(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子アンテナが受信した到来波の信号の一部又は全てを入力して、上記到来波に含まれる測角対象の所望波以外の干渉波の到来方向にヌル又は低感度部を形成させる荷重合成を施す荷重合成手段と、
上記荷重合成手段によって荷重合成された信号を測角処理して上記所望波の入射角を推定する測角処理手段とを備え、
上記荷重合成手段は、パワーインバージョン（ＰＩＡＡ）法を用いた荷重合成によって、所望波より受信電力レベルが大きい干渉波の到来方向にヌル又は低感度部を形成させて、当該干渉波の電力レベルを選択的に低減させた信号を出力することを特徴とする測角装置。
【請求項２】
測角処理手段は、スーパーレゾリューション法を用いた測角処理によって到来波の入射角を推定することを特徴とする請求項１記載の測角装置。
【請求項３】
測角処理手段は、荷重合成手段が決定した荷重値で補正したステアリングベクトルを用いた測角処理によって到来波の入射角を推定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の測角装置。
【請求項４】
荷重合成手段を介さずに複数の素子アンテナが受信した到来波の信号を直接入力して、上記到来波の入射角を推定する測角処理手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の測角装置。
【請求項５】
複数の素子アンテナが受信した到来波の信号を入力して、上記到来波に含まれる入射波の個数を推定する入射波数推定手段を備え、
荷重合成手段は、上記入射波数推定手段が推定した入射波数に基づいて荷重合成すべき信号数を決定することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の測角装置。
【請求項６】
荷重合成手段は、到来波のうち測角対象の所望波より受信電力レベルが大きい干渉波の個数に１を加算した数を、荷重合成すべき信号数として設定することを特徴とする請求項５記載の測角装置。
【請求項７】
測角処理手段は、ＭＵＳＩＣ法、ＥＳＰＲＩＴ法及び最尤推定測角法のうちのいずれか１つを用いた測角処理によって到来波の入射角を推定することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の測角装置。
【請求項８】
複数の素子アンテナが受信した到来波の信号の一部又は全てを入力して、上記到来波に含まれる測角対象の所望波以外の干渉波の到来方向にヌル又は低感度部を形成させる荷重合成を施す荷重合成ステップと、
上記荷重合成ステップにて荷重合成された信号を測角処理して上記所望波の入射角を推定する測角処理ステップとを備え、
上記荷重合成ステップにて、パワーインバージョン（ＰＩＡＡ）法を用いた荷重合成によって、所望波より受信電力レベルが大きい干渉波の到来方向にヌル又は低感度部を形成させて、当該干渉波の電力レベルを選択的に低減させた信号を出力することを特徴とする測角方法。
【請求項９】
測角処理ステップにて、スーパーレゾリューション法を用いた測角処理によって到来波の入射角を推定することを特徴とする請求項８記載の測角方法。
【請求項１０】
測角処理ステップにて、荷重合成ステップで決定した荷重値で補正したステアリングベクトルを用いた測角処理によって到来波の入射角を推定することを特徴とする請求項８又は請求項９記載の測角方法。
【請求項１１】
荷重合成ステップを介さずに複数の素子アンテナが受信した到来波の信号を直接入力して、上記到来波の入射角を推定する第２の測角処理ステップを備えたことを特徴とする請求項８から請求項１０のうちのいずれか１項記載の測角方法。
【請求項１２】
複数の素子アンテナが受信した到来波の信号を入力して、上記到来波に含まれる入射波の個数を推定する入射波数推定ステップを備え、
荷重合成ステップにて、上記入射波数推定ステップで推定した入射波数に基づいて、荷重合成すべき信号数を決定することを特徴とする請求項８から請求項１１のうちのいずれか１項記載の測角方法。
【請求項１３】
荷重合成ステップにて、到来波のうち測角対象の所望波より受信電力レベルが大きい干渉波の個数に１を加算した数を、荷重合成すべき信号数として設定することを特徴とする請求項１２記載の測角方法。
【請求項１４】
測角処理ステップにて、ＭＵＳＩＣ法、ＥＳＰＲＩＴ法及び最尤推定測角法のうちのいずれか１つを用いた測角処理によって到来波の入射角を推定することを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の測角方法。
【請求項１５】
複数の素子アンテナが受信した到来波の信号の一部又は全てを入力して、上記到来波に含まれる測角対象の所望波以外の干渉波の到来方向にヌル又は低感度部を形成させる荷重合成を施す手段であって、パワーインバージョン（ＰＩＡＡ）法を用いた荷重合成によって、所望波より受信電力レベルが大きい干渉波の到来方向にヌルを形成させて、当該干渉波の電力レベルを選択的に低減させた信号を出力する荷重合成手段、
上記荷重合成手段によって荷重合成された信号を測角処理して上記所望波の入射角を推定する測角処理手段としてコンピュータを機能させるプログラム。
【請求項１６】
測角処理手段は、スーパーレゾリューション法を用いた測角処理によって到来波の入射角を推定することを特徴とする請求項１５記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はアレイアンテナ（又は受波器アレイ）の各素子アンテナが受信した受信信号を用いて、アレイアンテナに入射する複数の電波（又は音波など）の入射角度をそれぞれ推定する測角装置、測角方法及びプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信、レーダ又はソナー等では、同一周波数帯に混信する複数の電波の到来方向について、各電波を分離して高精度に測角することが必要である。このような電波の到来方向を測角する方法として、複数のアレイアンテナ又はアレイ状の受波装置の複数の受信信号をスーパーレゾリューション法によって処理するものがある。このスーパーレゾリューション測角方法には、ＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ  ＳＩｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）方式と呼ばれるものがある。例えば、Ｓｃｈｍｉｄｔ，“Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｅｍｉｔｔｅｒ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．，ＡＰ−３４，３，ｐｐ．２７６−２８０（１９８６）には、上記ＭＵＳＩＣ方式を用いた測角装置が開示されている。
【０００３】
図７は上述したＭＵＳＩＣ方式を用いた従来の測角装置の構成を示すブロック図である。図において、１１〜１Ｍ（Ｍは２以上の整数）はアレイアンテナを構成する素子アンテナである。２１〜２ＭはＡ／Ｄ変換器で、各素子アンテナ１１〜１Ｍで受信した受信信号をそれぞれデジタル受信信号χ１〜χＭに変換する。３はデジタル受信信号χ１〜χＭを記憶するメモリ、１５はＭＵＳＩＣ方式を用いた測角処理を行うＭＵＳＩＣ処理部である。ここで、デジタル受信信号χｍ（ｍは１からＭまでのいずれかの整数）は、第ｍの素子アンテナ１ｍで受信した受信信号を検波した複素ベースバンドデジタル信号を示している。
【０００４】
次に動作について説明する。
先ず、素子アンテナ１１〜１Ｍを有するアレイアンテナに対して、非ガウス分布で互いに無相関なＫ波（Ｋは２以上の整数）の入射波ｓ１（ｉ），ｓ２（ｉ），・・・，ｓＫ（ｉ）がそれぞれθ１，θ２，・・・，θＫの角度から到来する場合を考える。ここで、ｉは時間を示すデジタル信号のサンプル番号であり、１からＩまでのいずれかの整数である。また、入射波の波源（送信源）は十分遠方にあり、各入射波の比帯域は十分に小さいものとする。このとき、第ｍの素子アンテナ１ｍにおいて、複素ベースバンド信号χｍ（ｉ）を要素とする受信信号ベクトルは、下記式（１）で表される。
【数１】
0004187985.tif 000002
【０００５】
また、数１に示す各ベクトルや行列は、下記式（２）〜（５）で表される。
【数２】
0004187985.tif 000003
【０００６】
上記式（２）〜（５）において、ベクトルａ（θ）は、アレイアンテナの応答を示すステアリングベクトル（ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ｖｅｃｔｏｒ）である。また、行列Ａは、（Ｍ×Ｋ）のステアリング行列を示している。ベクトルｓ（ｉ）は入射信号ベクトルである。ｎｍ（ｉ）は第ｍの受信信号に加わるガウス性ノイズであり、これらガウス性ノイズを並べたノイズベクトルがベクトルｎ（ｉ）である。ａｍ（θ）は第ｍの素子アンテナ１ｍの応答であって、第ｍの素子アンテナ１ｍの振幅パターン、位相パターン、位置及び入射波の波長から決定される。また、応答ａｍ（θ）は、入射方向θの関数であり、＊Ｔは、ベクトルや行列の転置を表している。
【０００７】
ＭＵＳＩＣ処理部１５は、メモリ３に蓄積されたデジタル受信信号χ１（ｉ），χ２（ｉ），・・・，χＭ（ｉ）（ｉ＝１，・・・，Ｉ）を入力して、第（ｍ，ｎ）の要素がそれぞれχｍ（ｉ）とχｎ（ｉ）の相関値である（Ｍ×Ｍ）の受信信号の共分散行列Ｒを算出する。受信信号の共分散行列Ｒは、上記式（１）を用いて下記式（６）で表される。
【数３】
0004187985.tif 000004
【０００８】
ここで、σ２はノイズ電力、行列Ｉは単位行列、＊Ｈはベクトル／行列の共役転置、＜＊＞は平均操作を意味している。また、Ｒｓは入射信号の共分散行列である。
ＲのＭ個の固有値λ１，λ２，・・・，λＭは、降順に並べると下記式（７）のような関係が成立する。この関係から入射波の個数Ｋを推定することができる。
【数４】
0004187985.tif 000005
【０００９】
また、このとき、ノイズ成分のみの寄与による固有値λＫ＋１，・・・，λＭに着目すると、これらの固有ベクトルｅＫ＋１，・・・，ｅＭに対して、下記式（８）の関係が成り立つ。
【数５】
0004187985.tif 000006
【００１０】
従って、上記式（８）の関係を用いて、下記式（９）に示す方位スペクトルＰＭＵ（θ）のＫ個のピークを探せば、Ｋ個の入射波の到来角θ１，・・・，θＫを同時に推定することができる。ＭＵＳＩＣ処理部１５は、推定入射角をθ１（ハット），・・・，θＫ（ハット）として出力する。
【数６】
0004187985.tif 000007
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の測角装置は以上のように構成されているので、受信電力レベルが大きい入射波の干渉下において、測角対象の入射波の受信電力レベルが小さいとその測角精度を確保することができないという課題があった。
【００１２】
上記課題を具体的に説明する。
同一周波数帯における複数入射波の中で、測角対象の入射波（以降、所望波と称する）の受信電力レベルが、他の入射波のレベルに比べて小さい場合が少なくない。例えば、大電力の放送波がある周波数帯において、当該周波数帯にある別の小電力電波の発射源の方向を捜索する場合がある。また、移動体通信基地局で近傍の移動端末からの強い電波の干渉下において、遠方にあって小さな受信電力レベルの移動端末の方向を測定する場合もある。
【００１３】
ＭＵＳＩＣ法などのスーパーレゾリューション法を用いた測角装置では、理論的に受信電力レベルが大きい入射波の到来角と受信電力レベルが小さい入射波の到来角とを分離して測角することができる。ところが、実際には、大電力レベルの入射波の測角誤差は比較的に小さいものの、小電力レベルの入射波の測角誤差は一般に大きく精度が悪い。
【００１４】
元来、スーパーレゾリューション法を用いた測角装置では、複数波を分離測角することが可能である。しかしながら、一般に、所望波の他に干渉波が存在すると、これらの電力レベルに差がない場合であっても所望波が単独で存在する場合と比較して測角精度が劣化してしまう。
【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、他の干渉波も存在する場合、特に所望波より受信電力レベルが大きい入射波による干渉下においても所望波の入射角推定を正確に行うことができる測角装置、測角方法及びプログラムを得ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る測角装置は、複数の素子アンテナが受信した到来波の信号の一部又は全てを入力して、到来波に含まれる測角対象の所望波以外の干渉波の到来方向にヌル又は低感度部を形成させる荷重合成を施す荷重合成手段と、荷重合成手段によって荷重合成された信号を測角処理して所望波の入射角を推定する測角処理手段とを備え、荷重合成手段が、パワーインバージョン（ＰＩＡＡ）法を用いた荷重合成によって、所望波より受信電力レベルが大きい干渉波の到来方向にヌル又は低感度部を形成させて、当該干渉波の電力レベルを選択的に低減させた信号を出力するものである。
【００１８】
この発明に係る測角装置は、測角処理手段が、スーパーレゾリューション法を用いた測角処理によって到来波の入射角を推定するものである。
【００１９】
この発明に係る測角装置は、測角処理手段が、荷重合成手段が決定した荷重値で補正したステアリングベクトルを用いた測角処理によって到来波の入射角を推定するものである。
【００２０】
この発明に係る測角装置は、荷重合成手段を介さずに複数の素子アンテナが受信した到来波の信号を直接入力して、到来波の入射角を推定する測角処理手段を備えるものである。
【００２１】
この発明に係る測角装置は、複数の素子アンテナが受信した到来波の信号を入力して、到来波に含まれる入射波の個数を推定する入射波数推定手段を備え、荷重合成手段が、入射波数推定手段が推定した入射波数に基づいて荷重合成すべき信号数を決定するものである。
【００２２】
この発明に係る測角装置は、荷重合成手段が、到来波のうち測角対象の所望波より受信電力レベルが大きい干渉波の個数に１を加算した数を、荷重合成すべき信号数として設定するものである。
【００２５】
この発明に係る測角装置は、測角処理手段が、ＭＵＳＩＣ法、ＥＳＰＲＩＴ法及び最尤推定測角法のうちのいずれか１つを用いた測角処理によって到来波の入射角を推定するものである。
【００２７】
この発明に係る測角方法は、複数の素子アンテナが受信した到来波の信号の一部又は全てを入力して、到来波に含まれる測角対象の所望波以外の干渉波の到来方向にヌル又は低感度部を形成させる荷重合成を施す荷重合成ステップと、荷重合成ステップにて荷重合成された信号を測角処理して所望波の入射角を推定する測角処理ステップとを備え、荷重合成ステップにて、パワーインバージョン（ＰＩＡＡ）法を用いた荷重合成によって、所望波より受信電力レベルが大きい干渉波の到来方向にヌルを形成させて、当該干渉波の電力レベルを選択的に低減させた信号を出力するものである。
【００２８】
この発明に係る測角方法は、測角処理ステップにて、スーパーレゾリューション法を用いた測角処理によって到来波の入射角を推定するものである。
【００２９】
この発明に係る測角方法は、測角処理ステップにて、荷重合成ステップで決定した荷重値で補正したステアリングベクトルを用いた測角処理によって到来波の入射角を推定するものである。
【００３０】
この発明に係る測角方法は、荷重合成手段を介さずに複数の素子アンテナが受信した到来波の信号を直接入力して、到来波の入射角を推定する第２の測角処理ステップを備えるものである。
【００３１】
この発明に係る測角方法は、複数の素子アンテナが受信した到来波の信号を入力して、到来波に含まれる入射波の個数を推定する入射波数推定ステップを備え、荷重合成ステップにて、入射波数推定ステップで推定した入射波数に基づいて、荷重合成すべき信号数を決定するものである。
【００３２】
この発明に係る測角方法は、荷重合成ステップにて、到来波のうち測角対象の所望波より受信電力レベルが大きい干渉波の個数に１を加算した数を、荷重合成すべき信号数として設定するものである。
【００３５】
この発明に係る測角方法は、測角処理ステップにて、ＭＵＳＩＣ法、ＥＳＰＲＩＴ法及び最尤推定測角法のうちのいずれか１つを用いた測角処理によって到来波の入射角を推定するものである。
【００３７】
この発明に係るプログラムは、複数の素子アンテナが受信した到来波の信号の一部又は全てを入力して、到来波に含まれる測角対象の所望波以外の干渉波の到来方向にヌル又は低感度部を形成させる荷重合成を施す手段であって、パワーインバージョン（ＰＩＡＡ）法を用いた荷重合成によって、所望波より受信電力レベルが大きい干渉波の到来方向にヌルを形成させて、当該干渉波の電力レベルを選択的に低減させた信号を出力する荷重合成手段、荷重合成手段によって荷重合成された信号を測角処理して所望波の入射角を推定する測角処理手段としてコンピュータを機能させるものである。
【００３８】
この発明に係るプログラムは、測角処理手段が、スーパーレゾリューション法を用いた測角処理によって到来波の入射角を推定するものである。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による測角装置の構成を示すブロック図である。図において、４１〜４ＮはＰＩＡＡ（Ｐｏｗｅｒ  Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ａｒｒａｙ）ビームフォーマ（荷重合成手段）であって、メモリ３が蓄積する受信信号χ１（ｉ），χ２（ｉ），・・・，χＭ（ｉ）（ｉ＝１，・・・，Ｉ）の一部の信号を入力して荷重合成した信号ｙ１（ｉ），ｙ２（ｉ），・・・，ｙＮ（ｉ）と荷重ベクトルを送出する。５はＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎのそれぞれの出力信号ｙ１（ｉ），ｙ２（ｉ），・・・，ｙＮ（ｉ）と荷重ベクトルｗ１，ｗ２，・・・，ｗＮとを入力してＭＵＳＩＣ方式の測角処理を行うＭＵＳＩＣ処理部（測角処理手段）である。また、ＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎ及びＭＵＳＩＣ処理部５は、例えばこれらの機能を有するプログラムをコンピュータ装置に実行させることによって実現することができる。なお、図７と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００４２】
図２は図１中のＰＩＡＡビームフォーマの内部構成を示すブロック図である。図において、６は受信信号χ１（ｉ），χ２（ｉ），・・・，χＭ（ｉ）中からＫ個の入力信号χｎ１（ｉ），χｎ２（ｉ），・・・，χｎＫ（ｉ）を選択する信号選択部である。ここで、ｎはＮ個のＰＩＡＡビームフォーマのうち１つを特定するＰＩＡＡビームフォーマの番号であり、ｎは１からＮまでのいずれかの数である。また、Ｋは入射波の個数である。７は荷重計算部であって、Ｋ個の受信信号χｎ１（ｉ），χｎ２（ｉ），・・・，χｎＫ（ｉ）を入力して荷重値ｗｎ１，ｗｎ２，・・・，ｗｎＫを決定し荷重ベクトルとしてＭＵＳＩＣ処理部５に出力する。
【００４３】
８１〜８Ｋは荷重処理部で、Ｋ個の受信信号χｎ１（ｉ），χｎ２（ｉ），・・・，χｎＫ（ｉ）にそれぞれ荷重値ｗｎ１，ｗｎ２，・・・，ｗｎＫの複素共役値を乗じる。９は加算部であって、荷重処理部８１〜８Ｋの出力信号を加算して信号ｙｎ（ｉ）としてＭＵＳＩＣ処理部５に出力する。なお、第ｎのＰＩＡＡビームフォーマ４ｎからＭＵＳＩＣ処理部５に送られる荷重ベクトルｗｎは、下記式（１０）のような形式でまとめて表すこととする。
【数７】
0004187985.tif 000008
【００４４】
次に動作について説明する。
ここで、説明の簡単のため、アレイアンテナに受信電力レベルが小さい所望波ｓ１と受信電力が大きい干渉波ｓ２の２波が入射しているものと仮定する。即ち、入射波の個数は、Ｋ＝２である。
【００４５】
先ず、ＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎの各信号選択部６は、入射波数Ｋ＝２より、メモリ３に蓄積されたデジタル受信信号χ１（ｉ），χ２（ｉ），・・・，χＭ（ｉ）の中から２個の入力信号χｎ１（ｉ），χｎ２（ｉ）を選択する。例えば、ＰＩＡＡビームフォーマ４１では［χ１１＝χ１，χ１２＝χ２］となり、ＰＩＡＡビームフォーマ４２では［χ２１＝χ２，χ２２＝χ３］となる。また、第ｎのＰＩＡＡビームフォーマ４ｎでは、［χｎ１＝χｎ，χｎ２＝χｎ＋１］と選択接続する。
【００４６】
続いて、ＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎの各荷重計算部７は、菊間信良著，“アレイアンテナによる適応信号処理”，科学技術出版、第６章に示されるようなパワーインバージョン法に基づく荷重計算を行う。具体的には、下記式（１１）に従って荷重ベクトルｗｎ＝［ｗｎ１，ｗｎ２］Ｔをそれぞれ決定する。
【数８】
0004187985.tif 000009
【００４７】
ここで、Ｒχｎは、上記式（１２），（１３）に示すような入力信号χｎ１（ｉ），χｎ２（ｉ）の共分散行列である。また、ｖは拘束ベクトルで、例えば上記式（１４）で表される。
【００４８】
このあと、荷重処理部８１〜８Ｋは、χｎ１（ｉ），χｎ２（ｉ）にそれぞれｗｎ１（ｉ），ｗｎ２（ｉ）の複素共役値を乗じて加算部９に出力する。加算部９では、入力信号を加算して信号ｙｎ（ｉ）として出力する。つまり、第ｎのＰＩＡＡビームフォーマ４ｎの出力信号は、下記式（１５）のように与えられる。
【数９】
0004187985.tif 000010
【００４９】
次に、ＭＵＳＩＣ処理部５は、ＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎからの各出力信号ｙ１（ｉ），ｙ２（ｉ），・・・，ｙＮ（ｉ）を元にして、行列の第（ｍ，ｎ）の要素がｙｍ（ｉ）とｙｎ（ｉ）の相関値で与えられる、（Ｎ×Ｎ）次元の受信信号の共分散行列Ｒｙを算出する。このＲｙは、下記式（１６），（１７）のように表される。
【数１０】
0004187985.tif 000011
【００５０】
ここで、第ｎのＰＩＡＡビームフォーマ４ｎは、［χｎ１＝χｎ，χｎ２＝χｎ＋１］のように選択接続することから、上記式（１７）を書き改めると、下記式（１８）のようになる。
【数１１】
0004187985.tif 000012
【００５１】
上記式（１８）のベクトルｗ’ｎは、第ｎの要素がｗｎ１で、第（ｎ＋１）の要素がｗｎ２で、他の要素は０であるＭ次元ベクトルである。また、上記式（１８），（１９）を用いると、ベクトルｙ（ｉ）は、下記式（２０）のように表すことができる。
【数１２】
0004187985.tif 000013
【００５２】
ここで、行列Ｗは、第ｎの列が上記式（１９）のｗ’ｎで表される（Ｍ×Ｎ）行列であり、下記式（２１）のように定義される。
【数１３】
0004187985.tif 000014
【００５３】
従って、上記式（２０），（２１）の関係を用いれば、上記式（１６）の共分散行列Ｒｙは、下記式（２２）のように表すことができる。また、下記式（２２）において、下記式（２３）のようにおくと、下記式（２４）の関係を得ることができる。
【数１４】
0004187985.tif 000015
【００５４】
続いて、ＭＵＳＩＣ処理部５は、行列Ｇ−Ｈ／２ＲｙＧ−１／２の固有分解処理を行う。行列Ｇ−Ｈ／２ＲｙＧ−１／２のＮ個の固有値λ１，λ２，・・・，λＮ（順番は降順）は、上記式（２４）の関係から上記式（７）と同様にして下記式（２５）のような関係が成り立つ。但し、この例では、Ｋ＝２であるから、λ１＞λ２＞λ３＝・・・＝λＮ＝σ２となる。
【数１５】
0004187985.tif 000016
【００５５】
また、固有値λＫ＋１，・・・，λＮの固有ベクトルｅＫ＋１，・・・，ｅＮに対して、上記式（２４）と上記式（６）を比較すると明らかなように、下記式（２６）のような関係が成り立つことが分かる。
【数１６】
0004187985.tif 000017
【００５６】
次に、ＭＵＳＩＣ処理部５は、下記式（２７）に示すような方位スペクトルＰＭＵ（θ）のＫ個のピークを探して、Ｋ個の入射波の到来角θ１，・・・，θＫを同時に推定する。
【数１７】
0004187985.tif 000018
【００５７】
このあと、ＭＵＳＩＣ処理部５は、推定入射角をθ１（ハット），・・・，θＫ（ハット）として出力する。ここでは、Ｋ＝２であるからＰＭＵ（θ）の最大２個のピーク位置からθ１（ハット），θ２（ハット）が求められる。
【００５８】
ここで、上述したＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎ及びＭＵＳＩＣ処理部５による処理を以下にまとめる。
先ず、ＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎは、メモリ３に蓄積された受信信号χ１（ｉ），χ２（ｉ），・・・，χＭ（ｉ）の中からＫ個の信号をそれぞれ選んで、上記式（１１）の関係に従って荷重ベクトルｗｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）を算出する。次に、ＰＩＡＡビームフォーマ４ｎでは、荷重ベクトルｗｎを用いて、上記式（１５）よりｙｎ（ｉ）（ｎ＝１，・・・，Ｎ）が求められる。ここまでの動作が、荷重合成ステップに相当する。
【００５９】
ＭＵＳＩＣ処理部５は、ＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎから出力信号ｙ１（ｉ），ｙ２（ｉ），・・・，ｙＮ（ｉ）及び荷重ベクトルｗ１，ｗ２，・・・，ｗＮを受けると、上記式（１６）に従ってｙ１（ｉ），ｙ２（ｉ），・・・，ｙＮ（ｉ）の共分散行列Ｒｙを算出する。さらに、ＭＵＳＩＣ処理部５は、荷重ベクトルｗ１，ｗ２，・・・，ｗＮから上記式（２１）のような行列Ｗを得て、上記式（２３）から行列Ｇを算出し、行列Ｇ−１／２を求める。
【００６０】
続いて、ＭＵＳＩＣ処理部５は、行列Ｇ−Ｈ／２ＲｙＧ−１／２を固有分解し、最小の固有値に対応する固有ベクトルｅＫ＋１（ｉ），・・・，ｅＮを求める。
【００６１】
最後に、ＭＵＳＩＣ処理部５は、上記式（２７）に示すような方位スペクトルＰＭＵ（θ）を求め、ＰＭＵ（θ）のＫ個のピークを推定入射角θ１（ハット），・・・，θＫ（ハット）として出力する。ここまでの動作が、測角処理ステップに相当する。
【００６２】
一般に、パワーインバージョンアダプティブアレイ（ＰＩＡＡ）では、上記文献などに示されているように、電力レベルが大きい入射波の到来方向にアレイアンテナパターンのヌル又は低感度部を形成する。つまり、電力レベルが大きい入射波の到来方向の感度（ビームのゲイン）を低減させた低感度部か、その感度がほぼ０となるヌルを形成する。また、ＰＩＡＡの出力信号における入射波電力比は、入力信号における入射波電力比のほぼ逆数になる性質を有する。即ち、ＰＩＡＡビームフォーマ４ｎの出力信号ｙｎ（ｉ）における所望波ｓ１（ｉ）対干渉波ｓ２（ｉ）電力比は、入力信号である受信信号χｍ（ｉ）における所望波対干渉波の電力比のおおよそ逆数に相当する値となる。
【００６３】
従って、受信電力レベルが大きい干渉波と受信電力レベルが小さい所望波とがアレイアンテナに入射すると、ＰＩＡＡビームフォーマ４ｎの出力信号ｙｎ（ｉ）においては電力比が逆転し、所望波の電力レベルは干渉波の電力レベルに比べて大きくなる。この関係を利用して、本実施の形態のＭＵＳＩＣ処理部５では、ＰＩＡＡビームフォーマ４ｎの出力信号ｙｎ（ｉ）を入力して測角処理を行う。このようにすることで、所望波の電力レベルが干渉波に比べて大きくなることから、その測角誤差を小さくすることができる。
【００６４】
以上のように、この実施の形態１によれば、ＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎにより電力比が逆転した信号をＭＵＳＩＣ方式で測角処理を行うので、大電力の干渉波が存在する場合においても受信電力が小さい所望波の測角精度を向上させることができる。
【００６５】
なお、上記実施の形態１では、大電力の干渉波が１波、小電力の所望波が１波の合計２波が入射する例を説明したが、大電力の干渉波が複数存在する場合でもＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎの入力信号数と荷重数を入射波数Ｋに合わせれば、同様な効果を得ることができる。例えば、大電力の干渉波が２波、小電力の所望波が１波の合計３波が入射する場合、ＰＩＡＡビームフォーマ４ｎでは、上記式（１０）に替えて［χｎ１＝χｎ，χｎ２＝χｎ＋１，χｎ３＝χｎ＋２］などとし、ｗｎ＝［ｗｎ１，ｗｎ２，ｗｎ３］を演算して出力信号ｙｎ（ｉ）を求めればよい。
【００６６】
また、上記実施の形態１では、ＰＩＡＡビームフォーマ４ｎの信号選択部６が行う入力信号選択を、上記式（１０）に従って行う例を説明したが、上記式（１０）に替えて例えば［χｎ１＝χｎ＋２，χｎ２＝χｎ＋４］（Ｋ＝２の場合）のように不連続な選択をしても構わない。但し、この例では、ＭＵＳＩＣ処理部５が使用する行列Ｗは、上記式（２１）に替えて下記式（２８）で与えられる。
【数１８】
0004187985.tif 000019
【００６７】
さらに、Ｎ個のＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎによる入力信号選択を、互いに重複しない限り、［χ１１＝χ５，χ１２＝χ３］，［χ２１＝χ４，χ２２＝χ２］，・・・のように不規則に与えることもできる。
【００６８】
また、上記実施の形態１の荷重計算部７では、拘束ベクトルｖを上記式（１４）のように置いたが、別の拘束ベクトル、例えばｖ＝［０，１］Ｔとおいても、同様のパワーインバージョン効果を得ることができる。
【００６９】
さらに、上記実施の形態１では、ＭＵＳＩＣ処理部５が、上記式（２４）の関係を鑑みて、行列Ｇ−Ｈ／２ＲｙＧ−１／２の固有分解処理を行って入射角を推定しているが、上記式（２２）の関係から直接Ｒｙと行列ＷＨＷとの一般化固有値問題を解くことで入射角を推定してもよい。
【００７０】
さらに、素子アンテナ１１〜１Ｍの配列が等間隔で、個々の放射パターンが均一であるリニアアレイを用い、ＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎの各信号選択部６が、［χｎ１＝χｎ，χｎ２＝χｎ＋１］（ｎ＝１，・・・，Ｎ）のように、入力信号を均一に選択するようにしてもよい。このようにすると、ＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎの出力信号ｙ１（ｉ），ｙ２（ｉ），・・・，ｙｎ（ｉ）からみたビームパターンを均一とすることができる。
【００７１】
この場合、ＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎの間で荷重計算部７を共通化することができる。また、ＰＩＡＡビームフォーマ４ｎからＭＵＳＩＣ処理部５に荷重ベクトルｗｎを送る必要もなく、ＭＵＳＩＣ処理部５は、単にＲｙを固有分解するだけで入射角を推定することができる。
【００７２】
実施の形態２．
上記実施の形態１では小電力の所望波ｓ１（ｉ）のみの入射角を高精度に推定する構成を説明したが、この実施の形態２は上記小電力の所望波の他に同時に大電力の所望波ｓ２（ｉ）の入射角も精度よく推定する構成について説明する。
【００７３】
図３はこの発明の実施の形態２による測角装置の構成を示すブロック図である。図において、５ａは干渉波測角用のＭＵＳＩＣ処理部（測角処理手段）であって、従来の技術で説明したＭＵＳＩＣ処理部１５と同様な処理を行う。また、実施の形態２による測角装置では、小電力の所望波ｓ１（ｉ）の入射角θ１を高精度に推定するＭＵＳＩＣ処理部５と、大電力の所望波ｓ２（ｉ）の入射角θ２を推定するＭＵＳＩＣ処理部５ａとを並列に設置する。また、ＭＵＳＩＣ処理部５ａも上記実施の形態１と同様に、例えば当該処理部５ａの機能を有するプログラムをコンピュータ装置に実行させることによって実現することができる。なお、図１及び図７と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００７４】
次に動作について説明する。
ＭＵＳＩＣ処理部５ａは、メモリ３が蓄積する受信信号χ１（ｉ），χ２（ｉ），・・・，χＭ（ｉ）を直接入力して、大電力の所望波の入射角を高精度に推定する。このとき、ＭＵＳＩＣ処理部５ａは、大電力の所望波とともに直接波の入射角も推定している。このため、θ１（ハット），θ２（ハット）の２つの推定入射角のうちから、大電力の所望波の入射角を選択する必要がある。そこで、ＭＵＳＩＣ処理部５ａでは、上記式（６）のＡにＡ（ハット）＝［ａ（θ１（ハット）），ａ（θ２（ハット））］を代入し、Ｒｓの推定行列Ｒｓ（ハット）を下記式（２９）により求めて、これを基にして大電力の所望波の入射角推定値を選択する。
【数１９】
0004187985.tif 000020
【００７５】
ここで、Ｒｓの第ｋの対角成分は、推定角θｋ（ハット）の入射波電力の推定値であるから、Ｒｓ（ハット）の２個の対角成分のうち大きな成分に対応する推定入射角が、大電力の所望波の入射角として選択されて出力される。ここまでの動作が、第２の測角処理ステップに相当する。
【００７６】
また、上述した操作は、小電力の所望波の入射角を推定するＭＵＳＩＣ処理部５によって、２つの所望波の入射角が推定される場合においても同様である。但し、この場合、Ｒｓ（ハット）は、上記式（２２）又は上記式（２４）にＡ（ハット）＝［ａ（θ１（ハット）），ａ（θ２（ハット））］を代入して算出される。
【００７７】
以上のように、この実施の形態２によれば、小電力の所望波ｓ１（ｉ）の入射角θ１を高精度に推定するＭＵＳＩＣ処理部５に加えて、大電力の所望波ｓ２（ｉ）の入射角θ２を推定するＭＵＳＩＣ処理部５ａを設けたので、小電力の所望波のみならず大電力の所望波の入射角も推定することができることから、本装置の適用分野に応じて測角対象とすべき入射波を選択することができる。これにより、本装置の利便性を向上させることができる。
【００７８】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による測角装置の構成を示すブロック図である。図において、１０は入射波数推定部（入射波数推定手段）であって、メモリ３から受信信号χ１（ｉ），χ２（ｉ），・・・，χＭ（ｉ）を入力して入射波数をＫ（ハット）として推定し出力する。また、入射波数推定部１０は、例えば当該推定部１０の機能を有するプログラムをコンピュータ装置に実行させることによって実現することができる。なお、図１及び図７と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００７９】
次に動作について説明する。
入射波数推定部１０は、従来の技術で説明したＭＵＳＩＣ処理部１５の前半部の処理と同様に、上記式（７）の固有値の分布からアレイアンテナの素子アンテナ１１〜１Ｍにそれぞれ入射する入射波数をＫ（ハット）として推定する。ここで、ＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎは、入射波数推定部１０が出力する推定入射波数Ｋ（ハット）をそれぞれ入力し、入力信号数や荷重数、即ちフィルタ段数をＫ（ハット）に合わせて動作させる。他の構成要素による動作は、上記実施の形態１の測角装置と同様である。
【００８０】
一般に、パワーインバージョンアダプティブアレイ（ＰＩＡＡ）は、上記文献などに示されているように、（フィルタ段数−１）の自由度を持つ。このため、（フィルタ段数−１）個の入射波の到来方向にアレイアンテナパターンのヌル又は低感度部を形成する。
従って、大電力の干渉波数＝（フィルタ段数−１）となることが理想である。
【００８１】
上記実施の形態１では、暗に大電力の干渉波数が既知である場合を説明したが、大電力の干渉波数が未知であると、所望波入射角の推定精度を十分に高めることができない恐れがある。例えば、大電力の干渉波数＞（フィルタ段数−１）では、ＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎが抑圧しきれない大電力の干渉波が残り、所望波の入射角の推定精度が十分に向上しない可能性がある。
【００８２】
さらに、大電力の干渉波数＜（フィルタ段数−１）の場合では、ＰＩＡＡの余った自由度のために、干渉波のみならず所望波の方向にもヌルや低感度部が形成される。この結果、所望波も抑圧されてしまい所望波入射角の推定誤差が逆に増大する恐れもある。
【００８３】
そこで、この実施の形態３では、大電力の干渉波数が未知である場合における、上述した不具合を回避する。つまり、ＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎは、それぞれフィルタ段数を入射波数推定部１０が出力する推定入射波数Ｋ（ハット）に設定する。
【００８４】
これにより、所望波が１波であれば、上述した大電力の干渉波数＝（フィルタ段数−１）なる関係が満足されるので、ｙｎ（ｉ）に含まれる大電力の干渉波成分のみが抑圧され、所望波成分は抑圧されない。この結果、ＭＵＳＩＣ処理部５は、所望波対干渉波の電力比が高い信号ｙｎ（ｉ）を入力して測角処理を行うので、所望波の測角誤差を抑制することができる。
【００８５】
なお、小電力の所望波が複数個存在する場合、入射波数推定部１０を、従来のＭＵＳＩＣ処理部１５と同様な構成にする。つまり、入射波数推定部１０は、推定入射角θ１（ハット），・・・，θＫ（ハット）のそれぞれに対応する受信電力を上記式（２９）のＲｓ（ハット）などから推定する。そして、これら受信電力の分布からＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎのフィルタ段数Ｋ（ハット）をより小さい値に設定する。
【００８６】
例えば、所望波と干渉波を合わせた全ての入射波数が４波で、その中で２波が電力レベルが大きい干渉波である場合を考える。このとき、入射波数推定部１０は、受信電力の分布から電力レベルが大きい干渉波数が２であると判断し、Ｋ（ハット）＝２＋１＝３として出力する。これにより、ＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎは、フィルタ段数を３と設定して電力レベルが大きい２波の干渉波方向にヌル又は低感度部を形成し抑圧する。
【００８７】
以上のように、この実施の形態３によれば、素子アンテナ１１〜１Ｍに入射する入射波数をＫ（ハット）として推定する入射波数推定部を備え、入射波数推定部１０が出力する入射波数の推定値に基づいて、ＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎが受信信号の本数（又は荷重数）を決定するので、大電力の干渉波数が未知である場合における特有の不具合を解消することができる。
【００８８】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４による測角装置の構成を示すブロック図である。図において、１１−１〜１１−ＮはＤＣＭＰ（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ  Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ  Ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｏｗｅｒ）ビームフォーマ（荷重合成手段）であって、図２に示すＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎと同様な構成を有するが、荷重計算部７の動作が異なる。つまり、ＤＣＭＰビームフォーマ１１−１〜１１−Ｎの各荷重計算部７は、入射波数Ｋではなく、拘束方向決定部１２の出力θｄを入力して荷重ベクトルを演算する。１２は拘束方向決定部（拘束方向決定手段）で、ＭＵＳＩＣ処理部５が算出した入射角の推定値を入力して所望波の入射角の概略値を選定し拘束方向θｄとして出力する。なお、図１及び図７と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００８９】
次に動作について説明する。
ここで、所望波がｓ１（ｉ）でその入射角がθ１であり、θ２，・・・，θＫが干渉波の入射角であるものとする。また、干渉波の入射角θ２，・・・，θＫの概略値が既知であるものと仮定する。
【００９０】
先ず、ＤＣＭＰビームフォーマ１１−１〜１１−Ｎは、各荷重ベクトルｗｎを適当な定数ベクトルに固定する。例えば、第ｎのＤＣＭＰビームフォーマ１１−ｎは、その荷重ベクトルｗｎとして、第ｎの要素のみが１であり他の要素が０であるベクトル（ｗｎ＝［０，・・・，０，１，０，・・・，０］）を設定する。この状態で、ＭＵＳＩＣ処理部５を動作させ、入射角推定値θ１（ハット），・・・，θＫ（ハット）を一旦算出させる。
【００９１】
次に、拘束方向決定部１２は、ＭＵＳＩＣ処理部５が推定したθ１（ハット），・・・，θＫ（ハット）を入力し、干渉波の入射角θ２（ハット），・・・，θＫ（ハット）の概略値と比較する。これによって、所望波の入射角の概略値θ１（ハット）を選定して、拘束方向θｄとして出力する。
【００９２】
続いて、ＤＣＭＰビームフォーマ１１−１〜１１−Ｎ内の各荷重計算部７は、例えば菊間信良著，“アレイアンテナによる適応信号処理”，科学技術出版、第５章に示されている「方向拘束付出力電力最小化法（ＤＣＭＰ法）」に基づいて荷重計算を行い、下記式（３０），（３１）に従って荷重ベクトルｗｎをそれぞれ算出する。但し、ベクトルａ（θｄ）は、拘束方向θｄのステアリングベクトルである。
【数２０】
0004187985.tif 000021
【００９３】
ここで、ＤＣＭＰビームフォーマ１１−ｎの荷重処理部８１〜８Ｎ及び加算部９は、上記式（３０）による荷重ベクトルｗｎを用いて、上記式（１５）により出力信号ｙｎ（ｉ）を算出する。ここまでの動作が、荷重合成ステップに相当する。
【００９４】
このあと、ＭＵＳＩＣ処理部５は、ＤＣＭＰビームフォーマ１１−ｎが出力するｙｎ（ｉ）と荷重ベクトルｗｎを入力して、上記実施の形態１と同様の処理によりθ１（ハット），・・・，θＫ（ハット）を再度推定する。特に、θ１（ハット），・・・，θＫ（ハット）の中で、干渉波の入射角θ２，・・・，θＫの概略値と大きく異なる角度を、所望波の入射角θ１（ハット）として出力する。ここまでの動作が、測角処理ステップに相当する。
【００９５】
一般に、ＤＣＭＰアダプティブアレイは、上記文献などに示されているように、拘束方向（θｄ＝θ１（ハット））以外の方向から入射する到来波の方向にアレイアンテナパターンのヌル又は低感度部を形成する。つまり、拘束方向（θｄ＝θ１（ハット））以外の方向から入射する入射波の到来方向の感度（ビームのゲイン）を低減させた低感度部か、その感度がほぼ０となるヌルを形成する。従って、ＤＣＭＰビームフォーマ１１−１〜１１−Ｎの出力信号ｙｎ（ｉ）における干渉波成分は抑圧され、所望波の電力レベルは干渉波に比べて大きくなる。この関係を利用して、本実施の形態のＭＵＳＩＣ処理部５は、ＤＣＭＰビームフォーマ１１−１〜１１−Ｎの出力信号ｙｎ（ｉ）を入力して測角処理を行う。このようにすることで、所望波の電力レベルが干渉波に比べて大きくなることから、その測角誤差を小さくすることができる。
【００９６】
以上のように、この実施の形態４によれば、ＤＣＭＰビームフォーマ１１−１〜１１−Ｎにより干渉波の電力レベルを選択的に低減させた信号を、ＭＵＳＩＣ測角処理するので、干渉波が存在する場合においても所望波の測角精度を向上させることができる。
【００９７】
なお、上記実施の形態４による構成では、ＤＣＭＰビームフォーマ１１−１〜１１−Ｎのフィルタ段数をＫとする例を示したが、必ずしも入射波数に合わせる必要はない。
【００９８】
また、上記実施の形態４では、干渉波の入射角θ２，・・・，θＫの概略値が既知であり、拘束方向決定部１２がＭＵＳＩＣ処理部５の出力θ１（ハット），・・・，θＫ（ハット）と干渉波の入射角θ２，・・・，θＫの概略値とを比較して所望波の入射角概略値θ１（ハット）を選定し拘束方向θｄとして出力する例を示したが、所望波の入射角概略値θ１（ハット）が既知であれば、このまま拘束方向θｄを定めるようにしてもよい。
【００９９】
さらに、上記実施の形態４では、所望波が１波である例を説明したが、複数の所望波が存在する際には、複数の拘束方向を設定してＤＣＭＰビームフォーマ１１−１〜１１−Ｎの荷重ベクトルを決定すれば同様の効果を得ることができる。また、所望波が１波である場合であっても、所望波の入射角概略値θ１（ハット）の誤差を加味し、θ１（ハット）の近傍に複数の拘束方向を設定するようにしてもよい。
【０１００】
実施の形態５．
図６はこの発明の実施の形態５による測角装置の構成を示すブロック図である。図において、１３−１〜１３−ＮはＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）ビームフォーマ（荷重合成手段）であって、図２に示すＰＩＡＡビームフォーマ４１〜４Ｎと同様な構成を有するが、荷重計算部７の動作が異なる。つまり、ＭＭＳＥビームフォーマ１３−１〜１３−Ｎの各荷重計算部７は、入射波数Ｋではなく、所望信号記憶部１４の出力ｚｄを入力して荷重ベクトルを演算する。１４は所望信号記憶部（所望信号記憶手段）で、所望波の既知の信号波形を記憶し所望信号ｚｄとして出力する。なお、図１及び図７と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【０１０１】
この実施の形態４の構成は、所望波の信号波形の一部又は全部が既知である場合に適用される。このような状況は、例えば移動体通信に見られる。例えば、移動体通信の通信波に前置付加されるユニークワードと呼ばれる既知の信号を所望信号として利用することができる。ここでは、所望波の既知の信号波形をｚｄ（ｉ）とし、これを所望信号記憶部１４が記憶する。
【０１０２】
次に動作について説明する。
ここで、所望波がｓ１（ｉ）でその入射角をθ１とし、干渉波がｓ２（ｉ）でその入射角をθ２，・・・，θＫと仮定する。
先ず、ＭＭＳＥビームフォーマ１３−１〜１３−Ｎの各荷重決定部７は、菊間信良著，“アレイアンテナによる適応信号処理”，科学技術出版、第３章に示されている「最小二乗誤差法（ＭＭＳＥ法）」に基づいて荷重計算を行い、下記式（３２），（３３）に従って荷重ベクトルｗｎをそれぞれ算出する。
【数２１】
0004187985.tif 000022
【０１０３】
但し、ベクトルｄｎは、所望信号記憶部１４が出力する所望信号ｚｄ（ｉ）と受信信号χｎ１，・・・，χｎＫの相関ベクトルである。
【０１０４】
ここで、第ｎのＭＭＳＥビームフォーマ１３−ｎの荷重処理部８１〜８Ｎ及び加算部９は、上記荷重ベクトルｗｎを用いて、上記式（１５）に従って出力信号ｙｎ（ｉ）を算出する。ここまでの動作が、荷重合成ステップに相当する。
【０１０５】
このあと、ＭＵＳＩＣ処理部５は、ＭＭＳＥビームフォーマ１３−ｎが出力するｙｎ（ｉ）と荷重ベクトルｗｎを入力して、上記実施の形態１と同様の処理によってθ１（ハット），・・・，θＫ（ハット）を推定する。ここまでの動作が、測角処理ステップに相当する。
【０１０６】
一般に、ＭＭＳＥアダプティブアレイは、上記文献などに示されているように、所望信号ｚｄ（ｉ）と無相関の入射波の到来方向にアレイアンテナパターンのヌル又は低感度部を形成する。つまり、所望信号ｚｄ（ｉ）と無相関の入射波の到来方向の感度（ビームのゲイン）を低減させた低感度部か、その感度がほぼ０となるヌルを形成する。これにより、ＭＭＳＥビームフォーマ１３−ｎの出力信号ｙｎ（ｉ）における干渉波成分は抑圧される。また、ＭＵＳＩＣ処理部５は、信号ｙｎ（ｉ）を入力して測角処理を行う。このようにすることで、所望波の電力レベルが干渉波に比べて大きくなることから、その測角誤差を小さくすることができる。
【０１０７】
以上のように、この実施の形態５によれば、ＭＭＳＥビームフォーマ１３−１〜１３−Ｎにより干渉波の電力レベルを選択的に低減させた信号を、ＭＵＳＩＣ測角処理するので、干渉波が存在する場合においても所望波の測角精度を向上させることができる。
【０１０８】
なお、上記実施の形態１〜５では、ＭＵＳＩＣ法により測角処理を行う構成を示したが、他のスーパーレゾリューション法による測角処理を用いても、電力比が逆転した信号を測角処理することから同様な効果を奏することができる。また、他のスーパーレゾリューション法としては、ＥＳＰＲＩＴ（Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｖｉａ  Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）法や最尤推定測角法がなどが挙げられる。
【０１０９】
また、ビームフォーマ出力ｙｎ（ｉ）において、干渉波成分が十分抑圧される場合には、スーパーレゾリューション法による測角処理の代わりにインターフェロメータ法（位相差測角法）などのような単純な測角方法を採用して演算付加を低減するようにしてもよい。
但し、上述したように、スーパーレゾリューション法による測角処理を用いる場合、干渉波の到来方向の感度（ビームのゲイン）がある程度小さくなれば、干渉波の到来方向に完全なヌルが形成されなくとも十分な効果を奏することに留意すべきである。
【０１１０】
さらに、上記実施の形態１〜５では、説明の簡単のために入射角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入射角パラメータが２次元である場合にも同様な効果を奏することができる。
【０１１１】
さらに、上記実施の形態１〜５のビームフォーマやＭＵＳＩＣ処理部の一部又は全てを計算機のプログラムで実現することもできる。
【０１１２】
さらに、上記実施の形態１〜５では、電波の入射角推定について説明したが、音波などでも同様な効果を奏することができる。
【０１１３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、複数の素子アンテナが受信した到来波の信号の一部又は全てを入力して、到来波に含まれる測角対象の所望波以外の干渉波の到来方向にヌル又は低感度部を形成させる荷重合成を施し、この信号を測角処理して所望波の入射角を推定するので、他の干渉波も存在する場合であっても所望波の測角精度を向上させることができるという効果がある。
【０１１４】
この発明によれば、パワーインバージョン（ＰＩＡＡ）法を用いた荷重合成によって、所望波より受信電力レベルが大きい干渉波の到来方向にヌル又は低感度部を形成させて、当該干渉波の電力レベルを選択的に低減させた信号を出力するので、大電力レベルの入射波の干渉下で所望波の受信電力レベルが小さい場合であっても所望波の測角精度を向上させることができるという効果がある。
【０１１５】
この発明によれば、スーパーレゾリューション法を用いた測角処理によって到来波の入射角を推定するので、到来波を高精度に測角することができるという効果がある。
【０１１６】
この発明によれば、荷重合成手段が決定した荷重値で補正したステアリングベクトルを用いた測角処理によって到来波の入射角を推定するので、到来波を高精度に測角することができるという効果がある。
【０１１７】
この発明によれば、複数の素子アンテナが受信した到来波の信号を直接入力して、到来波の入射角を推定するので、本発明の適用分野に応じて測角対象とすべき入射波を選択することができ、利便性を向上させることができるという効果がある。
【０１１８】
この発明によれば、複数の素子アンテナが受信した到来波の信号を入力して、到来波に含まれる入射波の個数を推定し、この入射波数に基づいて荷重合成すべき信号数を決定するので、干渉波数が未知であることによる干渉波成分の不完全な除去や所望波が抑圧されることを防止することができるという効果がある。
【０１１９】
この発明によれば、到来波のうち測角対象の所望波より受信電力レベルが大きい干渉波の個数に１を加算した数を、荷重合成すべき信号数として設定するので、干渉波成分を適切に除去することができるという効果がある。
【０１２０】
この発明によれば、方向拘束付出力電力最小化（ＤＣＭＰ）法を用いた荷重合成によって、干渉波の到来方向にヌル又は低感度部を形成させて、当該干渉波の電力レベルを選択的に低減させた信号を出力するので、他の干渉波も存在する場合であっても所望波の測角精度を向上させることができるという効果がある。
【０１２１】
この発明によれば、最小二乗誤差（ＭＭＳＥ）法を用いた荷重合成によって、到来波に含まれる所望波とは無相関の干渉波の到来方向にヌル又は低感度部を形成させて、当該干渉波の電力レベルを選択的に低減させた信号を出力するので、他の干渉波も存在する場合であっても所望波の測角精度を向上させることができるという効果がある。
【０１２２】
この発明によれば、ＭＵＳＩＣ法、ＥＳＰＲＩＴ法及び最尤推定測角法のいずれか１つを用いた測角処理によって到来波の入射角を推定するので、所望波を高精度に測角することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による測角装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  図１中のＰＩＡＡビームフォーマの内部構成を示すブロック図である。
【図３】  この発明の実施の形態２による測角装置の構成を示すブロック図である。
【図４】  この発明の実施の形態３による測角装置の構成を示すブロック図である。
【図５】  この発明の実施の形態４による測角装置の構成を示すブロック図である。
【図６】  この発明の実施の形態５による測角装置の構成を示すブロック図である。
【図７】  従来の測角装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１〜１Ｍ  素子アンテナ、２１〜２Ｍ  Ａ／Ｄ変換器、３  メモリ、４１〜４Ｎ  ＰＩＡＡビームフォーマ（荷重合成手段）、５，５ａ  ＭＵＳＩＣ処理部（測角処理手段）、６  信号選択部、７  荷重計算部、８１〜８Ｋ  荷重処理部、９  加算部、１０  入射波数推定部（入射波数推定手段）、１１−１〜１１−Ｎ  ＤＣＭＰビームフォーマ（荷重合成手段）、１２  拘束方向決定部（拘束方向決定手段）、１３−１〜１３−Ｎ  ＭＭＳＥビームフォーマ（荷重合成手段）、１４  所望信号記憶部（所望信号記憶手段）。
【図１】
0004187985.tif 000023
【図２】
0004187985.tif 000024
【図３】
0004187985.tif 000025
【図４】
0004187985.tif 000026
【図５】
0004187985.tif 000027
【図６】
0004187985.tif 000028
【図７】
0004187985.tif 000029