(57)【要約】【課題】  従来の複数センサを用いた方法において、遠方からの発信源の到来方向を測定する場合、センサのビーム幅に応じた観測誤差が生じてしまう。【解決手段】  方探センサ１が取り付けられたプラットフォーム２を高高度に２つ以上位置させ、方探センサの間隔を広く配置して、不審電波を探知するために方探センサ１を発信源３に対して指向させる。各方探センサ１により探知された発信源３の到来方向及び位置情報は解析装置４へと出力し、方探センサ１を搭載したプラットフォーム２は高度に位置しており、発信源３からの電波を受信する距離方向の領域は、センサの垂直方向のビーム幅に依存する。よって、距離方向の観測領域を精度良く特定することができ、各方探センサ１の位置、信号の到来方向及び観測領域から交差する点を測定することにより、遠方の発信源３の位置を特定することができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発信源からの探知信号を受信する方探センサと、
上記方探センサが受信可能な地球表面上の観測可能領域を有し、目標までの観測距離にほぼ等しくなる高度に配置され、上記方探センサを１個以上搭載した２台以上のプラットフォームと、
複数台の上記方探センサの位置から、発信源が存在可能な観測可能領域を、上記方探センサが受信する信号の到来方向へ見込んで検出することにより、発信源の位置を特定する解析装置と、
を具備することを特徴とする方探システム。
【請求項２】
上記プラットフォームは、
人工衛星、あるいは、高度に位置することが可能な航空機であることを特徴とする請求項１記載の方探システム。
【請求項３】
上記解析装置は、
航空機、あるいは、人工衛星に搭載されたことを特徴とする請求項１記載の方探システム。
【請求項４】
上記プラットフォームは、
上記方探センサに搭載された受信アンテナと、
上記受信アンテナで受信し、信号の増幅、周波数変換、アナログ−デジタル変換の処理を行う受信機と、
信号の到来方向を測定する信号処理部と、
上記信号処理部で測定された到来方向の測定結果と上記受信アンテナの指向方向から、地表面からの電波が受信できる領域を算出する観測領域演算部と、
電波の到来方向及び上記観測領域演算部で算出された観測領域から上記発信源の存在範囲を特定する探知情報としてアンテナを介して出力する送信機と
を具備し、
上記解析装置は、
上記送信機から出力された探知情報を受信するアンテナと、
上記アンテナで受信した信号を増幅、周波数変換、アナログ−デジタル変換の処理を実施する受信機と、
各上記方探センサから出力された信号を統合化して上記発信源の位置を測定する位置測定部と、
上記位置測定部で測定する情報を表示する表示器と、
を具備することを特徴とする請求項１〜請求項３のいづれか1項に記載の方探システム。
【請求項５】
上記送信機は、
電波の到来方向及び上記観測領域演算部で算出された観測領域から上記発信源の存在範囲を特定する探知情報としてアンテナを介して出力するとともに、上記発信源の位置情報をフィードバックする送受信機と、
上記送受信機にてフィードバックされた位置情報により上記受信アンテナのビーム幅及び受信ビーム方向を制御するアンテナ制御部と、
で構成され、
上記受信機は、
上記位置測定部によって、求められた上記発信源の位置を上記アンテナを経由して上記方探センサに出力する送受信機で構成される
ことを特徴とする請求項３記載の方探システム。
【請求項６】
上記アンテナ制御部は、
上記送受信機から出力され、各上記方探センサ間の絶対時刻を統一するための同期信号を付加した情報により上記受信受信機の時間の管理を行う同期信号部で構成されることを特徴とする請求項４記載の方探システム。
【請求項７】
上記位置測定部は、
各上記方探センサにて得られた上記発信源の位置の重心を求めることで算出することを特徴とする請求項３〜請求項５のいづれか1項に記載の方探システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電波の到来方向及び位置を探知する方探システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
妨害電波や不審電波の到来方向及び位置を測定し、それらの発信源の監視、取り締まりを行う方探システムが電波監視として多数存在している。
このようなシステムにおいて、一般的に、三角測量の原理を用い、複数のセンサから得られた発信源の到来方向の交差する点を測定することで、発信源の位置を特定する方法があり、また、複数のセンサからの電波の到来時間差により、発信源の位置を特定する方法もある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
人工衛星に方探センサを搭載して発信源の電波を抑圧するシステム（例えば、特許文献２参照）が考えられているが、数１００ｋｍといった遠方からの発信源の位置を特定するシステムはこれまでになかった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２６７７３２号公報（第３図）
【特許文献２】特開平１１−２６１４６４号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の複数センサを用いた方法において、遠方からの発信源の到来方向を測定する場合、センサのビーム幅に応じた観測誤差が生じるという問題がある。
【０００６】
この発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、遠方からの発信源の位置を特定する方探システムを構築することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この第１の発明の方探システムは、発信源からの探知信号を受信する方探センサと、上記方探センサが受信可能な地球表面上の観測可能領域を有し、目標までの観測距離にほぼ等しくなる高度に配置され、上記方探センサを１個以上搭載した２台以上のプラットフォームと、複数台の上記方探センサの位置から、発信源が存在可能な観測可能領域を、上記方探センサが受信する信号の到来方向へ見込んで検出することにより、発信源の位置を特定する解析装置と、を具備するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、方探センサを一個以上搭載した２台以上のプラットフォームから発信源を探知し、そのデータを解析して位置を特定することによって、数１００ｋｍといった遠方からの発信源の位置が特定可能になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は方探センサ間の幅が狭い場合の位置特定誤差を示した図、図２は方探センサ間の幅が広い場合の位置特定誤差を示した図であり、１は方探センサである。
【００１０】
方探センサ１においては、電波の到来方向を探知する際に、センサのビーム幅に応じた観測誤差が発生する。
この際、図１に示すように発信源までの距離と比較して方探センサ１の間隔が狭いと、発信源の位置を特定する際の誤差が大きくなり、また、図２のように方探センサ１の間隔が発信源までの距離に対応して比較的広く位置できる場合には、位置特定誤差は小さくなる。
【００１１】
従って、距離数１００ｋｍといった遠方からの発信源の位置を特定するためには、それに対応して広い間隔でセンサを配置する必要があり、地上への設置は困難である。
【００１２】
図３は実施の形態１による方探システムの構成を示したものであり、２はプラットフォーム、３は発信源、４は解析装置であり、１は図１の説明と同じものである。
【００１３】
方探センサ１を有する人工衛星などの複数のプラットフォーム２と、複数のプラットフォーム２からの方探結果から発信源３の位置を特定するための解析装置４から構成される。
また、図に記載する方探センサ１、プラットフォーム２及び解析装置４には、各種の設備が設けられているが、ここではこの発明の要旨とする部分のみを説明する。
【００１４】
図３に示すように、方探センサ１が取り付けられたプラットフォーム２を高高度に２つ以上位置させる。
例えば、約５００Ｋｍ程度の高高度に位置させることで、方探センサ１の間隔を広く配置することができる。
不審電波を探知すると、各プラットフォーム２は方探センサ１を発信源３に対して指向させる。
【００１５】
なお、プラットフォーム２は人工衛星でなく、高高度に位置することが可能な航空機でもよい。
【００１６】
また、解析装置４は地上設置のものではなく、航空機あるいは人工衛星に搭載されたものでもよい。
【００１７】
各方探センサ１により探知された発信源３の到来方向及び位置（探知情報）は解析装置４へと出力される。
その際、方探センサ１を搭載したプラットフォーム２は高高度に位置しており、発信源３からの電波を受信する距離方向の領域は、センサの垂直方向のビーム幅に依存する。
【００１８】
従って、地上あるいは低高度から観測をする方探センサ１と比較して、発信源３の位置特定の際に、距離方向の観測領域を特定することができる。
解析装置４において各方探センサ１の位置、信号の到来方向及び観測領域から図２のように交差する点を測定することで、発信源３の位置を特定することができる。
【００１９】
図４は実施の形態１による方探システムの動作を示した図であり、５は受信アンテナ、６は受信機、７は信号処理部、８は観測領域演算部、９は送信機、１０はアンテナ、１１はアンテナ、１２は受信機、１３は位置測定部、１４は表示器であり、２は図３と同じものである。
【００２０】
図４において、動作を説明する。
方探センサ１における受信アンテナ５において目標からの電波を受信する。
受信された電波は受信機６にて信号の増幅、周波数変換、アナログ−デジタル変換等の適切な処理が行われた後、信号処理部７により信号の到来方向の測定を行う。
その到来方向の測定結果と受信アンテナ５の指向方向から、観測領域演算部８にて、図５に示すように、地表面からの電波が受信できる領域を算出する。
【００２１】
観測可能領域は式（１）のｘを求めるこてで算出することができる。
【００２２】
【数１】
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【００２３】
ここで、高高度の移動プラットフォーム２が、例えば、ｙ＝５００ｋｍの場合、近距離側の観測距離ｄ＝５００ｋｍで観測した場合、受信ビーム幅αを１°とすると、受信ビームの観測可能領域ｘは約１７ｋｍとなり、目標の存在圏を狭い範囲に特定できる。
【００２４】
しかし、図６に示すように、近距離側の観測距離ｄ＝５００ｋｍで観測し、高度がｙ＝５０ｋｍの場合、観測可能領域ｘは約１０７ｋｍとなり、目標の存在圏を特定する精度が劣化する。従って、高高度から探知することが望ましいことになる。
【００２５】
ただし、式（５）から分かるように、観測可能領域ｘは近距離側の観測距離ｄで正規化した高度Ｙに対して、極値を持っているので、最適な値が存在することは明らかである。
ここで、式（５）について、距離側の観測距離ｄ＝５００ｋｍ、受信ビーム幅α＝１°の場合の観測可能領域ｘを正規化した高度Ｙに対するグラフを書いたのが図１０であり、Ｙ＝１の場合にｘが最小値をとることが分かる。
これは、Ｙ＝１、つまり、ｙ＝ｄにおいて、最も良い条件であり、この時に最も狭いビームで目標を検出できることを表していることが分かる。
【００２６】
これらの数値は、地表面を直線として計算した概略値であり、実際は地球の丸みを考慮した計算を実施する必要がある。
また、観測された電波の到来方向をより精密に特定するために、ＭＵＳＩＣ等の超分解能アルゴリズムを用いることも可能である。
【００２７】
電波の到来方向及び観測領域から発信源３の存在範囲を特定した結果を、探知情報として送信機９及びアンテナ１０を介して解析装置４に出力する。
探知情報は解析装置４におけるアンテナ１１にて受信された後、受信機１２にて信号の増幅、周波数変換、アナログ−デジタル変換等の適切な処理を実施する。
【００２８】
各方探センサ１から出力された信号は、位置測定部１３にて統合化された後、発信源３の位置を表示器１４にて表示する。
位置測定部１３における統合化の手法として、例えば各センサにて得られた発信源３の位置の重心を求める方法があげられるが、他の手法を用いてもよい。
【００２９】
実施の形態２．
図７は実施の形態２による方探システムの動作を示した図であり、１５は送受信機、１６は送受信機、１７はアンテナ制御部であり、５〜１４は実施の形態１と同じもので、２は図３と同じものである。
【００３０】
図７において、解析装置４における位置測定部１３にて求められた発信源３の位置を送受信機１５及びアンテナ１１を経由してプラットフォーム２における方探センサ１に出力する。
【００３１】
方探センサにおいて、アンテナ１０及び送受信機１６を介して受信した発信源３の位置情報にあわせてアンテナ制御部１７にて受信ビームを制御することにより、発信源３の位置特定精度を向上させることができる。
【００３２】
高高度からの電波捜索においては、図４に示したように受信ビーム幅が狭いと目標存在圏の特定精度は向上するが、捜査可能な領域が狭くなってしまう。
そのため、この実施の形態に示す手法により、捜索初期においては広いビーム幅で広域を捜査し、電波を探知した際には、解析装置４の情報をもとに各方探センサ１の受信ビーム幅及び受信ビーム方向を制御する。
これにより、徐々に発信源３の位置を収束させ、最終的には発信源３の位置を特定することができる。
【００３３】
実施の形態３．
図８は実施の形態３による方探システムの動作を示した図であり、１８は同期信号部であり、５〜１４は実施の形態１と同じもので、１５〜１７は実施の形態２と同じもので２は図３と同じものである。
【００３４】
図８において、不審電波を受信した際に、時刻を同期する同期信号１８を付加することにより、各方探センサ２の間の絶対時刻を統一する。
この信号をもとに、解析装置４において、各方探センサ２の間での電波の到来時刻差から、発信源の正確な距離を算出することができる。
【００３５】
図９は方探センサの位置により発生するアンビギュイティの説明図であり、１９は方探センサＡ、２０は方探センサＢであり、３は図３と同じものである。
【００３６】
通常、このような電波の到来時刻差を計測する場合には、発信源から各方探センサの間の距離にはアンビギュイティが発生し、正確な位置を求めることができなかった。
例えば、図９に示すように２つの方探センサＡ１９及びＢ２０にあった場合、発信源３と方探センサＡ１９の間よりも、発信源３と方探センサＢ２０の距離が遠いため、方探センサＢ２０においては、発信源３のパルス信号が２つ分遅れて到来することになる。
この場合、発信源までの絶対距離を求めるためには、多数の方探センサを用い、距離のアンビギュイティを予測する必要があった。
【００３７】
しかし、実施の形態９では、方探センサが高高度に位置しており、受信ビームの照射領域を算出できるため、距離のアンビギュイティが発生せずに、正確な距離を求めることができ、時刻を同期するすることにより、各方探センサの間の絶対時刻を統一することができ、各方探センサの間での電波の到来時刻差から、発信源の正確な距離を算出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】方探センサ間の幅が狭い場合の位置特定誤差を示した図である。
【図２】方探センサ間の幅が広い場合の位置特定誤差を示した図である。
【図３】実施の形態１による方探システムの構成を示した図である。
【図４】実施の形態１による方探システムの動作を示した図である。
【図５】方探センサの高度が高い場合の距離方向の観測領域を示した図である。
【図６】方探センサの高度が低い場合の距離方向の観測領域を示した図である。
【図７】実施の形態２による方探システムの動作を示した図である。
【図８】実施の形態３による方探システムの動作を示した図である。
【図９】方探センサの位置により発生するアンビギュイティの説明図である。
【図１０】高度に対する目標存在圏を表した図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  方探センサ、  ２  プラットフォーム、  ３  発信源、  ４  解析装置、  ５  受信アンテナ、  ６  受信機、  ７  信号処理部、  ８  観測領域演算部、  ９  送信機、  １０  アンテナ、  １１  アンテナ、  １２  受信機、  １３  位置測定部、  １４  表示器、  １５  送受信機、  １６  送受信機、  １７  アンテナ制御部、  １８  同期信号部、  １９  方探センサＡ、  ２０  方探センサＢ。
【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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