(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
近接配置した３以上の整数（Ｎ）個のアンテナで捉えた信号電波をＮ個の正規化信号に変換し、前記Ｎ個の正規化信号からＮ個の自己相関行列及び２以上の整数（Ｍ）個の相互相関行列を発生し、前記Ｎ個の自己相関行列を平均化した平均化自己相関行列を発生し、前記平均化自己相関行列を高い時間分解能で信号分離処理して到来信号数（Ｋ個）及びＫ個の到来信号遅延時間を発生し、前記Ｍ個の相互相関行列と前記到来信号数とＫ個の補正到来信号遅延時間とを用いて、Ｋ個の到来信号を各Ｍ通り発生し、前記各Ｍ通り発生したＫ個の到来信号の位相に基づいて前記Ｋ個の到来信号の到来方向を推定するもので、前記Ｋ個の補正到来信号遅延時間は、前記各Ｍ通り発生したＫ個の到来信号の振幅に基づいた誤差評価を行い、誤差が最小になるように前記Ｋ個の到来信号遅延時間を補正したものであることを特徴とする電波到来方向推定方法。
【請求項２】
前記Ｎ個の正規化信号は、各信号電波を周波数変換して発生したベースバンド信号と、基準となる参照信号との比を求めて得たものであることを特徴とする請求項１に記載の電波到来方向推定方法。
【請求項３】
前記Ｎ個の正規化信号は、前記ベースバンド信号と前記参照信号との比を周波数領域で求めて得たものであることを特徴とする請求項２に記載の電波到来方向推定方法。
【請求項４】
前記ベースバンド信号は、所定の符号で拡散変調された信号を含み、前記参照信号は、前記所定の符号と高い相関を持つ信号であることを特徴とする請求項２または３に記載の電波到来方向推定方法。
【請求項５】
【数１】
0003600459.tif 000006
により求めることを特徴とする請求項１に記載の電波到来方向推定方法。
【請求項６】
前記Ｍ個の相互相関行列は、前記Ｎ個の正規化信号の組み合わせによって発生させることが可能な最大｛Ｎ（Ｎ−１）／２｝個の相互相関行列からＭ個が選択されたもので、前記選択されたＭ個の相互相関行列は、前記Ｎ個のアンテナの中で比較的離れて配置されている２つのアンテナの正規化信号に対応した相互相関行列であることを特徴とする請求項１に記載の電波到来方向推定方法。
【請求項７】
近接配置した３以上の整数（Ｎ）個のアンテナと、前記Ｎ個のアンテナで捉えた信号電波の受信によりＮ個の正規化信号を発生するＮ個の正規化信号発生部と、前記Ｎ個の正規化信号からそれぞれ自己相関行列を発生するＮ個の自己相関行列発生部と、前記Ｎ個の自己相関行列の平均化自己相関行列を発生する平均化自己相関行列発生部と、前記平均化自己相関行列を高い時間分解能で信号分離処理して到来信号数（Ｋ個）及びＫ個の到来信号遅延時間を発生する高分解能信号処理部と、前記Ｎ個の正規化信号から２以上の整数（Ｍ）個の相互相関行列を発生する相互相関行列発生部と、前記Ｍ個の相互相関行列と前記到来信号数とＫ個の補正到来信号遅延時間とを用いて、Ｋ個の到来信号を各Ｍ通り発生する到来信号発生部と、前記高分解能信号処理部から出力される前記Ｋ個の到来信号遅延時間を、前記各Ｍ通り発生したＫ個の到来信号の振幅に基づいた誤差評価を行い、誤差が最小になるように前記Ｋ個の到来信号遅延時間を補正した前記Ｋ個の補正到来信号遅延時間を前記到来信号発生部に供給する遅延時間補正部と、前記各Ｍ通り発生したＫ個の到来信号の位相に基づいて前記Ｋ個の到来信号の到来方向を推定する到来角推定部とを備えていることを特徴とする電波到来方向推定装置。
【請求項８】
前記Ｎ個の正規化信号発生部は、それぞれ、前記アンテナで捉えた各信号電波の受信信号を周波数変換してベースバンド信号を発生するベースバンド信号発生手段と、基準となる参照信号を発生する参照信号発生手段と、前記ベースバンド信号と前記参照信号との比をとって正規化信号を発生する除算手段とを備えていることを特徴とする請求項７に記載の電波到来方向推定装置。
【請求項９】
前記Ｎ個の正規化信号発生部は、それぞれ、前記除算手段で前記ベースバンド信号と前記参照信号との比を周波数領域でとって正規化信号を発生するものであることを特徴とする請求項８に記載の電波到来方向推定装置。
【請求項１０】
前記ベースバンド信号発生手段は、所定の符号で拡散変調された信号を含むベースバンド信号を発生し、前記参照信号発生手段は、前記所定の符号と高い相関を持つ参照信号を発生することを特徴とする請求項８または９に記載の電波到来方向推定装置。
【請求項１１】
前記遅延時間補正部は、
【数１】
0003600459.tif 000007
により求めることにより、到来信号遅延時間の補正を行うものであることを特徴とする請求項７に記載の電波到来方向推定装置。
【請求項１２】
前記相互相関行列発生部は、前記Ｎ個の正規化信号の組み合わせによって発生させることが可能な最大｛Ｎ（Ｎ−１）／２｝個の相互相関行列からＭ個の相互相関行列を選択するもので、前記選択されたＭ個の相互相関行列は、前記Ｎ個のアンテナの中で比較的離れて配置されている２つのアンテナの正規化信号に対応したものであることを特徴とする請求項７に記載の電波到来方向推定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波到来方向推定方法及びその装置に係わり、特に、Ｎ（ここで、Ｎは３以上の整数）個のアンテナで捉えた信号電波の中で時間的に近接して到来する複数の信号成分のそれぞれの到来方向を安定に、かつ、正確に推定することが可能な電波到来方向推定方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所定領域内を適宜移動する移動体の現在位置を追尾するために、電波を利用した移動体追尾方式が知られている。この移動体追尾方式は、移動体が信号電波を送信する送信機を携帯し、送信機から放射された信号電波を受ける複数のアンテナを備えた基地局を所要領域の近傍に配置しているものである。基地局は、時間的に近接して到来する複数の信号電波の中で最も早く到来する信号電波成分、即ち、到来信号電波成分の中で最も遅延時間の短い信号成分を主信号成分として抽出し、この主信号成分の到来方向を求めることにより、信号電波の発信源の位置を特定することができる。そして、信号電波の発信源が移動体の携帯する送信機であれば、移動体の現在位置を追尾することができる。
【０００３】
この場合、このような移動体追尾方式においては、移動体が携帯する送信機と基地局との間で送受信される信号変調方式に、種々の信号変調方式を用いることが可能であるが、その信号変調方式の中の１つにＰＮ（疑似ランダムノイズ）符号を用いた拡散変調方式がある。
【０００４】
ここで、図９は、前記移動体追尾方式に用いられる既知の電波到来方向推定装置の構成の一例を示すブロック図であり、４個のアンテナを用いる場合の構成例を示すものである。
【０００５】
図９に示されるように、既知の電波到来方向推定装置は、４個のアンテナ１１  乃至１４  と、４個の正規化信号発生部２１  乃至２４  と、４個の自己相関行列発生部３１  乃至３４  と、平均化自己相関行列発生部４と、高分解能信号処理部５と、相互相関行列発生部６と、到来信号発生部７と、到来角推定部８と、信号出力端子９とからなっている。
【０００６】
そして、正規化信号発生部２１  は、入力がアンテナ１１  に接続され、出力が自己相関行列発生部３１  の入力と相互相関行列発生部６の対応する入力に接続される。正規化信号発生部２２  は、入力がアンテナ１２  に接続され、出力が自己相関行列発生部３２  の入力と相互相関行列発生部６の対応する入力に接続される。正規化信号発生部２３  は、入力がアンテナ１３  に接続され、出力が自己相関行列発生部３３  の入力と相互相関行列発生部６の対応する入力に接続される。正規化信号発生部２４  は、入力がアンテナ１４  に接続され、出力が自己相関行列発生部３４  の入力と相互相関行列発生部６の対応する入力に接続される。平均化自己相関行列発生部４は、４つの入力がそれぞれ自己相関行列発生部３１  乃至３４  の各出力に接続され、出力が高分解能信号処理部５の入力に接続される。到来信号発生部７は、６つの入力がそれぞれ相互相関行列発生部６の対応する出力に接続されるとともに、２つの入力が高分解能信号処理部５の対応する２つの出力（到来信号数出力、信号遅延時間出力）に接続され、６つの出力が到来角推定部８の対応する６つの入力にそれぞれ接続される。到来角推定部８は、出力が信号出力端子９に接続される。この場合、高分解能信号処理部５には、例えば、マルチプル・シグナル・クラシフィケーション（ＭＵＳＩＣ）法を用いた高時間分解能信号処理装置である。
【０００７】
また、図２は、図９に図示された各正規化信号発生部２１  乃至２４  の構成の一例を示すブロック図であり、後述する本発明の電波到来方向推定装置に用いられる各正規化信号発生部の構成と同じ構成のものである。
【０００８】
図２に示すように、各正規化信号発生部２１  乃至２４  は、同じ構成のもので、受信部１０と、第１フーリエ変換部１１と、第１フィルタ手段１２と、参照信号発生部１３と、第２フーリエ変換部１４と、第２フィルタ手段１５と、除算部１６と、雑音除去処理部１７と、受信信号入力端子１８と、正規化信号出力端子１９とからなっている。この場合、受信部１０は、ベースバンド（以下、ＢＢという）信号発生部２０と、アナログ−ディジタル（以下、Ａ／Ｄという）変換部２１と、メモリ２２とからなり、雑音除去処理部１７は、周波数窓乗算部２３と、フーリエ変換部２４と、雑音除去部２５と、逆フーリエ変換部２６と、周波数窓除算部２７とからなる。
【０００９】
そして、受信部１０は、入力が受信信号入力端子１８に接続され、出力が第１フーリエ変換部１１の入力に接続される。第１フィルタ手段１２は、入力が第１フーリエ変換部１１の出力に接続され、出力が除算部１６の第１入力に接続される。参照信号発生部１３は、出力が第２フーリエ変換部１４の入力に接続される。第２フィルタ手段１５は、入力が第２フーリエ変換部１４の出力に接続され、出力が除算部１６の第２入力に接続される。雑音除去処理部１７は、入力が除算部１６の出力に接続され、出力が正規化信号出力端子１９に接続される。
【００１０】
また、受信部１０において、ＢＢ信号発生部２０は、入力が受信部１０の入力に接続され、出力がＡ／Ｄ変換部２１の入力に接続される。メモリ２２は、入力がＡ／Ｄ変換部２１の出力に接続され、出力が受信部１０の出力に接続される。雑音除去処理部１７において、周波数窓乗算部２３は、入力が雑音除去処理部１７の入力に接続され、出力がフーリエ変換部２４の入力に接続される。雑音除去部２５は、入力がフーリエ変換部２４の出力に接続され、出力が逆フーリエ変換部２６の入力に接続される。周波数窓除算部２７は、入力が逆フーリエ変換部２６の出力に接続され、出力が雑音除去処理部１７の出力に接続される。
【００１１】
続く、図１０は、図９に図示された４個のアンテナ１１  乃至１４  の配置状態と信号電波の到来状態の一例を示す構成図である。
【００１２】
図１０に示されるように、４個のアンテナ１１  乃至１４  は、基準点Ｏを通って延びるＸ軸と、基準点Ｏを通ってＸ軸と直交する方向に延びるＹ軸からなる平面上の、基準点Ｏを中心とする半径ｒ’（ここで、ｒ’は、信号電波の波長をλとした場合、０．３６λに選ばれる）の円周上に等角度間隔に配置され、４素子円形アレーアンテナを構成する。
【００１３】
この場合、信号電波はＰＮ（疑似ランダムノイズ）符号で拡散変調された信号を含む伝搬波であって、その第１波は、前記平面に平行で、Ｘ軸に対して５０°の方位角方向から到来し、その第２波は、前記平面に平行で、Ｘ軸に対して０°の方位角方向から到来するものとし、第１波に対して第２波が相対的に０．２５チップ（Ｔｃ）だけ遅延している例を示している。
【００１４】
また、図１１は、送信側において、送信データ（周期Ｔ）がＰＮ符号で拡散変調され、さらにその帯域を制限した帯域制限拡散変調信号の一例を示す信号波形図である。
【００１５】
図１２は、４個の正規化信号発生部２１  乃至２４  の中の１つ、例えば、正規化信号発生部２１  のＢＢ信号発生部２０から出力されるＢＢ拡散変調信号の一例を示す信号波形図である。図中、実線で示される曲線ａは同相チャネルの信号、点線で示される曲線ｂは直交チャネルの信号である。
【００１６】
図１３は、正規化信号発生部２１  の第２フーリエ変換部１４から出力される周波数領域参照信号の一例を示す信号波形図である。図中、周波数帯域幅Ａの部分は、第２フィルタ手段１５で抽出される周波数領域である。
【００１７】
図１４は、正規化信号発生部２１  の第１フーリエ変換部１１から出力される周波数領域受信信号の一例を示す信号波形図である。図中、周波数帯域幅Ｂの部分は、第１フィルタ手段１２で抽出される周波数領域である。
【００１８】
図１５は、雑音除去処理部１７に入力される雑音成分を含む正規化信号、及び、雑音除去処理部１７から出力される雑音成分が除かれた正規化信号の各一例を示す信号波形図である。図中、点線で示される曲線ａは雑音成分を含んだ正規化信号、実線で示される曲線ｂは雑音成分を除去した正規化信号である。
【００１９】
図１６は、高分解能信号処理部５から出力される相関計量信号の一例を示す信号波形図である。
【００２０】
前記構成による既知の電波到来方向推定装置の動作について、図２、図９乃至図１６を参照して説明する。
【００２１】
この場合、送信側（図示なし）から送信される信号電波は、送信データをＰＳＫ（位相シフトキーイング）等の変調を行って形成した１次変調信号にＰＮ符号を乗算して拡散変調信号を形成し、さらにこの拡散変調信号の帯域を制限して図１１に示されるような帯域制限拡散変調信号を形成し、この帯域制限拡散変調信号が送信信号に周波数変換されて送信されるものである。
【００２２】
また、この電波到来方向推定装置の動作説明の中の４個の正規化信号発生部２１  乃至２４  の動作については、それぞれ、４個のアンテナ１１  乃至１４  が受信する信号電波に応じて取扱う信号波形が異なるだけで同じ動作が行なわれる。このため、ここでは正規化信号発生部２１  の動作だけを説明し、他の正規化信号発生部２２  乃至２４  の動作の説明は省略する。
【００２３】
送信側から図１１に示されるような拡散変調された信号が周波数変換されて送信されると、図１０に示されるように、４個のアンテナ１１  乃至１４  は、それぞれ、第１波及び第２波を含む信号電波を捉える。
【００２４】
４個のアンテナ１１  乃至１４  で捉えられた信号電波は、それぞれ、受信信号として４個の正規化信号発生部２１  乃至２４  の対応する受信部１０に供給される。このとき、正規化信号発生部２１  においては、以下に述べるような動作が行なわれる。
【００２５】
まず、受信部１０のＢＢ信号発生部２０は、図１２に示されるようなＢＢアナログ拡散変調信号を再生し、Ａ／Ｄ変換部２１は、ＢＢアナログ拡散変調信号をＢＢディジタル拡散変調信号に変換してメモリ２２に出力する。
【００２６】
次に、第１フーリエ変換部１１は、ＢＢディジタル拡散変調信号をフーリエ変換して図１４に示されるような信号波形の周波数領域受信信号に変換する。
【００２７】
次いで、第１フィルタ手段１２は、周波数領域受信信号の周波数帯域を図１４に図示された帯域幅Ｂの範囲になるように制限し、除算部１６に供給する。
【００２８】
一方、参照信号発生部１３は、参照信号として図１１に図示されたような帯域制限ＰＮ符号を発生する。この帯域制限ＰＮ符号は、送信側において送信データを拡散変調する際に用いたＰＮ符号と同じ符号を帯域制限して得たものであり、１送信データ期間（１Ｔ）における帯域制限拡散変調信号と同じである。
【００２９】
次に、第２フーリエ変換部１４は、参照信号をフーリエ変換して図１３に示されるような信号波形の周波数領域参照信号に変換する。
【００３０】
次いで、第２フィルタ手段１５は、周波数領域参照信号の周波数帯域を図１３に図示された帯域幅Ａの範囲になるように制限し、除算部１６に供給する。この場合、、帯域幅Ａと帯域幅Ｂとは同じ帯域幅で、ともに（１／Ｔｃ）になるように選ばれる。
【００３１】
除算部１６は、周波数領域受信信号に対して周波数領域参照信号を基準とした比を各周波数毎に計算し、図１５の点線で示される曲線ａのような雑音成分を含んだ正規化信号を発生する。
【００３２】
次に、雑音処理除去部１７は、周波数窓乗算部２３で雑音成分を含んだ正規化信号に周波数窓信号を乗算し、フーリエ変換部２４で周波数窓信号を乗算した正規化信号をフーリエ変換して時間領域信号に変換し、雑音除去部２５で時間領域信号中の雑音成分を除去し、逆フーリエ変換部２６で時間領域信号をフーリエ変換して周波数領域の正規化信号に再変換し、周波数窓除算部２７で正規化信号を周波数窓信号で除算して、図１５の実線で示される曲線ｂのような雑音成分を含まない正規化信号Ｘ１  を形成し、正規化信号出力端子１９から出力される。
【００３３】
以上の説明は、正規化信号発生部２１  の動作に関するものであるが、他の正規化信号発生部２２  乃至２４  においても同様の動作が行なわれ、それぞれ雑音成分を含まない正規化信号Ｘ２  乃至Ｘ４  が形成される。
【００３４】
続いて、図９において、４個の自己相関行列発生部３１  乃至３４  は、対応する４つの正規化信号発生部２１  乃至２４  が発生した正規化信号Ｘ１  乃至Ｘ４  を各別に受け、対応する自己相関行列を発生する。一例として、正規化信号発生部２１  は、正規化信号Ｘ１  と正規化信号Ｘ１  の複素共役信号との積を周波数成分毎に計算する等の信号処理を行って自己相関行列を発生する。他の正規化信号発生部２２  乃至２４  も同様にして自己相関行列を発生する。
【００３５】
平均化自己相関行列発生部４は、４個の自己相関行列発生部３１  乃至３４  がそれぞれ発生する４個の自己相関行列を、自己相関行列の要素毎に平均をとって求めた平均化自己相関行列を発生し、高分解能信号処理部５に供給する。
【００３６】
高分解能信号処理部５は、平均化自己相関行列をＭＵＳＩＣ法を用いて高い時間分解能で解析し、図１６に図示されるような相関計量信号を形成し、得られた相関計量信号に基づいて相関計量値が所定値以上あるピーク計量値の数を計数して到来信号数を定める。また、そのピーク計量値をとる際の遅延時間を計測し、各到来信号遅延時間を定めて、到来信号数及び各到来信号遅延時間を到来信号発生部７に供給する。図１６に図示された例の場合は、到来信号数（ピーク計量値の数）は２で、各到来信号遅延時間は第１波が１６．０５Ｔｃ、第２波が１６．３６Ｔｃであり、第１波に対する第２波の相対信号遅延時間は０．３１Ｔｃである。
【００３７】
また、相互相関行列発生部６は、４個の正規化信号発生部２１  乃至２４  が発生した正規化信号Ｘ１  乃至Ｘ４  を受け、４個の正規化信号Ｘ１  乃至Ｘ４  の中のそれぞれ異なる第１及び第２の正規化信号の６つの組み合わせに対して、第１の正規化信号と第２の正規化信号の複素共役信号との積を周波数成分毎に計算して得た６つの相互相関行列を発生する。ここで、４個の正規化信号Ｘ１  乃至Ｘ４  の任意の２つの組合せの数は６になるので、６個の相互相関行列が発生される。
【００３８】
到来信号発生部７は、相互相関行列発生部６が発生した６つの相互相関行列及び高分解能信号処理部５が発生する到来信号数（Ｋ個）及びＫ個の到来信号遅延時間を受け、相互相関行列単位に到来信号数Ｋ個分の到来信号を計算し、Ｋ個の到来信号のそれぞれについて６通りの到来信号を発生し、到来角推定部８に供給する。この場合、６通りの到来信号には、到来信号の振幅の情報と、到来信号の到来天頂角及び到来方位角の情報とがそれぞれ到来信号数Ｋ個分だけ含まれている。なお、図１６に図示されている例の場合には、Ｋ＝２となる。
【００３９】
到来角推定部８は、到来信号発生部７がＫ個の到来信号のそれぞれについて発生した６通りの到来信号を受け、６通りの到来信号の位相を相互に比較し、到来信号毎にその到来方向（到来天頂角及び到来方位角）を計算し、計算結果を信号出力端子９から出力する。この場合、図１６に図示された例のように、到来信号数が２個であると推定されたとき（Ｋ＝２）に、この２個の到来信号の到来角を推定すれば、第１波の到来方位角は５０．７°になり、第２波の到来方位角は６．２°になる。
【００４０】
このように、既知の電波到来方向推定装置は、第１波、第２波等の到来信号を抽出するとともに、それら到来信号の到来方向を求めることができる。
【００４１】
【発明が解決しようとする課題】
前記既知の電波到来方向推定装置は、時間的に近接して到来する信号成分を抽出できるだけでなく、その到来方向を比較的正確に知ることができるものであるが、正規化信号発生部２１  乃至２４  が発生する正規化信号Ｘ１  乃至Ｘ４  に雑音成分が含まれているため、このような正規化信号Ｘ１  乃至Ｘ４  に基づいて高分解能信号処理部５で到来信号遅延時間を求めた場合、正規化信号Ｘ１  乃至Ｘ４  中の雑音成分の影響を受けて、到来信号遅延時間にオフセット成分が加わり、到来信号発生部７において常時正確な到来信号を発生させることができなくなる。
【００４２】
その結果、前記既知の電波到来方向推定装置は、主信号成分の到来方向を正しく求めることができない場合が生じたり、主信号成分以外の他の信号成分の到来方向を正しく求めることができない場合が生じるという問題を有している。
【００４３】
最も、前記既知の電波到来方向推定装置は、正規化信号発生部２１  乃至２４  内に雑音除去処理部１７を配置し、正規化信号Ｘ１  乃至Ｘ４  中の雑音成分を雑音除去処理部１７によって除去するようにしているが、このような雑音除去処理部１７を配置しても、ＭＵＳＩＣ法のような手法を用いる高分解能信号処理によって得られる信号遅延時間には、オフセットが含まれるという本質的な問題がある。
【００４４】
従って、到来信号発生部７において常時正確な到来信号を発生させることができない。
【００４５】
その結果、前記既知の電波到来方向推定装置は、依然として、雑音除去処理部１７を配置しても、主信号成分の到来方向を正しく求めることができない場合が生じたり、主信号成分以外の他の信号成分の到来方向を正しく求めることができない場合が生じるという問題を有している。
【００４６】
例えば、先に示した具体例の場合において、第２波の到来方位角は本来０°であるのに対して、前記既知の電波到来方向推定装置で推定した第２波の到来方位角が６．２°になり、大きな方位角誤差が導入されることになる。
【００４７】
本発明は、このような問題点を解決するもので、その目的は、到来信号遅延時間に加わるオフセット成分をなくし、到来角推定部において常時正確な到来信号を発生させ、その到来方向を正確に推定することを可能にした電波到来方向推定方法及びその装置を提供することにある。
【００４８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明による電波到来方向推定方法は、Ｎ（３以上の整数）個の正規化信号からＮ個の自己相関行列及びＭ（２以上の整数）個の相互相関行列を発生し、Ｎ個の自己相関行列を平均化した平均化自己相関行列を発生し、平均化自己相関行列を高い時間分解能で信号分離処理して到来信号数（Ｋ個）及びＫ個の到来信号遅延時間を発生し、Ｍ個の相互相関行列と到来信号数とＫ個の補正到来信号遅延時間とを用いて、Ｋ個の到来信号を各Ｍ通り発生し、各Ｍ通り発生したＫ個の到来信号の位相に基づいてＫ個の到来信号の到来方向を推定するもので、Ｋ個の補正到来信号遅延時間は、各Ｍ通り発生したＫ個の到来信号の振幅に基づいた誤差評価を行い、誤差が最小になるようにＫ個の到来信号遅延時間を補正したものである第１の手段を具備する。
【００４９】
また、前記目的を達成するために、本発明による電波到来方向推定装置は、Ｎ個の正規化信号を発生するＮ個の正規化信号発生部と、Ｎ個の正規化信号からそれぞれ自己相関行列を発生するＮ個の自己相関行列発生部と、Ｎ個の自己相関行列の平均化自己相関行列を発生する平均化自己相関行列発生部と、平均化自己相関行列を高い時間分解能で信号分離処理して到来信号数（Ｋ個）及びＫ個の到来信号遅延時間を発生する高分解能信号処理部と、Ｎ個の正規化信号からＭ個の相互相関行列を発生する相互相関行列発生部と、Ｍ個の相互相関行列と到来信号数とＫ個の補正到来信号遅延時間とを用いてＫ個の到来信号を各Ｍ通り発生する到来信号発生部と、高分解能信号処理部から出力されるＫ個の到来信号遅延時間を、各Ｍ通り発生したＫ個の到来信号の振幅に基づいた誤差評価を行い、誤差が最小になるようにＫ個の到来信号遅延時間を補正したＫ個の補正到来信号遅延時間を到来信号発生部に供給する遅延時間補正部と、各Ｍ通り発生したＫ個の到来信号の位相に基づいてＫ個の到来信号の到来方向を推定する到来角推定部とを備えた第２の手段を具備する。
【００５０】
前記第１の手段及び第２の手段によれば、高分解能信号処理部から出力されたＫ個の到来信号数及びＫ個の到来信号遅延時間を到来信号発生部に供給し、到来信号発生部においてＫ個の到来信号をＭ通り発生する際に、各Ｍ通りのＫ個の到来信号の振幅に基づいて誤差評価を行い、誤差が最小になるようにＫ個の到来信号遅延時間を補正し、各補正到来信号遅延時間に変換した後で到来信号発生部に供給し、到来信号発生部においては、この補正到来信号遅延時間を用いて相互相関行列単位毎にそれぞれＫ個の到来信号をＭ通り発生させている。このため、正規化信号発生部から出力されるＮ個の正規化信号中の雑音成分に起因した到来信号遅延時間のオフセットや高分解能信号処理部から出力されるＫ個の到来信号遅延時間のオフセットは、Ｋ個の到来信号遅延時間をＫ個の補正到来信号遅延時間に補正することにより実質的になくなり、その結果、到来信号発生部からＭ通り発生されるＫ個の到来信号中に誤差成分が含まれることがなく、到来角推定部において、常時、Ｋ個の到来信号の到来方向を正確に推定することができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態において、電波到来方向推定方法は、近接配置した３以上の整数（Ｎ）個のアンテナで捉えた信号電波をＮ個の正規化信号に変換し、Ｎ個の正規化信号からＮ個の自己相関行列及び２以上の整数（Ｍ）個の相互相関行列を発生し、Ｎ個の自己相関行列を平均化した平均化自己相関行列を発生し、平均化自己相関行列を高い時間分解能で信号分離処理して到来信号数（Ｋ個）及びＫ個の到来信号遅延時間を発生し、Ｍ個の相互相関行列と到来信号数とＫ個の補正到来信号遅延時間とを用いて、Ｋ個の到来信号を各Ｍ通り発生し、各Ｍ通り発生したＫ個の到来信号の位相に基づいてＫ個の到来信号の到来方向を推定するもので、Ｋ個の補正到来信号遅延時間は、各Ｍ通り発生したのＫ個の到来信号の振幅に基づいた誤差評価を行い、誤差が最小になるようにＫ個の到来信号遅延時間を補正したものである。
【００５２】
本発明の第１の実施の形態の１つの例において、電波到来方向推定方法は、正規化信号が各信号電波を周波数変換して発生したベースバンド信号と基準となる参照信号との比を求めて得たものである。
【００５３】
本発明の第１の実施の形態の他の１つの例において、電波到来方向推定方法は、正規化信号がベースバンド信号と参照信号との比を周波数領域で求めて得たものである。
【００５４】
本発明の第１の実施の形態のさらに他の１つの例において、電波到来方向推定方法は、ベースバンド信号が所定の符号で拡散変調された信号を含み、参照信号が所定の符号と高い相関を持つ信号である。
【００５５】
本発明の第１の実施の形態のさらに他の１つの例において、電波到来方向推定方法は、
【００５６】
【数１】
0003600459.tif 000002
【００５７】
により求めているものである。
【００５８】
本発明の第１の実施の形態のさらに他の１つの例において、電波到来方向推定方法は、Ｍ個の相互相関行列を、Ｎ個の正規化信号の組み合わせによって発生させることが可能な最大｛Ｎ（Ｎ−１）／２｝個の相互相関行列からＭ個を選択して得たもので、選択されたＭ個の相互相関行列が、Ｎ個のアンテナの中で比較的離れて配置されている２つのアンテナの正規化信号に対応した相互相関行列からなるものである。
【００５９】
本発明の第２の実施の形態において、電波到来方向推定装置は、近接配置した３以上の整数（Ｎ）個のアンテナと、Ｎ個のアンテナで捉えた信号電波の受信によりＮ個の正規化信号を発生するＮ個の正規化信号発生部と、Ｎ個の正規化信号からそれぞれ自己相関行列を発生するＮ個の自己相関行列発生部と、Ｎ個の自己相関行列の平均化自己相関行列を発生する平均化自己相関行列発生部と、平均化自己相関行列を高い時間分解能で信号分離処理して到来信号数（Ｋ個）及びＫ個の到来信号遅延時間を発生する高分解能信号処理部と、Ｎ個の正規化信号から２以上の整数（Ｍ）個の相互相関行列を発生する相互相関行列発生部と、Ｍ個の相互相関行列と到来信号数とＫ個の補正到来信号遅延時間とを用いて、Ｋ個の到来信号を各Ｍ通り発生する到来信号発生部と、高分解能信号処理部から出力されるＫ個の到来信号遅延時間を、各Ｍ通り発生したＫ個の到来信号の振幅に基づいた誤差評価を行い、誤差が最小になるようにＫ個の到来信号遅延時間を補正したＫ個の補正到来信号遅延時間を到来信号発生部に供給する遅延時間補正部と、各Ｍ通り発生したＫ個の到来信号の位相に基づいてＫ個の到来信号の到来方向を推定する到来角推定部とを備えているものである。
【００６０】
本発明の第２の実施の形態の１つの例において、電波到来方向推定装置は、Ｎ個の正規化信号発生部が、それぞれ、アンテナで捉えた各信号電波の受信信号を周波数変換してベースバンド信号を発生するベースバンド信号発生手段と、基準となる参照信号を発生する参照信号発生手段と、ベースバンド信号と参照信号との比をとって正規化信号を発生する除算手段とを備えているものである。
【００６１】
本発明の第２の実施の形態の他の１つの例において、電波到来方向推定装置は、Ｎ個の正規化信号発生部が、それぞれ、除算手段でベースバンド信号と参照信号との比を周波数領域でとって正規化信号を発生するものである。
【００６２】
本発明の第２の実施の形態のさらに他の１つの例において、電波到来方向推定装置は、ベースバンド信号発生手段が所定の符号で拡散変調された信号を含むベースバンド信号を発生し、参照信号発生手段が所定の符号と高い相関を持つ参照信号を発生するものである。
【００６３】
本発明の第２の実施の形態のさらに他の１つの例において、電波到来方向推定装置は、遅延時間補正部が、
【００６４】
【数１】
0003600459.tif 000003
【００６５】
により求めることにより、到来信号遅延時間の補正を行い、各到来信号遅延時間の補正を行っているものである。
【００６６】
本発明の第２の実施の形態のさらに他の１つの例において、電波到来方向推定装置は、相互相関行列発生部を、Ｎ個の正規化信号の組み合わせによって発生させることが可能な最大｛Ｎ（Ｎ−１）／２｝個の相互相関行列からＭ個の相互相関行列を選択して得たもので、選択されたＭ個の相互相関行列が、Ｎ個のアンテナの中で比較的離れて配置されている２つのアンテナの正規化信号に対応したものである。
【００６７】
これらの本発明の実施の形態によれば、高分解能信号処理部から出力されたＫ個の到来信号数及びＫ個の到来信号遅延時間を到来信号発生部に供給し、到来信号発生部において相互相関行列単位毎にそれぞれＫ個の到来信号をＭ通り発生する際に、Ｋ個の到来信号遅延時間を、Ｍ通り発生するＫ個の到来信号の振幅に基づき、所定ステップに従って、それらの誤差が最小になるように順次補正してそれぞれ対応する補正到来信号遅延時間に変換した後で到来信号発生部に供給し、到来信号発生部においては、この補正到来信号遅延時間を用いてＫ個の到来信号をＭ通り発生させるようにしているので、Ｎ個の正規化信号発生部から出力されるＮ個の正規化信号中の雑音成分に起因した到来信号遅延時間のオフセットや高分解能信号処理部から出力される各到来信号遅延時間のオフセットが、Ｋ個の到来信号遅延時間をＫ個の補正到来信号遅延時間に補正することにより実質的になくすことができる。その結果、到来信号発生部からＭ通り発生されるＫ個の到来信号成分中に含まれる誤差成分がなくなり、到来角推定部において、常時、Ｋ個の到来信号の到来方向を正確に推定することができる。
【００６８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００６９】
図１は、本発明に係わる電波到来方向推定装置の第１実施例の構成を示すブロック図である。
【００７０】
図１に示されるように、第１実施例の電波到来方向推定装置と、図９に示されている既知の電波到来方向推定装置とを比べた場合、既知の電波到来方向推定装置に用いられていない遅延時間補正部２６を用いている点において構成が異なっているだけであって、その他に、第１実施例の電波到来方向推定装置と既知の電波到来方向推定装置との間に構成上の違いはない。
【００７１】
この場合、本実施例の電波到来方向推定装置に用いられている遅延時間補正部２６は、２個の入力及び６個の入力と、１個の出力とを有し、２個の入力が高分解能信号処理部５の到来信号数出力と各信号遅延時間出力にそれぞれ接続され、６個の入力が到来信号発生部７の６個の出力にそれぞれ接続され、１個の出力が到来信号発生部７の遅延時間入力に接続される。
【００７２】
なお、図１においては、図９に示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付け、図１に示された本実施例の電波到来方向推定装置の構成については、前の説明と重複するので、これ以上の詳細な説明を省略する。
【００７３】
また、図２は、図１に図示された各正規化信号発生部２１  乃至２４  の構成の一例を示すブロック図であって、図９に図示された既知の電波到来方向推定装置における各正規化信号発生部２１  乃至２４  と同じ構成のものである。
【００７４】
図２に示された本実施例の各正規化信号発生部２１  乃至２４  の構成についても、前の説明と重複するので、これ以上の詳細な説明を省略する。
【００７５】
次に、図３は、本実施例の電波到来方向推定装置の遅延時間補正部２６で実行される、到来電波の第１波及び第２波の到来信号遅延時間の各変化に対応した累積正規化２乗誤差の変化の一例を示す等高線図であり、平面方向の２軸がＰＮ符号の１チップ（Ｔｃ）を時間単位とした第１波及び第２波の到来信号遅延時間を示し、高さ方向の軸が累積正規化２乗誤差を示すものである。
【００７６】
前記構成による第１実施例の電波到来方向推定装置の動作を説明する。
【００７７】
ただし、この動作説明において、既知の電波到来方向推定装置の動作と同じ動作が行なわれる部分については、説明が重複するので、その説明を省略する。
【００７８】
本実施例の電波到来方向推定装置において、送信側から送信される信号電波は、既知の電波到来方向推定装置で用いられる信号電波と同じである。
【００７９】
また、本実施例の電波到来方向推定装置における４個のアンテナ１１  乃至１４  の配置は、図１０に示されるように、既知の電波到来方向推定装置における４個のアンテナ１１  乃至１４  の配置と同じである。そして、本実施例の電波到来方向推定装置においても、第１波は、４個のアンテナ１１  乃至１４  の配置面に平行に、かつ、Ｘ軸に対して５０°の方位角方向から到来し、第２波は、４個のアンテナ１１  乃至１４  の配置面に平行に、かつ、Ｘ軸に対して０°の方位角方向から到来し、第１波と第２波の電力が等しく、第１波に対して第２波の相対的に０．２５チップ（Ｔｃ）だけ遅延しているものとする。
【００８０】
さらに、４個の正規化信号発生部２１  乃至２４  の動作、４個の自己相関行列発生部３１  乃至３４  の動作、平均化自己相関行列発生部４の動作、高分解能信号処理部５の動作、相互相関行列発生部６の動作、到来信号発生部７の動作、それに到来角推定部８の動作は、いずれも、既知の電波到来方向推定装置における４個の正規化信号発生部２１  乃至２４  の動作、４個の自己相関行列発生部３１  乃至３４  の動作、平均化自己相関行列発生部４の動作、高分解能信号処理部５の動作、相互相関行列発生部６の動作、到来信号発生部７の動作、それに到来角推定部８の動作と同じである。
【００８１】
高分解能信号処理部５は、前述のようにＭＵＳＩＣ法を用いて信号処理を行うもので、到来信号数と各信号遅延時間を出力し、相互相関行列発生部６は、６個の相互相関行列を出力する。また、到来信号発生部７は、６通りの到来信号を発生し、到来角推定部８は、６通りの到来信号の位相を相互に比較し、最も遅延時間の短い第１波及びそれに続く第２波等を抽出し、抽出した第１波及び第２波等の到来方向（到来天頂角及び到来方位角）を計算し、計算結果を信号出力端子９から出力する。
【００８２】
第１実施例の電波到来方向推定装置は、使用しているアンテナ１１  乃至１４  が４個であるので、相互相関行列発生部６から出力される相互相関行列の組み合わせは全部で６通りである。このとき、遅延時間補正部２６は、各到来信号遅延時間を、次式（１）に従ってその累積正規化２乗誤差が最小になるように修正し、補正到来信号遅延時間を発生し、到来信号発生部７に供給する。
【００８３】
【数２】
0003600459.tif 000004
【００８４】
また、アンテナ１１  乃至１４  が４個（Ｎ＝４）である場合、（ｉ、ｊ）の組み合わせは（２、１）、（３、１）、（４、１）、（３、２）、（４、２）、（４、３）の６通り（Ｍ＝６）である。
【００８５】
第１実施例の電波到来方向推定装置は、図９に図示された既知の電波到来方向推定装置に遅延時間補正部２６を付加した構成のものであり、遅延時間補正部２６において各到来信号遅延時間を各補正到来信号遅延時間に修正しているので、既知の電波到来方向推定装置に比べて各到来信号の到来方向の推定精度を高めることができる。
【００８６】
ここで、到来信号遅延時間を修正して補正到来信号遅延時間を得る状態を、図３に図示された等高線図を用いて説明する。
【００８７】
なお、図３において、各格子の一辺は、遅延時間を調整する際の時間ステップであり、本実施例においては時間ステップを０．０１２５チップ（Ｔｃ）に選んでいる。
【００８８】
最初に、高分解能信号処理部５から出力された第１波の到来信号遅延時間は１６．０５チップ（Ｔｃ）、第２波の到来信号遅延時間は１６．３６チップ（Ｔｃ）であるので、累積正規化２乗誤差は図３の黒丸の位置にある。このとき、その位置の累積正規化２乗誤差は最小になっていない。
【００８９】
そこで、遅延時間補正部２６は、第１波及び第２波の到来信号遅延時間を前記時間ステップ単位で変化させ、変化させる毎に得られた到来信号遅延時間を補正到来信号遅延時間として到来信号発生部７に供給する。このとき、遅延時間補正部２６は、到来信号発生部７から１つの到来信号当たり６通り出力された到来信号を用い、再び、前記式（１）に従った誤差評価を行う。即ち、第１波及び第２波の信号遅延時間を、累積正規化２乗誤差が最小になる方向に前記時間ステップ単位で変化させる。
【００９０】
このような一連の動作は、到来信号の振幅に関する累積正規化２乗誤差が最小になるまで続行され、最終的に累積正規化２乗誤差が図３の白丸の位置にきたときに、到来信号の振幅に関する累積正規化２乗誤差が最小になったものと判断する。このとき、第１波の信号遅延時間は１６．１２５チップ（Ｔｃ）、第２波の信号遅延時間は１６．３７５チップ（Ｔｃ）であると推定され、この白丸の位置における第１波及び第２波の各信号遅延時間の推定誤差はともにゼロである。また、第１波に対する第２波の相対的な信号遅延時間は０．２５チップ（Ｔｃ）であって、初期設定した時間に一致している。さらに、各到来信号遅延時間を遅延時間補正部２６で補正した補正到来信号遅延時間を用いた場合、信号振幅誤差は、第１波において＋０．１５ｄＢであり、第２波において−０．０５ｄＢであるので、殆んど誤差を有していない。
【００９１】
このように、第１実施例の電波到来方向推定装置によれば、高分解能信号処理部５から出力された到来信号遅延時間を遅延時間補正部２６において修正し、到来信号発生部７においては補正到来信号遅延時間を用いて到来信号毎に６通りの到来信号を形成し、到来角推定部８においては１個の到来信号あたり６通りの到来信号を用いて遅延時間が最も短い到来信号、即ち、第１波の到来角の推定を行ったところ、図１０に示されるように、第１波の本来の到来角５０°に対し、推定到来角として４９．５°が得られ、その推定方位誤差が０．５°になり、また、第２波の本来の到来角０°に対し、推定到来角として０．３°が得られ、その推定方位誤差が０．３°になり、既知の電波到来方向推定装置と比べて推定方位誤差を極めて少なくすることができるものである。
【００９２】
次に、図４は、本発明に係わる電波到来方向推定装置の第２実施例の構成を示すブロック図である。
【００９３】
図４に図示の第２実施例の電波到来方向推定装置は、最大のアンテナ開口位置にある２つのアンテナ、例えば、図１０に図示されたアンテナ１１  、１３  及びアンテナ１２  、１４  の２通りの組み合わせに対応した２つの相互相関行列を選択した例を示すものである。
【００９４】
第２実施例の電波到来方向推定装置は、第１実施例の電波到来方向推定装置において用いられている相関相関行列発生部６、到来信号発生部７、到来角推定部８、遅延時間補正部２６の代わりに、それぞれ相関相関行列発生部６’、到来信号発生部７’、到来角推定部８’、遅延時間補正部２６’を用いているものである。この場合、相関相関行列発生部６と相関相関行列発生部６’、到来信号発生部７と到来信号発生部７’、到来角推定部８と到来角推定部８’、遅延時間補正部２６と遅延時間補正部２６’は、それぞれ、同じ位置に同じように接続され、ともに同じ働きをするものである。
【００９５】
なお、図４においては、図１に示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付け、図４に示された第２実施例の電波到来方向推定装置の構成については、前述の第１実施例の電波到来方向推定装置の構成と同じであってその説明と重複するので、これ以上の詳細な説明を省略する。
【００９６】
第２実施例の電波到来方向推定装置は、最大の開口位置にある２つのアンテナの組み合わせは、アンテナ１１  とアンテナ１３  及びアンテナ１２  とアンテナ１４  の２通り（Ｍ＝２）である。このとき、遅延時間補正部２６’は、各到来信号遅延時間を、次式（３）に従ってその累積正規化２乗誤差が最小になるように修正し、補正到来信号遅延時間を発生し、到来信号発生部７’に供給する。
【００９７】
【数３】
0003600459.tif 000005
【００９８】
なお、式（３）において、前記式（１）における相互相関行列の数を６から２に変更した場合、式（３）は式（１）と同じ形になる。
【００９９】
図５は、第２実施例において、到来信号遅延時間を修正して補正到来信号遅延時間を得る状態を表す等高線図である。
【０１００】
図５に図示の等高線図を用い、到来信号遅延時間を修正して補正到来信号遅延時間を得る状態を説明する。
【０１０１】
なお、図５においても、各格子の一辺は、遅延時間を調整する際の時間ステップであり、本実施例においては時間ステップを０．０１２５チップ（Ｔｃ）に選んでいる。
【０１０２】
始めに、高分解能信号処理部５から出力された第１波の到来信号遅延時間は１６．０５チップ（Ｔｃ）、第２波の到来信号遅延時間は１６．３６チップ（Ｔｃ）であるので、累積正規化２乗誤差は図５の黒丸の位置にある。このときに、その位置の累積正規化２乗誤差は最小になっていない。
【０１０３】
遅延時間補正部２６’は、第１波及び第２波の到来信号遅延時間を前記時間ステップ単位で変化させ、変化させる毎に得られた到来信号遅延時間を補正到来信号遅延時間として到来信号発生部７’に供給する。このとき、遅延時間補正部２６’は、到来信号発生部７’から１つの到来信号当たり２通り出力された到来信号を用い、再び、前記式（３）に従った誤差評価を行う。即ち、第１波及び第２波の信号遅延時間を、累積正規化２乗誤差が最小になる方向に前記時間ステップ単位で変化させる。
【０１０４】
このような一連の動作は、到来信号の振幅に関する累積正規化２乗誤差が最小になるまで続行され、最終的に累積正規化２乗誤差が図５の白丸の位置にきたときに、到来信号の振幅に関する累積正規化２乗誤差が最小になったものと判断する。このとき、第１波の信号遅延時間は１６．１２５チップ（Ｔｃ）、第２波の信号遅延時間は１６．３７５チップ（Ｔｃ）であると推定され、この白丸の位置における第１波及び第２波の各信号遅延時間の推定誤差はともにゼロである。また、第１波に対する第２波の相対的な信号遅延時間は０．２５チップ（Ｔｃ）であって、初期設定した時間に一致している。さらに、各到来信号遅延時間を遅延時間補正部２６’で補正した補正到来信号遅延時間を用いた場合、信号振幅誤差は、第１波において＋０．１０ｄＢであり、第２波において−０．１０ｄＢであるので、殆んど誤差がない。
【０１０５】
ここで、図６は、第２実施例における遅延時間補正部２６’及び既知の電波到来方向推定装置における高分解能信号処理部４で得られる信号遅延時間の推定誤差の変化状態の一例を示す特性図であって、第２波の到来方位角を０°に固定し、第１波の到来方位角を０°から１８０°まで変化させた際に得られた特性を示すものである。
【０１０６】
また、図７は、第２実施例及び既知の電波到来方向推定装置において、到来信号発生部７’、７で得られる信号振幅誤差の変化状態の一例を示す特性図であり、第２波の到来方位角を０°に固定し、第１波の到来方位角を０°から１８０°まで変化させた際に得られた特性を示すものである。
【０１０７】
さらに、図８は、本実施例及び既知の電波到来方向推定装置において、到来角推定部８’、８で得られる到来方位角の推定誤差の変化状態の一例を示す特性図であリ、第２波の到来方位角を０°に固定し、第１波の到来方位角を０°から１８０°まで変化させた際に得られた特性を示すものである。
【０１０８】
図６乃至図８において、白菱形点を結んだ曲線ａは、第２実施例の電波到来方向推定装置における特性であり、黒菱形点を結んだ曲線ｂは、既知の電波到来方向推定装置における特性である。
【０１０９】
図６乃至図８を用いて、第２実施例の電波到来方向推定装置と既知の電波到来方向推定装置との各種特性の比較を行う。
【０１１０】
まず、図６に図示されるように、第２波の到来角を０°に固定し、第１波の到来角を０°から１８０°まで変化させたときに得られる信号遅延時間誤差は、既知の電波到来方向推定装置の最大誤差が０．１９Ｔｃ（曲線ｂ参照）であるのに対し、第２実施例の電波到来方向推定装置の最大誤差が０．０５Ｔｃ（曲線ａ参照）になり、本実施例の電波到来方向推定装置の信号遅延時間誤差は大幅に低減されている。
【０１１１】
次に、図７に図示されるように、第２波の到来角を０°に固定し、第１波の到来角を０°から１８０°まで変化させたときに得られる信号振幅誤差は、既知の電波到来方向推定装置の最大誤差が１８．２ｄＢ（曲線ｂ参照）であるのに対し、第２実施例の電波到来方向推定装置の最大誤差が４．４ｄＢ（曲線ａ参照）になり、本実施例の電波到来方向推定装置の信号振幅誤差は大幅に低減されている。
【０１１２】
次いで、図８に示されるように、第２波の到来角を０°に固定し、第１波の到来角を０°から１８０°まで変化させたときに得られる到来方位角の誤差は、既知の電波到来方向推定装置の最大誤差が１５３．０°（曲線ｂ参照）であるのに対し、第２実施例の電波到来方向推定装置の最大誤差が３．２°（曲線ａ参照）になり、本実施例の電波到来方向推定装置の到来方位角の誤差についても、大幅に低減されている。
【０１１３】
このように、第２実施例の電波到来方向推定装置によれば、高分解能信号処理部５から出力された到来信号遅延時間を遅延時間補正部２６’で補正到来信号遅延時間に修正し、到来信号発生部７’はこの補正到来信号遅延時間を用いて相互相関行列単位で到来信号毎に最大の開口位置にある２つのアンテナの組み合わせによる２通りの到来信号を形成し、到来角推定部８’においては２通りの到来信号を用いて遅延時間が最も短い到来信号、即ち、第１波の到来角の推定を行ったところ、図１０に図示されるように、第１波の本来の到来角５０°に対し、推定到来角として４９．５°が得られてその推定方位誤差が０．５°になり、また、第２波の本来の到来角０°に対し、推定到来角として０．３°が得られてその推定方位誤差が０．３°になり、第１実施例と同様の推定方位誤差を極めて少なくすることができる。
【０１１４】
また、第２実施例の電波到来方向推定装置によれば、第１実施例の電波到来方向推定装置と同様の推定方位誤差で各信号電波の到来方向を推定することができるので、第１実施例の電波到来方向推定装置に比べて相互相関行列の数を低減することができ、その分、各部の計算量を減らすことができる。
【０１１５】
なお、前記各実施例においては、信号電波として第１波及び第２波からなる２波が到来した例を挙げて説明したが、本発明の電波到来方向推定装置において到来角の推定処理可能な信号電波の数は２つである場合に限られるものでなく、３つまたはそれ以上の信号電波が到来した場合においても、同様に動作させることが可能である。
【０１１６】
また、前記各実施例においては、４個のアンテナ１１  乃至１４  を用い、それに関連して４個の正規化信号発生部２’１  乃至２’４  及び４個の自己相関行列発生部３１  乃至３４  を用いた例を挙げて説明したが、本発明の電波到来方向推定装置において用いられるアンテナ、正規化信号発生部、自己相関行列発生部の数は４個である場合に限られるものでなく、複数であれば３個以上の数を用いるようにしてもよい。
【０１１７】
さらに、前記各実施例においては、４個のアンテナ１１  乃至１４  が円形に配置された例を挙げて説明したが、本発明の電波到来方向推定装置におけるアンテナの配置は円形である場合に限られるものでなく、格子状の配置やそれ以外の形状の配置であってもよい。
【０１１８】
この他に、前記各実施例においては、各正規化信号発生部２１  乃至２４  が図２に図示される構成のものを用いた例を挙げて説明したが、本発明の電波到来方向推定装置に用いられる各正規化信号発生部は、図２に図示されるような構成のものに限られるものでなく、その構成に類似の構成を有し、類似の動作を行うものであれば、他の構成のものを用いるようにしてもよい。
【０１１９】
また、前記各実施例においては、高分解能信号処理部５で行われる信号処理にＭＵＳＩＣ法を用いた例を挙げて説明したが、本発明の電波到来方向推定装置に用いられる高分解能信号処理部５は、ＭＵＳＩＣ法を用いたものに限られるものでなく、高い時間的信号分解能を有するものであれば、他の方法を用いたものであってもよい。
【０１２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、高分解能信号処理部から出力された到来信号数（Ｋ個）及びＫ個の到来信号遅延時間を到来信号発生部に供給し、到来信号発生部においてＫ個の到来信号をそれぞれＭ通り発生する際に、各Ｍ通り発生したＫ個の到来信号の振幅に基づき、所定ステップに従って、それらの累積正規化２乗誤差が最小になるようにＫ個の到来信号遅延時間を順次補正してＫ個の補正到来信号遅延時間に変換した後で到来信号発生部に供給し、到来信号発生部においては、この補正到来信号遅延時間を用いてＫ個の到来信号をそれぞれＭ通り発生させるようにしているので、Ｎ個の正規化信号発生部から出力されるＮ個の正規化信号中の雑音成分に起因した到来信号遅延時間のオフセットや高分解能信号処理部から出力されるＫ個の到来信号遅延時間のオフセットを、各到来信号遅延時間を各補正到来信号遅延時間に補正することにより実質的になくすことができ、その結果、到来信号発生部からそれぞれＭ通り発生されるＫ個の到来信号に含まれる誤差成分が除去され、到来角推定部において、常時、Ｋ個の到来信号の到来方向を正確に推定できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電波到来方向推定装置の第１実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】第１及び第２実施例における正規化信号発生部の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】第１実施例の電波到来方向推定装置に到来した第１波及び第２波の信号電波の信号遅延時間に対する累積正規化２乗誤差の一例を示す等高線図である。
【図４】本発明による電波到来方向推定装置の第２実施例の構成を示すブロック図である。
【図５】第２実施例の電波到来方向推定装置に到来した第１波及び第２波の信号電波の信号遅延時間に対する累積正規化２乗誤差の一例を示す等高線図である。
【図６】第２実施例及び既知の電波到来方向推定装置における第１波の到来方位角に対する遅延時間推定誤差の変化状態の一例を示す特性図である。
【図７】第２実施例及び既知の電波到来方向推定装置における第１波の到来方位角に対する信号振幅誤差の変化状態の一例を示す特性図である。
【図８】第２実施例及び既知の電波到来方向推定装置における第１波の到来方位角に対する到来方位角の推定誤差の変化状態の一例を示す特性図である。
【図９】既知の電波到来方向推定装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】４つのアンテナの配置状態と信号電波の到来状態の一例を示す構成図である。
【図１１】送信側でＰＮ符号により拡散変調されさらに帯域制限して得た帯域制限拡散変調信号及び参照信号発生部が発生する参照信号の一例を示す信号波形図である。
【図１２】ベースバンド（ＢＢ）拡散変調信号の一例を示す信号波形図である。
【図１３】周波数領域参照信号の一例を示す信号波形図である。
【図１４】周波数領域受信信号の一例を示す信号波形図である。
【図１５】雑音成分を含んだ正規化信号及び雑音成分を除去した正規化信号の一例を示す信号波形図である。
【図１６】高分解能信号処理部から出力される遅延時間を含んだ相関計量信号の一例を示す信号波形図である。
【符号の説明】
１１  〜１４    アンテナ
２１  〜２４    正規化信号発生部
３１  〜３４    自己相関行列発生部
４  平均化自己相関行列発生部
５  高分解能信号処理部
６、６’  相互相関行列発生部
７、７’  到来信号発生部
８、８’  到来角推定部
９  信号出力端子
１０  受信部
１１  第１フーリエ変換部
１２  第１フィルタ手段
１３  参照信号発生部
１４  第２フーリエ変換部
１５  第２フィルタ手段
１６  除算部
１７  雑音除去処理部
１８  ベースバンド（ＢＢ）信号発生部
１９  アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換部
２０  メモリ
２１  フーリエ変換部
２２  雑音除去部
２３  逆フーリエ変換部
２４  受信信号入力端子
２５  正規化信号出力端子
２６、２６’  遅延時間補正部
２７  周波数窓乗算部
２８  周波数窓除算部
【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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