(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一パルス発信源から到来する一連のパルス信号を受信する２以上の受信系と、各受信系におけるパルス到来時刻に基づいてパルス到来方位を求める信号処理部からなる時間差方位検出装置において、
上記受信系が、一連のパルス信号を受信する空中線と、受信パルスを検出して受信パルスごとにパルス到来時刻を求めるパルス検出部を備え、
上記信号処理部が、各受信系で求められた一連のパルス信号に関する複数のパルス到来時刻について、各受信系ごとに直線近似した場合における受信系間のパルス到来時刻の時間差を求める複数パルス時間差算出部と、求められたパルス到来時刻の時間差、各受信系の空中線間の距離およびパルス信号の伝搬速度に基づいてパルス到来方位を求める方位算出部を備えたことを特徴とする時間差方位検出装置。
【請求項２】
上記複数パルス時間差算出部は、各受信系で求められた一連のパルス信号に関する複数のパルス到来時刻について、各受信系ごとに最小２乗法を用いて直線近似した場合におけるパルス到来時刻の初期値の差を求めることを特徴とする請求項１に記載の時間差方位検出装置。
【請求項３】
上記受信系が、パルス検出部により求められた複数のパルス到来時刻について統計処理を行って、パルス繰返間隔を求めるＰＲＩ算出部を備え、
上記信号処理部が、各受信系のＰＲＩ処理部で求められたパルス繰返間隔の平均値を求めるＰＲＩ平均値算出部を備え、
上記複数パルス時間差算出部が、ＰＲＩ平均値算出部で求められたパルス繰返間隔の平均値に基づいて、受信系間のパルス到来時刻の時間差を求めることを特徴とする請求項１に記載の時間差方位検出装置。
【請求項４】
上記ＰＲＩ算出部は、パルス検出部により求められた複数のパルス到来時刻について、最小２乗法を用いて直線近似した場合における直線の傾きを求めることを特徴とする請求項３に記載の時間差方位検出装置。
【請求項５】
上記受信系が、パルス検出部において求められた複数のパルス到来時刻に基づいて、一連のパルス信号を構成するパルスであって、パルス検出部において検出されなかったパルスを判別するパルス抜け検出部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の時間差方位検出装置。
【請求項６】
上記パルス検出部が、受信パルスの到来順に各受信パルスに対しパルス到来順番号を付し、
上記パルス抜け検出部が、パルス検出部による未検出パルスを検出した場合に、到来順に従って当該未検出パルスに対し付されるべき到来順番号を欠番とし、パルス検出部により受信パルスに付されたパルス到来順番号を補正し、
上記複数パルス時間差算出部が、各受信パルスのパルス到来時刻および到来順番号に基づいて、受信系間のパルス到来時刻の時間差を求めることを特徴とする請求項５に記載の時間差方位検出装置。
【請求項７】
パルス繰返間隔の異なる複数のパルス信号で構成されるパターンがフレーム周期ごとに繰り返される一連のパルス信号が同一パルス発信源から到来する場合に、
上記受信系が、パルス検出部において求められた複数の受信パルスのパルス受信時刻に基づいてフレーム周期を求め、上記複数の受信パルスからフレーム周期内の同一ポジションにおいて検出された受信パルスを抽出するフレーム抽出部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の時間差方位検出装置。
【請求項８】
上記パルス抽出部が、フレーム周期内の１つのポジションにおいて検出される受信パルスを抽出し、
上記ＰＲＩ算出部が、抽出された受信パルスのパルス到来時刻に基づいて、パルス繰返間隔を求め、
上記複数パルス時間差算出部が、各受信系のパルス抽出部において抽出された受信パルスに基づいて、受信系間のパルス到来時刻の時間差を求めることを特徴とする請求項７に記載の時間差方位検出装置。
【請求項９】
上記パルス抽出部が、フレーム周期内の２以上のポジションに関して各ポジションごとに受信パルスを抽出し、
上記ＰＲＩ算出部が、フレーム周期内の各ポジションごとに抽出された受信パルスのパルス到来時刻に基づいて、各ポジションごとにパルス繰返間隔を求め、
上記ＰＲＩ平均値算出部が、各受信系のＰＲＩ処理部で求められたパルス繰返間隔の平均値をフレーム周期内の各ポジションごとに求め、
上記複数パルス時間差算出部が、受信系間のパルス到来時刻の時間差をフレーム周期内の各ポジションごとに求め、
上記信号処理部が、フレーム周期内の各ポジションごとに求められたパルス到来時刻の時間差の平均を求める時間差平均算出部を備えたことを特徴とする請求項７に記載の時間差方位検出装置。
【請求項１０】
各受信系において検出される受信パルスのパルス到来時刻に基づいて、受信系間の対応する受信パルスを抽出する受信パルス比較部を備え、
ＰＲＩ算出部が、抽出された受信パルスのパルス到来時刻に基づいて、パルス繰返間隔を求めることを特徴とする請求項３に記載の時間差方位検出装置。
【請求項１１】
上記受信パルス比較部は、一方の受信系のパルス検出部において検出された受信パルスに基づいて、そのパルス到来時刻から所定の時刻差を有して他方の受信系のパルス検出部において検出された受信パルスを抽出することを特徴とする請求項１０に記載の時間差方位検出装置。
【請求項１２】
各受信系において検出される受信パルスのパルス諸元に基づいて、目標ごとに受信パルスを分離する目標パルス分離部を備え、
上記ＰＲＩ算出部が、分離された受信パルスのパルス到来時刻に基づいて、目標ごとにパルス繰返間隔を求め、
上記ＰＲＩ平均値算出部が、各受信系のＰＲＩ処理部で求められたパルス繰返間隔の平均値を目標ごとに求め、
上記複数パルス時間差算出部が、受信系間のパルス到来時刻の時間差を目標ごとに求め、
上記方位算出部が、目標ごとにパルス到来方位を求めることを特徴とする請求項３に記載の時間差方位検出装置。
【請求項１３】
上記受信系を３以上備え、
上記ＰＲＩ平均値算出部が、２つの受信系を組み合わせて得られる全ての受信系ペアについて、各受信系ペアごとにパルス繰返間隔の平均値を求め、
上記ＰＲＩ平均値算出部が、各受信系ＰＲＩ処理部で求められたパルス繰返間隔の平均値を受信系ペアごとに求め、
上記複数パルス時間差算出部が、受信系間のパルス到来時刻の時間差を受信系ペアごとに求め、
上記方位算出部が、パルス到来方位を受信系ペアごとに求め、
上記信号処理部が、受信系ペアごとのパルス到来方位の平均値を求める方位平均算出部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の時間差方位検出装置。
【請求項１４】
上記ＰＲＩ平均値算出部が、受信系ペアを選別し、全受信系ペアの数よりも少ない受信系ペアについて、受信系ペアごとにパルス繰返間隔の平均値を求めることを特徴とする請求項１３に記載の時間差方位検出装置。
【請求項１５】
上記ＰＲＩ平均値算出部が、パルスの信号強度又はパルス繰返間隔に基づいて受信系ペアを選別することを特徴とする請求項１４に記載の時間差方位検出装置。
【請求項１６】
上記方位算出部が、同一パルス発信源から順次に到来するパルス群ごとにパルス到来方位を検出し、
上記信号処理部が、パルス群ごとの複数のパルス到来方位の平均値を求める方位平均算出部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の時間差方位検出装置。
【請求項１７】
上記方位算出部が、同一パルス発信源から順次に到来するパルス群ごとにパルス到来方位を検出し、
自己の位置情報を検出する位置情報測定部を備え、
上記受信系が、パルス群の受信時に位置情報測定部により検出された位置情報をパルス群に付する自己位置記録部を備えることを特徴とする請求項３に記載の時間差方位検出装置。
【請求項１８】
上記方位算出部により求められたパルス到来方位および上記位置情報測定部により検出された自己位置情報に基づいて、地図上に方位線をパルス群ごとに表示する位置標定部を備えたことを特徴とする請求項１７に記載の時間差方位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、時間差方位検出装置に係り、更に詳しくは、２以上の空中線を用いて、パルス発信源から繰り返し送信されるレーダパルスなどのパルス信号を各空中線で受信し、パルス到来時刻の時間差からパルス発信源の方位を測定する時間差方位検出装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は従来の時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、受信系１ａ、１ｂおよび信号処理部３０により構成されている。受信系１ａは、パルス信号を受信する空中線１１ａと、到来するパルスを逐次検出して、パルス到来時刻（ＴＯＡ：time of arrival）を付加して記録するパルス検出部１２ａにより構成される。
【０００３】
また、受信系１ｂも、受信系１ａと同様、パルス信号を受信する空中線１１ｂと、到来するパルスを逐次検出してパルス到来時刻を付加して記録するパルス検出部１２ｂにより構成されている。ただし、受信系１ｂの空中線１１ｂは、受信系１ａの空中線１１ａから所定距離だけ隔てられた場所に設置されている。また、受信系１ｂのパルス検出部１２ｂは、受信系１ａのパルス検出部１２ａと時刻同期がとられている。
【０００４】
信号処理部３０は、各受信系１ａ，１ｂにおけるパルス到来時刻の時間差をパルスごとに算出する単パルス時間差算出部３１と、パルス到着時刻の時間差に基づいて到来パルス方位を算出する方位算出部３３により構成される。単パルス時間差算出部３１は、各受信系１ａ，１ｂそれぞれにおいてパルス到来時刻が記録されたパルスについて、対応するパルスごとに受信系１ａ，１ｂ間における時間差を求めている。方位算出部３３は、このパルス到来時刻の時間差と、空中線１１ａ，１１ｂ間の距離と、電波伝搬速度とに基づいて到来パルス方位を算出している。
【０００５】
次に動作について説明する。図１６は、時間差方位測定装置の原理を説明するための説明図である。２つの空中線１１ａ，１１ｂが距離Ｌを隔てて設置され、これらの空中線１１ａ，１１ｂにパルス信号が入射される様子が示されている。各空中線１１ａ，１１ｂに入射されるパルス信号は、図示しない同一の信号源より発せられた同一の信号である。この時、それぞれの空中線１１ａ，１１ｂにパルスが到達する時間には、時間差Ｔｄが発生する。２つの空中線１１ａ，１１ｂ間の距離をＬ、２つの空中線１１ａ，１１ｂを結んだ正面方向からのパルスの入射角をθ、パルスの伝搬速度をＣとすれば、時間差Ｔｄは、次式で表される。
【０００６】
【数１】
0003810323.tif 000002
【０００７】
パルス信号の入射角θがパルスの到来方位であるから、パルスの到来方位θは式（１）を変形して次のように算出することができる。
【０００８】
【数２】
0003810323.tif 000003
【０００９】
各空中線１１ａ，１１ｂに入射されたパルスは、それぞれの受信系１ａ，１ｂのパルス検出部１２ａ，１２ｂにおいて検出され、検出順にパルス到来時刻が記録される。その後、単パルス時間差方位算出部３１において、２つの受信系１ａ，１ｂで記録されたパルス到来時刻の時間差が算出される。この時間差は、受信系１ａ，１ｂそれぞれで検出された対応するパルスについて、パルス単位で求められる。
【００１０】
方位算出部３３は、単パルス時間差方位算出部３１により求められたパルス到来時刻の時間差に基づいて、パルスの到来方向を求める。すなわち、式（２）を用いて、パルス到来時刻の時間差Ｔｄ、空中線１１ａ，１１ｂ間の距離Ｌおよびパルスの伝搬速度Ｃからパルスの到来方位を算出する。
【００１１】
この様な従来の時間差方位検出装置を開示した公知文献としては、特開平９−３１８７２４号公報がある。この文献には、２つの受信系を用いる時間差方位検出装置だけでなく、３以上の受信系を用いてパルス到来時刻の時間差を２以上求め、これらの時間差に基づいて電波源の方位を統計的に求める時間差方位検出装置が開示されている。
【００１２】
３以上の受信系を有する時間差方位検出装置を用いることにより、対応するパルスについて３以上のパルス到来時刻を求め、受信時刻の時間差を２以上求めることができる。この場合、アンテナ間距離と電波源からの入射電波の受信時刻との間には１次式で表される関係があることを利用すれば、アンテナ間の距離と受信時刻の時間差から得られる直線の傾きから電波源の方位を統計的に求めることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の時間差方位測定装置は、図１７に示すように、複数の受信系で対応するパルス単位ごとにパルス到来時刻の時間差Ｔｄを算出し、到来するパルス方位を算出していた。方位の測定結果θに影響する誤差要因にはＬおよびＴｄがあり、空中線間距離Ｌの誤差を∂Ｌ、時間差Ｔｄの誤差を∂Ｔｄとすれば、求められる方位θの誤差ｄθは、式（２）から次のように表される。
【００１４】
【数３】
0003810323.tif 000004
【００１５】
このうち、空中線間距離の誤差∂Ｌの影響を十分に小さくする程度にそれぞれの空中線を設置することは比較的容易であるため、問題とされていなかった。しかしながら、時間差の誤差∂Ｔｄは、以下のような理由からパルス到来方位θの大きな誤差要因となっているという問題があった。
【００１６】
図１８は、パルス検出機能における動作を示したタイミングチャートである。パルス検出機能でパルスを検出する際、通常は、パルス検出のための閾値を越えたパルスに対して検出判断し、パルス到来時刻を付加して記録している。しかしながら、受信するパルスの波形は発信源の特性により、その立ち上がり時間は様々で安定していない。また、信号の受信状態に応じて適切な閾値を設定する必要がある。このため、実際には検出が不安定になることがしばしば起きる。さらに、パルスを検出するクロックの精度をあげることはできたとしても、そのサンプリング間隔をパルスの立ち上がり時間に対して十分に細かく設定することは難しい。
【００１７】
その結果、パルス到来時刻はパルス波形の歪みや検出精度に起因する誤差、さらに受信系のパルス検出のサンプリング間隔による量子化誤差が発生し、その誤差要因は、それぞれの受信系において必要なパルス到来時刻の測定精度に対し、大き過ぎることが問題となっていた。
【００１８】
また、上記公知文献では、デジタル波形メモリを用いて、パルス信号をビデオ信号に変換した後に、高速でサンプリングし、そのビデオ波形から時間差を求める方法や、受信系を多数設置し、その時間差と空中線間の距離との間の線形性を利用して時間差の精度の向上を試みる提案がなされていた。しかしながら、時間差を各受信系に入射された対応する１つのパルス毎に比較する限り、前記誤差要因によって精度の向上には限界があった。また、この様な方法を採用した場合、精度向上のためには、多数の受信系が必要となるため、装置規模が大きくなりすぎるという問題があった。
【００１９】
この発明は、上記のような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、装置規模を大きくすることなく高精度なパルス到来方位の測定ができる時間差方位検出装置を提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明による時間差方位検出装置は、同一パルス発信源から到来する一連のパルス信号を受信する２以上の受信系と、各受信系におけるパルス到来時刻に基づいてパルス到来方位を求める信号処理部からなる時間差方位検出装置である。
【００２１】
上記受信系は、一連のパルス信号を受信する空中線と、受信パルスを検出して受信パルスごとにパルス到来時刻を求めるパルス検出部を備えて構成される。また、上記信号処理部は、各受信系で求められた一連のパルス信号に関する複数のパルス到来時刻について、各受信系ごとに直線近似した場合における受信系間のパルス到来時刻の時間差を求める複数パルス時間差算出部と、求められたパルス到来時刻の時間差、各受信系の空中線間の距離およびパルス信号の伝搬速度に基づいてパルス到来方位を求める方位算出部を備えて構成される。
【００２２】
この様な構成により、各受信系それぞれで求められた複数のパルス到来時刻に基づいて、受信系間のパルス到来時刻の時間差を求め、パルス到来方位を求めることができる。従って、受信系ごとに求められた１つのパルス到来時刻に基づいて、パルス到来方位を求める従来の時間差方位検出装置に比べ、パルス到来方位を高精度に検出することができる。
【００２３】
請求項２に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記複数パルス時間差算出部が、各受信系で求められた一連のパルス信号に関する複数のパルス到来時刻について、各受信系ごとに最小２乗法を用いて直線近似した場合におけるパルス到来時刻の初期値の差を求めるように構成される。この様な構成により、複数のパルス到来時刻について統計処理を行って、受信系間のパルス到来時刻の時間差を求めることができる。
【００２４】
請求項３に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記受信系が、パルス検出部により求められた複数のパルス到来時刻について統計処理を行って、パルス繰返間隔を求めるＰＲＩ算出部を備えて構成される。また、上記信号処理部が、各受信系のＰＲＩ処理部で求められたパルス繰返間隔の平均値を求めるＰＲＩ平均値算出部を備えて構成される。更に、上記複数パルス時間差算出部が、ＰＲＩ平均値算出部で求められたパルス繰返間隔の平均値に基づいて、受信系間のパルス到来時刻の時間差を求めるように構成される。
【００２５】
この様な構成により、各受信系ごとに統計処理を行ってパルス繰返間隔を求めることができ、各受信系ごとにパルス繰返間隔が異なる場合に、パルス到来時刻の時間差を早く収束させることができる。従って、収束に必要な受信パルスの数を抑制することができる。
【００２６】
請求項４に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記ＰＲＩ算出部が、パルス検出部により求められた複数のパルス到来時刻について、最小２乗法を用いて直線近似した場合における直線の傾きを求めるように構成される。この様な構成により、複数のパルス到来時刻について統計処理を行って、パルス繰返間隔を求めることができる。
【００２７】
請求項５に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記受信系が、パルス検出部において求められた複数のパルス到来時刻に基づいて、一連のパルス信号を構成するパルスであって、パルス検出部において検出されなかったパルスを判別するパルス抜け検出部を備えて構成される。
【００２８】
請求項６に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記パルス検出部が、受信パルスの到来順に各受信パルスに対しパルス到来順番号を付し、上記パルス抜け検出部が、パルス検出部による未検出パルスを検出した場合に、到来順に従って当該未検出パルスに対し付されるべき到来順番号を欠番とし、パルス検出部により受信パルスに付されたパルス到来順番号を補正し、上記複数パルス時間差算出部が、各受信パルスのパルス到来時刻および到来順番号に基づいて、受信系間のパルス到来時刻の時間差を求めるように構成される。
【００２９】
請求項７に記載の本発明による時間差方位検出装置は、パルス繰返間隔の異なる複数のパルス信号で構成されるパターンがフレーム周期ごとに繰り返される一連のパルス信号が同一パルス発信源から到来する場合に関するものであり、上記受信系が、パルス検出部において求められた複数の受信パルスのパルス受信時刻に基づいてフレーム周期を求め、上記複数の受信パルスからフレーム周期内の同一ポジションにおいて検出された受信パルスを抽出するフレーム抽出部を備えて構成される。
【００３０】
請求項８に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記パルス抽出部が、フレーム周期内の１つのポジションにおいて検出される受信パルスを抽出するように構成される。また、上記ＰＲＩ算出部が、抽出された受信パルスのパルス到来時刻に基づいて、パルス繰返間隔を求め、上記複数パルス時間差算出部が、各受信系のパルス抽出部において抽出された受信パルスに基づいて、受信系間のパルス到来時刻の時間差を求めるように構成される。
【００３１】
請求項９に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記パルス抽出部が、フレーム周期内の２以上のポジションに関して各ポジションごとに受信パルスを抽出するように構成される。上記ＰＲＩ算出部は、フレーム周期内の各ポジションごとに抽出された受信パルスのパルス到来時刻に基づいて、各ポジションごとにパルス繰返間隔を求める。上記ＰＲＩ平均値算出部は、各受信系のＰＲＩ処理部で求められたパルス繰返間隔の平均値をフレーム周期内の各ポジションごとに求める。上記複数パルス時間差算出部は、受信系間のパルス到来時刻の時間差をフレーム周期内の各ポジションごとに求める。また、上記信号処理部は、フレーム周期内の各ポジションごとに求められたパルス到来時刻の時間差の平均を求める時間差平均算出部を備えて構成される。
【００３２】
請求項１０に記載の本発明による時間差方位検出装置は、各受信系において検出される受信パルスのパルス到来時刻に基づいて、受信系間の対応する受信パルスを抽出する受信パルス比較部を備えて構成される。ＰＲＩ算出部は、抽出された受信パルスのパルス到来時刻に基づいて、パルス繰返間隔を求めるように構成される。
【００３３】
請求項１１に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記受信パルス比較部が、一方の受信系のパルス検出部において検出された受信パルスに基づいて、そのパルス到来時刻から所定の時刻差を有して他方の受信系のパルス検出部において検出された受信パルスを抽出するように構成される。
【００３４】
請求項１２に記載の本発明による時間差方位検出装置は、各受信系において検出される受信パルスのパルス諸元に基づいて、目標ごとに受信パルスを分離する目標パルス分離部を備えて構成される。上記ＰＲＩ算出部は、分離された受信パルスのパルス到来時刻に基づいて、目標ごとにパルス繰返間隔を求め、上記ＰＲＩ平均値算出部は、各受信系のＰＲＩ処理部で求められたパルス繰返間隔の平均値を目標ごとに求め、上記複数パルス時間差算出部は、受信系間のパルス到来時刻の時間差を目標ごとに求め、上記方位算出部は、目標ごとにパルス到来方位を求めるように構成される。
【００３５】
請求項１３に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記受信系を３以上備えて構成され、上記ＰＲＩ平均値算出部が、２つの受信系を組み合わせて得られる全ての受信系ペアについて、各受信系ペアごとにパルス繰返間隔の平均値を求める。上記ＰＲＩ平均値算出部は、各受信系ＰＲＩ処理部で求められたパルス繰返間隔の平均値を受信系ペアごとに求め、上記複数パルス時間差算出部が、受信系間のパルス到来時刻の時間差を受信系ペアごとに求め、上記方位算出部が、パルス到来方位を受信系ペアごとに求めるように構成される。そして、上記信号処理部が、受信系ペアごとのパルス到来方位の平均値を求める方位平均算出部を備えて構成される。
【００３６】
請求項１４に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記ＰＲＩ平均値算出部が、受信系ペアを選別し、全受信系ペアの数よりも少ない受信系ペアについて、受信系ペアごとにパルス繰返間隔の平均値を求めるように構成される。
【００３７】
請求項１５に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記ＰＲＩ平均値算出部が、パルスの信号強度又はパルス繰返間隔に基づいて受信系ペアを選別するように構成される。
【００３８】
請求項１６に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記方位算出部が、上記方位算出部が、同一パルス発信源から順次に到来するパルス群ごとにパルス到来方位を検出するように構成され、上記信号処理部が、パルス群ごとの複数のパルス到来方位の平均値を求める方位平均算出部を備えて構成される。
【００３９】
請求項１７に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記方位算出部が、同一パルス発信源から順次に到来するパルス群ごとにパルス到来方位を検出し、自己の位置情報を検出する位置情報測定部を備え、上記受信系が、パルス群の受信時に位置情報測定部により検出された位置情報をパルス群に付する自己位置記録部を備えて構成される。
【００４０】
請求項１８に記載の本発明による時間差方位検出装置は、上記方位算出部により求められたパルス到来方位および上記位置情報測定部により検出された自己位置情報に基づいて、地図上に方位線をパルス群ごとに表示する位置標定部を備えて構成される。
【００４１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、受信系１ａ，１ｂおよび信号処理部３０からなり、受信系１ａは受信部１０ａにより構成され、受信系１ｂは受信部１０ｂにより構成される。
【００４２】
受信部１０ａは、パルス信号を受信する空中線１１ａと、到来するパルスを逐次検出してパルス到来時刻（ＴＯＡ：time of arrival）を付加して記録するパルス検出部１２ａにより構成される。受信部１０ｂも、受信部１０ａと同様、パルス信号を受信する空中線１１ｂと、到来するパルスを逐次検出してパルス到来時刻を付加して記録するパルス検出部１２ｂにより構成されている。ただし、受信部１０ｂの空中線１１ｂは、受信部１０ａの空中線１１ａから所定距離だけ離れた場所に設置されている。また、受信部１０ｂのパルス検出部１２ｂは、受信部１０ａのパルス検出部１２ａと時刻同期がとられている。
【００４３】
信号処理部３０は、複数パルス時間差算出部３２と、方位算出部３３により構成される。複数パルス時間差算出部３２は、２つの受信系１ａ，１ｂにおいてそれぞれ記録された複数パルスを統計処理して時間差を算出する。各受信系１ａ，１ｂごとに、当該受信系において検出された複数パルスのパルス到来時刻からパルス到来時刻の初期値（ＴＯＡ初期値）を算出し、各受信系１ａ，１ｂについて求められたＴＯＡ初期値の時間差Ｔｄを求めている。方位算出部３３は、式（２）を用いて、この時間差Ｔｄ、空中線１ａ，１ｂ間の距離Ｌおよび電波伝搬速度Ｃからパルス到来方位を算出している。
【００４４】
次に動作について説明する。図示しない信号源より順に発信された複数のパルスを両受信系１ａ，１ｂで逐次受信する場合について説明する。各受信系１ａ，１ｂにおいて空中線１ａ，１ｂに入射したパルスは、それぞれパルス検出部１１ａ，１１ｂによって検出される。各受信系１ａ，１ｂについてｉ番目に受信したパルスのパルス到来時刻をＴＯＡ［ｉ］とすると、以下の関係が成り立つ。
【００４５】
【数４】
0003810323.tif 000005
【００４６】
ただし、ｉ＝１，２，…，Ｎ（Ｎは２以上の整数）、ｘはパルス繰返間隔（ＰＲＩ：pulse repetition interval）、ｙはＴＯＡ初期値、εは誤差とする。また、信号源から発信されるパルスの繰返周期（ＰＲＩ）は時間的に変動せず、ほぼ一定であると仮定する。さらに、空中線１ａ、１ｂは、その間をパルス信号が伝搬するのに要する時間がパルス繰返間隔に比べて十分小さくなるように配置されているものとする。
【００４７】
図２は、受信系１ａ，１ｂにおいて順に受信されたパルスのパルス到来時刻をプロットした図であり、横軸は入力順序番号ｉを等間隔にとり、縦軸はパルス到来時刻ＴＯＡ［ｉ］とし、複数のパルスがプロットされている。また、受信系１ａ，１ｂごとに近似直線が引かれている。
【００４８】
式（４）におけるｘは近似直線の傾きに相当し、ｙは切片に相当する。切片ｙは、パルス到来時刻をＴＯＡ［ｉ］（ｉ＝１，２，３，…）とした場合のＴＯＡ［０］、つまり、ＴＯＡ初期値となる。ｘはパルス繰返間隔であるため、２本の近似直線はほぼ同じ傾きをもつ平行線となる。切片ｙは受信系１ａ，１ｂで異なり、２本の近似直線の切片ｙの差は、近似直線の縦軸方向の距離に相当し、受信系１ａ，１ｂ間における統計的なパルス到来時刻の時間差Ｔｄとなる。
【００４９】
各受信系１ａ，１ｂで検出され、パルス到来時間と共に記録された各受信系のパルスは、それぞれ複数パルス時間差算出部３２に送られる。複数パルス時間差算出部３２では、最小２乗近似により誤差Σε2を最小にするＴＯＡ初期値ｙが求められる。この様なＴＯＡ初期値ｙが、次式を用いて受信系１ａ，１ｂごとに求められる。
【００５０】
【数５】
0003810323.tif 000006
【００５１】
式（５）を用いて、各受信系１ａ，１ｂについて求められたｙをそれぞれｙa、ｙbとすると、各受信系１ａ，１ｂにパルスが到達する時刻の差Ｔｄは以下のように算出される。
【００５２】
【数６】
0003810323.tif 000007
【００５３】
この様にして、複数パルス時間差算出部３２は、各受信系１ａ，１ｂにおけるパルス到来時刻の時間差Ｔｄを求めて、方位算出部３３へ出力する。方位算出部３３は、この時間差Ｔｄに基づいて、式（２）によりパルス到来方位を算出する。
【００５４】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、同一受信系における複数パルスのパルス到来時刻について統計的手法を用いることにより、パルス到来時刻に含まれる測定誤差、量子化誤差を極小化し、受信系間のパルス到来時間差Ｔｄの算出精度を向上させている。このため、従来の時間差方位検出装置と同等のパルス検出精度でパルスを検出する場合であっても、より高精度にパルス到来方位を算出することができる。
【００５５】
実施の形態２.
図３は、本発明の実施の形態２による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、受信系１ａ，１ｂおよび信号処理部３０からなる。
【００５６】
受信系１ａは、受信部１０ａおよび受信系信号処理部２０ａにより構成される。受信部１０ａは、図１（実施の形態１）と同様、空中線１１ａおよびパルス検出部１２ａからなり、到来するパルスを逐次検出してパルス到来時刻を付加して記録する。受信系信号処理部２０ａは、パルス繰返間隔（ＰＲＩ）を求めるＰＲＩ算出部２１ａからなる。ＰＲＩ算出部２１ａは、受信部１０ａで求められた複数のパルス到来時刻（ＴＯＡ）に基づき、最小２乗法によりパルス繰返間隔を求めて、信号処理部３０へ出力する。
【００５７】
受信系１ｂも、受信系１ａと同様、受信部１０ｂおよび受信系信号処理部２０ｂにより構成され、受信部１０ｂが、空中線１１ｂおよびパルス検出部１２ｂからなり、受信系信号処理部２０ｂが、パルス繰返間隔を求めるＰＲＩ算出部１２ｂからなる。なお、パルス検出部１２ｂは、図１（実施の形態１）の場合と同様、パルス検出部１２ａと時刻同期がとられている。
【００５８】
信号処理部３０は、ＰＲＩ平均値算出部３４、複数パルス時間差算出部３２および方位算出部３３により構成される。ＰＲＩ平均値算出部３４は、各信号系１ａ，１ｂから出力されるパルス繰返間隔の平均値（ＰＲＩ平均値）を算出している。複数パルス時間差検出部３２は、ＰＲＩ平均値を用いて最小２乗法により各受信系１ａ，１ｂについてＴＯＡ初期値を求めて、その時間差Ｔｄを算出する。方位算出部３３は、求められた時間差Ｔｄと、空中線間距離および電波伝搬速度に基づいてパルス到来方向を算出する。
【００５９】
次に動作を説明する。図示しない信号源より発信されたパルスを受信系１ａ，１ｂにおいて受信される場合について説明する。各受信系１ａ，１ｂの空中線１１ａ，１１ｂに入射したパルスは、パルス検出部１２ａ，１２ｂによって検出される。そして、ＰＲＩ算出部２１ａ，２１ｂにおいて、最小２乗近似で誤差Σεを最小にするパルス繰返間隔ｘが求められる。このパルス繰返間隔ｘは、次式を用いて受信系１ａ，１ｂごとに算出される。
【００６０】
【数７】
0003810323.tif 000008
【００６１】
式（７）を用いて受信系１ａ，１ｂについて求められたｘをそれぞれｘa、ｘbとすると、ＰＲＩ平均値算出部３４はこれらの平均値を算出し、この平均値がパルス繰返間隔ｘとされる。つまり、パルス繰返間隔ｘは次式により求められる。
【００６２】
【数８】
0003810323.tif 000009
【００６３】
複数パルス時間差算出部３２では、各受信系１ａ，１ｂで求められたパルス到来時間ＴＯＡ［ｉ］と、ＰＲＩ平均値算出部３４で求められたパルス繰返間隔ｘに基づいて、誤差Σε2を最小とするＴＯＡ初期値ｙが各受信系１ａ，１ｂごとに求められる。式（４）を変形すれば、誤差Σε2は、式（９）のように表される。このため、誤差Σε2を最小になるＴＯＡ初期値ｙは、パルス繰返間隔ｘを用いた式（１０）により求めることができる。
【００６４】
【数９】
0003810323.tif 000010
【００６５】
【数１０】
0003810323.tif 000011
【００６６】
式（１０）を用いて、各受信系１ａ，１ｂについて求められたｙをそれぞれｙa、ｙbとすると、各受信系１ａ，１ｂにパルスが到達する時刻の差Ｔｄは式（６）により算出される。この様にして、複数パルス時間差算出部３２は、各受信系１ａ，１ｂにおけるパルス到来時刻の時間差Ｔｄを求めて、方位算出部３３へ出力する。方位算出部３３は、この時間差Ｔｄに基づいて、式（２）によりパルス到来方位を算出する。
【００６７】
なお、到来するパルスのパルス繰返間隔が予め分かっている場合には、既知のパルス繰返間隔ｘを使用して、式（１０）、式（６）および式（２）からパルス到来方位を算出することもできる。
【００６８】
ここで、実施の形態１、２による真方位への収束の傾向について検討する。式（３）より、次のことを前提とする。
［前提１］方位算出の誤差は∂Ｌ、∂Ｔｄそれぞれについて独立して影響を受けるものとする。また、実施の形態１，２における影響は∂Ｔｄに関わる部分であるため、∂Ｔｄの影響について検討する。
［前提２］∂Ｔｄが小さい値のとき、方位算出誤差dθは∂Ｔｄに比例するものとする。
【００６９】
実施の形態１では、式（５）から、∂ｙ／∂ＴＯＡ［ｉ］は、（Ｎ-1）のオーダーで収束する。各ＴＯＡ［ｉ］の測定誤差を同程度とすると、ｄｙはそのＮ個の和であるため、（Ｎ-1/2）のオーダーで収束する。
【００７０】
実施の形態２では、式（７）から、∂ｘ／∂ＴＯＡ［ｉ］は、（Ｎ-2）のオーダーで収束する。各ＴＯＡ［ｉ］の測定誤差を同程度とすると、ｄｘはそのＮ個の和であるため、（Ｎ-3/2）のオーダーで収束する。つまり、ｘはｙより十分早く収束する。このため、式（１０）のｙの収束の速さは、ΣＴＯＡ［ｉ］／Ｎとほぼ同等であり、（Ｎ-1/2）のオーダーで収束する。
【００７１】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、それぞれの受信系で検出された複数のパルスから算出したパルス繰返間隔の平均値を到来するパルスの真のパルス繰返間隔の値と仮定した上で、その値を用いてそれぞれの受信系のＴＯＡ初期値を算出し、その時間差からパルスの到来する方位を求めている。このため、それぞれの受信系で算出したパルス繰返間隔の値が異なる場合に、収束に必要なパルス数を少なく抑えることができる。
【００７２】
実施の形態３.
本実施の形態では、受信部においてパルスが検出できず、パルス抜けが発生した場合であっても、パルス到来方位を検出することができる時間差方位検出装置について説明する。
【００７３】
図４は、本発明の実施の形態３による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、受信系信号処理部２０ａがパルス抜け検出部２２ａを備え、受信系信号処理部２０ｂがパルス抜け検出部２２ｂを備えて構成され、各パルス抜け検出部２２ａ，２２ｂが、それぞれ受信部１０ａ，１０ｂにおけるパルス抜けを検出している。
【００７４】
受信部１０ａ，１０ｂは、受信状態が不安定でパルスを検出することができない場合があり、このような場合に特定のパルスのみが検出されないパルス抜けが発生する。パルスの記録抜けが発生すると、パルス繰返間隔として真値の整数倍（２倍以上）前後の値が算出されることになる。
【００７５】
ｘ軸方向にパルスの到来順番号ｉをとり、ｙ軸方向にＴＯＡ［ｉ］をとって、到来パルスをプロットすると、パルス抜けがない場合は、ほぼ線形にプロット点が並ぶ。ところが、パルス抜けが発生すると、プロット点が線形に並ばなくなる。このため、ＰＲＩ算出部２１ａ，２１ｂにおいて、パルス繰返間隔を正しく算出することができない。
【００７６】
パルス抜け検出部２２ａは、受信部１０ａにおけるパルス抜けが発生した場合に、到来パルス番号を変更する。これにより、ＰＲＩ算出部２１ａにおいてパルス繰返間隔を正しく算出することができる。パルス抜け検出部２２ａは、パルス抜けの発生を検出し、パルス到来順番号を、パルス抜けなく全パルスを受信した場合のパルス到来順番号に変更する。これにより、受信部１０ａで検出されたパルスのプロット点を線形に並べることができる。パルス抜け検出部２２ｂも、パルス抜け検出部２２ａと全く同様にして、受信部１０ｂにおいてパルス抜けが発生した場合に、到来パルス番号を変更する。
【００７７】
次に、パルス到来順番号変更の手順の一例について説明する。まず、ＴＯＡ［２］−ＴＯＡ［１］を仮パルス繰返間隔（仮ＰＲＩ）とし、仮ＰＲＩの整数倍の時刻間隔毎にパルスが存在するかを判別する。まず、ＴＯＡ［１］から２倍の仮ＰＲＩ時間後の時刻を中心としてパルスサンプリング間隔の１０〜２０倍程度の時間幅を設定し、その中にＴＯＡ［３］があることを確認する。パルスが存在する場合、ＴＯＡ［３］−ＴＯＡ［２］と仮ＰＲＩの平均を算出し、仮ＰＲＩとして更新する。次に、仮ＰＲＩの３倍、４倍、…した時間をＴＯＡ［１］に加算した時刻を中心に時間幅を設定し、パルスの有無を順次確認する。
【００７８】
また、検出した１番目と２番目のパルスの間にパルス抜けがある場合を考慮し、ＴＯＡ［１］に算出した仮ＰＲＩの１/２倍、１/３倍、…を加算した時刻を中心に前出の時間幅を設定し、パルスの有無を判別する。パルスが存在する場合は、順次上記と同様の操作を繰り返す。パルスが存在しない場合には、パルス抜けが発生していると判断し、以後のパルス到来順番号を繰り下げ、順次パルスの有無を確認し、パルス到来順番号を更新する。この時、パルス抜けの箇所は欠番とする。
【００７９】
なお、到来するパルスのパルス繰返間隔が分かっている場合は、既知のパルス繰返間隔を仮ＰＲＩとして前記の処理を簡略化できる。このようにしてパルス抜けの発生している箇所以後のパルス到来順番号を順次繰り下げることによって、パルス抜けがない場合のパルス到来順番号に変更した後、ＰＲＩ算出部２１ａ、２１ｂにおいて(５)式からパルス繰返間隔が算出される。
【００８０】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、パルス検出部を備え、パルスの記録抜けが発生した場合に、記録したパルス列のパルス到来時刻からそのパルス抜けを検出してパルス到来順番号を変更している。このため、受信状況により間欠的にしかパルスを検出することが出来ないような場合でも、パルス到来方位を算出することができる。
【００８１】
実施の形態４.
本実施の形態では、所定パターンのパルスがフレーム周期ごとに到来する場合であっても、パルス到来方位を検出することができる時間差方位検出装置について説明する。
【００８２】
図５は、本発明の実施の形態４による時間差位相検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、受信系信号処理部２０ａがフレーム抽出部２３ａを備え、受信系信号処理部２０ｂがフレーム抽出部２３ｂを備えて構成され、各フレーム抽出部２３ａ，２３ｂは、フレーム周期ごとのパルスを抽出している。
【００８３】
図６は、受信系信号処理部２０ａ，２０ｂの動作の一例について説明するための図である。この図には、所定のパターンで間隔の異なるパルス繰返間隔が一定周期(以下、フレーム周期という)ごとに現れるスタガ等の目標の場合に受信されるパルスが示されている。パルス到来順にｘ軸方向にパルスの入力順番号ｉと、ｙ軸方向にＴＯＡ［ｉ］をプロットすると、プレーム内のパルス繰返間隔は一定でないため、プロット点が線形に並ばず、パルス繰返間隔を正確に算出することができない。
【００８４】
フレーム抽出部２３ａは、受信部１０ａにおける受信パルスについて、フレーム周期を検出し、フレーム周期ごとのパルスのみを抽出する。抽出されたパルスは、プロット点を線形に並べることができるため、ＰＲＩ算出部２１ａにおいて図示したフレーム周期をパルス繰返間隔として正しく算出することができる。この時、該当するパルス以外は欠番とされる。フレーム抽出部２３ｂも、フレーム抽出部２３ａと全く同様にして、受信部１０ｂにおける受信パルスについて、フレーム周期を検出し、フレーム周期ごとのパルスのみを抽出する。
【００８５】
次に、フレーム周期検出手順の一例を示す。まず、ＴＯＡ［ｑ］−ＴＯＡ［１］（ただしｑ＝２，３，４，…：２以上の整数）で算出した仮フレーム周期を使用して、ＴＯＡ［１］から（ｑ＋１）倍のフレーム周期後の時刻を中心としてパルスサンプリング間隔の１０〜２０倍程度の時間幅を設定し、その中に到来パルスがあるかを判別する。その時間幅にパルスがあった場合、フレームパルスを検出したと判断し、ＴＯＡ［ｑ＋１］−ＴＯＡ［１］とフレーム周期の平均を算出し、フレーム周期を更新する。次に、仮フレーム周期の３倍、４倍、…（３以上の整数倍）した時間をＴＯＡ［１］に加算した時刻を中心に時間幅を設定し、パルスの有無を順次確認する。また、ＴＯＡ［１］と最初のフレームパルスの間にパルス抜けがある場合を考慮し、ＴＯＡ［１］に算出した仮フレーム周期の１/２倍、１/３倍、…を加算した時刻を中心に前出の時間幅を設定し、パルスの有無を確認し、存在する場合は、順次上記と同様の操作を繰り返す。
【００８６】
なお、到来するパルスがスタガ等のフレームを持つ目標でそのフレーム周期が分かっている場合は、既知のフレーム周期を仮フレーム周期とすることにより、前記の処理を簡略化することができる。
【００８７】
このようにしてフレーム周期をパルス繰返間隔と想定し、フレーム周期ごとのパルスを抽出することにより、ＰＲＩ算出部２１ａ，２１ｂにおいて、式（５）により正確なフレーム周期を算出することができる。
【００８８】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、スタガ等のフレーム周期を持つ複雑信号などが到来した場合に、各フレーム周期内の同一ポジションパルスを抽出し、フレーム周期をパルス繰返間隔と想定することで、パルス到来方位を算出することができる。
【００８９】
実施の形態５.
実施の形態４では、フレーム周期ごとに到来する特定のパルスに着目して、パルス到来方位を求めたが、本実施の形態では、フレーム周期ごとに到来する各パルスに着目して、パルス到来方位を求める場合の例について説明する。
【００９０】
図７は、本発明の実施の形態５による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、図７の時間差方位検出装置の信号処理部３０が、時間差平均算出部３５を備えて構成され、複数の時間差Ｔｄについて平均値を求めている。
【００９１】
フレーム抽出部２３ａは、フレーム周期ごとに到来するパルスを抽出する実施の形態４に記載の処理を全てのパルスについて行う。すなわち、フレーム周期内の１つのパルスのみについて抽出処理を行うだけでなく、フレーム周期内の各パルスそれぞれについて同様のパルス抽出を行う。従って、フレーム抽出部２３ａからは、フレーム内のパルス数に相当するパルス列が出力される。ＰＲＩ算出部２１ａは、この様にして抽出されたパルス列のそれぞれについて、式（７）によりフレーム周期をパルス繰返間隔として算出する。フレーム抽出部２３ｂおよびＰＲＩ算出部２１ｂも、受信部１０ｂの受信パルスについて、全く同様の動作を行う。
【００９２】
図８は、受信系信号処理部２０ａ，２０ｂの動作の一例について説明するための図である。この図には、図６（実施の形態４）と同様の受信パルスが示されている。実施の形態４では、４ポジションのスタガの場合であっても、１つのポジションのパルスに着目し、そのフレーム周期に基づいてパルス到来方位を算出している。これに対し、本実施の形態では、１フレーム内の各ＰＲＩポジションのパルスそれぞれについて図示したフレーム周期の値を求める。
【００９３】
ＰＲＩ平均値算出部３４は、１フレーム内の各ＰＲＩポジションごとに、各受信系１ａ，１ｂで求められたパルス繰返間隔ｘa，ｘbの平均値を求め、複数パルス時間差算出部３２は、各ＰＲＩポジションごとに、式（１０）および式（６）により各受信系１ａ，１ｂにおけるパルス到来時刻の時間差Ｔｄを求める。
【００９４】
時間差平均算出部３５は、この様にして求められた複数の時間差Ｔｄ、すなわち、１フレーム内のＰＲＩポジションごとの時間差Ｔｄについて平均値を求め、パルス到来時刻の時間差Ｔｄとして方位算出部３３へ出力する。方位算出部３３は、この時間差Ｔｄに基づいて、式（２）によりパルス到来方位を算出する。
【００９５】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、スタガ等のフレーム周期を持つ複雑信号などが到来した場合に、各ＰＲＩポジションのパルス毎にそれぞれフレーム周期の値を求め、ＰＲＩポジション数の時間差の平均値を算出することにしたので、時間差の算出精度を向上することができ、パルス到来方位の算出精度を向上させることができる。
【００９６】
実施の形態６.
本実施の形態では、各受信系での受信パルスから対応するパルスを抽出し、抽出されたパルスに基づいて、信号源のパルス繰返間隔またはフレーム周期を求める時間差方位検出装置の例について説明する。

【００９７】
図９は、本発明の実施の形態６による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、図３の時間差方位検出装置が、受信パルス比較部４１を備えて構成される。ＰＲＩ算出部２１ａ，２１ｂは、受信パルス比較部４１により、対応するパルスについてパルス繰返間隔を求めている。
【００９８】
各空中線１１ａ，１１ｂに入射したパルスは、それぞれのパルス検出機能１２ａ，１２ｂにおいて検出され、パルス到来時刻と共に記録される。受信パルス比較部４１は、一方の受信系（例えば受信系１ａ）の各受信パルスのパルス到来時刻に基づいて、当該パルスの他方の受信系（例えば１ｂ）におけるパルス到来時刻を求める。他方の受信系１ｂは、受信パルス比較部４２で求められたパルス到来時刻に基づいて、一方の受信系１ａの受信パルスに対応するパルスを抽出し、抽出パルスについてパルス繰返間隔を求める。
【００９９】
受信パルス比較部４１により、一方の受信系の各受信パルスのパルス到来時刻を基準にして他方の受信パルスを抽出する方法の一例について説明する。まず、受信系１ａと受信系１ｂ間で到達するパルスの時間差の最大値Ｔｄmaxは式（１）より次のように算出される。
【０１００】
【数１１】
0003810323.tif 000012
【０１０１】
この時間差Ｔｄmaxを、受信系１ａの受信パルスの各パルス受信時刻に加算して、対応するパルスの受信系１ｂでのパルス受信時刻を予測する。この時刻を中心としてパルスサンプリング間隔の１０〜２０倍程度の時間幅を設定し、受信系１ｂの受信パルスの有無を判別する。この結果、受信系１ｂにおいて当該時間幅内にパルスが存在しなかった場合には、対応する受信系１ａのパルスは、後の処理に用いられない。
【０１０２】
同様にして、受信系１ｂの各受信パルスの各ＴＯＡからＴｄmaxを減算した時刻を中心として上記時間幅を設定し、受信系１ａ側のパルスの有無を判別する。受信系１ａにおいて当該時間幅内にパルスが存在しなかった場合には、対応する受信系１ｂのパルスも後の処理に用いられない。
【０１０３】
これらの処理後に残るパルスは各受信系１ａ，１ｂにおいて対応したパルスとなる。ＰＲＩ算出部２１ａ２１，ｂは、各受信系２１ａ，１ｂごとに、これら対応するパルスに基づいてパルス繰返間隔を算出する。ただし、各受信系１ａ，１ｂのパルスは不等間隔でも良く、算出されるパルス繰返間隔は、抽出されたパルスのパルス繰返間隔の平均値となる。この後の処理は実施の形態１の場合と同様である。
【０１０４】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、対応するパルスを抽出した後で、各受信系で複数のパルスからパルス繰返間隔の算出を行っているため、パルス繰返間隔が固定の目標信号だけではなく、不等間隔で到来するジッタやスタガ等の信号に関してもパルス到来方位を算出する事が可能となる。また、各受信系で記録するパルス抜けが発生する場合でもパルス抜けに対する処置を行う必要がない。
【０１０５】
実施の形態７.
本実施の形態では、受信帯域幅内に複数の信号源から発信されたパルスが入力される場合に、受信パルスを目標ごとに分類し、目標ごとにパルス到来方位を検出する時間差方位検出装置の例について説明する。
【０１０６】
図１０は、本発明の実施の形態７による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、図３の時間差方位検出装置が、受信系信号処理部２０ａに目標パルス分離部２４ａを備え、受信系信号処理部２０ｂに目標パルス分離部２４ｂを備えて構成され、各受信系１ａ，１ｂにおいて受信パルスを目標ごとに分類している。
【０１０７】
実施の形態１〜６では、単一の信号源から発信されたパルスのみを受信する場合について説明したが、受信帯域幅内に複数の信号源から発信されたパルスが入力される場合、到達するパルスを順に並べて処理するとパルス繰返間隔の算出が不可能となる。このため、目標ごとのパルスに分類した後に、パルス繰返間隔を算出する必要がある。
【０１０８】
目標パルス分離部２４ａは、予め与えられた目標の特徴量に基づいて、受信パルスを目標ごとに分離する。目標を分離する方法には、特徴量として周波数分布、パルス繰返間隔、パルス幅などパルス諸元を用いる既知の方法を採用することができる。各目標ごとに分類されたパルスは、目標ごとにパルス繰返間隔が算出され、目標ごとに受信系間のパルス到来時刻の時間差が算出され、目標パルス源ごとにパルス到来方位が算出される。
【０１０９】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、受信系で記録したパルス全てを順に並べるのではなく、受信パルス諸元から目標ごとのパルスに分類した後に、パルス到来方位を算出する機能を備えているので、複数の異なる信号源のパルスを受信する場合でも、各目標ごとにパルス到来方位を算出することができる。
【０１１０】
実施の形態８.
実施の形態１〜７では、２つの受信系を用いて方探を行う場合について説明したが、本実施の形態では、３以上の受信系を用いて、各受信系における受信パルスに基づいてパルス到来方位を算出する時間差方位検出装置の例について説明する。
【０１１１】
図１１は、本発明の実施の形態８による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、３以上の受信系１ａ，１ｂ，１ｘと、信号処理部３０により構成される。各信号処理部１ａ，１ｂ，１ｘは、図３の信号処理部と同様の構成からなり、信号処理部３０は、図３の信号処理部に方位平均算出部３６を備えて構成される。
【０１１２】
同一パルス源から発生されたパルスが、各受信系１ａ，１ｂ，１ｘにおいて受信されると、対応するパルスについて各受信系からパルス繰返間隔が出力される。ＰＲＩ平均値算出部３４は、受信系のペア（２つの受信系）について、パルス繰返間隔の平均値を算出する。この受信系ペアは、３以上の受信系のいずれか２つの受信系の組み合わせからなり、ＰＲＩ平均値算出部３４は、全ての組み合わせについて、組み合わせごとにパルス繰返間隔の平均値を求める。
【０１１３】
複数パルス時間差算出部３４は、各組み合わせごとにパルス到来時刻の時間差を求め、方位算出部３３は、各組み合わせごとにパルス到来方位を求める。この様にして、パルス到来方位が、受信系ペアの組み合わせの数だけ求められる。方位平均算出部３６は、これらのパルス到来方位の平均を求めて、パルス到来方位とする。
【０１１４】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、３つ以上の受信系を用いることにより、対応できる覆域を空中線の配置により拡大することができ、さらに、統計処理に使用するパルス数が増え、それぞれの受信系のペアから算出するパルス到来方位の平均値を求めることにより、パルス到来方位の算出精度を向上させることができる。
【０１１５】
実施の形態９.
実施の形態８では、３以上の受信系を用い、受信系ペアの組み合わせの全てついてパルス到来方位を算出する場合について説明した。本実施の形態では、全組み合わせ数よりも少ない数の受信系ペアについてパルス到来方位を算出する場合の例について説明する。
【０１１６】
図１２は、本発明の実施の形態９による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、３以上の受信系を有する図１１の時間差方位検出装置の信号処理部３０に受信系選択部３７を備えて構成される。
【０１１７】
受信系選択部３７は、３以上の受信系１ａ，１ｂ，１ｘについて、２つの受信系からなる受信系ペアを生成する際、受信系の全ての組み合わせを生成するのではなく、全ての組み合わせ数よりも少ない数の受信系ペアを選択する。例えば、各受信系でのパルス信号強度または各受信系におけるパルス繰返間隔に基づいて、受信系ペアを選択することができる。つまり、各受信系１ａ，１ｂ，１，ｘに到来するパルスの信号強度が安定している順に所定数（全組み合わせ数よりも少ない）の組み合わせを選択する。あるいは、受信系１ａ，１ｂ，１ｘの各組み合わせについてパルス繰返間隔の値の差を求め、パルス繰返間隔の値の差が小さい順に所定数の組み合わせを選択する。
【０１１８】
ＰＲＩ平均値算出部３４は、ＰＲＩ平均値算出部３４は、受信系選択部３７により選択された各受信系ペアについて、組み合わせごとにパルス繰返間隔の平均値を求める。複数パルス時間差算出部３４は、各組み合わせごとにパルス到来時刻の時間差を求め、方位算出部３３は、各組み合わせごとにパルス到来方位を求める。この様にして、パルス到来方位が、受信系選択部３７により選択された受信系ペアの数だけ求められる。方位平均算出部３６は、これらのパルス到来方位の平均を求めて、パルス到来方位とする。
【０１１９】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、３つ以上の受信系でパルスを受信する場合に、全ての受信系のペアの組み合わせよりも少ない所定数の受信系のペアを抽出し、不安定な受信系のパルスを用いることなくパルス到来方位を算出することにより、安定して高精度なパルス到来方位を算出することができる。
【０１２０】
実施の形態１０.
実施の形態１〜９では、それぞれの受信系で１回のパルス蓄積動作で蓄積されたパルス群からパルス到来方位を算出する場合について説明したが、この実施の形態では、連続して複数回の蓄積動作を実施し、各蓄積動作ごとに算出されるパルス到来方位に基づいてパルス到来方位を算出する場合の例について説明する。
【０１２１】
図１３は、実施の形態１０による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、図３の時間差方位検出装置の信号処理部３０に累積平均方位算出部３８を備えて構成される。この累積平均方位算出部３８は、方位算出部３３により求められたパルス到来方位を逐次平均化し、累積平均されたパルス到来方位を算出する。
【０１２２】
各受信系１ａ，１ｂは、１回のパルス蓄積動作ごとにパルス繰返間隔を求めて信号処理部３０へ出力する。方位算出部３３は、これらのパルス繰返間隔に基づいて、１回のパルス蓄積動作ごとにパルス到来方位を求めている。累積平均方位算出部３８は、方位算出部３３により算出されるパルス到来方位について、複数回（２以上）のパルス蓄積動作にわたる平均値を算出し、この平均値をパルス到来方位とする。
【０１２３】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、複数回のパルス蓄積動作にわたってパルス到来方位を算出するため、蓄積ごと誤差を平均化によって極小化し、高精度なパルス到来方位を得ることができる。
【０１２４】
実施の形態１１.
時間差方位検出装置を構成する各受信系と信号発生源との相対方位が時刻とともに変化する場合、パルス蓄積動作ごとに算出されるパルス到来方位は変化することになる。このため、本実施の形態では、各受信系と信号発生源との相対方位が変化する場合にも適用できる時間差方位検出装置の例について説明する。
【０１２５】
図１４は、本発明の実施の形態１１による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。この時間差方位検出装置は、受信系１ａ，１ｂ、自己位置測定部４２および信号処理部３０からなる。各受信系１ａ，１ｂの信号処理部２０ａ，２０ｂは、それぞれ自己位置記録部２６ａ，２６ｂを備えるとともに、信号処理部３０は、位置標定部３９を備えて構成される。
【０１２６】
自己位置測定部４２は、自己の位置情報を検出している。この位置検出は、例えばＧＰＳ（Grobal Positioning system）等の測位装置を用いて行われ、例えば位置情報として緯度および経度が検出される。検出された位置情報は、各受信系１ａ，１ｂに出力される。自己位置記録部２０ａ，２０ｂは、この位置情報をパルス検出部１２ａ，１２ｂにより検出されたパルスに付加して記録する。
【０１２７】
位置標定部３９は、パルス到来方位、パルス到来時刻および位置情報に基づいて、自己位置からパルス到来方向への方位線を地図上に作図する。この様にして作成された地図は画面表示される。パルス蓄積ごとのパルス到来方位または一定時間ごとのパルス到来方位を方位線として同一の地図上に表示することによって、これらの方位線の交点が集まる付近にパルス発生源があると推定することができる。
【０１２８】
以上のように、本実施の形態による時間差方位検出装置は、信号源と自己の相対位置が時刻ととも変化する場合に、算出されるパルス到来方位をその時刻と自己の位置情報ととともに記録し、地図上で自己の位置から信号源へ算出した方位を複数作図することにより、その交点付近に信号源があると推定することができる。
【０１２９】
【発明の効果】
本発明による時間差方位検出装置は、各受信系ごとに求められた複数のパルス到来時刻に対し統計処理を行って、これら複数のパルス到来時刻に基づいて受信系間のパルス到来時刻の時間差を求め、更に、当該時間差に基づいてパルス到来方位を求めている。このため、パルス到来時刻の時間差の精度を向上させ、パルス到来方位の検出精度を向上させることができる。従って、受信系ごとに１つのパルス到来時刻に基づいて、パルス到来方位を求める従来の時間差方位算出装置に比べ、パルス到来方位を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図２】  受信系１ａ，１ｂにおいて順に受信されたパルスのパルス到来時刻をプロットした図である。
【図３】  本発明の実施の形態２による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である
【図４】  本発明の実施の形態３による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図５】  本発明の実施の形態４による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図６】  受信系信号処理部２０ａ，２０ｂの動作の一例について説明するための図であり、スタガ信号を受信した場合の例が示されている。
【図７】  本発明の実施の形態５による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図８】  受信系信号処理部２０ａ，２０ｂの動作の一例について説明するための図であり、スタガ信号を受信した場合の例が示されている。
【図９】  本発明の実施の形態６による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１０】  本発明の実施の形態７による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１１】  本発明の実施の形態８による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１２】  本発明の実施の形態９による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１３】  本発明の実施の形態１０による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１４】  本発明の実施の形態１１による時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１５】  従来の時間差方位検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１６】  時間差方位測定装置の原理を説明するための説明図である。
【図１７】  受信系１ａ，１ｂにおける受信パルスを示した図である。
【図１８】  パルス検出機能における動作を示したタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｘ  受信系、１０ａ，１０ｂ，１０ｘ  受信部、
１１ａ，１１ｂ，１１ｘ  空中線、１２ａ，１２ｂ，１２ｘ  パルス検出部、
２０ａ，２０ｂ，２０ｘ  信号処理部、
２１ａ，２１ｂ，２１ｘ  ＰＲＩ算出部、２２ａ，２２ｂ  パルス抜け補完部、
２３ａ，２３ｂ  フレーム抽出部、２４ａ，２４ｂ  目標パルス分離部、
３０  信号処理部、３１  単パルス時間差算出部、
３２  複数パルス時間差算出部、３３  方位算出部、
３４  ＰＲＩ平均値算出部、３５  時間差平均算出部、３６方位平均算出機能、
３７  受信系選択部、３８  累積平均方位算出部、３９  位置標定部、
４１  受信パルス比較部、４２  自己位置測定部
【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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【図１７】
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【図１８】
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