(57)【要約】【課題】受信装置および受信方法を提供すること。【解決手段】放射体から発せられた信号を受信する第１の数（３以上の整数）のアンテナと、接続されているアンテナにより受信された前記信号に対するアナログ処理を行う第２の数（２以上の整数、第２の数＜第１の数）のアナログ処理部と、１のアナログ処理部と１のアンテナを接続している間、他のアナログ処理部に接続するアンテナを順次に切り替える接続切替部と、前記１のアンテナを介して前記１のアナログ処理部により得られた信号と、同一時間帯に他のアンテナを介して前記他のアナログ処理部により得られた信号との伝達関数の差分を取得する伝達関数取得部と、異なる時間帯に得られた信号に基づいて前記伝達関数取得部により得られた前記伝達関数の差分の各々に、前記他のアナログ処理部と接続されていた前記他のアンテナに対応する指向用重みを乗算する乗算部と、を備える受信装置。【選択図】図７
2011007560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射体から発せられた信号を受信する第１の数（３以上の整数）のアンテナと；
接続されているアンテナにより受信された前記信号に対するアナログ処理を行う第２の数（２以上の整数、第２の数＜第１の数）のアナログ処理部と；
１のアナログ処理部と１のアンテナを接続している間、他のアナログ処理部に接続するアンテナを順次に切り替える接続切替部と；
前記１のアンテナを介して前記１のアナログ処理部により得られた信号と、同一時間帯に他のアンテナを介して前記他のアナログ処理部により得られた信号との伝達関数の差分を取得する伝達関数取得部と；
異なる時間帯に得られた信号に基づいて前記伝達関数取得部により得られた前記伝達関数の差分の各々に、前記他のアナログ処理部と接続されていた前記他のアンテナに対応する指向用重みを乗算する乗算部と；
を備える、受信装置。
【請求項２】
放射体から発せられた信号を受信する第１の数（３以上の整数）のアンテナと；
接続されているアンテナにより受信された前記信号に対するアナログ処理を行う第２の数（２以上の整数、第２の数＜第１の数）のアナログ処理部と；
前記第２の数のアナログ処理部と前記第１の数のアンテナの接続関係を切替える接続切替部と；
同一時間帯に前記第２の数のアナログ処理部により得られた信号の各々に、各アナログ処理部に接続されていたアンテナに対応する指向用重みを乗算する乗算部と；
前記乗算部により得られた値の各々の相関値を検出する相関検出部と；
異なる時間帯に得られた信号に基づいて前記相関検出部により検出された相関値を合計する相関合計部と；
を備える、受信装置。
【請求項３】
放射体から発せられた信号を受信する第１の数（３以上の整数）のアンテナ、および、接続されているアンテナにより受信された前記信号に対するアナログ処理を行う第２の数（２以上の整数、第２の数＜第１の数）のアナログ処理部、を備える受信装置において実行される受信方法であって：
１のアナログ処理部と１のアンテナを接続している間、他のアナログ処理部に接続するアンテナを順次に切り替えるステップと；
前記１のアンテナを介して前記１のアナログ処理部により得られた信号と、同一時間帯に他のアンテナを介して前記他のアナログ処理部により得られた信号との伝達関数の差分を取得するステップと；
異なる時間帯において得られた信号に基づいて取得された前記伝達関数の差分の各々に、前記他のアナログ処理部と接続されていた前記他のアンテナに対応する指向用重みを乗算するステップと； 
を含む、受信方法。
【請求項４】
放射体から発せられた信号を受信する第１の数（３以上の整数）のアンテナ、および、接続されているアンテナにより受信された前記信号に対するアナログ処理を行う第２の数（２以上の整数、第２の数＜第１の数）のアナログ処理部、を備える受信装置において実行される受信方法であって：
前記第２の数のアナログ処理部と前記第１の数のアンテナの接続関係を切替えるステップと；
同一時間帯に前記第２の数のアナログ処理部により得られた信号の各々に、各アナログ処理部に接続されていたアンテナに対応する指向用重みを乗算するステップと；
前記乗算により得られた値の各々の相関値を検出するステップと；
異なる時間帯に得られた信号に基づいて検出された相関値を合計するステップと；
を含む、受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信装置および受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機や船舶などには、周囲のターゲット（目標物体）を検出するためのレーダが設けられている。具体的には、航空機や船舶は、信号を送信し、反射波を受信することにより周囲のターゲットを検出することができる。また、近年では、自動車の衝突防止装置に用いるためのミリ波レーダに関する研究が盛んに行われている。
【０００３】
上述のレーダは、アクティブレーダとパッシブレーダに大別される。アクティブレーダは、航空機や船舶に設けられるレーダのように、信号を送信し、反射波を受信することによりターゲットを検出するレーダである。一方、パッシブレーダは、信号を送信せず、ターゲットが発する信号を捉えることによりターゲットの存在を検出するレーダである。
【０００４】
例えば、ミリ波の検出に用いられるパッシブレーダは、１のアンテナ、１のＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部、およびＡＤ変換部を介するデジタル信号処理部から構成される。このパッシブレーダは、１のアンテナの向きを機械的に走査して、ビームの向きを変えることにより、どの方向にターゲットが存在しているかを検出することが可能となる。なお、このアンテナには、強い指向性を得るためにパラボラアンテナが使用される。
【０００５】
一方、アレーアンテナを使用することにより、電子的な走査を行うことも可能である。具体的には、アレーアンテナを使用するレーダは、１のアンテナおよび１のＲＦ部からなるブランチを複数備え、各ブランチからの出力の振幅および位相を調整するために各ブランチからの出力に対して指向性を決定づける重み係数をデジタル的に乗算することにより、電子的に指向性を得ることが可能である。しかし、このレーダを構成するためにはブランチを複数必要になるため、コストが増大してしまうという問題があった。
【０００６】
この問題を解決するために、複数のアンテナ、１つＲＦ部、および複数のアンテナとＲＦ部を選択的に接続するスイッチ、を備えるアクティブレーダが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。より詳細には、このアクティブレーダは、周期信号を送信し、１のＲＦ部と接続するアンテナをスイッチにより順次に切り替える。また、このアクティブレーダは、周期信号を送信するので、異なる時間帯に異なるアンテナを介して受信した周期信号の位相のズレを把握し、調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｓ．Ｔｏｋｏｒｏ,Ａ．Ｋａｗａｋｕｂｏ，Ｋ．Ｆｕｊｉｔａ，Ｈ，Ｆｕｊｉｎａｍｉ、「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  Ｓｃａｎｎｅｄ  Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ−ｗａｖｅ  Ｒａｄａｒ  ｆｏｒ  Ｐｒｅ−Ｃｒａｓｈ  Ｓａｆｅｔｙ  ａｎｄ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｃｒｕｉｓｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、パッシブレーダは、上述したように、信号を送信せず、ターゲットが発する信号を捉えることによりターゲットの存在を検出するレーダである。また、自然界に存在する人間などのターゲットが発する信号には周期性がない。そのため、パッシブレーダにおいて異なる時間帯に複数のアンテナにより受信された信号を統合して指向性を得ることは困難であった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、回路規模を抑制しつつ、受信において電子的に指向性を得ることが可能な、新規かつ改良された受信装置および受信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、放射体から発せられた信号を受信する第１の数（３以上の整数）のアンテナと、接続されているアンテナにより受信された前記信号に対するアナログ処理を行う第２の数（２以上の整数、第２の数＜第１の数）のアナログ処理部と、１のアナログ処理部と１のアンテナを接続している間、他のアナログ処理部に接続するアンテナを順次に切り替える接続切替部と、前記１のアンテナを介して前記１のアナログ処理部により得られた信号と、同一時間帯に他のアンテナを介して前記他のアナログ処理部により得られた信号との伝達関数の差分を取得する伝達関数取得部と、異なる時間帯に得られた信号に基づいて前記伝達関数取得部により得られた前記伝達関数の差分の各々に、前記他のアナログ処理部と接続されていた前記他のアンテナに対応する指向用重みを乗算する乗算部と、を備える受信装置が提供される。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、放射体から発せられた信号を受信する第１の数（３以上の整数）のアンテナと、接続されているアンテナにより受信された前記信号に対するアナログ処理を行う第２の数（２以上の整数、第２の数＜第１の数）のアナログ処理部と、前記第２の数のアナログ処理部と前記第１の数のアンテナの接続関係を切替える接続切替部と、同一時間帯に前記第２の数のアナログ処理部により得られた信号の各々に、各アナログ処理部に接続されていたアンテナに対応する指向用重みを乗算する乗算部と、前記乗算部により得られた値の各々の相関値を検出する相関検出部と、異なる時間帯に得られた信号に基づいて前記相関検出部により検出された相関値を合計する相関合計部と、を備える受信装置が提供される。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、放射体から発せられた信号を受信する第１の数（３以上の整数）のアンテナ、および、接続されているアンテナにより受信された前記信号に対するアナログ処理を行う第２の数（２以上の整数、第２の数＜第１の数）のアナログ処理部、を備える受信装置において実行される受信方法であって、１のアナログ処理部と１のアンテナを接続している間、他のアナログ処理部に接続するアンテナを順次に切り替えるステップと、前記１のアンテナを介して前記１のアナログ処理部により得られた信号と、同一時間帯に他のアンテナを介して前記他のアナログ処理部により得られた信号との伝達関数の差分を取得するステップと、異なる時間帯において得られた信号に基づいて取得された前記伝達関数の差分の各々に、前記他のアナログ処理部と接続されていた前記他のアンテナに対応する指向用重みを乗算するステップと、を含む受信方法が提供される。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、放射体から発せられた信号を受信する第１の数（３以上の整数）のアンテナ、および、接続されているアンテナにより受信された前記信号に対するアナログ処理を行う第２の数（２以上の整数、第２の数＜第１の数）のアナログ処理部、を備える受信装置において実行される受信方法であって、前記第２の数のアナログ処理部と前記第１の数のアンテナの接続関係を切替えるステップと、同一時間帯に前記第２の数のアナログ処理部により得られた信号の各々に、各アナログ処理部に接続されていたアンテナに対応する指向用重みを乗算するステップと、前記乗算により得られた値の各々の相関値を検出するステップと、異なる時間帯に得られた信号に基づいて検出された相関値を合計するステップと、を含む受信方法。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明にかかる受信装置および受信方法によれば、回路規模を抑制しつつ、受信において電子的に指向性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】パッシブレーダの用途の一例を示した説明図である。
【図２】アレーアンテナを利用するレーダの構成を示した説明図である。
【図３】アクティブレーダの各アンテナへの到達信号を示した説明図である。
【図４】異なる時間帯におけるアクティブレーダの各アンテナの受信信号を示した説明図である。
【図５】パッシブレーダの各アンテナへの到達信号を示した説明図である。
【図６】異なる時間帯におけるパッシブレーダの各アンテナの受信信号を示した説明図である。
【図７】第１の実施形態にかかるパッシブレーダの構成を示した説明図である。
【図８】伝達関数取得部の詳細な構成を示した説明図である。
【図９】異なる時間帯に各アンテナにおいて受信される信号を示した説明図である。
【図１０】第１の実施形態にかかるパッシブレーダの動作の流れを示したフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態にかかるパッシブレーダの構成を示した説明図である。
【図１２】第２の実施形態にかかるパッシブレーダの動作の流れを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための形態」を説明する。
１．パッシブレーダの概要、および用途の一例
２．背景
３．第１の実施形態
３−１．第１の実施形態にかかるパッシブレーダの構成
３−２．第１の実施形態にかかるパッシブレーダの動作
４．第２の実施形態
４−１．第２の実施形態にかかるパッシブレーダの構成
４−２．第２の実施形態にかかるパッシブレーダの動作
５．まとめ
【００１８】
＜１．パッシブレーダの概要、および用途の一例＞
まず、図１を参照し、本発明の一実施形態であるパッシブレーダ２０の概要、および用途の一例を説明する。
【００１９】
レーダは、アクティブレーダとパッシブレーダに大別される。アクティブレーダは、航空機や船舶に設けられるレーダのように、信号を送信し、反射波を受信することによりターゲットを検出するレーダである。一方、パッシブレーダは、信号を送信せず、ターゲットが発する信号を捉えることによりターゲットの存在を検出するレーダである。
【００２０】
ここで、ある温度を有する物体は、プランクの法則に基づき広範囲（広帯域）の電波（信号）を発することが知られている。人間は、このような信号を発する放射体の一例である。このため、本発明の一実施形態であるパッシブレーダ２０は、図１に示すように、人間から発せられる信号に基づいて人間をターゲットとして検出することが可能である。
【００２１】
図１は、パッシブレーダ２０の用途の一例を示した説明図である。図１に示したように、パッシブレーダ２０は、複数のアンテナＡ１〜Ａ１０を備え、人間が発する信号を複数のアンテナＡ１〜Ａ１０で受信することができる。なお、人間が発する信号の放射レベルは体温と周波数に依存する。
【００２２】
また、詳細については後述するが、パッシブレーダ２０は、受信における指向性を電子的に制御することが可能である。例えば、パッシブレーダ２０は、指向性を制御して人間の各部位から発せられる信号を受信することができる。ここで、人間が金属や液体などを隠し持っていた場合、金属や液体が障害となり、金属や液体が隠された部位と他の部位とで受信できる信号が異なることが想定される。このため、パッシブレーダ２０は、一例として、金属などの危険物の検出に利用することが可能である。
【００２３】
＜２．背景＞
続いて、本発明の一実施形態にかかるパッシブレーダの創作に至った背景として、本発明に関連するレーダの課題などを図２〜図６を参照して説明する。
【００２４】
図２は、アレーアンテナを利用するレーダ５０の構成を示した説明図である。図２に示したように、レーダ５０は、複数のアンテナＡ１〜Ａ１０と、複数のスイッチＳ１〜Ｓ１０と、複数の送信処理部Ｔｘ１〜Ｔｘ１０と、複数の受信処理部Ｒｘ１〜Ｒｘ１０と、複数のデジタル／アナログ変換部ＤＡ１〜ＤＡ１０と、複数のアナログ／デジタル変換部ＡＤ１〜ＡＤ１０と、乗算部ｍ１〜ｍ１０と、メモリ５２と、加算部５４と、を備える。
【００２５】
複数のアンテナＡ１〜Ａ１０の各々には、複数の送信処理部Ｔｘ１〜Ｔｘ１０のいずれか、および複数の受信処理部Ｒｘ１〜Ｒｘ１０のいずれかが対応している。この複数のアンテナＡ１〜Ａ１０の各々は、対応している送信処理部Ｔｘまたは受信処理部ＲｘとスイッチＳ１を介して接続される。
【００２６】
例えば、アンテナＡ１には、送信処理部Ｔｘ１および受信処理部Ｒｘ１が対応しており、アンテナＡ１は、スイッチＳ１を介して送信処理部Ｔｘ１または受信処理部Ｒｘ１と接続される。このような、各アンテナＡと、対応する送信処理部Ｔｘおよび受信処理部Ｒｘとの対をブランチと称する。
【００２７】
各ブランチにおいては、アンテナＡがターゲットから到来する信号を受信し、アンテナＡにより受信された信号を受信処理部Ｒｘがアナログ処理（ＲＦ処理）する。そして、受信処理部Ｒｘによりアナログ処理された信号をアナログ／デジタル変換部ＡＤがデジタル形式に変換し、デジタル形式に変換された信号をメモリ５２が保持する。
【００２８】
その後、乗算部ｍ１〜ｍ１０が、各ブランチを介して得られた信号に対して、受信（アンテナＡ１〜Ａ１０）の指向性を決定付ける指向用重みＷ（１）〜Ｗ（Ｋ）を乗算する。これにより、各ブランチを介して得られた信号の振幅および位相が調整される。そして、乗算部ｍ１〜ｍ１０により得られた乗算値を加算部５４が加算することにより、特定の方向から送信された信号に対応するアレー出力を得ることができる。
【００２９】
ここで、指向用重みについて簡単に説明する。図１に示した例では、信号がθの方向から到来している。この場合、間隔Ｄで配置されているアンテナＡ１〜Ａ１０の各々において受信される信号は、位相が「２π／λ×Ｄ×ｓｉｎ（θ）」ずつ異なる。この位相差を打ち消すように作られたのがθ方向に受信方向（ビーム）を向けるための指向用重みである。
【００３０】
指向用重みは多様な方法により作ることができる。例えば、３６０度の方向を１０度刻みで走査する場合は、アンテナＡ１〜Ａ１０の各々に対して３６種類の指向用重みを用意する。そして、アンテナＡ１〜Ａ１０の各々を介して得られた信号に１の指向用重みを乗算して合計することにより、指向用重みに対応する方向からの信号をアレー出力として得ることができる。
【００３１】
さらに、レーダ５０は、上記の乗算および合計を３６種類の指向用重みを利用して行うことにより、３６の方向からの信号の各々をアレー出力として得ることができる。その結果、例えば、最も大きいアレー出力に対応する方向が信号到来方向であると推定することが可能である。
【００３２】
しかし、このアレーアンテナを利用するレーダ５０では、アンテナＡ１〜Ａ１０と同数のＲＦ部（送信処理部Ｔｘ１〜Ｔｘ１０、および受信処理部Ｒｘ１〜Ｒｘ１０）が必要となるため、コストが大きくなってしまうという問題がある。この問題を解決するために、複数のアンテナと１のＲＦ部とを備え、１のＲＦ部に接続するアンテナを順次に切り替えるアクティブレーダが提案されている。以下、図３および図４を参照し、このアクティブレーダについて説明する。
【００３３】
図３は、アクティブレーダの各アンテナへの到達信号を示した説明図である。アクティブレーダは所定の繰り返し信号を送信するため、順番に並んで配置されているアンテナＡ１〜Ａ１０の各々には、図３に示したように、ターゲットにおいて反射された繰り返し信号が到達する。なお、図３においては、アンテナＡ１の最も近くであって、アンテナＡ１０の最も遠くにターゲットが存在するため、アンテナ番号が増えるにつれて位相遅延が大きくなる例を示している。
【００３４】
また、このアクティブレーダは、繰り返し信号の周期でＲＦ部と接続するアンテナを切替える。例えば、アクティブレーダは、図３に示したように、アンテナＡ１、アンテナＡ２、アンテナＡ３、という順序でＲＦ部との接続先を切替える。この切り替えにより各アンテナにおいて受信される信号を図４に示す。
【００３５】
図４は、異なる時間帯における各アンテナの受信信号を示した説明図である。図４に示したように、受信アンテナの切替えを繰り返し信号の周期で行うことにより、異なる時間帯における各アンテナの受信信号は、同一時間帯における各アンテナへの到達信号と同一の波形となる。
【００３６】
具体的には、時間帯ｔ１３〜ｔ１４におけるアンテナＡ２の受信信号の波形は、時間帯ｔ１１〜ｔ１２におけるアンテナＡ２への到達信号の波形に一致する。同様に、時間帯ｔ１５〜ｔ１６におけるアンテナＡ３の受信信号の波形は、時間帯ｔ１１〜ｔ１２におけるアンテナＡ３への到達信号の波形に一致する。
【００３７】
すなわち、このアクティブレーダは、受信アンテナを繰り返し信号の周期で切替えることにより、同一時間帯に全てのアンテナで受信した場合と等価な信号を得ることができる。したがって、このアクティブレーダは、異なる時間帯において得られた信号の各々に指向用重みを乗算することにより、図２を参照して説明したレーダ５０と同様の指向性を得ることができる。
【００３８】
しかし、パッシブレーダは、上述したように、信号を送信せず、ターゲットが発する信号を捉えることによりターゲットの存在を検出するレーダである。また、自然界に存在する人間などのターゲットが発する信号には周期性がない。そのため、図５および図６を参照して説明するように、パッシブレーダにおいて異なる時間帯に複数のアンテナにより受信された信号を統合して指向性を得ることは困難であった。
【００３９】
図５は、パッシブレーダの各アンテナへの到達信号を示した説明図である。図５に一例として示したように、人体などのターゲットが発する信号には周期性がない。このため、図６に示したように、アンテナを周期的に切り替えて受信しても、各アンテナの受信により得られる受信信号の波形は大きく異なる。すなわち、図６に示したように、時間帯ｔ２１〜ｔ２２におけるアンテナＡ１の受信信号の波形、時間帯ｔ２３〜ｔ２４におけるアンテナＡ２の受信信号の波形、および時間帯ｔ２５〜ｔ２６におけるアンテナＡ３の受信信号の波形の間には相関がない。
【００４０】
上述の背景の下、本発明の第１の実施形態にかかるパッシブレーダ２０および第２の実施形態にかかるパッシブレーダ２０’を創作するに至った。第１の実施形態にかかるパッシブレーダ２０および第２の実施形態にかかるパッシブレーダ２０’によれば、異なる時間帯に異なるアンテナで受信された信号に基づいて電子的に指向性を得ることが可能である。以下、このような第１の実施形態にかかるパッシブレーダ２０および第２の実施形態にかかるパッシブレーダ２０’について詳細に説明する。
【００４１】
＜３．第１の実施形態＞
（３−１．第１の実施形態にかかるパッシブレーダの構成）
図７は、第１の実施形態にかかるパッシブレーダ２０の構成を示した説明図である。図７に示したように、第１の実施形態にかかるパッシブレーダ２０は、１０のアンテナＡ１〜Ａ１０と、２の受信処理部Ｒｘ１およびＲｘ２と、２のアナログ／デジタル変換部ＡＤ１およびＡＤ２と、複数の乗算部ｍ１〜ｍ１０と、スイッチ２１と、メモリ２２と、伝達関数取得部２４と、スイッチ２６と、加算部２８と、を備える。
【００４２】
なお、複数の乗算部ｍ１〜ｍ１０、伝達関数取得部２４、スイッチ２６、および加算部２８を、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）により構成することも可能である。
【００４３】
アンテナＡ１〜Ａ１０は、例えば一定間隔（Ｄ）でパッシブレーダ２０に配置される。アンテナＡ１〜Ａ１０の各々は、ターゲットである人間などの放射体から発せられた信号を受信することができる。また、アンテナＡ１〜Ａ１０の各々は、スイッチ２１の一側に接続される。
【００４４】
スイッチ２１は、一側にアンテナＡ１〜Ａ１０が接続され、他側に受信処理部Ｒｘ１および２が接続されている。このスイッチ２１は、アンテナＡ１〜Ａ１０と受信処理部Ｒｘ１および２との接続関係を切替える接続切替部として機能する。
【００４５】
より詳細には、スイッチ２１は、アンテナＡ１および受信処理部Ｒｘ１を接続している間、受信処理部Ｒｘ２にアンテナＡ２〜Ａ１０を順次に接続する。なお、アンテナＡ１および受信処理部Ｒｘ１およびの組を基本ブランチと称し、受信処理部Ｒｘ２に接続されているアンテナＡおよび受信処理部Ｒｘ２の組を対象ブランチと称する。
【００４６】
ＲＦ部として機能する受信処理部Ｒｘ１およびＲｘ２の各々は、スイッチ２１を介して接続されているアンテナＡにより受信された信号に対するアナログ処理を行う。具体的には、受信処理部Ｒｘ１およびＲｘ２の各々は、周波数変換部やフィルタなどを含み、アンテナにより受信された信号を所定の周波数帯にダウンコンバージョンする。
【００４７】
なお、図７においては、アンテナＡの数が１０であり、受信処理部Ｒｘの数が２である例を示しているが、本実施形態はかかる例に限定されない。例えば、アンテナＡの数は３以上の整数である第１の数であれば特に限定されない。また、受信処理部Ｒｘの数は、２以上の整数であって、第１の数より小さい第２の数であれば特に限定されない。
【００４８】
アナログ／デジタル変換部ＡＤ１およびＡＤ２は、受信処理部Ｒｘ１およびＲｘ２によりアナログ処理された信号をデジタル形式に変換する。具体的には、アナログ／デジタル変換部ＡＤ１は、受信処理部Ｒｘ１によりアナログ処理された信号をデジタル形式に変換することにより基本ブランチの受信データを得る。また、アナログ／デジタル変換部ＡＤ２は、受信処理部Ｒｘ２によりアナログ処理された信号をデジタル形式に変換することにより対象ブランチの受信データを得る。
【００４９】
メモリ２２は、同一時間帯においてアナログ／デジタル変換部ＡＤ１およびＡＤ２により得られた基本ブランチの受信データおよび対象ブランチの受信データの対を保持する。上述したように、スイッチ２１は、アンテナＡ１および受信処理部Ｒｘ１を接続している間、受信処理部Ｒｘ２にアンテナＡ２〜Ａ１０を順次に接続するため、メモリ２２には９個の受信データの対が保持される。
【００５０】
伝達関数取得部２４は、メモリ２２から受信データの対を１つずつ取得し、受信データの対を構成する各受信データの伝達関数の差分を相関検出に基づいて取得する。例えば、伝達関数取得部２４は、アンテナＡ１を介して得られた基本ブランチの受信データと、アンテナＡ２を介して得られた対象ブランチの受信データとの対を取得し、基本ブランチの受信データに対する対象ブランチの受信データの伝達関数の差分を取得する。なお、伝達関数の差分は、光路差などに起因する位相や振幅の差分を意味する。ここで、図８を参照し、このような伝達関数取得部２４の詳細な構成を説明する。
【００５１】
図８は、伝達関数取得部２４の詳細な構成を示した説明図である。図８に示したように、伝達関数取得部２４は、複数のシフトレジスタ３２Ａおよび３２Ｂと、可変遅延部３４と、乗算部３６と、加算部３７と、位相差・振幅差検出部３８と、を備える。
【００５２】
シフトレジスタ３２Ａは、基本ブランチの受信データが入力され、入力された基本ブランチの受信データを順次に後方のレジスタにシフトさせる。
【００５３】
可変遅延部３４は、対象ブランチの受信データを遅延させる。なお、可変遅延部３４は、対象ブランチの受信データの遅延時間を変更することができる。また、シフトレジスタ３２Ｂは、可変遅延部３４により遅延された対象ブランチの受信データが入力され、入力された対象ブランチの受信データを順次に後方のレジスタにシフトさせる。
【００５４】
乗算部３６は、シフトレジスタ３２Ａに保持されている基本ブランチの受信データと、シフトレジスタ３２Ｂに保持されている対象ブランチの受信データを乗算する。そして、加算部３７が、乗算部３６における乗算により得られた乗算値を合計する。
【００５５】
位相差・振幅差検出部３８は、加算部３７により得られる合計値に基づき、基本ブランチの受信データに対する対象ブランチの受信データの位相差および振幅差を検出する。より詳細には、可変遅延部３４における遅延時間が位相差に相当する場合、加算部３７によりピーク値が得られる。このため、位相差・振幅差検出部３８は、加算部３７によりピーク値が得られた時の可変遅延部３４における遅延時間を、基本ブランチの受信データおよび対象ブランチの受信データの位相差として検出してもよい。さらに、位相差・振幅差検出部３８は、位相差を検出した後、基本ブランチの受信データおよび対象ブランチの受信データの同一の波形部分を比較することにより振幅差を検出してもよい。
【００５６】
ここで、図９を参照し、位相差・振幅差の検出についてより具体的に説明する。図９は、異なる時間帯に各アンテナＡにおいて受信される信号を示した説明図である。図９に示したように、時間帯ｔ１〜ｔ２においてアンテナＡ１およびアンテナＡ２より受信された信号は、位相差を有するが、部分的に波形が一致する。したがって、可変遅延部３４における遅延時間が位相差に相当する場合にピーク値が得られるので、位相差・振幅差検出部３８は、このときの遅延時間を位相差として検出することができる。
【００５７】
同様に、時間帯ｔ３〜ｔ４においてアンテナＡ１およびアンテナＡ３より受信された信号は、位相差を有するが部分的に波形が一致する。したがって、可変遅延部３４における遅延時間が位相差に相当する場合にピーク値が得られるので、位相差・振幅差検出部３８は、このときの遅延時間を位相差として検出することができる。アンテナＡ４〜Ａ１０についても同様である。
【００５８】
伝達関数取得部２４は、このようにして位相差および振幅差を示す伝達関数を取得し、取得した伝達関数を、ブランチと対応付けて保持する。以下に、伝達関数取得部２４により保持される伝達関数の一例を示す。なお、Ａ２〜Ａ１０は振幅差に対応し、θ２〜θ１０は位相差に対応する。
【００５９】
【表１】
2011007560.tif 000003
【００６０】
スイッチ２６は、伝達関数取得部２４により保持されている各ブランチの伝達関数を、乗算部ｍ１〜ｍ１０のうちで、ブランチに対応する指向用重みの乗算を行う乗算部ｍに供給する。
【００６１】
例えば、アンテナ１を含むブランチの伝達関数「１」がスイッチ２６を介して乗算部ｍ１へ供給され、乗算部ｍ１がアンテナ１を含むブランチに対応する指向用重みＷ（１）と伝達関数「１」を乗算する。同様に、アンテナ２を含むブランチの伝達関数「Ａ２ｅｊθ２」がスイッチ２６を介して乗算部ｍ２へ供給され、乗算部ｍ２がアンテナ２を含むブランチに対応する指向用重みＷ（２）と伝達関数「Ａ２ｅｊθ２」を乗算する。乗算部ｍ３〜ｍ１０も同様の処理を行う。なお、指向用重みの乗算は、波形の時間軸上での平行移動に対応する処理である。
【００６２】
加算部２８は、乗算部ｍ１〜ｍ１０における乗算により得られた乗算値を合計する。この加算部２８によりアレー出力として得られる合計値は、乗算部ｍ１〜ｍ１０により乗算された指向用重みＷ（１）〜（Ｋ）に対応する方向から送信された信号を示す。したがって、パッシブレーダ２０は、指向用重みＷ（１）〜（Ｋ）を他の方向に対応する値に変更することにより、他の方向から送信された信号を得ることができる。
【００６３】
（３−２．第１の実施形態にかかるパッシブレーダの動作）
続いて、第１の実施形態にかかるパッシブレーダ２０の動作の流れを説明する。
【００６４】
第１の実施形態にかかるパッシブレーダ２０の動作は、主に以下の５ステップから構成される。
（ステップ１）
事前に、受信方向に対応した指向用重みを受信方向の数だけ作成しておく。
（ステップ２）
９の異なる時間帯で、基本ブランチの受信データと対象ブランチの受信データからなる受信データの対を取得して、受信データの対をメモリ２２に蓄積する。
Ｆｏｒ（ｉ＝２；ｉ＜１０；ｉ＋＋）｛
アンテナＡ１と受信処理部Ｒｘ１を接続する。
アンテナＡ（ｉ）と受信処理部Ｒｘ２を接続する。
｝
（ステップ３）
伝達関数取得部２４が、アンテナＡ１と受信処理部Ｒｘ１の組み合わせで得られた基本ブランチの受信データと、アンテナＡ（ｉ）と受信処理部Ｒｘ２の組み合わせで得られた対象ブランチの受信データの位相と振幅を比較して、基本ブランチに対する伝達関数の差分を取得する。なお、このとき比較される受信データの対は、同一の時間帯に取得された受信データから構成される。
（ステップ４）
乗算部ｍ１〜ｍ１０が、ステップ３で得られた各ブランチの伝達関数に、各ブランチに対応する指向用重みを乗算する。そして、加算部２８における乗算値の合計により得られるアレー出力が、特定の方向に対する指向を有する受信信号に相当する。
（ステップ５）
受信の指向を変更するためには、ステップ４で用いた指向用重みを別の方向に対応する重みに変更し、ステップ４を繰り返す。
【００６５】
上記のような第１の実施形態にかかるパッシブレーダ２０の動作の流れを、フローチャートとして図１０に示した。
【００６６】
図１０に示したように、まず、パッシブレーダ２０は各受信方向に対応する指向用重みを各ブランチに設定する（Ｓ３０４）。そして、スイッチ２１が、アンテナＡ１と受信処理部Ｒｘ１を接続する（Ｓ３０８）。さらに、「ｉ」が「２」に設定され、スイッチ２１がアンテナＡｉと受信処理部Ｒｘ２を接続し（Ｓ３１６）、基本ブランチで得られた受信データおよび対象ブランチで得られた受信データの対をメモリ２２が保持する（Ｓ３２０）。ここで、「ｉ＝１０」でない場合には（Ｓ３２４）、パッシブレーダ２０は「ｉ」に「１」を加算し（Ｓ３２６）、Ｓ３１６からの処理を繰り返す。
【００６７】
その後、伝達関数取得部２４が、メモリ２２に保持されている受信データの対を構成する各受信データに基づいて、基本ブランチの受信データに対する対象ブランチの受信データの伝達関数の差分を取得する（Ｓ３２８）。
【００６８】
続いて、乗算部ｍ１〜ｍ１０が、各ブランブランチの伝達関数の差分に、各ブランチに対応する指向用重みを乗算する（Ｓ３３２）。さらに、加算部２８が、Ｓ３３２において得られた乗算値を合計することにより（Ｓ３３６）、Ｓ３３２で乗算した指向用重みに対応する方向からの指向受信を実現することができる。
【００６９】
なお、パッシブレーダ２０は、受信の指向を変更する場合（Ｓ３４０）、各ブランチに対応する指向用重みを変更し（Ｓ３４４）、Ｓ３３２からの処理を繰り返す。
【００７０】
以上説明したように、第１の実施形態にかかるパッシブレーダ２０は、異なる時間帯に異なるブランチにより得られた受信データそのものでなく、基本ブランチに対する伝達関数の差分に対して指向用重みを乗算する。このため、第１の実施形態にかかるパッシブレーダ２０によれば、受信処理部Ｒｘの数を抑制しつつ、人間などの放射対から発せられた周期性の無い信号の指向受信を実現することが可能である。
【００７１】
＜４．第２の実施形態＞
次に、図１１および図１２を参照し、本発明の第２の実施形態にかかるパッシブレーダ２０’について説明する。第２の実施形態にかかるパッシブレーダ２０’においては、図８を参照して説明した、位相差や振幅差を検出する伝達関数取得部２４を実装しなくてもよいため、構成の簡素化を図ることができる。
【００７２】
（４−１．第２の実施形態にかかるパッシブレーダの構成）
図１１は、第２の実施形態にかかるパッシブレーダ２０’の構成を示した説明図である。図１１に示したように、第２の実施形態にかかるパッシブレーダ２０’は、１０のアンテナＡ１〜Ａ１０と、２の受信処理部Ｒｘ１およびＲｘ２と、２のアナログ／デジタル変換部ＡＤ１およびＡＤ２と、複数の乗算部ｍ１〜ｍ１０と、スイッチ４１と、メモリ４２と、スイッチ４３と、相関検出部４４と、相関合計部４６と、を備える。
【００７３】
なお、複数の乗算部ｍ１〜ｍ１０、相関検出部４４、および相関合計部４６を、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）により構成することも可能である。
【００７４】
アンテナＡ１〜Ａ１０は、例えば一定間隔（Ｄ）でパッシブレーダ２０’に配置される。アンテナＡ１〜Ａ１０の各々は、ターゲットである人間などの放射体から発せられた信号を受信することができる。また、アンテナＡ１〜Ａ１０の各々は、スイッチ４１の一側に接続される。
【００７５】
スイッチ４１は、一側にアンテナＡ１〜Ａ１０が接続され、他側に受信処理部Ｒｘ１および２が接続されている。このスイッチ２１は、アンテナＡ１〜Ａ１０と受信処理部Ｒｘ１および２との接続関係を切替える接続切替部として機能する。
【００７６】
より詳細には、スイッチ４１は、アンテナＡ１〜Ａ１０を受信処理部Ｒｘ１と順次に接続し、かつ、同一のアンテナＡを受信処理部Ｒｘ１に接続している間に、他のアンテナＡを受信処理部Ｒｘ２と順次に接続する。
【００７７】
例えば、スイッチ４１は、アンテナＡ１および受信処理部Ｒｘ１を接続している間、アンテナＡ２〜Ａ１０を順次に受信処理部Ｒｘ２と接続する。その後、スイッチ４１は、アンテナＡ２および受信処理部Ｒｘ１を接続し、アンテナＡ２および受信処理部Ｒｘ１が接続されている間、アンテナＡ１、アンテナＡ３〜Ａ１０を順次に受信処理部Ｒｘ２と接続する。
【００７８】
ＲＦ部として機能する受信処理部Ｒｘ１およびＲｘ２の各々は、スイッチ４１を介して接続されているアンテナＡにより受信された信号に対するアナログ処理を行う。具体的には、受信処理部Ｒｘ１およびＲｘ２の各々は、周波数変換部やフィルタなどを含み、アンテナにより受信された信号を所定の周波数帯にダウンコンバージョンする。
【００７９】
なお、図１１においては、アンテナＡの数が１０であり、受信処理部Ｒｘの数が２である例を示しているが、本実施形態はかかる例に限定されない。例えば、アンテナＡの数は３以上の整数である第１の数であれば特に限定されない。また、受信処理部Ｒｘの数は、２以上の整数であって、第１の数より小さい第２の数であれば特に限定されない。
【００８０】
アナログ／デジタル変換部ＡＤ１およびＡＤ２は、受信処理部Ｒｘ１およびＲｘ２によりアナログ処理された信号をデジタル形式に変換する。具体的には、アナログ／デジタル変換部ＡＤ１は、受信処理部Ｒｘ１によりアナログ処理された信号をデジタル形式に変換する。また、アナログ／デジタル変換部ＡＤ２は、受信処理部Ｒｘ２によりアナログ処理された信号をデジタル形式に変換する。
【００８１】
メモリ４２は、同一時間帯においてアナログ／デジタル変換部ＡＤ１およびＡＤ２により得られた受信データの対を保持する。上述したように、スイッチ４１は、アンテナＡ１〜Ａ１０を受信処理部Ｒｘ１と順次に接続し、かつ、同一のアンテナＡを受信処理部Ｒｘ１に接続している間に、他のアンテナＡを受信処理部Ｒｘ２と順次に接続するため、９０個の受信データの対（１８０個の受信データ）がメモリ４２に保持される。
【００８２】
スイッチ４３は、メモリ４２に保持されている９０個の受信データの対の各々を、乗算部ｍ１〜ｍ１０のうちで、受信データが得られたブランチに対応する指向用重みの乗算を行う乗算部ｍに供給する。例えば、アンテナＡ１を介して得られた受信データ、およびアンテナＡ８を介して得られた受信データの対に関し、スイッチ４３は、アンテナＡ１を介して得られた受信データを乗算部ｍ１へ供給し、アンテナＡ８を介して得られた受信データを乗算部ｍ８へ供給する。
【００８３】
乗算部ｍ１〜ｍ１０は、スイッチ４３を介して供給された受信データに指向用重みを乗算する。例えば、乗算部ｍ１には、アンテナＡ１を介して得られた受信データが供給され、この受信データに、アンテナＡ１に対応する指向用重みＷ（１）を乗算する。
【００８４】
相関検出部４４は、乗算部ｍ１〜ｍ１０により指向用重みが乗算された受信データの対の相関値を検出する。なお、この相関値は、乗算部ｍ１〜ｍ１０に適用されている指向用重みの対応する方向と、実際の信号の到来方向が一致する場合、大きくなる。
【００８５】
相関合計部４６は、相関検出部４４により検出された全ての受信データの対の相関を合計し、合計値をアレー出力として出力する。上述したように、各受信データの対の相関値は、指向用重みの対応する方向と実際の信号の到来方向が一致する場合に大きくなるため、相関合計部４６により得られる合計値も、指向用重みの対応する方向と実際の信号の到来方向が一致する場合に大きくなる。
【００８６】
すなわち、相関合計部４６によりアレー出力として得られた合計値は、乗算部ｍ１〜ｍ１０により乗算された指向用重みＷ（１）〜（Ｋ）に対応する方向から送信された信号の強さを示す。したがって、パッシブレーダ２０’は、指向用重みＷ（１）〜（Ｋ）を他の方向に対応する値に変更することにより、他の方向から送信された信号の強さを得ることができる。
【００８７】
（４−２．第２の実施形態にかかるパッシブレーダの動作）
続いて、第２の実施形態にかかるパッシブレーダ２０’の動作の流れを説明する。
【００８８】
第１の実施形態にかかるパッシブレーダ２０’の動作は、主に以下の４ステップから構成される。
（ステップ１）
事前に、受信方向に対応した指向用重みを受信方向の数だけ作成しておく。
（ステップ２）
９０の時間帯ごとにアンテナＡと受信処理部Ｒｘの接続関係を切替え、各時間帯に受信処理部Ｒｘ１およびＲｘ２を介して得られた受信データの対をメモリ２２に蓄積する。
Ｆｏｒ（ｉ＝１；ｉ＜１０；ｉ＋＋）｛
Ｆｏｒ（ｊ＝１；ｊ＜１０；ｊ＋＋）｛
Ｉｆ（ｉ！＝ｊ）｛
アンテナＡ（ｉ）と受信処理部Ｒｘ（１）を接続する。
アンテナＡ（ｊ）と受信処理部Ｒｘ（２）を接続する。
｝
｝
｝
（ステップ３）
以下のように指向用重みを乗算する。
アレー出力＝０．０；
バッファ１＝０．０；
バッファ２＝０．０；
バッファ３＝０．０；
Ｆｏｒ（ｉ＝１；ｉ＜１０；ｉ＋＋）｛
Ｆｏｒ（ｊ＝１；ｊ＜１０；ｊ＋＋）｛
Ｉｆ（ｉ！＝ｊ）｛
バッファ１＝アンテナＡ（ｉ）を介して得られた受信データ×
アンテナＡ（ｉ）に対応する指向用重み
バッファ２＝アンテナＡ（ｊ）を介して得られた受信データ×
アンテナＡ（ｊ）に対応する指向用重み
／／処理１
バッファ１とバッファ２の相関値を計算し、
相関値をバッファ３に入力。
アレー出力＝アレー出力＋バッファ３       
｝
｝
｝
（ステップ４）
受信の指向を変更するためには、ステップ３で用いた指向用重みを別の方向に対応する重みに変更し、ステップ３を繰り返す。
【００８９】
上記のような第２の実施形態にかかるパッシブレーダ２０’の動作の流れを、フローチャートとして図１２に示した。
【００９０】
図１２に示したように、まず、パッシブレーダ２０’は各受信方向に対応する指向用重みを各ブランチに設定する（Ｓ４０４）。そして、スイッチ４１は、アンテナＡ１〜Ａ１０を受信処理部Ｒｘ１と順次に接続し、かつ、同一のアンテナＡを受信処理部Ｒｘ１に接続している間に、他のアンテナＡを受信処理部Ｒｘ２と順次に接続する（Ｓ４０８）。ここで、同一時間帯に各組み合わせで得られた受信データの対をメモリ４２が保持する。
【００９１】
その後、スイッチ４３が、メモリ４２に保持されている９０個の受信データの対のうちで未処理の受信データの対を、乗算部ｍ１〜ｍ１０のうちで、受信データが得られたブランチに対応する指向用重みの乗算を行う乗算部ｍに供給する。そして、受信データが供給された乗算部ｍは、供給された受信データに、当該受信データが得られたブランチに対応する指向用重みを乗算する（Ｓ４１６）。
【００９２】
続いて、乗算された受信データの対の相関値を相関検出部４４が検出し（Ｓ４２０）、Ｓ４２０で得られた相関値を相関合計部４６が累積する（Ｓ４２４）。パッシブレーダ２０’は、上記のＳ４１６〜Ｓ４２４の処理を、未処理の受信データの対が無くなるまで繰り返す（Ｓ４２８）。
【００９３】
さらに、パッシブレーダ２０’は、受信の指向を変更する場合（Ｓ４３２）、各ブランチに対応する指向用重みを変更し（Ｓ４３６）、Ｓ４１６からの処理を繰り返す。
【００９４】
＜５．まとめ＞
以上説明したように、第１の実施形態にかかるパッシブレーダ２０は、異なる時間帯に異なるブランチにより得られた受信データそのものでなく、基本ブランチに対する伝達関数の差分に対して指向用重みを乗算する。このため、第１の実施形態にかかるパッシブレーダ２０によれば、受信処理部Ｒｘの数を抑制しつつ、人間などの放射対から発せられた周期性の無い信号の指向受信を実現することが可能である。
【００９５】
また、第２の実施形態にかかるパッシブレーダ２０’は、位相差や振幅差を検出する伝達関数取得部２４を実装しなくてもよいため、第１の実施形態にかかるパッシブレーダ２０と比較して構成の簡素化を図ることができる。
【００９６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９７】
例えば、本明細書のパッシブレーダ２０の処理における各ステップを、必ずしもシーケンス図またはフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、パッシブレーダ２０の処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理しても、並列的に処理してもよい。
【００９８】
また、第２の実施形態においては、スイッチ４１が、アンテナＡ１〜Ａ１０を受信処理部Ｒｘ１と順次に接続し、かつ、同一のアンテナＡを受信処理部Ｒｘ１に接続している間に、他のアンテナＡを受信処理部Ｒｘ２と順次に接続する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、スイッチ４１は、第１の実施形態と同様に、アンテナＡ１と受信処理部Ｒｘ１を間に、アンテナＡ２〜Ａ１０を受信処理部Ｒｘ２と接続するだけでもよい。この場合、第２の実施形態にかかるパッシブレーダ２０’は、９個の受信データの対に基づいてアレー出力を得ることとなる。
【符号の説明】
【００９９】
２０、２０’    パッシブレーダ
２１、２６、４１、４３    スイッチ
２２、４２      メモリ
２４    伝達関数取得部
２８、３７    加算部
４４    相関検出部
４６    相関合計部
【図１】
2011007560.tif 000004
【図２】
2011007560.tif 000005
【図３】
2011007560.tif 000006
【図４】
2011007560.tif 000007
【図５】
2011007560.tif 000008
【図６】
2011007560.tif 000009
【図７】
2011007560.tif 000010
【図８】
2011007560.tif 000011
【図９】
2011007560.tif 000012
【図１０】
2011007560.tif 000013
【図１１】
2011007560.tif 000014
【図１２】
2011007560.tif 000015