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JP5599371B2 - Positioning device - Google Patents

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JP5599371B2
JP5599371B2 JP2011165572A JP2011165572A JP5599371B2 JP 5599371 B2 JP5599371 B2 JP 5599371B2 JP 2011165572 A JP2011165572 A JP 2011165572A JP 2011165572 A JP2011165572 A JP 2011165572A JP 5599371 B2 JP5599371 B2 JP 5599371B2
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positioning
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武 網嶋
和史 平田
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Mitsubishi Electric Corp
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  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Description

この発明は、例えば、不法電波を発信している地上の送信局などの電波源の位置を測位する測位装置に関するものである。   The present invention relates to a positioning device that measures the position of a radio wave source such as a ground transmitting station that transmits illegal radio waves.

例えば、以下の非特許文献1には、位置が未知である電波源から発信された電波が2機の衛星に到来する時間の差である到来時間差(TDOA:Time Difference of Arrival)の情報と、2機の衛星に到来する電波のドップラー周波数差(FDOA:Frequency Difference of Arrival)の情報とを用いて、その電波源の位置を測位する技術が開示されている。   For example, in the following Non-Patent Document 1, information on arrival time difference (TDOA: Time Difference of Arrival), which is a difference between arrival times of radio waves transmitted from radio sources having unknown positions, and two satellites, A technique for positioning the position of a radio wave source using information on the Doppler frequency difference (FDOA: Frequency Difference of Arrivation) of radio waves arriving at two satellites is disclosed.

図5は非特許文献1に開示されている電波源の位置の測位処理を示す概念図である。
図5の例では、位置が未知である電波源から電波が送信されており、その電波は、メインローブの他にサイドローブなど、空間的に幅を持っているので、2機の衛星#1,#2により受信される。
2機の衛星#1,#2により受信された電波に係る受信信号に対する2次元相関処理を行うことにより、電波の到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAが計算される。
そして、電波の到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAから電波源の位置が測位される。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing the positioning process of the position of the radio wave source disclosed in Non-Patent Document 1.
In the example of FIG. 5, since a radio wave is transmitted from a radio wave source whose position is unknown and the radio wave has a spatial width such as a side lobe in addition to the main lobe, two satellites # 1 , # 2 is received.
By performing two-dimensional correlation processing on the received signals related to the radio waves received by the two satellites # 1 and # 2, the radio wave arrival time difference TDOA and the Doppler frequency difference FDOA are calculated.
Then, the position of the radio wave source is determined from the radio wave arrival time difference TDOA and the Doppler frequency difference FDOA.

図6は従来の測位装置を示す構成図である。
相関値計算部51は、2機の衛星#1,#2により受信された電波に係る受信信号に対する2次元相関処理を行うことにより、電波の到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAを計算する。
具体的には、以下のようにして、電波の到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAを計算する。
実際に、到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAを計算する前に、各変数を下記のように定義する。
位置が未知である電波源から発信された電波が2機の衛星#1,#2に到来する時間である到来時間(TOA:Time of Arrival)τ1,τ2は、下記の式(1),(2)で表される。

Figure 0005599371
ただし、p0は電波源の3次元位置ベクトル、ps1は衛星#1の3次元位置ベクトル、ps2は衛星#2の3次元位置ベクトルである。 FIG. 6 is a block diagram showing a conventional positioning device.
The correlation value calculation unit 51 calculates a radio wave arrival time difference TDOA and a Doppler frequency difference FDOA by performing a two-dimensional correlation process on the received signals related to the radio waves received by the two satellites # 1 and # 2.
Specifically, the radio wave arrival time difference TDOA and the Doppler frequency difference FDOA are calculated as follows.
Actually, before calculating the arrival time difference TDOA and the Doppler frequency difference FDOA, each variable is defined as follows.
Times of arrival (TOA: Time of Arrival) τ 1 and τ 2 , which are times when radio waves transmitted from radio sources with unknown positions arrive at the two satellites # 1 and # 2, are expressed by the following equation (1): , (2).
Figure 0005599371
Here, p 0 is the three-dimensional position vector of the radio wave source, p s1 is the three-dimensional position vector of satellite # 1, and p s2 is the three-dimensional position vector of satellite # 2.

また、衛星#1,#2の速度の影響によるドップラー周波数FOA(Frequency Of Arrival)fd1,fd2は、下記の式(3),(4)で表される。

Figure 0005599371
ただし、vs1は衛星#1の3次元速度ベクトル、vs2は衛星#2の3次元速度ベクトルである。
また、λ=c/fcは波長であり、fcは受信信号のキャリア周波数である。 Further, Doppler frequencies FOA (Frequency Of Arrivals) f d1 and f d2 due to the influence of the speeds of the satellites # 1 and # 2 are expressed by the following equations (3) and (4).
Figure 0005599371
Here, v s1 is the three-dimensional velocity vector of satellite # 1, and v s2 is the three-dimensional velocity vector of satellite # 2.
Also, λ = c / f c is the wavelength, the f c is the carrier frequency of the received signal.

これにより、到来時間差TDOAは、下記の式(5)で表され、ドップラー周波数差FDOAは、下記の式(6)で表される。

Figure 0005599371
ここでは、位置が未知である電波源は、地表面にあると仮定するので、
Figure 0005599371
である。ただし、Reは地球の半径である。 Thereby, the arrival time difference TDOA is represented by the following equation (5), and the Doppler frequency difference FDOA is represented by the following equation (6).
Figure 0005599371
Here, it is assumed that the radio wave source whose position is unknown is on the ground surface.
Figure 0005599371
It is. Where Re is the radius of the earth.

なお、到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAの値が得られれば、後述する測位部53が、式(5),(6),(7)の連立方程式を、電波源の3次元位置ベクトルp0について解くことで、電波源の3次元位置を測位することができる。
このとき、3次元位置ベクトルps1,ps2と3次元速度ベクトルvs1,vs2は、衛星の軌道情報として入手可能であるため、未知変数は電波源の3次元位置ベクトルp0のみである。
0の次元は3次元であるため、未知数が3であり、式の数が3であるため、連立方程式を解くことができる。
If the values of the arrival time difference TDOA and the Doppler frequency difference FDOA are obtained, the positioning unit 53, which will be described later, converts the simultaneous equations of equations (5), (6), and (7) into the three-dimensional position vector p 0 of the radio wave source. Can be used to determine the three-dimensional position of the radio wave source.
At this time, since the three-dimensional position vectors p s1 and p s2 and the three-dimensional velocity vectors v s1 and v s2 are available as satellite orbit information, the only unknown variable is the three-dimensional position vector p 0 of the radio wave source. .
Since the dimension of p 0 is three, the number of unknowns is 3, and the number of equations is 3, so that simultaneous equations can be solved.

まず、相関値計算部51は、電波源から発信された電波に係る送信信号s(t)を下記の式(8)のように定義する。

Figure 0005599371
ただし、a(t)は帯域を有する成分であり、ωc=2πfcである。 First, the correlation value calculation unit 51 defines a transmission signal s (t) related to a radio wave transmitted from a radio wave source as shown in the following equation (8).
Figure 0005599371
However, a (t) is a component having a bandwidth, which is ω c = 2πf c.

この場合、2機の衛星#1,#2の受信信号s1(t),s2(t)は、下記の式(9),(10)で表される。

Figure 0005599371
式(9),(10)において、τ1,τ2は電波の到来時間TOAであり、式(9),(10)は、ドップラー周波数FOAであるfd1,fd2を用いると、下記の式(11),(12)で表される。
Figure 0005599371
ただし、ωd=2πfdである。 In this case, the received signals s 1 (t) and s 2 (t) of the two satellites # 1 and # 2 are expressed by the following equations (9) and (10).
Figure 0005599371
In equations (9) and (10), τ 1 and τ 2 are the arrival times TOA of the radio waves, and equations (9) and (10) are expressed as follows when f d1 and f d2 that are Doppler frequency FOA are used. It is expressed by equations (11) and (12).
Figure 0005599371
However, ω d = 2πf d .

相関値計算部51は、式(11),(12)で表される受信信号s1(t),s2(t)から到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAを算出するために、下記の式(13)で表される2次元相関を計算する。

Figure 0005599371
この2次元相関は、下記の式(14)において、τがTDOA、fがFDOAであるときにピークを有し、その他の場合は、低い値をとる。
よって、相関ピークにおけるτがTDOA、fがFDOAとなる。
Figure 0005599371
The correlation value calculation unit 51 calculates the arrival time difference TDOA and the Doppler frequency difference FDOA from the received signals s 1 (t) and s 2 (t) represented by the expressions (11) and (12). The two-dimensional correlation represented by (13) is calculated.
Figure 0005599371
This two-dimensional correlation has a peak when τ is TDOA and f is FDOA in the following formula (14), and takes a low value in other cases.
Therefore, τ at the correlation peak is TDOA, and f is FDOA.
Figure 0005599371

なお、実際には、A/Dコンバータにより離散化された信号によって、以下の離散相関演算を用いる。離散化された信号を、次式で表記しなおす。

Figure 0005599371
ただし、Δt=1/fsは時間方向のサンプル周期、Δf=1/Tは周波数方向のサンプル周期、Kはサンプル総数である。 In practice, the following discrete correlation calculation is used with the signal discretized by the A / D converter. The discretized signal is rewritten by the following equation.
Figure 0005599371
However, Δt = 1 / f s is the sample period of the time direction, Δf = 1 / T is the sample period of the frequency direction, K is a total number of samples.

このとき、fsをサンプリング周波数、Tをサンプル時間長であるとすると、離散化2次元相関演算は、下記の式(17)で表される。

Figure 0005599371
式(17)は、式(13)と同様に、相関ピークを持つn(τ=Δtn)がTDOAの値となり、相関ピークを持つm(f=Δfm)がFDOAの値となる。 At this time, if f s is the sampling frequency and T is the sample time length, the discretized two-dimensional correlation calculation is expressed by the following equation (17).
Figure 0005599371
In Expression (17), similarly to Expression (13), n (τ = Δtn) having a correlation peak is a TDOA value, and m (f = Δfm) having a correlation peak is an FDOA value.

ピーク検出部52は、相関値計算部51が到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAを算出すると、相関値が最大となる到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAを検出する。
測位部53は、ピーク検出部52が、相関値が最大となる到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAを検出すると、その到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAを式(5),(6)に代入して、式(5),(6),(7)の連立方程式を電波源の3次元位置ベクトルp0について解くことにより、電波源の3次元位置を測位する。
When the correlation value calculation unit 51 calculates the arrival time difference TDOA and the Doppler frequency difference FDOA, the peak detection unit 52 detects the arrival time difference TDOA and the Doppler frequency difference FDOA that maximize the correlation value.
When the peak detection unit 52 detects the arrival time difference TDOA and the Doppler frequency difference FDOA with the maximum correlation value, the positioning unit 53 substitutes the arrival time difference TDOA and the Doppler frequency difference FDOA into the equations (5) and (6). Then, the three-dimensional position of the radio wave source is determined by solving the simultaneous equations of equations (5), (6), and (7) for the three-dimensional position vector p 0 of the radio wave source.

D. P. Haworth, et.al,“Interference Localization For Eutelsat Satellites -The First European Transmitter Location System,” International Journal ff Satellite Communications, Vol.15, 155-183, 1997D. P. Haworth, et.al, “Interference Localization For Eutelsat Satellites -The First European Transmitter Location System,” International Journal ff Satellite Communications, Vol. 15, 155-183, 1997

従来の測位装置は以上のように構成されているので、2次元相関のピークを算出する必要があるが、相関演算では、観測時間内のTDOA及びFDOAの値が一定であり、かつ、ピークは1つのみ立つと仮定しており、これらの仮定が成立しない場合には、以下の問題を生じる。
まず、衛星#1,#2は高速に移動するため、観測時間内でのTDOA及びFDOAの値の変動を無視することができない。観測時間内でのTDOA及びFDOAの時間変動を無視することができない場合(図7を参照)、相関ピークが積み上がらないため、TDOA及びFDOAの精度が劣化して、測位精度が劣化してしまう課題があった。
また、レーダパルス信号などの周期的な信号を受信する場合、パルス周期PRI(Pulse Repetition Interval)に相当する分のアンビギュイティーが発生する(図8を参照)。アンビギュイティーが発生すると、相関演算で複数のピークが検出されてしまうため、複数の測位位置の候補が得られてしまって、電波源の3次元位置を特定することができない課題があった。
Since the conventional positioning apparatus is configured as described above, it is necessary to calculate the peak of the two-dimensional correlation, but in the correlation calculation, the values of TDOA and FDOA within the observation time are constant, and the peak If only one is assumed and these assumptions do not hold, the following problem occurs.
First, since satellites # 1 and # 2 move at high speed, fluctuations in the values of TDOA and FDOA within the observation time cannot be ignored. When the time variation of TDOA and FDOA within the observation time cannot be ignored (see FIG. 7), the correlation peaks do not accumulate, so the accuracy of TDOA and FDOA deteriorates and the positioning accuracy deteriorates. There was a problem.
When a periodic signal such as a radar pulse signal is received, an ambiguity corresponding to a pulse period PRI (Pulse Repeat Interval) is generated (see FIG. 8). When ambiguity occurs, a plurality of peaks are detected by the correlation calculation, so that a plurality of positioning position candidates are obtained, and there is a problem that the three-dimensional position of the radio wave source cannot be specified.

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、衛星の高速移動に伴う測位精度の劣化を招くことなく、電波源の正確な位置を測位することができる測位装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、レーダパルス信号などの周期的な信号を受信する場合に、パルス周期PRIに相当する分のアンビギュイティーが発生しても、電波源の正確な位置を測位することができる測位装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a positioning device that can measure the exact position of a radio wave source without deteriorating positioning accuracy associated with high-speed movement of a satellite. With the goal.
Further, according to the present invention, when a periodic signal such as a radar pulse signal is received, an accurate position of the radio wave source can be measured even if an ambiguity corresponding to the pulse period PRI is generated. The purpose is to obtain a positioning device.

この発明に係る測位装置は、位置が未知の電波源が存在している可能性がある複数の候補位置を設定する候補位置設定手段と、候補位置設定手段により設定された各々の候補位置に電波源が存在しているとして、その電波源から発信された電波が複数の衛星に到来する時間を算出する到来時間算出手段と、到来時間算出手段により算出された到来時間を用いて、複数の衛星により受信された電波に係る受信信号を補償する受信信号補償手段と、受信信号補償手段により補償された複数の受信信号間の内積値を算出する内積値算出手段とを設け、測位結果出力手段が、候補位置設定手段により設定された複数の候補位置の中で、内積値算出手段により算出された内積値が最大になる候補位置を特定し、その候補位置を電波源の測位結果として出力するようにしたものである。   The positioning apparatus according to the present invention includes a candidate position setting unit that sets a plurality of candidate positions where a radio wave source having an unknown position may exist, and a radio wave at each candidate position set by the candidate position setting unit. A plurality of satellites using the arrival time calculation means for calculating the time when radio waves transmitted from the radio wave source arrive at a plurality of satellites, and the arrival time calculated by the arrival time calculation means. A received signal compensator for compensating the received signal related to the radio wave received by the apparatus, and an inner product value calculating means for calculating an inner product value between a plurality of received signals compensated by the received signal compensator; Among the plurality of candidate positions set by the candidate position setting means, a candidate position where the inner product value calculated by the inner product value calculating means is maximized is specified, and the candidate position is output as a positioning result of the radio wave source. It is obtained by way.

この発明によれば、位置が未知の電波源が存在している可能性がある複数の候補位置を設定する候補位置設定手段と、候補位置設定手段により設定された各々の候補位置に電波源が存在しているとして、その電波源から発信された電波が複数の衛星に到来する時間を算出する到来時間算出手段と、到来時間算出手段により算出された到来時間を用いて、複数の衛星により受信された電波に係る受信信号を補償する受信信号補償手段と、受信信号補償手段により補償された複数の受信信号間の内積値を算出する内積値算出手段とを設け、測位結果出力手段が、候補位置設定手段により設定された複数の候補位置の中で、内積値算出手段により算出された内積値が最大になる候補位置を特定し、その候補位置を電波源の測位結果として出力するように構成したので、衛星の高速移動に伴う測位精度の劣化を招くことなく、電波源の正確な位置を測位することができる効果がある。   According to the present invention, candidate position setting means for setting a plurality of candidate positions where a radio wave source having an unknown position may exist, and a radio wave source is provided at each candidate position set by the candidate position setting means. Assuming there is an arrival time calculating means for calculating the time when the radio wave transmitted from the radio wave source arrives at the plurality of satellites, and the arrival time calculated by the arrival time calculating means is received by the plurality of satellites. A reception signal compensation means for compensating the received signal related to the received radio wave, and an inner product value calculation means for calculating an inner product value between a plurality of reception signals compensated by the reception signal compensation means. Among the plurality of candidate positions set by the position setting means, a candidate position where the inner product value calculated by the inner product value calculating means is maximized is specified, and the candidate position is output as a positioning result of the radio wave source. Since it is configured to, without deteriorating the positioning accuracy due to the fast movement of the satellite, there is an effect capable of positioning the exact location of the radio sources.

この発明の実施の形態1による測位装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the positioning apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による測位装置の補償処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the compensation process of the positioning apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態3による測位装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the positioning apparatus by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4による測位装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the positioning apparatus by Embodiment 4 of this invention. 非特許文献1に開示されている電波源の位置の測位処理を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the positioning process of the position of the radio wave source currently disclosed by the nonpatent literature 1. 従来の測位装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the conventional positioning apparatus. 衛星の高速移動によるTDOA/FDOAの時間変動を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the time fluctuation of TDOA / FDOA by the high-speed movement of a satellite. パルス周期PRIに相当する分のアンビギュイティーの発生を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows generation | occurrence | production of the ambiguity for the part corresponded to pulse period PRI.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による測位装置を示す構成図である。
図1において、候補位置設定部1は電波源が存在している可能性がある地表面(外部から与えられる電波源位置候補範囲が示す領域)をグリッド状に分割し、各分割領域を電波源が存在している可能性がある候補位置pcに設定する処理を実施する。なお、候補位置設定部1は候補位置設定手段を構成している。
移動補償量計算部2は2機の衛星#1,#2の軌道情報(例えば、衛星#1,#2の3次元位置ベクトルps1,ps2)を参照して、候補位置設定部1により設定された各々の候補位置pcに電波源が存在しているとして、その電波源から発信された電波が衛星#1,#2に到来する時間τc1(t),τc2(t)を算出する処理を実施する。なお、移動補償量計算部2は到来時間算出手段を構成している。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a positioning apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, the candidate position setting unit 1 divides the ground surface (area indicated by the radio wave source position candidate range given from the outside) where a radio wave source may exist into a grid shape, and each divided area is divided into radio wave sources. and it carries out a process of but set to the candidate position p c that may be present. The candidate position setting unit 1 constitutes candidate position setting means.
The movement compensation amount calculation unit 2 refers to the orbit information of the two satellites # 1 and # 2 (for example, the three-dimensional position vectors p s1 and p s2 of the satellites # 1 and # 2), and the candidate position setting unit 1 Assuming that a radio wave source exists at each set candidate position p c , the time τ c1 (t), τ c2 (t) at which the radio wave transmitted from the radio wave source arrives at satellites # 1 and # 2 is calculated. Perform the calculation process. The movement compensation amount calculation unit 2 constitutes arrival time calculation means.

受信信号移動補償部3は移動補償量計算部2により算出された到来時間τc1(t),τc2(t)を用いて、衛星#1,衛星#2により受信された電波に係る受信信号s1(t),s2(t)を補償する処理を実施する。なお、受信信号移動補償部3は受信信号補償手段を構成している。
内積値計算部4は受信信号移動補償部3による補償後の受信信号c1(t),c2(t)間の内積値cor(pc)を算出する処理を実施する。なお、内積値計算部4は内積値算出手段を構成している。
The received signal movement compensation unit 3 uses the arrival times τ c1 (t) and τ c2 (t) calculated by the movement compensation amount calculation unit 2 to receive signals related to the radio waves received by the satellite # 1 and the satellite # 2. A process of compensating for s 1 (t) and s 2 (t) is performed. The reception signal movement compensation unit 3 constitutes reception signal compensation means.
The inner product value calculation unit 4 performs a process of calculating the inner product value cor (p c ) between the reception signals c 1 (t) and c 2 (t) after compensation by the reception signal movement compensation unit 3. The inner product value calculation unit 4 constitutes an inner product value calculation means.

全候補位置処理終了判定部5は候補位置設定部1により設定された全ての候補位置pcについて、移動補償量計算部2、受信信号移動補償部3及び内積値計算部4の処理が終了しているか否かを判定し、全ての候補位置pcについて処理が終了するまで、移動補償量計算部2、受信信号移動補償部3及び内積値計算部4の処理を繰り返し実施させる。
測位結果出力部6は候補位置設定部1により設定された複数の候補位置pcの中で、内積値計算部4により算出された内積値cor(pc)が最大になる候補位置pcを特定し、その候補位置pcを電波源の測位結果として出力する処理を実施する。なお、測位結果出力部6は測位結果出力手段を構成している。
All candidate position processing end determining unit 5 for all of the candidate position p c set by the candidate position setting unit 1, the processing of the movement compensation quantity calculation section 2, the received signal motion compensation unit 3 and the inner product value calculating unit 4 is completed and it is judged whether or not the that, until the processing for all the candidate positions p c ends, movement compensation quantity calculation section 2, thereby repeatedly executes the processing of the received signal motion compensation unit 3 and the inner product value calculating unit 4.
Positioning result output unit 6 among the plurality of candidate positions p c set by the candidate position setting unit 1, the candidate position p c inner product inner product values calculated by the calculating unit 4 cor where (p c) is maximized identified, and carries out a process of outputting the candidate position p c as a positioning result of the radio wave sources. The positioning result output unit 6 constitutes positioning result output means.

図1の例では、測位装置の構成要素である候補位置設定部1、移動補償量計算部2、受信信号移動補償部3、内積値計算部4、全候補位置処理終了判定部5及び測位結果出力部6のそれぞれが専用のハードウェア(例えば、CPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど)で構成されているものを想定しているが、測位装置がコンピュータで構成されていてもよい。
測位装置がコンピュータで構成されている場合、候補位置設定部1、移動補償量計算部2、受信信号移動補償部3、内積値計算部4、全候補位置処理終了判定部5及び測位結果出力部6の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
In the example of FIG. 1, the candidate position setting unit 1, the movement compensation amount calculation unit 2, the received signal movement compensation unit 3, the inner product value calculation unit 4, the all candidate position processing end determination unit 5, and the positioning results that are components of the positioning device Although each of the output units 6 is assumed to be configured with dedicated hardware (for example, a semiconductor integrated circuit on which a CPU is mounted or a one-chip microcomputer), the positioning device is configured with a computer. It may be.
When the positioning device is configured by a computer, the candidate position setting unit 1, the movement compensation amount calculation unit 2, the received signal movement compensation unit 3, the inner product value calculation unit 4, the all candidate position processing end determination unit 5, and the positioning result output unit 6 may be stored in a memory of a computer, and the CPU of the computer may execute the program stored in the memory.

次に動作について説明する。
図1の測位装置の概要としては、電波源が存在している可能性がある複数の候補位置pc毎に、当該候補位置pcに存在している可能性がある電波源から発信された電波が衛星#1,#2に到来する時間τc1(t),τc2(t)を算出し、その到来時間τc1(t),τc2(t)を用いて、衛星#1,衛星#2の受信信号s1(t),s2(t)を補償する(衛星#1,衛星#2の高速移動に伴う受信信号s1(t),s2(t)の影響を補償する)。そして、補償後の受信信号c1(t),c2(t)間の内積値cor(pc)を算出するが、内積値が高いことは、類似性が高いことを意味するので、全ての候補位置pcの中で、内積値が最も高くなる候補位置pcを最終的な測位結果として選択する。
これにより、測位精度の向上が図られる。また、レーダパルス等の周期信号であれば、アンビギュイティー位置に基づく補償値を用いても、相関ピークが高くならないため、結果的に、アンビギュイティーの排除も可能となる。
Next, the operation will be described.
As an overview of the positioning device of FIG. 1, for each of a plurality of candidate positions p c which may radio sources is present, originating from the radio wave source that may be present in the candidate position p c Times τ c1 (t) and τ c2 (t) when radio waves arrive at satellites # 1 and # 2 are calculated, and using the arrival times τ c1 (t) and τ c2 (t), satellites # 1 and # 2 Compensate the received signals s 1 (t) and s 2 (t) of # 2 (compensate the influence of the received signals s 1 (t) and s 2 (t) associated with the high-speed movement of satellite # 1 and satellite # 2. ). The received signal c 1 after compensation (t), is calculated the c 2 (t) the inner product values between cor (p c), the higher the inner product value, because it means a high similarity, all among the candidate position p c, selects a candidate position p c where the inner product value is the highest as a result the final positioning.
As a result, the positioning accuracy can be improved. Further, in the case of a periodic signal such as a radar pulse, even if a compensation value based on the ambiguity position is used, the correlation peak does not increase, and as a result, ambiguity can be eliminated.

以下、図1の測位装置の処理内容を具体的に説明する。
まず、未知の電波源から発信された電波に係る送信信号s(t)を下記の式(18)のように定義する。式(18)は、背景技術に記載している式(8)と同様である。

Figure 0005599371
ただし、a(t)は帯域を有する成分であり、ωc=2πfcである。 Hereinafter, the processing content of the positioning apparatus of FIG. 1 is demonstrated concretely.
First, a transmission signal s (t) related to a radio wave transmitted from an unknown radio wave source is defined as in the following equation (18). Expression (18) is the same as Expression (8) described in the background art.
Figure 0005599371
However, a (t) is a component having a bandwidth, which is ω c = 2πf c.

この場合、2機の衛星#1,#2の受信信号s1(t),s2(t)は、下記の式(19),(20)で表される。

Figure 0005599371
ここで、式(19),(20)と背景技術に記載している式(8),(9)との違いは、電波の到来時間TOAであるτ1(t),τ2(t)が時間の関数になっている点である。 In this case, the received signals s 1 (t) and s 2 (t) of the two satellites # 1 and # 2 are expressed by the following equations (19) and (20).
Figure 0005599371
Here, the difference between the formulas (19) and (20) and the formulas (8) and (9) described in the background art is that τ 1 (t) and τ 2 (t) which are radio wave arrival times TOA. Is a function of time.

この場合、時刻tにおけるτ1(t),τ2(t)は、下記の式(21),(22)で表される。

Figure 0005599371
In this case, τ 1 (t) and τ 2 (t) at time t are expressed by the following equations (21) and (22).
Figure 0005599371

以下、2機の衛星#1,#2の受信信号s1(t),s2(t)は、受信側の処理でωhだけダウンコンバートされているものとして考える。

Figure 0005599371
Hereinafter, it is assumed that the received signals s 1 (t) and s 2 (t) of the two satellites # 1 and # 2 are down-converted by ω h in the processing on the receiving side.
Figure 0005599371

衛星#1,#2の移動の影響で、観測時間内で到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAが大きく時間変動する場合、背景技術に記載している式(13)または式(17)で、受信信号s1(t),s2(t)の相関演算を実施しても、相関が積み上がらないため、シャープな相関ピークが得られない。
そこで、この実施の形態1では、受信信号s1(t),s2(t)を移動補償してから内積値を算出する方法を採用する。
即ち、ある測位位置の候補をpcと仮定し、その候補位置pcを用いて、衛星#1,#2の受信信号s1(t),s2(t)が同じなるように補償し、補償後の受信信号c1(t),c2(t)間の内積値を算出する。
この内積値が高ければ、受信信号間の類似度が高いことを意味するので、候補位置pcが正解であれば、正しく補償ができていることになり、高い内積値が得られる。
When the arrival time difference TDOA and the Doppler frequency difference FDOA greatly vary within the observation time due to the movement of the satellites # 1 and # 2, the reception is performed according to Expression (13) or Expression (17) described in the background art. Even if the correlation calculation of the signals s 1 (t) and s 2 (t) is performed, the correlation does not build up, so that a sharp correlation peak cannot be obtained.
Therefore, in the first embodiment, a method of calculating the inner product value after compensating the movement of the received signals s 1 (t) and s 2 (t) is adopted.
That is, assuming the candidate of a determined position and p c, using the candidate position p c, satellite # 1, # 2 of the received signal s 1 (t), s 2 (t) is compensated such that the same becomes The inner product value between the compensated received signals c 1 (t) and c 2 (t) is calculated.
If this inner product value is high, it means that the similarity between the received signals is high. Therefore, if the candidate position pc is correct, it means that compensation has been correctly performed, and a high inner product value can be obtained.

まず、候補位置設定部1は、電波源が存在している可能性がある地表面(外部から与えられる電波源位置候補範囲が示す領域)をグリッド状に分割し、各分割領域を電波源が存在している可能性がある候補位置pcに設定する。
そして、複数の候補位置pcの中から、未だ選択していない任意の候補位置pcを1つ選択して移動補償量計算部2に出力する。
First, the candidate position setting unit 1 divides the ground surface where the radio wave source may exist (the area indicated by the radio wave source position candidate range given from the outside) into a grid shape, and each radio wave source is divided into each divided area. set to which may be present candidate position p c.
Then, the output from a plurality of candidate positions p c, yet any candidate position p c is not selected Select one the movement compensation quantity calculation section 2.

移動補償量計算部2は、候補位置設定部1から1つの候補位置pcを受けると、その候補位置pcに電波源が存在していると仮定し、衛星#1,#2の軌道情報(衛星#1,#2の3次元位置ベクトルps1,ps2)を用いて、その候補位置pcに存在している電波源から発信された電波が衛星#1,#2に到来する時間τc1(t),τc2(t)を算出する。

Figure 0005599371
Movement compensation amount calculation unit 2 receives the one candidate position p c from the candidate position setting unit 1, assuming that the radio wave source is present in the candidate position p c, satellite # 1, # 2 of orbit information using (satellite # 1, # 3-dimensional positions of the two vectors p s1, p s2), the candidate position p radio wave transmitted from the radio wave source is present in c satellite # 1, the time arriving at # 2 τ c1 (t) and τ c2 (t) are calculated.
Figure 0005599371

受信信号移動補償部3は、移動補償量計算部2が到来時間τc1(t),τc2(t)を算出すると、その到来時間τc1(t),τc2(t)を用いて、衛星#1,衛星#2により受信された電波に係る受信信号s1(t),s2(t)を補償する。
ここでは、キャリア周波数ωcが未知の場合を仮定する。
ダウンコンバート周波数ωhは既知であるが、ωh≠ωcであるため、キャリア成分が残っている。
そのため、受信信号移動補償部3は、下記の式(27),(28)のように受信信号s1(t),s2(t)を補償して、補償後の受信信号である補償信号c1(t),c2(t)を出力する。

Figure 0005599371
When the movement compensation amount calculation unit 2 calculates the arrival times τ c1 (t) and τ c2 (t), the received signal movement compensation unit 3 uses the arrival times τ c1 (t) and τ c2 (t), The received signals s 1 (t) and s 2 (t) related to the radio waves received by the satellite # 1 and the satellite # 2 are compensated.
Here, it is assumed that the carrier frequency ω c is unknown.
The down-conversion frequency ω h is known, but since ω h ≠ ω c , the carrier component remains.
Therefore, the received signal movement compensator 3 compensates the received signals s 1 (t) and s 2 (t) as in the following equations (27) and (28), and a compensated signal that is a received signal after compensation: c 1 (t) and c 2 (t) are output.
Figure 0005599371

内積値計算部4は、受信信号移動補償部3から補償信号c1(t),c2(t)を受けると、その補償信号c1(t)と補償信号c2(t)の類似度を評価するため、下記の式(29)に示すように、補償信号c1(t),c2(t)間の内積値cor(pc)を算出する。

Figure 0005599371
When the inner product value calculation unit 4 receives the compensation signals c 1 (t) and c 2 (t) from the received signal movement compensation unit 3, the similarity between the compensation signal c 1 (t) and the compensation signal c 2 (t) , The inner product value cor (p c ) between the compensation signals c 1 (t) and c 2 (t) is calculated as shown in the following equation (29).
Figure 0005599371

このとき、候補位置pcが正解であれば、τc1(t)=τ1(t),τc2(t)=τ2(t)となり、式(27)は、下記の式(30)のように表される。同様に、式(28)は、下記の式(31)のように表される。

Figure 0005599371
この場合、式(29)の内積値は最大値をとる。
Figure 0005599371
At this time, if the candidate position p c is correct, τ c1 (t) = τ 1 (t), τ c2 (t) = τ 2 (t), and the equation (27) is expressed by the following equation (30): It is expressed as Similarly, Expression (28) is expressed as Expression (31) below.
Figure 0005599371
In this case, the inner product value of Expression (29) takes the maximum value.
Figure 0005599371

全候補位置処理終了判定部5は、候補位置設定部1により設定された全ての候補位置pcについて、移動補償量計算部2、受信信号移動補償部3及び内積値計算部4の処理が終了(内積値cor(pc)の算出処理が終了)しているか否かを判定し、全ての候補位置pcについて処理が終了するまで、移動補償量計算部2、受信信号移動補償部3及び内積値計算部4の処理を繰り返し実施させる。
なお、全候補位置処理終了判定部5の指示の下、移動補償量計算部2、受信信号移動補償部3及び内積値計算部4の処理を繰り返し実施する場合、候補位置設定部1が未だ選択していない任意の候補位置pcを1つ選択して移動補償量計算部2に出力する。
All candidate position processing end determining unit 5, for all the candidate positions p c set by the candidate position setting unit 1, the processing of the movement compensation quantity calculation section 2, the received signal motion compensation unit 3 and the inner product value calculating unit 4 ends determines whether (calculation of the inner product value cor (p c) is terminated) are, until the processing for all the candidate positions p c ends, movement compensation quantity calculation section 2, the received signal motion compensation unit 3 and The process of the inner product value calculation unit 4 is repeatedly performed.
Note that when the processes of the movement compensation amount calculation unit 2, the received signal movement compensation unit 3, and the inner product value calculation unit 4 are repeatedly performed under the instruction of the all candidate position processing end determination unit 5, the candidate position setting unit 1 is still selected. and it outputs an arbitrary candidate position p c which is not one selected and the movement compensation quantity calculation section 2.

測位結果出力部6は、候補位置設定部1により設定された全ての候補位置pcについて、内積値cor(pc)の算出処理が終了すると、候補位置設定部1により設定された全ての候補位置pcの中で、内積値計算部4により算出された内積値cor(pc)が最大になる候補位置pcを特定し、その候補位置pcを電波源の測位結果として出力する。
なお、アンビギュイティー位置の補償値は、真の補償値と異なるため、アンビギュイティー位置では、相関ピークが立たず、正解の位置でのみ、相関ピークが立つようになる。
よって、アンビギュイティー位置を排除して、正解の位置のみを測位結果として出力することができる。
Positioning result output unit 6, for all the candidate positions p c set by the candidate position setting unit 1, the calculation of the inner product value cor (p c) is completed, all the candidates set by the candidate position setting unit 1 among the positions p c, the inner product value inner product value calculated by the calculating unit 4 cor (p c) is to identify the candidate position p c becomes maximum, and outputs the candidate location p c as a positioning result of the radio wave sources.
Since the compensation value for the ambiguity position is different from the true compensation value, a correlation peak does not appear at the ambiguity position, and a correlation peak appears only at the correct position.
Therefore, only the correct position can be output as a positioning result by eliminating the ambiguity position.

ここまでは、ωh≠ωcである例を説明したが、ωh=ωcである場合、候補位置pcが正解であれば、τc1(t)=τ1(t),τc2(t)=τ2(t)となり、式(30)は下記の式(33)のように表され、式(31)は下記の式(34)のように表される。

Figure 0005599371
また、信号が正弦波である場合、式(30)は下記の式(35)のように表され、式(31)は下記の式(36)のように表される。
Figure 0005599371
また、ωh=ωcであり、かつ、信号が正弦波である場合、式(30)は下記の式(37)のように表され、式(31)は下記の式(38)のように表される。

Figure 0005599371
Up to this point, an example in which ω h ≠ ω c has been described, but when ω h = ω c , if the candidate position p c is the correct answer, τ c1 (t) = τ 1 (t), τ c2 (T) = τ 2 (t), and the expression (30) is expressed as the following expression (33), and the expression (31) is expressed as the following expression (34).
Figure 0005599371
When the signal is a sine wave, the expression (30) is expressed as the following expression (35), and the expression (31) is expressed as the following expression (36).
Figure 0005599371
Further, when ω h = ω c and the signal is a sine wave, the expression (30) is expressed as the following expression (37), and the expression (31) is expressed as the following expression (38). It is expressed in

Figure 0005599371

この実施の形態1及び後述する実施の形態に共通する事項として、電波源から送信される信号が連続信号であるものとして説明しているが、実際の信号処理では、A/D変換器によりサンプル化された離散信号を扱うので、それぞれの式を以下のように置き換えて、用いる。
(1)受信信号は、s1(k)=s1(t)|t=Δtk,s2(k)=s2(t)|t=Δtk
というように、サンプル周期Δtで離散的に得られる。
(2)補償信号c1(k),c2(k)を生成する際、離散信号では、サンプルの間の情
報が得られないので、例えば、スプライン補間など、何らかの補間処理を用いる。
(3)内積値を演算する式(29)は、下記の式(39)に置き換える。

Figure 0005599371
実際の処理は、以上を置き換えて行えばよく、式(32)に示す内積値の最大値は、下記の式(40)となる。
Figure 0005599371
As a matter common to the first embodiment and later-described embodiments, the signal transmitted from the radio wave source is described as a continuous signal. However, in actual signal processing, the signal is sampled by an A / D converter. Since discrete signals are handled, each expression is replaced as follows.
(1) The received signal is s 1 (k) = s 1 (t) | t = Δtk , s 2 (k) = s 2 (t) | t = Δtk
Thus, it is obtained discretely with the sample period Δt.
(2) When generating the compensation signals c 1 (k) and c 2 (k), since information between samples cannot be obtained with discrete signals, for example, some interpolation processing such as spline interpolation is used.
(3) Expression (29) for calculating the inner product value is replaced with the following expression (39).
Figure 0005599371
The actual processing may be performed by replacing the above, and the maximum value of the inner product value shown in the equation (32) is expressed by the following equation (40).
Figure 0005599371

ただし、以下の点にも留意する必要がある。
(1)式(27)及び式(28)では、図2(a)に示すように、
補償信号c1(t),c2(t)として、TOA及びFOAが零となるような補償を
行っている。
(2)式(27)及び式(28)では、受信信号s1(t),s2(t)から
補償信号c1(t),c2(t)を計算しているが、大事なのは、到来時間τ1(t)
,τ2(t)の差(Δτ12(t)=τ1(t)−τ2(t))のみであるので、
補間処理における時間シフト量を小さく済ませる必要があれば、バイアス成分を除去
して、シフト量を設定すればよい(図2(b)を参照)。
即ち、実際のシフト量は、τ1(t)−b,τ2(t)−bでよい。
(3)式(27)及び式(28)では、受信信号s1(t),s2(t)から
補償信号c1(t),c2(t)を計算しているが、大事なのは、到来時間τ1(t)
,τ2(t)の差(Δτ12(t)=τ1(t)−τ2(t))のみであるので、片方
だけ、Δτ12(t)シフトすればよい(図2(c)を参照)。
例えば、S/Nのより高い信号のみ、補間処理を行えばよい。
However, it is necessary to pay attention to the following points.
(1) In the equations (27) and (28), as shown in FIG.
The compensation signals c 1 (t) and c 2 (t) are compensated so that TOA and FOA become zero.
(2) In equations (27) and (28), the compensation signals c 1 (t) and c 2 (t) are calculated from the received signals s 1 (t) and s 2 (t). , Arrival time τ 1 (t)
, Τ 2 (t) (Δτ 12 (t) = τ 1 (t) −τ 2 (t))
If it is necessary to reduce the time shift amount in the interpolation process, the bias component can be removed and the shift amount set (see FIG. 2B).
That is, the actual shift amount may be τ 1 (t) −b, τ 2 (t) −b.
(3) In equations (27) and (28), the compensation signals c 1 (t) and c 2 (t) are calculated from the received signals s 1 (t) and s 2 (t). , Arrival time τ 1 (t)
, Τ 2 (t) difference (Δτ 12 (t) = τ 1 (t) −τ 2 (t)) only, Δτ 12 (t) need only be shifted by one (FIG. 2 (c)). See).
For example, only the signal having a higher S / N may be subjected to the interpolation process.

以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、電波源が存在している可能性がある地表面(外部から与えられる電波源位置候補範囲が示す領域)をグリッド状に分割し、各分割領域を電波源が存在している可能性がある候補位置pcに設定する候補位置設定部1と、候補位置設定部1により設定された各々の候補位置pcに電波源が存在しているとして、その電波源から発信された電波が衛星#1,#2に到来する時間τc1(t),τc2(t)を算出する移動補償量計算部2と、移動補償量計算部2により算出された到来時間τ1(t),τ2(t)を用いて、衛星#1,#2により受信された電波に係る受信信号s1(t),s2(t)を補償する受信信号移動補償部3と、受信信号移動補償部3による補償後の受信信号である補償信号c1(t),c2(t)間の内積値cor(pc)を算出する内積値計算部4とを設け、測位結果出力部6が、候補位置設定部1により設定された複数の候補位置pcの中で、内積値計算部4により算出された内積値cor(pc)が最大になる候補位置pcを特定し、その候補位置pcを電波源の測位結果として出力するように構成したので、衛星#1,#2の高速移動に伴う測位精度の劣化を招くことなく、電波源の正確な位置を測位することができる効果を奏する。 As apparent from the above, according to the first embodiment, the ground surface where the radio wave source may exist (the area indicated by the radio wave source position candidate range given from the outside) is divided into a grid shape, a candidate position setting unit 1 for setting the candidate position p c which may each divided area radio sources are present, radio source is present in each of the candidate positions p c set by the candidate position setting unit 1 A movement compensation amount calculation unit 2 for calculating times τ c1 (t) and τ c2 (t) when radio waves transmitted from the radio wave source arrive at satellites # 1 and # 2, and a movement compensation amount calculation unit Using the arrival times τ 1 (t) and τ 2 (t) calculated according to 2, the received signals s 1 (t) and s 2 (t) related to the radio waves received by the satellites # 1 and # 2 are compensated. Received signal movement compensator 3 and a compensation signal that is a received signal after compensation by received signal movement compensator 3. c 1 (t), the inner product value calculating unit 4 is provided for calculating c 2 (t) is the inner product values between cor (p c), the positioning result output unit 6, a plurality of which are set by the candidate position setting unit 1 among the candidate positions p c, the inner product value calculating unit 4 inner product values calculated by cor (p c) is to identify the candidate position p c becomes maximum, and outputs the candidate location p c as a positioning result of the radio wave source Since it comprised in this way, there exists an effect which can position the exact position of a radio wave source, without causing the deterioration of the positioning accuracy accompanying satellite # 1 and # 2 moving at high speed.

なお、この実施の形態1では、2機の衛星#1,#2が電波源から発信された電波を受信するものを示したが、3機以上の衛星が電波源から発信された電波を受信するようにしてもよい。
例えば、3機の衛星#1,#2,#3が電波源から発信された電波を受信する場合、電波が衛星#1,#2,#3に到来する時間τ1(t),τ2(t),τ3(t)を算出するとともに、その到来時間τ1(t),τ2(t),τ3(t)を用いて、衛星#1,#2,#3の受信信号s1(t),s2(t),s3(t)を補償し、補償信号c1(t),c2(t)間の内積値cor1(pc)と、補償信号c2(t),c3(t)間の内積値cor2(pc)と、補償信号c3(t),c1(t)間の内積値cor3(pc)とを算出する。
そして、複数の候補位置pcの中で、例えば、内積値の総和(cor1(pc)+cor2(pc)+cor3(pc))が最大になる候補位置pcを特定し、その候補位置pcを電波源の測位結果として出力するようにする。
In the first embodiment, two satellites # 1 and # 2 receive radio waves transmitted from radio sources. However, three or more satellites receive radio waves transmitted from radio sources. You may make it do.
For example, when three satellites # 1, # 2, and # 3 receive radio waves transmitted from radio sources, the time τ 1 (t), τ 2 when the radio waves arrive at satellites # 1, # 2, and # 3 (T), τ 3 (t) are calculated, and the received signals of the satellites # 1, # 2, # 3 are used by using the arrival times τ 1 (t), τ 2 (t), τ 3 (t). s 1 (t), s 2 (t), to compensate s 3 a (t), and the compensation signal c 1 (t), c 2 (t) inner product value cor 1 (p c) between the compensation signal c 2 (t), calculates c 3 (t) and the inner product value cor 2 (p c) between the compensation signal c 3 (t), c 1 (t) inner product between cor 3 and (p c).
The identified among a plurality of candidate positions p c, for example, the sum of the inner product value (cor 1 (p c) + cor 2 (p c) + cor 3 (p c)) is maximized candidate position p c, as a candidate position p c is output as the positioning result of the radio wave sources.

実施の形態2.
この実施の形態2の測位装置の構成は、上記実施の形態1の測位装置と同様であるが、移動補償の方法が異なっている。
ここでは、キャリア周波数fcが既知であるとして、受信信号移動補償部3が、そのキャリア周波数fcを用いて、移動補償を行う方法を説明する。
Embodiment 2. FIG.
The configuration of the positioning device according to the second embodiment is the same as that of the positioning device according to the first embodiment, but the method of movement compensation is different.
Here, as the carrier frequency f c is known and the received signal movement compensation section 3, by using the carrier frequency f c, is described a method of performing motion compensation.

以下、衛星#1,#2の受信信号s1(t),s2(t)は、ある周波数帯でωhだけダウンコンバートされているものとする。

Figure 0005599371
Hereinafter, it is assumed that the received signals s 1 (t) and s 2 (t) of the satellites # 1 and # 2 are down-converted by ω h in a certain frequency band.
Figure 0005599371

衛星#1,#2の受信信号s1(t),s2(t)が同じ信号となるように補償すると、補償信号c1(t),c2(t)は、下記の式(43),(44)のようになる。

Figure 0005599371
式(43),(44)では、キャリア周波数ωcが既知であるとして、キャリア成分を除去するためのe-j(ωc-ωd)t項による乗算を加えている。 When the received signals s 1 (t) and s 2 (t) of the satellites # 1 and # 2 are compensated to be the same signal, the compensation signals c 1 (t) and c 2 (t) are expressed by the following equation (43) ), (44).
Figure 0005599371
In the equations (43) and (44), assuming that the carrier frequency ω c is known, multiplication by an e −j (ωc−ωd) t term for removing the carrier component is added.

式(43),(44)において、補償項が正しい場合、pc=p0であるため、式(43)は下記の式(45)となり、式(44)は下記の式(46)となる。

Figure 0005599371
この場合、内積値cor(pc)は、下記の式(47)となり、最大値をとる。
Figure 0005599371
In the equations (43) and (44), when the compensation term is correct, p c = p 0 , so the equation (43) becomes the following equation (45), and the equation (44) becomes the following equation (46). Become.
Figure 0005599371
In this case, the inner product value cor (p c), the following equation (47), and a maximum value.
Figure 0005599371

逆に補償項が正しくない場合、式(29)は低い値をとる。この性質を利用し、電波源の候補位置pcについて、式(43)及び式(44)を計算して内積値cor(pc)を評価し、その内積値cor(pc)が最大になる候補位置pcを測位位置として出力する。
なお、信号が無変調連続波(CW)である場合、式(45),(46)は、下記の式(48),(49)となる。

Figure 0005599371
Conversely, if the compensation term is incorrect, equation (29) takes a low value. Utilizing this property, the candidate positions p c of the radio sources, equation (43) and by calculating the equation (44) to evaluate the inner product value cor (p c), to the inner product value cor (p c) maximum the become candidate positions p c and outputs as a located position.
When the signal is a non-modulated continuous wave (CW), the equations (45) and (46) become the following equations (48) and (49).
Figure 0005599371

実施の形態3.
図3はこの発明の実施の形態3による測位装置を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
相関値計算部11は受信信号移動補償部3による補償後の受信信号c1(t),c2(t)間の2次元相関値ccf(τ,f)を算出する処理を実施する。なお、相関値計算部11は2次元相関値算出手段を構成している。
ピーク検出部12は相関値計算部11により算出された2次元相関値ccf(τ,f)が最大となる到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAを検出する処理を実施する。
Embodiment 3 FIG.
3 is a block diagram showing a positioning apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
The correlation value calculation unit 11 performs a process of calculating a two-dimensional correlation value ccf (τ, f) between the reception signals c 1 (t) and c 2 (t) after compensation by the reception signal movement compensation unit 3. The correlation value calculation unit 11 constitutes a two-dimensional correlation value calculation unit.
The peak detection unit 12 performs a process of detecting the arrival time difference TDOA and the Doppler frequency difference FDOA in which the two-dimensional correlation value ccf (τ, f) calculated by the correlation value calculation unit 11 is maximum.

全候補位置処理終了判定部13は候補位置設定部1により設定された全ての候補位置pcについて、移動補償量計算部2、受信信号移動補償部3、相関値計算部11及びピーク検出部12の処理が終了しているか否かを判定し、全ての候補位置pcについて処理が終了するまで、移動補償量計算部2、受信信号移動補償部3、相関値計算部11及びピーク検出部12の処理を繰り返し実施させる。
測位結果出力部14は候補位置設定部1により設定された複数の候補位置pcの中で、ピーク検出部12により検出された到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAが最も高い候補位置pcを特定し、その候補位置pcを電波源の測位結果として出力する処理を実施する。なお、測位結果出力部14は測位結果出力手段を構成している。
All candidate position processing end determining unit 13 for all candidate positions p c set by the candidate position setting unit 1, the movement compensation quantity calculation section 2, the received signal movement compensation section 3, the correlation value calculation section 11 and the peak detector 12 determines whether processing for has been completed, until the processing for all the candidate positions p c ends, movement compensation quantity calculation section 2, the received signal movement compensation section 3, the correlation value calculation section 11 and the peak detector 12 Repeat the process.
Positioning result output unit 14 among a plurality of candidate positions p c set by the candidate position setting unit 1, identifies the detected arrival time difference TDOA and Doppler frequency differences FDOA highest candidate positions p c by the peak detector 12 and, performing the process of outputting the candidate position p c as a positioning result of the radio wave sources. The positioning result output unit 14 constitutes positioning result output means.

図3の例では、測位装置の構成要素である候補位置設定部1、移動補償量計算部2、受信信号移動補償部3、相関値計算部11、ピーク検出部12、全候補位置処理終了判定部13及び測位結果出力部14のそれぞれが専用のハードウェア(例えば、CPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど)で構成されているものを想定しているが、測位装置がコンピュータで構成されていてもよい。
測位装置がコンピュータで構成されている場合、候補位置設定部1、移動補償量計算部2、受信信号移動補償部3、相関値計算部11、ピーク検出部12、全候補位置処理終了判定部13及び測位結果出力部14の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
In the example of FIG. 3, the candidate position setting unit 1, the movement compensation amount calculation unit 2, the received signal movement compensation unit 3, the correlation value calculation unit 11, the peak detection unit 12, and all candidate position processing end determinations that are components of the positioning device. It is assumed that each of the unit 13 and the positioning result output unit 14 is configured by dedicated hardware (for example, a semiconductor integrated circuit on which a CPU is mounted, or a one-chip microcomputer). May be configured by a computer.
When the positioning device is configured by a computer, the candidate position setting unit 1, the movement compensation amount calculation unit 2, the received signal movement compensation unit 3, the correlation value calculation unit 11, the peak detection unit 12, and the all candidate position processing end determination unit 13 The program describing the processing contents of the positioning result output unit 14 may be stored in the memory of the computer, and the CPU of the computer may execute the program stored in the memory.

次に動作について説明する。
候補位置設定部1は、上記実施の形態1と同様に、電波源が存在している可能性がある地表面(外部から与えられる電波源位置候補範囲が示す領域)をグリッド状に分割し、各分割領域を電波源が存在している可能性がある候補位置pcに設定する。
そして、複数の候補位置pcの中から、未だ選択していない任意の候補位置pcを1つ選択して移動補償量計算部2に出力する。
Next, the operation will be described.
As in the first embodiment, the candidate position setting unit 1 divides the ground surface where the radio wave source may exist (the area indicated by the radio wave source position candidate range given from the outside) into a grid shape, set the candidate position p c which may each divided area radio sources are present.
Then, the output from a plurality of candidate positions p c, yet any candidate position p c is not selected Select one the movement compensation quantity calculation section 2.

移動補償量計算部2は、候補位置設定部1から1つの候補位置pcを受けると、上記実施の形態1と同様に、その候補位置pcに電波源が存在していると仮定し、衛星#1,#2の軌道情報(衛星#1,#2の3次元位置ベクトルps1,ps2)を用いて、その候補位置pcに存在している電波源から発信された電波が衛星#1,#2に到来する時間τc1(t),τc2(t)を算出する(式(25),(26)を参照)。 Movement compensation amount calculation unit 2 receives the one candidate position p c from the candidate position setting unit 1, as in the first embodiment, assuming that the radio source to the candidate position p c is present, satellite # 1, # 2 of orbit information using the (satellite # 1, # 2 of the three-dimensional position vector p s1, p s2), the candidate position p radio wave transmitted from the radio wave source is present in c satellite Times τ c1 (t) and τ c2 (t) arriving at # 1 and # 2 are calculated (see formulas (25) and (26)).

受信信号移動補償部3は、移動補償量計算部2が到来時間τc1(t),τc2(t)を算出すると、上記実施の形態1と同様に、その到来時間τc1(t),τc2(t)を用いて、衛星#1,衛星#2により受信された電波に係る受信信号s1(t),s2(t)を補償して、補償後の受信信号である補償信号c1(t),c2(t)を出力する(式(27),(28)を参照)。 Received signal movement compensator 3, the movement compensation quantity calculation section 2 is arrival time tau c1 (t), calculating the tau c2 (t), as in the first embodiment, the arrival time tau c1 (t), Using τ c2 (t), the received signals s 1 (t) and s 2 (t) related to the radio waves received by the satellite # 1 and the satellite # 2 are compensated, and a compensated signal that is a compensated received signal c 1 (t) and c 2 (t) are output (see equations (27) and (28)).

相関値計算部11は、受信信号移動補償部3から補償信号c1(t),c2(t)を受けると、下記の式(50)に示すように、その補償信号c1(t),c2(t)間の2次元相関値ccf(τ,f)を算出する。

Figure 0005599371
この2次元相関は、下記の式(51)において、τがTDOA、fがFDOAであるときにピークを有し、その他の場合は、低い値をとる。
よって、相関ピークにおけるτがTDOA、fがFDOAとなる。
Figure 0005599371
When the correlation value calculation unit 11 receives the compensation signals c 1 (t) and c 2 (t) from the reception signal movement compensation unit 3, as shown in the following formula (50), the correlation signal c 1 (t) , C 2 (t), a two-dimensional correlation value ccf (τ, f) is calculated.
Figure 0005599371
This two-dimensional correlation has a peak when τ is TDOA and f is FDOA in the following formula (51), and takes a low value in other cases.
Therefore, τ at the correlation peak is TDOA, and f is FDOA.
Figure 0005599371

ピーク検出部12は、相関値計算部11が2次元相関値ccf(τ,f)を算出すると、その2次元相関値ccf(τ,f)が最大となる到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAを検出する。即ち、相関ピークにおけるτを到来時間差TDOAとして検出し、相関ピークにおけるfをドップラー周波数差FDOAとして検出する。
この実施の形態1では、補償信号c1(t),c2(t)を計算してから、その補償信号c1(t),c2(t)間の2次元相関値ccf(τ,f)を算出して、相関ピークを検出しているが、この場合、相関ピークが原点に立つので、相関ピークを検出することは、上記実施の形態1のように、補償信号c1(t),c2(t)間の内積値を計算することに相当する。
When the correlation value calculation unit 11 calculates the two-dimensional correlation value ccf (τ, f), the peak detection unit 12 calculates the arrival time difference TDOA and Doppler frequency difference FDOA that maximize the two-dimensional correlation value ccf (τ, f). To detect. That is, τ at the correlation peak is detected as the arrival time difference TDOA, and f at the correlation peak is detected as the Doppler frequency difference FDOA.
In the first embodiment, the compensation signal c 1 (t), after calculating the c 2 (t), the compensation signal c 1 (t), 2-dimensional correlation value between c 2 (t) ccf (τ , f) is calculated and the correlation peak is detected. In this case, since the correlation peak stands at the origin, the detection of the correlation peak is performed by the compensation signal c 1 (t ), C 2 (t) is equivalent to calculating the inner product value.

全候補位置処理終了判定部13は、候補位置設定部1により設定された全ての候補位置pcについて、移動補償量計算部2、受信信号移動補償部3、相関値計算部11及びピーク検出部12の処理が終了(相関ピークの検出処理が終了)しているか否かを判定し、全ての候補位置pcについて処理が終了するまで、移動補償量計算部2、受信信号移動補償部3、相関値計算部11及びピーク検出部12の処理を繰り返し実施させる。
なお、全候補位置処理終了判定部13の指示の下、移動補償量計算部2、受信信号移動補償部3、相関値計算部11及びピーク検出部12の処理を繰り返し実施する場合、候補位置設定部1が未だ選択していない任意の候補位置pcを1つ選択して移動補償量計算部2に出力する。
All candidate position processing end determining unit 13, for all the candidate positions p c set by the candidate position setting unit 1, the movement compensation quantity calculation section 2, the received signal movement compensation section 3, the correlation value calculation section 11 and the peak detector for 12 ends and determines whether or not (detection processing of the correlation peak is complete) and, until the processing for all the candidate positions p c ends, movement compensation quantity calculation section 2, the received signal movement compensation section 3, The processing of the correlation value calculation unit 11 and the peak detection unit 12 is repeatedly performed.
In the case where the processes of the movement compensation amount calculation unit 2, the received signal movement compensation unit 3, the correlation value calculation unit 11, and the peak detection unit 12 are repeatedly performed under the instruction of the all candidate position processing end determination unit 13, the candidate position setting is performed. any candidate position p c where part 1 has not yet selected one selects and outputs the movement compensation quantity calculation section 2.

測位結果出力部14は、候補位置設定部1により設定された全ての候補位置pcについて、相関ピークの検出処理が終了すると、候補位置設定部1により設定された全ての候補位置pcの中で、ピーク検出部12により検出された到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAが最も高い候補位置pcを特定し、その候補位置pcを電波源の測位結果として出力する。
なお、アンビギュイティー位置の補償値は、真の補償値と異なるため、アンビギュイティー位置では、相関ピークが立たず、正解の位置でのみ、相関ピークが立つようになる。
よって、アンビギュイティー位置を排除して、正解の位置のみを測位結果として出力することができる。
Positioning result output unit 14, for all the candidate positions p c set by the candidate position setting unit 1, the detection processing of the correlation peak is ended, among all the candidate positions p c set by the candidate position setting unit 1 in, time difference of arrival is detected TDOA and Doppler frequency difference FDOA is to identify the highest candidate position p c by the peak detector 12, and outputs the candidate location p c as a positioning result of the radio wave sources.
Since the compensation value for the ambiguity position is different from the true compensation value, a correlation peak does not appear at the ambiguity position, and a correlation peak appears only at the correct position.
Therefore, only the correct position can be output as a positioning result by eliminating the ambiguity position.

以上で明らかなように、この実施の形態3によれば、電波源が存在している可能性がある地表面(外部から与えられる電波源位置候補範囲が示す領域)をグリッド状に分割し、各分割領域を電波源が存在している可能性がある候補位置pcに設定する候補位置設定部1と、候補位置設定部1により設定された各々の候補位置pcに電波源が存在しているとして、その電波源から発信された電波が衛星#1,#2に到来する時間τc1(t),τc2(t)を算出する移動補償量計算部2と、移動補償量計算部2により算出された到来時間τ1(t),τ2(t)を用いて、衛星#1,#2により受信された電波に係る受信信号s1(t),s2(t)を補償する受信信号移動補償部3と、受信信号移動補償部3による補償後の受信信号である補償信号c1(t),c2(t)間の2次元相関値ccf(τ,f)を算出する相関値計算部11と、相関値計算部11により算出された2次元相関値ccf(τ,f)が最大となる到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAを検出するピーク検出部12とを設け、測位結果出力部14が、候補位置設定部1により設定された複数の候補位置pcの中で、ピーク検出部12により検出された到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAが最も高い候補位置pcを特定し、その候補位置pcを電波源の測位結果として出力するように構成したので、衛星#1,#2の高速移動に伴う測位精度の劣化を招くことなく、電波源の正確な位置を測位することができる効果を奏する。 As apparent from the above, according to the third embodiment, the ground surface where the radio wave source may exist (the area indicated by the radio wave source position candidate range given from the outside) is divided into a grid shape, a candidate position setting unit 1 for setting the candidate position p c which may each divided area radio sources are present, radio source is present in each of the candidate positions p c set by the candidate position setting unit 1 A movement compensation amount calculation unit 2 for calculating times τ c1 (t) and τ c2 (t) when radio waves transmitted from the radio wave source arrive at satellites # 1 and # 2, and a movement compensation amount calculation unit Using the arrival times τ 1 (t) and τ 2 (t) calculated according to 2, the received signals s 1 (t) and s 2 (t) related to the radio waves received by the satellites # 1 and # 2 are compensated. Received signal movement compensator 3 and a compensation signal that is a received signal after compensation by received signal movement compensator 3. c 1 (t), c 2 (t) 2 -dimensional correlation value ccf between (tau, f) the correlation value calculation unit 11 for calculating the two-dimensional correlation value ccf calculated by the correlation value calculation section 11 (tau, f) is provided and a peak detector 12 for detecting the arrival time difference TDOA and Doppler frequency difference FDOA becomes maximum, the positioning result output section 14, among the plurality of candidate positions p c set by the candidate position setting unit 1 identifies the highest candidate position p c is the arrival time difference TDOA and Doppler frequency differences FDOA detected by the peak detection unit 12, and then, is output the candidate position p c as a positioning result of the radio wave sources, satellite # There is an effect that the accurate position of the radio wave source can be measured without degrading the positioning accuracy accompanying the high-speed movement of # 1 and # 2.

なお、この実施の形態3では、2機の衛星#1,#2が電波源から発信された電波を受信するものを示したが、上記実施の形態1と同様に、3機以上の衛星が電波源から発信された電波を受信するようにしてもよい。
例えば、3機の衛星#1,#2,#3が電波源から発信された電波を受信する場合、電波が衛星#1,#2,#3に到来する時間τ1(t),τ2(t),τ3(t)を算出するとともに、その到来時間τ1(t),τ2(t),τ3(t)を用いて、衛星#1,#2,#3の受信信号s1(t),s2(t),s3(t)を補償し、補償信号c1(t),c2(t)間の2次元相関値ccf1(τ,f)が最大となる到来時間差TDOA1及びドップラー周波数差FDOA1、補償信号c2(t),c3(t)間の2次元相関値ccf2(τ,f)が最大となる到来時間差TDOA2及びドップラー周波数差FDOA2、及び補償信号c3(t),c1(t)間の2次元相関値ccf3(τ,f)が最大となる到来時間差TDOA3及びドップラー周波数差FDOA3を検出する。
そして、複数の候補位置pcの中で、例えば、到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAの総和(TDOA1+TDOA2+TDOA3,FDOA1+FDOA2+FDOA3)が最大になる候補位置pcを特定し、その候補位置pcを電波源の測位結果として出力するようにする。
In the third embodiment, two satellites # 1 and # 2 receive radio waves transmitted from a radio wave source. However, as in the first embodiment, three or more satellites are used. You may make it receive the electromagnetic wave transmitted from the radio wave source.
For example, when three satellites # 1, # 2, and # 3 receive radio waves transmitted from radio sources, the time τ 1 (t), τ 2 when the radio waves arrive at satellites # 1, # 2, and # 3 (T), τ 3 (t) are calculated, and the received signals of the satellites # 1, # 2, # 3 are used by using the arrival times τ 1 (t), τ 2 (t), τ 3 (t). s 1 (t), s 2 (t), s 3 (t) are compensated, and the two-dimensional correlation value ccf 1 (τ, f) between the compensation signals c 1 (t) and c 2 (t) is maximum. The arrival time difference TDOA 1 and the Doppler frequency difference FDOA 1 , and the arrival time difference TDOA 2 and the Doppler frequency difference at which the two-dimensional correlation value ccf 2 (τ, f) between the compensation signals c 2 (t) and c 3 (t) is maximized. FDOA 2, and the compensation signal c 3 (t), c 1 (t) 2 -dimensional correlation value between ccf 3 (τ, f) the arrival time difference TDOA 3 and Doppler is maximum To detect the wave number difference FDOA 3.
Then, among the plurality of candidate positions p c, for example, the sum of the arrival time difference TDOA and Doppler frequency differences FDOA (TDOA 1 + TDOA 2 + TDOA 3, FDOA 1 + FDOA 2 + FDOA 3) is to identify the candidate position p c of maximum , so as to output the candidate position p c as a positioning result of the radio wave sources.

実施の形態4.
図4はこの発明の実施の形態4による測位装置を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
粗測位部21は衛星#1,#2により受信された電波に係る受信信号s1(t),s2(t)と衛星#1,#2の軌道情報を用いて、その受信信号s1(t),s2(t)間の2次元相関値を算出し、2次元相関値のピークを検出することで、電波源が存在している位置の粗測位を実施する。なお、粗測位部21は粗測位手段を構成している。
Embodiment 4 FIG.
4 is a block diagram showing a positioning apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
The coarse positioning unit 21 uses the received signals s 1 (t) and s 2 (t) related to the radio waves received by the satellites # 1 and # 2 and the orbit information of the satellites # 1 and # 2, and receives the received signal s 1. By calculating the two-dimensional correlation value between (t) and s 2 (t) and detecting the peak of the two-dimensional correlation value, rough positioning of the position where the radio wave source exists is performed. The coarse positioning unit 21 constitutes a coarse positioning means.

電波源位置候補範囲設定部22は粗測位部21により粗測位された位置の周辺の範囲を電波源位置候補範囲(電波源が存在している可能性がある地表面)に設定し、その電波源位置候補範囲を候補位置設定部1に出力する処理を実施する。
なお、候補位置設定部1及び電波源位置候補範囲設定部22から候補位置設定手段が構成されている。
The radio wave source position candidate range setting unit 22 sets the range around the position roughly measured by the coarse positioning unit 21 to the radio wave source position candidate range (the ground surface where the radio wave source may exist). A process of outputting the source position candidate range to the candidate position setting unit 1 is performed.
The candidate position setting unit 1 and the radio wave source position candidate range setting unit 22 constitute candidate position setting means.

図4では、粗測位部21及び電波源位置候補範囲設定部22が図1の測位装置に適用されている例を示しているが、粗測位部21及び電波源位置候補範囲設定部22が図3の測位装置に適用されていてもよい。   4 shows an example in which the coarse positioning unit 21 and the radio source position candidate range setting unit 22 are applied to the positioning apparatus of FIG. 1, the rough positioning unit 21 and the radio source position candidate range setting unit 22 are illustrated. 3 positioning devices may be applied.

次に動作について説明する。
粗測位部21は、衛星#1,#2により受信された電波に係る受信信号s1(t),s2(t)と衛星#1,#2の軌道情報を用いて、その受信信号s1(t),s2(t)間の2次元相関値を算出する。即ち、背景技術に記載している式(13)で表される2次元相関値ccf(τ,f)を算出する。
粗測位部21は、2次元相関値ccf(τ,f)を算出すると、その2次元相関値ccf(τ,f)のピークを検出して、2次元相関値ccf(τ,f)が最大となる到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAを検出する。
Next, the operation will be described.
The coarse positioning unit 21 uses the received signals s 1 (t) and s 2 (t) related to the radio waves received by the satellites # 1 and # 2 and the orbit information of the satellites # 1 and # 2, and receives the received signal s. A two-dimensional correlation value between 1 (t) and s 2 (t) is calculated. That is, the two-dimensional correlation value ccf (τ, f) represented by Expression (13) described in the background art is calculated.
After calculating the two-dimensional correlation value ccf (τ, f), the coarse positioning unit 21 detects the peak of the two-dimensional correlation value ccf (τ, f), and the two-dimensional correlation value ccf (τ, f) is the maximum. The arrival time difference TDOA and the Doppler frequency difference FDOA are detected.

粗測位部21は、到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAを検出すると、その到来時間差TDOA及びドップラー周波数差FDOAを背景技術に記載している式(5),(6)に代入して、式(5),(6),(7)の連立方程式を電波源の3次元位置ベクトルp0について解くことにより、電波源の3次元位置を粗測位する。
なお、2次元相関値ccf(τ,f)のピークは、上述したように、低い可能性があるが、この2次元相関値ccf(τ,f)から正確な位置を測位するのではなく、電波源位置候補範囲を限定する目的で、3次元位置の粗測位に利用する分には、ピークが立っていれば、測位精度の劣化を招くことはない。
When the coarse positioning unit 21 detects the arrival time difference TDOA and the Doppler frequency difference FDOA, the coarse positioning unit 21 substitutes the arrival time difference TDOA and the Doppler frequency difference FDOA into Equations (5) and (6) described in the background art, The three-dimensional position of the radio wave source is roughly determined by solving the simultaneous equations 5), (6), and (7) with respect to the three-dimensional position vector p 0 of the radio wave source.
Although the peak of the two-dimensional correlation value ccf (τ, f) may be low as described above, the accurate position is not determined from the two-dimensional correlation value ccf (τ, f). For the purpose of limiting the radio wave source position candidate range, as long as a peak is provided for use in rough positioning of the three-dimensional position, the positioning accuracy is not deteriorated.

電波源位置候補範囲設定部22は、粗測位部21が電波源の3次元位置を粗測位すると、その3次元位置を含む周辺の範囲を電波源位置候補範囲(電波源が存在している可能性がある地表面)に設定し、その電波源位置候補範囲を候補位置設定部1に出力する。
候補位置設定部1は、電波源位置候補範囲設定部22から電波源位置候補範囲を受けると、その電波源位置候補範囲が示す領域をグリッド状に分割し、各分割領域を電波源が存在している可能性がある候補位置pcに設定する。
そして、複数の候補位置pcの中から、未だ選択していない任意の候補位置pcを1つ選択して移動補償量計算部2に出力する。
以下の処理内容は、上記実施の形態1〜3と同様であるため説明を省略する。
When the coarse positioning unit 21 roughly measures the three-dimensional position of the radio wave source, the radio wave source position candidate range setting unit 22 converts the surrounding range including the three-dimensional position into the radio wave source position candidate range (the radio wave source may exist). The radio wave source position candidate range is output to the candidate position setting unit 1.
When the candidate position setting unit 1 receives the radio source position candidate range from the radio source position candidate range setting unit 22, the candidate position setting unit 1 divides the region indicated by the radio source position candidate range into a grid shape, and the radio source exists in each divided region. possibility is to set a certain candidate position p c.
Then, the output from a plurality of candidate positions p c, yet any candidate position p c is not selected Select one the movement compensation quantity calculation section 2.
Since the following processing contents are the same as those in the first to third embodiments, description thereof will be omitted.

以上で明らかなように、この実施の形態4によれば、衛星#1,#2により受信された電波に係る受信信号s1(t),s2(t)と衛星#1,#2の軌道情報を用いて、その受信信号s1(t),s2(t)間の2次元相関値を算出し、2次元相関値のピークを検出することで、電波源が存在している位置を粗測位する粗測位部21を設け、電波源位置候補範囲設定部22が、粗測位部21により粗測位された位置の周辺の範囲を電波源位置候補範囲に設定し、その電波源位置候補範囲を候補位置設定部1に出力するように構成したので、電波源の位置の探索範囲が制限されて、測位装置の演算負荷が軽減される効果が得られる。 As is apparent from the above, according to the fourth embodiment, the received signals s 1 (t) and s 2 (t) related to the radio waves received by the satellites # 1 and # 2 and the satellites # 1 and # 2 A position where the radio wave source exists by calculating a two-dimensional correlation value between the received signals s 1 (t) and s 2 (t) using the orbit information and detecting a peak of the two-dimensional correlation value. The radio source position candidate range setting unit 22 sets a range around the position roughly positioned by the coarse positioning unit 21 as a radio source position candidate range, and the radio source position candidate. Since the range is output to the candidate position setting unit 1, the search range of the position of the radio wave source is limited, and the calculation load of the positioning device can be reduced.

実施の形態5.
上記実施の形態4では、粗測位部21により粗測位された位置の周辺の範囲を電波源位置候補範囲に設定するものを示したが、アンビギュイティーの影響で2次元相関値のピークが複数検出されて、電波源が存在している位置が複数粗測位される場合がある。
このように複数の位置が粗測位される場合、電波源位置候補範囲設定部22が、粗測位部21により粗測位された各位置の周辺の範囲をそれぞれ電波源位置候補範囲に設定するようにする。
この場合、候補位置設定部1は、電波源位置候補範囲設定部22により設定された複数の電波源位置候補範囲が示す領域をそれぞれグリッド状に分割し、それぞれの各分割領域を電波源が存在している可能性がある候補位置pcに設定する。
これにより、上記実施の形態4よりも、電波源の位置の探索範囲が広がってしまうが、上記実施の形態1〜3よりは、電波源の位置の探索範囲を制限することができる。また、アンビギュイティー位置を排除することができる。
Embodiment 5 FIG.
In the fourth embodiment, the range around the position roughly measured by the coarse positioning unit 21 is set as the radio wave source position candidate range. However, there are a plurality of two-dimensional correlation value peaks due to the influence of ambiguity. In some cases, a plurality of positions where the radio wave source is detected are roughly measured.
When a plurality of positions are roughly measured in this way, the radio wave source position candidate range setting unit 22 sets a range around each position roughly measured by the coarse positioning unit 21 as a radio wave source position candidate range. To do.
In this case, the candidate position setting unit 1 divides the areas indicated by the plurality of radio source position candidate ranges set by the radio source position candidate range setting unit 22 in a grid shape, and the radio sources exist in the respective divided areas. set the candidate position p c where there is likely to be.
Thereby, although the search range of the position of the radio wave source is wider than that of the fourth embodiment, the search range of the position of the radio wave source can be limited as compared with the first to third embodiments. Also, the ambiguity position can be eliminated.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。   In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .

1 候補位置設定部(候補位置設定手段)、2 移動補償量計算部(到来時間算出手段)、3 受信信号移動補償部(受信信号補償手段)、4 内積値計算部(内積値算出手段)、5 全候補位置処理終了判定部、6 測位結果出力部(測位結果出力手段)、11 相関値計算部(2次元相関値算出手段)、12 ピーク検出部、13 全候補位置処理終了判定部、14 測位結果出力部(測位結果出力手段)、21 粗測位部(粗測位手段)、22 電波源位置候補範囲設定部(候補位置設定手段)、51 相関値計算部、52 ピーク検出部、53 測位部。   1 candidate position setting section (candidate position setting means), 2 movement compensation amount calculation section (arrival time calculation means), 3 received signal movement compensation section (received signal compensation means), 4 inner product value calculation section (inner product value calculation means), 5 all candidate position processing end determination unit, 6 positioning result output unit (positioning result output unit), 11 correlation value calculation unit (two-dimensional correlation value calculation unit), 12 peak detection unit, 13 all candidate position processing end determination unit, 14 Positioning result output unit (positioning result output unit), 21 Coarse positioning unit (coarse positioning unit), 22 Radio wave source position candidate range setting unit (candidate position setting unit), 51 Correlation value calculation unit, 52 Peak detection unit, 53 Positioning unit .

Claims (4)

位置が未知の電波源が存在している可能性がある複数の候補位置を設定する候補位置設定手段と、上記候補位置設定手段により設定された各々の候補位置に上記電波源が存在しているとして、上記電波源から発信された電波が複数の衛星に到来する時間を算出する到来時間算出手段と、上記到来時間算出手段により算出された到来時間を用いて、上記複数の衛星により受信された電波に係る受信信号を補償する受信信号補償手段と、上記受信信号補償手段により補償された複数の受信信号間の内積値を算出する内積値算出手段と、上記候補位置設定手段により設定された複数の候補位置の中で、上記内積値算出手段により算出された内積値が最大になる候補位置を特定し、上記候補位置を上記電波源の測位結果として出力する測位結果出力手段とを備えた測位装置。   Candidate position setting means for setting a plurality of candidate positions where a radio wave source having an unknown position may exist, and the radio wave source exists at each candidate position set by the candidate position setting means. The arrival time calculation means for calculating the time when the radio wave transmitted from the radio wave source arrives at a plurality of satellites and the arrival time calculated by the arrival time calculation means are received by the plurality of satellites. Reception signal compensation means for compensating a reception signal related to radio waves, inner product value calculation means for calculating an inner product value between a plurality of reception signals compensated by the reception signal compensation means, and a plurality of values set by the candidate position setting means A positioning result output unit that specifies a candidate position where the inner product value calculated by the inner product value calculating means is the largest among the candidate positions and outputs the candidate position as a positioning result of the radio wave source. Positioning device provided with a door. 位置が未知の電波源が存在している可能性がある複数の候補位置を設定する候補位置設定手段と、上記候補位置設定手段により設定された各々の候補位置に上記電波源が存在しているとして、上記電波源から発信された電波が複数の衛星に到来する時間を算出する到来時間算出手段と、上記到来時間算出手段により算出された到来時間を用いて、上記複数の衛星により受信された電波に係る受信信号を補償する受信信号補償手段と、上記受信信号補償手段により補償された複数の受信信号間の2次元相関値を算出する2次元相関値算出手段と、上記候補位置設定手段により設定された複数の候補位置の中で、上記2次元相関値算出手段により算出された2次元相関値が最大になる候補位置を特定し、上記候補位置を上記電波源の測位結果として出力する測位結果出力手段とを備えた測位装置。   Candidate position setting means for setting a plurality of candidate positions where a radio wave source having an unknown position may exist, and the radio wave source exists at each candidate position set by the candidate position setting means. The arrival time calculation means for calculating the time when the radio wave transmitted from the radio wave source arrives at a plurality of satellites and the arrival time calculated by the arrival time calculation means are received by the plurality of satellites. A reception signal compensation means for compensating a reception signal related to a radio wave; a two-dimensional correlation value calculation means for calculating a two-dimensional correlation value between a plurality of reception signals compensated by the reception signal compensation means; and the candidate position setting means. Among the set candidate positions, a candidate position where the two-dimensional correlation value calculated by the two-dimensional correlation value calculating means is maximized is specified, and the candidate position is set as a positioning result of the radio wave source. Positioning device and a positioning result output means for outputting. 複数の衛星により受信された電波に係る受信信号と衛星の軌道情報を用いて、複数の受信信号間の2次元相関値を算出し、上記2次元相関値のピークを検出することで、電波源が存在している位置を粗測位する粗測位手段を設け、
候補位置設定手段は、上記粗測位手段により粗測位された位置の周辺の領域を分割して、各分割領域を上記電波源が存在している可能性がある複数の候補位置に設定することを特徴とする請求項1または請求項2記載の測位装置。
By using a received signal related to radio waves received by a plurality of satellites and orbit information of the satellite, a two-dimensional correlation value between the plurality of received signals is calculated, and a peak of the two-dimensional correlation value is detected. Coarse positioning means for coarse positioning of the position where the
The candidate position setting means divides an area around the position roughly measured by the coarse positioning means, and sets each divided area to a plurality of candidate positions where the radio wave source may exist. The positioning device according to claim 1 or 2, characterized in that
アンビギュイティーの影響で2次元相関値のピークが複数検出されて、粗測位手段により電波源が存在している位置が複数粗測位された場合、
候補位置設定手段は、上記粗測位手段により粗測位された複数の位置の周辺の領域をそれぞれ分割して、それぞれの各分割領域を上記電波源が存在している可能性がある複数の候補位置に設定することを特徴とする請求項3記載の測位装置。
When two or more two-dimensional correlation value peaks are detected due to the influence of ambiguity, and the position where the radio wave source is present is roughly measured by the coarse positioning means,
The candidate position setting means divides each of the areas around the plurality of positions roughly measured by the rough positioning means, and each of the divided areas includes a plurality of candidate positions where the radio wave source may exist. The positioning device according to claim 3, wherein the positioning device is set as follows.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9625566B2 (en) * 2014-05-21 2017-04-18 Raytheon Company Direct geolocation from TDOA, FDOA and AGL
JP6009131B1 (en) * 2015-12-25 2016-10-19 三菱電機株式会社 Speed estimation device
US9661604B1 (en) 2016-06-30 2017-05-23 HawkEye 360, Inc. Determining emitter locations
JP6261831B1 (en) * 2017-02-07 2018-01-17 三菱電機株式会社 Positioning device and positioning method
EP3646647B1 (en) 2017-06-30 2022-10-05 Hawkeye 360, Inc. Detecting radio signal emitter locations
US11237277B2 (en) 2019-02-15 2022-02-01 Horizon Technologies Consultants, Ltd. Techniques for determining geolocations
JP7178960B2 (en) * 2019-06-05 2022-11-28 三菱電機株式会社 Position estimation device, position estimation system, position estimation method, and program
WO2022259500A1 (en) * 2021-06-11 2022-12-15 三菱電機株式会社 Positioning device

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5008679A (en) * 1990-01-31 1991-04-16 Interferometrics Incorporated Method and system for locating an unknown transmitter
GB2321356B (en) * 1995-09-20 1999-08-04 Secr Defence Source location system
JP2739894B2 (en) * 1995-10-30 1998-04-15 郵政省通信総合研究所長 Transmitter station location method using geostationary satellites
GB9919525D0 (en) * 1999-08-19 1999-10-20 Secr Defence Method and apparatus for locating the source of an unknown signal
GB2373940A (en) * 2001-03-27 2002-10-02 Secr Defence Locating the source of an unknown signal
JP3697522B2 (en) * 2003-04-22 2005-09-21 独立行政法人情報通信研究機構 Interference source earth station location method
JP4592506B2 (en) * 2005-06-15 2010-12-01 株式会社東芝 Uplink interference source locating apparatus and method
GB0606501D0 (en) * 2006-03-31 2006-05-10 Qinetiq Ltd Satellite ephemeris error
JP2008064566A (en) * 2006-09-06 2008-03-21 Mitsubishi Electric Corp Orbit estimation method and apparatus
GB2443226B (en) * 2006-10-28 2011-08-17 Qinetiq Ltd Method and apparatus for locating the source of an unknown signal
GB0719004D0 (en) * 2007-09-27 2008-01-02 Qinetiq Ltd Interference power measurement
JP5183246B2 (en) * 2008-02-25 2013-04-17 三菱電機株式会社 Unknown transmitting station positioning device and positioning method
JP2009250865A (en) * 2008-04-09 2009-10-29 Mitsubishi Electric Corp Positioning system and positioning method
JP2010060303A (en) * 2008-09-01 2010-03-18 Mitsubishi Electric Corp Positioning apparatus
JP2010256022A (en) * 2009-04-21 2010-11-11 Mitsubishi Electric Corp Positioning device

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