(57)【要約】【課題】メインローブのビーム幅がビーム幅制約を満たす範囲内でサイドローブレベルが最小のアンテナ配置を効率良く算出することができるアンテナ配置算出装置及びアンテナ配置算出方法を提供する。【解決手段】配置調整部９は、第１初期配置のメインローブのビーム幅がビーム幅制約に対して十分に狭い場合（差分値Ｇが閾値よりも大きい場合）に、複数のアンテナが集中して配置される可能性が高くなるように調整された第２初期配置を算出している。また、配置修正部５は、第２初期配置から、一部のアンテナを移動させたアンテナ配置を算出している。これにより、配置修正部５が、ビーム幅制約を満たす範囲内でサイドローブレベルをより小さくした修正配置を算出する確率を高くすることができる。【選択図】図１
2015184272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散型レーダを構成する複数のアンテナの配置を算出するアンテナ配置算出装置において、
前記アンテナの第１初期配置を記憶する配置記憶部と、
前記第１初期配置における電波の受信方向に対する前記分散型レーダの利得を特定するアンテナパターンを算出するパターン算出部と、
前記アンテナパターンに含まれるビーム幅制約方向における前記利得の値を抽出する利得抽出部と、
前記利得抽出部が抽出した前記利得の値とビーム幅制約利得の上限値との差分値を算出する差分算出部と、
前記差分値を用いて、前記第１初期配置よりも複数の前記アンテナが集中して配置される方向に一部の前記アンテナが移動する確率が高くなるように調整された第２初期配置を算出する配置調整部と、
前記第２初期配置から一部の前記アンテナを移動してなる修正配置を算出する配置修正部と、
を具備することを特徴とするアンテナ配置算出装置。
【請求項２】
前記配置調整部は、前記差分値が閾値より大きい場合にのみ前記第２初期配置を算出するように構成してなることを特徴とする請求項１記載のアンテナ配置算出装置。
【請求項３】
前記配置調整部は、複数の前記アンテナが集中して配置される方向と異なる方向に一部の前記アンテナが移動する確率を残すように調整された前記第２初期配置を算出するように構成してなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアンテナ配置算出装置。
【請求項４】
前記パターン算出部は、前記第１初期配置及び前記第２初期配置における電波の受信方向に対する前記分散型レーダの利得を特定するアンテナパターンを算出するように構成してなり、
前記アンテナパターンに含まれるメインローブのビーム幅及びサイドローブの前記利得に基いて、前記第１初期配置及び前記第２初期配置が良好な配置であるか否かを評価する配置評価部を具備し、
前記配置修正部は、良好な配置であると評価された前記第１初期配置及び前記第２初期配置から一部の前記アンテナを移動させてなる前記修正配置を算出するように構成してなる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のアンテナ配置算出装置。
【請求項５】
分散型レーダを構成する複数のアンテナの配置を算出するアンテナ配置算出装置において、
前記アンテナの第３初期配置と、該第３初期配置を構成する前記アンテナの配置が異なる第４初期配置を記憶する配置記憶部と、
前記第３初期配置における電波の受信方向に対する前記分散型レーダの利得を特定するアンテナパターンを算出するパターン算出部と、
前記アンテナパターンに含まれるビーム幅制約方向における前記利得の値を抽出する利得抽出部と、
前記利得抽出部が抽出した前記利得の値とビーム幅制約利得の上限値との差分値を算出する差分算出部と、
前記差分値が前記閾値未満である場合、前記第３初期配置から一部の前記アンテナを移動してなる修正配置を算出するとともに、前記差分値が前記閾値以上である場合、前記第４初期配置から一部の前記アンテナを移動してなる前記修正配置を算出する配置修正部と、
を具備することを特徴とするアンテナ配置算出装置。
【請求項６】
前記配置記憶部は、前記第３初期配置を構成するすべての前記アンテナの配置が異なる前記第４初期配置を記憶するように構成してなることを特徴とする請求項５記載のアンテナ配置算出装置。
【請求項７】
分散型レーダを構成する複数のアンテナの配置を算出するアンテナ配置算出方法において、
前記アンテナの第１初期配置を記憶する配置記憶ステップと、
前記第１初期配置における電波の受信方向に対する前記分散型レーダの利得を特定するアンテナパターンを算出するパターン算出ステップと、
前記アンテナパターンに含まれるビーム幅制約方向における前記利得の値を抽出する利得抽出ステップと、
前記利得抽出ステップで抽出した前記利得の値とビーム幅制約利得の上限値との差分値を算出する差分算出ステップと、
前記差分値を用いて、前記第１初期配置よりも複数の前記アンテナが集中して配置される方向に一部の前記アンテナが移動する確率が高くなるように調整された第２初期配置を算出する配置調整ステップと、
前記第２初期配置から一部の前記アンテナを移動してなる修正配置を算出する配置修正ステップと、
を具備することを特徴とするアンテナ配置算出方法。
【請求項８】
分散型レーダを構成する複数のアンテナの配置を算出するアンテナ配置算出方法において、
前記アンテナの第３初期配置と、該第３初期配置を構成する前記アンテナの配置が異なる第４初期配置を記憶する配置記憶ステップと、
前記第３初期配置における電波の受信方向に対する前記分散型レーダの利得を特定するアンテナパターンを算出するパターン算出ステップと、
前記アンテナパターンに含まれるビーム幅制約方向における前記利得の値を抽出する利得抽出ステップと、
前記利得抽出ステップで抽出した前記利得の値とビーム幅制約利得の上限値との差分値を算出する差分算出ステップと、
前記差分値が前記閾値未満である場合、前記第３初期配置から一部の前記アンテナを移動してなる修正配置を算出するとともに、前記差分値が前記閾値以上である場合、前記第４初期配置から一部の前記アンテナを移動してなる前記修正配置を算出する配置修正ステップと、
を具備することを特徴とするアンテナ配置算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電波を用いて目標を探知、追尾又は標定するレーダ装置のアンテナ配置を算出するアンテナ配置算出装置及びアンテナ配置算出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナを大型にしたり、送信電力を増大させたりすることで、探知性能を向上させたレーダ装置が用いられている。しかしながら、このようなレーダ装置は、装置の規模が大きくなるため、費用対効果が低下し、また抗たん性が劣化するなどの問題が生じる。これに対し、複数個の小型のアンテナを分散して配置するとともに、各アンテナの出力を合成することで全体の探知性能を高めたレーダ装置（いわゆる「分散型レーダ」）が開発されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
分散型レーダの設計においては、不要な電波の放射パターンであるサイドローブを低減することが重要である。非特許文献１には、各アンテナをランダムな位置に配置することにより、サイドローブを低減するアンテナ配置算出方法も開示されている。
【０００４】
一般に、メインローブの利得に対するサイドローブの利得の比を「サイドローブレベル」という。レーダ装置の設計においては、最大サイドローブのサイドローブレベルが重要な指標となる。非特許文献２及び非特許文献３には、いわゆる「最適化技術」を適用することにより、最大サイドローブのサイドローブレベルを小さくしたアンテナ配置を算出するアンテナ配置算出方法が開示されている。
【０００５】
非特許文献２のアンテナ配置算出方法は、１次元方向に配列したアンテナ配置において、アンテナを配置することが可能な位置を最小ステップ幅の間隔で離散化して、アンテナ配置の個数を有限個としている。また、すべてのアンテナ配置についてサイドローブレベルを評価して、最良のアンテナ配置を抽出している。
【０００６】
非特許文献３のアンテナ配置算出方法も、１次元方向に配列したアンテナ配置において、アンテナを配置することが可能な位置を最小ステップ幅の間隔で離散化して、アンテナ配置の個数を有限個としている。また、現在解を初期化した後、現在解に基づいて近傍解を生成し、所定の条件を満たす場合にその現在解を近傍解で置き換える処理を反復する最適化アルゴリズム（いわゆる「局所探索法」）を用いることで、アンテナ配置を最適化している。このとき、現在解のアンテナ配置において、１つのアンテナを最小ステップ幅だけ移動して得られるアンテナ配置をすべて評価し、すべてのアンテナ配置の中で評価が最良のアンテナ配置を選択して、近傍解としている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】R.C. Heimiller，J.E. Belyea，and P.G. Tomlinson，“Distributed Array Radar，”IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems，vol. AES-19，no.6，November 1983，pp. 831-839
【非特許文献２】Darren Leigh，Kathy Ryall，Tom Lanning，Neal Lesh，Hiroaki Miyashita，Kazufumi Hirata，Yoshihisa Hara，and Takeshi Sakura，“Sidelobe Minimization of Uniformly-Excited Sparse Linear Arrays using Exhaustive Search and Visual Browsing，”IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium（AP-S International Symposium），Vol.1B，July 2005，pp. 763-766
【非特許文献３】Christopher Lee，Darren Leigh，Kathy Ryall，Hiroaki Miyashita，and Kazufumi Hirata，“Very Fast Subarray Position Calculation for Minimizing Sidelobes in Sparse Linear Phased Arrays，”European Conference on Antennas and Propagation（EuCAP），November 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献１のアンテナ配置算出方法は、アンテナをランダムに配置することでサイドローブを低減している。しかしながら、サイドローブレベルの最適化を図るものではないため、サイドローブレベルが最小のアンテナ配置を得ることができない課題があった。
【０００９】
また、非特許文献２のアンテナ配置算出方法は、すべてのアンテナ配置についてサイドローブレベルを評価することで、アンテナ位置を離散化して得られるアンテナ配置において、サイドローブレベルが最小のアンテナ配置を得ている。しかしながら、サイドローブレベルを評価するための処理量が増加する課題があった。
【００１０】
また、非特許文献３のアンテナ配置算出方法は、局所探索法を用いてアンテナ配置を最適化しているため、局所探索法の１回の試行で得られるアンテナ配置は局所最適解であり、そのサイドローブレベルは初期配置に依存している。そのため、初期配置によっては、サイドローブレベルが最小に近いアンテナ配置が得られるとは限らない。したがって、サイドローブレベルが最小に近いアンテナ配置を得るには、多くの初期配置に対して局所探索法を適用する必要があり、算出処理の効率が悪くなる課題があった。
【００１１】
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あり、メインローブのビーム幅がビーム幅制約を満たす範囲内でサイドローブレベルが最小のアンテナ配置を効率良く算出することができるアンテナ配置算出装置及びアンテナ配置算出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】
【００１２】
この発明のアンテナ配置算出装置は、分散型レーダを構成する複数のアンテナの配置を算出するアンテナ配置算出装置において、アンテナの第１初期配置を記憶する配置記憶部と、第１初期配置における電波の受信方向に対する分散型レーダの利得を特定するアンテナパターンを算出するパターン算出部と、アンテナパターンに含まれるビーム幅制約方向における利得の値を抽出する利得抽出部と、利得抽出部が抽出した利得の値とビーム幅制約利得の上限値との差分値を算出する差分算出部と、差分値を用いて、第１初期配置よりも複数のアンテナが集中して配置される方向に一部のアンテナが移動する確率が高くなるように調整された第２初期配置を算出する配置調整部と、第２初期配置から一部のアンテナを移動してなる修正配置を算出する配置修正部と、を具備するものである。
【００１３】
また、この発明のアンテナ配置算出装置は、分散型レーダを構成する複数のアンテナの配置を算出するアンテナ配置算出装置において、アンテナの第３初期配置と、第３初期配置を構成するアンテナの配置が異なる第４初期配置を記憶する配置記憶部と、第３初期配置における電波の受信方向に対する分散型レーダの利得を特定するアンテナパターンを算出するパターン算出部と、アンテナパターンに含まれるビーム幅制約方向における利得の値を抽出する利得抽出部と、利得抽出部が抽出した利得の値とビーム幅制約利得の上限値との差分値を算出する差分算出部と、差分値が閾値未満である場合、第３初期配置から一部のアンテナを移動してなる修正配置を算出するとともに、差分値が閾値以上である場合、第４初期配置から一部のアンテナを移動してなる修正配置を算出する配置修正部と、を具備するものである。
【００１４】
また、この発明のアンテナ配置算出方法は、分散型レーダを構成する複数のアンテナの配置を算出するアンテナ配置算出方法において、アンテナの第１初期配置を記憶する配置記憶ステップと、第１初期配置における電波の受信方向に対する分散型レーダの利得を特定するアンテナパターンを算出するパターン算出ステップと、アンテナパターンに含まれるビーム幅制約方向における利得の値を抽出する利得抽出ステップと、利得抽出ステップで抽出した利得の値とビーム幅制約利得の上限値との差分値を算出する差分算出ステップと、差分値を用いて、第１初期配置よりも複数のアンテナが集中して配置される方向に一部のアンテナが移動する確率が高くなるように調整された第２初期配置を算出する配置調整ステップと、第２初期配置から一部のアンテナを移動してなる修正配置を算出する配置修正ステップと、を具備するものである。
【００１５】
また、この発明のアンテナ配置算出方法は、分散型レーダを構成する複数のアンテナの配置を算出するアンテナ配置算出方法において、アンテナの第３初期配置と、第３初期配置を構成するアンテナの配置が異なる第４初期配置を記憶する配置記憶ステップと、第３初期配置における電波の受信方向に対する分散型レーダの利得を特定するアンテナパターンを算出するパターン算出ステップと、アンテナパターンに含まれるビーム幅制約方向における利得の値を抽出する利得抽出ステップと、利得抽出ステップで抽出した利得の値とビーム幅制約利得の上限値との差分値を算出する差分算出ステップと、差分値が閾値未満である場合、第３初期配置から一部のアンテナを移動してなる修正配置を算出するとともに、差分値が閾値以上である場合、第４初期配置から一部のアンテナを移動してなる修正配置を算出する配置修正ステップと、を具備するものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のアンテナ配置算出装置及びアンテナ配置算出方法によれば、メインローブのビーム幅がビーム幅制約を満たす範囲内でサイドローブレベルが最小のアンテナ配置を効率良く算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態１のアンテナ配置算出装置の構成図である。
【図２】分散型レーダのアンテナパターンの一例を示す説明図である。
【図３】分散型レーダのアンテナパターンに含まれるメインローブを示す説明図である。
【図４】分散型レーダの構成を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１のアンテナ配置算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】分散型レーダを構成する各アンテナに入射する電波の経路長差を示す説明図である。
【図７】分散型レーダのアンテナパターンに含まれるメインローブを示す説明図である。
【図８】分散型レーダのアンテナ配置の一例を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２のアンテナ配置算出装置の構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態２のアンテナ配置算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】最大サイドローブの振幅利得を示す複素数と各アンテナの位相回転複素数とを複素平面上にベクトルで表現した説明図である。
【図１２】一部のアンテナの位相回転複素数と残余のアンテナの位相回転複素数の総和である複素数とを複素平面上にベクトルで表現した説明図である。
【図１３】アンテナ配置の修正処理における許容位相範囲を示す説明図である。
【図１４】修正配置における分散型レーダのアンテナパターンの一例を示す説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態３のアンテナ配置算出装置の構成図である。
【図１６】この発明の実施の形態３のアンテナ配置算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図１７】この発明の実施の形態４のアンテナ配置算出装置の構成図である。
【図１８】この発明の実施の形態５のアンテナ配置算出装置の構成図である。
【図１９】この発明の実施の形態５のアンテナ配置算出装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
図１〜図３を参照して、この発明の実施の形態１のアンテナ配置算出装置について説明する。
図中、１は配置入力部（配置入力手段）である。配置入力部１は、例えば、キーボード及びマウスなどのマンマシンインタフェース、又は外部から情報を入力されるＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポートなどの入力インタフェースで構成されている。配置入力部１は、分散型レーダを構成する複数のアンテナのアンテナ配置を示す情報が入力されるものである。
【００１９】
配置記憶部（配置記憶手段）２は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）又はハードディスクなどの記憶媒体で構成されている。配置記憶部２は、配置入力部１に入力されたアンテナ配置を示す情報を含む、アンテナ配置を示す情報を記憶するものである。
【００２０】
パターン算出部（パターン算出手段）３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を実装した半導体集積回路、又はワンチップマイコンなどで構成されている。パターン算出部３は、配置記憶部２に記憶されたアンテナ配置における、電波の受信方向に対する分散型レーダの利得を示すアンテナパターンを算出するものである。
【００２１】
図２及び図３に、分散型レーダの正面方向（アンテナの配列面と直交する方向）に沿ってビームを形成したアンテナパターンの一例を示す。横軸は、分散型レーダの正面方向に対する電波の入射角θ［°］の値を示している。縦軸は、入射角θが０°の利得を基準とした利得の値［ｄＢ］を示している。
【００２２】
図２に示す如く、入射角θが０°の方向に、利得のピーク値が最も高いビームＡが形成されている。このビームＡを「メインローブ」という。また、入射角θが約±４°の方向に、メインローブに次いで利得のピーク値が高いビームＢが形成されている。入射角θが約±８°の方向に、ビームＢに次いで利得のピーク値が高いビームＣが形成されている。これらのビームＢ，Ｃを「サイドローブ」という。利得のピーク値が最も高いサイドローブ（ビームＢ）を「最大サイドローブ」という。
【００２３】
また、メインローブの利得に対するサイドローブの利得の比を「サイドローブレベル」という。図２において、ビームＢからなる最大サイドローブのサイドローブレベルＬＢは約−５ｄＢであり、ビームＣからなるサイドローブのサイドローブレベルＬＣは約−１０ｄＢである。
【００２４】
また、アンテナパターンにおけるメインローブのビームの幅を「ビーム幅」という。一般に、分散型レーダにおいては、ビーム幅を狭くすることで鋭い指向特性を得ることができる。そのため、分散型レーダの設計時に、ビーム幅の上限値（以下「ビーム幅制約」という）が設定されている。このビーム幅制約は、「所定の入射角θ（以下「ビーム幅制約方向」という）におけるメインローブの利得の値が、所定の上限値（以下「ビーム幅利得上限」という）以下である」という条件として設定されている。
【００２５】
例えば、図３において、ビーム幅制約は「入射角θが±３°におけるメインローブの利得の値が、−３ｄＢ以下である」という条件として設定されている。これに対し、メインローブのビーム幅Ｂｗは十分に狭く、入射角θが±３°における利得の値は−３ｄＢ以下になっている。すなわち、図３に示すアンテナパターンはビーム幅制約を満たしている。
【００２６】
図１に示す利得抽出部（利得抽出手段）７は、例えば、ＣＰＵを実装した半導体集積回路、又はワンチップマイコンなどで構成されている。利得抽出部７は、パターン算出部３が算出したアンテナパターンから、ビーム幅制約方向における利得の値を抽出するものである。
【００２７】
差分算出部（差分算出手段）８は、例えば、ＣＰＵを実装した半導体集積回路、又はワンチップマイコンなどで構成されている。差分算出部８は、利得抽出部７が抽出した利得の値と、ビーム幅利得上限の値との差分値を算出するものである。また、差分算出部８は、算出した差分値が所定の閾値よりも大きいか否かを判定するものである。利得抽出部７及び差分算出部８によって、調整用要素算出部（調整用要素算出手段）６が構成されている。
【００２８】
配置調整部（配置調整手段）９は、例えば、ＣＰＵを実装した半導体集積回路、又はワンチップマイコンなどで構成されている。配置調整部９は、差分算出部８が算出した差分値を用いて、配置記憶部２に記憶されたアンテナ配置よりも、一部のアンテナを移動させる処理において、複数のアンテナが集中する方向にアンテナが移動する確率が高くなるように調整されたアンテナ配置を算出するものである。また、配置調整部９は、算出したアンテナ配置を示す情報を配置記憶部２に記憶させるものである。
【００２９】
配置修正部（配置修正手段）５は、例えば、ＣＰＵを実装した半導体集積回路、又はワンチップマイコンなどで構成されている。配置修正部５は、配置記憶部２に記憶されたアンテナ配置から一部のアンテナを移動させたアンテナ配置を算出するものである。また、配置修正部５は、算出したアンテナ配置を示す情報を配置記憶部２に記憶させるものである。
【００３０】
制御部（制御手段）１１は、例えば、ＣＰＵを実装した半導体集積回路、又はワンチップマイコンなどで構成されている。制御部１１は、配置修正部５によるアンテナ配置の修正処理、又は配置調整部９によるアンテナ配置の調整処理のいずれかを択一的に実行させるように制御ものである。
【００３１】
配置入力部１、配置記憶部２、パターン算出部３、配置修正部５、調整用要素算出部６、配置調整部９及び制御部１１によって、アンテナ配置算出装置１００が構成されている。
【００３２】
なお、アンテナ配置算出装置１００は、ＲＡＭ又はハードディスクなどの記憶媒体と、ＣＰＵを実装した半導体集積回路、又はワンチップマイコンなどとを有するコンピュータを用いて構成したものとしてもよい。この記憶媒体に、コンピュータを配置入力手段、配置記憶手段、パターン算出手段、配置修正手段、調整用要素算出手段、配置調整手段及び制御手段として機能させるためのプログラムを記憶したものとしてもよい。
【００３３】
次に、図４を参照して、アンテナ配置算出装置１００がアンテナ配置を算出する分散型レーダについて説明する。
図中、２１１〜２１ｎはアンテナである（ｎは２以上の整数）。アンテナ２１１〜２１ｎは、いずれも無指向性のアンテナで構成されている。アンテナ２１１〜２１ｎは、所定の直線上に配列されている。
【００３４】
アンテナ２１１〜２１ｎに、乗算器２２１〜２２ｎがそれぞれ接続されている。乗算器２２１〜２２ｎは、アンテナ２１１〜２１ｎの受信信号に、重み値Ｗ１〜Ｗｎをそれぞれ乗算するものである。
【００３５】
乗算器２２１〜２２ｎに、加算器２３が接続されている。加算器２３は、乗算器２２１〜２２ｎが算出した乗算値の総和を算出するものである。また、加算器２３は、算出した総和の値を外部に出力するものである。アンテナ２１１〜２１ｎ、乗算器２２１〜２２ｎ及び加算器２３によって、いわゆる「１次元配列」の分散型レーダ２００が構成されている。
【００３６】
分散型レーダ２００は、重み値Ｗ１〜Ｗｎの値を調整することにより、ビームを形成する方向が変化するようになっている。例えば、重み値Ｗ１〜Ｗｎの値をすべて１に設定することで、アンテナ２１１〜２１ｎの配列方向と直交する分散型レーダ２００の正面方向（電波の入射角θが０°となる方向）に沿うビームを形成するものである。また、重み値Ｗ１〜Ｗｎの値を、各アンテナ２１１〜２１ｎに入射する電波の位相差を補償するような複素数の値に各々設定することで、分散型レーダ２００の正面方向と異なる方向に沿うビームを形成するものである。
【００３７】
次に、図５〜図８を参照して、アンテナ配置算出装置１００の動作について説明する。
まず、図５のステップＳＴ１において、配置入力部１に、アンテナ２１１〜２１ｎのアンテナ配置を示す情報が入力される。以下、ステップＳＴ１で情報が入力されたアンテナ配置を「第１初期配置」という。入力された第１初期配置を示す情報は、配置記憶部２に記憶される。
【００３８】
次いで、ステップＳＴ２において、パターン算出部３が、以下のように第１初期配置における分散型レーダ２００のアンテナパターンを算出する。
図６に、基準点Ｏに入射する電波とアンテナ２１１〜２１ｎに入射する電波との経路長差の説明図を示す。ここで、基準点Ｏとアンテナ２１１間の配列方向に沿う間隔はｄ１であり、基準点Ｏとアンテナ２１２間の配列方向に沿う間隔はｄ２である。また、簡単のため、分散型レーダ２００に周波数帯域が十分に狭帯域な平面波の電波が入射するものとする。
【００３９】
図６に示す如く、入射角θの方向から入射する電波の波面Ｓが基準点Ｏに達するまでに電波が伝搬する経路と、この電波の波面Ｓがアンテナ２１１に達するまでに電波が伝搬する経路との間には、入射角θ及び間隔ｄ１に応じた経路長差Ｄ１が生じる。同様に、波面Ｓが基準点Ｏに達するまでに電波が伝搬する経路と、波面Ｓがアンテナ２１２に達するまでに電波が伝搬する経路との間には、入射角θと間隔ｄ２に応じた経路長差Ｄ２が生じる。
【００４０】
この経路長差により、アンテナ２１１〜２１ｎに入射する電波の位相が回転する。例えば、入射する電波の波長をλとして、基準点Ｏに入射する電波の位相を基準とすると、アンテナ２１１に入射する電波の位相は（２π／λ）・Ｄ１となる。この位相は、複素数ｅｘｐ（ｊ・（２π／λ）・Ｄ１）で表現される。同様に、アンテナ２１２に入射する電波の位相は（２π／λ）・Ｄ２となる。この位相は、複素数ｅｘｐ（ｊ・（２π／λ）・Ｄ２）で表現される。
【００４１】
また、乗算器２２１〜２２ｎがアンテナ２１１〜２１ｎの受信信号に重み値Ｗ１〜Ｗｎをそれぞれ乗算することにより、位相が更に回転する。以下、アンテナ２１１〜２１ｎに入射した電波の位相を示す複素数に、重み値Ｗ１〜Ｗｎをそれぞれ乗算した複素数を「位相回転複素数」という。なお、重み値Ｗ１〜Ｗｎの値をすべて１とした場合、位相回転複素数の絶対値は１で一定となる。
【００４２】
ここで、各アンテナ２１１〜２１ｎに対応する位相回転複素数の総和である複素数の絶対値が、入射角θにおける分散型レーダ２００の振幅利得を示している。また、この複素数の絶対値の２乗の値が、入射角θにおける分散型レーダ２００の電力利得を示している。したがって、パターン算出部３は、入射角θごとに各アンテナ２１１〜２１ｎの位相回転複素数の総和である複素数の絶対値の２乗の値を求めることで、分散型レーダ２００のアンテナパターンを算出することができる。
【００４３】
次いで、図５のステップＳＴ３において、制御部１１が、配置修正部５によるアンテナ配置の修正処理、又は配置調整部９によるアンテナ配置の調整処理のいずれかを択一的に実行させる。ここで、配置記憶部２に第１初期配置を示す情報のみが記憶されている場合、制御部１１は原則として配置調整部９によるアンテナ配置の調整処理を実行させる。
【００４４】
次いで、ステップＳＴ４において、利得抽出部７は、パターン算出部３が算出したアンテナパターンから、以下のようにビーム幅制約方向における利得の値を抽出する。
【００４５】
図７に、第１初期配置のアンテナパターンに含まれるメインローブの一例を示す。図７において、ビーム幅制約として「入射角θが±０．８°におけるメインローブの利得の値が、−３ｄＢ以下である」という条件が設定されている。すなわち、ビーム幅制約方向は±０．８°に設定されており、ビーム幅利得上限は−３ｄＢに設定されている。これに対し、メインビームのビーム幅Ｂｗは−０．７°〜＋０．７°の範囲であり、アンテナパターンはビーム幅制約を満たしている。
【００４６】
ここで、ビーム幅制約方向における分散型レーダ２００の利得の値は、約−０．４１ｄＢになっている。利得抽出部７は、アンテナパターンから−０．４１ｄＢの値を抽出する。
【００４７】
次いで、図５のステップＳＴ５において、差分算出部８は、利得抽出部７が抽出した利得の値と、ビーム幅利得上限の値との差分値Ｇを算出する。図７においては、差分値Ｇの値は１．１ｄＢとなる。この差分値Ｇは、ビーム幅制約を満たす範囲内でビーム幅を広げることができる程度を示す指標となる。
【００４８】
次いで、ステップＳＴ６において、差分算出部８は、差分値Ｇが所定の閾値（例えば０．５ｄＢ）よりも大きいか否かを判定する。差分値Ｇが閾値よりも大きい場合、差分算出部８は、配置調整部９に差分値Ｇの値を出力する。一方、差分値Ｇが閾値以下である場合、制御部１１に、配置調整部９による調整処理を実行しないこと示す信号を出力して、処理を終了する。
【００４９】
次いで、ステップＳＴ７において、配置調整部９は、差分算出部８から出力された差分値Ｇの値を用いて、以下のように、第１初期配置よりも、一部のアンテナを移動させる処理において、複数のアンテナが集中して配置される方向にアンテナが移動する確率が高くなるように調整されたアンテナ配置を算出する。
【００５０】
以下、簡単のため、５つのアンテナ２１１〜２１５のうちいずれか１つのアンテナを移動させるものとする。図８に、アンテナ２１１〜２１５をｘ軸上に配列した第１初期配置の一例を示す。ここで、いずれか１つのアンテナを移動させる処理において、各アンテナ２１１〜２１５が移動対象として選択される確率をそれぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５とする。確率Ｐ１〜Ｐ５の値は、以下の式（１）及び式（２）を満たす値にそれぞれ設定される。
2015184272.tif 000003
2015184272.tif 000004
【００５１】
また、いずれか１つのアンテナを移動させる処理において、ｘ軸上の値が大きくなる方向（以下「正方向」という）にアンテナが移動する確率をＰ＋とし、ｘ軸上の値が小さくなる方向（以下「負方向」という）にアンテナが移動する確率をＰ−とする。確率Ｐ＋及び確率Ｐ−の値は、以下の式（３）及び式（４）を満たす値にそれぞれ設定される。
2015184272.tif 000005
2015184272.tif 000006
【００５２】
まず、配置調整部９は、各アンテナ２１１〜２１５の位置座標（すなわちｘ軸上の値）を求めた後、この位置座標の値の合計値をアンテナの個数で除算することで、位置座標の平均値を算出する。この平均値は、アンテナ座標群の中央座標Ｏ’の値を示している。
【００５３】
次に、配置調整部９は、各アンテナ２１１〜２１５の位置座標の値と、中央座標Ｏ’の値との差分値を求めて、この差分値が最も大きいいずれか１つのアンテナを選択する。図８においては、アンテナ２１１が選択される。
【００５４】
次に、配置調整部９は、例えば以下の式（５）を満たすような、アンテナ２１１が移動対象として選択される新たな確率Ｐ１’の値を算出する。
2015184272.tif 000007
ここで、ａは重み値である。ａの値は、０以上の実数であり、かつＰ１’の値が１．０未満となる任意の値に設定する。
【００５５】
また、配置調整部９は、例えば以下の式（６）及び式（７）を満たすような、アンテナ２１２〜２１５が移動対象として選択される新たな確率Ｐ２’〜Ｐ５’の値を算出する。
2015184272.tif 000008
2015184272.tif 000009
【００５６】
このようにして算出された式（５）〜式（７）を満たすように調整されたアンテナ配置は、式（１）及び式（２）を満たす第１初期配置よりも、いずれか１つのアンテナを移動させる処理において、中央座標Ｏ’から最も離れたアンテナが移動対象のアンテナとして選択される確率が高くなっている。
【００５７】
また、配置調整部９は、例えば以下の式（８）及び式（９）を満たすような、正方向にアンテナが移動する新たな確率Ｐ＋’及び負方向にアンテナが移動する新たな確率Ｐ−’を算出する。なお、以下の式（８）及び式（９）は、中央座標Ｏ’の値が移動対象のアンテナ２１１の位置座標の値よりも大きい場合の式である。
2015184272.tif 000010
2015184272.tif 000011
ここで、ｂは重み値である。ｂの値は、０以上の実数であり、かつＰ＋’の値が１．０未満となる任意の値に設定する。
【００５８】
中央座標Ｏ’の値が移動対象のアンテナ２１１の位置座標の値よりも小さい場合は、式（８）及び式（９）に代えて、以下の式（１０）及び式（１１）を満たすような確率Ｐ＋’及び確率Ｐ−’を算出する。
2015184272.tif 000012
2015184272.tif 000013
ここで、ｃは重み値である。ｃの値は、０以上の実数であり、かつＰ−’の値が１．０未満となる任意の値に設定する。
【００５９】
このようにして算出された式（８）〜式（１１）を満たすように調整されたアンテナ配置は、式（３）及び式（４）を満たす第１初期配置よりも、いずれか１つのアンテナを移動させる処理において、選択された移動対象のアンテナが中央座標Ｏ’に近づく方向に移動する確率が高くなっている。
【００６０】
次に、配置調整部９は、式（５）〜式（１１）を満たすように、第１初期配置からアンテナを移動させたアンテナ配置を算出する。このとき、アンテナの移動幅は、調整自在な離散値で表される幅に設定する。以下、配置調整部９が算出したアンテナ配置を「第２初期配置」という。
【００６１】
式（５）〜式（１１）を満たすように調整された第２初期配置は、式（１）〜式（４）を満たす第１初期配置よりも、いずれか１つのアンテナを移動させる処理において、複数のアンテナが集中して配置される方向にアンテナが移動する確率が高くなっている。配置調整部９は、算出した第２初期配置を示す情報を配置記憶部２に記憶させる。
【００６２】
次いで、図５のステップＳＴ８において、制御部１１が、配置修正部５によるアンテナ配置の修正処理、又は配置調整部９によるアンテナ配置の調整処理のいずれかを択一的に実行させる。このとき、配置記憶部２に第２初期配置が記憶されていることから、制御部１１は配置修正部５によるアンテナ配置の修正処理を実行させる。
【００６３】
次いで、ステップＳＴ９において、配置修正部５が、配置記憶部２に記憶された第２初期配置から、いずれか１つのアンテナを移動させたアンテナ配置を算出する。ここで、移動対象のアンテナはランダムに選択され、また移動させる方向もランダムに選択される。以下、配置修正部５が算出したアンテナ配置を「修正配置」という。
【００６４】
配置修正部５が算出した修正配置は、第１初期配置からいずれか１つのアンテナを移動させたアンテナ配置よりも、複数のアンテナが集中して配置される可能性が高くなっている。配置修正部５は、算出した修正配置を示す情報を配置記憶部２に記憶させる。
【００６５】
次に、アンテナ配置算出装置１００の効果について説明する。
一般に、分散型レーダ２００においては、複数のアンテナが集中して配置されるほど、各サイドローブのサイドローブレベルを小さくすることができる。しかしながら、複数のアンテナが集中して配置されるほど、メインローブのビーム幅が広くなり、指向特性が悪くなる。
【００６６】
これに対し、配置調整部９は、第１初期配置のメインローブのビーム幅がビーム幅制約に対して十分に狭い場合（差分値Ｇが閾値よりも大きい場合）に、複数のアンテナが集中して配置される可能性が高くなるように調整された第２初期配置を算出している。また、配置修正部５は、第２初期配置から、いずれか１つのアンテナを移動させたアンテナ配置を算出している。これにより、配置修正部５が、ビーム幅制約を満たす範囲内でサイドローブレベルをより小さくした修正配置を算出する確率を高くすることができる。
【００６７】
以上のように、この実施の形態１のアンテナ配置算出装置１００は、第１初期配置よりも、一部のアンテナを移動させる処理において、複数のアンテナが集中して配置される方向にアンテナが移動する確率が高くなるように調整された第２初期配置を算出する配置調整部９を有している。
これにより、配置修正部５が、ビーム幅制約を満たす範囲内でサイドローブレベルがより小さい修正配置を算出する確率を高くすることができる。その結果、サイドローブレベルが小さい良好なアンテナ配置を効率良く算出することができる。
【００６８】
なお、配置入力部１に入力された第１初期配置に代えて、アンテナ配置算出装置１００がランダムに生成した第１初期配置を用いるものとしてもよい。
【００６９】
また、配置記憶部２に情報が記憶された第２初期配置又は修正配置に対して、配置調整部９が再び調整処理を行うものとしてもよい。配置記憶部２に情報が記憶された修正配置に対して、配置修正部５が再び修正処理を行うものとしてもよい。
【００７０】
また、アンテナ配置算出装置１００がアンテナ配置を算出する分散型レーダは、図４に示す１次元配列の分散型レーダ２００に限定されるものではない。アンテナ２１１〜２１ｎを所定の平面内に配列したいわゆる「２次元配列」の分散型レーダ、又はアンテナ２１１〜２１ｎを所定の空間内に配列したいわゆる「３次元配列」の分散型レーダについても、同様にアンテナ配置を算出することができる。
【００７１】
また、アンテナ２１１〜２１ｎは、指向性を有するアンテナで各々構成したものとしてもよい。このとき、配置記憶部２は、各アンテナ２１１〜２１ｎの単体のアンテナパターンを示す情報を記憶するものとしてもよい。パターン算出部３は、各アンテナ２１１〜２１ｎに対応した位相回転複素数の総和から算出されたアンテナパターンに対し、さらに、各アンテナ２１１〜２１ｎの単体のアンテナパターンの積を取ることにより、分散型レーダ２００のアンテナパターンを算出するものとしてもよい。
【００７２】
また、分散型レーダ２００がビームを形成する方向は、分散型レーダ２００の正面方向に限定されるものではない。重み値Ｗ１〜Ｗｎを複素数の値に各々設定することで、任意の方向にビームを形成するものとしてもよい。このとき、パターン算出部３は、ビームを形成する方向ごとに分散型レーダ２００のアンテナパターンを算出するものとしてもよい。
【００７３】
また、配置調整部９が移動対象として設定するアンテナの個数、及び配置修正部５が移動させるアンテナの個数は、１つに限定されるものではない。分散型レーダ２００が有するアンテナの個数（ｎ個）などに応じて、任意の個数のアンテナを移動させるものとしてよい。
【００７４】
また、配置記憶部２に予め複数の第１初期配置が記憶されている場合、ステップＳＴ６において差分値Ｇが閾値以下であると判定された後、制御部１１は、配置修正部５に他の第１初期配置の修正処理を実行させるものとしてもよい。
【００７５】
実施の形態２．
図９を参照して、いわゆる「局所探索」によってアンテナ配置を修正する配置修正部を備えたアンテナ配置算出装置について説明する。
なお、実施の形態２のアンテナ配置算出装置１０１は、図１に示す実施の形態１のアンテナ配置算出装置１００と同様の構成部材を有している。アンテナ配置算出装置１００と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００７６】
図１０〜図１３を参照して、アンテナ配置算出装置１０１の動作について説明する。なお、図５に示すアンテナ配置算出装置１００の動作と同様の処理ステップには同一符号を付して説明を省略する。
図１０のステップＳＴ８において、制御部１１が、配置修正部５によるアンテナ配置の修正処理、又は配置調整部９によるアンテナ配置の調整処理のいずれかを択一的に実行させる。このとき、配置記憶部２に第２初期配置を示す情報が記憶されていることから、制御部１１は配置修正部５によるアンテナ配置の修正処理を実行させる。
【００７７】
次いで、ステップＳＴ９１において、パターン算出部３が、第２初期配置における分散型レーダ２００のアンテナパターンを算出する。
【００７８】
次いで、ステップＳＴ９２において、配置修正部５が、以下のように、配置記憶部２に記憶された第２初期配置から、最大サイドローブのサイドローブレベルが小さくなるように一部のアンテナを移動させたアンテナ配置を算出する。
まず、配置修正部５は、第２初期配置における分散型レーダのアンテナパターンに含まれる最大サイドローブを特定する。
【００７９】
以下、簡単のため、配置修正部５は１つのアンテナ２１ｎを移動させるものとする。図１１に、第２初期配置における最大サイドローブの振幅利得を示す複素数Ｉと、各アンテナ２１１〜２１ｎの位相回転複素数ＩＩ１〜ＩＩｎとを、複素平面上にベクトルで表現した説明図を示す。横軸は複素数の実部に対応する実軸であり、縦軸は複素数の虚部に対応する虚軸である。図１１に示す如く、複素数Ｉの絶対値は、位相回転複素数ＩＩ１〜ＩＩｎの総和である複素数の絶対値で表される。
【００８０】
これに対し、図１２に、１つのアンテナ２１ｎの位相回転複素数ＩＩｎと、残余のアンテナ２１１〜２１ｎ−１の位相回転複素数ＩＩ１〜ＩＩｎ−１の総和である複素数ＩＩＩとを、複素平面上にベクトルで表現した説明図を示す。図中、角度αは位相回転複素数ＩＩｎのベクトルと複素数ＩＩＩのベクトルとがなす鋭角の角度を示している。
【００８１】
図１１及び図１２から明らかなように、角度αの値が小さいほど（すなわち、位相回転複素数ＩＩｎのベクトルが示す方向が、位相回転複素数ＩＩ１〜ＩＩｎ−１のベクトルが示す方向に近いほど）、複素数Ｉの絶対値が大きくなる。
【００８２】
そこで、配置修正部５は、図１３に示す如く、角度αの値が所定値以上になるように（すなわち、位相回転複素数ＩＩｎが示す位相が、許容位相範囲に含まれる位相となるように）、アンテナ２１ｎを移動させる。これにより、第２初期配置からアンテナ２１ｎを移動させたアンテナ配置は、第２初期配置よりも最大サイドローブのサイドローブレベルが小さいアンテナ配置となる。
【００８３】
次いで、図１０のステップＳＴ９３において、配置修正部５は、アンテナを所定回数移動させたか否かを判定する。アンテナを移動させた回数が所定回数未満である場合、次いで、ステップＳＴ９４において、配置修正部５はステップＳＴ９２と同様に一部のアンテナを再度移動させる。
【００８４】
一方、アンテナを移動させた回数が所定回数以上である場合、次いで、ステップＳＴ９５において、配置修正部５は、算出したアンテナ配置（修正配置）を示す情報を配置記憶部２に記憶させる。
【００８５】
次に、図１４を参照して、アンテナ配置算出装置１０１の効果について説明する。
図１４に、配置修正部５が算出した修正配置におけるアンテナパターンの一例を示す。最大サイドローブを特定して、この最大サイドローブのサイドローブレベルが低くなるようにアンテナを移動させる処理を繰り返した結果、修正配置のアンテナパターンは、サイドローブＢ〜Ｇのサイドローブレベルが平均化されて、いずれも同等の値（約−８．５ｄＢ）になっている。
【００８６】
ここで、配置修正部５によるアンテナ配置の修正処理の反復は、いわゆる「最適化技術」における「局所探索」を実施していることに相当する。したがって、図１４に示すサイドローブレベルが平均化されたアンテナパターンは、いわゆる「局所最適解」の１つである。
【００８７】
すなわち、サイドローブレベルが平均化されたアンテナパターンを有するアンテナ配置は無数に存在する。これらのアンテナ配置の中には、平均化されたサイドローブレベルの値が大きいものと小さいものとが存在する。これらのアンテナ配置のうち、配置修正部５が算出する修正配置がどのアンテナ配置になるかは、アンテナの初期配置に依存する。
【００８８】
これに対し、アンテナ配置算出装置１０１は、まず、配置調整部９が、配置入力部１に入力された第１初期配置よりも、一部のアンテナを移動させる処理において、サイドローブレベルが小さくなる方向にアンテナが移動する確率が高なるように調整された第２初期配置を算出している。次いで、配置修正部５が、算出した第２初期配置に対して局所探索を実施している。これにより、配置修正部５による局所探索において、サイドローブレベルが最小の値に平均化されたアンテナパターンを有する修正配置が算出される確率を高くすることができる。
【００８９】
以上のように、この実施の形態２のアンテナ配置算出装置１０１は、第１初期配置よりも、一部のアンテナを移動させる処理において、複数のアンテナが集中して配置される方向にアンテナが移動する確率が高くなるように調整された第２初期配置を算出する配置調整部９を有している。
これにより、配置修正部５による局所探索において、ビーム幅制約を満たす範囲内でサイドローブレベルが最小の値に平均化されたアンテナパターンを有する修正配置が算出される確率を高くすることができる。その結果、サイドローブレベルが小さい良好なアンテナ配置を効率良く算出することができる。
【００９０】
また、式（５）〜式（１１）を満たすように調整された第２初期配置は、一部のアンテナを移動させる処理において、複数のアンテナが集中して配置される方向と異なる方向にアンテナが移動する確率を残すように調整されている。
これにより、配置修正部５による局所探索において、いわゆる「局所解」に陥って良好なアンテナ配置を算出することができなくなるのを防ぐことができる。
【００９１】
実施の形態３．
図１５を参照して、アンテナ配置が良好であるか否かを示す評価値を算出する配置評価部を設けたアンテナ配置算出装置について説明する。
なお、図９に示す実施の形態２のアンテナ配置算出装置１０１と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００９２】
図中、４は配置評価部（配置評価手段）である。配置評価部４は、例えば、ＣＰＵを実装した半導体集積回路、又はワンチップマイコンなどで構成されている。配置評価部４は、パターン算出部３が算出したアンテナパターンに対応するアンテナ配置が良好な配置であるか否かを示す評価値を算出するものである。また、配置評価部４は、算出した評価値を配置記憶部２に記憶させるものである。
【００９３】
次に、図１６を参照して、このようにして構成されたアンテナ配置算出装置１０２の動作について説明する。
ここで、配置記憶部２には、配置入力部１に入力された第１初期配置と、配置調整部９が算出した第２初期配置とを含む、複数のアンテナ配置が予め記憶されているものとする。以下、配置記憶部２に予め記憶されたアンテナ配置を総称して「初期配置」という。
【００９４】
まず、図１６のステップＳＴ１０において、パターン算出部３が、配置記憶部２に記憶された初期配置における分散型レーダ２００のアンテナパターンを算出する。
【００９５】
次いで、ステップＳＴ１１において、配置評価部４が、以下のように初期配置の評価値を算出する。
すなわち、配置評価部４は、パターン算出部３が算出したアンテナパターンに含まれるメインローブ及び最大サイドローブを特定する。配置評価部４は、メインローブのビーム幅がビーム幅制約を満たしている場合、最大サイドローブのサイドローブレベルの値を評価値とする。一方、メインビームのビーム幅がビーム幅制約を満たしていない場合、ビーム幅とビーム幅制約との差分に応じたペナルティ値を算出し、最大サイドローブのサイドローブレベルの値にペナルティ値を加えた値を評価値とする。
【００９６】
これにより、評価値の値が小さいアンテナ配置ほど、ビーム幅が狭く、かつ最大サイドローブのサイドローブレベルが小さい良好なアンテナ配置であると評価される。配置評価部４は、算出した各初期配置の評価値を配置記憶部２に記憶させる。
【００９７】
次いで、図１６のステップＳＴ１２において、制御部１１が、配置修正部５によるアンテナ配置の修正処理、又は配置調整部９によるアンテナ配置の調整処理のいずれかを択一的に実行させる。このとき、配置記憶部２に第２初期配置を含む初期配置が記憶されていることから、制御部１１は配置修正部５によるアンテナ配置の修正処理を実行させる。
【００９８】
次いで、ステップＳＴ１３において、配置修正部５は、配置記憶部２に情報が記憶された初期配置のうち、評価値の値が所定値以下の（すなわち、良好であると評価された）初期配置を選択する。
【００９９】
次いで、ステップＳＴ１４において、配置修正部５は、選択した初期配置から一部のアンテナを移動させたアンテナ配置を算出する。アンテナを移動する処理の内容は、実施の形態２（図１０のステップＳＴ９２）の処理の内容と同様であり、説明を省略する。
【０１００】
次いで、ステップＳＴ１５において、パターン算出部３が、一部のアンテナを移動させたアンテナ配置における分散型レーダ２００のアンテナパターンを算出する。次いで、ステップＳＴ１６において、配置評価部４が、一部のアンテナを移動させたアンテナ配置の評価値を算出する。配置評価部４は、算出した評価値を配置記憶部２に記憶させる。
【０１０１】
次いで、ステップＳＴ１７において、配置修正部５は、アンテナを所定回数移動させたか否かを判定する。アンテナを移動させた回数が所定回数未満である場合、次いで、ステップＳＴ１８において、配置修正部５はステップＳＴ１４と同様に一部のアンテナを再度移動させる。その後、ステップＳＴ１５〜ステップＳＴ１６の処理を再び実行する。
【０１０２】
一方、アンテナを移動させた回数が所定回数以上である場合、次いで、ステップＳＴ１９において、配置修正部５は、評価値の値が収束したか否かを判定する。すなわち、アンテナの移動をこれ以上繰り返しても評価値が小さくならないようになったか否かを判定する。評価値の値が収束していない場合、次いで、ステップＳＴ２０において、配置修正部５はステップＳＴ１４と同様に一部のアンテナを再度移動させる。その後、ステップＳＴ１５〜ステップＳＴ１８の処理を再び実行する。
【０１０３】
一方、評価値の値が収束している場合、次いで、ステップＳＴ２１において、配置修正部５は、算出したアンテナ配置（修正配置）を示す情報を配置記憶部２に記憶させる。
【０１０４】
以上のように、この実施の形態３のアンテナ配置算出装置１０２は、パターン算出部３が算出したアンテナパターンに対応するアンテナ配置が良好な配置であるか否かを示す評価値を算出する配置評価部４を有している。
これにより、配置修正部５が、評価値の値が小さい初期配置から修正配置を算出ことで、サイドローブレベルが小さい良好なアンテナ配置を更に効率良く算出することができる。
【０１０５】
なお、ステップＳＴ１３において、配置修正部５は、配置記憶部２に情報が記憶された初期配置のうち、評価値の値が他の初期配置の評価値の値よりも小さい初期配置を選択するものとしてもよい。
【０１０６】
また、分散型レーダ２００は互いに異なる複数の方向に沿うビームを形成し、パターン算出部３は各方向にビームを形成した場合のアンテナパターンをそれぞれ算出すものとしてもよい。このとき、配置評価部４は、各方向のビームに応じたアンテナパターンの評価値のうち、最も高い（すなわち良好でない）評価値を、このアンテナ配置の評価値として配置記憶部２に記憶させるものとしてもよい。
【０１０７】
実施の形態４．
図１７を参照して、アンテナ配置の制約を記憶する制約記憶部を設けたアンテナ配置算出装置について説明する。
なお、図１５に示す実施の形態３のアンテナ配置算出装置１０２と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
【０１０８】
図中、１０は制約記憶部（制約記憶手段）である。制約記憶部１０は、例えば、ＲＡＭ又はハードディスクなどの記憶媒体で構成されている。制約記憶部１０は、分散型レーダを構成する複数のアンテナのアンテナ配置の制約を記憶するものである。
【０１０９】
このように構成されたアンテナ配置算出装置１０３の動作について説明する。
ここで、制約記憶部１０には、「アンテナ同士が重なってはいけない」という制約を予め記憶しているものとする。また、「アンテナを所定の直線上に配列する」という制約を予め記憶しているものとする。
【０１１０】
配置調整部９は、算出した第２初期配置が制約記憶部１０に記憶した制約を満たしていない場合、第２初期配置を再び算出する。同様に、配置修正部５は、算出した修正配置が制約記憶部１０に記憶した制約を満たしていない場合、修正配置を再び算出する。
【０１１１】
これにより、サイドローブレベルが小さい良好なアンテナ配置のうち、任意の制約を満たすアンテナ配置を効率良く算出することができる。
【０１１２】
なお、制約記憶部１０が記憶する制約は任意であり、「アンテナ同士が重なってはいけない」及び「アンテナを所定の直線上に配列する」という制約に限定されるものではない。例えば、２次元配列の分散型レーダのアンテナ配置を算出する場合に、「アンテナを所定の平面内に配列する」という制約を記憶したものとしてもよい。３次元配列の分散型レーダのアンテナ配置を算出場合に、「アンテナを所定の空間内に配列する」という制約を記憶したものとしてもよい。
【０１１３】
実施の形態５．
図１８を参照して、配置調整部を不要として、サイドローブレベルが小さい良好なアンテナ配置を算出するアンテナ配置算出装置について説明する。
なお、実施の形態５のアンテナ配置算出装置１０４は、図９に示す配置調整部９を除いて、実施の形態２のアンテナ配置算出装置１０１と同様の構成部材を有している。アンテナ配置算出装置１０１と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
【０１１４】
図１９を参照して、このようにして構成されたアンテナ配置算出装置１０４の動作について説明する。
ここで、配置記憶部２には、少なくとも１つのアンテナ配置（以下「第３初期配置」という）を示す情報が予め記憶されているものとする。また、配置記憶部２には、第３初期配置とすべてのアンテナの配置が異なるアンテナ配置（以下「第４初期配置」という）を示す情報が予め記憶されているものとする。
【０１１５】
まず、図１９のステップＳＴ２２において、パターン算出部３が、配置記憶部２に記憶された第３初期配置における分散型レーダ２００のアンテナパターンを算出する。
【０１１６】
次いで、ステップＳＴ２３において、利得抽出部７は、パターン算出部３が算出したアンテナパターンから、ビーム幅制約方向における利得の値を抽出する。
【０１１７】
次いで、ステップＳＴ２４において、差分算出部８は、利得抽出部７が抽出した利得の値と、ビーム幅利得上限の値との差分値Ｇを算出する。  
【０１１８】
次いで、ステップＳＴ２５において、差分算出部８は、差分値Ｇが所定の閾値以上であるか否かを判定する。
【０１１９】
差分値Ｇが閾値未満である場合、次いで、ステップＳＴ２６において、制御部１１は、配置修正部５に、第３初期配置から修正配置を算出する処理を実行させる。以下、ステップＳＴ２７〜ステップＳＴ２９において、配置修正部５は、実施の形態２（図１０に示すステップＳＴ９２〜ステップＳＴ９４）と同様の局所探索によって修正配置を算出する。最後に、ステップＳＴ３０において、配置修正部５は算出した修正配置を示す情報を配置記憶部２に記憶させる。
【０１２０】
一方、差分値Ｇが閾値以上である場合、ステップＳＴ２６ａにおいて、制御部１１は、配置修正部５に、第４初期配置から修正配置を算出する処理を実行させる。以下、ステップＳＴ２７ａ〜ステップＳＴ２９ａにおいて、配置修正部５は、実施の形態２（図１０に示すステップＳＴ９２〜ステップＳＴ９４）と同様の局所探索によって修正配置を算出する。最後に、ステップＳＴ３０ａにおいて、配置修正部５は算出した修正配置を示す情報を配置記憶部２に記憶させる。
【０１２１】
次に、アンテナ配置算出装置１０４の効果について説明する。
第３初期配置のアンテナパターンにおいて、差分値Ｇの値が大きいほど、メインローブのビーム幅が狭くなる。ここで、ビーム幅制約に対してビーム幅が狭すぎる場合、配置修正部５による局所探索において、サイドローブレベルが最小の値に平均化されたアンテナパターンを有する修正配置を算出することが困難になる。
【０１２２】
これに対し、アンテナ配置算出装置１０４は、第３初期配置のビーム幅が狭い場合、第３初期配置とすべてのアンテナの配置が異なる第４初期配置に対して局所探索を行うようになっている。
これにより、図９に示す配置調整部９を不要とした簡易な構成で、ビーム幅制約を満たす範囲内でサイドローブレベルが最小の値に平均化されたアンテナパターンを有する修正配置が算出される確率を高くすることができる。その結果、サイドローブレベルが小さい良好なアンテナ配置を効率良く算出することができる。
【０１２３】
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】
【０１２４】
１  配置入力部（配置入力手段）、２  配置記憶部（配置記憶手段）、３  パターン算出部（パターン算出手段）、４  配置評価部（配置評価手段）、５  配置修正部（配置修正手段）、６  調整用要素算出部（調整用要素算出手段）、７  利得抽出部（利得抽出手段）、８  差分算出部（差分算出手段）、９  配置調整部（配置調整手段）、１０  制約記憶部（制約記憶手段）、１１  制御部（制御手段）、２１１〜２１ｎ  アンテナ、２２１〜２２ｎ  乗算器、２３  加算器、１００，１０１，１０２，１０３，１０４  アンテナ配置算出装置、２００  分散型レーダ。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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