JP3351341B2 - 方向探知装置 - Google Patents
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- JP3351341B2 JP3351341B2 JP09422998A JP9422998A JP3351341B2 JP 3351341 B2 JP3351341 B2 JP 3351341B2 JP 09422998 A JP09422998 A JP 09422998A JP 9422998 A JP9422998 A JP 9422998A JP 3351341 B2 JP3351341 B2 JP 3351341B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は単一または複数の
電波源から伝搬する波動の方向を高い精度で求める方向
探知装置に関するものである。
電波源から伝搬する波動の方向を高い精度で求める方向
探知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来の方向探知装置を示すもの
で、この図はＲａｌｐｈ Ｏ． Ｓｃｈｍｉｄｔ著，
「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｌｏｃａｔｉｏ
ｎ ａｎｄＳｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｅｓｔ
ｉｍａｔｉｏｎ」ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ａｎｔ
ｅｎｎａ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，ｖｏｌ．
ＡＰ−３４，ｎｏ．３，Ｍａｒｃｈ １９８６に記述さ
れている内容にもとづいた方向探知装置の構成図であ
る。
で、この図はＲａｌｐｈ Ｏ． Ｓｃｈｍｉｄｔ著，
「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｌｏｃａｔｉｏ
ｎ ａｎｄＳｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｅｓｔ
ｉｍａｔｉｏｎ」ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ａｎｔ
ｅｎｎａ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，ｖｏｌ．
ＡＰ−３４，ｎｏ．３，Ｍａｒｃｈ １９８６に記述さ
れている内容にもとづいた方向探知装置の構成図であ
る。
【０００３】また、図３は上記の方向探知装置の運用例
を表わす図である。
を表わす図である。
【０００４】図２において２は同一の方向に指向させた
複数のアンテナを取りつけたアンテナプラットフォーム
Ｂ、３は従来の信号処理を行う信号処理装置Ｂ、４はア
ンテナプラットフォームＢを回転させる回転駆動装置
Ｂ、５−１，５−２，…，５−Ｍは電波源からの電波を
受信する同一仕様のアンテナ、６−１，６−２，…，６
−Ｍはそれぞれ上記アンテナ５−１，５−２，…，５−
Ｍで受信された電波を増幅、周波数変換を行う同一仕様
の受信機、７はＭ個の上記受信機の出力を同時にサンプ
リングし、かつ複数回のスナップショットを行って共分
散行列を算出する共分散行列算出器、８は上記共分散行
列より固有値、固有ベクトルを算出する固有値・固有ベ
クトル算出器、９は固有値・固有ベクトル算出器８で得
られた固有値および固有ベクトルにもとづいて張られる
雑音部分空間にモードベクトルを射影して、その射影長
を算出する雑音部分空間射影長算出器、１０は仮想波源
を空間上で走査して雑音部分空間射影長算出器９より出
力される射影長が極小になるときの仮想波源の方位角お
よび仰角を算出する射影長極小値算出器、１１は仮想波
源により予想されるモードベクトルを算出するモードベ
クトル算出器、１２は回転駆動装置４およびモードベク
トル算出器１１の所定の回転角を指示する制御装置であ
る。
複数のアンテナを取りつけたアンテナプラットフォーム
Ｂ、３は従来の信号処理を行う信号処理装置Ｂ、４はア
ンテナプラットフォームＢを回転させる回転駆動装置
Ｂ、５−１，５−２，…，５−Ｍは電波源からの電波を
受信する同一仕様のアンテナ、６−１，６−２，…，６
−Ｍはそれぞれ上記アンテナ５−１，５−２，…，５−
Ｍで受信された電波を増幅、周波数変換を行う同一仕様
の受信機、７はＭ個の上記受信機の出力を同時にサンプ
リングし、かつ複数回のスナップショットを行って共分
散行列を算出する共分散行列算出器、８は上記共分散行
列より固有値、固有ベクトルを算出する固有値・固有ベ
クトル算出器、９は固有値・固有ベクトル算出器８で得
られた固有値および固有ベクトルにもとづいて張られる
雑音部分空間にモードベクトルを射影して、その射影長
を算出する雑音部分空間射影長算出器、１０は仮想波源
を空間上で走査して雑音部分空間射影長算出器９より出
力される射影長が極小になるときの仮想波源の方位角お
よび仰角を算出する射影長極小値算出器、１１は仮想波
源により予想されるモードベクトルを算出するモードベ
クトル算出器、１２は回転駆動装置４およびモードベク
トル算出器１１の所定の回転角を指示する制御装置であ
る。
【０００５】図３において、１は電波源の例として人工
衛星を示したものである。
衛星を示したものである。
【０００６】次に動作について説明する。電波源１の個
数Ｄがアンテナ５の個数Ｍより小さいとし、各電波源に
よる信号は互いに無相関とする。さて、Ｍ個のアンテナ
５の出力はそれぞれ受信機６に入力されて、増幅、周波
数変換が行われる。
数Ｄがアンテナ５の個数Ｍより小さいとし、各電波源に
よる信号は互いに無相関とする。さて、Ｍ個のアンテナ
５の出力はそれぞれ受信機６に入力されて、増幅、周波
数変換が行われる。
【０００７】そして、Ｍ個の受信機６の出力はそれぞれ
共分散行列算出器７に入力される。ここで、Ｍ個の受信
機６の出力をそれぞれＳ1 （ｔ），Ｓ2 （ｔ），…，Ｓ
M （ｔ）とするとき信号ベクトルは数１で表される。
共分散行列算出器７に入力される。ここで、Ｍ個の受信
機６の出力をそれぞれＳ1 （ｔ），Ｓ2 （ｔ），…，Ｓ
M （ｔ）とするとき信号ベクトルは数１で表される。
【０００８】
【数１】
【０００９】共分散行列を求めるにあたり、Ｐ回のスナ
ップショットを行うものとすれば共分散行列算出器７で
は数２に示す値が算出される。
ップショットを行うものとすれば共分散行列算出器７で
は数２に示す値が算出される。
【００１０】
【数２】
【００１１】ただし、＊は複素共役またはエルミート共
役を表わす。
役を表わす。
【００１２】固有値・固有ベクトル算出器８では、得ら
れた共分散行列にもとづいたＭ個の固有値が求められ、
それぞれの固有値に対応して固有ベクトルが算出され
て、これらの固有値および固有ベクトルは雑音部分空間
射影長算出器９に入力される。上記の固有値をλ1 ，λ
2 ，…，λM とし、対応する固有ベクトルをＸ1 ，
Ｘ2，…，ＸM とすれば数２を用いて数３により与えら
れる。
れた共分散行列にもとづいたＭ個の固有値が求められ、
それぞれの固有値に対応して固有ベクトルが算出され
て、これらの固有値および固有ベクトルは雑音部分空間
射影長算出器９に入力される。上記の固有値をλ1 ，λ
2 ，…，λM とし、対応する固有ベクトルをＸ1 ，
Ｘ2，…，ＸM とすれば数２を用いて数３により与えら
れる。
【００１３】
【数３】
【００１４】このとき、共分散行列は正定値行列とな
り、固有値はすべて零より大きくなる。受信機６の受信
機雑音の標準偏差はすべて等しいものとし、その標準偏
差をσとすればＤ個の信号が無相関という前述の仮定か
ら、数４が成り立つ。
り、固有値はすべて零より大きくなる。受信機６の受信
機雑音の標準偏差はすべて等しいものとし、その標準偏
差をσとすればＤ個の信号が無相関という前述の仮定か
ら、数４が成り立つ。
【００１５】
【数４】
【００１６】固有値λ1 ，λ2 ，…，λD に対応する固
有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸDとし、λD+1 ，λD+2
，…，λM に対応する固有ベクトルをそれぞれＸ
D+1 ，ＸD+2 ，…，ＸM とすればＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸD
により張られる信号部分空間とＸD+1 ，ＸD+2 ，…，Ｘ
M により張られる雑音部分空間は互いに直交補空間とな
る。
有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸDとし、λD+1 ，λD+2
，…，λM に対応する固有ベクトルをそれぞれＸ
D+1 ，ＸD+2 ，…，ＸM とすればＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸD
により張られる信号部分空間とＸD+1 ，ＸD+2 ，…，Ｘ
M により張られる雑音部分空間は互いに直交補空間とな
る。
【００１７】さて、モードベクトル算出器１１はＭ個の
アンテナ５が配列されているとき、ある角度の方向に波
源が存在すると仮定した場合におけるＭ個のアンテナ出
力のデータ、即ちモードベクトルが蓄えられているもの
で、通常この角度は所定の範囲にわたっている。
アンテナ５が配列されているとき、ある角度の方向に波
源が存在すると仮定した場合におけるＭ個のアンテナ出
力のデータ、即ちモードベクトルが蓄えられているもの
で、通常この角度は所定の範囲にわたっている。
【００１８】ただし、上記モードベクトル算出器１１は
制御装置Ｂの１２により指示された方位角および仰角を
中心とした角度範囲に対応するモードベクトルを発生
し、上記制御装置Ｂの１２により指示された方位角およ
び仰角にアンテナプラットフォーム２を回転駆動装置Ｂ
の４により向けるものとする。
制御装置Ｂの１２により指示された方位角および仰角を
中心とした角度範囲に対応するモードベクトルを発生
し、上記制御装置Ｂの１２により指示された方位角およ
び仰角にアンテナプラットフォーム２を回転駆動装置Ｂ
の４により向けるものとする。
【００１９】従って、モードベクトル算出器１１よりあ
る方位角α、およびある仰角βにおけるモードベクトル
が発生され、雑音部分空間射影長算出器１０に入力され
る。一方、雑音部分空間射影長算出器１０では、入力さ
れた固有値、固有ベクトルにもとづいて雑音部分空間に
射影される。このモードベクトルをａ（α，β）とおけ
ば数５で与えられる射影長が雑音部分空間射影長算出器
９より出力される。
る方位角α、およびある仰角βにおけるモードベクトル
が発生され、雑音部分空間射影長算出器１０に入力され
る。一方、雑音部分空間射影長算出器１０では、入力さ
れた固有値、固有ベクトルにもとづいて雑音部分空間に
射影される。このモードベクトルをａ（α，β）とおけ
ば数５で与えられる射影長が雑音部分空間射影長算出器
９より出力される。
【００２０】
【数５】
【００２１】射影長極小値算出器１０ではモードベクト
ルａ（α，β）の射影長がαおよびβの関数として得ら
れ、その極小値を与えるαおよびβの値（α1 ，β
1 ），（α2 ，β2 ），…，（αD ，βD ）が求められ
る。
ルａ（α，β）の射影長がαおよびβの関数として得ら
れ、その極小値を与えるαおよびβの値（α1 ，β
1 ），（α2 ，β2 ），…，（αD ，βD ）が求められ
る。
【００２２】（α1 ，β1 ），（α2 ，β2 ），…，
（αD ，βD ）はそれぞれＤ個の波源が存在する方向の
角度推定値となる。
（αD ，βD ）はそれぞれＤ個の波源が存在する方向の
角度推定値となる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】従来の方向探知装置は
以上のように構成されているので、各アンテナの実際の
放射パターンとモードベクトルを算出するときの各アン
テナの放射パターンが何かの理由で異なる場合には、ａ
（α1 ，β1 ），ａ（α2 ，β2 ），…，ａ（αD ，β
D ）の雑音部分空間への射影長は必ずしも極小値となら
ず、従って、Ｄ個の電波源の方位角および仰角の推定値
に大きな誤差が生じる問題があった。
以上のように構成されているので、各アンテナの実際の
放射パターンとモードベクトルを算出するときの各アン
テナの放射パターンが何かの理由で異なる場合には、ａ
（α1 ，β1 ），ａ（α2 ，β2 ），…，ａ（αD ，β
D ）の雑音部分空間への射影長は必ずしも極小値となら
ず、従って、Ｄ個の電波源の方位角および仰角の推定値
に大きな誤差が生じる問題があった。
【００２４】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、このような現象を抑圧すること
を目的とする。
ためになされたもので、このような現象を抑圧すること
を目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】この発明による方向探知
装置は同一仕様の複数のアンテナと、上記アンテナを回
転させる同一仕様の複数の回転駆動装置Ａと、上記回転
駆動装置Ａそれぞれに回転角を指示する制御装置Ａと、
上記アンテナの出力それぞれに接続された同一仕様の複
数のロータリージョイントと、上記アンテナと上記回転
駆動装置Ａと上記ロータリージョイントを取りつけたア
ンテナプラットフォームＡと、上記アンテナプラットフ
ォームを回転させる回転駆動装置Ｂと、上記回転駆動装
置Ｂに回転角を指示する制御装置Ｂと、上記ロータリー
ジョイントそれぞれに接続された同一仕様の複数の受信
機と、上記受信機それぞれの出力から共分散行列を算出
する共分散行列算出器と、上記共分散行列算出器より出
力される共分散行列にもとづいて固有値および固有ベク
トルを算出する固有値・固有ベクトル算出器と、上記制
御装置Ｂの与える所定の回転角度にもとづき、かつ上記
複数のアンテナによる配列にもとづくモードベクトルを
算出するモードベクトル算出器と、上記固有値・固有ベ
クトル算出器より出力される固有値および固有ベクトル
にもとづいて張られる雑音部分空間に上記モードベクト
ル算出器より出力されるモードベクトルを射影し、その
射影長を算出する雑音部分空間射影長算出器と、上記雑
音部分空間射影長算出器より出力される上記射影長が極
小となるときの上記電波源の方位角および仰角を求める
射影長極小値算出器と、上記制御装置Ａより回転駆動装
置Ａに再び回転角を指示して上記アンテナから上記射影
長極小値算出器までの処理を行い、上記制御装置Ａが指
示する回転角に対応して得られる電波源の方位角および
仰角の平均値を算出する平均値算出器を備えたものであ
る。
装置は同一仕様の複数のアンテナと、上記アンテナを回
転させる同一仕様の複数の回転駆動装置Ａと、上記回転
駆動装置Ａそれぞれに回転角を指示する制御装置Ａと、
上記アンテナの出力それぞれに接続された同一仕様の複
数のロータリージョイントと、上記アンテナと上記回転
駆動装置Ａと上記ロータリージョイントを取りつけたア
ンテナプラットフォームＡと、上記アンテナプラットフ
ォームを回転させる回転駆動装置Ｂと、上記回転駆動装
置Ｂに回転角を指示する制御装置Ｂと、上記ロータリー
ジョイントそれぞれに接続された同一仕様の複数の受信
機と、上記受信機それぞれの出力から共分散行列を算出
する共分散行列算出器と、上記共分散行列算出器より出
力される共分散行列にもとづいて固有値および固有ベク
トルを算出する固有値・固有ベクトル算出器と、上記制
御装置Ｂの与える所定の回転角度にもとづき、かつ上記
複数のアンテナによる配列にもとづくモードベクトルを
算出するモードベクトル算出器と、上記固有値・固有ベ
クトル算出器より出力される固有値および固有ベクトル
にもとづいて張られる雑音部分空間に上記モードベクト
ル算出器より出力されるモードベクトルを射影し、その
射影長を算出する雑音部分空間射影長算出器と、上記雑
音部分空間射影長算出器より出力される上記射影長が極
小となるときの上記電波源の方位角および仰角を求める
射影長極小値算出器と、上記制御装置Ａより回転駆動装
置Ａに再び回転角を指示して上記アンテナから上記射影
長極小値算出器までの処理を行い、上記制御装置Ａが指
示する回転角に対応して得られる電波源の方位角および
仰角の平均値を算出する平均値算出器を備えたものであ
る。
【００２６】
【発明の実施の形態】実施の形態．図１はこの発明の実
施の形態を示す構成図であり、図において、５−１，５
−２，…，５−Ｍは同一の方向に指向性を持つ同一仕様
のＭ個のアンテナ、１３−１，１３−２，…，１３−Ｍ
は対応するアンテナ５−１，５−２，…，５−Ｍを回転
させるための同一仕様のＭ個の回転駆動装置Ａ、１４は
回転駆動装置Ａ、１３−１，１３−２，…，１３−Ｍそ
れぞれに所定の回転角を指示するための制御装置Ａ、１
５−１，１５−２，…，１５−Ｍは同一仕様のＭ個のロ
ータリージョイント、１７はアンテナ５−１，５−２，
…，５−Ｍが指向方向を揃えて取りつけられ、かつＭ個
の回転駆動装置Ａ、Ｍ個のロータリージョイントおよび
制御装置Ａが取りつけられたアンテナプラットフォーム
Ａ、６−１，６−２，…，６−Ｍはそれぞれロータリー
ジョイント１５−１，１５−２，…，１５−Ｍに接続さ
れた同一仕様の複数の受信機、７は受信機６−１，６−
２，…，６−Ｍの出力から共分散行列を算出する共分散
行列算出器、８は共分散行列算出器７より出力される共
分散行列にもとづいて固有値および固有ベクトルを算出
する固有値・固有ベクトル算出器、９は固有値・固有ベ
クトル算出器８より出力される固有値および固有ベクト
ルにもとづいて張られる雑音部分空間にモードベクトル
を射影し、その射影長を算出する雑音部分空間射影長算
出器、１０は雑音部分空間射影長算出器９より出力され
る上記射影長が極小となるときの電波源の方位角および
仰角を求める射影長極小値算出器、１１はモードベクト
ルを算出するモードベクトル算出器、４はアンテナプラ
ットフォームＡを回転駆動させる回転駆動装置Ｂ、１２
は回転駆動装置Ｂに所定の回転角を指示するための制御
装置Ｂ、１６は電波源の方位角、仰角の推定値を平均す
る平均値算出器である。
施の形態を示す構成図であり、図において、５−１，５
−２，…，５−Ｍは同一の方向に指向性を持つ同一仕様
のＭ個のアンテナ、１３−１，１３−２，…，１３−Ｍ
は対応するアンテナ５−１，５−２，…，５−Ｍを回転
させるための同一仕様のＭ個の回転駆動装置Ａ、１４は
回転駆動装置Ａ、１３−１，１３−２，…，１３−Ｍそ
れぞれに所定の回転角を指示するための制御装置Ａ、１
５−１，１５−２，…，１５−Ｍは同一仕様のＭ個のロ
ータリージョイント、１７はアンテナ５−１，５−２，
…，５−Ｍが指向方向を揃えて取りつけられ、かつＭ個
の回転駆動装置Ａ、Ｍ個のロータリージョイントおよび
制御装置Ａが取りつけられたアンテナプラットフォーム
Ａ、６−１，６−２，…，６−Ｍはそれぞれロータリー
ジョイント１５−１，１５−２，…，１５−Ｍに接続さ
れた同一仕様の複数の受信機、７は受信機６−１，６−
２，…，６−Ｍの出力から共分散行列を算出する共分散
行列算出器、８は共分散行列算出器７より出力される共
分散行列にもとづいて固有値および固有ベクトルを算出
する固有値・固有ベクトル算出器、９は固有値・固有ベ
クトル算出器８より出力される固有値および固有ベクト
ルにもとづいて張られる雑音部分空間にモードベクトル
を射影し、その射影長を算出する雑音部分空間射影長算
出器、１０は雑音部分空間射影長算出器９より出力され
る上記射影長が極小となるときの電波源の方位角および
仰角を求める射影長極小値算出器、１１はモードベクト
ルを算出するモードベクトル算出器、４はアンテナプラ
ットフォームＡを回転駆動させる回転駆動装置Ｂ、１２
は回転駆動装置Ｂに所定の回転角を指示するための制御
装置Ｂ、１６は電波源の方位角、仰角の推定値を平均す
る平均値算出器である。
【００２７】次に動作について説明する。まず、制御装
置Ｂの１２から出力された所定の方位角及び仰角に回転
駆動装置Ｂの４を用いてアンテナプラットフォームＡの
１７を向ける。
置Ｂの１２から出力された所定の方位角及び仰角に回転
駆動装置Ｂの４を用いてアンテナプラットフォームＡの
１７を向ける。
【００２８】上記の所定の方位角および仰角を中心とし
たアンテナ５の瞬時視野内にＤ個の互いに無相関の複数
電波源が存在するものとする。上記複数の電波源からの
電波はアンテナ５−１，５−２，…，５−Ｍにより受信
され、それぞれロータリージョイント１５−１，１５−
２，…，１５−Ｍを経由して受信機６−１，６−２，
…，６−Ｍに入力される。このとき、制御装置Ａの１４
より指示された回転角にもとづいて回転駆動装置Ａの１
３−１，１３−２，…，１３−Ｍによりアンテナ５−
１，５−２，…，５−Ｍがそれぞれ指向方向を軸として
所定の回転角だけ回転しているものとする。
たアンテナ５の瞬時視野内にＤ個の互いに無相関の複数
電波源が存在するものとする。上記複数の電波源からの
電波はアンテナ５−１，５−２，…，５−Ｍにより受信
され、それぞれロータリージョイント１５−１，１５−
２，…，１５−Ｍを経由して受信機６−１，６−２，
…，６−Ｍに入力される。このとき、制御装置Ａの１４
より指示された回転角にもとづいて回転駆動装置Ａの１
３−１，１３−２，…，１３−Ｍによりアンテナ５−
１，５−２，…，５−Ｍがそれぞれ指向方向を軸として
所定の回転角だけ回転しているものとする。
【００２９】上記受信機６−１，６−２，…，６−Ｍの
出力は増幅され、かつ周波数変換された後共分散行列算
出器７に入力される。上記共分散行列算出器７に入力さ
れる信号は数１のとおりである。
出力は増幅され、かつ周波数変換された後共分散行列算
出器７に入力される。上記共分散行列算出器７に入力さ
れる信号は数１のとおりである。
【００３０】上記共分散行列算出器７では、数２に示す
共分散行列が算出され、固有値・固有ベクトル算出器８
に入力される。上記固有値・固有ベクトル算出器８では
入力された共分散行列にもとづいてＭ個の固有値が求め
られ、それぞれの固有値に対応して固有ベクトルが算出
された後、これらの結果は雑音部分空間射影長算出器９
に入力される。
共分散行列が算出され、固有値・固有ベクトル算出器８
に入力される。上記固有値・固有ベクトル算出器８では
入力された共分散行列にもとづいてＭ個の固有値が求め
られ、それぞれの固有値に対応して固有ベクトルが算出
された後、これらの結果は雑音部分空間射影長算出器９
に入力される。
【００３１】上記の固有値をλ1 ，λ2 ，…，λM と
し、対応する固有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸM とす
ればこれらの固有値、固有ベクトルは数３より算出され
る。
し、対応する固有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸM とす
ればこれらの固有値、固有ベクトルは数３より算出され
る。
【００３２】数２は正定値行列であるので、固有値λ
1 ，λ2 ，…，λM はすべて零より大きくなる。受信機
６の受信機雑音の標準偏差をσとすればＤ個の複数電波
源が互いに無相関という前述の仮定から数４が成り立
つ。
1 ，λ2 ，…，λM はすべて零より大きくなる。受信機
６の受信機雑音の標準偏差をσとすればＤ個の複数電波
源が互いに無相関という前述の仮定から数４が成り立
つ。
【００３３】固有値λ1 ，λ2 ，…，λD に対応する固
有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸDとし、λD+1 ，λD+2
，…，λM に対応する固有ベクトルをＸD+1 ，Ｘ
D+2 ，…，ＸM とすればＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸD により張
られる信号部分空間とＸD+1 ，ＸD+ 2 ，…，ＸM により
張られる雑音部分空間は互いに直交補空間となる。
有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸDとし、λD+1 ，λD+2
，…，λM に対応する固有ベクトルをＸD+1 ，Ｘ
D+2 ，…，ＸM とすればＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸD により張
られる信号部分空間とＸD+1 ，ＸD+ 2 ，…，ＸM により
張られる雑音部分空間は互いに直交補空間となる。
【００３４】モードベクトル算出器１１では制御装置Ｂ
の１２からの指示による所定の方位角および仰角に向け
られたアンテナプラットフォームＡの１７に固定された
アンテナ５−１，５−２，…，５−Ｍの配列にもとづく
モードベクトルが算出される。
の１２からの指示による所定の方位角および仰角に向け
られたアンテナプラットフォームＡの１７に固定された
アンテナ５−１，５−２，…，５−Ｍの配列にもとづく
モードベクトルが算出される。
【００３５】例えば、図４に示すようにアンテナプラッ
トフォームＡの１７の面の方向（Ｚ軸）が制御装置Ｂの
１２から回転駆動装置Ｂの４への指示により所定の方位
角および仰角に向けられたものとし、上記アンテナプラ
ットフォームＡの１７の面上（ｘｙ面）に７個のアンテ
ナ５がｘ軸方向およびｙ軸方向ともに間隔ｄで配列され
ている場合を考える。
トフォームＡの１７の面の方向（Ｚ軸）が制御装置Ｂの
１２から回転駆動装置Ｂの４への指示により所定の方位
角および仰角に向けられたものとし、上記アンテナプラ
ットフォームＡの１７の面上（ｘｙ面）に７個のアンテ
ナ５がｘ軸方向およびｙ軸方向ともに間隔ｄで配列され
ている場合を考える。
【００３６】このとき上記アンテナ５の位置座標は数６
で表される。
で表される。
【００３７】
【数６】
【００３８】仮想電波源が図４のＺ軸を基準に方位角、
仰角それぞれα、βの方向に存在するものと仮定すると
き、モードベクトル算出器１１では制御装置Ｂの１２か
らモードベクトル算出器１１への指示にもとづいて仮想
電波源に対応するモードベクトルが算出され、数７で表
されるものとなる。
仰角それぞれα、βの方向に存在するものと仮定すると
き、モードベクトル算出器１１では制御装置Ｂの１２か
らモードベクトル算出器１１への指示にもとづいて仮想
電波源に対応するモードベクトルが算出され、数７で表
されるものとなる。
【００３９】
【数７】
【００４０】次に、雑音部分空間射影長算出器９では、
入力された固有値および固有ベクトルにもとづいて雑音
部分空間が張られ、モードベクトル算出器１１で算出さ
れたモードベクトルが雑音部分空間に射影される。この
モードベクトルをｂ（α，β）とおけば数５で表される
射影長Ｒｂ（α，β）が雑音部分空間射影長算出器９よ
り出力される。
入力された固有値および固有ベクトルにもとづいて雑音
部分空間が張られ、モードベクトル算出器１１で算出さ
れたモードベクトルが雑音部分空間に射影される。この
モードベクトルをｂ（α，β）とおけば数５で表される
射影長Ｒｂ（α，β）が雑音部分空間射影長算出器９よ
り出力される。
【００４１】射影長極小値算出器１０ではモードベクト
ルｂ（α，β）の射影長Ｒｂがα，βの関数として得ら
れ、Ｒｂの極小値を与えるＤ組α，βの値、（α11，β
11），（α12，β12），…，（α1D，β1D）が算出され
る。
ルｂ（α，β）の射影長Ｒｂがα，βの関数として得ら
れ、Ｒｂの極小値を与えるＤ組α，βの値、（α11，β
11），（α12，β12），…，（α1D，β1D）が算出され
る。
【００４２】そして、制御装置Ａの１４より回転駆動装
置Ａ，１３−１，１３−２，…，１３−Ｍのそれぞれに
以前指示した回転角とは別の回転角を再び指示して射影
長極小値算出器１０までの処理を繰り返し、射影長極小
値算出器１０の出力（α21，β21），（α22，β22），
…，（α2D，β2D）を求める。
置Ａ，１３−１，１３−２，…，１３−Ｍのそれぞれに
以前指示した回転角とは別の回転角を再び指示して射影
長極小値算出器１０までの処理を繰り返し、射影長極小
値算出器１０の出力（α21，β21），（α22，β22），
…，（α2D，β2D）を求める。
【００４３】上記の処理をＪ回繰り返したものとすれ
ば、ＤＪ個の（α，β）の組合せが得られることにな
り、これを平均値算出器１６に入力する。
ば、ＤＪ個の（α，β）の組合せが得られることにな
り、これを平均値算出器１６に入力する。
【００４４】平均値算出器１６ではＤ個の電波源それぞ
れについて（α，β）の平均値を求める。この平均値を
算出するにあたり、例えば算術平均を用いるものとすれ
ば各電波源の測角値の推定値（α＾i ，β＾i ）は数８
により与えられる。ただし、ｉ＝１，２，…，Ｄであ
る。
れについて（α，β）の平均値を求める。この平均値を
算出するにあたり、例えば算術平均を用いるものとすれ
ば各電波源の測角値の推定値（α＾i ，β＾i ）は数８
により与えられる。ただし、ｉ＝１，２，…，Ｄであ
る。
【００４５】
【数８】
【００４６】なお、上記のＤＪ個の（α，β）の組合せ
から（α＾i ，β＾i ）を求める概念図を図５に示す。
ただし、ｉ＝１，２，…，Ｄである。
から（α＾i ，β＾i ）を求める概念図を図５に示す。
ただし、ｉ＝１，２，…，Ｄである。
【００４７】
【発明の効果】この発明によれば、アンテナ５を制御装
置Ａの１４からの指示にもとづいて回転駆動装置Ａの１
３により回転させることにより、Ｍ個のアンテナ５の実
際の放射パターンとモードベクトルを算出するときの各
アンテナの放射パターンが異なる場合でもＤ個の電波源
の測角精度を向上させることができる。
置Ａの１４からの指示にもとづいて回転駆動装置Ａの１
３により回転させることにより、Ｍ個のアンテナ５の実
際の放射パターンとモードベクトルを算出するときの各
アンテナの放射パターンが異なる場合でもＤ個の電波源
の測角精度を向上させることができる。
【図１】 この発明による方向探知装置の実施の形態を
示す図である。
示す図である。
【図２】 従来の方向探知装置の構成を示す図である。
【図３】 従来の方向探知装置の運用例を示す図であ
る。
る。
【図４】 この発明による方向探知装置のアンテナ配列
例と座標系を示す図である。
例と座標系を示す図である。
【図５】 この発明による方向探知装置で得られる電波
源の測角値より推定値を求める概念図である。
源の測角値より推定値を求める概念図である。
１ 人工衛星、２ アンテナプラットフォームＢ、３
信号処理装置Ｂ、４回転駆動装置Ｂ、５ アンテナ、６
受信機、７ 共分散行列算出器、８ 固有値・固有ベ
クトル算出器、９ 雑音部分空間射影長算出器、１０
射影長極小値算出器、１１ モードベクトル算出器、１
２ 制御装置Ｂ、１３ 回転駆動装置Ａ、１４ 制御装
置Ａ、１５ ロータリージョイント、１６ 平均値算出
器、１７ アンテナプラットフォームＡ。
信号処理装置Ｂ、４回転駆動装置Ｂ、５ アンテナ、６
受信機、７ 共分散行列算出器、８ 固有値・固有ベ
クトル算出器、９ 雑音部分空間射影長算出器、１０
射影長極小値算出器、１１ モードベクトル算出器、１
２ 制御装置Ｂ、１３ 回転駆動装置Ａ、１４ 制御装
置Ａ、１５ ロータリージョイント、１６ 平均値算出
器、１７ アンテナプラットフォームＡ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−82662（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−278359（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−111349（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−295407（ＪＰ，Ａ) 特許3220899（ＪＰ，Ｂ２) 特許3173455（ＪＰ，Ｂ２) 特許3189826（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 3/00 - 3/74
Claims (1)
- 【請求項１】 電波源からの電波を受信する同一仕様の
複数のアンテナと、上記アンテナそれぞれに取りつけら
れて上記アンテナの指向方向を維持したまま上記アンテ
ナを回転させる同一仕様の複数の回転駆動装置Ａと、上
記回転駆動装置Ａそれぞれに回転角を指示する制御装置
Ａと、上記アンテナの出力それぞれに接続された同一仕
様の複数のロータリージョイントと、上記アンテナと上
記回転駆動装置Ａと上記ロータリージョイントを取りつ
けたアンテナプラットフォームＡと、上記アンテナプラ
ットフォームＡを回転させる回転駆動装置Ｂと、上記回
転駆動装置Ｂに回転角を指示する制御装置Ｂと、上記ロ
ータリージョイントそれぞれに接続された同一仕様の複
数の受信機と、上記受信機それぞれの出力から共分散行
列を算出する共分散行列算出器と、上記共分散行列算出
器より出力される共分散行列にもとづいて固有値および
固有ベクトルを算出する固有値・固有ベクトル算出器
と、上記制御装置Ｂの与える所定の回転角度にもとづ
き、かつ上記複数のアンテナによる配列にもとづくモー
ドベクトルを算出するモードベクトル算出器と、上記固
有値・固有ベクトル算出器より出力される固有値および
固有ベクトルにもとづいて張られる雑音部分空間に上記
モードベクトル算出器より出力されるモードベクトルを
射影し、その射影長を算出する雑音部分空間射影長算出
器と、上記雑音部分空間射影長算出器より出力される上
記射影長が極小となるときの上記電波源の方位角および
仰角を求める射影長極小値算出器と、上記制御装置Ａよ
り回転駆動装置Ａに再び回転角を指示して上記アンテナ
から上記射影長極小値算出器までの処理を再び行い、上
記制御装置Ａが指示する回転角に対応して得られる電波
源の方位角および仰角の平均値を算出する平均値算出器
とで構成したことを特徴とする方向探知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09422998A JP3351341B2 (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | 方向探知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09422998A JP3351341B2 (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | 方向探知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11295406A JPH11295406A (ja) | 1999-10-29 |
| JP3351341B2 true JP3351341B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=14104488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09422998A Expired - Fee Related JP3351341B2 (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | 方向探知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3351341B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3173455B2 (ja) | 1998-03-17 | 2001-06-04 | 三菱電機株式会社 | 方向探知装置 |
| JP3189826B2 (ja) | 1996-12-11 | 2001-07-16 | 三菱電機株式会社 | 方向探知装置 |
| JP3220899B2 (ja) | 1997-03-14 | 2001-10-22 | 三菱電機株式会社 | 方向探知装置 |
-
1998
- 1998-04-07 JP JP09422998A patent/JP3351341B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3189826B2 (ja) | 1996-12-11 | 2001-07-16 | 三菱電機株式会社 | 方向探知装置 |
| JP3220899B2 (ja) | 1997-03-14 | 2001-10-22 | 三菱電機株式会社 | 方向探知装置 |
| JP3173455B2 (ja) | 1998-03-17 | 2001-06-04 | 三菱電機株式会社 | 方向探知装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11295406A (ja) | 1999-10-29 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |