(57)【要約】【課題】等間隔リニアアレーにのみ適用可能な低演算量の測角アルゴリズムを用い、また、リニアアレー変換処理の角度範囲を順次更新して絞り込むことや、その角度ポイントの角度間隔を狭くすることにより、リニアアレー変換処理の精度の向上を図ることができ、測角精度の向上を図ることができる測角装置及び測角方法を得る。【解決手段】入射波を受信する不規則配列アレーアンテナ１と、前記不規則配列アレーアンテナ１の受信信号を仮想のリニアアレーで受信した信号に変換するリニアアレー変換部３と、等間隔リニアアレーアンテナにのみ適用可能なアルゴリズムを用いて前記リニアアレー変換部３の出力から前記入射波の入射角度の推定を行う入射角度推定処理部４とを設けた。【選択図】図４
2007232632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射波を受信する不規則配列アレーアンテナと、
前記不規則配列アレーアンテナの受信信号を仮想のリニアアレーで受信した信号に変換するリニアアレー変換部と、
等間隔リニアアレーアンテナにのみ適用可能なアルゴリズムを用いて前記リニアアレー変換部の出力から前記入射波の入射角度の推定を行う入射角度推定処理部と
を備えたことを特徴とする測角装置。
【請求項２】
前記入射角度推定処理部から出力された過去の入射角度推定値に基づいて、前記リニアアレー変換部の変換角度範囲を順次更新して絞り込む変換角度範囲設定部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１記載の測角装置。
【請求項３】
前記入射角度推定処理部から出力された入射角度推定値の真偽を評価関数により判定し、前記入射角度推定値が偽の場合には、前記変換角度範囲設定部による変換角度範囲の更新を行わないようにする真偽判定部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項２記載の測角装置。
【請求項４】
前記入射角度推定処理部から出力された入射角度推定値の真偽を再生信号の電力値により判定し、前記入射角度推定値が偽の場合には、前記変換角度範囲設定部による変換角度範囲の更新を行わないようにする真偽判定部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項２記載の測角装置。
【請求項５】
前記真偽判定部は、前記評価関数と予め設定されたしきい値を比較し、前記評価関数が前記しきい値以上の場合には、前記入射角度推定値が偽と判定する
ことを特徴とする請求項３記載の測角装置。
【請求項６】
前記真偽判定部は、前記評価関数と過去の評価関数を比較し、前記評価関数が前記過去の評価関数以上の場合には、前記入射角度推定値が偽と判定する
ことを特徴とする請求項３記載の測角装置。
【請求項７】
前記真偽判定部は、前記評価関数と予め設定されたしきい値を比較するとともに、前記評価関数と過去の評価関数を比較し、前記評価関数が前記しきい値以上の場合、及び前記評価関数が前記しきい値未満かつ前記過去の評価関数以上の場合には、前記入射角度推定値が偽と判定する
ことを特徴とする請求項３記載の測角装置。
【請求項８】
前記真偽判定部は、前記再生信号の電力値と予め設定されたしきい値を比較し、前記再生信号の電力値が前記しきい値の範囲外の場合には、前記入射角度推定値が偽と判定する
ことを特徴とする請求項４記載の測角装置。
【請求項９】
前記真偽判定部は、前記再生信号の電力値と過去の再生信号の電力値を比較し、前記再生信号の電力値が前記過去の再生信号から設定されたしきい値の範囲外の場合には、前記入射角度推定値が偽と判定する
ことを特徴とする請求項４記載の測角装置。
【請求項１０】
前記真偽判定部は、前記再生信号の電力値と予め設定されたしきい値及び過去の再生信号の電力値から設定されたしきい値を比較し、前記予め設定されたしきい値の範囲内かつ過去の再生信号の電力から設定されたしきい値の範囲外の場合には、前記入射角度推定値が偽と判定する
ことを特徴とする請求項４記載の測角装置。
【請求項１１】
不規則配列アレーアンテナにより入射波を受信する受信ステップと、
前記不規則配列アレーアンテナの受信信号を仮想のリニアアレーで受信した信号に変換する変換ステップと、
等間隔リニアアレーアンテナにのみ適用可能なアルゴリズムを用いて変換された信号から前記入射波の入射角度の推定を行う推定ステップと
を含むことを特徴とする測角方法。
【請求項１２】
前記推定ステップによる過去の入射角度推定値に基づいて、前記変換ステップの変換角度範囲を順次更新して絞り込む設定ステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項１１記載の測角方法。
【請求項１３】
前記推定ステップによる入射角度推定値の真偽を評価関数により判定し、前記入射角度推定値が偽の場合には、前記設定ステップによる変換角度範囲の更新を行わないようにする判定ステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項１２記載の測角方法。
【請求項１４】
前記推定ステップによる入射角度推定値の真偽を再生信号の電力値により判定し、前記入射角度推定値が偽の場合には、前記設定ステップによる変換角度範囲の更新を行わないようにする判定ステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項１２記載の測角方法。
【請求項１５】
前記判定ステップは、前記評価関数と予め設定されたしきい値を比較し、前記評価関数が前記しきい値以上の場合には、前記入射角度推定値が偽と判定する
ことを特徴とする請求項１３記載の測角方法。
【請求項１６】
前記判定ステップは、前記評価関数と過去の評価関数を比較し、前記評価関数が前記過去の評価関数以上の場合には、前記入射角度推定値が偽と判定する
ことを特徴とする請求項１３記載の測角方法。
【請求項１７】
前記判定ステップは、前記評価関数と予め設定されたしきい値を比較するとともに、前記評価関数と過去の評価関数を比較し、前記評価関数が前記しきい値以上の場合、及び前記評価関数が前記しきい値未満かつ前記過去の評価関数以上の場合には、前記入射角度推定値が偽と判定する
ことを特徴とする請求項１３記載の測角方法。
【請求項１８】
前記判定ステップは、前記再生信号の電力値と予め設定されたしきい値を比較し、前記再生信号の電力値が前記しきい値の範囲外の場合には、前記入射角度推定値が偽と判定する
ことを特徴とする請求項１４記載の測角方法。
【請求項１９】
前記判定ステップは、前記再生信号の電力値と過去の再生信号の電力値を比較し、前記再生信号の電力値が前記過去の再生信号から設定されたしきい値の範囲外の場合には、前記入射角度推定値が偽と判定する
ことを特徴とする請求項１４記載の測角方法。
【請求項２０】
前記判定ステップは、前記再生信号の電力値と予め設定されたしきい値及び過去の再生信号の電力値から設定されたしきい値を比較し、前記予め設定されたしきい値の範囲内かつ過去の再生信号の電力から設定されたしきい値の範囲外の場合には、前記入射角度推定値が偽と判定する
ことを特徴とする請求項１４記載の測角方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、実のアレーの受信信号を仮想のリニアアレーで受信した信号に変換し、リニアアレー配列にのみ適用可能なアルゴリズムを用いて入射角度の推定を行う測角装置及び測角方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
広い角度範囲を精測角し複数の電波を分離測角する場合、測角アルゴリズムの演算負荷が増大し処理時間も延びる。そこで、所望の測角精度を満たしつつ演算負荷の低減を図り、処理時間の高速化を図るため、初期の処理では広い角度範囲を粗測角し、順次得られた角度推定値付近に角度範囲を絞り込み、精測角することが考えられる。
【０００３】
ＭＯＤＥ法を用いて高速型の測角処理を行う従来の測角装置について図面を参照しながら説明する（例えば、非特許文献１参照）。図１５は、従来の測角装置の構成を示す図である。また、図１６は、ＭＯＤＥ法の処理を示すフローチャートである。ただし、簡単のためアジマスのみ測角を行う一次元測角の場合の概略を示す。
【０００４】
図１５において、従来の測角装置は、Ｍ個の受信素子アンテナ１１、・・・、１Ｍが配置された等間隔リニアアレーアンテナ１Ａと、Ｍ個配置されたＡ／Ｄ変換器２と、ＭＯＤＥ法を用いて入射角度の推定を行う入射角度推定処理部４とが設けられている。
【０００５】
これら受信素子アンテナ１１、・・・、１Ｍに、入射波ｓ１（ｔ）、・・・、ｓＫ（ｔ）がアジマスθ１、・・・、θＫの角度で入射するものと仮定する。ここで、入射波の波数Ｋは、受信素子アンテナの数Ｍよりも小さいものとする。
【０００６】
まず、ステップ２０１では、以下の処理を行う。各受信素子アンテナから入射波を受信後、Ａ／Ｄ変換器２より出力される受信信号ｘ（ｔ）は、ステアリングベクトルａ（θｋ）を入射波の数分を並べたＭ×Ｋ行列Ａと、入射信号ベクトルｓ（ｔ）と、ノイズベクトルｎ（ｔ）を用いると、次の式（１）で表される。
【０００７】
【数１】
2007232632.tif 000003
【０００８】
ここで、ステアリングベクトルａ（θｋ）は、次の式（２）で表される。
【０００９】
【数２】
2007232632.tif 000004
【００１０】
ｇｍ（θｋ）はｍ番目の受信素子アンテナの複素指向性パターンを、ｐｍはｍ番目の受信素子アンテナの位相基準点からの位置ベクトルを、ｑ（θｋ）は第ｋ入射波の入射方向単位ベクトルを表す。
【００１１】
ついで、受信信号ベクトルｘについてのＭ×Ｍ次元の共分散行列Ｒを求める。
【００１２】
【数３】
2007232632.tif 000005
【００１３】
ここで、<・>は平均処理、Ｈは複素共役転置、Ｒ０は入射信号ベクトルｓ（ｔ）の共分散行列を表す。σ２はノイズの電力、Ｉは単位行列である。
【００１４】
次に、ステップ２０２では、以下の処理を行う。共分散行列Ｒの固有値はＭ個存在し、これをλｍと表記する。これと対応する共分散行列ＲのＭ個の固有ベクトルをｅｍとすると、次の式（４）で表される。
【００１５】
【数４】
2007232632.tif 000006
【００１６】
いま、入射波はＫ波としているので、Ｍ個存在する固有値λｍのうちノイズの電力と等しくないものはＫ個と考えられる。共分散行列Ｒの固有値λｍのうちλｍ＞σ２となるＫ個の固有値を並べたベクトルをΛｓ、それと対応する信号空間の固有ベクトルを並べた行列をＥｓとする。また、λｍ＝σ２となるＭ−Ｋ個の固有値を並べたベクトルをΛｎ、それと対応する雑音空間の固有ベクトルを並べた行列をＥｎとする。
【００１７】
次に、ステップ２０３では、方位評価関数ＰＭＯＤＥ（Θ）が最小となるＢを、最小二乗法を用いて求める。この方位評価関数は、次の式（５）で表される。
【００１８】
【数５】
2007232632.tif 000007
【００１９】
最小二乗解を求める場合には、（ＢＨＢ）−１＝Ｗとし反復計算で最適化を行う。このとき、Ｗの初期値はＷ＝Ｉとし、反復計算中では得られたＢの結果を用いる。
【００２０】
そして、ステップ２０４では、評価関数ＰＭＯＤＥ（Θ）を最小とするＢの多項式の根を求め、そのなす角Θを計算し入射角度推定値とする。
【００２１】
【非特許文献１】P.Stoica and K. C. Sharman., " Novel eigenanalysis method for direction estimation ", IEE Proc., vol.137, Pt. F No.1, pp.19-26, Feb. 1990.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
ＭＯＤＥ法は最尤推定測角法と比較して、また、Ｒｏｏｔ−ＭＵＳＩＣ法等はＭＵＳＩＣと比較して演算負荷は小さいが、適用可能な素子アンテナの配列が等間隔リニアアレーに限定される。このため、上記方法で低演算量化を図る場合、アレーアンテナの素子配列が不規則配列の場合に適用できないという問題点があった。
【００２３】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、不規則配列の実アレーでの受信信号を仮想のリニアアレーにおける受信信号に変換するような前処理（以下、リニアアレー変換と記述）を行い、等間隔リニアアレーにのみ適用可能な低演算量の測角アルゴリズムを用い、また、過去の入射角度推定値を用いて順次リニアアレー変換処理の角度範囲を更新して絞り込むことや、その角度ポイントの角度間隔を狭くすることにより、リニアアレー変換処理の精度の向上を図ることができ、測角精度の向上を図ることができる測角装置及び測角方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
この発明に係る測角装置は、入射波を受信する不規則配列アレーアンテナと、前記不規則配列アレーアンテナの受信信号を仮想のリニアアレーで受信した信号に変換するリニアアレー変換部と、等間隔リニアアレーアンテナにのみ適用可能なアルゴリズムを用いて前記リニアアレー変換部の出力から前記入射波の入射角度の推定を行う入射角度推定処理部とを設けたものである。
【発明の効果】
【００２５】
この発明に係る測角装置は、過去の入射角度推定値を用いて順次リニアアレー変換処理の角度範囲を更新して絞り込むことや、その角度ポイントの角度間隔を狭くすることにより、リニアアレー変換処理の精度の向上を図ることができ、測角精度の向上を図ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る測角装置について図１から図３までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る測角装置の構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００２７】
図１において、この実施の形態１に係る測角装置は、Ｍ個の受信素子アンテナ１１、・・・、１Ｍが配置された不規則配列アレーアンテナ１と、Ｍ個配置されたＡ／Ｄ変換器２（２１、・・・、２Ｍ）と、リニアアレー変換部３と、ＭＯＤＥ法を用いて入射角度の推定を行う入射角度推定処理部４と、次段の処理に用いる変換角度範囲を設定する変換角度範囲設定部５とが設けられている。
【００２８】
不規則配列アレーアンテナ１の受信素子アンテナ１１、・・・、１Ｍに、入射波（受信波）ｓ１（ｔ）、・・・、ｓＫ（ｔ）が入射する。ここで、入射波の波数Ｋは、受信素子アンテナの数Ｍよりも小さいものとする（Ｋ＜Ｍ）。
【００２９】
つぎに、この実施の形態１に係る測角装置の動作について図面を参照しながら説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る測角装置のリニアアレー変換部の動作を示すフローチャートである。また、図３は、この発明の実施の形態１に係る測角装置の角度組み合わせ値とステアリングベクトルの振幅の関係を示す図である。
【００３０】
リニアアレー変換部３の処理について説明する。入射角度推定処理部４に用いる測角アルゴリズムがＭＯＤＥ法やＲｏｏｔ−ＭＵＳＩＣ等のように等間隔リニアアレーアンテナ１Ａにのみ適用可能である場合、受信素子アンテナ１１、・・・、１Ｍが不規則配列アレーアンテナ１では適用不可能となる。このため、測角処理の前段に、リニアアレー変換部３を付加し、変換後の受信信号共分散行列を測角アルゴリズムに適用する。以下、図２に基づき、リニアアレー変換部３の処理をまとめる。
【００３１】
まず、ステップ１０１において、仮想のリニアアレーの素子位置を設定する。変換行列Ｄを求める角度範囲、角度ポイントを設定する。
【００３２】
次に、ステップ１０２において、変換行列ＤをＡ’＝ＤＡと定義する．ここで、Ａは実のアレーのステアリングベクトルａ（θｋ）を並べた行列、Ａ’は仮想等間隔リニアアレーのステアリングベクトルａ’（θｋ）を並べた行列である。
【００３３】
そして、ステップ１０３において、Ａの特異値分解により得られる擬似逆行列を用いると、変換行列Ｄは、次の式（６）で求めることができる。
【００３４】
【数６】
2007232632.tif 000008
【００３５】
ここで、Ａは、次の式のように特異値分解できるものとしている。
【００３６】
【数７】
2007232632.tif 000009
【００３７】
しかし、一般にリニアアレー変換では、変換する角度範囲が広い場合であっても一つの変換行列Ｄで広い角度範囲の変換を行うため、その精度が劣化すると考えられる。
【００３８】
図３（ａ）及び（ｂ）は、横軸を変化する角度組み合わせ値Θ、縦軸をステアリングベクトルの振幅としたグラフを示す。これは例として振幅を表しているが、位相値も同様に説明できる。図３（ａ）に示した粗測角時に広い変換範囲を設定するような場合、その角度範囲全体を一つの変換行列Ｄでリニアアレー変換を行うため、仮想リニアアレーにおけるステアリングベクトルの振幅に誤差が増大することが考えられる。そこで、毎回の測角処理後に、図３（ｂ）でみられるように角度推定値の近傍の狭い角度範囲のみを繰り返しリニアアレー変換し、これを再度測角処理に用いることにより、上記のリニアアレー変換の誤差を少なくすることが可能である。
【００３９】
また、リニアアレー変換処理の角度範囲を絞り込むほかに、その範囲内の角度間隔を細かくして変換処理し測角することが考えられる。
【００４０】
この方法によれば、最終の入射角度推定処理時には、リニアアレー変換処理の角度範囲、角度間隔を細かく設定でき、リニアアレー変換誤差による測角精度の劣化を回避することが可能となる。
【００４１】
すなわち、この実施の形態１は、実のアレーの受信信号を仮想のリニアアレーで受信した信号に変換し、そのリニアアレー変換処理の角度範囲、または角度ポイント、またはその両方を順次更新し、リニアアレー配列にのみ適用可能なアルゴリズムを用いて入射角度の推定を行うものである。
【００４２】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る測角装置について図４を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係る測角装置の構成を示す図である。
【００４３】
図４において、この実施の形態２に係る測角装置は、Ｍ個の受信素子アンテナ１１、・・・、１Ｍが配置された不規則配列アレーアンテナ１と、Ｍ個配置されたＡ／Ｄ変換器２（２１、・・・、２Ｍ）と、リニアアレー変換部３と、ＭＯＤＥ法を用いて入射角度の推定を行う入射角度推定処理部４とが設けられている。
【００４４】
この実施の形態２では、リニアアレー変換の誤差が小さい場合には、全角度範囲を、細かい角度間隔で変換処理を実施することで、電波の入射角度を推定するものである。この場合には、変換角度範囲設定部５を省略することが可能となる。
【００４５】
すなわち、この実施の形態２では、実のアレーの受信信号を仮想のリニアアレーで受信した信号に変換し、リニアアレー配列にのみ適用可能なアルゴリズムを用いて入射角度の推定を行うものである。
【００４６】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る測角装置について図５から図７までを参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態３に係る測角装置の構成を示す図である。また、図６は、誤変換角度範囲設定の原理を説明するための図である。さらに、図７は、この発明の実施の形態３に係る測角装置の評価関数を用いた真偽判定を示す図である。
【００４７】
図５において、この実施の形態３に係る測角装置は、Ｍ個の受信素子アンテナ１１、・・・、１Ｍが配置された不規則配列アレーアンテナ１と、Ｍ個配置されたＡ／Ｄ変換器２（２１、・・・、２Ｍ）と、リニアアレー変換部３と、ＭＯＤＥ法を用いて入射角度の推定を行う入射角度推定処理部４と、次段の処理に用いる変換角度範囲を設定する変換角度範囲設定部５と、入射角度推定値の真偽を評価関数により判定する真偽判定部６とが設けられている。
【００４８】
上記の実施の形態１に示した方法では、図６に示すように、初期の段階で誤った角度推定値が得られた場合、後段の処理の変換角度範囲の設定も誤るため、入射角度推定に失敗する可能性がある。そこで、この実施の形態３では、それを回避する方法を説明する。
【００４９】
真偽判定部６における入射角度推定値の真偽を判断する処理を以下に説明する。測角処理により、次の式で表される入射波の入射角度推定値が決定されると、
【００５０】
【数８】
2007232632.tif 000010
【００５１】
それに対応するステアリングベクトルを並べた、次の式で表される行列が決定される。
【００５２】
【数９】
2007232632.tif 000011
【００５３】
今、受信信号は式（１）により記述できるので、次の式のようにすると、
【００５４】
【数１０】
2007232632.tif 000012
【００５５】
次の式（７）が成り立つ。
【００５６】
【数１１】
2007232632.tif 000013
【００５７】
この最小二乗解ｓ（ｔ）ハット（ハットは、ｓの上に＾があることを表す。）は、入射信号ベクトルｓ（ｔ）の最尤推定値となる。具体的な入射信号の推定値ｓ（ｔ）ハットは、次の式（８）で与えられる。
【００５８】
【数１２】
2007232632.tif 000014
【００５９】
Θハットが入射角度真値の組み合わせであれば、ｓ（ｔ）ハットは真の入射信号ベクトルｓ（ｔ）を再生することが可能である。さらに、評価関数として受信信号の最小二乗推定誤差を考える。これは、次の式（９）で表される。
【００６０】
【数１３】
2007232632.tif 000015
【００６１】
式（９）において、入射角度推定値Θハットが真の入射角度と合致している場合、評価関数Ｊｅｖａは熱雑音電力の総和‖ｎ‖２に近い値をとる。一方、入射角度推定値Θハットが真の入射角度と異なる場合、式（８）の入射信号ベクトルの推定に失敗し、評価関数Ｊｅｖａに入射波の信号電力が残るため熱雑音電力の総和よりも大きい値となる。熱雑音電力の総和‖ｎ‖２は、予め信号が入射しない環境において取得できるため、真偽の判定基準として用いることが可能である。このことから受信信号の最小二乗推定誤差を評価関数とし入射角度推定値の真偽が確認できる。
【００６２】
図７は、横軸を変換する角度組み合わせ値Θ、縦軸を評価関数Ｊｅｖａとしたグラフを示す。これによると、図６に示した誤った変換範囲を設定するような入射角度組み合わせでは、評価関数の値は熱雑音電力の総和‖ｎ‖２より大きくなる。これにより、初回の測角処理において、図６でみられたような誤った角度推定値によって発生する変換角度範囲設定の失敗を回避することが可能である。
【００６３】
真偽判定部６は、評価関数が熱雑音電力の総和に近い値（略等しい）をとる場合には、入射角度推定値を真と判定し、評価関数が熱雑音電力の総和よりも大きい値となる場合には、入射角度推定値を偽と判定するとともに、変換角度範囲設定部５による変換角度範囲の絞り込みを行わないようにする。
【００６４】
すなわち、この実施の形態３は、実のアレーの受信信号を仮想のリニアアレーで受信した信号に変換し、そのリニアアレー変換処理の角度範囲、または角度ポイント、またはその両方を順次更新し、リニアアレー配列にのみ適用可能なアルゴリズムを用いて入射角度の推定を行うものである。さらに、評価関数により、入射角度推定値の真偽を判定するものである。
【００６５】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る測角装置について図８を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態４に係る測角装置の構成を示す図である。
【００６６】
図８において、この実施の形態４に係る測角装置は、Ｍ個の受信素子アンテナ１１、・・・、１Ｍが配置された不規則配列アレーアンテナ１と、Ｍ個配置されたＡ／Ｄ変換器２（２１、・・・、２Ｍ）と、リニアアレー変換部３と、ＭＯＤＥ法を用いて入射角度の推定を行う入射角度推定処理部４と、次段の処理に用いる変換角度範囲を設定する変換角度範囲設定部５と、入射角度推定値の真偽を再生信号の電力値により判定する真偽判定部６Ａとが設けられている。
【００６７】
この実施の形態４では、入射角度推定値の真偽判定を、式（８）で示した再生信号ｓ（ｔ）ハットの電力値を算出することによって行うものである。真偽判定部６Ａによれば、真の入射信号ベクトルｓ（ｔ）が既知である場合、ｓ（ｔ）ハットの信号波形、電力値等を基準に用いて、評価関数Ｊｅｖａを算出することなく、入射角度推定値Θハットの真偽を判断することが可能である。これにより、上記の実施の形態３と同様に誤った角度推定値によって発生する変換角度範囲設定の失敗を回避することが可能である。
【００６８】
真偽判定部６Ａは、再生信号の電力値が既知の真の電力値に近い値をとる場合には、入射角度推定値を真と判定し、再生信号の電力値が既知の真の電力値に近い値をとらない場合には、入射角度推定値を偽と判定するとともに、変換角度範囲設定部５による変換角度範囲の絞り込みを行わないようにする。
【００６９】
すなわち、この実施の形態４は、実のアレーの受信信号を仮想のリニアアレーで受信した信号に変換し、そのリニアアレー変換処理の角度範囲、または角度ポイント、またはその両方を順次更新し、リニアアレー配列にのみ適用可能なアルゴリズムを用いて入射角度の推定を行うものである。さらに、再生信号の電力値により、入射角度推定値の真偽を判定するものである。
【００７０】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る測角装置について図９を参照しながら説明する。図９は、この発明の実施の形態５に係る測角装置の構成を示す図である。
【００７１】
図９において、この実施の形態５に係る測角装置は、Ｍ個の受信素子アンテナ１１、・・・、１Ｍが配置された不規則配列アレーアンテナ１と、Ｍ個配置されたＡ／Ｄ変換器２（２１、・・・、２Ｍ）と、リニアアレー変換部３と、ＭＯＤＥ法を用いて入射角度の推定を行う入射角度推定処理部４と、次段の処理に用いる変換角度範囲を設定する変換角度範囲設定部５と、入射角度推定値の真偽を評価関数としきい値により判定する真偽判定部６Ｂとが設けられている。
【００７２】
この実施の形態５では、真偽判定部６Ｂにおいて、判定の基準値として、予め設定しておいた適当なしきい値を用いて真偽判定を行うものである。
【００７３】
ブロック６１において、評価関数Ｊｅｖａを算出し、ブロック６２において、その得られた評価関数値がしきい値以上であると、熱雑音電力の総和‖ｎ‖２より大きいと判断し、この推定入射角度組み合わせの値近傍に信号は入射していないとする。
【００７４】
この場合、次段の変換角度範囲を絞り込む処理は行わない。次段の測角処理においては、過去の変換角度範囲を使用する、角度ポイントの角度間隔を変更する、角度間隔は変更せずに角度ポイントをずらす、スナップショット数を増加させる等の処理により再度測角処理を行う。
【００７５】
すなわち、真偽判定部６Ｂは、評価関数がしきい値未満の場合には、入射角度推定値を真と判定し、評価関数がしきい値以上の場合には、入射角度推定値を偽と判定するとともに、変換角度範囲設定部５による変換角度範囲の絞り込みを行わないようにする。
【００７６】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係る測角装置について図１０を参照しながら説明する。図１０は、この発明の実施の形態６に係る測角装置の構成を示す図である。
【００７７】
図１０において、この実施の形態６に係る測角装置は、Ｍ個の受信素子アンテナ１１、・・・、１Ｍが配置された不規則配列アレーアンテナ１と、Ｍ個配置されたＡ／Ｄ変換器２（２１、・・・、２Ｍ）と、リニアアレー変換部３と、ＭＯＤＥ法を用いて入射角度の推定を行う入射角度推定処理部４と、次段の処理に用いる変換角度範囲を設定する変換角度範囲設定部５と、入射角度推定値の真偽を過去の評価関数値との比較により判定する真偽判定部６Ｃとが設けられている。
【００７８】
この実施の形態６では、真偽判定部６Ｃにおいて、今回（現在）の評価関数値と過去の評価関数値の比較による真偽判定を行うものである。
【００７９】
ブロック６１において、評価関数Ｊｅｖａを算出し、ブロック６３において、その得られた評価関数値が過去の評価関数値以上であると、熱雑音電力の総和‖ｎ‖２より大きいと判断し、この推定入射角度組み合わせの値近傍に信号は入射していないと判断する。
【００８０】
この場合、次段の変換範囲を絞り込む処理は行わない。次段の測角処理においては、過去の変換範囲を使用する、角度ポイントの角度間隔を変更する、角度間隔は変更せずに角度ポイントをずらす、スナップショット数を増加させる等の処理により再度測角処理を行う。
【００８１】
すなわち、真偽判定部６Ｃは、今回の評価関数が過去の評価関数未満の場合には、入射角度推定値を真と判定し、今回の評価関数が過去の評価関数以上の場合には、入射角度推定値を偽と判定するとともに、変換角度範囲設定部５による変換角度範囲の絞り込みを行わないようにする。
【００８２】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係る測角装置について図１１を参照しながら説明する。図１１は、この発明の実施の形態７に係る測角装置の構成を示す図である。
【００８３】
図１１において、この実施の形態７に係る測角装置は、Ｍ個の受信素子アンテナ１１、・・・、１Ｍが配置された不規則配列アレーアンテナ１と、Ｍ個配置されたＡ／Ｄ変換器２（２１、・・・、２Ｍ）と、リニアアレー変換部３と、ＭＯＤＥ法を用いて入射角度の推定を行う入射角度推定処理部４と、次段の処理に用いる変換角度範囲を設定する変換角度範囲設定部５と、入射角度推定値の真偽をしきい値と過去の評価関数値との比較により判定する真偽判定部６Ｄとが設けられている。
【００８４】
この実施の形態７では、真偽判定部６Ｄにおいて、判定の基準値として、予め設定されたしきい値と過去の評価関数値を用いて真偽判定を行うものである。このしきい値は、想定される熱雑音電力の総和‖ｎ‖２よりも大きく設定するものとする。
【００８５】
この実施の形態７によれば、ブロック６１において、評価関数Ｊｅｖａを算出し、ブロック６４において、その得られた評価関数値がしきい値以上の場合には、入射角度推定値が入射角度真値と大きく異なるため、次段の変換角度範囲を絞り込む処理は行わない。次段の測角処理においては、過去の変換角度範囲、角度間隔を次段の測角処理において使用すること、スナップショット数を増すことにより再測角を行う。
【００８６】
算出により得られた評価関数値がしきい値未満かつ過去の評価関数値以上の場合、しきい値以上となる推定値に比べて誤差は小さいが、今回の変換角度範囲の絞込みは前回の変換角度範囲の絞込みに比較して効果が小さいと判断できる。従って、この場合には、次段の測角処理においては、変換角度範囲の絞り込みは行わず、角度ポイントの角度間隔を変更する、角度間隔は変更せずに角度ポイントをずらして再測角を行う。
【００８７】
すなわち、真偽判定部６Ｄは、今回の評価関数が過去の評価関数未満の場合には、入射角度推定値を真と判定し、今回の評価関数がしきい値未満かつ過去の評価関数以上の場合には、入射角度推定値を偽と判定するとともに、変換角度範囲設定部５による変換角度範囲の絞り込みを行わないようにする。さらに、今回の評価関数がしきい値以上の場合には、入射角度推定値を偽と判定するとともに、変換角度範囲設定部５による変換角度範囲の絞り込みを行わないようにする。
【００８８】
実施の形態８．
この発明の実施の形態８に係る測角装置について図１２を参照しながら説明する。図１２は、この発明の実施の形態８に係る測角装置の構成を示す図である。
【００８９】
図１２において、この実施の形態８に係る測角装置は、Ｍ個の受信素子アンテナ１１、・・・、１Ｍが配置された不規則配列アレーアンテナ１と、Ｍ個配置されたＡ／Ｄ変換器２（２１、・・・、２Ｍ）と、リニアアレー変換部３と、ＭＯＤＥ法を用いて入射角度の推定を行う入射角度推定処理部４と、次段の処理に用いる変換角度範囲を設定する変換角度範囲設定部５と、入射角度推定値の真偽を再生信号の電力値としきい値により判定する真偽判定部６Ｅとが設けられている。
【００９０】
この実施の形態７では、真偽判定部６Ｅにおいて、判定の基準値として、予め設定された適当なしきい値を用いて真偽判定を行うものである。ここでは、再生信号の電力値を用いて判定するため、その上限、下限をしきい値の範囲として与える。
【００９１】
ブロック６５において、入射信号を再生し、ブロック６６において、その信号電力値がしきい値の範囲外であると、入射信号の再生に失敗したと判断し、この推定入射角度組み合わせの値近傍に信号は入射していないとする。
【００９２】
この場合、次段の変換範囲を絞り込む処理は行わない。次段の測角処理においては、過去の変換範囲を使用する、角度ポイントの角度間隔を変更する、角度間隔は変更せずに角度ポイントをずらす、スナップショット数を増加させる等の処理により再度測角処理を行う。
【００９３】
すなわち、真偽判定部６Ｅは、再生信号の電力値がしきい値の範囲内の場合には、入射角度推定値を真と判定し、再生信号の電力値がしきい値の範囲外の場合には、入射角度推定値を偽と判定するとともに、変換角度範囲設定部５による変換角度範囲の絞り込みを行わないようにする。
【００９４】
実施の形態９．
この発明の実施の形態９に係る測角装置について図１３を参照しながら説明する。図１３は、この発明の実施の形態９に係る測角装置の構成を示す図である。
【００９５】
図１３において、この実施の形態９に係る測角装置は、Ｍ個の受信素子アンテナ１１、・・・、１Ｍが配置された不規則配列アレーアンテナ１と、Ｍ個配置されたＡ／Ｄ変換器２（２１、・・・、２Ｍ）と、リニアアレー変換部３と、ＭＯＤＥ法を用いて入射角度の推定を行う入射角度推定処理部４と、次段の処理に用いる変換角度範囲を設定する変換角度範囲設定部５と、入射角度推定値の真偽を過去の再生信号の電力値との比較により判定する真偽判定部６Ｆとが設けられている。
【００９６】
この実施の形態９では、真偽判定部６Ｆにおいて、今回（現在）の再生信号の電力値と過去の再生信号電力値を用いて設定したしきい値との比較による真偽判定を行うものである。
【００９７】
ブロック６５において、入射信号を再生し、ブロック６７において、その信号電力値が過去の再生信号を用いて設定したしきい値の範囲外の場合には、入射信号の再生に失敗したと判断し、この推定入射角度組み合わせの値近傍に信号は入射していないとする。
【００９８】
この場合、次段の変換角度範囲を絞り込む処理は行わない。次段の測角処理においては、過去の変換角度範囲を使用する、角度ポイントの角度間隔を変更する、角度間隔は変更せずに角度ポイントをずらす、スナップショット数を増加させる等の処理により再度測角処理を行う。
【００９９】
すなわち、真偽判定部６Ｆは、今回の再生信号の電力値が過去の再生信号を用いて設定したしきい値の範囲内の場合には、入射角度推定値を真と判定し、今回の再生信号の電力値が過去の再生信号を用いて設定したしきい値の範囲外の場合には、入射角度推定値を偽と判定するとともに、変換角度範囲設定部５による変換角度範囲の絞り込みを行わないようにする。
【０１００】
実施の形態１０．
この発明の実施の形態１０に係る測角装置について図１４を参照しながら説明する。図１４は、この発明の実施の形態１０に係る測角装置の構成を示す図である。
【０１０１】
図１４において、この実施の形態１０に係る測角装置は、Ｍ個の受信素子アンテナ１１、・・・、１Ｍが配置された不規則配列アレーアンテナ１と、Ｍ個配置されたＡ／Ｄ変換器２（２１、・・・、２Ｍ）と、リニアアレー変換部３と、ＭＯＤＥ法を用いて入射角度の推定を行う入射角度推定処理部４と、次段の処理に用いる変換角度範囲を設定する変換角度範囲設定部５と、入射角度推定値の真偽を過去の再生信号の電力値のしきい値との比較により判定する真偽判定部６Ｇとが設けられている。
【０１０２】
この実施の形態１０では、真偽判定部６Ｇにおいて、判定の基準値として、予め設定したしきい値および過去の再生信号を用いて設定したしきい値の両方を用いて真偽判定を行うものである。ここでは、信号電力値を用いて判定するため、予め設定するしきい値は、過去の信号電力値を用いて設定したしきい値よりも広い範囲に対しその上限、下限をしきい値の範囲として与える。
【０１０３】
再生した信号電力値が予め設定したしきい値の範囲外、または予め設定したしきい値の範囲内かつ過去の再生信号を用いて設定したしきい値の範囲外の場合、入射信号の再生に失敗したと判断し、この推定入射角度組み合わせの値近傍に信号は入射していないとする。
【０１０４】
この場合、次段の変換範囲を絞り込む処理は行わない。次段の測角処理においては、過去の変換範囲を使用する、角度ポイントの角度間隔を変更する、角度間隔は変更せずに角度ポイントをずらす、スナップショット数を増加させる等の処理により再度測角処理を行う。
【０１０５】
すなわち、真偽判定部６Ｇは、再生信号の電力値が過去の再生信号を用いて設定したしきい値の範囲内の場合には、入射角度推定値を真と判定し、再生信号の電力値が予め設定したしきい値の範囲外、または予め設定したしきい値の範囲内かつ過去の再生信号を用いて設定したしきい値の範囲外の場合、入射角度推定値を偽と判定するとともに、変換角度範囲設定部５による変換角度範囲の絞り込みを行わないようにする。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】この発明の実施の形態１に係る測角装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る測角装置のリニアアレー変換部の動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１に係る測角装置の角度組み合わせ値とステアリングベクトルの振幅の関係を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る測角装置の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る測角装置の構成を示す図である。
【図６】誤変換角度範囲設定の原理を説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る測角装置の評価関数を用いた真偽判定を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係る測角装置の構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係る測角装置の構成を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態６に係る測角装置の構成を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態７に係る測角装置の構成を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態８に係る測角装置の構成を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態９に係る測角装置の構成を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態１０に係る測角装置の構成を示す図である。
【図１５】従来の測角装置の構成を示す図である。
【図１６】ＭＯＤＥ法の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０７】
１  不規則配列アレーアンテナ、２  Ａ／Ｄ変換器、３  リニアアレー変換部、４  入射角度推定処理部、５  変換角度範囲設定部、６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ、６Ｇ  真偽判定部。
【図１】
2007232632.tif 000016
【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】
2007232632.tif 000022
【図８】
2007232632.tif 000023
【図９】
2007232632.tif 000024
【図１０】
2007232632.tif 000025
【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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