(57)【要約】【課題】基準局と基準外局とで異なる周波数を割り当てることなく、基準局からの電波と基準外局からの電波とを区別して電波発信源を特定する方法、装置、システムを提供することを課題とする。【解決手段】基準局および基準外局からの電波をおよそ同一周波数とする一方で、基準局からの電波と基準外局からの電波とで変調方式、変調速度、電波発信時間、電波発信間隔、スペクトル拡散符号の少なくともいずれか１つが異なるようにし、これらの電波を高所に設けられたセンサ部で受信する。そして、この受信結果から分別された所望の電波の受信結果である分別結果に基づいて、それぞれの電波到来方向を推定し、さらに、基準局からの電波到来方向推定結果に基づいて、基準外局からの電波到来方向推定結果を補正することで、基準局に対する基準外局の相対的な位置を特定する。【選択図】  図３
2004317157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
地表または地表近傍に設けられた位置の既知な電波発信源である基準局および基準局以外の電波発信源である基準外局から発せられる電波を受信可能である、高所に設けられたセンサ部と、
該センサ部によって受信された受信結果から所望の電波の受信結果を分別可能な電波分別部と、
該電波分別部によって分別された分別結果に基づいて電波の到来方向を推定する、電波到来方向推定部と、
該電波到来方向推定手段による電波到来方向推定結果に基づいて電波到来方向推定結果の補正を行う、電波到来方向推定結果補正部と
を備え、
センサ部において、基準局および基準外局から発せられた電波を受信し、
次いで、電波分別部において、センサ部によって受信された受信結果から、各局の電波の受信結果を分別し、
さらに、電波到来方向推定部において、電波分別部によって分別された分別結果から電波の到来方向を推定し、
さらに、電波到来方向推定結果補正部で、基準局の電波到来方向推定結果に基づいて、基準外局の電波到来方向推定結果の補正を行うことで、基準外局の位置特定をする電波発信源特定方法において、
基準局および基準外局からの電波が略同一周波数であって、
基準局からの電波と基準外局からの電波とで変調方式、変調速度、電波発信時間、電波発信間隔、スペクトル拡散符号の少なくともいずれか１つまたは／およびそれらの組み合わせが異なる
ことが特徴である電波発信源特定方法。
【請求項２】
センサ部の位置する高度を測定可能な高度測定部を備えるとともに、
上記電波到来方向推定結果補正部において、
高度測定部によって得られたセンサ部の位置する高度と、
基準局の電波到来方向推定結果と、
基準局の電波到来方向推定結果と基準外局の電波到来方向推定結果との差分である相対角度とから、
基準局の位置に対する相対的な基準外局の位置を求めることによって、基準外局の位置特定をする請求項１に記載の電波発信源特定方法。
【請求項３】
少なくとも、
地表または地表近傍に設けられた位置の既知な電波発信源である基準局および基準局以外の電波発信源である基準外局から発せられる変調方式、変調速度、電波発信時間、電波発信間隔、スペクトル拡散符号の少なくともいずれか１つまたは／およびそれらの組み合わせが異なる略同一周波数の電波を受信可能である、高所に設けられたセンサ部と、
センサ部に接続され、該センサ部によって受信された受信結果から、所望の電波の受信結果を分別可能な電波分別部と、
電波分別部に接続され、該電波分別部によって分別された分別結果から電波の到来方向を推定する、電波到来方向推定部と、
電波到来方向推定部に接続され、電波到来方向推定部で得られた基準局の電波到来方向推定結果に基づいて、電波到来方向推定部で得られた基準外局の電波到来方向推定結果の補正を行う、電波到来方向推定結果補正部と、
電波到来方向推定結果補正部における補正後の基準外局の電波到来方向推定結果を、基準外局の位置特定結果として出力する、出力部と
を備えたことを特徴とする電波発信源特定装置。
【請求項４】
センサ部の位置する高度を測定可能な高度測定装置を備えるとともに、
該高度測定装置によって得られた高度を、電波到来方向推定結果補正部において、電波到来方向推定部で得られた基準外局の電波到来方向推定結果の補正に用いる
請求項３に記載の電波発信源特定装置。
【請求項５】
センサ部にアンテナ素子が複数配設されたアレーアンテナを備える請求項３または４に記載の電波発信源特定装置。
【請求項６】
電波発信源特定装置が成層圏に停留可能な飛行体に備えられた、請求項３ないし５いずれかに記載の電波発信源特定装置。
【請求項７】
請求項３ないし６いずれかに記載の電波発信源特定装置を複数設け、
各電波発信源特定装置によって求められた基準外局の位置特定結果を特定の基地局に送信するとともに、
該基地局において、
基地局に対する基準局の相対的な位置と、
基地局に対する各電波発信源特定装置の相対的な位置と、
各電波発信源特定装置によって求められた基準外局の位置特定結果とから、
基地局に対する基準外局の位置を特定することを特徴とする電波発信源特定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波発信源を特定する方法ならびにその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、下記の特許文献１に記載の電波発信源特定方法のように、従来の電波発信源特定方法は、基本的には、基準局からの電波と基準外局からの電波の到来方向を検出するセンサ部と、このセンサ部の受信結果から電波の到来方向を推定する電波到来方向推定手段と、この電波到来方向推定手段の電波到来方向推定結果を補正する推定結果補正手段とからなり、推定結果補正手段においては、位置の既知な基準局からの電波到来方向推定結果に基づいて、基準外局からの電波到来方向推定結果を補正し、その結果、基準外局の位置を、基準局とは相対的に特定するというものであった。
【特許文献１】
特開２００２−１６８９３５
【０００３】
この電波発信源特定方法においては、少なからず、次のような困難が伴うこととなっていた。即ち、▲１▼例えばセンサ部に設けられたアレーアンテナのアンテナ素子数が少ないか、あるいはアレーアンテナの開口面が小さいと、基準局からの電波と基準外局からの電波とのそれぞれ別々の２波の到来方向をおよそ同時に正確に推定することは困難であって、２波の到来方向の相対角度の推定精度が劣化する。また、▲２▼推定された２波のいずれが基準局および基準外局から到達したものであるかの判別が難しい。
【０００４】
上記の困難を解決するには、端的に基準局と基準外局で周波数を異なるようにして、それぞれを別々に受信すればよい。１波だけを受信してその電波発信源を特定することは従来技術によっても十分な精度で可能である。しかしながら、必ずしも異なる周波数を利用することが可能とは限らず、また、異なる周波数を割り当てるには費用がかかるといった新たな困難を生じてしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑み、基準局と基準外局とで異なる周波数を割り当てることなく、基準局からの電波と基準外局からの電波とを区別して電波発信源を特定する方法、装置、システムを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題の解決を図るため、次の手段を用いる。
即ち、少なくとも、地表または地表近傍に設けられた位置の既知な電波発信源である基準局および基準局以外の電波発信源である基準外局から発せられる電波を受信可能である、高所に設けられたセンサ部と、このセンサ部によって受信された受信結果から所望の電波の受信結果を分別可能な電波分別部と、この電波分別部によって分別された分別結果に基づいて電波の到来方向を推定する電波到来方向推定部と、この電波到来方向推定手段による電波到来方向推定結果に基づいて電波到来方向推定結果の補正を行う電波到来方向推定結果補正部とを備え、センサ部において、基準局および基準外局から発せられた電波を受信し、次いで、電波分別部において、センサ部によって受信された受信結果から、各局の電波の受信結果を分別し、さらに、電波到来方向推定部において、電波分別部によって分別された分別結果から電波の到来方向を推定し、さらに、電波到来方向推定結果補正部で、基準局の電波到来方向推定結果に基づいて、基準外局の電波到来方向推定結果の補正を行うことで、基準外局の位置特定をする電波発信源特定方法において、基準局および基準外局からの電波が略同一周波数であって、基準局からの電波と基準外局からの電波とで変調方式、変調速度、電波発信時間、電波発信間隔、スペクトル拡散符号の少なくともいずれか１つが異なるか、あるいは、それらの組み合わせが異なるか、さらには、変調方式、変調速度、電波発信時間、電波発信間隔、スペクトル拡散符号の少なくともいずれか１つを異なるものとすることに加えて、それらの組み合わせをも異なるものとすることが特徴である電波発信源特定方法とする。
【０００７】
さらに、センサ部の位置する高度を測定可能な高度測定部を備えるとともに、上記電波到来方向推定結果補正部において、高度測定部によって得られたセンサ部の位置する高度と、基準局の電波到来方向推定結果と、基準局の電波到来方向推定結果と基準外局の電波到来方向推定結果との差分である相対角度とから、基準局の位置に対する相対的な基準外局の位置を求めることによって、基準外局の位置特定をする電波発信源特定方法としてもよい。
【０００８】
また、電波発信源特定装置として、少なくとも、地表または地表近傍に設けられた位置の既知な電波発信源である基準局および基準局以外の電波発信源である基準外局から発せられる変調方式、変調速度、電波発信時間、電波発信間隔、スペクトル拡散符号の少なくともいずれか１つまたはそれらの組み合わせ、あるいは、少なくともいずれか１つおよびそれらの組み合わせが異なる略同一周波数の電波を受信可能である、高所に設けられたセンサ部と、このセンサ部に接続され、センサ部によって受信された受信結果から所望の電波の受信結果を分別可能な電波分別部と、この電波分別部に接続され、電波分別部によって分別された分別結果から電波の到来方向を推定する電波到来方向推定部と、電波到来方向推定部に接続され、電波到来方向推定部で得られた基準局の電波到来方向推定結果に基づいて、電波到来方向推定部で得られた基準外局の電波到来方向推定結果の補正を行う電波到来方向推定結果補正部と、電波到来方向推定結果補正部における補正後の基準外局の電波到来方向推定結果を、基準外局の位置特定結果として出力する出力部とを備えた電波発信源特定装置とする。
【０００９】
センサ部の位置する高度を測定可能な高度測定装置を備えるとともに、この高度測定装置によって得られた高度を、電波到来方向推定結果補正部において、電波到来方向推定部で得られた基準外局の電波到来方向推定結果の補正に用いる電波発信源特定装置としてもよい。
【００１０】
電波発信源特定装置のセンサ部には、アンテナ素子が複数配設されたアレーアンテナを備えるものとしてもよい。
【００１１】
電波発信源特定装置を成層圏に停留可能な飛行体に備えるものとしてもよい。
【００１２】
電波発信源を特定するシステムは、電波発信源特定装置を複数設け、各電波発信源特定装置によって求められた基準外局の位置特定結果を特定の基地局に送信するとともに、この基地局において、基地局に対する基準局の相対的な位置と、基地局に対する各電波発信源特定装置の相対的な位置と、各電波発信源特定装置によって求められた基準外局の位置特定結果とから、基地局に対する基準外局の位置を特定することを特徴とする電波発信源特定システムとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、以下の具体例は本発明を限定するものではない。実施形態は、本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更可能なものである。
図１に、本発明である電波発信源特定装置を成層圏に停留可能な飛行船に設けた場合の１つの実施形態例を示す概略構成図を、図２（イ）に、センサ部に備えられたアレーアンテナの直交配設の一例を示す図を、図２（ロ）に、センサ部に備えられたアレーアンテナの正方配設の一例を示す図を、図２（ハ）に、センサ部に備えられたアレーアンテナの円配設の一例を示す図を、図３に、センサ部で電波を受信してから基準外局の位置特定結果を出力するまでのフローチャートを、図４に、高度測定装置を用いた場合の、センサ部で電波を受信してから基準外局の位置特定結果を出力するまでのフローチャートを、図５に、センサ部によって、電波到来方向を３次元的な方向として推定する様子を示した図を、図６に、三角測量と類似の要領で基準外局の位置特定を行う様子を示した図を、図７に、高度の異なる基準外局の位置特定を行う三角測量と類似の要領を示した図を示す。
【００１４】
本実施形態例では、センサ部（３）を成層圏においておよそ所定位置に停留可能な飛行体、例えば飛行船（１）の底部に取り付けた場合を例に説述する。
【００１５】
センサ部（３）を成層圏のような高々度に設置することを好適とする理由の１つには、例えば、地表または地表近傍に設けられた電波発信源である基準局（４）や基準外局（５）から見てセンサ部（３）が高仰角に位置することになり、基準局（４）および基準外局（５）周辺の地上構造物、例えばビルディングなどの高層建造物による影響（マルチパス）が少なくなり、電波の見通し内伝搬が確保されやすくなるということが挙げられる。
【００１６】
従って、必ずしも成層圏という高高度にセンサ部（３）を設置しなければならないものではなく、センサ部（３）と電波発信源との見通し内伝搬が確保されるならば、成層圏よりも低高度でもよい。飛行船（１）以外の空中に停留可能な飛行体としては、例えばヘリコプター、気球などが挙げられる。なお、必ずしも飛行体である必要はなく、例えば高層建造物の上方階に設けるようにしてもよい。一方、成層圏よりもさらに高高度の宇宙空間、例えば静止軌道上に設置するようにしてもよい。
【００１７】
地表または地表近傍には、位置の既知な電波発信源である基準局（４）が設けられるとともに基準局（４）以外の電波発信源である基準外局（５）が別途存在する。基準局（４）と基準外局（５）はともに静止していることがより正確な基準外局（５）の位置特定には好適であるが、必ずしも静止していなくてはならないものではなく、どちらか一方の局が移動するものでも、あるいは両局がともに移動するものであってもよい。しかしながら、少なくとも基準局（４）の位置は既知とする。
【００１８】
基準局（４）から発せられる電波（Ａ）と、基準外局（５）から発せられる電波（Ｂ）は、およそ同一周波数である。ただし、両局（４）（５）において発信される電波（Ａ）（Ｂ）は例えばそれぞれ異なる変調方式とする。変調方式としては、従来の変調方式でよく、振幅変調（ＡＭ）、位相変調（ＰＭ）などのアナログ変調方式でも振幅偏移変調（ＡＳＫ）、位相偏移変調（ＰＳＫ）、振幅位相変調（ＡＰＭ）、２相位相偏移変調（ＢＰＳＫ）、４相位相偏移変調（ＱＰＳＫ）などのディジタル変調方式でもよいのであって、そのいずれであるとも、また、その組み合わせでもよい。
【００１９】
変調方式ではなく、１秒間あたりの変調回数、即ち変調速度を基準局（４）と基準外局（５）とで異なるようにしてもよい。または、基準局（４）と基準外局（５）において変調方式と変調速度をともに異なるようにしてもよい。
【００２０】
あるいは、基準局（４）と基準外局（５）から発信される電波（Ａ）（Ｂ）を異なる変調方式または／および変調速度とするのではなく、基準局（４）と基準外局（５）から発信される電波（Ａ）（Ｂ）の発信時間または／および発信間隔をそれぞれ異なるようにしてもよい。例えばＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：時間分割多元接続）方式が挙げられる。即ち、基準局と基準外局から発せられる電波をそれぞれ時間分割して断続的かつ周期的に（フレーム周期）、同一周波数で発信するのである。なお、この際には、時間的に断続して電波を発信するため、基準局と基準外局とから発せられる電波の同期が必要となる。また、移動する基準外局の位置の変化などによって生じうる電波発信のタイミングのずれに対応するために適宜ガードタイムを設けてもよい。複数の基準局・基準外局が存在する場合には、それらの電波発信時間を適宜分割して振り分け、フレーム周期に収まるようにすればよい。その他、ＴＤＭＡ方式に関する従来公知の技術を用いることによって、本発明の趣旨は十分に達成される。
【００２１】
さらに、基準局（４）と基準外局（５）から発信される電波（Ａ）（Ｂ）において、スペクトル拡散符号を異なるようにしてもよい。例えばＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｅｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）方式が挙げられる。即ち、基準局と基準外局とで異なるスペクトル拡散符号を割り当てることで、同一の周波数の電波において時間分割をすることなく同時に発信する。そして、基準局からの電波と基準外局からの電波が混在する同一の周波数の電波から、基準局・基準外局に割り当てられたスペクトル拡散符号を用いて、所望の局からの電波を識別・分離するのである。複数の基準局・基準外局が存在する場合には、それぞれに異なるスペクトル拡散符号を割り当てればよい。その他、ＣＤＭＡ方式に関する従来公知の技術を用いることによって、本発明の趣旨は十分に達成される。
【００２２】
さらには、基準局（４）と基準外局（５）とにおいて、変調方式または／および変調速度を異なるようにすることに併せて電波（Ａ）（Ｂ）の発信時間または／および発信間隔、あるいはスペクトル拡散符号を異なるようにしてもよい。
【００２３】
つまり、基準局（４）と基準外局（５）において発信される電波（Ａ）（Ｂ）の周波数が同一またはおよそ同一であっても、以上の如く、その変調方式、変調速度、電波発信時間、電波発信間隔、スペクトル拡散符号の少なくともいずれか１つ、あるいは、適宜これらを組み合わせてそれぞれを異なるものとすることによって、基準局（４）から発信された電波（Ａ）と基準外局（５）から発信された電波（Ｂ）とが区別されることになる。
【００２４】
基準局（４）の設置数は、通常は１つであるが、適宜複数設けてもよい。このようにすることによって、より精確に基準外局（５）の特定が可能になる。つまり、それぞれの基準局に対する基準外局（５）の位置特定を行うことによって、１つの基準局に対する基準外局（５）の位置特定結果を得る場合に比して、その誤差範囲が一層狭くなり、基準外局（５）の位置特定結果の精度を向上させることが可能になる。
複数の基準局を設ける場合には、それぞれの基準局から発信される電波の変調方式、変調速度、電波発信時間、電波発信間隔、スペクトル拡散符号の少なくともいずれか１つ、あるいは、適宜これらを組み合わせてそれぞれを異なるものとするのが好ましいが、そのいずれにおいてもあるいはその組み合わせにおいても同じとするものであってもよいし、さらには、複数の基準局の一部において同じものとするようにしてもよい。ただし、いずれにせよ、各基準局から発信される電波の変調方式、変調速度、電波発信時間、電波発信間隔、スペクトル拡散符号あるいはその組み合わせは既知なものでなければならない。
【００２５】
基準外局（５）の設置数は、通常複数あり、それぞれの基準外局から発信される電波の変調方式、変調速度、電波発信時間、電波発信間隔、スペクトル拡散符号は通常、少なくともその１つまたは組み合わせにおいて異なるものである。ただし、必ず異なるものでなければ本発明の電波発信源特定という効果を享受できないものではない。なぜなら、基準局と基準外局とで、それぞれから発信される電波の変調方式、変調速度、電波発信時間、電波発信間隔、スペクトル拡散符号の少なくともいずれか１つまたはそれらの組み合わせ、あるいは、少なくともいずれか１つおよびそれらの組み合わせを異なるものとすることによって、基準局から発信された電波と基準外局から発信された電波との区別をなすことが可能になるのであって、基準外局から発せられるそれぞれの電波が仮に変調方式、変調速度、電波発信時間、電波発信間隔、スペクトル拡散符号あるいはその組み合わせが同じとした場合でも、基準局との関係においては、なお区別可能であるからである。
【００２６】
なお、上述のとおり、本実施例における基準局（４）から発信される電波の変調方式、変調速度、電波発信時間、電波発信間隔、スペクトル拡散符号などは既知であるとする。
【００２７】
センサ部（３）には、上記電波（Ａ）（Ｂ）を受信するアンテナ、例えばアレーアンテナ（６）が備えられる。アレーアンテナ（６）は、複数のアンテナ素子（７）が配列されたもので、アンテナ素子（７）としては、例えばマイクロストリップアンテナなどを用いるようにしてもよい。このアレーアンテナ（６）は、基準局（４）と基準外局（５）から発信されたおよそ同一周波数の電波（Ａ）（Ｂ）を１波として受信することができる。
【００２８】
アレーアンテナ（６）のアンテナ素子（７）数は、特に限定は無いものの、より良い精度で基準外局（５）の位置特定を行うためには、多いほど好ましい。
【００２９】
アレーアンテナ（６）は、センサ部（３）に直交配設されるのが好ましい。即ち、複数のアンテナ素子（７）が直列に配設されたアンテナ素子（７）列を２列設け、この２列のアンテナ素子（７）列がそれぞれ直交するように配設するのである。直交配設の形状としては、例えば図２に示す如く、Ｌ字型になるようにする。その他にも例えば、Ｔ字型になるようにしてもよいし、十字型になるようにしてもよい。また、直交配設以外の配設方法としては、例えば、図２（ロ）（ハ）に示すような正方配設や円配設が挙げられる。
【００３０】
センサ部（３）で受信した電波（Ａ）（Ｂ）は、Ａ／Ｄ変換器（１０）、マイクロプロセッサであるＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）（１１）、記憶装置（１２）などで構成される記録部（１３）で標本化・量子化されて、記憶装置（１２）に受信結果（１７）として記録される。
【００３１】
記録部（１３）は、一般的にはパーソナルコンピュータなどの計算機（２）に接続されている。計算機（２）は、記録部制御部を備えて、記録部（１３）において受信結果に含まれる雑音除去などの処理を行う制御を適宜行うことが可能な構成としてもよいが、必ずしも備えなければならないものではなく、図３、４では図示していない。
【００３２】
計算機（２）によって、記録部（１３）の記憶装置（１２）から受信結果（１７）を取得する。計算機（２）において、この受信結果（１７）に含まれる基準局（４）からの電波（Ａ）の受信結果と基準外局（５）からの電波（Ｂ）の受信結果をそれぞれ抽出・分別する。続いて計算機（２）において、この分別された基準局（４）からの電波（Ａ）の受信結果である分別結果（１７ａ）と、基準外局（５）からの電波（Ｂ）の受信結果である分別結果（１７ｂ）に基づいて、基準局（４）の電波到来方向推定結果（１８ａ）と基準外局（５）の電波到来方向推定結果（１８ｂ）が求められる。また、同じく計算機（２）において、基準局（４）の電波到来方向推定結果（１８ａ）に基づいて基準外局（５）の電波到来方向推定結果（１８ｂ）の補正を行うようにする。つまり、本実施形態例では、電波分別部（１４）、電波到来方向推定部（１５）および電波到来方向推定結果補正部（１６）は、計算機（２）に担わせる。
【００３３】
計算機（２）には、通常、演算処理部、主記憶装置等が備えられる。受信結果（１７）は、記録部（１３）の記憶装置（１２）から計算機（２）の主記憶装置に読み込まれ、演算処理部において受信結果（１７）が計算処理されて分別結果（１７ａ）（１７ｂ）が求められる。具体的には、例えば、基準局（４）から発せられる電波（Ａ）においては、あるスペクトル拡散符号が割り当てられて符号化されており、一方、ある基準外局（５）から発せられる電波（Ｂ）においては、ある変調方式によって変調されているとする場合において、まず、基準局（４）から発せられる電波（Ａ）に割り当てられているスペクトル拡散符号を用いて、受信結果（１７）に含まれる、上記符号によって符号化された電波を識別することによって、これを分別結果（１７ａ）として求める。次いで、基準外局（５）から発せられる電波（Ｂ）の変調方式に相当する変調された電波を識別することによって、これを分別結果（１７ｂ）として求めるのである。
【００３４】
さらに、この分別結果（１７ａ）（１７ｂ）に基づいて、同じく演算処理部において電波到来方向推定結果（１８ａ）（１８ｂ）が求められる。そして、適宜電波到来方向推定結果（１８ａ）（１８ｂ）を主記憶装置にストアした上で、演算処理部でその補正の計算処理がなされて、基準外局（５）の位置特定結果が求められることになる。
【００３５】
分別結果（１７ａ）（１７ｂ）に基づいて電波到来方向推定結果（１８ａ）（１８ｂ）を求める方法は、既知の方法でよく、例えば、ＭＵＳＩＣ法、ｃｙｃｌｉｃ  ＭＵＳＩＣ法、ＭＯＤＥ法などの電波の到来角度推定手法を用いる。ｃｙｃｌｉｃ  ＭＵＳＩＣ法は、変調波の電波が特定の周期周波数を有する性質を利用して、この変調波を他の干渉波や雑音などの電波から分離することによって、所望の変調波の到来角度を推定するものである。また、少ないアンテナ素子数で干渉波や雑音の影響の強い場合においても、高精度の電波到来方向推定を行う方法としては、下記の被特許文献に記載されている方法が挙げられる。
【非特許文献１】
辻  宏之、辛  景民、吉本  繁壽、佐野  昭  「周期定常を利用したアレーアンテナにおける到来波数と方向推定」  電子情報通信学会論文誌  Ｂ−ＩＩ  Ｖｏｌ．Ｊ８１−Ｂ−ＩＩ  Ｎｏ．１  ｐｐ．１９−２８  １９９８年１月
【００３６】
到来角度推定手法によっては、電波分別部（１４）と電波到来方向推定部（１５）で各処理を同時に行う場合もある。
【００３７】
センサ部（３）には、上述したとおり、直交する２列のアンテナ素子（７）が配設されたアレーアンテナ（６）が設けられているので、電波到来方向推定結果は、センサ部（３）を設置した飛行船（１）に対する３次元的な方向として一意的に求められることになる。つまり電波到来方向推定結果は、アンテナ素子（７）の一方の一列（ａ）によって推定される電波到来方向を示す平面（ｂ’）と、他方の一列（ｂ）によって推定される電波到来方向を示す平面（ａ’）との交線（ｃ）である３次元的な方向として求められるのである（図５参照）。
【００３８】
続いて、求められた基準局（４）の電波到来方向推定結果（１８ａ）に基づく基準外局（５）の電波到来方向推定結果（１８ｂ）の補正は以下の方法で行う。
ｃｙｃｌｉｃ  ＭＵＳＩＣ法や非特許文献１に記載の方法などによって求められた電波到来方向推定結果（１８ａ）（１８ｂ）は、上述したセンサ部（３）で受信した電波（Ａ）（Ｂ）の変調方式や発信時間間隔等の違いによって、基準局（４）からの電波（Ａ）と基準外局（５）からの電波（Ｂ）とが区別されたものとして方向の推定がなされている。しかし、この電波到来方向推定結果（１８ａ）（１８ｂ）とセンサ部（３）の向きからは、センサ部（３）が設置された飛行船（１）からみた基準局（４）と基準外局（５）との相対角度による、両局（４）（５）の相対的な位置関係しか得られない。また、電波到来方向推定結果（１８ａ）（１８ｂ）は方向の推定だけなので、両局（４）（５）の相対的な距離が得られない。そこで、本実施形態例においては、センサ部（３）の設置された飛行船（１）の成層圏における、既知である停留高度を用いることによって、この高度と、推定された基準局（４）の位置と、上述した基準局（４）と基準外局（５）との相対角度及びセンサ部（３）の向きから、三角測量と類似の要領で、基準外局（５）の電波到来方向推定結果（１８ｂ）を基準局（４）の電波到来方向推定結果（１８ａ）を基に補正することで、基準局（４）に対する距離・方向が明らかとなった基準外局（５）の位置が特定される（図３参照）。三角測量と類似の要領については後述する。
【００３９】
このようにして位置の特定された基準外局（５）の位置特定結果（１９）は、例えばディスプレイ（２０）・印刷装置などの出力部に送られて表示・印字される。
【００４０】
本実施形態例では、飛行船（１）にセンサ部（３）、記録部（１３）、電波分別部（１４）・電波到来方向推定部（１５）・電波到来方向推定結果補正部（１６）とを備えた計算機（２）、ディスプレイ（２０）が備わったものとして図示（図１参照）しているが、必ずしも全ての構成部を飛行船（１）などのおよそ同一の場所・物体に備えなければならないものではない。例えば、センサ部（３）と記録部（１３）を飛行船（１）に備え、記録部（１３）に記録された受信結果（１７）を、地上に設けられた電波分別部（１４）・電波到来方向推定部（１５）・電波到来方向推定結果補正部（１６）を備える計算機（２）、ディスプレイ（２０）を備える基地局に無線送信することで、この基地局で電波到来方向推定などを行うようにしてもよい。
【００４１】
なお、センサ部（３）の設置された飛行船（１）の停留高度は、本実施形態例では既知としたが、飛行船（１）に高度計測装置、例えば気圧高度計やＧＰＳ（３０）などを備え、このＧＰＳ（３０）を計算機（２）に接続して高度情報を提供することで、飛行船（１）の停留高度を取得するようにしてもよい。
【００４２】
ＧＰＳ（３０）や気圧高度計などの高度計測装置によって得られる高度は、上述した計算機（２）の電波到来方向推定結果補正部（１６）で三角測量と類似の要領で基準外局（５）の位置特定をする際に必要となる高度情報として用いられる（図４参照）。
【００４３】
上述した電波発信源特定装置を備えた飛行船（１）を複数設けることによって、電波発信源特定システムを構築することができる。
【００４４】
即ち、例えば、電波発信源特定装置を備えた複数の飛行船（１）を成層圏に停留配置し、これらの各電波発信源特定装置によって求められた基準外局（５）の位置特定結果（１９）を、特定の基地局に送信する。基地局は、地表または地表近傍に設けるものでもよいし、あるいは、同じく成層圏に停留する飛行船に設けるものでもよい。また、基準局は、１つでも複数でもよい。
【００４５】
この基地局は、各電波発信源特定装置から送信された位置特定結果（１９）を受信可能であって、基地局においては、各電波発信源特定装置から受信した位置特定結果（１９）と、基地局に対する相対的な基準局（４）の位置と、基地局に対する相対的な各電波発信源特定装置の位置から、三角測量と類似の要領で、基地局に対する基準外局（５）の位置をより高精度に特定する。つまり、それぞれの電波発信源特定装置からの位置特定結果（１９）を基にして求められる、基地局に対する基準外局（５）の位置を求めることによって、１つの電波発信源特定装置によって求められる基準外局の位置特定結果に比して、その誤差範囲が一層狭くなり、基準外局（５）の高精度な位置特定が可能になる。
【００４６】
なお、ここでは各電波発信源特定装置を備えた飛行船（１）の位置は既知なものとしている。飛行船（１）の位置は、例えばＧＰＳ（３０）による場合には、緯度・経度をもって求められる。しかしながら、必ずしも飛行船（１）の位置は既知なものでなければならないものではない。なぜなら、例えば、飛行船（１）を基準外局と見立てて、本発明の電波発信源特定方法を適用することによって、基準局（４）に対する飛行船（１）の位置を特定できるからである。この場合には、通常基地局は複数設ける必要がある。
【００４７】
ここで、上述した三角測量と類似の要領で基準外局の位置特定を行うことについて図６を参考に説述する。図６には、位置関係が特定されることを容易に理解するため、東西南北をＥＷＳＮの記号をもって方角を例示している。
まず、上述のとおり、電波到来方向推定部（１５）において、センサ部（３）に対する基準局（４）と、センサ部（３）に対する基準外局（５）の方向が、それぞれ３次元的な方向として一意的に求まるが、それらの相対角度とセンサ部（３）の向きを基に、センサ部（３）に対する両局（４）（５）の相対的な位置関係が明らかになる。センサ部（３）の向きは、例えば、飛行船（１）に磁気方位センサを備えることによって、飛行船（１）の進行方向を基準として、東西南北とのずれによって求められる。従って、センサ部（３）の高度が明らかになることで、センサ部（３）と基準局（４）と基準外局（５）とを結ぶ三角形は一意的に決まるので、基準局（４）と基準外局（５）との距離（上記三角形の一辺の長さに相当する。）が明らかとなる。また、上述のとおりセンサ部（３）の向きを基に、センサ部（３）に対する両局（４）（５）の相対的な位置関係が明らかなので、基準局（４）に対する基準外局（５）の方向も明らかとなる。このようにして、基準局（４）に対する基準外局（５）の相対的な位置が特定される。ここで、基準局（４）の位置が既知であること、即ち、基準局の位置が一意的に特定されている（例えば、基準局の緯度・経度が特定されている。）ことを利用すれば、基準外局（５）の基準局（４）に対する相対的な位置が明らかとなっているので、基準外局の位置も一意的に特定されることになる（つまり、基準外局の緯度・経度が特定される。）。
【００４８】
ところで、基準局（４）と基準外局（５）は、センサ部（３）の高度の基準となる高度、即ち、例えば水準面などの基準高度のおよそ平面上（図６においては、ＥＷＳＮで表示される平面上）に存在することが好ましい。なぜなら、もしそのような条件を満たさない場合には、上記三角形が一意的に定まらず、基準外局（５）の位置特定が困難になる。また、仮に高高度に備えられたセンサ部（３）からみて、異なる高度に存在する基準局（４）と基準外局（５）との高度の相違が無視し得るものとしても、基準外局（５）の位置特定の精度を劣化させる虞がある。
【００４９】
一方、地表面は起伏に富むものであり基準局（４）と基準外局（５）との高度が異なることが通常であるし、また、例えば基準外局（５）が地表面上ではなく、地表面近傍の空中に存在する場合も考え得る。このような場合には、センサ部（３）を複数、好ましくは異なる複数の飛行船（１）に備えて基準外局（５）の位置特定を行えばよい。
【００５０】
例えば、基準局（４）が、基準高度のおよそ平面上にあり、基準外局（５）はこれと異なる高度にあるとする。このとき、センサ部（３）を備えた２つの飛行船のそれぞれにおいて、本発明の方法で基準外局（５）の位置特定を行う。基準局（４）と基準外局（５）との高度が異なるので、それぞれによって特定された基準外局（５）の基準高度のおよそ平面上における位置は異なったものとなる（図７においては、５ａ、５ｂに示される。）。しかしながら、各センサ部（３）からの基準外局（５）に対する３次元的な方向は、基準外局（５）の高度によらず一意的に求まるので、各センサ部（３）からの方向の交点が基準外局（５）の位置となる。この交点は、３次元幾何学で一意に求めることができる（図７参照）。勿論、３つ以上の複数のセンサ部（３）から同様の位置特定を行うことで基準外局（５）の位置特定の精度を向上させることが可能である。
【００５１】
基準局（４）が、基準高度のおよそ平面上にない場合には、基準局（４）の位置は特定されているのであるから、その高度をＧＰＳ等によって測定し、センサ部（３）の高度から差し引けばよい。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の電波発信源特定方法・装置・システムとすることで、基準局と基準外局とで異なる周波数を割り当てることなく、基準局からの電波と基準外局からの電波とを区別することが可能になるので、電波発信源である基準外局の位置を特定することができる。
【００５３】
本発明の具体的な活用方法の一例としては、下記のようなものが挙げられる。
例えば、冬季において積雪した山の登山者各人あるいはパーティー毎に基準局とはおよそ同一の周波数であって異なる変調方式の電波発信器を携行するようにすれば、万一遭難して積雪内部に埋まり、上空からの遭難者の視認発見が困難な場合であっても、精確な遭難者の位置特定を行うことができる。そして、登山者各人あるいはパーティー毎の電波発信機において、変調方式さらには適宜変調速度・電波発信時間・電波発信間隔、スペクトル拡散符号を組み合わせてそれぞれが異なるようにすることで、およそ同一の周波数であっても、登山者各人あるいはパーティー毎に電波発信器を割り当てることができる。なお、上述したとおり、必ずしも登山者各人あるいはパーティー毎に異なる変調方式などの電波発信器を割り当てる必要はない。少なくとも基準局との関係において区別可能であればよく、仮に同じ変調方式等にした場合には、登山者各人あるいはパーティー毎のそれぞれの区別ができなくなるにすぎないからである。
【００５４】
また、飛行体を、地表または地表近傍の移動通信局に対する無線通信システムの中継基地局として利用すれば見通し内伝搬の確保されるので、周波数資源を有効利用しながら、移動通信局の位置特定が行える。この移動通信局には、例えば、携帯電話などの無線端末などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明である電波発信源特定装置を成層圏に停留可能な飛行船に設けた場合の１つの実施形態例を示す概略構成図
【図２（イ）】センサ部に備えられたアレーアンテナの直交配設の一例を示す図
【図２（ロ）】センサ部に備えられたアレーアンテナの正方配設の一例を示す図
【図２（ハ）】センサ部に備えられたアレーアンテナの円配設の一例を示す図
【図３】センサ部で電波を受信してから基準外局の位置特定結果を出力するまでのフローチャート
【図４】高度測定装置を用いた場合の、センサ部で電波を受信してから基準外局の位置特定結果を出力するまでのフローチャート
【図５】センサ部によって、電波到来方向を３次元的な方向として推定する様子を示した図
【図６】三角測量と類似の要領で基準外局の位置特定を行う様子を示した図
【図７】高度の異なる基準外局の位置特定を行う三角測量と類似の要領を示した図
【符号の説明】
１    飛行船
２    計算機
３    センサ部
４    基準局
５    基準外局
６    アレーアンテナ
１３    記録部
１４    電波分別部
１５    電波到来方向推定部
１６    電波到来方向推定結果補正部
２０    ディスプレイ
３０    ＧＰＳ
【図１】
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2004317157.tif 000005
2004317157.tif 000006
【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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