(57)【要約】【課題】複素ゲインパターンの異なる素子アンテナを用いてＶＥＳＰＡ処理による測角測定手段を得る。【解決手段】複素ゲインパターンが互いに異なる素子アンテナの組から出力される受信信号に、上記素子アンテナの組をガイディングセンサとするＶＥＳＰＡ処理を施し、電波の入射角を算出するＶＥＳＰＡ処理ステップと、上記入射角を、素子アンテナの複素ゲインパターンから算出した応答値を用いて補正し補正入射角を算出する補正ステップにより、電波の入射角を推定する。【選択図】          図１
2004150842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複素ゲインパターンが互いに異なる素子アンテナの組から出力される受信信号に、上記素子アンテナの組をガイディングセンサとするＶＥＳＰＡ処理を施し、電波の入射角を算出するＶＥＳＰＡ処理ステップと、
上記入射角を、上記素子アンテナの複素ゲインパターンから算出した応答値を用いて補正し補正入射角を算出する補正ステップとを有することを特徴とする測角方法。
【請求項２】
前記ＶＥＳＰＡ処理ステップは、前記素子アンテナの複数の組から出力される受信信号について、上記組のそれぞれをガイディングセンサとするＶＥＳＰＡ処理を施して、上記組ごとに電波の入射角を算出し、
前記補正ステップは、上記入射角ごとに上記組の素子アンテナの複素ゲインパターンから算出した応答値を用いて補正して複数の補正入射角を算出し、
さらに上記複数の補正入射角から、推定精度の高い補正入射角を選択して出力する入力角推定値選択ステップを有することを特徴とする請求項１に記載された測角方法。
【請求項３】
複数ゲインパターンが互いに異なる素子アンテナの組から出力される受信信号に、上記素子アンテナの組をガイディングセンサとするＶＥＳＰＡ処理を施し、電波の入射角を算出するＶＥＳＰＡ処理手段と、
上記入射角を上記素子アンテナの複素ゲインパターンから算出した応答値を用いて補正し補正入射角を算出する補正手段とを備えることを特徴とする測角装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記素子アンテナの位相パターン値を前記応答値として用いる構成とされたことを特徴とする請求項３に記載された測角装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記素子アンテナ間の相対位相パターン値を前記応答値として用いることを特徴とする請求項３に記載された測角装置。
【請求項６】
前記ＶＥＳＰＡ処理手段は、前記素子アンテナの複数の組から出力される受信信号について、上記組のそれぞれをガイディングセンサとするＶＥＳＰＡ処理を施して、上記組ごとに電波の入射角を算出し、
前記補正手段は、上記入射角ごとに上記組の素子アンテナの複素ゲインパターンから算出した応答値を用いて補正して複数の補正入射角を算出する構成とされ、さらに上記複数の補正入射角から、推定精度の高い補正入射角を選択して出力する入力角推定値選択手段を備えたことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか一に記載された測角装置。
【請求項７】
前記ＶＥＳＰＡ処理手段は、互いに異なる角度範囲において所定の推定精度を得る上記組ごとに電波の入射角を算出し、
前記入力角推定値選択手段は、上記組についての前記補正入射角から、前記補正入射角が属する角度範囲において上記所定の推定精度を得る上記組についての補正入射角を選択して出力する構成とされたことを特徴とする請求項６に記載された測角装置。
【請求項８】
前記入力角推定値選択手段は、前記組についての前記補正入射角から、前記受信信号の振幅ゲインが所定値以上である上記組についての前記補正入射角を選択して出力する構成とされたことを特徴とする請求項６に記載された測角装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，アレーアンテナ（または受波器アレー）を構成する素子アンテナの受信信号を用いて，アレーアンテナに入射する複数の電波（または音波等）の入射角度をそれぞれ推定する測角信号処理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信やレーダ、ソナー等では、同一周波数帯に混信する複数の電波の到来方向をそれぞれ分離して高精度に測角することが重要である。以下に説明する従来技術は、非特許文献１などに開示されているＶＥＳＰＡ（Ｖｉｒｔｕａｌ  ＥＳＰＲＩＴ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）と呼ばれる測角方法である。この測角方法によれば、ＭＵＳＩＣ（ＭＵＬｔｉｐｌｅ  ＳＩｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）方式よりも演算負荷を低減させることができる一方で、従来のＥＳＰＲＩＴ（Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｖｉａ  Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）方式に課せられるアレーアンテナの配列の制約が緩和される利点を有する。
【０００３】
まず、従来のＶＥＳＰＡ方式による測角信号処理装置の基本構成について、図２を用いて説明する。図において、１−１〜１−Ｍはアレーアンテナを構成する素子アンテナ、２−１〜２−Ｍは各素子アンテナの受信信号をディジタル信号ｘに変換するＡ／Ｄ変換器、３はＭ個のディジタル受信信号ｘを記憶するメモリ、４はＶＥＳＰＡ処理手段、９は入射角算出手段である．Ｍは素子アンテナの個数である。また、受信信号ｘｍは第ｍ素子アンテナ受信信号を検波した複素ベースバンドディジタル信号を意味する。
【０００４】
図２の素子アンテナ１−１〜１−Ｍからなるアレーアンテナに、非ガウス分布であり、互いに無相関なＫ波の入射波ｓ１（ｉ），…，ｓＫ（ｉ）がそれぞれθ１，…，θＫの角度から到来する場合を考える。ｉは時間を示すディジタル信号のサンプル番号である。入射波ｓ１（ｉ），…，ｓＫ（ｉ）の波源は十分遠方にあり、それらの比帯域は十分小さいものとする。第ｍ素子アンテナの複素ベースバンド信号を要素とする受信信号ベクトルＸ（ｉ）＝［ｘ１（ｉ），ｘ２（ｉ），…，ｘＭ（ｉ）］Ｔは次式のように表される。
【数１】
2004150842.tif 000003
ここで、Ａ、ｓ（ｉ）、ｎ（ｉ）は次のとおりである。
【数２】
2004150842.tif 000004
【数３】
2004150842.tif 000005
【数４】
2004150842.tif 000006
【数５】
2004150842.tif 000007
【０００５】
ａ（θ）はアレーの応答を意味するステアリングベクトル（ｓｔｅｅｒｉｎｇｖｅｃｔｏｒ）、ＡはＭ×Ｋのステアリング行列、ｓ（ｉ）は入射信号ベクトル、ｎｍ（ｉ）は第ｍ受信信号に加わるガウス性ノイズで、ｎ（ｉ）はこれらを並べたノイズベクトルである。ｇｍ（θ）は第ｍ素子アンテナの振幅パターンと位相パターン及び受信機透過位相により決定される複素ゲインであって、ｐｍは既知である第ｍ素子アンテナの位置ベクトルである。η（θｋ）は第ｋ波の入射方向ベクトルξ（θｋ）と波長λを用いて次式のように求められる。
【数６】
2004150842.tif 000008
なお、＊Ｔは行列やベクトルの転置を表すものである。
【０００６】
このアレーの第ｕ素子アンテナと第ｖ素子アンテナは、その複素ゲインパターンが等しい、すなわち、次式が成立するものとする。
【数７】
2004150842.tif 000009
【０００７】
また、これらの素子アンテナ位置ｐｕとｐｖは既知であるものとする。以上のような条件を満足する第ｕ素子と第ｖ素子のアンテナ対はガイディングセンサと呼ばれる。
【０００８】
一般に、平均値０のランダム変数ｚ１（ｉ），ｚ２（ｉ），ｚ３（ｉ），ｚ４（ｉ）の４次キュムラントｃｕｍ［ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４］は次式のように定義される。
【数８】
2004150842.tif 000010
Ｅ［・］は平均操作を表す。第ｕ，ｖ，ｍ，ｎ素子の受信信号ｘｕ，ｘ＊ｖ，ｘｍ，ｘ＊ｎのキュムラントは次式のように展開される。
【数９】
2004150842.tif 000011
ここに、＊は複素共役を意味する。またγｓｋは次式による。
【数１０】
2004150842.tif 000012
ａｕ（θｋ）は数式３のａ（θ）の第ｕ要素であり、第ｕ素子アンテナの第ｋ波入射方向の応答を意味する複素数である。
【０００９】
ＶＥＳＰＡ処理４は、メモリ３から受信信号ｘ１（ｉ），ｘ２（ｉ），…，ｘＭ（ｉ）（ｉ＝１，…、Ｎ）を入力し、第（ｍ，ｎ）要素がそれぞれｃｕｍ［ｘｕ，ｘｕ＊，ｘｍ，ｘｎ＊］、ｃｕｍ［ｘｕ，ｘｖ＊，ｘｍ，ｘｎ＊］である（Ｍ×Ｍ）行列Ｒｕ，ｕ＝ｃｕｍ［ｘｕ，ｘｕ＊，Ｘ，ＸＨ］，Ｒｕ，ｖ＝ｃｕｍ［ｘｕ，ｘｖ＊，Ｘ，ＸＨ］を算出する。Ｒｕ，ｕ、Ｒｕ，ｖは式１と式９を用いて次式のように表される。
【数１１】
2004150842.tif 000013
【数１２】
2004150842.tif 000014
ただしΓｕとΦｕ，ｖは次の通りである。
【数１３】
2004150842.tif 000015
【数１４】
2004150842.tif 000016
【００１０】
ここに、Ｈは行列、ベクトルの複素共役転置を、ｄｉａｇ｛｝はその要素を対角成分に並べた対角行列を意味する。式１１、式１２の右辺の間に見られる回転不変の関係からＥＳＰＲＩＴ方式が成立する。ＶＥＳＰＡ処理４は。このＥＳＰＲＩＴ方式に則って、行列Ｒｕ，ｕ、Ｒｕ，ｖの固有ベクトルを求め、それらの関係から（Ｋ×Ｋ）のパラメータ行列Φｕ，ｖを推定するものである。
【００１１】
この後、入射角算出手段５は、ＶＥＳＰＡ処理４が推定した対角行列Φｕ，ｖの対角要素である変位量φ１，…，φｋ，…，φＫから、第１波から第Ｋ波の入射角推定値θ１，…，θｋ，…，θＫをそれぞれ次式によって算出する。
【数１５】
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ａｒｇ｛・｝は、複素数の位相値を意味する。上式は、式３、式６、式１４の関係から導かれる。すなわち
【数１６】
2004150842.tif 000018
であるから、
【数１７】
2004150842.tif 000019
となり、式１５が得られる。数式１５による入射角θｋの具体的な求め方を例示する。たとえば、（ｐｖ−ｐｕ）＝［ｄ，０，０］Ｔで、入射方向ベクトルがξ（θ）＝［ｓｉｎθ，ｃｏｓθ，０］Ｔで与えられる場合、式１５は、ａｒｇ｛φｋ｝＝（２πｄ／λ）ｓｉｎθｋとなるので、入射角θｋは
【数１８】
2004150842.tif 000020
と算出される。
【００１２】
上記ＶＥＳＰＡの名前の由来は式１１、式１２の関係が実アレーと同型の仮想アレーが存在した場合のＥＳＰＲＩＴ処理と等価であることにある。その結果、ガイディングセンサの素子１−ｕと素子１−ｖを除くすべての素子アンテナの応答情報、すなわち素子位置、複素ゲインパターンの事前情報が不要である。また、任意の配列のアレーアンテナで測角できる。
【００１３】
【非特許文献１】
Ｍ  Ｄｏｇａｎ  ａｎｄ  Ｊ．  Ｍｅｎｄｅｌ、”Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｕｍｕｌａｎｔｓ  ｔｏ  Ａｒｒａｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  −  Ｐａｒｔ  Ｉ：Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｒｒａｙ  Ｃａｌｉｂａｒｔｉｏｎ、”ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、ｖｏｌ．４３、ｎｏ．５、ｐｐ．１２００−１２１６、Ｍａｙ．１９９５
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の測角装置では、アレーアンテナの一部であるガイディングセンサを構成する素子アンテナの放射パターンが、式６に表されるように互いに等しいことを前提としている。ところが実際には、製造ばらつきや素子間の結合等のため、完全に上記条件を満足するようなアンテナを製作することは難しいことが多い。なお、ガイディングセンサを構成する素子アンテナの放射パターンが既知である場合でも、素子アンテナの放射パターンが互いに等しくない場合には測角できなかった。
【００１５】
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、ガイディングセンサを構成する素子の放射パターンが互いに等しくない場合でも、ガイディングセンサを除く素子の素子位置や複素ゲインパターンの事前情報を必要としないで、任意の配列のアレーアンテナにより入射角を推定できる測角装置を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複素ゲインパターンが互いに異なる素子アンテナの組から出力される受信信号に、上記素子アンテナの組をガイディングセンサとするＶＥＳＰＡ処理を施し、電波の入射角を算出するＶＥＳＰＡ処理ステップと、上記入射角を、上記素子アンテナの複素ゲインパターンから算出した応答値を用いて補正し補正入射角を算出する補正ステップとを有するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は実施の形態１の構成を示すブロック図である。図において、素子アンテナ１−１〜１−Ｍはアレーアンテナを構成する。Ａ／Ｄ変換器２−１〜２−Ｍは各素子アンテナの受信信号をディジタル信号に変換し、メモリ３はＡ／Ｄ変換器２−１〜２−Ｍから出力されるディジタル信号ｘ１〜ｘＭを記憶するものである。またＶＥＳＰＡ処理手段４は、第ｕ素子アンテナ１−ｕと第ｖ素子アンテナ１−ｖをガイディングセンサとする。入射角算出手段５は、ＶＥＳＰＡ処理手段４の出力に基づいて入射角の算出を行う。変換テーブル６は、入射角算出手段５がＶＥＳＰＡ処理手段４の出力から入射角の算出を行う上で参照するデータを記憶するテーブルである。位相パターンメモリ７は、ガイディングセンサの第ｕ素子アンテナ１−ｕの複素ゲインの位相パターンａｒｇ［ｇｕ（θ）］を記憶し、位相パターンメモリ８は、ガイディングセンサの第ｖ素子アンテナ１−ｖの複素ゲインの位相パターンａｒｇ［ｇｖ（θ）］を記憶する。
【００１８】
まず、実施の形態１における入射角算出手段５における処理について説明する。ＶＥＳＰＡにおいては、式１４に基づいてパラメータ行列Φｕ，ｖの対角成分である複素変位量φｋと入射角θｋの関係は次式を満たす。
【数１９】
2004150842.tif 000021
【００１９】
ここに、ａｕ（θ）、ａｖ（θ）はそれぞれガイディングセンサである２素子から得られる応答であって、ｇｕ（θ）、ｇｖ（θ）はこの２素子の複素ゲインパターンである。式１９を変形すると次式が得られる。
【数２０】
2004150842.tif 000022
【００２０】
上式において、ａｒｇ［＊］は複素数の位相値を表している。このことから、
【数２１】
2004150842.tif 000023
なる関数を求め、さらに式２０と式２１を用いてθｋについて解いて、
【数２２】
2004150842.tif 000024
とすることにより、入射角θｋを求めることができる。
【００２１】
このθｋを求めるためには、例えばまず素子アンテナ１−ｕと素子アンテナ１−ｖの複素ゲインパターンｇｕ（θ）、ｇｖ（θ）のみを計測または解析しておく。次に事前に取得したｇｕ（θ）、ｇｖ（θ）から、各θｋについて式２０によってａｒｇ［φｋ］を求める。このθｋとａｒｇ［φｋ］の関係は例えば図３のようになるが、この関係を事前にテーブル化しておく。こうすることにより、計測時に式２２によって、入射角θｋを推定する。例えば、（ｐｖ−ｐｕ）＝［ｄ，０，０］Ｔで、入射方向ベクトルがξ（θ）＝［ｓｉｎθ，ｃｏｓθ，０］Ｔの例では、
【数２３】
2004150842.tif 000025
の逆関数を求め、式２２から入射角を推定する。
【００２２】
次に実施の形態１による測角装置の動作について説明する。初めに、位置と位相パターンが事前測定又は解析等により既知である素子アンテナ１−ｕと素子アンテナ１−ｖをガイディングセンサとして、各々の位相パターンａｒｇ［ｇｕ（θ）］、ａｒｇ［ｇｖ（θ）］をそれぞれ第ｕ素子位相パターンメモリ７と第ｖ素子位相パターンメモリ８に記憶させておく。
【００２３】
続いて、第ｕ素子位相パターンメモリ７，第ｖ素子位相パターンメモリ８を参照し、入射波が入射し得る角度範囲すべての角度値θに対して、数式２１のＦ（θ）をそれぞれ求め、各θとそれに対するＦ（θ）の値を変換テーブル６に記憶させる。次にＶＥＳＰＡ処理手段４は、従来と同様にメモリ３から受信信号ｘ１（ｉ），ｘ２（ｉ），…，ｘＭ（ｉ）  （ｉ＝１，…，Ｎ）を入力し、Ｒｕ，ｕ＝ｃｕｍ［ｘｕ，ｘ＊ｕ，Ｘ，ＸＨ］、Ｒｕ，ｖ＝ｃｕｍ［ｘｕ，ｘ＊ｖ，Ｘ，ＸＨ］を算出し、数式１４の対角行列Φｕ，ｖを求めて、この対角成分φ１，…，φｋ，…，φＫを出力する。入射角算出手段５は、この対角成分φ１，…，φｋ，…，φＫを入力し、それぞれの位相値ａｒｇ［φ１］，…，ａｒｇ［φｋ］，…，ａｒｇ［φＫ］を求めて、変換テーブル６を参照し、式２２からそれぞれ入射角θ１，…，θｋ，…，θＫを推定する。
【００２４】
なお実施の形態１では、式２２の関係を変換テーブル６に記憶させて、入射角を求めることとしたが、式２２の逆関数Ｆ−１［ａｒｇ（φ）］が解析的に関数式として表現しうる場合には、変換テーブル６を用いずに測角処理の都度この関数式を用いて計算するようにしてもよい。
【００２５】
また実施の形態１では、ガイディングセンサを構成する第ｕ素子、第ｖ素子のそれぞれの位相パターンを独立に記憶させておく構成としたが、２つの素子の間の相対位相パターンを記憶する構成をとっても同様の効果を奏する。
【００２６】
また実施の形態１では、ガイディングセンサを構成する第ｕ素子、第ｖ素子の位相パターンが、ともに角度依存性を有する場合について説明したが、いずれか一方、または両方ともに角度依存性を有しないフラットな位相パターンを有する場合であっても、同様の構成によって角度を求めることができる。
【００２７】
また実施の形態１では、簡単のため、一次元の入射角θのみの推定について説明したが、仰角と水平角のような２次元の入射角パラメータを有する場合であっても、同様の構成によって角度を求めることができる。
【００２８】
また実施の形態１では、測角装置の構成のみについて説明したが、かかる測角装置は、自動車走行中に障害物が存在する方向を検知する車載用センサとして用いることができ、また競走馬の一頭一頭の位置を識別する競走馬計測システム、航行する船舶や航空機が存在する方向を検知する海洋レーダシステムや航空管制レーダシステムなどに搭載することができる。
【００２９】
以上、実施の形態１によれば、ＶＥＳＰＡ方式による測角信号処理装置の前提となる数式７の関係が、製造ばらつきや素子間の結合等のために満たされない場合であっても、ＶＥＳＰＡ方式による測角信号処理装置を構成することが可能となるので、設計製造時に採用しうる素子の選択幅を広げ、安価でかつ設計自由度の高い測角信号処理装置を得ることができる。
【００３０】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２の構成を示すブロック図である。図において、第一のＶＥＳＰＡ処理手段４−１は、第ｕ素子アンテナと第ｖ素子アンテナをガイディングセンサとし、また第一の入射角算出手段５−１は、第一のＶＥＳＰＡ処理手段４−１の出力に基づいて入射角の算出を行う。第一の変換テーブル６−１は、入射角算出手段５−１が第一のＶＥＳＰＡ処理手段４−１の出力から入射角算出を行う上で参照するデータを記憶するテーブルである。位相パターンメモリ７−１は第ｕ素子アンテナの位相パターンａｒｇ［ｇｕ（θ）］を記憶し、位相パターンメモリ８−１は第ｖ素子アンテナの位相パターンａｒｇ［ｇｖ（θ）］を記憶する。第二のＶＥＳＰＡ処理手段４−２は、第ｐ素子アンテナと第ｑ素子アンテナをガイディングセンサとする。第二の入射角算出手段５−２は、第二のＶＥＳＰＡ処理手段４−２の出力に基づいて入射角の算出を行う。第二の変換テーブル６−２は、入射角算出手段５−２が第二のＶＥＳＰＡ処理手段４−２の出力から入射角の算出を行う上で参照するデータを記憶するテーブルである。位相パターンメモリ７−２は第ｐ素子アンテナの位相パターンａｒｇ［ｇｐ（θ）］を記憶し、位相パターンメモリ８−２は第ｑ素子アンテナの位相パターンａｒｇ［ｇｑ（θ）］を記憶する。入射角推定値算出手段１０は、入射角算出手段５−１と入射角算出手段５−２が算出する入射角から、精度の高いものを選択して全体の入射角として出力する。なお図４において、図１と同じ符号を付した構成要素については、実施の形態１と同じであるから説明を省略する。
【００３１】
実際のアレーアンテナでは、ガイディングセンサとして選択する素子アンテナの位相パターンをすべての角度に対して高精度に計測又は解析できるとは限らない。実施の形態２では、ある角度範囲（これを角度範囲１という）では、第ｕ素子と第ｖ素子の位相パターンの計測精度が高く、別の角度範囲（これを角度範囲２という）では第ｐ素子と第ｑ素子の位相パターンの計測精度が高いと仮定する。例えば、一般に素子アンテナの振幅ゲインが高い角度域では、その素子アンテナのパターン計測精度が高くなることが期待できる。このことから、振幅ゲインの高い角度域を求めることで、素子アンテナの位相パターンについて高い計測精度が得られる角度範囲を推定できることが多く、このような場合には上記角度範囲１と角度範囲２を事前に決めることが可能である。このような状況は、例えば円形状に配列されたアレーアンテナではよく起こる。
【００３２】
式２１より明らかなように、角度範囲１では第ｕ素子と第ｖ素子の位相パターンの計測精度が高いため、第ｕ素子と第ｖ素子とをガイディングセンサとして用いた第一の入射角算出手段５−１が出力する推定入射角の方が精度が高い。その一方で、角度範囲２では、第ｐ素子と第ｑ素子とをガイディングセンサとして用いた第二の入射角算出手段５−２が出力する推定入射角の方が精度が高いことが期待できる。入射角推定値選択手段１０は、２組の入射角推定値から角度範囲に応じて精度の高い方を選択して最終的な入射角推定値として出力する。
【００３３】
例えば、上記構成において、角度範囲１が０〜１６０度で、角度範囲２が１６０〜３６０度であるとし、ある３つの波Ａ，Ｂ，Ｃの入射角を本構成によって求める場合を説明する。入射角算出手段５は波Ａについては５３度、波Ｂについては９２度、波Ｃについては２５７度を推定入射角として算出し、一方、入射角算出手段５−２は波Ａについては４９度、波Ｂについては９６度、波Ｃについては２６０度を推定入射角として算出した場合、入射角推定値選択手段９は、波Ａと波Ｂについては角度範囲１に属することから、第一の入射角算出手段５−１が算出した推定入射角である５３度と９２度をそれぞれ選択する。また一方で、波Ｃについては、角度範囲２については第二の入射角算出手段５−２が算出した推定入射角である２６０度を選択する。その結果、入射角推定値選択手段１０は最終的な入射角推定値として５３度、９２度、２６０度を出力する。
【００３４】
なお、実施の形態２では、２組のガイディングセンサとして、第ｕ素子アンテナと第ｖ素子アンテナの組及び第ｐ素子アンテナと第ｑ素子アンテナの組を用いる構成としたが、素子アンテナがガイディングセンサ間で共通しても構わない。例えば、ｖ素子の位相パターンの精度が全角度範囲にわたって満足できるほど高いものであれば、それぞれの組で第ｖ素子アンテナを用いる構成、すなわち、第ｕ素子アンテナと第ｖ素子アンテナとの組及び第ｐ素子アンテナと第ｖ素子アンテナとの組をガイディングセンサとする構成も可能である。
【００３５】
また、実施の形態２では、２組のガイディングセンサそれぞれについて個別のＶＥＳＰＡ処理を行う構成としたが，さらに多数組のガイディングセンサを用いてそれぞれ個別のＶＥＳＰＡ処理を用いる構成としてもよい。
【００３６】
また、実施の形態２では、複数組のガイディングセンサそれぞれについての別個のＶＥＳＰＡ処理を並行して処理するを構成としたが、ガイディングセンサ間でＶＥＳＰＡ処理を共用する構成とし、一組のガイディングセンサの位相パターンについて高い計測精度が得られる角度範囲に推定値が存在しない場合、順次別のガイディングセンサに切り替えて処理する構成にしてもよい。
【００３７】
また、複数組のガイディングセンサそれぞれについてのＶＥＳＰＡ処理は、必ずしも共通してすべての受信信号を用いなくてもよい。
【００３８】
なお、実施の形態２では、簡単のため、一次元の入射角θのみの推定について説明したが、仰角と水平角のように２次元の入射角パラメータを有する場合であっても、角度範囲を仰角と水平角のそれぞれについて規定することで、同様な効果を奏することができる。
【００３９】
また、実施の形態２では、測角装置の構成のみについて説明したが、かかる測角装置は、自動車走行中に障害物が存在する方向を検知する車載用センサとして用いることができ、また競走馬の一頭一頭の位置を識別する競走馬計測システム、航行する船舶や航空機が存在する方向を検知する海洋レーダシステムや航空管制レーダシステムなどに搭載することができる。
【００４０】
以上、実施の形態２によれば、位相パターンを事前計測する素子アンテナの数は増すものの、角度範囲に応じて位相パターンの計測精度が高い素子アンテナをガイディングセンサとして選択して入射角を推定するので、パターン計測精度にムラがあっても推定誤差が大きくなりにくい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、素子アンテナの組から出力される受信信号に、この素子アンテナの組をガイディングセンサとするＶＥＳＰＡ処理を行うことによって入射角を算出し、さらに上記素子アンテナの複素ゲインパターンから算出した応答値を用いてこの入射角を算出することとしたので、複素ゲインパターンが互いに異なる素子アンテナについても、これらをガイディングセンサとするＶＥＳＰＡ処理を可能とするものであり、製造ばらつきや素子アンテナ間の結合には依存しない測角手段を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による測角装置の構成図である。
【図２】従来の技術による測角装置の構成図である。
【図３】ガイディングセンサの応答値と入射角の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態２による測角装置の構成図である。
【符号の説明】
１−１〜１−Ｍ：素子アンテナ  ２−１〜２−Ｍ：Ａ／Ｄ変換器
３：メモリ  ４：ＶＥＳＰＡ処理手段  ４−２：ＶＥＳＰＡ処理手段
５：入射角算出手段  ５−２：入射角算出手段
６：変換テーブル  ６−２  変換テーブル
７：位相パターンメモリ  ８：位相パターンメモリ
９：入射角算出手段  １０：入射角推定値算出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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