(57)【要約】【課題】  スペクトラム拡散信号のような電力密度の弱い信号を検出するため、拡散コードを推定して逆拡散し、電波発生源を容易に特定し可視化することを可能にする。  【解決手段】  スペクトラム拡散方式の信号を受信し、周波数変換してデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、基コード信号（親コード）を発生し、その基コード信号の一部を修正して修正コード信号（子コード）を生成し、基コード信号と修正コード信号を用いてデジタルデータの逆拡散処理を行い、逆拡散後の受信信号レベルが良好なコード信号を新たな基コード信号として交代させ、順次修正を繰り返して拡散コードを推定し、推定した拡散コードによってデジタルデータを復調する逆拡散処理部と、を具備してなる。【選択図】  図１
2006340213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペクトラム拡散方式の信号を受信する受信部と、
前記受信部で受信した信号を周波数変換してデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、
基コード信号を発生し、その基コード信号の一部を修正して修正コード信号を生成し、前記基コード信号と修正コード信号を用いて前記デジタルデータの逆拡散処理を行い、逆拡散後の受信信号レベルが良好なコード信号を新たな基コード信号として交代させ、順次修正を繰り返して拡散コードを推定し、推定した拡散コードによって前記デジタルデータを復調する逆拡散処理部と、を具備してなるスペクトラム拡散信号復調装置。
【請求項２】
前記逆拡散処理部は、乱数発生器からの乱数によって前記基コード信号の一部を修正することを特徴とする請求項１記載のスペクトラム拡散信号復調装置。
【請求項３】
スペクトラム拡散方式の信号を受信するステップと、
前記受信した信号を周波数変換して、デジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換ステップと、
基コード信号を発生し、その基コード信号の一部を修正して修正コード信号を生成し、前記基コード信号と修正コード信号を用いて前記デジタルデータの逆拡散処理を行い、逆拡散後の受信信号レベルが良好なコード信号を新たな基コード信号として交代させ、順次修正を繰り返して拡散コードを推定する推定ステップと、
推定した拡散コードによって前記デジタルデータを復調する逆拡散処理ステップと、を具備してなるスペクトラム拡散信号復調方法。
【請求項４】
前記推定ステップは、乱数発生器からの乱数によって前記基コード信号の一部を修正することを特徴とする請求項３記載のスペクトラム拡散信号復調方法。
【請求項５】
スペクトラム拡散方式の信号を基準のアンテナで受信するとともに、複数のアンテナ素子を含むアレーアンテナで順次受信する受信部と、
前記受信部で受信した信号を周波数変換し、前記基準のアンテナで受信した信号に対応する第１のデジタルデータと、前記アレーアンテナで受信した信号に対応する第２のデジタルデータを出力するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部によって変換されたデジタルデータを復調するための拡散コードを推定して逆拡散処理を行う逆拡散処理部と、
前記逆拡散処理部で復調した前記第１，第２のデジタルデータを高速フーリエ変換処理し、それぞれの複素振幅から複素相関値を算出し、その算出結果を基に電波発生源を推定し波源画像を生成する演算処理部と、
前記波源画像を表示する表示部と、を具備してなる電波発生源可視化装置。
【請求項６】
前記逆拡散処理部は、基コード信号を発生し、その基コード信号の一部を修正して修正コード信号を生成し、前記基コード信号と修正コード信号を用いて前記デジタルデータの逆拡散処理を行い、逆拡散後の受信信号レベルが良好なコード信号を新たな基コード信号として交代させ、順次修正を繰り返して拡散コードを推定し、推定した拡散コードによって前記デジタルデータを復調することを特徴とする請求項５記載の電波発生源可視化装置。
【請求項７】
前記演算処理部は、前記Ａ／Ｄ変換部からの第１，第２のデジタルデータを高速フーリエ変換処理し、複素振幅から振幅情報を取り除いてそれぞれの複素相関値を算出し、その算出結果を基に電波発生源を推定し波源画像を生成することを特徴とする請求項５記載の電波発生源可視化装置。
【請求項８】
前記Ａ／Ｄ変換部からの前記第１，第２のデジタルデータを高速フーリエ変換処理し、前記Ａ／Ｄ変換部によって変換されたデジタルデータから平均ノイズレベルを算出する平均ノイズレベル算出部と、前記デジタルデータを高速フーリエ変換してスペクトラムを求め、このスペクトラムから前記平均ノイズレベルを引き去ってスペクトラムを平均化するスペクトラム平均化処理部とを有し、前記スペクトラム平均化処理により信号レベルに対するノイズレベルの比を小さくして信号を検出し、この検出結果を前記逆拡散処理部に入力することを特徴とする請求項５記載の電波発生源可視化装置。
【請求項９】
スペクトラム拡散方式の信号を基準のアンテナで受信するとともに、複数のアンテナ素子を含むアレーアンテナで順次受信する受信ステップと、
前記受信した信号を周波数変換し、前記基準のアンテナで受信した信号に対応する第１のデジタルデータと、前記アレーアンテナで受信した信号に対応する第２のデジタルデータを出力するＡ／Ｄ変換ステップ部と、
前記Ａ／Ｄ変換ステップによって変換されたデジタルデータを復調するための拡散コードを推定し、逆拡散処理を行うステップと、
前記逆拡散処理によって復調した前記第１，第２のデジタルデータを高速フーリエ変換処理し、それぞれの相関値を算出し、その算出結果を基に電波発生源を推定し波源画像を生成する演算処理ステップと、を具備し、
前記波源画像を表示部に表示するようにした電波発生源可視化方法。
【請求項１０】
前記逆拡散処理のステップは、基コード信号を発生し、その基コード信号の一部を修正して修正コード信号を生成し、前記基コード信号と修正コード信号を用いて前記デジタルデータの逆拡散処理を行い、逆拡散後の受信信号レベルが良好なコード信号を新たな基コード信号として交代させ、順次修正を繰り返して拡散コードを推定し、推定した拡散コードによって前記デジタルデータを復調することを特徴とする請求項９記載の電波発生源可視化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペクトラム拡散信号復調装置及び復調方法に関し、さらに違法電波の発生源や不要輻射等の電波の発生源を推定して、その位置を可視化して表示する際に、スペクトラム拡散信号のような電力密度の弱いノイズレベル以下の信号を受信可能にした電波発生源可視化装置及び電波発生源可視化方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、不法電波や不要輻射等の電波発生源を探査するためには、指向性アンテナや電界プローブ等を受信機に接続して、受信レベルが最大となる部位を探索し、いわば手探りで電波発生源を特定していた。また、アレーアンテナを用いた電波発生源可視化装置が使用されている。その一般的な手法は、基準のアンテナと、平面上に配列したアレーアンテナとで電波を受信し、受信した電波を用いて電波到来方向を推定し、可視化処理するシステムである。電波到来方向の推定結果は画面上に表示されるか、または推定値（仰角、方位角）が呈示される。例えば、特許文献１には、ホログラフィの原理に基いて波源画像を可視化するため、フーリエ変換によるスペクトルを得る例が記載されている。
【０００３】
一方、スペクトラム拡散信号（直接拡散：Direct Sequence）は、キャリアを拡散符号で広帯域な周波数帯へ拡散するため、単位周波数あたりのエネルギー密度が低くなり、スペクトラムを見ただけでは検出できない場合もある。スペクトラム拡散信号のエネルギー密度がノイズレベル以下になった場合でも、拡散コードを知っていれば、逆拡散処理を行うことで狭帯域化され、検出可能なキャリアとすることも可能であるが、拡散コードが不明な場合は、微弱なスペクトラム拡散信号は検出すら不可能であり、電波の到来方向を推定することは難しい。
【０００４】
特許文献１には、電波ホログラフィ法による波源像を可視化する方法が記載されているものの、ノイズレベル以下のスペクトラム拡散信号の電波発生源を特定するための装置については、開示されていない。
【０００５】
また、特許文献２には、入力信号を中間周波数に変換し、帯域フィルタを介して出力し、この中間周波数信号に対して高速フーリエ変換処理を行い、高速フーリエ変換出力における中間周波数帯域内のスペクトラムデータの値に基いて入力された信号の出現又は消滅を判定する手段を備えた信号検出装置が示されている。しかしながら、特許文献２では、ノイズレベル以上の信号検出には適しているが、電力密度の弱いノイズレベル以下の信号を検出するための手法については、開示されていない。
【特許文献１】特開平９−１３４１１３号公報
【特許文献２】特開２００１−２５７６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電波発生源可視化装置では、スペクトラム拡散信号のような変調波を検出する場合、電力密度の低いノイズレベル以下になった信号を検出することは困難であり、電波発生源を特定することが難しかった。
【０００７】
本発明は、スペクトラム拡散信号のような電力密度の弱いノイズレベル以下の信号を検出可能なスペクトラム拡散信号復調装置及び復調方法と、それを利用して電波発生源を容易に特定し可視化することが可能な電波発生源可視化装置及び電波発生源可視化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明のスペクトラム拡散信号復調装置は、スペクトラム拡散方式の信号を受信する受信部と；前記受信部で受信した信号を周波数変換してデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と；基コード信号を発生し、その基コード信号の一部を修正して修正コード信号を生成し、前記基コード信号と修正コード信号を用いて前記デジタルデータの逆拡散処理を行い、逆拡散後の受信信号レベルが良好なコード信号を新たな基コード信号として交代させ、順次修正を繰り返して拡散コードを推定し、推定した拡散コードによって前記デジタルデータを復調する逆拡散処理部と；を具備してなる。
【０００９】
また、本願発明のスペクトラム拡散信号復調方法は、スペクトラム拡散方式の信号を受信するステップと；前記受信した信号を周波数変換して、デジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換ステップと；基コード信号を発生し、その基コード信号の一部を修正して修正コード信号を生成し、前記基コード信号と修正コード信号を用いて前記デジタルデータの逆拡散処理を行い、逆拡散後の受信信号レベルが良好なコード信号を新たな基コード信号として交代させ、順次修正を繰り返して拡散コードを推定する推定ステップと；推定した拡散コードによって前記デジタルデータを復調する逆拡散処理ステップと；を具備してなる。
【００１０】
さらに本発明の電波発生源可視化装置は、スペクトラム拡散方式の信号を基準のアンテナで受信するとともに、複数のアンテナ素子を含むアレーアンテナで順次受信する受信部と；前記受信部で受信した信号を周波数変換し、前記基準のアンテナで受信した信号に対応する第１のデジタルデータと、前記アレーアンテナで受信した信号に対応する第２のデジタルデータを出力するＡ／Ｄ変換部と；前記Ａ／Ｄ変換部によって変換されたデジタルデータを復調するための拡散コードを推定して逆拡散処理を行う逆拡散処理部と；前記逆拡散処理部で復調した前記第１，第２のデジタルデータを高速フーリエ変換処理し、それぞれの複素振幅から複素相関値を算出し、その算出結果を基に電波発生源を推定し波源画像を生成する演算処理部と；前記波源画像を表示する表示部と、を具備してなる。
【００１１】
また、本発明の電波発生源可視化方法は、スペクトラム拡散方式の信号を基準のアンテナで受信するとともに、複数のアンテナ素子を含むアレーアンテナで順次受信する受信ステップと；前記受信した信号を周波数変換し、前記基準のアンテナで受信した信号に対応する第１のデジタルデータと、前記アレーアンテナで受信した信号に対応する第２のデジタルデータを出力するＡ／Ｄ変換ステップ部と：前記Ａ／Ｄ変換ステップによって変換されたデジタルデータを復調するための拡散コードを推定し、逆拡散処理を行うステップと；前記逆拡散処理によって復調した前記第１，第２のデジタルデータを高速フーリエ変換処理し、それぞれの相関値を算出し、その算出結果を基に電波発生源を推定し波源画像を生成する演算処理ステップと；を具備してなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電力密度の低いスペクトラム拡散信号を受信する際に、拡散コードを推定してスペクトラム拡散信号を復調することができ、電波の到来方向を容易に推定し可視化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に関わる電波発射源可視化装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【００１４】
電波発生源可視化装置１は、概略的には、リファレンスアンテナ１０、アレーアンテナ１１、アンテナ切換部２０、受信部３０、３１、周波数変換部４０、Ａ／Ｄ変換部５０、信号検出部６０、逆拡散処理部７０、演算処理部８０、及び表示部９０から構成されている。
【００１５】
アレーアンテナ１１は、平面上の縦横方向に二次元的に配列した複数(例えば縦６個×横６個)のアンテナ素子(例えばダイポールアンテナ)１２１〜１２ｎを有し、リファレンスアンテナ１０、アレーアンテナ１１は、同一周波数帯を測定可能な受信アンテナである。アンテナ素子の形状・種類、周波数範囲、ゲイン、アンテナ素子の総数、アンテナ素子を配置するための間隔などは、測定対象、測定目的などにより任意に設定される。また、アレーアンテナ１１の反対面から入射する電波の入感を抑えるため、アレーアンテナ１１を配置した面は反射板とする必要がある。
【００１６】
また、アレーアンテナ１１のアンテナ素子１２１〜１２ｎの内のいずれか１つをリファレンスアンテナ１０として利用することも可能である。この場合は、アレーアンテナの素子数は１だけ減るが、リファレンスアンテナ１０を別に取り付けるための機械的な構造が不要となる。
【００１７】
リファレンスアンテナ１０で受信した電波は第１の受信部３０に供給され、アレーアンテナ１１で受信した電波は、アンテナ切換部２０で順次に切換え選択され、第２の受信部３１に供給される。第１，第２の受信部３１，３２は、ＡＧＣ回路を含み、到来した電波をその強度に応じて増幅し、レベル調整して一定のレベルで出力する。受信部３１，３２で受信した電波は、周波数変換部４０で増幅するとともに、中間周波数（ＩＦ周波数）に変換し、周波数変換後の信号をＡ／Ｄ変換部５０でデジタル信号に変換する。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換部５０においては、リファレンスアンテナ１０、及びアレーアンテナ１１で選択されたアンテナ素子からの受信信号を同時サンプリングによりＡ／Ｄ変換し、デジタル化されたデータは、信号検出部６０に供給される。
【００１９】
信号検出部６０は、平均ノイズレベル算出部６１とスペクトラム平均化処理部６２を有し、平均ノイズレベル算出部６１は、Ａ／Ｄ変換された信号から平均ノイズレベルを算出するもので、スペクトラム平均化処理部６２は、スペクトラムから平均ノイズレベルを引き去ってスペクトラムを平均化するものである。このスペクトラム平均化処理により、信号レベルに対するノイズレベルの比を小さくすることができ、信号を検出することが容易になる。
【００２０】
逆拡散処理部７０は、スペクトラム拡散信号の拡散コードを遺伝的アルゴリズムにより推定するもので、拡散コードに近いコードを得て逆拡散を行い、信号を復調する。
【００２１】
演算処理部８０は、この復調信号を用いて電波の到来方向を推定して波源を示す画像（以下波源画像）を生成し、表示部９０に表示するもので、アレーアンテナ１１で受信した信号をアンテナ切換部２０で順次切換えて選択した信号と、リファレンスアンテナ１０で受信した受信波間の位相差を検出して電波の到来方向を推定する。
【００２２】
演算処理部８０は、演算部８１と、ＣＰＵ８２、メモリ８３を有し、演算部８１は、リファレンスアンテナ１０とアレーアンテナ１１で受信した信号の周波数スペクトルを解析するスペクトル解析部と電波到来方向推定部を含み、スペクトル解析部は、各受信部で受信した信号の周波数別の強度を解析し、受信信号の周波数を推定する。また、電波到来方向推定部は、リファレンスアンテナ１０とアレーアンテナ１１の各アンテナ素子で受信した電波の位相情報の相関値を計算し、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理することにより、電波発生源の位置を推定して可視化するもので、例えば電波ホログラフィ法が用いられる。
【００２３】
図２は、図１の電波発生源可視化装置１の全体的な処理フローを示すものである。図２において、ステップＳ１１では、信号処理検出処理部６０において信号検出処理を行い、ステップＳ１２では逆拡散処理部７０において逆拡散処理を行う。ステップＳ１３では演算処理部８０において電波の到来方向を推定処理して波源画像を生成し、ステップＳ１４では表示部８０において波源画像を２次元画像化して表示する。
【００２４】
以下、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３における各処理の詳細について説明する。図３は信号検出部６０の処理フローを示す。ステップＳ１１１でデジタルデータの取得を行い、ステップＳ１１２で平均ノイズレベル算出処理を行う。ステップＳ１１３ではスペクトラム平均化処理を行い、ステップＳ１１４で、検出したスペクトラム拡散信号の中心周波数についての情報を得る。
【００２５】
具体的に説明すると、ステップＳ１１１において、アンテナ１０で受信された信号は、受信部３０、周波数変換部４０、Ａ／Ｄ変換部５０を経てデジタルデータに変換される。
【００２６】
ステップＳ１１２では、ステップＳ１１１で得られたデジタルデータをＦＦＴ（高速フーリエ変換）しスペクトラムを求め、平均ノイズレベルＮ０を算出する。平均ノイズレベルＮ０を算出する方法はいくつかあるが、ここでは、一例を示す。
【００２７】
平均ノイズレベルＮ０を算出するために、スペクトラムのヒストグラムを作成する。ヒストグラムは、スペクトラムの最大値と最小値を何分割かしたときの度数分布とする。度数分布を正規化して累積分布をとったとき、累積分布が予め設定された閾値（例えば０．５）を超えるときのレベルを平均ノイズレベルＮ０とすることができる。閾値は、任意に設定できる。
【００２８】
こうして、平均ノイズレベルが算出された後、次のステップＳ１１３では、ステップＳ１１２で算出した平均ノイズレベルＮ０をスペクトラムから引き去ってから平均化を行う。平均化の回数は任意に設定できる。
【００２９】
このように、信号検出部６０では、平均ノイズレベルを引き去ってから平均化することにより、信号レベルに対するノイズレベルの比が小さくなるため、信号レベルが積み重ねされる。これにより、ノイズレベル以下の微小な信号が検出可能となる。
【００３０】
図４は、信号検出部６０の動作原理を説明する説明図である。図３において、信号レベルをＳとし、ノイズレベルをＮ１とすると、観測されるスペクトラムは、信号レベルＳとノイズレベルＮ１の和となる。また、平均ノイズレベルをＮ０とする。
【００３１】
信号レベルＳとノイズレベルＮ１の和（Ｓ＋Ｎ１）と、ノイズレベルＮ１の比を考えると、（Ｓ＋Ｎ１）／Ｎ１と表せる。
【００３２】
観測されるスペクトラムから平均ノイズレベルＮ０を引き去ると、ノイズレベルは（Ｎ１−Ｎ０）となり、スペクトラムは（Ｓ＋Ｎ１−Ｎ０）となる。したがって、スペクトラムとノイズの比は、（Ｓ＋Ｎ１−Ｎ０）／（Ｎ１−Ｎ０）となり、以下の不等式が成り立つ。
【数１】
2006340213.tif 000003
【００３３】
これから、信号とノイズの比Ｓ／Ｎ１は、
【数２】
2006340213.tif 000004
【００３４】
となり、見かけ上ＳＮ比が向上する。
【００３５】
こうして、信号検出部６０では、ノイズに埋もれた信号が検出できるようになり、ステップＳ１１４では、ノイズに埋もれた信号のスペクトラムからスペクトラム拡散信号の中心周波数情報を取得する。
【００３６】
図５は、逆拡散処理部７０での、スペクトラム拡散信号の拡散コードを遺伝的アルゴリズムにより推定するフローを示す。遺伝的アルゴリズムは、親コードから親コードとは少しずつ異なる子コードを発生させ、発生された子コードの中で優れたもののみを残していき、最適化したコードを生成するアルゴリズムであり、拡散コードを遺伝子に見立てて、最適なコードを生成するものである。最適化されたかどうかの判断は、拡散された信号を逆拡散してキャリア付近にエネルギーが集中しているかどうかを確認する。つまり逆拡散後の中心周波数のレベルを確認する。
【００３７】
即ち、ステップＳ１２１で、リファレンスアンテナ１０で受信した信号に対応した、Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータを取得する。
【００３８】
ステップＳ１２２では、親コード（基コード信号）を生成する。Ａ／Ｄ変換部５０でのサンプリング数をＮとしたとき、親コードもＮ個とする。図６に親コードの例を示す。ここで、親コードＰｋ（ｋ＝１，・・・Ｎ)は、−１又は１の値を取る。
【００３９】
ステップＳ１２３では、親コードを用いて受信信号を逆拡散し、その信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して中心周波数の逆拡散後の受信レベルを計算する。図７にその説明図を示す。図７（ａ）において、Ａ／Ｄ変換部５０からのデジタルデータをＤｋ（ｋ＝１，・・・Ｎ)で示し、親コードＰｋ（ｋ＝１，・・・Ｎ)を用いて逆拡散したデータをＸｋ（ｋ＝１，・・・Ｎ)で示している。このときの逆拡散後の中心周波数の受信レベルを図７（ｂ）に示す。
【００４０】
ステップＳ１２４では、親コードの一部を修正して、修正コード信号である子コードを生成する。親コードの修正の仕方は任意であるが、乱数発生器などを用いて一部を修正する。例えば、親コードＰｋについて０〜１までの乱数Ｒｋ（ｋ＝１，・・・Ｎ）を発生させ、親から子へ世代が代わる際に変化するコードの割合αを予め設定しておき、乱数がαより小さい場合は、親コードに−１をかけてコードを修正する。
【００４１】
即ち、αは、Ｎ個の親コードの内、何個のコードを変化させるかというパラメータを決めるものであり、例えばαを０．１に設定した場合は、１０個の内、１個のコードを変化させるものであり、乱数Ｒｋが０．１よりも小さい場合は親コードＰｋに−１をかけてコードを修正して−Ｐｋに変化させる。これにより、乱数Ｒｋの値によって、親コードの一部が修正される。
【００４２】
この様子を図８に示す。図８において、親コードＰｋについてそれぞれ乱数（０≦Ｒｋ≦１）を発生させ、判断部において、乱数Ｒｋがαよりも小さいコードに対しては−１をかけてコードを修正し、子コードＣｋ（ｋ＝１，・・・Ｎ)を発生する。
【００４３】
ステップＳ１２５では、子コードＣｋを用いて受信信号を逆拡散し、その信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して中心周波数の逆拡散後の受信レベルを計算する。図９にその説明図を示す。図９（ａ）において、Ａ／Ｄ変換部５０からのデジタルデータをＤｋ（ｋ＝１，・・・Ｎ)で示し、子コードＣｋ（ｋ＝１，・・・Ｎ)を用いて逆拡散したデータをＸｋ（ｋ＝１，・・・Ｎ)で示している。このときの逆拡散後の中心周波数の受信レベルを図９（ｂ）に示す。
【００４４】
ステップＳ１２６では、親コードを用いて逆拡散したときの受信レベルと、子コードを用いて逆拡散したときの受信レベルを比較し、子コードの時の受信レベルが大きければこれを新たな親コードとして世代交代させ、ステップＳ１２７では、逆拡散後の受信レベルが大きくなるまでステップＳ１２４〜Ｓ１２６を繰り返し、逆拡散後の受信レベルが十分大きくなったら終了する。
【００４５】
こうして世代交代により最終的に得られた親コードは、最も逆拡散後の受信レベルを大きくし、相関ピークが現れるため、拡散コードに近いコードが得られる。また、最終的に得られた親コードが拡散コードに近いものであるかどうかは、相関のないノイズを持つアレーアンテナ１１からのＡＤサンプリングデータを、同じ拡散コードで逆拡散することにより判別できる。同時サンプルされたアレーアンテナ１１からのＡＤサンプリングデータを用いても相関ピークが現れれば、スペクトラム拡散波が存在し、拡散コードに近いコードが得られていることになる。
【００４６】
スペクトラム拡散波が存在しない場合、リファレンスアンテナ１０のＡＤサンプリグデータのノイズを逆拡散していたとしても、アレーアンテナ１１のＡＤサンプリングデータでは、ノイズの相関がなく、相関ピークは現れないので、確認ができる。
【００４７】
こうして、逆拡散後の受信信号を用いて演算処理部８０では、電波の到来方向を推定処理することができる。
【００４８】
ここで説明したスペクトラム拡散信号は、ＢＰＳＫ変調（二相位相変調）による信号を拡散符号によりスペクトラム拡散変調した信号について述べたものであるが、ＱＰＳＫ変調（四相位相変調）などの４値以上の位相変調信号は、ＩＱ信号に分離し、Ｉ成分、Ｑ成分をそれぞれ復調する必要がある。
【００４９】
図１０は、アナログ的にＩ成分、Ｑ成分に分離する復調回路を示すブロック図を示す。図１０は直交復調器を構成するもので、７１は逆拡散後の信号が入力される入力端子であり、乗算器７２，７３にそれぞれ逆拡散後の信号が入力される。また７４は発振器であり、発振器７４からの信号は、乗算器７２に供給され、９０度位相器７５を介して乗算器７３に供給される。乗算器７２，７３による乗算出力はローパスフィルタ７６，７７を介してＩ成分とＱ成分が出力端子７８，７９に得られる。尚、Ｉ成分、Ｑ成分に分離する方法は、デジタル信号処理でも可能である。
【００５０】
次に、演算処理部８０における、電波の到来方向の推定処理について説明する。電波の到来方向を推定する方法としては、例えば電波ホログラフィ法、ＭＵＳＩＣ法、インターフェロメトリ法などが挙げられる。ここでは、一例として電波ホログラフィ法による到来方向推定処理について示す。
【００５１】
図１１に電波ホログラフィ法による到来方向推定処理の処理フローを示す。図１１のステップＳ１３１は、リファレンスアンテナ１０と、アレーアンテナ１１の各アンテナ素子１２１〜１２ｎで受信された信号のデジタルデータを取得するステップであり、受信部３０、３１を経由した信号は、周波数変換部４０、Ａ／Ｄ変換部５０を経てデジタルデータに変換される。アレーアンテナ１１のアンテナ素子数をＮ個としたとき、Ｎ個のアレーアンテナのデジタルデータと、アンテナ切換部２０の切換えタイミングに合わせてＮ個のリファレンスアンテナ１０のデジタルデータが得られる。
【００５２】
アレーアンテナ１１の素子番号をｉ＝１、・・・、Ｎとした場合、素子番号ｉについてリファレンスアンテナ１０のデジタルデータと、アレーアンテナ１１のデジタルデータが得られる。
【００５３】
ステップＳ１３２は、リファレンスアンテナで受信したデジタルデータとアレーアンテナで受信したデジタルデータの複素相関値を算出するステップであり、先ずステップＳ１３１で得られたデジタルデータをＦＦＴ（高速フーリエ変換）する。ＦＦＴした結果は、複素数であり振幅情報と位相情報で表される。ＦＦＴの結果を用いて、到来方向を推定したい周波数範囲について複素相関値を計算する。
【００５４】
ステップＳ１３３は、複素相関値から振幅情報を取り除くステップであり、複素相関値を振幅で除することにより振幅情報を取り除き、位相情報のみとする。
【００５５】
ステップＳ１３４は、ステップＳ１３３で得られた複素相関値から相関マトリクスＣを得る。相関マトリクスＣは、アレーアンテナ１１の物理的な配置と同じ配列に、複素相関値を配置し、数学上の行列とするものである。
【００５６】
ステップＳ１３５は、ステップＳ１３４で得られた相関マトリクスＣの周囲をゼロ埋めして拡張相関マトリクスＤを得る。拡張相関マトリクスＤは、例えば２５６×２５６の行列などのように拡張する。相関マトリクスを拡張相関マトリクスとする理由は、２次元ＦＦＴを行う際にサンプル数を故意に増やし、到来方向推定分解能を向上させるためである。
【００５７】
つまり、アンテナ素子数Ｎだけの情報量では到来方向の推定結果を算出する上で精度が出ないため、相関マトリクスＣの周囲をゼロで埋め、拡張することで計算上の分解能を上げるものである。
【００５８】
次にステップＳ１３６では、ステップＳ１３５で得られた拡散相関マトリクスＤについて、２次元ＦＦＴを行うことにより、到来方向推定結果Ｅを得ることができる。到来方向推定結果としては、到来方向別の推定電波強度を得ることができ、推定電波強度の強い方向に電波発射源があると推定される。
【００５９】
２次元ＦＦＴは、例えば先ず全ての行ごとに１次元ＦＦＴを行い、その後、全ての列ごとに１次元ＦＦＴを行う。到来方向推定結果は、行列として得られ、それぞれの要素はそれぞれの到来角度に対応している。
【００６０】
到来方向推定部で得られた到来方向推定結果を方位角、仰角別に推定電波強度に色づけして２次元画像化し、表示部９０で表示すると図１２のように電波の到来方向を可視化した波源画像１１０を表示することができる。図１２の例では、波源画像の最も濃い色部分が波源であることを示している。
【００６１】
さらに、ステップＳ１３７において、測定を繰り返す場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１３１に戻り、同様の処理を繰返して波源画像を表示する。尚、演算部８１での各ステップの演算処理はＣＰＵ８２の制御のもとに行われ、演算結果はメモリ８３に記憶され、測定が繰り返される毎に更新された演算結果がメモリ８３に記憶されることになる。
【００６２】
こうして、演算処理部８０では到来方向を推定処理する際に、振幅情報を取り除き、位相情報のみで推定を行うため、受信部３０，３１にＡＧＣ回路がある場合でも、振幅変動による影響を受けることがないため、到来方向をより正確に推定することが可能となる。
【００６３】
以上述べたように、本発明の電波発生源可視化装置は、スペクトラム拡散信号のような変調波を検出する場合、拡散コードを推定して逆拡散処理することにより、電力密度の低いノイズレベル以下になった信号でも検出するが可能となり、電波発生源を容易に特定し可視化することができる。
【００６４】
尚、以上の説明に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、電波の到来方向を可視化する場合、電波発射源と推定される物体をカメラで撮影し、カメラ画像に到来方向を示す波源画像を重ねて表示するようにしても良い。この場合は、図１で示すようにアレーアンテナ１１にカメラ１００を取り付け、カメラで撮影した映像を映像信号処理回路１０１で処理してカメラ画像を作成し、このカメラ画像と演算処理部８０で生成した波源画像を合成処理部１０２で合成して表示部９０に重ね表示する。これにより、図１２で示すように波源画像１１０とカメラ画像１１１を重ねて表示でき、電波発生源の位置を容易に確認することができる。
【００６５】
また、信号検出部６０は必要に応じて設ければ良く、省略することもできる。また、演算処理部８０として電波ホログラフィ法によって電波の到来方向を推定する例を述べたが、他の方法で到来方向を推定し可視化しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の電波発生源可視化装置の一実施形態を示す全体構成図。
【図２】同実施形態における電波発生源可視化装置の動作の概略を説明するフローチャート。
【図３】同実施形態における信号検出部の動作の概略を説明するフローチャート。
【図４】同実施形態における信号検出部の動作原理を説明する説明図。
【図５】同実施形態における逆拡散処理部の動作の概略を説明するフローチャート。
【図６】同実施形態における逆拡散処理部の動作を説明する説明図。
【図７】同実施形態における逆拡散処理部の動作を説明する説明図。
【図８】同実施形態における逆拡散処理部の動作を説明する説明図。
【図９】同実施形態における逆拡散処理部の動作を説明する説明図。
【図１０】同実施形態に使用するＱＰＳＫ復調器の一例を示すブロック図。
【図１１】同実施形態における演算処理部の動作の概略を説明するフローチャート。
【図１２】同実施形態における表示部での波源画像の表示例を説明する説明図。
【符号の説明】
【００６７】
１…電波発生源可視化装置
１０…リファレンスアンテナ
１１…アレーアンテナ
１２１，１２ｎ…アンテナ素子
２０…アンテナ切変部
３０、３１…受信部
４０…周波数変換部
５０…Ａ／Ｄ変換部
６０…信号検出部
７０…逆拡散処理部
８０…演算処理部
８１…演算部
８２…ＣＰＵ
８３…メモリ
９０…表示部
【図１】
2006340213.tif 000005
【図２】
2006340213.tif 000006
【図３】
2006340213.tif 000007
【図４】
2006340213.tif 000008
【図５】
2006340213.tif 000009
【図６】
2006340213.tif 000010
【図７】
2006340213.tif 000011
【図８】
2006340213.tif 000012
【図９】
2006340213.tif 000013
【図１０】
2006340213.tif 000014
【図１１】
2006340213.tif 000015
【図１２】
2006340213.tif 000016