(57)【要約】【課題】狭帯な受信機帯域で低速信号処理且つ高分解能を有し、送信局と受信局間の時刻の同期が必要なく、小口径のアンテナを備える小型の受信局からなり、運用が柔軟で低コストの目標測位装置を提供する。【解決手段】目標測位装置は、送信局はＦＭＣＷ電波を放射し、３つ以上の受信局は、ＦＭＣＷ電波と同様なローカル信号で直接波、または目標反射波をミキシングして直接ビート信号または目標反射ビート信号を求め、直接ビート信号の出力が最大になる直接波周波数を算出するとともに目標反射ビート信号の出力が最大になる目標反射波周波数を算出し、算出された直接波周波数と目標反射波周波数とに基づいて送信局と受信局との距離和と相対速度和とを推定し、目標位置・速度推定器は、距離和と相対速度和とから目標の３次元位置座標と３次元相対速度成分とを推定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を放射する送信局、直接にまたは目標物体で反射してから到達する電波を受信する３つ以上の受信局および受信する電波に基づいて目標の位置と速度とを推定する目標位置・速度推定器を備える目標測位装置において、
上記送信局は、
送信ＦＭＣＷ信号を発生する送信ＦＭＣＷ信号発生器と、
電波を上記送信ＦＭＣＷ信号により変調する送信信号変換器と、
を備え、
上記受信局は、
上記ＦＭＣＷ信号と同様な掃引傾斜および掃引時間のローカル信号を発生する受信ＦＭＣＷ信号発生器と、
上記送信局から受信される電波と上記ローカル信号とをミキシングしてビート信号を求める受信信号変換器と、
上記ビート信号の出力が最大になるビート周波数と時刻誤差を算出する周波数分析手段と、
上記ビート周波数と上記時刻誤差とに基づいて上記送信局と上記受信局との距離和と相対速度和とを推定する距離和速度和推定手段と、
を備え、
上記目標位置・速度推定器は、上記受信局から入力される上記距離和と上記時刻誤差とに基づいて上記目標の３次元位置座標を推定し、上記３次元位置座標と上記相対速度和とに基づいて上記目標の３次元相対速度成分を推定することを特徴とする目標測位装置。
【請求項２】
上記受信信号変換器は、上記送信局から直接受信される電波、または目標で反射してから受信される電波と上記ローカル信号とをミキシングして直接ビート信号または目標反射ビート信号を求め、
上記周波数分析手段は、上記直接ビート信号の出力が最大になる直接ビート周波数を算出する直接波周波数分析手段と、上記目標反射ビート信号の出力が最大になる目標反射ビート周波数を算出する目標反射波周波数分析手段と、上記直接ビート周波数に基づいて時刻誤差を推定する時刻誤差推定手段とを備え、
上記距離和速度和推定手段は、上記目標反射ビート周波数と上記時刻誤差とに基づいて上記送信局と上記受信局との距離和と相対速度和とを推定することを特徴とする請求項１に記載する目標測位装置。
【請求項３】
各上記受信局の上記受信信号変換器に、他の上記受信局の上記受信信号変換器に供給される上記受信ＦＭＣＷ信号と同期する受信ＦＭＣＷ信号が供給され、上記目標で反射してから受信される電波と上記ローカル信号とをミキシングして目標反射ビート信号を求め、
上記周波数分析手段は、上記目標反射ビート信号の出力が最大になる目標反射ビート周波数を算出する目標反射波周波数分析手段を備え、
上記距離和速度和推定手段は、上記目標反射波周波数分析手段で算出される目標ビート周波数に基づいて上記送信局と上記受信局との時刻誤差を含む距離和と相対速度和とを推定し、
上記目標位置・速度推定器は、上記受信局から入力される上記時刻誤差を含む距離和から時刻誤差を消去することにより上記目標の３次元位置座標を推定し、上記３次元位置座標と上記相対速度和とに基づいて上記目標の３次元相対速度を推定することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載する目標測位装置。
【請求項４】
各上記受信局の上記受信信号変換器に、他の上記受信局の上記受信信号変換器に供給される上記受信ＦＭＣＷ信号と同期する受信ＦＭＣＷ信号が供給され、上記送信局から直接に受信される電波と上記ローカル信号とをミキシングして直接ビート信号を求め、
上記周波数分析手段は、上記直接ビート信号の出力が最大になる直接ビート周波数を算出する直接波周波数分析手段を備え、
上記距離和速度和推定手段は、上記直接波周波数分析手段で算出される直接ビート周波数に基づいて上記送信局と上記受信局との時刻誤差を含む距離和と相対速度和とを推定し、
上記目標位置・速度推定器は、上記受信局から入力される上記時刻誤差を含む距離和から時刻誤差を消去することにより上記送信局の３次元位置座標を推定し、上記３次元位置座標と上記相対速度和とに基づいて上記送信局の３次元相対速度を推定することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載する目標測位装置。
【請求項５】
電波を放射する３つ以上の送信局、直接にまたは目標で反射してから到達する電波を受信する受信局および受信する電波に基づいて目標の位置座標と相対速度とを推定する目標位置・速度推定器を備える目標測位装置において、
上記送信局は、
送信ＦＭＣＷ信号を発生する送信ＦＭＣＷ信号発生器と、
電波を上記送信ＦＭＣＷ信号により変調する送信信号変換器と、
を備え、
上記受信局は、
上記ＦＭＣＷ信号と同様な掃引傾斜および掃引時間のローカル信号を発生する受信ＦＭＣＷ信号発生器と、
上記送信局から受信される電波と上記ローカル信号とをミキシングしてビート信号を求める受信信号変換器と、
上記ビート信号の出力が最大になるビート周波数と時刻誤差を算出する周波数分析手段と、
上記ビート周波数と上記時刻誤差とに基づいて上記送信局と上記受信局との距離和と相対速度和とを推定する距離和速度和推定手段と、
を備え、
上記目標位置・速度推定器は、上記受信局から入力される上記距離和と上記時刻誤差とに基づいて上記目標の３次元位置座標を推定し、上記３次元位置座標と上記相対速度和とに基づいて上記目標の３次元相対速度成分を推定することを特徴とする目標測位装置。
【請求項６】
上記受信信号変換器は、各上記送信局から直接受信される電波、または目標で反射してから受信される電波と上記ローカル信号とをミキシングして直接ビート信号または目標反射ビート信号を求め、
上記周波数分析手段は、上記直接ビート信号の出力が最大になる直接ビート周波数を算出する直接波周波数分析手段と、上記目標反射ビート信号の出力が最大になる目標反射ビート周波数を算出する目標反射波周波数分析手段と、上記直接ビート周波数に基づいて時刻誤差を推定する時刻誤差推定手段とを備え、
上記距離和速度和推定手段は、上記目標反射ビート周波数と上記時刻誤差とに基づいて上記送信局と上記受信局との距離和と相対速度和とを推定することを特徴とする請求項５に記載する目標測位装置。
【請求項７】
各上記送信局の上記送信信号変換器に、他の上記送信局の上記送信信号変換器に供給される上記送信ＦＭＣＷ信号と同期する送信ＦＭＣＷ信号が供給され、
上記受信信号変換器は、上記目標で反射してから受信される電波と上記ローカル信号とをミキシングして目標反射ビート信号を求め、
上記周波数分析手段は、上記目標反射ビート信号の出力が最大になる目標反射ビート周波数を算出する目標反射波周波数分析手段を備え、
上記距離和速度和推定手段は、上記目標反射波周波数分析手段で算出される目標ビート周波数に基づいて上記送信局と上記受信局との時刻誤差を含む距離和と相対速度和とを推定し、
上記目標位置・速度推定器は、上記受信局から入力される上記時刻誤差を含む距離和から時刻誤差を消去することにより上記目標の３次元位置座標を推定し、上記３次元位置座標と上記相対速度和とに基づいて上記目標の３次元相対速度を推定することを特徴とすることを特徴とする請求項５に記載する目標測位装置。
【請求項８】
各上記送信局の上記送信信号変換器に、他の上記送信局の上記送信信号変換器に供給される上記送信ＦＭＣＷ信号と同期する送信ＦＭＣＷ信号が供給され、
上記受信信号変換器は、各上記送信局から直接に受信される電波と上記ローカル信号とをミキシングして直接ビート信号を求め、
上記周波数分析手段は、上記直接ビート信号の出力が最大になる直接ビート周波数を算出する直接波周波数分析手段を備え、
上記距離和速度和推定手段は、上記直接波周波数分析手段で算出される直接ビート周波数に基づいて上記送信局と上記受信局との時刻誤差を含む距離和と相対速度和とを推定し、
上記目標位置・速度推定器は、上記受信局から入力される上記時刻誤差を含む距離和から時刻誤差を消去することにより上記受信局の３次元位置座標を推定し、上記３次元位置座標と上記相対速度和とに基づいて上記受信局の３次元相対速度を推定することを特徴とすることを特徴とする請求項５に記載する目標測位装置。
【請求項９】
上記送信ＦＭＣＷ信号および上記受信ＦＭＣＷ信号は、周波数が一定に維持される時間を含み、
上記送信局と上記受信局との間の距離が既知であり、
上記周波数分析手段は、上記ビート信号から２つのビート周波数を算出し、
上記距離和速度和推定手段は、２つの上記ビート周波数の差の絶対値に基づいて上記送信局と上記受信局との距離和と相対速度和とを推定することを特徴とする請求項１または５に記載する目標測位装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、送信アンテナと受信アンテナとが異なる地点に設置され、目標の物体の位置を測位する目標測位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイスタティックレーダは、送信アンテナと受信アンテナとを異なる地点に設置し、目標の物体の位置を測位する。そして、目標の物体との距離を計測するために送信局と受信局間の時刻が同期されていなければならないので、ロラン（Ｌｏｎｇ  Ｒａｎｇｅ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）電波を用いる時刻同期用のパルスを送信する、送信パルス周期、時刻、位相を示す送信パルス情報を生成し送受信する方法が採用されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
また、送信局と受信局間の時刻同期を行わず、受信局を複数を備え、直接波と目標反射波との相関処理により目標反射パルスの時間差を求め、複数の時刻差から目標の位置を特定する（例えば、特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１４０１２４号公報
【特許文献２】特開２００３−１５６５５７号公報
【特許文献３】特開平６−１４８３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、送信局と受信局間の時刻を同期するためには、同期パルサや送信パルス情報を必要としており、高い距離精度を得るためには、広帯域の受信系と高速の信号処理が必要である。また、受信系において角度を高精度に計測するために開口径の大きい大規模な高価なアンテナが必要となるという問題がある。
また、受信局にて直接波パルスと目標反射パルスの時刻差を高精度に求めるためには、広帯域受信機と高速の相関処理が必要であり装置規模が大きくなるという問題がある。また、ドップラ周波数を利用した高精度な相対速度の計測ができないという問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、狭帯な受信機帯域で低速信号処理且つ高分解能を有し、送信局と受信局間の時刻の同期が必要なく、小口径のアンテナを備える小型の受信局からなり、運用が柔軟で低コストの目標測位装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わる目標測位装置は、電波を放射する送信局、直接にまたは目標物体で反射してから到達する電波を受信する３つ以上の受信局および受信する電波に基づいて目標の位置と速度とを推定する目標位置・速度推定器を備える目標測位装置において、上記送信局は、送信ＦＭＣＷ信号を発生する送信ＦＭＣＷ信号発生器と、電波を上記送信ＦＭＣＷ信号により変調する送信信号変換器と、を備え、上記受信局は、上記ＦＭＣＷ信号と同様な掃引傾斜および掃引時間のローカル信号を発生する受信ＦＭＣＷ信号発生器と、上記送信局から受信される電波と上記ローカル信号とをミキシングしてビート信号を求める受信信号変換器と、上記ビート信号の出力が最大になるビート周波数と時刻誤差を算出する周波数分析手段と、上記ビート周波数と上記時刻誤差とに基づいて上記送信局と上記受信局との距離和と相対速度和とを推定する距離和速度和推定手段と、を備え、上記目標位置・速度推定器は、上記受信局から入力される上記距離和と上記時刻誤差とに基づいて上記目標の３次元位置座標を推定し、上記３次元位置座標と上記相対速度和とに基づいて上記目標の３次元相対速度成分を推定する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係わる目標測位装置の効果は、ＦＭＣＷ信号により変調された電波を用い、受信局の時刻を送信局の時刻に同期する必要がなく、同期パルサや送信パルス情報を必要としないので、狭帯域の受信系と低速の信号処理であっても高精度の位置分解能を実現でき、小型で移動可能な受信局となり、運用の柔軟性を確保できる。また、ＦＭＣＷ信号により変調された電波を用いているので、ドップラ現象を利用して高精度な相対速度の計測ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる目標測位装置の構成図である。図２は、送信局、受信局および目標のＸＹ座標面上の位置を示す図である。図３は、送信局および受信局でのＦＭＣＷ信号の周波数の変化の様子を示す図である。
この発明の実施の形態１に係わる目標測位装置１は、図１に示すように、１つの送信局２、３つの受信局３ａ、３ｂ、３ｃおよび目標位置・速度推定器４を備える。各受信局３ａ〜３ｃにおいて求められる距離和および相対速度和は一般的な通信手段を用いて目標位置・速度推定器４に送られる。なお、実施の形態１に係わる目標測位装置１は、３つの受信局３を備えるが、４つ以上の受信局３を備えてもよい。
【０００９】
送信局２、受信局３ａ〜３ｃおよび目標２０は、図２に示すように、配置されている。送信局２の座標をＸＹＺ座標系の原点に置くと受信局３ａ〜３ｃの位置ベクトルはＸｎになる。ｎは受信局３ａ〜３ｃを識別する番号であり、３つの受信局３ａ〜３ｃが備えられているので、ｎ＝１、２、３である。この位置ベクトルＸｎは、既知である。目標２０の位置ベクトルＸは、この目標測位装置１により求める未知の値である。
また、図２におけるＲ０は、送信局２と目標２０間の距離、Ｒｎは、目標２０と識別番号ｎの受信局３間の距離、Ｒ０ｎは、送信局２と識別番号ｎの受信局３間の距離である。
また、ｖ０は、送信局２と目標２０との相対速度、ｖｎは、目標２０と識別番号ｎの受信局３との相対速度、ｖ０ｎは、送信局２と識別番号ｎの受信局３との相対速度である。
【００１０】
送信局２は、図１に示すように、送信Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ信号（以下、ＦＭＣＷ信号と略記する。）を発生する送信ＦＭＣＷ信号発生器５、送信ＦＭＣＷ信号発生器５から入力される送信ＦＭＣＷ信号に従って電波を変調する送信信号変換器６、電波を空中に放射する送信アンテナ７を備える。
送信ＦＭＣＷ信号発生器５は、送信信号変換器６において行われる周波数変調処理の周波数を指定する送信ＦＭＣＷ信号を発生する。送信ＦＭＣＷ信号は、図３（ａ）に示すように、中心周波数ｆ、掃引帯域幅Ｂ、掃引時間ＴＣであり、掃引傾斜が掃引時間ＴＣ毎にμ１＝Ｂ／ＴＣとμ２＝−Ｂ／ＴＣとに切り替わる。
【００１１】
送信信号変換器６は、送信ＦＭＣＷ信号により指定される周波数の連続波に変調して送信アンテナ７に出力する。そして、放射される電波Ｔｘｉは、式（１）で表される。ｉは、掃引傾斜μ１または掃引傾斜μ２を識別する番号であり、１または２である。なお、説明を理解しやすくするためにエンベロープ１の一定振幅とした。
【００１２】
【数１】
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【００１３】
各受信局３ａ〜３ｃは、図１に示すように、空中を伝搬して到達する電波を受信する受信アンテナ８、受信ＦＭＣＷ信号に基づいてローカル信号を発生する受信ＦＭＣＷ信号発生器９、受信する電波にローカル信号をミキシングし、ローパスフィルターにより周波数の和信号を除去し、ビート信号を生成する受信信号変換器１０、ビート信号を処理して距離和と相対速度和とを推定するＦＭＣＷ信号処理器１１を備える。
【００１４】
受信アンテナ８には、送信アンテナ７から空中に放射された電波が直接または目標２０の物体で反射してから到達する。以下の説明において目標２０の物体で反射してから到達する電波を目標反射波、直接に到達する電波を直接波と称す。
目標反射波Ｒｘ１，ｎは、式（２）で表される。τ０は、時刻ｔ＝０での送信局２と目標２０間の電波の伝搬時間であり、送信局２と目標２０間の距離Ｒ０を用いると式（３）で表される。τｎは、時刻ｔ＝０での目標２０と識別番号ｎの受信局３間の電波の伝搬時間であり、目標２０と識別番号ｎの受信局３間の距離Ｒｎを用いると式（４）で表される。ｖ０は、時刻ｔ＝０での送信局２と目標２０との相対速度、ｖｎは、時刻ｔ＝０での目標２０と識別番号ｎの受信局３との相対速度である。ｃは光速である。
【００１５】
【数２】
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【００１６】
また、直接波Ｒｘ０ｉ，ｎは、式（５）で表される。なお、直接波を目標反射波と区別する方法は，時分割して目標２０がない時に計測したり、アンテナビームスキャンによる利得差を計測したりするなどにより区別する。なお、同時に観測されたとした場合も、送信局２と受信局３間の相対速度がある程度既知（たとえばともに静止しているなど）とすることで、目標反射波と直接波を分離可能である。以下の説明では、別個に受信したものとして説明する。
【００１７】
【数３】
2007192575.tif 000005
【００１８】
受信ＦＭＣＷ信号発生器９は、受信した電波を受信信号変換器１０においてミキシングするためのローカル信号を生成する受信ＦＭＣＷ信号を生成し、その受信ＦＭＣＷ信号を用いてローカル信号を生成して受信信号変換器１０に出力する。受信ＦＭＣＷ信号は、図３（ｂ）に示すように、送信ＦＭＣＷ信号と同様に中心周波数ｆ、掃引帯域幅Ｂ、掃引時間ＴＣであり、掃引傾斜が掃引時間ＴＣ毎にμ１＝Ｂ／ＴＣとμ２＝−Ｂ／ＴＣとに切り替わる。但し、送信局２と受信局３との間には時刻ずれδｔｎがある。
受信ＦＭＣＷ信号発生器９が生成するローカル信号Ｌｉ，ｎは、式（６）で表される。
【００１９】
【数４】
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【００２０】
受信信号変換器１０は、目標反射波Ｒｘｉ，ｎをローカル信号Ｌｉ，ｎでミキシンングし、ローパスフィルターを通過して周波数の和信号が除去され、目標反射ビート信号Ｂｉ，ｎが得られる。目標反射ビート信号Ｂｉ，ｎは、式（７）で表される。なお、光速ｃ比べて速度ｖ０、ｖｎは十分小さいと仮定している。
また、直接波Ｒｘ０ｉ，ｎをローカル信号Ｌｉ，ｎでミキシンングし、ローパスフィルターを通過して周波数の和信号が除去され、直接ビート信号Ｂ０ｉ，ｎが得られる。直接ビート信号Ｂ０ｉ，ｎは、式（８）で表される。
【００２１】
【数５】
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【００２２】
ＦＭＣＷ信号処理器１１は、図１に示すように、周波数分析手段１３としての目標反射波周波数分析手段１４、直接波周波数分析手段１５および時刻誤差推定手段１６と距離和速度和推定手段１７とを有する。
目標反射波周波数分析手段１４は、目標反射ビート信号Ｂｉ，ｎをフーリエ変換し、出力がピークになる目標反射ビート周波数ｆｉ，ｎ（バー）を、式（９）から求める。
【００２３】
【数６】
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【００２４】
直接波周波数分析手段１５は、直接ビート信号Ｂ０ｉ，ｎをフーリエ変換し、出力がピークになる直接ビート周波数ｆ０ｉ，ｎ（バー）を、式（１０）から求める。
【００２５】
【数７】
2007192575.tif 000009
【００２６】
時刻誤差推定手段１６は、検出された目標反射ビート周波数ｆｉ，ｎ（バー）と直接ビート周波数ｆ０ｉ，ｎ（バー）を用いて、式（１１）から送信局２と各受信局３ａ〜３ｂの間の時刻誤差δｔｎ（ハット）を求める。
【００２７】
【数８】
2007192575.tif 000010
【００２８】
距離和速度和推定手段１７は、送信局２と各受信局３ａ〜３ｂの間の時刻誤差δｔｎ（ハット）を用いて、式（１２）から送信局２と目標２０および目標２０と各受信局３ａ〜３ｃ間の距離和ξｎ（ハット）を求める。
式（１２）において、周波数μ１、μ２は設定値であり、目標反射ビート周波数ｆ１，ｎ（バー）、目標反射ビート周波数ｆ２，ｎ（バー）、時刻誤差δｔｎ（ハット）はフーリエ変換により求められている。そして、送信局２と各受信局３間の距離Ｒ０ｎは既知であるので、時間遅延τ０ｎは既知となり、式（１２）から距離和ξｎ（ハット）が求められる。
【００２９】
【数９】
2007192575.tif 000011
【００３０】
また、距離和速度和推定手段１７は、時刻誤差δｔｎ（ハット）、距離和ξｎ（ハット）および目標反射ビート周波数ｆ１，ｎ（バー）を用いて、各受信局３ａ〜３ｃでの送信局２と目標２０および目標２０と各受信局３ａ〜３ｃ間の相対速度和Ｖｎ（ハット）を式（１３）から求める。
【００３１】
【数１０】
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【００３２】
目標位置・速度推定器４は、以下の手順により目標２０の３次元座標と３次元相対速度成分を推定する。
既知の送信局２の位置ベクトル、既知の各受信局３の位置ベクトルおよび推定対象の未知の目標２０の位置ベクトルは、それぞれＸ０、Ｘｎ、Ｘであるので、式（１２）の距離和ξｎを用いることにより、式（１４）の関係式が成り立つ。
そして、目標２０の位置ベクトルＸの推定値Ｘ（ハット）は、３つの受信局３ａ〜３ｃでの距離和ξｎ（ハット）を用いて、共役勾配法、準Ｎｅｗｔｏｎ法、Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ−Ｍａｒｑｕａｒｄｔ法などの一般的な非線形手法を用いて求められる。
また、目標２０の相対速度ベクトルをＶとすると、式（１３）の線形方程式は式（１５）に書き直せる。
そして、目標２０の相対速度ベクトルＶの推定値Ｖ（ハット）は、３つの受信局３ａ〜３ｃでの相対速度和Ｖｎ（ハット）と推定値Ｘ（ハット）から、逆行列や一般逆行列を用いて求められる。
【００３３】
【数１１】
2007192575.tif 000013
【００３４】
このような目標測位装置１は、電波としてＦＭＣＷ電波を用い、３つ以上の受信局を備えており、受信局３の時刻を送信局２の時刻に同期する必要がなく、同期パルサや送信パルス情報を必要としないので、狭帯域の受信系と低速の信号処理系であっても高精度の位置分解能を実現でき、小型で移動可能な受信局３となり、運用の柔軟性を確保できる。また、ＦＭＣＷ電波を用いているので、ドップラ現象を利用して高精度な相対速度の推定ができる。
【００３５】
なお、送信局２が送信機能とともに受信機能を有するときには、３つの受信局３の１つを送信局２に負わせることができるので、受信局３は２つでよい。
また、目標２０の位置座標および相対速度の推定を水平面座標上の２次元推定を行うときには、受信局３を２つとしてもよい。
また、受信局３が２つのときに、式（１３）で求めた２つの距離和ξｎを用い、目標位置・速度推定器４では、回転楕円体の交点として目標２０の位置を測位することも可能である。すなわち、目標２０は送信局２と受信局３とを焦点とした距離和ξｎの２つの回転楕円体の交点に存在するが、水平面座標を正とするなどの制約条件を付加することで、２つの回転楕円体の交点の中で目標２０の位置として妥当な解を選択することにより目標２０の位置座標を推定できる。
【００３６】
また、ＦＭＣＷをパルス化したＦＭパルス（ＦＭＩＣＷ（ＦＭ  Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ  ＣＷ）とも呼ばれる。）とし、距離ゲート化により、更なる狭帯域、直接波と目標反射波の分離、多目標の分離、近距離クラッタの回避などができる。
【００３７】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係わる目標測位装置の構成図である。図５は、送信局、受信局および目標のＸＹ座標面上の位置を示す図である。
この発明の実施の形態２に係わる目標測位装置１Ｂは、実施の形態１に係わる目標測位装置１と送信局２Ｂａ〜２Ｂｃと受信局３Ｂの局数が異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態２に係わる目標測位装置１Ｂは、図４に示すように、３つの送信局２Ｂａ〜２Ｂｃと１つの受信局３Ｂとを備える。なお、実施の形態２に係わる目標測位装置１Ｂは、３つの送信局２Ｂａ〜２Ｂｃを備えるが、４つ以上の送信局を備えても同様な効果が得られる。
【００３８】
送信局２Ｂａ〜２Ｂｃ、受信局３Ｂおよび目標２０は、図５に示すように、配置されている。受信局３Ｂの座標をＸＹＺ座標系の原点に置くと送信局２Ｂａ〜２Ｂｃの位置ベクトルはＸｎになる。ｎは送信局２Ｂａ〜２Ｂｃを識別する番号であり、３つの送信局２Ｂａ〜２Ｂｃが備えられているので、ｎ＝１、２、３である。この位置ベクトルＸｎは、既知である。目標２０の位置ベクトルＸは、この目標測位装置１Ｂにより求める未知の値である。
【００３９】
各送信局２Ｂａ〜２Ｂｃからは、３つの目標反射波を分離するために、送信を時分割している。なお、送信局２Ｂａ〜２Ｂｃ毎に異なる中心周波数のＦＭＣＷ信号の電波を放射し、受信局３Ｂの受信信号変換器１０でそれぞれのＦＭＣＷ信号のローカル信号に対しミキシングしてもよい。
【００４０】
ＦＭＣＷ信号処理器１１は、図４に示すように、周波数分析手段１３Ｂとしての目標反射波周波数分析手段１４、直接波周波数分析手段１５および時刻誤差推定手段１６と距離和速度和推定手段１７とを有する。
各送信局２Ｂａ〜２Ｂｃと受信局３ＢとのＦＭＣＷ信号の時刻誤差に起因する位相誤差δｔｎとすると、目標反射ビート信号Ｂｉ，ｎは、式（７）と同様に表される。
そして、目標反射波周波数分析手段１４は、実施の形態１と同様にして、目標反射ビート信号Ｂｉ，ｎをフーリエ変換し、出力がピークになる目標反射ビート周波数ｆｉ，ｎ（バー）を式（９）から求める。
【００４１】
また、直接波周波数分析手段１５は、実施の形態１と同様にして、直接ビート信号Ｂ０ｉ，ｎをフーリエ変換し、出力がピークになる直接ビート周波数ｆ０ｉ，ｎ（バー）を式（１０）から求める。
【００４２】
このようにして求められた目標反射ビート周波数ｆｉ，ｎ（バー）、直接ビート周波数ｆ０ｉ，ｎ（バー）を用いて、実施の形態１と同様に、目標２０の位置ベクトルの推定値Ｘ（ハット）、相対速度ベクトルの推定値Ｖ（ハット）を推定することができる。
【００４３】
このような目標測位装置１Ｂは、送信局２を３つ以上備えれば、実施の形態１と同様に、受信局３の時刻を送信局２の時刻に同期する必要がなく、同期パルサや送信パルス情報を必要としないので、狭帯域の受信系と低速の信号処理系であっても高精度の位置分解能を実現でき、小型で移動可能な受信局３となり、運用の柔軟性を確保できる。
なお、送信局数が２であっても、２つの距離和ξｎから回転楕円体の交点を求めることで目標２０の位置座標を推定可能である。
【００４４】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３に係わる目標測位装置の構成図である。図７は、送信局、受信局および目標のＸＹ座標面上の位置を示す図である。
この発明の実施の形態３に係わる目標測位装置１Ｃは、図６に示すように、実施の形態１に係わる目標測位装置１の３つの受信局３ａ〜３ｃの受信信号変換器１０に共通の受信ＦＭＣＷ信号発生器９からローカル信号が供給され、それに伴ってＦＭＣＷ信号処理器１１Ｃが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態３に係わる周波数分析手段１３Ｃは、実施の形態１に係わる周波数分析手段１３から直接波周波数分析手段１５および時刻誤差推定手段１６が削除されている。
【００４５】
実施の形態３に係わる目標測位装置１Ｃでは、図７に示すように、目標反射波だけを受信する。
各受信局３Ｃａ〜３Ｃｃには、１つの受信ＦＭＣＷ信号発生器９から受信ＦＭＣＷ信号がケーブル長の違いによる遅延などを補正して位相が一定値となるよう調整されながらケーブル１８で接続されている。
【００４６】
この実施の形態３に係わる受信ＦＭＣＷ信号は、各受信局３Ｃａ〜３Ｃｃ間で位相が揃っているので、送信局２と各受信局３Ｃａ〜３Ｃｃの時刻誤差δｔｎは等しく、時刻誤差δｔとなる。従って、各受信局３Ｃａ〜３Ｃｃでの受信信号変換器１０でミキシングされた後の目標反射ビート信号Ｂｉ，ｎは、式（１６）で表される。
【００４７】
目標反射波周波数分析手段１４Ｃは、目標反射ビート信号Ｂｉ，ｎをフーリエ変換し、出力がピークになる目標反射ビート周波数ｆｉ，ｎ（バー）を式（１７）から求める。
距離和速度和推定手段１７Ｃは、検出した目標反射ビート周波数ｆｉ，ｎ（バー）を用いて式（１８）から送信局２と目標２０間と目標２０と各受信局３Ｃａ〜３Ｃｃ間の時刻誤差δｔを含む距離和ξｎ（ハット）を求める。
また、距離和速度和推定手段１７Ｃは、式（１９）から相対速度和Ｖｎ（ハット）を求める。
【００４８】
【数１２】
2007192575.tif 000014
【００４９】
目標位置・速度推定器４Ｃは、以下の手順により目標２０の３次元座標と３次元相対速度成分を推定する。
既知の送信局２の位置ベクトル、既知の各受信局３の位置ベクトルおよび推定対象の未知の目標２０の位置ベクトルを、それぞれＸ０、Ｘｎ、Ｘとすると、式（１８）の距離和ξｎを用いることにより、時刻誤差δｔを消去可能な式（２０）〜式（２２）が成り立つ。
そして、目標２０の位置ベクトルＸの推定値Ｘ（ハット）は、３つの受信局３Ｃａ〜３Ｃｃでの距離和ξｎ（ハット）を用いて、共役勾配法、準Ｎｅｗｔｏｎ法、Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ−Ｍａｒｑｕａｒｄｔ法などの一般的な非線形手法を用いて求められる。
【００５０】
【数１３】
2007192575.tif 000015
【００５１】
また、目標２０の相対速度ベクトルをＶとすると、式（１９）の線形方程式は式（２３）に書き直せる。
そして、目標２０の相対速度ベクトルＶの推定値Ｖ（ハット）は、３つの受信局３での相対速度和Ｖｎ（ハット）と推定値Ｘ（ハット）を用いて、逆行列や一般逆行列を用いて求められる。
【００５２】
【数１４】
2007192575.tif 000016
【００５３】
このような目標測位装置１Ｃは、各受信局３Ｃａ〜３Ｃｃへの受信ＦＭＣＷ信号間に時刻誤差の差異が発生しないので、直接波を計測する必要がなくなる。
なお、複数の受信ＦＭＣＷ信号を備え、それらが時刻同期している構成でも同様である。
【００５４】
実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４に係わる目標測位装置の構成図である。図９は、送信局、受信局および目標のＸＹ座標面上の位置を示す図である。
この発明の実施の形態４に係わる目標測位装置１Ｄは、実施の形態２に係わる目標測位装置１Ｂと送信ＦＭＣＷ信号が同期されて供給され、それにともなってＦＭＣＷ信号処理器１１Ｄが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態４に係わる目標測位装置１Ｄは、３つの送信局２Ｄａ〜２Ｄｃと１つの受信局３Ｄとを備える。なお、実施の形態４に係わる目標測位装置１Ｄは、３つの送信局２Ｄａ〜２Ｄｃを備えるが、４つ以上の送信局を備えても同様な効果が得られる。
各送信局２Ｄａ〜２Ｄｃには、１つの送信ＦＭＣＷ信号発生器５から送信ＦＭＣＷ信号がケーブル長の違いによる遅延などを補正して位相が一定値となるよう調整されながらケーブル１８で接続されている。また、各送信局２Ｄａ〜２Ｄｃからは、目標反射波を分離するために、送信を時分割している。
【００５５】
この実施の形態４に係わる送信ＦＭＣＷ信号は、各送信局２Ｄａ〜２Ｄｃ間で位相が揃っているので、各送信局２Ｄａ〜２Ｄｃと受信局３Ｄの時刻誤差δｔｎは等しく、時刻誤差δｔとなる。従って、受信局３Ｄの受信信号変換器１０でミキシングされた後の目標反射ビート信号Ｂｉ，ｎは、式（１６）で表される。
【００５６】
実施の形態４に係わる周波数分析手段１３Ｄは、実施の形態２に係わる周波数分析手段１３Ｂから直接波周波数分析手段１５および時刻誤差推定手段１６が削除されている。
目標反射波周波数分析手段１４Ｄは、目標反射ビート信号Ｂｉ，ｎをフーリエ変換し、出力がピークになる目標反射ビート周波数ｆｉ，ｎ（バー）を式（１７）から求める。
【００５７】
距離和速度和推定手段１７Ｄは、検出した目標反射ビート周波数ｆｉ，ｎ（バー）を用いて式（１８）から各送信局２と目標２０間と目標２０と受信局３間の時刻誤差δｔを含む距離和ξｎ（ハット）を求める。
また、距離和速度和推定手段１７Ｄは、式（１９）から相対速度和Ｖｎ（ハット）を求める。
【００５８】
目標位置・速度推定器４Ｄは、以下の手順により目標２０の３次元座標と３次元相対速度成分を推定する。
既知の受信局３Ｄの位置ベクトル、既知の各送信局２Ｄａ〜２Ｄｃの位置ベクトルおよび推定対象の未知の目標２０の位置ベクトルを、それぞれＸ０、Ｘｎ、Ｘとすると、式（１８）の距離和ξｎを用いることにより、時刻誤差δｔが消去可能な式（２０）〜式（２２）が成り立つ。
そして、目標２０の位置ベクトルＸの推定値Ｘ（ハット）は、３つの送信局２Ｄａ〜２Ｄｃからの距離和ξｎ（ハット）を用いて、共役勾配法、準Ｎｅｗｔｏｎ法、Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ−Ｍａｒｑｕａｒｄｔ法などの一般的な非線形手法を用いて求められる。
【００５９】
また、目標２０の相対速度ベクトルをＶとすると、式（１９）の線形方程式は式（２３）に書き直せる。
そして、目標２０の相対速度ベクトルＶの推定値Ｖ（ハット）は、３つの送信局２Ｄａ〜２Ｄｃでの相対速度和Ｖｎ（ハット）と推定値Ｘ（ハット）を用いて、逆行列や一般逆行列を用いて求められる。
【００６０】
このような目標測位装置１Ｄは、各送信局２Ｄａ〜２Ｄｃへの送信ＦＭＣＷ信号間に時刻誤差の差異が発生しないので、直接波を計測する必要がなくなる。
なお、複数の送信ＦＭＣＷ信号を備え、それらが時刻同期している構成でも同様である。
【００６１】
実施の形態５．
図１０は、この発明の実施の形態５に係わる目標測位装置の構成図である。図１１は、目標である送信局および受信局のＸＹ座標面上の位置を示す図である。
この発明の実施の形態５に係わる目標測位装置１Ｅは、１つの送信局２、３つの受信局３Ｅａ〜３Ｅｃおよび目標位置・速度推定器４Ｅを備え、送信局２の位置と相対速度とを推定する。各受信局３Ｅａ〜３Ｅｃにて求められる距離和および相対速度和は通信手段を用いて目標位置・速度推定器４Ｅに送られる。なお、実施の形態５に係わる目標測位装置１Ｅは、３つの受信局３Ｅａ〜３Ｅｃを備えるが、４つ以上の受信局を備えても同様な効果が得られる。
【００６２】
また、実施の形態５に係わる目標測位装置１Ｅでは、３つの受信局３Ｅａ〜３Ｅｃの受信信号変換器１０に共通の受信ＦＭＣＷ信号発生器９から受信ＦＭＣＷ信号が供給されている。各受信局３Ｅａ〜３Ｅｃには、１つの受信ＦＭＣＷ信号発生器９から受信ＦＭＣＷ信号がケーブル長の違いによる遅延などを補正して位相が一定値となるよう調整されながらケーブル１８で接続されている。この実施の形態５に係わる受信ＦＭＣＷ信号は、各受信局３Ｅａ〜３Ｅｃ間で位相が揃っているので、送信局２と各受信局３Ｅａ〜３Ｅｃの時刻誤差δｔｎは等しく、時刻誤差δｔとなる。
【００６３】
送信局２は、実施の形態１に係わる送信局２と同様であるので、説明は省略する。そして、放射される電波Ｔｘｉは、式（２４）で表される。
【００６４】
【数１５】
2007192575.tif 000017
【００６５】
受信局３Ｅａ〜３Ｅｃは、それぞれ、空中を伝搬して到達する電波を受信する受信アンテナ８、受信する電波に受信ＦＭＣＷ信号をミキシングし、ローパスフィルターにより周波数の和信号を除去し、ビート信号を生成する受信信号変換器１０、ビート信号を処理して距離和と相対速度和とを推定するＦＭＣＷ信号処理器１１Ｅを備える。また、受信局３Ｅａは、受信ＦＭＣＷ信号を発生する受信ＦＭＣＷ信号発生器９を備え、受信信号変換器１０にはケーブル１８が接続されている。
【００６６】
受信アンテナ８には、送信アンテナ７から空中に放射された電波が直接に到達する。以下の説明において、直接に到達する電波を直接波と称す。直接波Ｒｘ０ｉ，ｎは、式（２５）で表される。なお、τ０ｎは、送信局と受信局間を電波が伝搬する伝搬時間であり、送信局と受信局間の距離Ｒ０ｎと式（２６）の関係式が成り立つ。
【００６７】
【数１６】
2007192575.tif 000018
【００６８】
受信ＦＭＣＷ信号発生器９は、受信した直接波を受信信号変換器１０においてミキシングするためのローカル信号を生成する受信ＦＭＣＷ信号を生成し、その受信ＦＭＣＷ信号を用いてローカル信号を生成して受信信号変換器１０に出力する。
受信ＦＭＣＷ信号発生器９が生成するローカル信号Ｌｉ，ｎは、式（２７）で表される。
【００６９】
【数１７】
2007192575.tif 000019
【００７０】
受信信号変換器１０は、直接波Ｒｘ０ｉ，ｎをローカル信号Ｌｉ，ｎでミキシンングし、ローパスフィルターを通過して周波数の和信号が除去され、直接ビート信号Ｂ０ｉ，ｎが得られる。直接ビート信号Ｂ０ｉ，ｎは、式（２８）で表される。
【００７１】
【数１８】
2007192575.tif 000020
【００７２】
ＦＭＣＷ信号処理器１１Ｅは、周波数分析手段１３Ｅとしての直接波周波数分析手段１５および距離和速度和推定手段１７Ｅを有する。
直接波周波数分析手段１５Ｅは、直接ビート信号Ｂ０ｉ，ｎをフーリエ変換し、出力がピークになる直接ビート周波数ｆ０ｉ，ｎ（バー）を式（２９）から求める。
【００７３】
【数１９】
2007192575.tif 000021
【００７４】
距離和速度和推定手段１７Ｅは、検出した直接ビート周波数ｆ０ｉ，ｎ（バー）を用いて、式（３０）から送信局２と目標２０間と目標２０と各受信局３間の時刻誤差δｔを含む距離和ξｎ（ハット）を求める。
また、距離和速度和推定手段１７Ｅは、式（３１）から相対速度和Ｖｎ（ハット）を求める。
【００７５】
【数２０】
2007192575.tif 000022
【００７６】
目標位置・速度推定器４Ｅは、以下の手順により目標である送信局２の３次元座標と３次元相対速度成分とを推定する。
推定対象の未知の送信局２Ｅの位置ベクトルおよび既知の各受信局３の位置ベクトルを、それぞれＸ、Ｘｎとすると、式（３０）の距離和ξｎを用いることにより、時刻誤差δｔが消去される式（３２）〜式（３４）の関係式が成り立つ。
そして、送信局２の位置ベクトルＸの推定値Ｘ（ハット）は、３局の受信局３Ｅａ〜３Ｅｃでの距離和ξｎ（ハット）を用いて、共役勾配法、準Ｎｅｗｔｏｎ法、Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ−Ｍａｒｑｕａｒｄｔ法などの一般的な非線形手法を用いて求められる。
【００７７】
【数２１】
2007192575.tif 000023
【００７８】
また、送信局２の相対速度ベクトルをＶとすると、相対速度ベクトルＶは、式（３５）の関係式が成り立つ。
そして、送信局２の相対速度ベクトルＶの推定値Ｖ（ハット）は、３つの受信局３Ｅａ〜３Ｅｃでの相対速度和Ｖｎ（ハット）と推定値Ｘ（ハット）を用いて、逆行列や一般逆行列を用いて求められる。
【００７９】
【数２２】
2007192575.tif 000024
【００８０】
このような目標測位装置１Ｅは、推定する対象の目標が送信局２である運用形態においても、実施の形態１と同様に、受信局３Ｅａ〜３Ｅｃの時刻を送信局２の時刻に同期する必要がなく、同期パルサや送信パルス情報を必要としないので、狭帯域の受信系と低速の信号処理系であっても高精度の位置分解能を実現でき、小型で移動可能な受信局３Ｅａ〜３Ｅｃとなり、運用の柔軟性を確保できる。
【００８１】
実施の形態６．
図１２は、この発明の実施の形態６に係わる目標測位装置の構成図である。図１３は、目標である受信局および送信局のＸＹ座標面上の位置を示す図である。
この発明の実施の形態６に係わる目標測位装置１Ｆは、３つの送信局２Ｆａ〜２Ｆｃ、１つの受信局３Ｆおよび目標位置・速度推定器４Ｆを備え、受信局３Ｆの位置と相対速度とを推定する。受信局３Ｆにて求められる距離和および相対速度和は通信手段を用いて目標位置・速度推定器４Ｆに送られる。なお、実施の形態６に係わる目標測位装置１Ｆは、３つの送信局２Ｆａ〜２Ｆｃを備えるが、４つ以上の送信局を備えても同様な効果が得られる。
【００８２】
また、実施の形態６に係わる目標測位装置１Ｆでは、３つの送信局２Ｆａ〜２Ｆｃの送信信号変換器６に共通の送信ＦＭＣＷ信号発生器５から送信ＦＭＣＷ信号が供給されている。各送信局２Ｆａ〜２Ｆｃには、１つの送信ＦＭＣＷ信号発生器５から送信ＦＭＣＷ信号がケーブル長の違いによる遅延などを補正して位相が一定値となるよう調整されながらケーブル１８で接続されている。この実施の形態６に係わる送信ＦＭＣＷ信号は、各送信局２Ｆａ〜２Ｆｃ間で位相が揃っているので、送信局２Ｆａ〜２Ｆｃと受信局３Ｆの時刻誤差δｔｎは等しく、時刻誤差δｔとなる。
【００８３】
受信ＦＭＣＷ信号発生器９は、受信した直接波を受信信号変換器１０においてミキシングするためのローカル信号を生成する受信ＦＭＣＷ信号を生成し、その受信ＦＭＣＷ信号を用いてローカル信号を生成して受信信号変換器１０に出力する。
受信ＦＭＣＷ信号発生器９が生成するローカル信号Ｌｉ，ｎは、式（２７）で表される。
【００８４】
受信信号変換器１０は、直接波Ｒｘ０ｉ，ｎをローカル信号Ｌｉ，ｎでミキシンングし、ローパスフィルターを通過して周波数の和信号が除去され、直接ビート信号Ｂ０ｉ，ｎが得られる。直接ビート信号Ｂ０ｉ，ｎは、式（２８）で表される。
【００８５】
直接波周波数分析手段１５Ｆは、直接ビート信号Ｂ０ｉ，ｎをフーリエ変換し、出力がピークになる直接ビート周波数ｆ０ｉ，ｎ（ハット）を式（２９）から求める。
【００８６】
距離和速度和推定手段１７Ｆは、検出した直接ビート周波数ｆ０ｉ，ｎ（ハット）を用いて式（３０）から各送信局２Ｆａ〜２Ｆｃと目標２０間と目標２０と受信局３間の距離の和ξｎ（ハット）を求める。
また、距離和速度和推定手段１７Ｆは、式（３１）から相対速度和Ｖｎ（ハット）を求める。
【００８７】
目標位置・速度推定器４Ｆは、以下の手順により受信局３Ｆの３次元座標と３次元相対速度成分を推定する。
推定対象の未知の受信局３Ｆの位置ベクトルおよび既知の各送信局２Ｆａ〜２Ｆｃの位置ベクトルを、それぞれＸ、Ｘｎとすると、式（３０）の距離和ξｎを用いることにより、時刻誤差δｔが消去されて、式（３２）〜式（３４）の関係式が成り立つ。
そして、受信局３Ｆの位置ベクトルＸの推定値Ｘ（ハット）は、３つの送信局２Ｆａ〜２Ｆｃとの距離和ξｎ（ハット）を用いて、共役勾配法、準Ｎｅｗｔｏｎ法、Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ−Ｍａｒｑｕａｒｄｔ法などの一般的な非線形手法を用いて求められる。
【００８８】
また、受信局３Ｆの相対速度ベクトルをＶとすると、相対速度ベクトルＶは、式（３５）の関係式が成り立つ。
そして、受信局３Ｆの相対速度ベクトルＶの推定値Ｖ（ハット）は、３つの送信局２Ｆａ〜２Ｆｃでの相対速度和Ｖｎ（ハット）と推定値Ｘ（ハット）を用いて、逆行列や一般逆行列を用いて求められる。
【００８９】
このような目標測位装置１Ｆは、位置および速度を推定する目標が受信局３Ｆであるような運用形態でも、送信局２Ｆａ〜２Ｆｃの時刻を受信局３Ｆの時刻に同期する必要がなく、同期パルサや送信パルス情報を必要としないので、狭帯域の受信系と低速の信号処理系であっても高精度の位置分解能を実現でき、小型で移動可能な受信局３Ｆとなり、運用の柔軟性を確保できる。
【００９０】
実施の形態７．
図１４は、この発明の実施の形態７に係わる目標測位装置の構成図である。図１５は、送信局および受信局でのＦＭＣＷ信号の周波数の変化の様子を示す図である。
この発明の実施の形態７に係わる目標測位装置１Ｇは、実施の形態１に係わる目標測位装置１とＦＭＣＷ信号が異なるとともに受信局３Ｇａ〜３Ｇｃで目標反射波と直接波とを分離せずに受信することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。また、送信局２Ｇ、受信局３Ｇａ〜３Ｇｃおよび目標２０の位置や相対速度は、図２と同様である。
この実施の形態７に係わる目標測位装置１Ｇは、受信局３Ｇａ〜３Ｇｃが送信局２Ｇからの直接波と目標反射波とを分離できずに受信するときの目標測位に適用される。但し、実施の形態７に係わる目標測位装置１Ｇは、送信局と受信局間の相対速度τ０ｎが既知のときに適用することができる。
【００９１】
送信ＦＭＣＷ信号発生器５Ｇは、図１５（ａ）に示すように、掃引傾斜μ１、掃引傾斜μ２＝−μ１、掃引傾斜零の３つの掃引時間ＴＣが連続する周波数パターンの送信ＦＭＣＷ信号を発生する。
受信ＦＭＣＷ信号発生器９Ｇは、図１５（ｂ）に示すように、送信ＦＭＣＷ信号を時刻ずれδｔｎだけシフトした周波数パターンの受信ＦＭＣＷ信号を発生し、受信ＦＭＣＷ信号に基づいてローカル信号を生成し、受信信号変換器１０に送信する。
受信信号変換器１０は、受信した電波の信号をローカル信号でミキシングし、ローパスフィルターにより周波数の和信号を除去し、ビート信号を求める。
周波数分析手段１９は、ビート信号をフーリエ変換し、出力がピークになる２つのビート周波数を検出する。この２つのビート周波数は、式（３６）と式（３７）で表すことができる。しかし、このビート周波数のどちらが直接波または目標反射波に係わるものであるか区別することができない。
【００９２】
【数２３】
2007192575.tif 000025
【００９３】
そこで、距離和速度和推定手段１７Ｇは、式（３８）、式（３９）のようにビート周波数の差の絶対値を求めることにより、送信局２Ｇと目標２０の間の伝搬時間τ０と目標２０と各受信局３Ｇａ〜３Ｇｃの間の伝搬時間τｎとの和（τ０＋τｎ）と、送信局２Ｇと目標２０との相対速度ｖ０と目標２０と各受信局３Ｇａ〜３Ｇｃとの相対速度ｖｎとの和（ｖ０＋ｖｎ）を求めることができる。なお、この運用形態では送信局２Ｇと受信局３Ｇａ〜３Ｇｃ間の相対速度τ０ｎが既知であり、送信局２Ｇと受信局３Ｇａ〜３Ｇｃの位置も既知である。
【００９４】
【数２４】
2007192575.tif 000026
【００９５】
式（３８）、式（３９）の観測値が得られることで、例えば、Ｉｎ−ｐｈａｓｅチャネル（実数のビート信号）のみを計測可能なモノスタティックレーダにおいて、文献（三本著、「同相信号だけを検波するＦＭＣＷレーダの目標距離・速度計測方法」、電子情報通信学会、論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ８２−Ｂ、Ｎｏ．１２、ｐ．２３５５−２３６３、１９９９年１２月）に記載の距離と相対速度のアンビギュイティ（１つの目標時）を取り除く手法により距離和ξｎ＝ｃ（τ０＋τｎ）と相対速度和Ｖｎ（ハット）を求めることができる。
そして、実施の形態１と同様に、距離和ξｎ＝ｃ（τ０＋τｎ）と相対速度和Ｖｎ（ハット）から目標２０の位置座標と相対速度を推定できる。
【００９６】
このような目標測位装置１Ｇは、一部に周波数掃引が行われないパターンをＦＭＣＷ信号として採用しているので、ビート信号の差の絶対値から距離和と相対速度和を求めることができ、直接波と目標反射波の受信が分離できないときにも目標の位置座標と相対速度を推定することができる。
【００９７】
実施の形態８．
図１６は、この発明の実施の形態８に係わる目標測位装置の構成図である。
この発明の実施の形態８に係わる目標測位装置１Ｈは、実施の形態２に係わる目標測位装置１ＢとＦＭＣＷ信号が異なるとともに受信局３Ｈで目標反射波と直接波とを分離せずに受信することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。また、送信局２Ｈａ〜２Ｈｃ、受信局３Ｈおよび目標２０の位置や相対速度は、図４と同様である。
この実施の形態８に係わる目標測位装置１Ｈは、受信局３Ｈが送信局２Ｈａ〜２Ｈｃからの直接波と目標反射波とを分離できずに受信するときの目標測位に適用される。但し、実施の形態８に係わる目標測位装置１Ｈは、送信局２Ｈａ〜２Ｈｃと受信局３Ｈ間の相対速度τ０ｎが既知のときに適用することができる。
【００９８】
送信ＦＭＣＷ信号発生器５Ｈは、図１５（ａ）に示すように、掃引傾斜μ１、掃引傾斜μ２＝−μ１、掃引傾斜零の３つの掃引時間ＴＣが連続する周波数パターンの送信ＦＭＣＷ信号を発生する。
受信ＦＭＣＷ信号発生器９Ｈは、図１５（ｂ）に示すように、送信ＦＭＣＷ信号を時刻ずれδｔｎだけシフトした周波数パターンの受信ＦＭＣＷ信号を発生し、受信ＦＭＣＷ信号に基づいてローカル信号を生成し、受信信号変換器１０に送信する。
受信信号変換器１０は、受信した電波の信号をローカル信号でミキシングし、ローパスフィルターにより周波数の和信号を除去し、ビート信号を求める。
周波数分析手段１９は、ビート信号をフーリエ変換し、出力がピークになる２つのビート周波数を検出する。この２つのビート周波数は、式（３６）と式（３７）で表すことができる。しかし、このビート周波数のどちらが直接波または目標反射波に係わるものであるか区別することができない。
【００９９】
そこで、距離和速度和推定手段１７Ｈは、式（３８）、式（３９）のようにビート周波数の差の絶対値を求めることにより、送信局２Ｈａ〜２Ｈｃと目標２０の間の伝搬時間τｎと目標２０と受信局３Ｈの間の伝搬時間τ０との和（τ０＋τｎ）と、送信局２Ｈａ〜２Ｈｃと目標２０との相対速度ｖｎと目標２０と受信局３Ｈとの相対速度ｖ０との和（ｖ０＋ｖｎ）を求めることができる。なお、この運用形態では送信局２Ｈａ〜２Ｈｃと受信局３Ｈ間の相対速度τ０ｎが既知であり、送信局２Ｈａ〜２Ｈｃと受信局３Ｈの位置も既知である。
【０１００】
式（３８）、式（３９）の観測値が得られることで、例えば、Ｉｎ−ｐｈａｓｅチャネル（実数のビート信号）のみを計測可能なモノスタティックレーダにおいて、文献（三本著、「同相信号だけを検波するＦＭＣＷレーダの目標距離・速度計測方法」、電子情報通信学会、論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ８２−Ｂ、Ｎｏ．１２、ｐ．２３５５−２３６３、１９９９年１２月）に記載の距離と相対速度のアンビギュイティ（１つの目標時）を取り除く手法により距離和ξｎ＝ｃ（τ０＋τｎ）と相対速度和Ｖｎ（ハット）を求めることができる。
そして、実施の形態１と同様に、距離和ξｎ＝ｃ（τ０＋τｎ）と相対速度和Ｖｎ（ハット）から目標２０の位置と相対速度を推定できる。
【０１０１】
このような目標測位装置１Ｈは、一部に周波数掃引が行われないパターンをＦＭＣＷ信号として採用しているので、ビート信号の差の絶対値から距離和と相対速度和を求めることができ、直接波と目標反射波の受信が分離できないときにも目標の位置と相対速度を推定することができる。
【０１０２】
なお、実施の形態１乃至８における距離和速度和推定手段を受信局で角度計測を行うことが可能とした場合の目標位置推定法と組み合わせることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる目標測位装置の構成図である。
【図２】送信局、受信局および目標のＸＹ座標面上の位置を示す図である。
【図３】送信局および受信局でのＦＭＣＷ信号の周波数の変化の様子を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係わる目標測位装置の構成図である。
【図５】送信局、受信局および目標のＸＹ座標面上の位置を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係わる目標測位装置の構成図である。
【図７】送信局、受信局および目標のＸＹ座標面上の位置を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係わる目標測位装置の構成図である。
【図９】送信局、受信局および目標のＸＹ座標面上の位置を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態５に係わる目標測位装置の構成図である。
【図１１】目標である送信局および受信局のＸＹ座標面上の位置を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態６に係わる目標測位装置の構成図である。
【図１３】目標である受信局および送信局のＸＹ座標面上の位置を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態７に係わる目標測位装置の構成図である。
【図１５】送信局および受信局でのＦＭＣＷ信号の周波数の変化の様子を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態８に係わる目標測位装置の構成図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  目標測位装置、２  送信局、３  受信局、４  目標位置・速度推定器、５  送信ＦＭＣＷ信号発生器、６  送信信号変換器、７  送信アンテナ、８  受信アンテナ、９  受信ＦＭＣＷ信号発生器、１０  受信信号変換器、１１  ＦＭＣＷ信号処理器、１３、１９  周波数分析手段、１４  目標反射波周波数分析手段、１５  直接波周波数分析手段、１６  時刻誤差推定手段、１７  距離和速度和推定手段、１８  ケーブル、２０  目標。
【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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