(57)【要約】【課題】電波の到来方位を複数のアンテナ素子を介して受信した時間差を用いて算出する時間差方位探知装置の方位探知精度は時間差測定精度に依存する。この時間差測定精度は到来電波の周波数帯に反比例するため、到来電波が狭帯域であれば、方探精度は良くないという問題があった。【解決手段】到来する電波波形が理想的なパルス波形から台形になまり狭帯域化して到来したとモデル化し、ウィーナーフィルタ理論を用いて仮想的に広帯域化することにより元の送信信号を推定する。このために、従来の方位探知系に加えて諸元検出系を設け、到来する電波信号のＳ／Ｎ比と、検出した立ち上がり時間及び立ち下がり時間を用いて帯域制限フィルタとを算出する。方位探知系は、前記Ｓ／Ｎ比と帯域制限フィルタとを取得してウィーナーフィルタ演算を行ない受信信号の到来時間差を測定し到来方位を算出することにより方位探知精度を向上する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定距離離間して設置され到来電波を受信する一対のアンテナ素子と、
前記一対のアンテナ素子から得た受信信号をそれぞれ増幅及び周波数変換する一対の受信機と、
前記一対の受信機から得たアナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換する一対のＡ／Ｄ変換器と、
前記デジタル信号をそれぞれ記憶する一対の記憶部と、
前記一対の記憶部又はグランドとの接続を切り替えてＳ／Ｎ比を算出するＳ／Ｎ算出手段、前記一対の記憶部と接続し前記デジタル信号であるパルス波形の立ち上り時間を検出して、前記パルス波形のなまりをモデル化した帯域制限フィルタを算出するフィルタ算出手段、を有する諸元検出系と、
前記デジタル信号をフーリエ変換し、前記Ｓ／Ｎ比と前記帯域制限フィルタとを受けてフィルタ演算を行ない、前記受信信号の到来時間差を測定し到来方位を算出する方位探知系と、
を備えたことを特徴とする時間差方位探知装置。
【請求項２】
前記フィルタ算出手段は、
前記パルス波形の前記立ち上り時間及び立ち下り時間を検出し平均値を計算して、前記帯域制限フィルタを算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の時間差方位探知装置。
【請求項３】
前記方位探知系は、
記憶した前記デジタル信号をフーリエ変換する一対のフーリエ変換部と、
前記Ｓ／Ｎ比と前記帯域制限フィルタとを受けてフィルタ演算する一対のフィルタ演算部と、
前記一対のフィルタ演算部の出力信号を受けて相互相関を計算するクロススペクトル演算部と、
前記クロススペクトル演算部の出力信号を逆フーリエ変換し相互相関度を計算して前記到来時間差を測定する時間差測定部と、
前記到来時間差から到来方位を算出する到来方位算出部と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の時間差方位探知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、到来する電波を複数のアンテナが受信した時刻の時間差を検出し、電波源の方位を探知する時間差方位探知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３には、時間差方位探知装置の原理図を示す。時間差方位探知方式とは、２個以上のアンテナ素子を介して受信した電波信号を相関処理し、互いの電波信号の到来時間差を測定する方式である。検出した時間差をΔｔとすると、電波到来方位θには次の関係が成り立つ。
【０００３】
【数１】
2013152112.tif 000003
【０００４】
特許文献１には、従来の時間差方位探知装置において、クロススペクトルを計算し、コヒーレンスの高い周波数帯における位相の傾きから到来時間差を求めることにより、到来電波の振幅差などの影響を受けることなく精度良く電波の到来方位を求めることができる方位探知装置が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２では携帯電話などの移動体通信分野において、ウィーナーフィルタを、信号対干渉比（ＳＩＲ：：Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒａｔｉｏ）の推定器に適用しており、平均信号電力および平均干渉電力の推定値を、ウィーナー線形予測フィルタを用いてフィルタリングすることを提案している。このＳＩＲ推定値をベースにして、移動体端末の送信電力を必要最小限に抑える適応送信電力制御を行ない、干渉電力量を低く抑えつつシステムの容量を増やしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２５７９０２号公報（第１−１５頁、第１図）
【特許文献２】特表２００８−５０７２３０号公報（第１−１４頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
時間差方位探知方式の探知精度はその測定精度に依存し、時間差測定精度σ△ｔはクラメル＝ラオの下限式より、次式となる。
【０００８】
【数２】
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【０００９】
（２）式より、時間差測定精度σΔｔは送信源からの信号の周波数帯域ＢＴＸに反比例することがわかる。このため、特許文献１など従来の時間差方位 探知装置の精度は、狭帯域な送信信号に対しては方位探知精度が良くないという問題があった。また、この問題に対してウィーナフィルタを適用した先行文献も見当たらない。
【００１０】
この発明は、このような問題を解決するためのものであり、狭帯域な受信信号にウィーナーフィルタを適用し、元の電波送信信号を仮想的に広帯域化することにより、時間差方位探知装置の方位探知精度の向上を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
所定距離離間して設置され到来電波を受信する一対のアンテナ素子と、一対のアンテナ素子から得た受信信号をそれぞれ増幅及び周波数変換する一対の受信機と、一対の受信機から得たアナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換する一対のＡ／Ｄ変換器と、デジタル信号をそれぞれ記憶する一対の記憶部と、一対の記憶部又はグランドとの接続を切り替えてＳ／Ｎ比を算出するＳ／Ｎ算出手段、一対の記憶部と接続しデジタル信号であるパルス波形の立ち上り時間を検出して、パルス波形のなまりをモデル化した帯域制限フィルタを算出するフィルタ算出手段、を有する諸元検出系と、
前記デジタル信号をフーリエ変換し、前記Ｓ／Ｎ比と前記帯域制限フィルタとを受けてフィルタ演算を行ない、受信信号の到来時間差を測定し到来方位を算出する方位探知系と、を備えた。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に関わる時間差方位探知装置は、諸元検出系にて送信パルス波の立ち上がり時間、立ち下がり時間及びＳ／Ｎ比を検出し、検出した情報を元に方位探知系にて、到来電波が理想的なパルス波形から台形になまり狭帯域化して到来したとモデル化してフィルタを形成し、受信信号の周波数帯を広帯域化し元の信号波形を推定する。この結果、時間差測定精度が向上し、ひいては方位探知精度も向上する。また、到来電波のパルス諸元も同時に検出できるため、目標から照射される電波の識別、レーダ妨害波の対象から照射されるレーダ電波の解析にも利用できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る時間差方位探知装置の構成を表すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るウィーナーフィルタ演算の説明図である。
【図３】従来の時間差方位探知方式の原理を説明する原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１を示すブロック図である。図において、１，２は一対のアンテナ素子、３，４は一対の受信機、５，６は一対のＡ／Ｄ変換部、７，８は一対のメモリであり、１チャンネル４１、２チャンネル４２は一対のチャンネルでありこれらをそれぞれ有している。９はスイッチング回路、１０はフーリエ変換部、１１はピーク検出部、１２は逆フーリエ変換部、１３は諸元検出部、１４はＳ／Ｎ算出部、１５はフィルタ算出部であり、諸元検出系３２はこれらを有している。１６，１７はフーリエ変換部、１８，１９はフィルタ演算部、２０はクロススペクトル演算部、２１は時間差測定部、２２は方位算出部であり、方位探知系３１はこれらを有している。
【００１５】
次に、動作について説明する。放射されて到来した電波信号は、図１のアンテナ素子１，２を介してアナログ信号として本装置に入力される。入力されたアナログ信号は受信機３，４により中間周波数に変換され増幅される。変換及び増幅されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器５，６によってデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器５，６により変換されたデジタル信号は、メモリ７，８に記憶される。
【００１６】
次に、諸元検出系３２の動作について説明する。スイッチング回路９は、メモリ７，８と接続する先を選択する。このスイッチング回路９がグランド９ａを選択した場合には、諸元検出系３２のＳ／Ｎ算出部１４はノイズを検出する。スイッチング回路９が一対のメモリ７，８のいずれか一方を選択した場合には、諸元検出系３２は、デジタル信号の信号レベル、パルス幅、立ち上り時間及び立ち下り時間等のパルス諸元を算出し帯域制限フィルタを算出する。このとき、Ｓ／Ｎ算出部１４は、スイッチング回路９がグランド９ａから検出したノイズと、フーリエ変換部１０によりフーリエ変換されたノイズが乗っている信号の信号レベルとの比を計算し、周波数毎のＳ／Ｎ比を算出する。
【００１７】
スイッチング回路９が一対のメモリ７，８のいずれか一方を選択した場合には、フーリエ変換部１０は、Ａ／Ｄ変換器５，６で変換されたデジタル信号を受けてフーリエ変換し、ピーク周波数検出部１１はこのフーリエ変換後の信号のピーク周波数ωを検出する。逆フーリエ変換部１２は、ピーク周波数を検出した後のデータを逆フーリエ変換する。この逆フーリエ変換されたデジタル信号から諸元検出部１３はパルス波形、信号レベル、パルス立ち上り時間及び立ち下リ時間、パルス幅等のパルス諸元を算出する。フィルタ算出部１５は検出したパルス立ち上り時間及び立ち下リ時間を用いて、帯域制限フィルタＨ（ω）を算出する。
【００１８】
次に、フィルタ算出部１５及びフィルタ演算部１８，１９について、図２により説明する。ウィーナーフィルタ理論を適用し、送信時は理想的な広帯域の矩形パルス波形であった元の送信信号（図２ａ参照）が、台形になまり狭帯域化して到来したとモデル化（図２ｂ，ｃ参照）して、帯域制限フィルタＨ（ω）を算出して元の送信時波形を推定する。図１のフィルタ算出部１５では諸元検出部１３で得られる到来電波のパルス波形（図２のｃ参照）から、立ち上がり時間及び立ち下がり時間を検出する。その検出した立ち上がり時間及び立ち下がり時間を用いて、パルスの立ち上がり波形及び立ち下がり波形を、例えば直線近似する。この時間軸上の直線近似を周波数毎にフーリエ変換して、帯域制限フィルタＨ（ω）を算出する（図２のｂ参照）。元の送信時波形を推定する時に用いるウィーナーフィルタの演算式は（３）式の通りである。式中の周波数毎のＳ／Ｎ比であるＳ／Ｎ（ω）は、図１のＳ／Ｎ算出部１４が算出したものを用いる。
【００１９】
【数３】
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【００２０】
なお、帯域制限フィルタＨ（ω）を算出する場合には、パルス波形の立ち上がり時間のみ、或いは立ち上がり時間のみを用いても算出できる。しかし、立ち上がり時間及び立ち下がり時間を検出し、これらの平均値を計算すると、方位探知精度が更に向上する。
【００２１】
このようにウィーナーフィルタを適用した推定処理により、狭帯域な信号を仮想的に広帯域化し、時間差測定精度を向上させ、時間差方探精度の向上に貢献できる。また、到来電波のパルス諸元も同時に検出できるため、目標から照射される電波の識別、レーダ妨害波の対象から照射されるレーダ電波の解析のデータとして利用できる効果を奏する。
【符号の説明】
【００２２】
１，２  アンテナ素子
３，４  受信機
５，６  Ａ／Ｄ変換器
７，８  メモリ（記憶部）
９  スイッチング回路
９ａ  グランド
１０  フーリエ変換部
１１  ピーク周波数検出部（フィルタ算出手段）
１２  逆フーリエ変換部（フィルタ算出手段）
１３  諸元検出部（フィルタ算出手段）
１４  Ｓ／Ｎ算出部（Ｓ／Ｎ算出手段）
１５  フィルタ算出部（フィルタ算出手段）
１６，１７  フーリエ変換部
１８，１９  フィルタ演算部
２０  クロススペクトル演算部
２１  時間差測定部
２２  方位算出部
３１  方位探知系
３２  諸元検出系。
【図１】
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【図２】
2013152112.tif 000007
【図３】
2013152112.tif 000008