを用いて、中間周波数の受信信号ｒi（ｔqn），ｒk（ｔqn）に含まれている不要周波数帯域信号を抑圧する処理を実施する。
そして、受信機３−１〜３−２は、Ａ／Ｄ変換器を用いて、抑圧処理後の受信信号ｒi（ｔqn），ｒk（ｔqn）をデジタル信号に変換して、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を振幅規格部４に出力する。
【００３０】
振幅規格部４は、受信機３−１からデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を受けると、下記の式（２）に示すように、そのデジタル受信信号ｘi（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化する（ステップＳＴ４）。
2014016266.tif 000004
【００３１】
ここでは、受信機３−１から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化しているが、受信機３−２から出力されたデジタル受信信号ｘk（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化するようにしてもよい。
なお、振幅規格部４により規格化処理は、観測周期ｑの全ｎに対して行われる。
【００３２】
信号処理部５は、振幅規格部４から規格化されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を受けると、そのデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いて、電波放射源から放射された２波の入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の到来方向を推定する。
以下、信号処理部５の処理内容を具体的に説明する。
【００３３】
信号処理部５の共分散行列生成部７は、振幅規格部４から規格化されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を受けると、そのデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いて、共分散行列Ｒ”を生成する（ステップＳＴ５）。
なお、共分散行列Ｒ”の全要素は、デジタル受信信号ｘi（ｔqn）の振幅で、振幅が規格化されているデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）である。
共分散行列Ｒ”の生成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。
【００３４】
信号処理部５の分離測角処理部８は、共分散行列生成部７が共分散行列Ｒ”を生成すると、その共分散行列Ｒ”に対してＭＵＳＩＣ法を適用することで、電波放射源から放射された２波の入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の到来方向を分離測角する（ステップＳＴ６）。
なお、共分散行列Ｒ”に対してＭＵＳＩＣ法を適用して、入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の到来方向を分離測角する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。
【００３５】
ここで、図３は図１の測角装置が、ＡＭ変調信号２波が混合された入射波をＭＵＳＩＣ法によって分離測角した場合の測角結果を示す説明図である。
図３においても、全部で１０回の独立試行が行われて、その結果が重ねて描かれている。
図３と図１６の測定結果（従来の測角装置の測角結果）を比較すると明確なように、図１６では、ＡＭ変調信号に対して激しく乱れ、大きな測角誤差を有しているが、この実施の形態１の測角装置のよる図３の測角結果では、ＡＭ変調信号に対して安定した結果が得られており、到来角度の真値付近を正確に表している。
【００３６】
特許文献１に開示されている従来の測角装置では、電波の変調方式が位相変調方式である場合、上記の式（１）を満足するが、電波の変調方式が振幅変調方式である場合、上記の式（１）を満足しないために、ＡＭ変調信号に対して激しく乱れ、大きな測角誤差を有している。
本技術分野で扱う測角装置は、アレーアンテナに入射される電波の各素子アンテナ間の相対位相差を利用して測角するという「位相差測角方式」の原理に基づいているためである。
しかし、この実施の形態１では、２個の素子アンテナの受信信号のうち、一方の受信信号の振幅で、２個の素子アンテナの受信信号の振幅を規格化しているので、振幅変動成分をキャンセルして、相対位相差の成分だけを残すことができる。このため、本来の「位相差測角装置」としての機能を回復することができている。
なお、この方式は、入射信号が２波のときだけに限らず、アレーアンテナが持つ本来の自由度である（Ｍ−１波）以下の入射信号までを分離測角することが可能である。これには当然１波入射も含まれる。
【００３７】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、受信機３−１から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化する振幅規格部４を設け、信号処理部５が、振幅規格部４により振幅が規格化されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いて、電波放射源から放射された電波の到来方向を推定するように構成したので、電波放射源から放射された電波の変調方式に関わらず、高精度に電波の到来方向を測角することができる効果を奏する。
【００３８】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による測角装置を示す構成図であり、図において、図１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。
変調方式推定部９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３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）に基づいて電波放射源から放射された電波の変調方式を推定する処理を実施する。なお、変調方式推定部９は変調方式推定手段を構成している。
【００３９】
図４の例では、測角装置の構成要素である素子アンテナ１−１〜１−Ｍ、受信素子選択部２、受信機３−１〜３−２、振幅規格部４、信号処理部５及び変調方式推定部９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示したが、測角装置の全部又は一部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（素子アンテナ１−１〜１−Ｍを除く構成要素）がコンピュータで構成されている場合、受信素子選択部２、受信機３−１〜３−２、振幅規格部４、信号処理部５及び変調方式推定部９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。
【００４０】
次に動作について説明する。
ただし、変調方式推定部９を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、変調方式推定部９の処理内容だけを説明する。
変調方式推定部９は、受信機３−１〜３−２からデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を受けると、そのデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）に基づいて電波放射源から放射された電波の変調方式を推定する。
【００４１】
ただし、変調方式推定部９は、電波の変調方式を具体的に推定するものであってもよいが、電波放射源から放射された電波の変調方式が、上記の式（１）を満足しているのか、満足していないのかを判定する程度の推定でもよい。
この判定は、例えば、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅が時間に沿って変動しているか否かを調査し、振幅が時間に沿って変動していなければ（所定値以上変動していない）、上記の式（１）を満足していると判定し、振幅が時間に沿って変動していれば（所定値以上変動している）、上記の式（１）を満足していないと判定することができる。
なお、変調方式推定部９の推定結果は、図示せぬメモリに記憶されるものとする。
【００４２】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、変調方式推定部９が、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）に基づいて電波放射源から放射された電波の変調方式を推定するように構成したので、振幅規格部４による振幅規格化処理の要否を判別することができるようになる効果を奏する。
【００４３】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による測角装置を示す構成図であり、図において、図４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。
規格化制御部１０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、変調方式推定部９により推定された変調方式が特定の変調方式である場合（式（１）を満足していない場合）、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行う旨を示す制御信号を振幅規格部１１に出力し、変調方式推定部９により推定された変調方式が特定の変調方式でない場合（式（１）を満足している場合）、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行わない旨を示す制御信号を振幅規格部１１に出力する処理を実施する。
【００４４】
振幅規格部１１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、規格化制御部１０から出力された制御信号が規格化を行う旨を示している場合、図１の振幅規格部４と同様に、受信機３−１から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化して、規格化後のデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を信号処理部５に出力し、規格化制御部１０から出力された制御信号が規格化を行わない旨を示している場合、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化せずに、そのデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を信号処理部５に出力する処理を実施する。
なお、規格化制御部１０及び振幅規格部１１から振幅規格化手段が構成されている。
【００４５】
図５の例では、測角装置の構成要素である素子アンテナ１−１〜１−Ｍ、受信素子選択部２、受信機３−１〜３−２、変調方式推定部９、規格化制御部１０、振幅規格部１１及び信号処理部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示したが、測角装置の全部又は一部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（素子アンテナ１−１〜１−Ｍを除く構成要素）がコンピュータで構成されている場合、受信素子選択部２、受信機３−１〜３−２、変調方式推定部９、規格化制御部１０、振幅規格部１１及び信号処理部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。
【００４６】
次に動作について説明する。
変調方式推定部９は、上記実施の形態２と同様に、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）に基づいて電波放射源から放射された電波の変調方式を推定する。
【００４７】
規格化制御部１０は、変調方式推定部９により推定された変調方式が、例えば、ＡＭ変調などの振幅変調に基づく変調方式であるために、式（１）を満足していない場合、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行う旨を示す制御信号を振幅規格部１１に出力する。
一方、変調方式推定部９により推定された変調方式が、例えば、ＦＭ変調などの位相変調に基づく変調方式であるために、式（１）を満足している場合、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行わない旨を示す制御信号を振幅規格部１１に出力する。
【００４８】
振幅規格部１１は、規格化制御部１０から出力された制御信号が規格化を行う旨を示している場合、図１の振幅規格部４と同様に、受信機３−１から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化して、規格化後のデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を信号処理部５に出力する。
ここでは、受信機３−１から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化しているが、受信機３−２から出力されたデジタル受信信号ｘk（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化するようにしてもよい。
【００４９】
振幅規格部１１は、規格化制御部１０から出力された制御信号が規格化を行わない旨を示している場合、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化せずに、そのデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を信号処理部５に出力する。
【００５０】
信号処理部５は、振幅規格部１１からデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を受けると、上記実施の形態１と同様に、そのデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いて、電波放射源から放射された２波の入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の到来方向を推定する。
ただし、振幅規格部１１から出力されるデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）は、変調方式推定部９により推定された変調方式が式（１）を満足していない場合に限り規格化されており、式（１）を満足している場合には、規格化されていない。
なお、式（１）を満足している場合には、規格化されていないデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いても、正確に入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の到来方向を推定することができる。
【００５１】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、変調方式推定部９により推定された変調方式が特定の変調方式である場合（式（１）を満足していない場合）、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行う旨を示す制御信号を振幅規格部１１に出力し、変調方式推定部９により推定された変調方式が特定の変調方式でない場合（式（１）を満足している場合）、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行わない旨を示す制御信号を振幅規格部１１に出力する規格化制御部１０を設け、振幅規格部１１が、規格化制御部１０から出力された制御信号が規格化を行う旨を示している場合、受信機３−１から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化して、規格化後のデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を信号処理部５に出力し、規格化制御部１０から出力された制御信号が規格化を行わない旨を示している場合、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化せずに、そのデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を信号処理部５に出力するように構成したので、電波の変調方式に応じた最適動作を採用することができるようになり、より高精度な測角結果を得ることができる効果を奏する。
【００５２】
なお、この実施の形態３では、変調方式推定部９により推定された変調方式が特定の変調方式でない場合（式（１）を満足している場合）、規格化制御部１０が、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行わない旨を示す制御信号を振幅規格部１１に出力するものを示したが、変調方式推定部９により推定された変調方式が特定の変調方式であるか否かに関わらず（式（１）を満足しているか否かに関わらず）、規格化制御部１０が、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行う旨を示す制御信号を振幅規格部１１に出力するようにしてもよい。
この場合、振幅規格部１１が、常に、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を実施し、信号処理部５が、常に、規格化されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いて、電波放射源から放射された２波の入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の到来方向を推定することになる。
【００５３】
したがって、変調方式推定部９により推定された変調方式が特定の変調方式でない場合（式（１）を満足している場合）でも、規格化されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いて、入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の到来方向を推定することになるが、式（１）を満足する位相変調に基づく変調方式である場合でも、上記の式（２）による振幅規格化処理は有効に動作するため（電波放射源から放射された２波の入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の変調方式が位相変調方式である場合の２波の入射信号間の相関係数（詳細は後述する）が図９のように時変動しないため、式（２）による振幅規格化処理は有効に動作する）、規格化されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いても、２波の入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の到来方向を正確に推定することができる。
【００５４】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４による測角装置を示す構成図であり、図において、図１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。
相関係数推定部１２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３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）に基づいて、複数の電波放射源から放射された入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）間の各時刻の相互相関係数を算出する処理を実施する。なお、相関係数推定部１２は相互相関係数演算手段を構成している。
【００５５】
図６の例では、測角装置の構成要素である素子アンテナ１−１〜１−Ｍ、受信素子選択部２、受信機３−１〜３−２、振幅規格部４、信号処理部５及び相関係数推定部１２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示したが、測角装置の全部又は一部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（素子アンテナ１−１〜１−Ｍを除く構成要素）がコンピュータで構成されている場合、受信素子選択部２、受信機３−１〜３−２、振幅規格部４、信号処理部５及び相関係数推定部１２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。
【００５６】
次に動作について説明する。
ただし、相関係数推定部１２を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、主に相関係数推定部１２の処理内容を説明する。
相関係数推定部１２は、受信機３−１〜３−２からデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を受けると、そのデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）に基づいて、複数の電波放射源から放射された入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）間の各時刻の相互相関係数を算出する。
【００５７】
具体的には、相関係数推定部１２は、上記の式（１）の左辺である式（３）、即ち、複数の電波が測角装置に入射される場合の任意の２波の相関係数を推定するものである。
通常、任意の２波ｓj（ｔqn），ｓk（ｔqn）は未知であり、さらに、混信して測角装置に入射されるため、測角装置では、それら２波を分離することはできない。したがって測角装置が、受信機３の受信信号から式（３）を直接計算することは困難である。
2014016266.tif 000005
【００５８】
そこで、相関係数推定部１２は、以下に示すような推定方法で、２波の相関係数を推定する。
複数の電波放射源から放射された入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）が受信されている場合、受信機３−１〜３−２からデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）が出力される。
このとき、信号処理部５の共分散行列生成部７により生成される共分散行列Ｒ”の第（ｉ，ｋ）要素は、下記の式（４）で表される。ただし、式（４）では、受信機３で生じる熱雑音を無視している。
【００５９】
2014016266.tif 000006
式（４）において、ａi（θ1）は第１入射波である入射信号ｓ1（ｔqn）の到来角度θ1に対する第ｉ素子アンテナの複素アンテナゲインを示している。
【００６０】
式（４）の内部に組み込まれている２入射波である入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の相関係数Ｅ［ｓ1（ｔqn）ｓ2*（ｔqn）］が時不変であるというのが、上記の式（１）の意味するところである。
一方、電波放射源（１）及び電波放射源（２）がともに固定物で、測角装置からの相対角度θ1，θ2が一定であると仮定すると、それぞれの電波放射源から到来する電波の到来角度に対する複素アンテナゲインａi（θ1），ａk（θ2）も一定のスカラー値であるため、２入射波の相関係数Ｅ［ｓ1（ｔqn）ｓ2*（ｔqn）］は、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の相関係数Ｅ［ｘ1（ｔqn）ｘ2*（ｔqn）］を定数倍したものであり、バイアスとして作用する。
つまり、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の相関係数Ｅ［ｘ1（ｔqn）ｘ2*（ｔqn）］から未知の２入射波の相関係数Ｅ［ｓ1（ｔqn）ｓ2*（ｔqn）］をあるバイアスを持って推定することが可能になる。ただし、このバイアス自体を求める必要はない。
【００６１】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、相関係数推定部１２が、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）に基づいて、複数の電波放射源から放射された入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）間の各時刻の相互相関係数を算出するように構成したので、未知の２入射波の相関係数Ｅ［ｓ1（ｔqn）ｓ2*（ｔqn）］の動向を把握することが可能になる。
【００６２】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５による測角装置を示す構成図であり、図において、図６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。
相関係数記憶部１３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、相関係数推定部１２により算出された各時刻の相互相関係数を記憶する。なお、相関係数記憶部１３は相互相関係数記憶手段を構成している。
【００６３】
次に動作について説明する。
相関係数推定部１２は、上記実施の形態４と同様に、１観測周期内の各観測時刻ｎの間の入射波間の相関係数の動向を推定し、全ての観測時刻ｎに対する推定結果を相関係数記憶部１３に出力する。
相関係数記憶部１３は、各観測時刻ｎに対する相関係数推定部１２の推定結果である入射波間の相関係数を記憶することで、ｎが一巡する１観測周期内のそれぞれの観測時刻ｎに対する相関係数の推定結果を記憶する。
これにより、測角装置に入射されている複数の入射信号間の相関係数の１観測周期内の時間軸上の変動を把握することが可能になる。
【００６４】
実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６による測角装置を示す構成図であり、図において、図７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。
相関係数時変動推定部１４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、相関係数記憶部１３により記憶されている各時刻の相互相関係数を時系列に並べて、その相互相関係数が時刻の経過に伴って変動しているか否かを判定する処理を実施する。なお、相関係数時変動推定部１４は変動判定手段を構成している。
【００６５】
図８の例では、測角装置の構成要素である素子アンテナ１−１〜１−Ｍ、受信素子選択部２、受信機３−１〜３−２、振幅規格部４、信号処理部５、相関係数推定部１２、相関係数記憶部１３及び相関係数時変動推定部１４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示したが、測角装置の全部又は一部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（素子アンテナ１−１〜１−Ｍを除く構成要素）がコンピュータで構成されている場合、相関係数記憶部１３をコンピュータのメモリ上に構成するとともに、受信素子選択部２、受信機３−１〜３−２、振幅規格部４、信号処理部５、相関係数推定部１２及び相関係数時変動推定部１４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。
【００６６】
次に動作について説明する。
相関係数記憶部１３は、上記実施の形態５と同様に、素子アンテナ１から任意の２個を時分割に切換えて観測する各観測時刻ｎに対する相関係数推定部１２の推定結果である入射波間の相関係数を記憶することで、ｎが一巡する１観測周期内のそれぞれの観測時刻ｎに対する相関係数の推定結果を時系列に保持している。
【００６７】
相関係数時変動推定部１４は、相関係数記憶部１３により保持されている１観測周期内の各観測時刻ｎの推定結果の変動を時間軸で追跡することで、その推定結果が時刻の経過に伴って変動しているか否かを判定する（上記の式（１）の条件を満足しているか否かを判定する）。
即ち、現在、測角装置に入射されている複数の入射波間の相関係数が時不変の状態であるのか、時変動の状態であるのかを推定し、図９に示すような相関係数の変動を時系列にプロットする。
図９は２つの独立なＡＭ変調信号の混信波形（図１５を参照）に対する相関係数の変動をプロットしたものであり、横軸の最小値と最大値は、１観測周期の時間に相当する。
【００６８】
図９の例では、各観測時刻ｎに対する２つのＡＭ変調信号間の相関係数が時変動している場合、上記の式（１）の条件を満足しない。
これにより、現在、測角装置に入射されている複数の入射波間の相関係数が、式（１）の条件を満足しているか否かを判定することが可能になる。このため、振幅規格部４による規格化処理の要否を判断することが可能になる。
【００６９】
実施の形態７．
図１０はこの発明の実施の形態７による測角装置を示す構成図であり、図において、図８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。
規格化制御部１５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、相関係数時変動推定部１４により相互相関係数が時刻の経過に伴って変動していると判定された場合（式（１）を満足していない場合）、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行う旨を示す制御信号を振幅規格部１６に出力し、相関係数時変動推定部１４により相互相関係数が時刻の経過に伴って変動していないと判定された場合（式（１）を満足している場合）、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行わない旨を示す制御信号を振幅規格部１６に出力する処理を実施する。
【００７０】
振幅規格部１６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、規格化制御部１５から出力された制御信号が規格化を行う旨を示している場合、図１の振幅規格部４と同様に、受信機３−１から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化して、規格化後のデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を信号処理部５に出力し、規格化制御部１５から出力された制御信号が規格化を行わない旨を示している場合、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化せずに、そのデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を信号処理部５に出力する処理を実施する。
なお、規格化制御部１５及び振幅規格部１６から振幅規格化手段が構成されている。
【００７１】
図１０の例では、測角装置の構成要素である素子アンテナ１−１〜１−Ｍ、受信素子選択部２、受信機３−１〜３−２、相関係数推定部１２、相関係数記憶部１３、相関係数時変動推定部１４、規格化制御部１５、振幅規格部１６及び信号処理部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示したが、測角装置の全部又は一部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（素子アンテナ１−１〜１−Ｍを除く構成要素）がコンピュータで構成されている場合、相関係数記憶部１３をコンピュータのメモリ上に構成するとともに、受信素子選択部２、受信機３−１〜３−２、相関係数推定部１２、相関係数時変動推定部１４、規格化制御部１５、振幅規格部１６及び信号処理部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。
【００７２】
次に動作について説明する。
相関係数時変動推定部１４は、上記実施の形態６と同様に、相関係数記憶部１３により記憶されている各時刻の相互相関係数を時系列に並べて、その相互相関係数が時刻の経過に伴って変動しているか否かを判定する。
【００７３】
規格化制御部１５は、相関係数時変動推定部１４の判定結果が、相互相関係数が時刻の経過に伴って変動している旨を示していれば、式（１）を満足していないため、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行う旨を示す制御信号を振幅規格部１６に出力する。
一方、相関係数時変動推定部１４の判定結果が、相互相関係数が時刻の経過に伴って変動していない旨を示していれば、式（１）を満足しているため、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行わない旨を示す制御信号を振幅規格部１６に出力する。
【００７４】
振幅規格部１６は、規格化制御部１５から出力された制御信号が規格化を行う旨を示している場合、図１の振幅規格部４と同様に、受信機３−１から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化して、規格化後のデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を信号処理部５に出力する。
なお、振幅規格部１６は、規格化制御部１５から上記の制御信号を受けると、次の観測周期ｑ＋１の各観測時刻ｎ＝１以降に、式（２）に示す振幅規格化処理を実行する。
ここでは、受信機３−１から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化しているが、受信機３−２から出力されたデジタル受信信号ｘk（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化するようにしてもよい。
【００７５】
振幅規格部１６は、規格化制御部１５から出力された制御信号が規格化を行わない旨を示している場合、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化せずに、そのデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を信号処理部５に出力する。
【００７６】
信号処理部５は、振幅規格部１６からデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を受けると、上記実施の形態１と同様に、そのデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いて、電波放射源から放射された２波の入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の到来方向を推定する。
ただし、振幅規格部１６から出力されるデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）は、相互相関係数が時刻の経過に伴って変動している旨を示し、変調方式が式（１）を満足していない場合に限り規格化されており、式（１）を満足している場合には、規格化されていない。
なお、式（１）を満足している場合には、規格化されていないデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いても、正確に入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の到来方向を推定することができる。
【００７７】
以上で明らかなように、この実施の形態７によれば、相関係数時変動推定部１４により相互相関係数が時刻の経過に伴って変動していると判定された場合（式（１）を満足していない場合）、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行う旨を示す制御信号を振幅規格部１６に出力し、相関係数時変動推定部１４により相互相関係数が時刻の経過に伴って変動していないと判定された場合（式（１）を満足している場合）、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行わない旨を示す制御信号を振幅規格部１６に出力する規格化制御部１５を設け、振幅規格部１６が、規格化制御部１５から出力された制御信号が規格化を行う旨を示している場合、受信機３−１から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化して、規格化後のデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を信号処理部５に出力し、規格化制御部１５から出力された制御信号が規格化を行わない旨を示している場合、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化せずに、そのデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を信号処理部５に出力するように構成したので、電波の変調方式に応じた最適動作を採用することができるようになり、より高精度な測角結果を得ることができる効果を奏する。
【００７８】
なお、この実施の形態７では、相関係数時変動推定部１４の判定結果が、相互相関係数が時刻の経過に伴って変動していない旨を示していれば、式（１）を満足しているため、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行わない旨を示す制御信号を振幅規格部１６に出力するものを示したが、相関係数時変動推定部１４により相互相関係数が時刻の経過に伴って変動していると判定されたか否かに関わらず（式（１）を満足しているか否かに関わらず）、規格化制御部１５が、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行う旨を示す制御信号を振幅規格部１６に出力するようにしてもよい。
この場合、振幅規格部１６が、常に、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を実施し、信号処理部５が、常に、規格化されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いて、電波放射源から放射された２波の入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の到来方向を推定することになる。
【００７９】
したがって、相関係数時変動推定部１４の判定結果が、相互相関係数が時刻の経過に伴って変動していない旨を示している場合（式（１）を満足している場合）でも、規格化されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いて、入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の到来方向を推定することになるが、式（１）を満足する位相変調に基づく変調方式である場合でも、上記の式（２）による振幅規格化処理は有効に動作するためである。
電波放射源から放射された２波の入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の変調方式が位相変調方式である場合の２波の入射信号間の相関係数は、図９のように時変動しないため、式（２）による振幅規格化処理は有効に動作する。
このため、規格化されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いても、２波の入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の到来方向を正確に推定することができる。
【００８０】
実施の形態８．
図１１はこの発明の実施の形態８による測角装置を示す構成図であり、図において、図５及び図１０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。
振幅規格部１７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、規格化制御部１０から出力された制御信号が規格化を行う旨を示している場合、あるいは、規格化制御部１５から出力された制御信号が規格化を行う旨を示している場合、図１の振幅規格部４と同様に、受信機３−１から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化して、規格化後のデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を信号処理部５に出力し、規格化制御部１０，１５から出力された制御信号が規格化を行わない旨を示している場合、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化せずに、そのデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を信号処理部５に出力する処理を実施する。なお、振幅規格部１７は振幅規格化手段を構成している。
【００８１】
図１１の例では、測角装置の構成要素である素子アンテナ１−１〜１−Ｍ、受信素子選択部２、受信機３−１〜３−２、変調方式推定部９、規格化制御部１０、相関係数推定部１２、相関係数記憶部１３、相関係数時変動推定部１４、規格化制御部１５、振幅規格部１７及び信号処理部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示したが、測角装置の全部又は一部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（素子アンテナ１−１〜１−Ｍを除く構成要素）がコンピュータで構成されている場合、相関係数記憶部１３をコンピュータのメモリ上に構成するとともに、受信素子選択部２、受信機３−１〜３−２、変調方式推定部９、規格化制御部１０、相関係数推定部１２、相関係数時変動推定部１４、規格化制御部１５、振幅規格部１７及び信号処理部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。
【００８２】
次に動作について説明する。
規格化制御部１０は、上記実施の形態３と同様に、変調方式推定部９により推定された変調方式が、例えば、ＡＭ変調などの振幅変調に基づく変調方式であるために、式（１）を満足していない場合、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行う旨を示す制御信号を振幅規格部１７に出力する。
一方、変調方式推定部９により推定された変調方式が、例えば、ＦＭ変調などの位相変調に基づく変調方式であるために、式（１）を満足している場合、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行わない旨を示す制御信号を振幅規格部１７に出力する。
【００８３】
規格化制御部１５は、上記実施の形態７と同様に、相関係数時変動推定部１４の判定結果が、相互相関係数が時刻の経過に伴って変動している旨を示していれば、式（１）を満足していないため、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行う旨を示す制御信号を振幅規格部１７に出力する。
一方、相関係数時変動推定部１４の判定結果が、相互相関係数が時刻の経過に伴って変動していない旨を示していれば、式（１）を満足しているため、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行わない旨を示す制御信号を振幅規格部１７に出力する。
【００８４】
振幅規格部１７は、規格化制御部１０から出力された制御信号が規格化を行う旨を示している場合、あるいは、規格化制御部１５から出力された制御信号が規格化を行う旨を示している場合、図１の振幅規格部４と同様に、受信機３−１から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn）の振幅で、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化して、規格化後のデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を信号処理部５に出力する。
一方、規格化制御部１０，１５から出力された制御信号が規格化を行わない旨を示している場合、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化せずに、そのデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を信号処理部５に出力する。
【００８５】
ここでは、規格化制御部１０から出力された制御信号が規格化を行う旨を示している場合、あるいは、規格化制御部１５から出力された制御信号が規格化を行う旨を示している場合、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行う旨を示す制御信号を振幅規格部１７に出力するものを示しているが、規格化制御部１０，１５から出力された制御信号が規格化を行う旨を示している場合に、デジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化を行う旨を示す制御信号を振幅規格部１７に出力するようにしてもよい。
この場合、規格化制御部１０から出力された制御信号が規格化を行なわない旨を示している場合、あるいは、規格化制御部１５から出力された制御信号が規格化を行なわない旨を示している場合、受信機３−１〜３−２から出力されたデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の振幅を規格化せずに、そのデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を信号処理部５に出力する。
【００８６】
信号処理部５は、振幅規格部１６からデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を受けると、上記実施の形態１と同様に、そのデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）を用いて、電波放射源から放射された２波の入射信号ｓ1（ｔqn），ｓ2（ｔqn）の到来方向を推定する。
【００８７】
この実施の形態８によれば、独立している規格化制御部１０と規格化制御部１５が、同時並行的に振幅規格部１７によるデジタル受信信号ｘi（ｔqn），ｘk（ｔqn）の規格化処理を制御しているため、測角装置に入射される入射波の変調方式が時々刻々に変化しても、速やかに、その変調方式に応じた最適動作を採用することができるようになり、より高精度な測角結果を得ることができる効果を奏する。
【００８８】
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。
【符号の説明】
【００８９】
１−１〜１−Ｍ  素子アンテナ（受信アンテナ）、２  受信素子選択部（電波選択手段）、３−１〜３−２  受信機、４  振幅規格部（振幅規格化手段）、５  信号処理部（到来方向推定手段）、６  タイミング制御部、７  共分散行列生成部、８  分離測角処理部、９  変調方式推定部（変調方式推定手段）、１０  規格化制御部（振幅規格化手段）、１１  振幅規格部（振幅規格化手段）、１２  相関係数推定部（相互相関係数演算手段）、１３  相関係数記憶部（相互相関係数記憶手段）、１４  相関係数時変動推定部（変動判定手段）、１５  規格化制御部（振幅規格化手段）、１６  振幅規格部（振幅規格化手段）、１７  振幅規格部（振幅規格化手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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