アンテナ配置算出装置
【課題】アンテナを２次元空間や３次元空間に配置する場合でも、サイドローブレベルが最小に近いアンテナ配置を効率よく算出することができるようにする。
【解決手段】アンテナ配置保持部３に記録されている評価値が最も良いアンテナ配置を選択し、そのアンテナ配置が示す位置に配置される複数のアンテナの中で、任意のグループに属しているアンテナを選択するアンテナ選択部６や、アンテナ選択部６により選択されたアンテナの位置を変化させて新たなアンテナ配置を生成し、そのアンテナ配置をアンテナ配置保持部３に記録するアンテナ移動部７などを設ける。
【解決手段】アンテナ配置保持部３に記録されている評価値が最も良いアンテナ配置を選択し、そのアンテナ配置が示す位置に配置される複数のアンテナの中で、任意のグループに属しているアンテナを選択するアンテナ選択部６や、アンテナ選択部６により選択されたアンテナの位置を変化させて新たなアンテナ配置を生成し、そのアンテナ配置をアンテナ配置保持部３に記録するアンテナ移動部７などを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電波を用いて目標を探知、追尾或いは標定するレーダ装置におけるアンテナの最良な配置を算出するアンテナ配置算出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置の探知性能を向上させる場合、送信電力やアンテナの大型化が試みられることが一般的である。
しかし、送信電力やアンテナの大型化を図ると、装置規模が増大して、費用対効果の低下や抗たん性の劣化などの問題が生じる。
この問題を回避するため、小規模のアンテナを複数個分散して配置し、各アンテナの出力を合成することで、全体の探知性能を向上させる方式が知られている（例えば、非特許文献１を参照)。
【０００３】
上記の方式を採用しているレーダ装置は「分散型レーダ」と呼ばれる。
分散型レーダの設計においては、サイドローブと呼ばれる不要な放射パターンを低減することが重要であり、非特許文献１では、アンテナをランダムに配置することで、サイドローブを低減する方法について述べている。
【０００４】
また、以下の非特許文献２，３には、最大サイドローブに関するサイドローブレベル（メインローブに対するサイドローブの利得の比）が小さいアンテナ配置を導出するために、最適化技術を適用している。
非特許文献２，３では、１次元のアンテナ配置において、アンテナの配置可能な位置を最小ステップ幅の間隔で離散化して、可能なアンテナ配置数を有限個としており、非特許文献２では、可能な全てのアンテナ配置についてサイドローブレベルを評価することで、最良のアンテナ配置を抽出するようにしている。
非特許文献３では、局所探索法（現在解を初期化後、「現在解に基づき近傍解を生成し、条件を満たすなら、現在解を近傍解で置き換える」との処理を反復する最適化アルゴリズムの枠組み）を実施することで、サイドローブレベルの観点で比較的良いアンテナ配置を得るようにしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】R.C. Heimiller、J.E. Belyea and P.G. Tomlinson著、“Distributed array radar”、IEEE Transaction on Aerospace and Electronics systems, vol.19, no.6, pp.831-839, Nov. 1983
【非特許文献２】Darren Leigh、Kathy Ryall、Tom Lanning、Neal Lesh、Hiroaki Miyashita、Kazufumi Hirata、Yoshihisa Hara and Takeshi Sakura著、“Sidelobe Minimization of Uniformly-Excited Sparse Linear Arrays using Exhaustive Search and Visual Browsing”、IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium (AP-S International Symposium), Vol. 1B, pp. 763-766, July 2005
【非特許文献３】Christopher Lee、Darren Leigh、Kathy Ryall、Hiroaki Miyashita and Kazufumi Hirata著、“Very Fast Subarray Position Calculation for Minimizing Sidelobes in Sparse Linear Phased Arrays”、European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), November 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のアンテナ配置算出装置は以上のように構成されているので、非特許文献１の場合、アンテナをランダムに配置することで、サイドローブが低減されるが、サイドローブレベルの最適化が図られるわけではなく、サイドローブレベルが最小となるアンテナ配置を得ることができない課題があった。
また、非特許文献２の場合、アンテナの設置位置が離散化されている制約の範囲内では、サイドローブレベルが最小のアンテナ配置が得られるが、可能な全てのアンテナ配置を評価する必要があるため、膨大な処理を実施する必要がある課題があった。特に、アンテナの２次元配置や３次元配置を行う場合、可能な全てのアンテナ配置の数が膨大となり、それらを全て評価することは非現実的である。
また、非特許文献３の場合、サイドローブレベルの観点で比較的良いアンテナ配置が得られるが、最適化処理において、個々のアンテナを自由に移動してよいとすると、アンテナの２次元配置や３次元配置を行う場合、アンテナ配置の自由度が高くなり過ぎるため、最良に近いアンテナ配置を得ることが困難になる課題があった。
【０００７】
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、アンテナを２次元空間や３次元空間に配置する場合でも、サイドローブレベルが最小に近いアンテナ配置を効率よく算出することができるアンテナ配置算出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るアンテナ配置算出装置は、分散型レーダを構成する複数のアンテナがグループ単位で管理されており、複数のアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約の下で、複数のアンテナが配置される位置を示すアンテナ配置と複数のアンテナの特性を示すアンテナ特性を保持する位置特性保持手段と、位置特性保持手段により保持されているアンテナ配置及びアンテナ特性を用いて、想定されるビーム形成方向について、電波到来方向と利得の関係を表す分散型レーダのアンテナパターンを算出するアンテナパターン算出手段と、アンテナパターン算出手段により算出されたアンテナパターン内のサイドローブレベルからアンテナ配置の評価値を算出し、その評価値を位置特性保持手段に記録する評価値算出手段と、位置特性保持手段に記録されている評価値が良いアンテナ配置を選択し、そのアンテナ配置が示す位置に配置される複数のアンテナの中で、任意のグループに属しているアンテナを選択するアンテナ選択手段とを設け、アンテナ移動手段が、特定の基準点を中心とする正多角形の回転、拡大又は縮小操作を行うことで、アンテナ選択手段により選択されたアンテナの位置を変化させて新たなアンテナ配置を生成し、そのアンテナ配置を位置特性保持手段に記録するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、分散型レーダを構成する複数のアンテナがグループ単位で管理されており、複数のアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約の下で、複数のアンテナが配置される位置を示すアンテナ配置と複数のアンテナの特性を示すアンテナ特性を保持する位置特性保持手段と、位置特性保持手段により保持されているアンテナ配置及びアンテナ特性を用いて、想定されるビーム形成方向について、電波到来方向と利得の関係を表す分散型レーダのアンテナパターンを算出するアンテナパターン算出手段と、アンテナパターン算出手段により算出されたアンテナパターン内のサイドローブレベルからアンテナ配置の評価値を算出し、その評価値を位置特性保持手段に記録する評価値算出手段と、位置特性保持手段に記録されている評価値が良いアンテナ配置を選択し、そのアンテナ配置が示す位置に配置される複数のアンテナの中で、任意のグループに属しているアンテナを選択するアンテナ選択手段とを設け、アンテナ移動手段が、特定の基準点を中心とする正多角形の回転、拡大又は縮小操作を行うことで、アンテナ選択手段により選択されたアンテナの位置を変化させて新たなアンテナ配置を生成し、そのアンテナ配置を位置特性保持手段に記録するように構成したので、アンテナを２次元空間や３次元空間に配置する場合でも、サイドローブレベルが最小になるアンテナ配置を効率よく算出することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１によるアンテナ配置算出装置を示す構成図である。
【図２】アンテナの配置に関する制約を満たしているアンテナ配置の一例を示す説明図である。
【図３】分散型レーダの構成例を示す構成図である。
【図４】分散型レーダのアンテナパターンの一例を示す説明図である。
【図５】アンテナグループがＮ個（Ｎ＝３）のアンテナから構成されている場合のアンテナ配置例を示す説明図である。
【図６】新たなアンテナ配置の生成例を示す説明図である。
【図７】アンテナグループがＮ個（Ｎ＝５）のアンテナから構成されている場合のアンテナ配置例を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態３によるアンテナ配置算出装置を示す構成図である。
【図９】追加予定の移動アンテナグループの一例を示す説明図である。
【図１０】最良アンテナ配置選択部１６により選択されたアンテナ配置の移動アンテナグループが固定アンテナグループに追加された様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるアンテナ配置算出装置を示す構成図である。
この実施の形態１では、説明の簡単化のため、アンテナが２次元空間に配置される例を説明する。
図１において、アンテナ配置制約保持部１は例えばＲＡＭやハードディスクなどの記憶装置から構成されており、アンテナの配置に関する制約（例えば、分散型レーダを構成するアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約、アンテナ設置可能領域の範囲内にアンテナが配置される制約、アンテナ同士の重なりが禁止される制約など）を記憶している。なお、アンテナ配置制約保持部１は制約保持手段を構成している。
アンテナ配置初期化部２は例えば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から構成されており、アンテナ配置制約保持部１により記憶されているアンテナの配置に関する制約を満たす範囲内で、例えば、アンテナをランダムに配置するなどの処理を実施することで、アンテナの初期配置を決定する。
【００１２】
アンテナ配置保持部３は例えばＲＡＭやハードディスクなどの記憶装置から構成されており、分散型レーダを構成する複数のアンテナがグループ単位で管理されており、複数のアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約の下で、複数のアンテナが配置される位置を示すアンテナ配置と複数のアンテナの特性を示すアンテナ特性を保持する。なお、アンテナ配置保持部３は位置特性保持手段を構成している。
【００１３】
アンテナパターン算出部４は例えば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から構成されており、アンテナ配置保持部３により保持されているアンテナ配置及びアンテナ特性を用いて、想定されるビーム形成方向について、電波到来方向と利得の関係を表す上記分散型レーダのアンテナパターンを算出する処理を実施する。なお、アンテナパターン算出部４はアンテナパターン算出手段を構成している。
【００１４】
アンテナ配置評価部５は例えば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から構成されており、アンテナパターン算出部４により算出されたアンテナパターン内のサイドローブレベルから上記アンテナ配置の評価値を算出し、その評価値をアンテナ配置保持部３に記録する処理を実施する。なお、アンテナ配置評価部５は評価値算出手段を構成している。
アンテナ選択部６は例えば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から構成されており、アンテナ配置保持部３に記録されている評価値が最も良いアンテナ配置を選択し、そのアンテナ配置が示す位置に配置される複数のアンテナの中で、任意のアンテナグループに属しているアンテナを選択する処理を実施する。なお、アンテナ選択部６はアンテナ選択手段を構成している。
【００１５】
アンテナ移動部７は例えば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から構成されており、特定の基準点を中心とする正多角形の回転、拡大又は縮小操作を行うことで、アンテナ選択部６により選択されたアンテナの位置を変化させて新たなアンテナ配置を生成し、そのアンテナ配置をアンテナ配置保持部３に記録する処理を実施する。なお、アンテナ移動部７はアンテナ移動手段を構成している。
【００１６】
図１の例では、アンテナ配置算出装置の構成要素であるアンテナ配置制約保持部１、アンテナ配置初期化部２、アンテナ配置保持部３、アンテナパターン算出部４、アンテナ配置評価部５、アンテナ選択部６及びアンテナ移動部７のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、アンテナ配置算出装置がコンピュータで構成されていてもよい。
この場合、アンテナ配置制約保持部１、アンテナ配置初期化部２、アンテナ配置保持部３、アンテナパターン算出部４、アンテナ配置評価部５、アンテナ選択部６及びアンテナ移動部７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。
【００１７】
次に動作について説明する。
アンテナ配置算出装置の処理内容を具体的に説明する前に、アンテナ配置算出装置が動作する前提について説明する。
この実施の形態１では、分散型レーダにより受信される信号が十分に狭帯域であり、平面波として到来することを前提とする。
また、信号の波長をλとし、分散型レーダを構成する複数のアンテナが同じ特性を有しているものとする。
各アンテナは、無指向性の素子アンテナでもよいし、複数の素子アンテナから構成されるサブアレイのように指向性を有するアンテナであってもよい。
【００１８】
アンテナの配置に関する制約として、分散型レーダを構成する複数のアンテナは、予め定められている２次元水平面上の円（アンテナ設置可能領域）の内部だけに配置が可能であるとし、特に、複数のアンテナの中の数個のアンテナは、その円周上の特定位置に固定されるものとする。
分散型レーダの捜索対象とする方向であるビームを形成する方向（以下、「ビーム形成方向」と称する）は、水平面内の全周方向（方位角が０〜３６０度、仰角が０度の範囲の方向）に向けることが可能であることが要求されているものとする。具体的には、想定されるビーム形成方向の範囲を細かい角度刻みで離散化し、得られた各々のビーム形成方向を考慮することになる。
複数のアンテナの中の数個のアンテナを円周上の特定位置に固定する理由は、分散型レーダとして、各ビーム形成方向に対して必要な開口径を確保し、ある水準以上の角度分解能等の性能を満たすためである。
【００１９】
図２はアンテナの配置に関する制約を満たしているアンテナ配置の一例を示す説明図である。
図２の例では、大きな円で表されるアンテナ設置可能領域内に、アンテナ１、アンテナ２、アンテナ３、アンテナＭを配置しており、このうち、アンテナ１とアンテナ２は、アンテナ設置可能領域の境界上に固定されている。
また、ある基準点Ｏ（図２では、アンテナ設置可能領域を表す円の中心としている）に対するアンテナ１，２，３，Ｍの位置ベクトルを、それぞれｄ1，ｄ2，ｄ3，ｄMで表している。
図２では、ビーム形成方向も例示されており、ビーム形成方向を示す単位ベクトルをｉで表している。
【００２０】
図３は分散型レーダの構成例を示す構成図である。
図３において、Ｗ1，Ｗ2，・・・，ＷMは各アンテナの重み（一般には、複素数)を表している。
分散型レーダでは、図３に示すように、複数のアンテナにより受信された信号に、それぞれの重み（Ｗ1，Ｗ2，・・・，ＷM）が乗算されて、重み乗算後の受信信号の総和が分散型レーダの出力となる。
【００２１】
分散型レーダにおいては、ビーム形成方向が決まると、そのビーム形成方向に応じて、各アンテナの重みＷ1，Ｗ2，・・・，ＷMを適切に設定する必要がある。
具体的には、ビーム形成方向に基づき、アンテナ間の経路長差による位相変化を打ち消すように設定する。
図２の例では、ビーム形成方向ｉを考えると、基準点Ｏに対して、位置ベクトルｄmのアンテナｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）の経路長は、ｉ・ｄm（ベクトルｉとｄmの内積）だけ異なる。
したがって、アンテナｍの重みＷmは、その経路長差による位相変化を打ち消すように、ｅｘｐ（−ｊ（２π／λ）ｉ・ｄm）と設定すればよい。
【００２２】
以下、図２を参照しながら、特定のビーム形成方向ｉに対するアンテナパターンの算出方法について説明する。
最初に、各アンテナが無指向性である場合について述べる。
想定される電波到来方向を示す単位ベクトルをｕで表し、また、電波到来方向ｕを、ビーム形成方向ｉを基準とする入射角θで表すものとする。
【００２３】
各入射角θについて、利得を算出することを考える。
信号は、各アンテナにおいて、電波到来方向ｕに関する経路長差と波長λから定まる位相だけ、位相が回転しているものとして受信され、また、アンテナの重みが掛けられることにより、さらに位相が回転する。
ここで、電波到来方向ｕに関し、基準点Ｏに対するアンテナｍの経路長差はｕ・ｄm（ベクトルｕとｄmの内積）である。
この経路長差ｕ・ｄmに起因する位相差は、（２π／λ）ｕ・ｄmとなり、その位相回転は、複素数ｅｘｐ（ｊ（２π／λ）ｕ・ｄm）で表現される。
この複素数に対して、アンテナ重みＷmを掛けた値であるｅｘｐ（ｊ（２π／λ）（ｕ−ｉ）・ｄm）を「位相回転複素数」とすると、分散型レーダの振幅利得は、各アンテナの位相回転複素数の総和として計算される。また、各アンテナの位相回転複素数の総和を２乗したものが電力利得となる。
【００２４】
上記のようにして求められる入射角θ（電波到来方向）と利得の間の関係を「アンテナパターン」と称する。
図４は分散型レーダのアンテナパターンの一例を示す説明図である。
以下、分散型レーダのアンテナパターンにおいて、利得が極大となるメインローブ以外の箇所及びその近傍を「サイドローブ」と称する。
また、利得が極大となる部分を「サイドローブピーク」と称する。また、メインローブに対するサイドローブピークの利得の比を「サイドローブレベル」と称する。
ただし、単に「サイドローブレベル」と述べた場合、最大サイドローブに関するサイドローブレベルを表すものとする。
この実施の形態１では、様々なビーム形成方向に対して導出されるアンテナパターンにおいて、いずれのサイドローブレベルも小さな値に抑えられるような適切な２次元アンテナ配置を求めることを目的とする。
【００２５】
上記の説明では、個々のアンテナが無指向性である場合を例にとっており、この場合、個々のアンテナのアンテナパターンにおいては、電波到来方向に関わらず利得は一定である。
そのため、分散型レーダのアンテナパターンを算出する際、利得は、各アンテナの位相回転複素数の総和から求められる。
しかし、アンテナが無指向性でない場合、分散型レーダのアンテナパターンは、各アンテナの位相回転複素数の総和から算出されるアンテナパターンに対して、さらに、個々のアンテナのアンテナパターンの積を取ることで求められる（個々のアンテナのアンテナパターンが同一の場合）。
以上のように、個々のアンテナが無指向性でない場合、分散型レーダのアンテナパターンの算出においては、個々のアンテナの特性（具体的には、アンテナパターン）が必要になる。
【００２６】
なお、一般には、個々のアンテナについて向きを考慮する必要があり、アンテナの向きとビーム形成方向との関係に依存してアンテナパターン形状が変化することが多い。
しかし、この実施の形態１では、アンテナの向きとビーム形成方向との関係によらず、アンテナパターンは同じ形状と見なせるとの前提を置いている。アンテナの向きとビーム形成方向との関係に依存してアンテナパターン形状が変化する場合でも、まずは「代表的な形状のアンテナパターンが存在する」ことを前提としてアンテナ配置を最適化した後に、得られたアンテナ配置を固定して、各アンテナの向きのみを最適化すればよい。
【００２７】
以下、図１のアンテナ配置算出装置の処理内容を具体的に説明する。
アンテナ配置制約保持部１は、予め、アンテナの配置に関する制約を記憶している。
アンテナの配置に関する制約としては、例えば、以下の制約が挙げられる。
（１）分散型レーダを構成するアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約
（２）アンテナ設置可能領域の範囲内にアンテナが配置される制約
（３）アンテナ同士の重なりが禁止される制約
以上の制約の他に、例えば、「アンテナ間の距離が予め定めた固定値以上である制約」等を付加することも考えられる。
【００２８】
アンテナ配置初期化部２は、アンテナ配置制約保持部１により記憶されているアンテナの配置に関する制約を満たす範囲内で、例えば、アンテナをランダムに配置することで、アンテナの初期配置（初期状態のアンテナ配置）を決定し、その初期配置をアンテナ配置保持部３に記録する。
アンテナ配置保持部３は、分散型レーダを構成するアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置されるなどの制約（アンテナ配置制約保持部１により記憶されている制約）の下で、複数のアンテナが配置される位置を示すアンテナ配置、複数のアンテナの特性を示すアンテナ特性及び当該アンテナ配置の評価値を保持するものであるが、この実施の形態１では、アンテナ設置可能領域が２次元平面であることを想定しているので、個々のアンテナの位置情報は２次元で表現される。また、アンテナ特性は、分散型レーダのアンテナパターンの算出において考慮すべきアンテナ独自の特性のことであり、具体的には、個々のアンテナに関するアンテナパターンを表すものである。
【００２９】
なお、アンテナ配置保持部３により保持されるアンテナ配置は、分散型レーダを構成する複数のアンテナが配置される位置を示すものであるが、分散型レーダを構成する複数のアンテナはグループ単位で管理される。
同一のアンテナグループに属しているアンテナは、その位置に関して「特定の基準点Ｏを中心とする正Ｎ角形の頂点上に位置する」との制約を常に満たしているものとする。
複数のアンテナグループの中には、アンテナ設置可能領域の境界上にアンテナが固定されるアンテナグループ（以下、「固定アンテナグループ」と称する）と、アンテナ設置可能領域の境界上にアンテナが固定されないアンテナグループ（以下、「移動アンテナグループ」と称する）とに分けられる。
固定アンテナグループにおいて、アンテナがアンテナ設置可能領域の境界上に固定される理由は、分散型レーダとして、必要な開口径を確保するためである。
【００３０】
移動アンテナグループに関する自由度は、基準点Ｏを中心とする回転、拡大及び縮小である。
図５はアンテナグループがＮ個（Ｎ＝３）のアンテナから構成されている場合のアンテナ配置例を示す説明図である。
図５の例では、図の見易さのために、移動アンテナグループを１つだけ表記しているが、一般には、複数個の移動アンテナグループが存在する。
【００３１】
アンテナパターン算出部４は、アンテナ配置保持部３により保持されているアンテナ配置の中で、未評価のアンテナ配置を選択する。
初期段階では、通常、アンテナ配置保持部３により保持されているアンテナ配置は１つであり、そのアンテナ配置は未評価である。ただし、初期段階から未評価のアンテナ配置がアンテナ配置保持部３に２以上保持されていてもよい。
アンテナパターン算出部４は、未評価のアンテナ配置を１つ選択すると、そのアンテナ配置とアンテナ配置保持部３により保持されているアンテナ特性を用いて、想定されるビーム形成方向について、電波到来方向と利得の関係を表す分散型レーダのアンテナパターンを算出する。
【００３２】
即ち、アンテナパターン算出部４は、図５に示すように、分散型レーダを構成するアンテナの個数が６個である場合、電波到来方向ｕに関し、基準点Ｏに対する６個のアンテナｍ（ｍ＝１，２，・・・，６）の経路長差ｕ・ｄmに起因する位相差（２π／λ）ｕ・ｄmを算出し、その位相回転を複素数ｅｘｐ（ｊ（２π／λ）ｕ・ｄm）で表現する。
そして、アンテナパターン算出部４は、その複素数ｅｘｐ（ｊ（２π／λ）ｕ・ｄm）に対して、アンテナ重みＷmを乗算することで、６個のアンテナの位相回転複素数を求め、さらに、６個のアンテナの位相回転複素数の総和を２乗することで、電力利得である分散型レーダのアンテナパターンを算出する。
この実施の形態１では、複数のビーム形成方向を考慮することを想定しているので、それぞれのビーム形成方向に応じて、複数のアンテナパターンが算出されることになる。
【００３３】
アンテナ配置評価部５は、アンテナパターン算出部４がアンテナパターンを算出すると、そのアンテナパターン内のサイドローブレベルから、アンテナパターン算出部４により選択されたアンテナ配置の評価値を算出し、その評価値をアンテナ配置保持部３に記録する。
即ち、アンテナ配置評価部５は、アンテナパターン算出部４により算出されたアンテナパターン内に存在している複数のサイドローブの中で最大のサイドローブを特定して、最大のサイドローブのサイドローブレベルを算出する。
アンテナ配置評価部５は、各ビーム形成方向に対応する複数アンテナパターンに関し、それぞれ最大のサイドローブのサイドローブレベルを算出すると、それらのサイドローブレベルを統合することにより単一の値を算出し、その値を、当該アンテナ配置の評価値として、アンテナ配置保持部３に記録する。評価に関しては、例えば、各アンテナパターンから算出されるサイドローブレベルのうち、最悪のサイドローブレベル（最大のサイドローブレベル）を評価値とすればよい。
ここでは、アンテナ配置の評価値として、最大のサイドローブレベルを記録するものを示したが、例えば、複数のサイドローブレベルの平均値や標準偏差値をアンテナ配置の評価値として、アンテナ配置保持部３に記録するようにしてもよい。
【００３４】
アンテナ選択部６は、アンテナ配置保持部３に記録されている評価値が最も良いアンテナ配置を選択する。
初期段階では、通常、アンテナ配置保持部３により保持されているアンテナ配置は１つであるため、そのアンテナ配置を選択する。後述するアンテナ移動部７により新たなアンテナ配置が生成されて、複数のアンテナ配置がアンテナ配置保持部３に保持されると、複数のアンテナ配置の中から評価値が最も良いアンテナ配置を選択する。
ここでは、アンテナ配置の評価値が最も良いアンテナ配置を選択するものを示しているが、アンテナ配置の評価値が所定の閾値より良いアンテナ配置を選択するようにしてもよい。この場合、２以上のアンテナ配置が選択される可能性がある。
アンテナ選択部６は、評価値が最も良いアンテナ配置を選択すると、そのアンテナ配置が示す位置に配置される複数のアンテナの中で、移動アンテナグループに属している複数のアンテナを選択する。
なお、２以上の移動アンテナグループがある場合、いずれかの移動アンテナグループを１つ選択し、その移動アンテナグループに属している複数のアンテナを選択する。
【００３５】
アンテナ移動部７は、アンテナ選択部６が移動アンテナグループに属している複数のアンテナを選択すると、その移動アンテナグループに属している複数のアンテナが頂点に配置されている正多角形の回転、拡大又は縮小操作を行うことで、その移動アンテナグループに属している複数のアンテナの位置を変化させて新たなアンテナ配置を生成し、そのアンテナ配置をアンテナ配置保持部３に記録する。
新たなアンテナ配置の生成は、アンテナ配置制約保持部１により保持されているアンテナ配置に関する制約情報を満たすように行われる。
ここで、図６は新たなアンテナ配置の生成例を示す説明図である。
図６に示すように、アンテナ選択部６により選択された移動アンテナグループに関し、基準点Ｏを中心とする回転や拡大・縮小操作を施すことで、新たなアンテナ配置が生成される。
【００３６】
このように、新たなアンテナ配置が生成されると、アンテナパターン算出部４及びアンテナ配置評価部５の処理によって、新たなアンテナ配置の評価値が算出される。
この実施の形態１では、アンテナパターン算出部４、アンテナ配置評価部５、アンテナ選択部６及びアンテナ移動部７の処理が、例えば、規定回数だけ繰り返し実施され、アンテナ配置保持部３が保持するアンテナ配置のうち、評価値が最良のアンテナ配置が、最良なアンテナ配置として出力される。
【００３７】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、分散型レーダを構成する複数のアンテナがグループ単位で管理されており、複数のアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約の下で、複数のアンテナが配置される位置を示すアンテナ配置と複数のアンテナの特性を示すアンテナ特性を保持するアンテナ配置保持部３と、アンテナ配置保持部３により保持されているアンテナ配置及びアンテナ特性を用いて、想定されるビーム形成方向について、電波到来方向と利得の関係を表す分散型レーダのアンテナパターンを算出するアンテナパターン算出部４と、アンテナパターン算出部４により算出されたアンテナパターン内のサイドローブレベルからアンテナ配置の評価値を算出し、その評価値をアンテナ配置保持部３に記録するアンテナ配置評価部５と、アンテナ配置保持部３に記録されている評価値が最も良いアンテナ配置を選択し、そのアンテナ配置が示す位置に配置される複数のアンテナの中で、任意のグループに属しているアンテナを選択するアンテナ選択部６とを設け、アンテナ移動部７が、特定の基準点を中心とする正多角形の回転、拡大又は縮小操作を行うことで、アンテナ選択部６により選択されたアンテナの位置を変化させて新たなアンテナ配置を生成し、そのアンテナ配置をアンテナ配置保持部３に記録するように構成したので、アンテナを２次元空間や３次元空間に配置する場合でも、サイドローブレベルが最小になるアンテナ配置を効率よく算出することができる効果を奏する。
【００３８】
即ち、この実施の形態１によれば、評価値の良いアンテナ配置を選択して、そのアンテナ配置の移動処理を反復することにより、評価値が最適に近いアンテナ配置が得られるが、アンテナ配置の移動処理をアンテナグループ単位で行うことにより、短時間で最良に近いアンテナ配置に到達することができる。その主な理由は以下の２つである。
（１）同一のアンテナグループに属する複数のアンテナの位置に関する制約によって、アンテナ配置の自由度が大幅に下がるため、最適化の対象となるアンテナ配置の探索空間が狭くなり、その結果として、最適化が容易になる。
（２）アンテナ配置が基準点Ｏに関する回転対称性を有するため（例えば、図５の場合、基準点Ｏを中心としてアンテナ配置が１２０度回転すると、元のアンテナ配置と一致する）ため、複数のビーム形成方向についてのアンテナパターンが同一となる。このアンテナパターンの算出に関する冗長性を利用することで、最適化の処理時間を短縮することができる。
【００３９】
また、アンテナグループを構成するアンテナの数がＮ個の場合、全アンテナ数はＮの整数倍となる。また、基準点Ｏに追加のアンテナを固定しても、アンテナ配置の回転対称性は損なわれず、この実施の形態１で述べたアンテナ配置の最適化は適用可能である。この場合、全アンテナ数はＮの整数倍に１を足した値となる。
即ち、この実施の形態１で述べたアンテナ配置の最適化を適用できるのは、利用するアンテナ数が「ｋ×Ｎ」又は「ｋ×Ｎ＋１」の場合である（ただし、ｋは整数）。つまり、Ｎの値が３の場合は、Ｎがより大きい値である場合と比較して、広い範囲の利用アンテナ数に対して適用できるという効果がある。
【００４０】
この実施の形態１では、アンテナを２次元配置するものを示したが、アンテナの３次元配置を行う場合、この実施の形態で述べた方式によって２次元配置を最適化した後、その２次元配置を固定して、各アンテナの高さのみを最適化すればよい。
【００４１】
なお、本実施の形態１では、図４に示すように、アンテナパターンにおいて、利得が極大となるメインローブ以外の箇所のうち、利得が最大である部分を「最大サイドローブ」として、これに基づいてサイドローブレベルを算出して、最適化で利用する例を示している。しかし、サイドローブの大きさに関する別の考え方に基づいてサイドローブレベルを算出して、最適化の評価値として用いてもよい。
具体的には、例えば、アンテナパターンにおいて、メインローブ方向を中心とした一定幅の入射角範囲がメインローブに属するものとし、それ以外の入射角範囲に関し、利得が最大となる箇所を「最大サイドローブ」とすることが考えられる。これに基づいてサイドローブレベルを算出して、最適化で利用してもよい。
【００４２】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、図５に示すように、移動アンテナグループを構成するアンテナの個数がＮ＝３である例を示したが、分散型レーダを構成するアンテナの個数が多くなると、移動アンテナグループの数も多くなり、アンテナ配置の自由度が上がる。そのため、最良のアンテナ配置に到達することが困難になる可能性がある。
そこで、この実施の形態２では、分散型レーダを構成するアンテナの個数が多い程、移動アンテナグループを構成するアンテナの数が多い値に設定されるようにする。
【００４３】
例えば、分散型レーダを構成するアンテナの個数が増えると、移動アンテナグループを構成するアンテナの個数を３個から５個に増やす態様が考えられる。
図７はアンテナグループがＮ個（Ｎ＝５）のアンテナから構成されている場合のアンテナ配置例を示す説明図である。
このような場合でも、上記実施の形態１と同様に適用でき、かつ、アンテナ配置の自由度が下がるため、最適化の処理時間を短縮することができる。
【００４４】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、アンテナ配置初期化部２が、アンテナ配置制約保持部１により記憶されているアンテナの配置に関する制約を満たす範囲内で、アンテナをランダムに配置するなどの処理を実施することで、アンテナの初期配置を決定するものを示したが、アンテナの初期配置を最適化することで、より効率的に最良のアンテナ配置が得られるようにしてもよい。
【００４５】
図８はこの発明の実施の形態３によるアンテナ配置算出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。
途中アンテナ配置保持部１１は例えばＲＡＭやハードディスクなどの記憶装置から構成されており、アンテナの配置がアンテナ配置制約保持部１により保持されている制約に違反していない１つまたは複数のアンテナグループに属している複数のアンテナのアンテナ配置とアンテナパターンを保持している。なお、途中アンテナ配置保持部１１は途中アンテナ配置保持手段を構成している。
【００４６】
制約違反判定部１２は例えば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から構成されており、追加予定の移動アンテナグループ毎に、当該移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合に、途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナ配置がアンテナ配置制約保持部１により保持されている制約に違反するか否かを判定する処理を実施する。なお、制約違反判定部１２は制約違反判定手段を構成している。
【００４７】
アンテナグループ利得保持部１３は例えばＲＡＭやハードディスクなどの記憶装置から構成されており、予め、追加予定の移動アンテナグループのアンテナパターンを記憶している。
アンテナグループ利得保持部１３は制約違反判定部１２により制約に違反しないと判定された移動アンテナグループのアンテナパターンを第２のアンテナパターン算出部１４に出力する。
第２のアンテナパターン算出部１４は例えば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から構成されており、アンテナグループ利得保持部１３から出力された移動アンテナグループのアンテナパターンと途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナパターンから、想定されるビーム形成方向のそれぞれについて、当該移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合のアンテナパターンを算出する処理を実施する。
なお、アンテナグループ利得保持部１３及び第２のアンテナパターン算出部１４から第２のアンテナパターン算出手段が構成されている。
【００４８】
第２のアンテナ配置評価部１５は例えば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から構成されており、第２のアンテナパターン算出部１４により算出されたアンテナパターン内のサイドローブレベルから新たなアンテナ配置の評価値を算出する処理を実施する。なお、第２のアンテナ配置評価部１５は第２の評価値算出手段を構成している。
【００４９】
最良アンテナ配置選択部１６は例えば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から構成されており、追加予定の移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された複数のアンテナ配置の中で、第２のアンテナ配置評価部１５により算出された評価値が最も良いアンテナ配置を選択して、そのアンテナ配置を途中アンテナ配置保持部１１に記録するとともに、そのアンテナ配置に係るアンテナパターンを途中アンテナ配置保持部１１に記録する処理を実施する。なお、最良アンテナ配置選択部１６は最良アンテナ配置選択手段を構成している。
【００５０】
図８の例では、アンテナ配置算出装置の構成要素であるアンテナ配置制約保持部１、アンテナ配置保持部３、アンテナパターン算出部４、アンテナ配置評価部５、アンテナ選択部６、アンテナ移動部７、途中アンテナ配置保持部１１、制約違反判定部１２、アンテナグループ利得保持部１３、第２のアンテナパターン算出部１４、第２のアンテナ配置評価部１５及び最良アンテナ配置選択部１６のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、アンテナ配置算出装置がコンピュータで構成されていてもよい。
この場合、アンテナ配置制約保持部１、アンテナ配置保持部３、アンテナパターン算出部４、アンテナ配置評価部５、アンテナ選択部６、アンテナ移動部７、途中アンテナ配置保持部１１、制約違反判定部１２、アンテナグループ利得保持部１３、第２のアンテナパターン算出部１４、第２のアンテナ配置評価部１５及び最良アンテナ配置選択部１６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。
【００５１】
次に動作について説明する。
アンテナ配置初期化部２の代わりに、途中アンテナ配置保持部１１、制約違反判定部１２、アンテナグループ利得保持部１３、第２のアンテナパターン算出部１４、第２のアンテナ配置評価部１５及び最良アンテナ配置選択部１６を実装している点以外は、上記実施の形態１と同様であるため、ここでは、途中アンテナ配置保持部１１、制約違反判定部１２、アンテナグループ利得保持部１３、第２のアンテナパターン算出部１４、第２のアンテナ配置評価部１５及び最良アンテナ配置選択部１６の処理内容について説明する。
【００５２】
この実施の形態３では、自由度（基準点を中心とする回転及び大きさ）が少しずつ異なる値に設定されている複数の移動アンテナグループが、追加予定の移動アンテナグループとして用意されているものとする。ただし、追加予定の移動アンテナグループは、以下の制約（１）（２）を満たすものに限定する。
（１）分散型レーダを構成するアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約
（２）アンテナ設置可能領域の範囲内にアンテナが配置される制約
ここで、図９は追加予定の移動アンテナグループの一例を示す説明図であり、図９の例では、６個の移動アンテナグループを示している。
【００５３】
途中アンテナ配置保持部１１は、アンテナの配置がアンテナ配置制約保持部１により保持されている制約に違反していない１つまたは複数のアンテナグループに属しているアンテナのアンテナ配置とアンテナパターンを保持するものであるが、初期状態では、移動アンテナグループは含んでおらず、固定アンテナグループのアンテナ配置とアンテナパターンだけを保持している（初期状態では、アンテナの数が少ないアンテナ配置となっている）。固定アンテナグループのアンテナパターンは、固定アンテナグループのアンテナ配置に基づいて予め計算されているものとする。
後述する最良アンテナ配置選択部１６により最良のアンテナ配置が選択されることで、移動アンテナグループに係るアンテナが追加されて、アンテナの数が増えていくようになる。
【００５４】
制約違反判定部１２は、追加予定の移動アンテナグループ毎に、当該移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合に、途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナ配置がアンテナ配置制約保持部１により保持されている制約に違反するか否かを判定する。
上述したように、アンテナ配置制約保持部１が、アンテナの配置に関する制約として、以下の制約（１）〜（３）を保持している場合には、追加予定の移動アンテナグループに属している複数のアンテナが、以下の制約（３）に違反するか否かを判定する。なお、追加予定の移動アンテナグループに関し、制約（１）（２）については、上述のように予め満たされていることを想定している。
（１）分散型レーダを構成するアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約
（２）アンテナ設置可能領域の範囲内にアンテナが配置される制約
（３）アンテナ同士の重なりが禁止される制約
【００５５】
制約違反判定部１２は、追加予定の移動アンテナグループの集合の中で、制約に違反しない移動アンテナグループをアンテナグループ利得保持部１３に通知する。
アンテナグループ利得保持部１３は、予め、追加予定の移動アンテナグループのアンテナパターンを記憶しており、制約違反判定部１２から制約に違反しない移動アンテナグループの通知を受けると、その移動アンテナグループのアンテナパターンを第２のアンテナパターン算出部１４に出力する。
なお、アンテナグループ利得保持部１３により記憶されているアンテナパターンは、想定されるビーム形成方向及び電波到来方向に対する振幅利得であり、予め計算されているものである。
【００５６】
第２のアンテナパターン算出部１４は、アンテナグループ利得保持部１３から制約に違反しない移動アンテナグループのアンテナパターンを受けると、その移動アンテナグループのアンテナパターンと途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナパターンから、想定されるビーム形成方向のそれぞれについて、当該移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合のアンテナパターンを算出する。
なお、ビーム形成方向ｉに関するアンテナパターンは、アンテナグループ利得保持部１３から出力された移動アンテナグループのアンテナパターン（ビーム形成方向ｉに対するアンテナパターン）と、途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナパターン（ビーム形成方向ｉに対するアンテナパターン）とを加算することで算出することができる。
【００５７】
アンテナグループ利得保持部１３から制約に違反しない移動アンテナグループのアンテナパターンとして、複数の移動アンテナグループのアンテナパターンが出力された場合には、各々のアンテナパターンと途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナパターンから、当該移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合のアンテナパターンを算出する。
具体的には、制約に違反しない移動アンテナグループのアンテナパターンとして、例えば、２個のアンテナパターン（例えば、アンテナパターンＡ，Ｂ）が出力された場合には、アンテナパターンＡと途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナパターンから、複数のアンテナが新たに配置された場合のアンテナパターンを算出するとともに、アンテナパターンＢと途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナパターンから、複数のアンテナが新たに配置された場合のアンテナパターンを算出する。
【００５８】
第２のアンテナ配置評価部１５は、第２のアンテナパターン算出部１４がアンテナパターンを算出すると、そのアンテナパターン内のサイドローブレベルから、新たなアンテナ配置（追加予定の移動アンテナグループに属しているアンテナが新たに配置された場合のアンテナ配置）の評価値を算出する。
即ち、第２のアンテナ配置評価部１５は、第２のアンテナパターン算出部１４が複数の移動アンテナグループについて、複数のアンテナパターンを算出すると、移動アンテナグループ毎に、各ビーム形成方向について、対応するアンテナパターン内に存在している複数のサイドローブの中で最大のサイドローブを特定して、最大のサイドローブのサイドローブレベルを算出する。
第２のアンテナ配置評価部１５は、各ビーム形成方向に対応する複数アンテナパターンに関し、それぞれ最大のサイドローブのサイドローブレベルを算出するとそれらのサイドローブレベルを統合することにより単一の値を算出し、その値を、当該移動アンテナグループに係る新たなアンテナ配置の評価値に設定する。評価に関しては、例えば、各アンテナパターンから算出されるサイドローブレベルのうち、最悪のサイドローブレベル（最大のサイドローブレベル）を評価値とすればよい。
ここでは、最大のサイドローブレベルを新たなアンテナ配置の評価値に設定するものを示したが、例えば、複数のサイドローブレベルの平均値や標準偏差値を新たなアンテナ配置の評価値として設定するようにしてもよい。
【００５９】
最良アンテナ配置選択部１６は、第２のアンテナ配置評価部１５が、追加予定の移動アンテナグループに係る新たなアンテナ配置の評価値を１以上算出すると、１以上の新たなアンテナ配置の中で、評価値が最も良いアンテナ配置を選択し、そのアンテナ配置を途中アンテナ配置保持部１１に記録するとともに、そのアンテナ配置に係るアンテナパターンを途中アンテナ配置保持部１１に記録する。
ここでは、評価値が最も良いアンテナ配置を選択するものを示しているが、評価値が所定の閾値より良いアンテナ配置を選択するようにしてもよい。この場合、２以上の移動アンテナグループに係るアンテナ配置が選択される可能性がある。
ここで、図１０は最良アンテナ配置選択部１６により選択されたアンテナ配置の移動アンテナグループが固定アンテナグループに追加された様子を示す説明図である。
【００６０】
この実施の形態３では、上記の処理によって、移動アンテナグループが１つずつ追加されることで、途中アンテナ配置保持部１１に保持されている途中アンテナ配置が更新されていき、利用可能なアンテナを全て配置し終わった時点で、アンテナの初期配置の最適化処理が終了する。この最適化処理は、最適化分野において、グリーディ法と呼ばれる枠組みに属するものである。
アンテナの初期配置の最適化処理が終了すると、途中アンテナ配置保持部１１に保持されているアンテナ配置が、アンテナの初期配置として、アンテナ配置保持部３に記録され、以降、上記実施の形態１と同様の処理が実施される。
【００６１】
以上で明らかになように、この実施の形態３によれば、アンテナの配置がアンテナ配置制約保持部１により保持されている制約に違反していない１つまたは複数のアンテナグループに属している複数のアンテナのアンテナ配置とアンテナパターンを保持する途中アンテナ配置保持部１１と、追加予定の移動アンテナグループ毎に、当該移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合に、途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナ配置がアンテナ配置制約保持部１により保持されている制約に違反するか否かを判定する制約違反判定部１２と、制約違反判定部１２により違反しないと判定された場合、予め保持している当該移動アンテナグループのアンテナパターンと途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナパターンから、想定されるビーム形成方向について、当該移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合のアンテナパターンを算出する第２のアンテナパターン算出部１４と、第２のアンテナパターン算出部１４により算出されたアンテナパターン内のサイドローブレベルから新たなアンテナ配置の評価値を算出する第２のアンテナ配置評価部１５とを設け、最良アンテナ配置選択部１６が、追加予定の移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された複数のアンテナ配置の中で、第２のアンテナ配置評価部１５により算出された評価値が最も良いアンテナ配置を選択して、そのアンテナ配置を途中アンテナ配置保持部１１に記録するとともに、そのアンテナ配置に係るアンテナパターンを途中アンテナ配置保持部１１に記録するように構成したので、アンテナの初期配置を最適化することができるようになり、その結果、より効率的に最良のアンテナ配置が得られる効果を奏する。
【００６２】
即ち、この実施の形態３によれば、固定アンテナグループのみを配置した初期状態から出発して、追加配置の結果、評価値が良の移動アンテナグループを１つずつ追加していくことにより、回転対称性を持つアンテナ配置を生成することができる。そのため、この実施の形態１で得られたアンテナ配置を、上記実施の形態１で述べたアンテナ配置最適化の初期状態として利用することが可能である。
また、この実施の形態３で得られたアンテナ配置は、その生成方法からして、比較的評価値が良いものとなっている。
そのため、この実施の形態３で得られたアンテナ配置を初期配置として、上記実施の形態１で述べたアンテナ配置の最適化処理を適用することにより、より効率的に最良のアンテナ配置に到達できる効果を奏する。
【００６３】
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。
【符号の説明】
【００６４】
１ アンテナ配置制約保持部（制約保持手段）、２ アンテナ配置初期化部、３ アンテナ配置保持部（位置特性保持手段）、４ アンテナパターン算出部（アンテナパターン算出手段）、５ アンテナ配置評価部（評価値算出手段）、６ アンテナ選択部（アンテナ選択手段）、７ アンテナ移動部（アンテナ移動手段）、１１ 途中アンテナ配置保持部（途中アンテナ配置保持手段）、１２ 制約違反判定部（制約違反判定手段）、１３ アンテナグループ利得保持部（第２のアンテナパターン算出手段）、１４ 第２のアンテナパターン算出部（第２のアンテナパターン算出手段）、１５ 第２のアンテナ配置評価部（第２の評価値算出手段）、１６ 最良アンテナ配置選択部（最良アンテナ配置選択手段）。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電波を用いて目標を探知、追尾或いは標定するレーダ装置におけるアンテナの最良な配置を算出するアンテナ配置算出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置の探知性能を向上させる場合、送信電力やアンテナの大型化が試みられることが一般的である。
しかし、送信電力やアンテナの大型化を図ると、装置規模が増大して、費用対効果の低下や抗たん性の劣化などの問題が生じる。
この問題を回避するため、小規模のアンテナを複数個分散して配置し、各アンテナの出力を合成することで、全体の探知性能を向上させる方式が知られている（例えば、非特許文献１を参照)。
【０００３】
上記の方式を採用しているレーダ装置は「分散型レーダ」と呼ばれる。
分散型レーダの設計においては、サイドローブと呼ばれる不要な放射パターンを低減することが重要であり、非特許文献１では、アンテナをランダムに配置することで、サイドローブを低減する方法について述べている。
【０００４】
また、以下の非特許文献２，３には、最大サイドローブに関するサイドローブレベル（メインローブに対するサイドローブの利得の比）が小さいアンテナ配置を導出するために、最適化技術を適用している。
非特許文献２，３では、１次元のアンテナ配置において、アンテナの配置可能な位置を最小ステップ幅の間隔で離散化して、可能なアンテナ配置数を有限個としており、非特許文献２では、可能な全てのアンテナ配置についてサイドローブレベルを評価することで、最良のアンテナ配置を抽出するようにしている。
非特許文献３では、局所探索法（現在解を初期化後、「現在解に基づき近傍解を生成し、条件を満たすなら、現在解を近傍解で置き換える」との処理を反復する最適化アルゴリズムの枠組み）を実施することで、サイドローブレベルの観点で比較的良いアンテナ配置を得るようにしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】R.C. Heimiller、J.E. Belyea and P.G. Tomlinson著、“Distributed array radar”、IEEE Transaction on Aerospace and Electronics systems, vol.19, no.6, pp.831-839, Nov. 1983
【非特許文献２】Darren Leigh、Kathy Ryall、Tom Lanning、Neal Lesh、Hiroaki Miyashita、Kazufumi Hirata、Yoshihisa Hara and Takeshi Sakura著、“Sidelobe Minimization of Uniformly-Excited Sparse Linear Arrays using Exhaustive Search and Visual Browsing”、IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium (AP-S International Symposium), Vol. 1B, pp. 763-766, July 2005
【非特許文献３】Christopher Lee、Darren Leigh、Kathy Ryall、Hiroaki Miyashita and Kazufumi Hirata著、“Very Fast Subarray Position Calculation for Minimizing Sidelobes in Sparse Linear Phased Arrays”、European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), November 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のアンテナ配置算出装置は以上のように構成されているので、非特許文献１の場合、アンテナをランダムに配置することで、サイドローブが低減されるが、サイドローブレベルの最適化が図られるわけではなく、サイドローブレベルが最小となるアンテナ配置を得ることができない課題があった。
また、非特許文献２の場合、アンテナの設置位置が離散化されている制約の範囲内では、サイドローブレベルが最小のアンテナ配置が得られるが、可能な全てのアンテナ配置を評価する必要があるため、膨大な処理を実施する必要がある課題があった。特に、アンテナの２次元配置や３次元配置を行う場合、可能な全てのアンテナ配置の数が膨大となり、それらを全て評価することは非現実的である。
また、非特許文献３の場合、サイドローブレベルの観点で比較的良いアンテナ配置が得られるが、最適化処理において、個々のアンテナを自由に移動してよいとすると、アンテナの２次元配置や３次元配置を行う場合、アンテナ配置の自由度が高くなり過ぎるため、最良に近いアンテナ配置を得ることが困難になる課題があった。
【０００７】
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、アンテナを２次元空間や３次元空間に配置する場合でも、サイドローブレベルが最小に近いアンテナ配置を効率よく算出することができるアンテナ配置算出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るアンテナ配置算出装置は、分散型レーダを構成する複数のアンテナがグループ単位で管理されており、複数のアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約の下で、複数のアンテナが配置される位置を示すアンテナ配置と複数のアンテナの特性を示すアンテナ特性を保持する位置特性保持手段と、位置特性保持手段により保持されているアンテナ配置及びアンテナ特性を用いて、想定されるビーム形成方向について、電波到来方向と利得の関係を表す分散型レーダのアンテナパターンを算出するアンテナパターン算出手段と、アンテナパターン算出手段により算出されたアンテナパターン内のサイドローブレベルからアンテナ配置の評価値を算出し、その評価値を位置特性保持手段に記録する評価値算出手段と、位置特性保持手段に記録されている評価値が良いアンテナ配置を選択し、そのアンテナ配置が示す位置に配置される複数のアンテナの中で、任意のグループに属しているアンテナを選択するアンテナ選択手段とを設け、アンテナ移動手段が、特定の基準点を中心とする正多角形の回転、拡大又は縮小操作を行うことで、アンテナ選択手段により選択されたアンテナの位置を変化させて新たなアンテナ配置を生成し、そのアンテナ配置を位置特性保持手段に記録するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、分散型レーダを構成する複数のアンテナがグループ単位で管理されており、複数のアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約の下で、複数のアンテナが配置される位置を示すアンテナ配置と複数のアンテナの特性を示すアンテナ特性を保持する位置特性保持手段と、位置特性保持手段により保持されているアンテナ配置及びアンテナ特性を用いて、想定されるビーム形成方向について、電波到来方向と利得の関係を表す分散型レーダのアンテナパターンを算出するアンテナパターン算出手段と、アンテナパターン算出手段により算出されたアンテナパターン内のサイドローブレベルからアンテナ配置の評価値を算出し、その評価値を位置特性保持手段に記録する評価値算出手段と、位置特性保持手段に記録されている評価値が良いアンテナ配置を選択し、そのアンテナ配置が示す位置に配置される複数のアンテナの中で、任意のグループに属しているアンテナを選択するアンテナ選択手段とを設け、アンテナ移動手段が、特定の基準点を中心とする正多角形の回転、拡大又は縮小操作を行うことで、アンテナ選択手段により選択されたアンテナの位置を変化させて新たなアンテナ配置を生成し、そのアンテナ配置を位置特性保持手段に記録するように構成したので、アンテナを２次元空間や３次元空間に配置する場合でも、サイドローブレベルが最小になるアンテナ配置を効率よく算出することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１によるアンテナ配置算出装置を示す構成図である。
【図２】アンテナの配置に関する制約を満たしているアンテナ配置の一例を示す説明図である。
【図３】分散型レーダの構成例を示す構成図である。
【図４】分散型レーダのアンテナパターンの一例を示す説明図である。
【図５】アンテナグループがＮ個（Ｎ＝３）のアンテナから構成されている場合のアンテナ配置例を示す説明図である。
【図６】新たなアンテナ配置の生成例を示す説明図である。
【図７】アンテナグループがＮ個（Ｎ＝５）のアンテナから構成されている場合のアンテナ配置例を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態３によるアンテナ配置算出装置を示す構成図である。
【図９】追加予定の移動アンテナグループの一例を示す説明図である。
【図１０】最良アンテナ配置選択部１６により選択されたアンテナ配置の移動アンテナグループが固定アンテナグループに追加された様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるアンテナ配置算出装置を示す構成図である。
この実施の形態１では、説明の簡単化のため、アンテナが２次元空間に配置される例を説明する。
図１において、アンテナ配置制約保持部１は例えばＲＡＭやハードディスクなどの記憶装置から構成されており、アンテナの配置に関する制約（例えば、分散型レーダを構成するアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約、アンテナ設置可能領域の範囲内にアンテナが配置される制約、アンテナ同士の重なりが禁止される制約など）を記憶している。なお、アンテナ配置制約保持部１は制約保持手段を構成している。
アンテナ配置初期化部２は例えば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から構成されており、アンテナ配置制約保持部１により記憶されているアンテナの配置に関する制約を満たす範囲内で、例えば、アンテナをランダムに配置するなどの処理を実施することで、アンテナの初期配置を決定する。
【００１２】
アンテナ配置保持部３は例えばＲＡＭやハードディスクなどの記憶装置から構成されており、分散型レーダを構成する複数のアンテナがグループ単位で管理されており、複数のアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約の下で、複数のアンテナが配置される位置を示すアンテナ配置と複数のアンテナの特性を示すアンテナ特性を保持する。なお、アンテナ配置保持部３は位置特性保持手段を構成している。
【００１３】
アンテナパターン算出部４は例えば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から構成されており、アンテナ配置保持部３により保持されているアンテナ配置及びアンテナ特性を用いて、想定されるビーム形成方向について、電波到来方向と利得の関係を表す上記分散型レーダのアンテナパターンを算出する処理を実施する。なお、アンテナパターン算出部４はアンテナパターン算出手段を構成している。
【００１４】
アンテナ配置評価部５は例えば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から構成されており、アンテナパターン算出部４により算出されたアンテナパターン内のサイドローブレベルから上記アンテナ配置の評価値を算出し、その評価値をアンテナ配置保持部３に記録する処理を実施する。なお、アンテナ配置評価部５は評価値算出手段を構成している。
アンテナ選択部６は例えば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から構成されており、アンテナ配置保持部３に記録されている評価値が最も良いアンテナ配置を選択し、そのアンテナ配置が示す位置に配置される複数のアンテナの中で、任意のアンテナグループに属しているアンテナを選択する処理を実施する。なお、アンテナ選択部６はアンテナ選択手段を構成している。
【００１５】
アンテナ移動部７は例えば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から構成されており、特定の基準点を中心とする正多角形の回転、拡大又は縮小操作を行うことで、アンテナ選択部６により選択されたアンテナの位置を変化させて新たなアンテナ配置を生成し、そのアンテナ配置をアンテナ配置保持部３に記録する処理を実施する。なお、アンテナ移動部７はアンテナ移動手段を構成している。
【００１６】
図１の例では、アンテナ配置算出装置の構成要素であるアンテナ配置制約保持部１、アンテナ配置初期化部２、アンテナ配置保持部３、アンテナパターン算出部４、アンテナ配置評価部５、アンテナ選択部６及びアンテナ移動部７のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、アンテナ配置算出装置がコンピュータで構成されていてもよい。
この場合、アンテナ配置制約保持部１、アンテナ配置初期化部２、アンテナ配置保持部３、アンテナパターン算出部４、アンテナ配置評価部５、アンテナ選択部６及びアンテナ移動部７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。
【００１７】
次に動作について説明する。
アンテナ配置算出装置の処理内容を具体的に説明する前に、アンテナ配置算出装置が動作する前提について説明する。
この実施の形態１では、分散型レーダにより受信される信号が十分に狭帯域であり、平面波として到来することを前提とする。
また、信号の波長をλとし、分散型レーダを構成する複数のアンテナが同じ特性を有しているものとする。
各アンテナは、無指向性の素子アンテナでもよいし、複数の素子アンテナから構成されるサブアレイのように指向性を有するアンテナであってもよい。
【００１８】
アンテナの配置に関する制約として、分散型レーダを構成する複数のアンテナは、予め定められている２次元水平面上の円（アンテナ設置可能領域）の内部だけに配置が可能であるとし、特に、複数のアンテナの中の数個のアンテナは、その円周上の特定位置に固定されるものとする。
分散型レーダの捜索対象とする方向であるビームを形成する方向（以下、「ビーム形成方向」と称する）は、水平面内の全周方向（方位角が０〜３６０度、仰角が０度の範囲の方向）に向けることが可能であることが要求されているものとする。具体的には、想定されるビーム形成方向の範囲を細かい角度刻みで離散化し、得られた各々のビーム形成方向を考慮することになる。
複数のアンテナの中の数個のアンテナを円周上の特定位置に固定する理由は、分散型レーダとして、各ビーム形成方向に対して必要な開口径を確保し、ある水準以上の角度分解能等の性能を満たすためである。
【００１９】
図２はアンテナの配置に関する制約を満たしているアンテナ配置の一例を示す説明図である。
図２の例では、大きな円で表されるアンテナ設置可能領域内に、アンテナ１、アンテナ２、アンテナ３、アンテナＭを配置しており、このうち、アンテナ１とアンテナ２は、アンテナ設置可能領域の境界上に固定されている。
また、ある基準点Ｏ（図２では、アンテナ設置可能領域を表す円の中心としている）に対するアンテナ１，２，３，Ｍの位置ベクトルを、それぞれｄ1，ｄ2，ｄ3，ｄMで表している。
図２では、ビーム形成方向も例示されており、ビーム形成方向を示す単位ベクトルをｉで表している。
【００２０】
図３は分散型レーダの構成例を示す構成図である。
図３において、Ｗ1，Ｗ2，・・・，ＷMは各アンテナの重み（一般には、複素数)を表している。
分散型レーダでは、図３に示すように、複数のアンテナにより受信された信号に、それぞれの重み（Ｗ1，Ｗ2，・・・，ＷM）が乗算されて、重み乗算後の受信信号の総和が分散型レーダの出力となる。
【００２１】
分散型レーダにおいては、ビーム形成方向が決まると、そのビーム形成方向に応じて、各アンテナの重みＷ1，Ｗ2，・・・，ＷMを適切に設定する必要がある。
具体的には、ビーム形成方向に基づき、アンテナ間の経路長差による位相変化を打ち消すように設定する。
図２の例では、ビーム形成方向ｉを考えると、基準点Ｏに対して、位置ベクトルｄmのアンテナｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）の経路長は、ｉ・ｄm（ベクトルｉとｄmの内積）だけ異なる。
したがって、アンテナｍの重みＷmは、その経路長差による位相変化を打ち消すように、ｅｘｐ（−ｊ（２π／λ）ｉ・ｄm）と設定すればよい。
【００２２】
以下、図２を参照しながら、特定のビーム形成方向ｉに対するアンテナパターンの算出方法について説明する。
最初に、各アンテナが無指向性である場合について述べる。
想定される電波到来方向を示す単位ベクトルをｕで表し、また、電波到来方向ｕを、ビーム形成方向ｉを基準とする入射角θで表すものとする。
【００２３】
各入射角θについて、利得を算出することを考える。
信号は、各アンテナにおいて、電波到来方向ｕに関する経路長差と波長λから定まる位相だけ、位相が回転しているものとして受信され、また、アンテナの重みが掛けられることにより、さらに位相が回転する。
ここで、電波到来方向ｕに関し、基準点Ｏに対するアンテナｍの経路長差はｕ・ｄm（ベクトルｕとｄmの内積）である。
この経路長差ｕ・ｄmに起因する位相差は、（２π／λ）ｕ・ｄmとなり、その位相回転は、複素数ｅｘｐ（ｊ（２π／λ）ｕ・ｄm）で表現される。
この複素数に対して、アンテナ重みＷmを掛けた値であるｅｘｐ（ｊ（２π／λ）（ｕ−ｉ）・ｄm）を「位相回転複素数」とすると、分散型レーダの振幅利得は、各アンテナの位相回転複素数の総和として計算される。また、各アンテナの位相回転複素数の総和を２乗したものが電力利得となる。
【００２４】
上記のようにして求められる入射角θ（電波到来方向）と利得の間の関係を「アンテナパターン」と称する。
図４は分散型レーダのアンテナパターンの一例を示す説明図である。
以下、分散型レーダのアンテナパターンにおいて、利得が極大となるメインローブ以外の箇所及びその近傍を「サイドローブ」と称する。
また、利得が極大となる部分を「サイドローブピーク」と称する。また、メインローブに対するサイドローブピークの利得の比を「サイドローブレベル」と称する。
ただし、単に「サイドローブレベル」と述べた場合、最大サイドローブに関するサイドローブレベルを表すものとする。
この実施の形態１では、様々なビーム形成方向に対して導出されるアンテナパターンにおいて、いずれのサイドローブレベルも小さな値に抑えられるような適切な２次元アンテナ配置を求めることを目的とする。
【００２５】
上記の説明では、個々のアンテナが無指向性である場合を例にとっており、この場合、個々のアンテナのアンテナパターンにおいては、電波到来方向に関わらず利得は一定である。
そのため、分散型レーダのアンテナパターンを算出する際、利得は、各アンテナの位相回転複素数の総和から求められる。
しかし、アンテナが無指向性でない場合、分散型レーダのアンテナパターンは、各アンテナの位相回転複素数の総和から算出されるアンテナパターンに対して、さらに、個々のアンテナのアンテナパターンの積を取ることで求められる（個々のアンテナのアンテナパターンが同一の場合）。
以上のように、個々のアンテナが無指向性でない場合、分散型レーダのアンテナパターンの算出においては、個々のアンテナの特性（具体的には、アンテナパターン）が必要になる。
【００２６】
なお、一般には、個々のアンテナについて向きを考慮する必要があり、アンテナの向きとビーム形成方向との関係に依存してアンテナパターン形状が変化することが多い。
しかし、この実施の形態１では、アンテナの向きとビーム形成方向との関係によらず、アンテナパターンは同じ形状と見なせるとの前提を置いている。アンテナの向きとビーム形成方向との関係に依存してアンテナパターン形状が変化する場合でも、まずは「代表的な形状のアンテナパターンが存在する」ことを前提としてアンテナ配置を最適化した後に、得られたアンテナ配置を固定して、各アンテナの向きのみを最適化すればよい。
【００２７】
以下、図１のアンテナ配置算出装置の処理内容を具体的に説明する。
アンテナ配置制約保持部１は、予め、アンテナの配置に関する制約を記憶している。
アンテナの配置に関する制約としては、例えば、以下の制約が挙げられる。
（１）分散型レーダを構成するアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約
（２）アンテナ設置可能領域の範囲内にアンテナが配置される制約
（３）アンテナ同士の重なりが禁止される制約
以上の制約の他に、例えば、「アンテナ間の距離が予め定めた固定値以上である制約」等を付加することも考えられる。
【００２８】
アンテナ配置初期化部２は、アンテナ配置制約保持部１により記憶されているアンテナの配置に関する制約を満たす範囲内で、例えば、アンテナをランダムに配置することで、アンテナの初期配置（初期状態のアンテナ配置）を決定し、その初期配置をアンテナ配置保持部３に記録する。
アンテナ配置保持部３は、分散型レーダを構成するアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置されるなどの制約（アンテナ配置制約保持部１により記憶されている制約）の下で、複数のアンテナが配置される位置を示すアンテナ配置、複数のアンテナの特性を示すアンテナ特性及び当該アンテナ配置の評価値を保持するものであるが、この実施の形態１では、アンテナ設置可能領域が２次元平面であることを想定しているので、個々のアンテナの位置情報は２次元で表現される。また、アンテナ特性は、分散型レーダのアンテナパターンの算出において考慮すべきアンテナ独自の特性のことであり、具体的には、個々のアンテナに関するアンテナパターンを表すものである。
【００２９】
なお、アンテナ配置保持部３により保持されるアンテナ配置は、分散型レーダを構成する複数のアンテナが配置される位置を示すものであるが、分散型レーダを構成する複数のアンテナはグループ単位で管理される。
同一のアンテナグループに属しているアンテナは、その位置に関して「特定の基準点Ｏを中心とする正Ｎ角形の頂点上に位置する」との制約を常に満たしているものとする。
複数のアンテナグループの中には、アンテナ設置可能領域の境界上にアンテナが固定されるアンテナグループ（以下、「固定アンテナグループ」と称する）と、アンテナ設置可能領域の境界上にアンテナが固定されないアンテナグループ（以下、「移動アンテナグループ」と称する）とに分けられる。
固定アンテナグループにおいて、アンテナがアンテナ設置可能領域の境界上に固定される理由は、分散型レーダとして、必要な開口径を確保するためである。
【００３０】
移動アンテナグループに関する自由度は、基準点Ｏを中心とする回転、拡大及び縮小である。
図５はアンテナグループがＮ個（Ｎ＝３）のアンテナから構成されている場合のアンテナ配置例を示す説明図である。
図５の例では、図の見易さのために、移動アンテナグループを１つだけ表記しているが、一般には、複数個の移動アンテナグループが存在する。
【００３１】
アンテナパターン算出部４は、アンテナ配置保持部３により保持されているアンテナ配置の中で、未評価のアンテナ配置を選択する。
初期段階では、通常、アンテナ配置保持部３により保持されているアンテナ配置は１つであり、そのアンテナ配置は未評価である。ただし、初期段階から未評価のアンテナ配置がアンテナ配置保持部３に２以上保持されていてもよい。
アンテナパターン算出部４は、未評価のアンテナ配置を１つ選択すると、そのアンテナ配置とアンテナ配置保持部３により保持されているアンテナ特性を用いて、想定されるビーム形成方向について、電波到来方向と利得の関係を表す分散型レーダのアンテナパターンを算出する。
【００３２】
即ち、アンテナパターン算出部４は、図５に示すように、分散型レーダを構成するアンテナの個数が６個である場合、電波到来方向ｕに関し、基準点Ｏに対する６個のアンテナｍ（ｍ＝１，２，・・・，６）の経路長差ｕ・ｄmに起因する位相差（２π／λ）ｕ・ｄmを算出し、その位相回転を複素数ｅｘｐ（ｊ（２π／λ）ｕ・ｄm）で表現する。
そして、アンテナパターン算出部４は、その複素数ｅｘｐ（ｊ（２π／λ）ｕ・ｄm）に対して、アンテナ重みＷmを乗算することで、６個のアンテナの位相回転複素数を求め、さらに、６個のアンテナの位相回転複素数の総和を２乗することで、電力利得である分散型レーダのアンテナパターンを算出する。
この実施の形態１では、複数のビーム形成方向を考慮することを想定しているので、それぞれのビーム形成方向に応じて、複数のアンテナパターンが算出されることになる。
【００３３】
アンテナ配置評価部５は、アンテナパターン算出部４がアンテナパターンを算出すると、そのアンテナパターン内のサイドローブレベルから、アンテナパターン算出部４により選択されたアンテナ配置の評価値を算出し、その評価値をアンテナ配置保持部３に記録する。
即ち、アンテナ配置評価部５は、アンテナパターン算出部４により算出されたアンテナパターン内に存在している複数のサイドローブの中で最大のサイドローブを特定して、最大のサイドローブのサイドローブレベルを算出する。
アンテナ配置評価部５は、各ビーム形成方向に対応する複数アンテナパターンに関し、それぞれ最大のサイドローブのサイドローブレベルを算出すると、それらのサイドローブレベルを統合することにより単一の値を算出し、その値を、当該アンテナ配置の評価値として、アンテナ配置保持部３に記録する。評価に関しては、例えば、各アンテナパターンから算出されるサイドローブレベルのうち、最悪のサイドローブレベル（最大のサイドローブレベル）を評価値とすればよい。
ここでは、アンテナ配置の評価値として、最大のサイドローブレベルを記録するものを示したが、例えば、複数のサイドローブレベルの平均値や標準偏差値をアンテナ配置の評価値として、アンテナ配置保持部３に記録するようにしてもよい。
【００３４】
アンテナ選択部６は、アンテナ配置保持部３に記録されている評価値が最も良いアンテナ配置を選択する。
初期段階では、通常、アンテナ配置保持部３により保持されているアンテナ配置は１つであるため、そのアンテナ配置を選択する。後述するアンテナ移動部７により新たなアンテナ配置が生成されて、複数のアンテナ配置がアンテナ配置保持部３に保持されると、複数のアンテナ配置の中から評価値が最も良いアンテナ配置を選択する。
ここでは、アンテナ配置の評価値が最も良いアンテナ配置を選択するものを示しているが、アンテナ配置の評価値が所定の閾値より良いアンテナ配置を選択するようにしてもよい。この場合、２以上のアンテナ配置が選択される可能性がある。
アンテナ選択部６は、評価値が最も良いアンテナ配置を選択すると、そのアンテナ配置が示す位置に配置される複数のアンテナの中で、移動アンテナグループに属している複数のアンテナを選択する。
なお、２以上の移動アンテナグループがある場合、いずれかの移動アンテナグループを１つ選択し、その移動アンテナグループに属している複数のアンテナを選択する。
【００３５】
アンテナ移動部７は、アンテナ選択部６が移動アンテナグループに属している複数のアンテナを選択すると、その移動アンテナグループに属している複数のアンテナが頂点に配置されている正多角形の回転、拡大又は縮小操作を行うことで、その移動アンテナグループに属している複数のアンテナの位置を変化させて新たなアンテナ配置を生成し、そのアンテナ配置をアンテナ配置保持部３に記録する。
新たなアンテナ配置の生成は、アンテナ配置制約保持部１により保持されているアンテナ配置に関する制約情報を満たすように行われる。
ここで、図６は新たなアンテナ配置の生成例を示す説明図である。
図６に示すように、アンテナ選択部６により選択された移動アンテナグループに関し、基準点Ｏを中心とする回転や拡大・縮小操作を施すことで、新たなアンテナ配置が生成される。
【００３６】
このように、新たなアンテナ配置が生成されると、アンテナパターン算出部４及びアンテナ配置評価部５の処理によって、新たなアンテナ配置の評価値が算出される。
この実施の形態１では、アンテナパターン算出部４、アンテナ配置評価部５、アンテナ選択部６及びアンテナ移動部７の処理が、例えば、規定回数だけ繰り返し実施され、アンテナ配置保持部３が保持するアンテナ配置のうち、評価値が最良のアンテナ配置が、最良なアンテナ配置として出力される。
【００３７】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、分散型レーダを構成する複数のアンテナがグループ単位で管理されており、複数のアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約の下で、複数のアンテナが配置される位置を示すアンテナ配置と複数のアンテナの特性を示すアンテナ特性を保持するアンテナ配置保持部３と、アンテナ配置保持部３により保持されているアンテナ配置及びアンテナ特性を用いて、想定されるビーム形成方向について、電波到来方向と利得の関係を表す分散型レーダのアンテナパターンを算出するアンテナパターン算出部４と、アンテナパターン算出部４により算出されたアンテナパターン内のサイドローブレベルからアンテナ配置の評価値を算出し、その評価値をアンテナ配置保持部３に記録するアンテナ配置評価部５と、アンテナ配置保持部３に記録されている評価値が最も良いアンテナ配置を選択し、そのアンテナ配置が示す位置に配置される複数のアンテナの中で、任意のグループに属しているアンテナを選択するアンテナ選択部６とを設け、アンテナ移動部７が、特定の基準点を中心とする正多角形の回転、拡大又は縮小操作を行うことで、アンテナ選択部６により選択されたアンテナの位置を変化させて新たなアンテナ配置を生成し、そのアンテナ配置をアンテナ配置保持部３に記録するように構成したので、アンテナを２次元空間や３次元空間に配置する場合でも、サイドローブレベルが最小になるアンテナ配置を効率よく算出することができる効果を奏する。
【００３８】
即ち、この実施の形態１によれば、評価値の良いアンテナ配置を選択して、そのアンテナ配置の移動処理を反復することにより、評価値が最適に近いアンテナ配置が得られるが、アンテナ配置の移動処理をアンテナグループ単位で行うことにより、短時間で最良に近いアンテナ配置に到達することができる。その主な理由は以下の２つである。
（１）同一のアンテナグループに属する複数のアンテナの位置に関する制約によって、アンテナ配置の自由度が大幅に下がるため、最適化の対象となるアンテナ配置の探索空間が狭くなり、その結果として、最適化が容易になる。
（２）アンテナ配置が基準点Ｏに関する回転対称性を有するため（例えば、図５の場合、基準点Ｏを中心としてアンテナ配置が１２０度回転すると、元のアンテナ配置と一致する）ため、複数のビーム形成方向についてのアンテナパターンが同一となる。このアンテナパターンの算出に関する冗長性を利用することで、最適化の処理時間を短縮することができる。
【００３９】
また、アンテナグループを構成するアンテナの数がＮ個の場合、全アンテナ数はＮの整数倍となる。また、基準点Ｏに追加のアンテナを固定しても、アンテナ配置の回転対称性は損なわれず、この実施の形態１で述べたアンテナ配置の最適化は適用可能である。この場合、全アンテナ数はＮの整数倍に１を足した値となる。
即ち、この実施の形態１で述べたアンテナ配置の最適化を適用できるのは、利用するアンテナ数が「ｋ×Ｎ」又は「ｋ×Ｎ＋１」の場合である（ただし、ｋは整数）。つまり、Ｎの値が３の場合は、Ｎがより大きい値である場合と比較して、広い範囲の利用アンテナ数に対して適用できるという効果がある。
【００４０】
この実施の形態１では、アンテナを２次元配置するものを示したが、アンテナの３次元配置を行う場合、この実施の形態で述べた方式によって２次元配置を最適化した後、その２次元配置を固定して、各アンテナの高さのみを最適化すればよい。
【００４１】
なお、本実施の形態１では、図４に示すように、アンテナパターンにおいて、利得が極大となるメインローブ以外の箇所のうち、利得が最大である部分を「最大サイドローブ」として、これに基づいてサイドローブレベルを算出して、最適化で利用する例を示している。しかし、サイドローブの大きさに関する別の考え方に基づいてサイドローブレベルを算出して、最適化の評価値として用いてもよい。
具体的には、例えば、アンテナパターンにおいて、メインローブ方向を中心とした一定幅の入射角範囲がメインローブに属するものとし、それ以外の入射角範囲に関し、利得が最大となる箇所を「最大サイドローブ」とすることが考えられる。これに基づいてサイドローブレベルを算出して、最適化で利用してもよい。
【００４２】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、図５に示すように、移動アンテナグループを構成するアンテナの個数がＮ＝３である例を示したが、分散型レーダを構成するアンテナの個数が多くなると、移動アンテナグループの数も多くなり、アンテナ配置の自由度が上がる。そのため、最良のアンテナ配置に到達することが困難になる可能性がある。
そこで、この実施の形態２では、分散型レーダを構成するアンテナの個数が多い程、移動アンテナグループを構成するアンテナの数が多い値に設定されるようにする。
【００４３】
例えば、分散型レーダを構成するアンテナの個数が増えると、移動アンテナグループを構成するアンテナの個数を３個から５個に増やす態様が考えられる。
図７はアンテナグループがＮ個（Ｎ＝５）のアンテナから構成されている場合のアンテナ配置例を示す説明図である。
このような場合でも、上記実施の形態１と同様に適用でき、かつ、アンテナ配置の自由度が下がるため、最適化の処理時間を短縮することができる。
【００４４】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、アンテナ配置初期化部２が、アンテナ配置制約保持部１により記憶されているアンテナの配置に関する制約を満たす範囲内で、アンテナをランダムに配置するなどの処理を実施することで、アンテナの初期配置を決定するものを示したが、アンテナの初期配置を最適化することで、より効率的に最良のアンテナ配置が得られるようにしてもよい。
【００４５】
図８はこの発明の実施の形態３によるアンテナ配置算出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。
途中アンテナ配置保持部１１は例えばＲＡＭやハードディスクなどの記憶装置から構成されており、アンテナの配置がアンテナ配置制約保持部１により保持されている制約に違反していない１つまたは複数のアンテナグループに属している複数のアンテナのアンテナ配置とアンテナパターンを保持している。なお、途中アンテナ配置保持部１１は途中アンテナ配置保持手段を構成している。
【００４６】
制約違反判定部１２は例えば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から構成されており、追加予定の移動アンテナグループ毎に、当該移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合に、途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナ配置がアンテナ配置制約保持部１により保持されている制約に違反するか否かを判定する処理を実施する。なお、制約違反判定部１２は制約違反判定手段を構成している。
【００４７】
アンテナグループ利得保持部１３は例えばＲＡＭやハードディスクなどの記憶装置から構成されており、予め、追加予定の移動アンテナグループのアンテナパターンを記憶している。
アンテナグループ利得保持部１３は制約違反判定部１２により制約に違反しないと判定された移動アンテナグループのアンテナパターンを第２のアンテナパターン算出部１４に出力する。
第２のアンテナパターン算出部１４は例えば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から構成されており、アンテナグループ利得保持部１３から出力された移動アンテナグループのアンテナパターンと途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナパターンから、想定されるビーム形成方向のそれぞれについて、当該移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合のアンテナパターンを算出する処理を実施する。
なお、アンテナグループ利得保持部１３及び第２のアンテナパターン算出部１４から第２のアンテナパターン算出手段が構成されている。
【００４８】
第２のアンテナ配置評価部１５は例えば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から構成されており、第２のアンテナパターン算出部１４により算出されたアンテナパターン内のサイドローブレベルから新たなアンテナ配置の評価値を算出する処理を実施する。なお、第２のアンテナ配置評価部１５は第２の評価値算出手段を構成している。
【００４９】
最良アンテナ配置選択部１６は例えば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から構成されており、追加予定の移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された複数のアンテナ配置の中で、第２のアンテナ配置評価部１５により算出された評価値が最も良いアンテナ配置を選択して、そのアンテナ配置を途中アンテナ配置保持部１１に記録するとともに、そのアンテナ配置に係るアンテナパターンを途中アンテナ配置保持部１１に記録する処理を実施する。なお、最良アンテナ配置選択部１６は最良アンテナ配置選択手段を構成している。
【００５０】
図８の例では、アンテナ配置算出装置の構成要素であるアンテナ配置制約保持部１、アンテナ配置保持部３、アンテナパターン算出部４、アンテナ配置評価部５、アンテナ選択部６、アンテナ移動部７、途中アンテナ配置保持部１１、制約違反判定部１２、アンテナグループ利得保持部１３、第２のアンテナパターン算出部１４、第２のアンテナ配置評価部１５及び最良アンテナ配置選択部１６のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、アンテナ配置算出装置がコンピュータで構成されていてもよい。
この場合、アンテナ配置制約保持部１、アンテナ配置保持部３、アンテナパターン算出部４、アンテナ配置評価部５、アンテナ選択部６、アンテナ移動部７、途中アンテナ配置保持部１１、制約違反判定部１２、アンテナグループ利得保持部１３、第２のアンテナパターン算出部１４、第２のアンテナ配置評価部１５及び最良アンテナ配置選択部１６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。
【００５１】
次に動作について説明する。
アンテナ配置初期化部２の代わりに、途中アンテナ配置保持部１１、制約違反判定部１２、アンテナグループ利得保持部１３、第２のアンテナパターン算出部１４、第２のアンテナ配置評価部１５及び最良アンテナ配置選択部１６を実装している点以外は、上記実施の形態１と同様であるため、ここでは、途中アンテナ配置保持部１１、制約違反判定部１２、アンテナグループ利得保持部１３、第２のアンテナパターン算出部１４、第２のアンテナ配置評価部１５及び最良アンテナ配置選択部１６の処理内容について説明する。
【００５２】
この実施の形態３では、自由度（基準点を中心とする回転及び大きさ）が少しずつ異なる値に設定されている複数の移動アンテナグループが、追加予定の移動アンテナグループとして用意されているものとする。ただし、追加予定の移動アンテナグループは、以下の制約（１）（２）を満たすものに限定する。
（１）分散型レーダを構成するアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約
（２）アンテナ設置可能領域の範囲内にアンテナが配置される制約
ここで、図９は追加予定の移動アンテナグループの一例を示す説明図であり、図９の例では、６個の移動アンテナグループを示している。
【００５３】
途中アンテナ配置保持部１１は、アンテナの配置がアンテナ配置制約保持部１により保持されている制約に違反していない１つまたは複数のアンテナグループに属しているアンテナのアンテナ配置とアンテナパターンを保持するものであるが、初期状態では、移動アンテナグループは含んでおらず、固定アンテナグループのアンテナ配置とアンテナパターンだけを保持している（初期状態では、アンテナの数が少ないアンテナ配置となっている）。固定アンテナグループのアンテナパターンは、固定アンテナグループのアンテナ配置に基づいて予め計算されているものとする。
後述する最良アンテナ配置選択部１６により最良のアンテナ配置が選択されることで、移動アンテナグループに係るアンテナが追加されて、アンテナの数が増えていくようになる。
【００５４】
制約違反判定部１２は、追加予定の移動アンテナグループ毎に、当該移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合に、途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナ配置がアンテナ配置制約保持部１により保持されている制約に違反するか否かを判定する。
上述したように、アンテナ配置制約保持部１が、アンテナの配置に関する制約として、以下の制約（１）〜（３）を保持している場合には、追加予定の移動アンテナグループに属している複数のアンテナが、以下の制約（３）に違反するか否かを判定する。なお、追加予定の移動アンテナグループに関し、制約（１）（２）については、上述のように予め満たされていることを想定している。
（１）分散型レーダを構成するアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約
（２）アンテナ設置可能領域の範囲内にアンテナが配置される制約
（３）アンテナ同士の重なりが禁止される制約
【００５５】
制約違反判定部１２は、追加予定の移動アンテナグループの集合の中で、制約に違反しない移動アンテナグループをアンテナグループ利得保持部１３に通知する。
アンテナグループ利得保持部１３は、予め、追加予定の移動アンテナグループのアンテナパターンを記憶しており、制約違反判定部１２から制約に違反しない移動アンテナグループの通知を受けると、その移動アンテナグループのアンテナパターンを第２のアンテナパターン算出部１４に出力する。
なお、アンテナグループ利得保持部１３により記憶されているアンテナパターンは、想定されるビーム形成方向及び電波到来方向に対する振幅利得であり、予め計算されているものである。
【００５６】
第２のアンテナパターン算出部１４は、アンテナグループ利得保持部１３から制約に違反しない移動アンテナグループのアンテナパターンを受けると、その移動アンテナグループのアンテナパターンと途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナパターンから、想定されるビーム形成方向のそれぞれについて、当該移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合のアンテナパターンを算出する。
なお、ビーム形成方向ｉに関するアンテナパターンは、アンテナグループ利得保持部１３から出力された移動アンテナグループのアンテナパターン（ビーム形成方向ｉに対するアンテナパターン）と、途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナパターン（ビーム形成方向ｉに対するアンテナパターン）とを加算することで算出することができる。
【００５７】
アンテナグループ利得保持部１３から制約に違反しない移動アンテナグループのアンテナパターンとして、複数の移動アンテナグループのアンテナパターンが出力された場合には、各々のアンテナパターンと途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナパターンから、当該移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合のアンテナパターンを算出する。
具体的には、制約に違反しない移動アンテナグループのアンテナパターンとして、例えば、２個のアンテナパターン（例えば、アンテナパターンＡ，Ｂ）が出力された場合には、アンテナパターンＡと途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナパターンから、複数のアンテナが新たに配置された場合のアンテナパターンを算出するとともに、アンテナパターンＢと途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナパターンから、複数のアンテナが新たに配置された場合のアンテナパターンを算出する。
【００５８】
第２のアンテナ配置評価部１５は、第２のアンテナパターン算出部１４がアンテナパターンを算出すると、そのアンテナパターン内のサイドローブレベルから、新たなアンテナ配置（追加予定の移動アンテナグループに属しているアンテナが新たに配置された場合のアンテナ配置）の評価値を算出する。
即ち、第２のアンテナ配置評価部１５は、第２のアンテナパターン算出部１４が複数の移動アンテナグループについて、複数のアンテナパターンを算出すると、移動アンテナグループ毎に、各ビーム形成方向について、対応するアンテナパターン内に存在している複数のサイドローブの中で最大のサイドローブを特定して、最大のサイドローブのサイドローブレベルを算出する。
第２のアンテナ配置評価部１５は、各ビーム形成方向に対応する複数アンテナパターンに関し、それぞれ最大のサイドローブのサイドローブレベルを算出するとそれらのサイドローブレベルを統合することにより単一の値を算出し、その値を、当該移動アンテナグループに係る新たなアンテナ配置の評価値に設定する。評価に関しては、例えば、各アンテナパターンから算出されるサイドローブレベルのうち、最悪のサイドローブレベル（最大のサイドローブレベル）を評価値とすればよい。
ここでは、最大のサイドローブレベルを新たなアンテナ配置の評価値に設定するものを示したが、例えば、複数のサイドローブレベルの平均値や標準偏差値を新たなアンテナ配置の評価値として設定するようにしてもよい。
【００５９】
最良アンテナ配置選択部１６は、第２のアンテナ配置評価部１５が、追加予定の移動アンテナグループに係る新たなアンテナ配置の評価値を１以上算出すると、１以上の新たなアンテナ配置の中で、評価値が最も良いアンテナ配置を選択し、そのアンテナ配置を途中アンテナ配置保持部１１に記録するとともに、そのアンテナ配置に係るアンテナパターンを途中アンテナ配置保持部１１に記録する。
ここでは、評価値が最も良いアンテナ配置を選択するものを示しているが、評価値が所定の閾値より良いアンテナ配置を選択するようにしてもよい。この場合、２以上の移動アンテナグループに係るアンテナ配置が選択される可能性がある。
ここで、図１０は最良アンテナ配置選択部１６により選択されたアンテナ配置の移動アンテナグループが固定アンテナグループに追加された様子を示す説明図である。
【００６０】
この実施の形態３では、上記の処理によって、移動アンテナグループが１つずつ追加されることで、途中アンテナ配置保持部１１に保持されている途中アンテナ配置が更新されていき、利用可能なアンテナを全て配置し終わった時点で、アンテナの初期配置の最適化処理が終了する。この最適化処理は、最適化分野において、グリーディ法と呼ばれる枠組みに属するものである。
アンテナの初期配置の最適化処理が終了すると、途中アンテナ配置保持部１１に保持されているアンテナ配置が、アンテナの初期配置として、アンテナ配置保持部３に記録され、以降、上記実施の形態１と同様の処理が実施される。
【００６１】
以上で明らかになように、この実施の形態３によれば、アンテナの配置がアンテナ配置制約保持部１により保持されている制約に違反していない１つまたは複数のアンテナグループに属している複数のアンテナのアンテナ配置とアンテナパターンを保持する途中アンテナ配置保持部１１と、追加予定の移動アンテナグループ毎に、当該移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合に、途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナ配置がアンテナ配置制約保持部１により保持されている制約に違反するか否かを判定する制約違反判定部１２と、制約違反判定部１２により違反しないと判定された場合、予め保持している当該移動アンテナグループのアンテナパターンと途中アンテナ配置保持部１１により保持されているアンテナパターンから、想定されるビーム形成方向について、当該移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合のアンテナパターンを算出する第２のアンテナパターン算出部１４と、第２のアンテナパターン算出部１４により算出されたアンテナパターン内のサイドローブレベルから新たなアンテナ配置の評価値を算出する第２のアンテナ配置評価部１５とを設け、最良アンテナ配置選択部１６が、追加予定の移動アンテナグループに属している複数のアンテナが新たに配置された複数のアンテナ配置の中で、第２のアンテナ配置評価部１５により算出された評価値が最も良いアンテナ配置を選択して、そのアンテナ配置を途中アンテナ配置保持部１１に記録するとともに、そのアンテナ配置に係るアンテナパターンを途中アンテナ配置保持部１１に記録するように構成したので、アンテナの初期配置を最適化することができるようになり、その結果、より効率的に最良のアンテナ配置が得られる効果を奏する。
【００６２】
即ち、この実施の形態３によれば、固定アンテナグループのみを配置した初期状態から出発して、追加配置の結果、評価値が良の移動アンテナグループを１つずつ追加していくことにより、回転対称性を持つアンテナ配置を生成することができる。そのため、この実施の形態１で得られたアンテナ配置を、上記実施の形態１で述べたアンテナ配置最適化の初期状態として利用することが可能である。
また、この実施の形態３で得られたアンテナ配置は、その生成方法からして、比較的評価値が良いものとなっている。
そのため、この実施の形態３で得られたアンテナ配置を初期配置として、上記実施の形態１で述べたアンテナ配置の最適化処理を適用することにより、より効率的に最良のアンテナ配置に到達できる効果を奏する。
【００６３】
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。
【符号の説明】
【００６４】
１ アンテナ配置制約保持部（制約保持手段）、２ アンテナ配置初期化部、３ アンテナ配置保持部（位置特性保持手段）、４ アンテナパターン算出部（アンテナパターン算出手段）、５ アンテナ配置評価部（評価値算出手段）、６ アンテナ選択部（アンテナ選択手段）、７ アンテナ移動部（アンテナ移動手段）、１１ 途中アンテナ配置保持部（途中アンテナ配置保持手段）、１２ 制約違反判定部（制約違反判定手段）、１３ アンテナグループ利得保持部（第２のアンテナパターン算出手段）、１４ 第２のアンテナパターン算出部（第２のアンテナパターン算出手段）、１５ 第２のアンテナ配置評価部（第２の評価値算出手段）、１６ 最良アンテナ配置選択部（最良アンテナ配置選択手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散型レーダを構成する複数のアンテナがグループ単位で管理されており、上記複数のアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約の下で、上記複数のアンテナが配置される位置を示すアンテナ配置と上記複数のアンテナの特性を示すアンテナ特性を保持する位置特性保持手段と、上記位置特性保持手段により保持されているアンテナ配置及びアンテナ特性を用いて、想定されるビーム形成方向について、電波到来方向と利得の関係を表す上記分散型レーダのアンテナパターンを算出するアンテナパターン算出手段と、上記アンテナパターン算出手段により算出されたアンテナパターン内のサイドローブレベルから上記アンテナ配置の評価値を算出し、上記評価値を上記位置特性保持手段に記録する評価値算出手段と、上記位置特性保持手段に記録されている評価値が良いアンテナ配置を選択し、上記アンテナ配置が示す位置に配置される複数のアンテナの中で、任意のグループに属しているアンテナを選択するアンテナ選択手段と、特定の基準点を中心とする正多角形の回転、拡大又は縮小操作を行うことで、上記アンテナ選択手段により選択されたアンテナの位置を変化させて新たなアンテナ配置を生成し、上記アンテナ配置を上記位置特性保持手段に記録するアンテナ移動手段とを備えたアンテナ配置算出装置。
【請求項２】
評価値算出手段は、アンテナパターン算出手段により算出されたアンテナパターン内の複数のサイドローブの中で最大のサイドローブを特定して、最大のサイドローブレベルを算出し、さらに、各ビーム形成方向に対応する複数の上記サイドローブレベルの最大値をアンテナ配置の評価値として、位置特性保持手段に記録することを特徴とする請求項１記載のアンテナ配置算出装置。
【請求項３】
アンテナ選択手段は、評価値が良いアンテナ配置が示す位置に配置される複数のアンテナの中で、アンテナを設置することが可能な領域であるアンテナ設置可能領域の境界上にアンテナが固定されるグループに属しているアンテナを選択対象から除外し、上記アンテナ設置可能領域の境界上にアンテナが固定されないグループに属しているアンテナを選択することを特徴とする請求項１または請求項２記載のアンテナ配置算出装置。
【請求項４】
分散型レーダを構成するアンテナの数が多い程、各グループに属するアンテナの数が多い値に設定されることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のアンテナ配置算出装置。
【請求項５】
各グループに属するアンテナの数が３であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のアンテナ配置算出装置。
【請求項６】
アンテナの配置に関する制約を保持する制約保持手段と、アンテナの配置が制約保持手段により保持されている制約に違反していないグループに属している複数のアンテナのアンテナ配置とアンテナパターンを保持する途中アンテナ配置保持手段と、追加予定のグループ毎に、当該グループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合に、上記途中アンテナ配置保持手段により保持されているアンテナ配置が上記制約保持手段により保持されている制約に違反するか否かを判定する制約違反判定手段と、上記制約違反判定手段により違反しないと判定された場合、予め保持している当該グループのアンテナパターンと上記途中アンテナ配置保持手段により保持されているアンテナパターンから、想定されるビーム形成方向について、当該グループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合のアンテナパターンを算出する第２のアンテナパターン算出手段と、上記第２のアンテナパターン算出手段により算出されたアンテナパターン内のサイドローブレベルから新たなアンテナ配置の評価値を算出する第２の評価値算出手段と、追加予定のグループに属している複数のアンテナが新たに配置された複数のアンテナ配置の中で、上記第２の評価値算出手段により算出された評価値が良いアンテナ配置を選択して、上記アンテナ配置を上記途中アンテナ配置保持手段に記録するとともに、上記アンテナ配置に係るアンテナパターンを上記途中アンテナ配置保持手段に記録する最良アンテナ配置選択手段とを設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のアンテナ配置算出装置。
【請求項１】
分散型レーダを構成する複数のアンテナがグループ単位で管理されており、上記複数のアンテナが特定の基準点を中心とする正多角形の頂点に配置される制約の下で、上記複数のアンテナが配置される位置を示すアンテナ配置と上記複数のアンテナの特性を示すアンテナ特性を保持する位置特性保持手段と、上記位置特性保持手段により保持されているアンテナ配置及びアンテナ特性を用いて、想定されるビーム形成方向について、電波到来方向と利得の関係を表す上記分散型レーダのアンテナパターンを算出するアンテナパターン算出手段と、上記アンテナパターン算出手段により算出されたアンテナパターン内のサイドローブレベルから上記アンテナ配置の評価値を算出し、上記評価値を上記位置特性保持手段に記録する評価値算出手段と、上記位置特性保持手段に記録されている評価値が良いアンテナ配置を選択し、上記アンテナ配置が示す位置に配置される複数のアンテナの中で、任意のグループに属しているアンテナを選択するアンテナ選択手段と、特定の基準点を中心とする正多角形の回転、拡大又は縮小操作を行うことで、上記アンテナ選択手段により選択されたアンテナの位置を変化させて新たなアンテナ配置を生成し、上記アンテナ配置を上記位置特性保持手段に記録するアンテナ移動手段とを備えたアンテナ配置算出装置。
【請求項２】
評価値算出手段は、アンテナパターン算出手段により算出されたアンテナパターン内の複数のサイドローブの中で最大のサイドローブを特定して、最大のサイドローブレベルを算出し、さらに、各ビーム形成方向に対応する複数の上記サイドローブレベルの最大値をアンテナ配置の評価値として、位置特性保持手段に記録することを特徴とする請求項１記載のアンテナ配置算出装置。
【請求項３】
アンテナ選択手段は、評価値が良いアンテナ配置が示す位置に配置される複数のアンテナの中で、アンテナを設置することが可能な領域であるアンテナ設置可能領域の境界上にアンテナが固定されるグループに属しているアンテナを選択対象から除外し、上記アンテナ設置可能領域の境界上にアンテナが固定されないグループに属しているアンテナを選択することを特徴とする請求項１または請求項２記載のアンテナ配置算出装置。
【請求項４】
分散型レーダを構成するアンテナの数が多い程、各グループに属するアンテナの数が多い値に設定されることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のアンテナ配置算出装置。
【請求項５】
各グループに属するアンテナの数が３であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のアンテナ配置算出装置。
【請求項６】
アンテナの配置に関する制約を保持する制約保持手段と、アンテナの配置が制約保持手段により保持されている制約に違反していないグループに属している複数のアンテナのアンテナ配置とアンテナパターンを保持する途中アンテナ配置保持手段と、追加予定のグループ毎に、当該グループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合に、上記途中アンテナ配置保持手段により保持されているアンテナ配置が上記制約保持手段により保持されている制約に違反するか否かを判定する制約違反判定手段と、上記制約違反判定手段により違反しないと判定された場合、予め保持している当該グループのアンテナパターンと上記途中アンテナ配置保持手段により保持されているアンテナパターンから、想定されるビーム形成方向について、当該グループに属している複数のアンテナが新たに配置された場合のアンテナパターンを算出する第２のアンテナパターン算出手段と、上記第２のアンテナパターン算出手段により算出されたアンテナパターン内のサイドローブレベルから新たなアンテナ配置の評価値を算出する第２の評価値算出手段と、追加予定のグループに属している複数のアンテナが新たに配置された複数のアンテナ配置の中で、上記第２の評価値算出手段により算出された評価値が良いアンテナ配置を選択して、上記アンテナ配置を上記途中アンテナ配置保持手段に記録するとともに、上記アンテナ配置に係るアンテナパターンを上記途中アンテナ配置保持手段に記録する最良アンテナ配置選択手段とを設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のアンテナ配置算出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２５１９０３（Ｐ２０１２−２５１９０３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２５４６７（Ｐ２０１１−１２５４６７）
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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