パルス性電波雑音の到来方向探査方法及び装置
【課題】 パルス性電波雑音の到来方向を正確且つ容易に推定することができるパルス性電波雑音の到来方向探査装置を提供する。
【解決手段】 所定の間隔で複数のアンテナ３Ａ〜３Ｄを並設してなるアレーアンテナ１と、各アンテナを介して受信した第１の受信信号を検出する信号受信部６と、第１の受信信号をフーリエ変換して各周波数成分におけるスペクトラム強度を表す第２の受信信号を生成するフーリエ変換部８と、各周波数成分に対して第１の相関行列を演算する第１の相関行列演算部９と、各周波数成分のスペクトラム強度に対する重み付けを行うとともに変換行列により第１の相関行列を前記中心周波数の相関行列に変換して平均化処理を行うことにより、所定の範囲における全周波数の情報を含む第２の相関行列を演算する第２の相関行列演算部１０と、第２の相関行列に対して狭帯域信号に対する部分空間法を適用して複数の方向に関する到来方向を推定する到来方向推定部１１とを有する。
【解決手段】 所定の間隔で複数のアンテナ３Ａ〜３Ｄを並設してなるアレーアンテナ１と、各アンテナを介して受信した第１の受信信号を検出する信号受信部６と、第１の受信信号をフーリエ変換して各周波数成分におけるスペクトラム強度を表す第２の受信信号を生成するフーリエ変換部８と、各周波数成分に対して第１の相関行列を演算する第１の相関行列演算部９と、各周波数成分のスペクトラム強度に対する重み付けを行うとともに変換行列により第１の相関行列を前記中心周波数の相関行列に変換して平均化処理を行うことにより、所定の範囲における全周波数の情報を含む第２の相関行列を演算する第２の相関行列演算部１０と、第２の相関行列に対して狭帯域信号に対する部分空間法を適用して複数の方向に関する到来方向を推定する到来方向推定部１１とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパルス性電波雑音の到来方向探査方法及び装置に関し、特に電力設備におけるパルス性電波雑音の発生源を特定する際に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
電力設備では、劣化がいしや金具の接触不良箇所において火花放電が発生し、急峻な電流が流れることによって放射されるパルス性の電波雑音が原因となる電波障害が懸念されている。ちなみに、微小ギャップによって火花放電を発生させた場合には１００ＭＨｚ 以上の周波数成分を含む電波雑音が観測され、配電用がいしが劣化したものを用いて発生させた火花放電からは２５ＭＨｚ〜２８００ＭＨｚの周波数成分を含む電波雑音が観測されている。
【０００３】
このように火花放電で発生する電波雑音は広帯域特性を有しており、ラジオ、テレビ、アマチュア無線、携帯電話、無線ＬＡＮ等、広範囲の無線通信へ影響を与える可能性がある。
【０００４】
かかる電波雑音による電波障害を速やかに解消するためには、電波雑音の発生源を効率的に探査した後に除去する必要がある。
【０００５】
従来技術に係る電波雑音の発生源探査では、主にツイン・クワッド・アンテナや放電時に放射される音波を対象とした指向性マイクロホンのメインビームを用いて、発生源を探査する手法が採用されてきた。
【０００６】
しかしながら、この種の従来技術に係る探査手法では、推定精度が充分でなく、また手動でメインビームを走査させる必要があるため、操作性においても課題を残している。一方、最近では、複数のアンテナの受信信号に信号処理を施すことで電波雑音の到来方向や発生源位置を推定する手法が提案されており、主にアンテナ間の到達時間差に基づく手法について検討されている（例えば非特許文献１〜３参照）。なお、到来方向を推定する場合は、複数の地点で到来方向を推定し、交会法（複数の地点で到来方向を推定し、到来方向の交点から発生源位置を推定する方法）によって発生源位置を推定している。
【０００７】
しかしながら、電力設備では、１）複数の箇所で同時に火花放電が発生する可能性がある、２）伝搬路上の不連続点（電線の曲部や電線支持物などのインピーダンス不連続点など）から再放射する可能性がある、３）電力機器の金属面による反射波が存在する可能性がある等の理由によって推定精度が悪化するため、実用的な推定手法として確立されていない。さらに電力設備において発生する火花放電は風や湿度などの気候変動の影響を受けるために発生が不安定で、常に電波雑音を観測することができるわけではない。このため、少ない測定回数でより信頼度の高い推定が望まれる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】電学論，Ｖｏｌ．１１５−Ｂ， Ｎｏ．１０， ｐｐ．１１６８−１１７３， １９９５
【非特許文献２】電学論，Ｖｏｌ．１１８， Ｎｏ．２， ｐｐ．１５７−１６３， １９９８
【非特許文献３】平成１１年電気学会 電力・エネルギー部門大会，Ｎｏ．６００， １９９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術に鑑み、パルス性電波雑音の到来方向を正確且つ容易に推定することができるパルス性電波雑音の到来方向探査方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明の第１の態様は、
パルス性電波雑音をＮ本（Ｎは２以上の自然数）のアンテナを並設してなるアレーアンテナで受信して前記パルス性電波雑音の時間軸に対するレベルを表す第１の受信信号を得るとともに、前記第１の受信信号をフーリエ変換して各周波数成分におけるスペクトラム強度を表す第２の受信信号を生成し、
その後前記第２の受信信号の前記各周波数成分に対して第１の相関行列を形成するとともに、前記第１の相関行列に前記各周波数成分のスペクトラム強度に対する重み付けを行い、さらに変換行列により前記第１の相関行列を特定の周波数の相関行列に変換して平均化処理を行うことにより、前記第２の受信信号の周波数スペクトルの存在範囲を限定するとともに前記存在範囲における全周波数の情報を含む第２の相関行列を形成し、
さらに前記第２の相関行列に対して狭帯域信号に対する部分空間法を適用することにより（Ｎ−１）方向に関する前記パルス性電波雑音の到来方向を推定することを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査方法にある。
【００１１】
本態様によれば、第１の相関行列に各周波数成分のスペクトラム強度に対する重み付けを行って特定の周波数の相関行列に変換するとともに平均化処理を行っているので、必要な周波数帯域に絞り込んだ全周波数の情報を含む第２の相関行列を形成することができる。また、かかる周波数帯域の絞り込みと相俟って第２の相関行列に対して狭帯域信号に対する部分空間法を適用することで電波の到来方向を探査しているので、広い帯域を有するパルス性電波雑音であっても部分空間法により高精度にその到来方向を推定し得る。
【００１２】
本発明の第２の態様は、
パルス性電波雑音を受信するよう所定の中心周波数に対応する間隔でＮ本（Ｎは２以上の自然数）のアンテナを並設してなるアレーアンテナと、
前記各アンテナを介して受信した前記パルス性電波雑音の時間軸に対するレベルを表す第１の受信信号を検出する信号受信部と、
前記第１の受信信号をフーリエ変換して各周波数成分におけるスペクトラム強度を表す第２の受信信号を生成するフーリエ変換部と、
前記第２の受信信号の前記各周波数成分に対して第１の相関行列を演算する第１の相関行列演算部と、
前記第１の相関行列に前記各周波数成分のスペクトラム強度に対する重み付けを行うとともに変換行列により前記第１の相関行列を特定の周波数の相関行列に変換して平均化処理を行うことにより、前記第２の受信信号の周波数スペクトルの存在範囲を限定するとともに前記存在範囲における全周波数の情報を含む第２の相関行列を演算する第２の相関行列演算部と、
前記第２の相関行列に対して狭帯域信号に対する部分空間法を適用することにより（Ｎ−１）方向に関する前記パルス性電波雑音の到来方向を推定する到来方向推定部とを有することを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査装置にある。
【００１３】
本態様によれば、第２の相関行列演算部で、第１の相関行列に各周波数成分のスペクトラム強度に対する重み付けを行って所定の平均化処理を行っているので、必要な周波数帯域に絞り込んだ全周波数の情報を含む第２の相関行列を形成することができる。また、かかる周波数帯域の絞り込みと相俟って到来方向推定部において、第２の相関行列に対して狭帯域信号に対する部分空間法を適用することで電波の到来方向を探査しているので、広い帯域を有するパルス性電波雑音であっても部分空間法により高精度にその到来方向を推定し得る。
【００１４】
本発明の第３の態様は、
第２の態様に記載するパルス性電波雑音の到来方向探査装置において、
前記変換行列はフォーカシング行列であることを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査装置にある。
【００１５】
本態様によれば、第２の相関行列を良好に演算することができる。
【００１６】
本発明の第４の態様は、
第２又は第３の態様に記載するパルス性電波雑音の到来方向探査装置において、
前記特定の周波数は前記中心周波数であることを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査装置にある。
【００１７】
本態様によれば、相関行列への変換を好適なものとすることができる。
【００１８】
本発明の第５の態様は、
第２乃至第４の態様の何れか一つに記載するパルス性電波雑音の到来方向探査装置において、
前記パルス性電波雑音は電力設備から放射されるものであることを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査装置にある。
【００１９】
本態様によれば、複数の箇所で同時に火花放電等を発生する、あるいは金属面による反射波が存在する可能性がある電力設備を発生源とするパルス性電波雑音であっても容易且つ確実に各到来方向を特定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、重み付け処理と広帯域の部分空間法とを組み合わせたので、発生毎に異なる可能性があるパルス性電波雑音の周波数特性により到来方向探査の精度を劣化させることなく、到来方向が複数である場合も含め、パルス性電波雑音の到来方向を高精度に探査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係るパルス性電波雑音の到来方向探査装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における第１の受信信号であるパルス性電波雑音の波形の一例を示す波形図である。
【図３】本発明の実施の形態における第１の受信信号をフーリエ変換した第２の受信信号を示す波形図である。
【図４】図１に示す到来方向探査装置を用いたパルス性電波雑音の到来方向をシミュレートするための実験の態様を概念的に示す図で、（ａ）は平面的に見た状態で示す説明図、（ｂ）は側面から見た状態で示す説明図である。
【図５】パルス性電波雑音の到来方向のシミュレート結果の一例を示す特性図である。
【図６】パルス性電波雑音の到来方向のシミュレート結果の他の例を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態に係るパルス性電波雑音の到来方向探査装置を示すブロック図である。同図に示すように、アレーアンテナ１は水平な架台２上に配設された４本のアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄからなる。ここで、架台２は脚部４に水平に配設してあり、電波の反射を低減するため何れも木製としてある。アンテナ３Ａ〜３Ｄはダイポールアンテナであり、架台２上で水平方向に等間隔に並べてそれぞれを垂直に立てた状態で固定してある。アンテナ３Ａ〜３Ｄの寸法及び間隔は受信する電波の中心周波数に応じて決定する。本形態の場合は、中心周波数を５００ＭＨｚとしたので、アンテナ３Ａ〜３Ｄの寸法及び間隔は５００ＭＨｚの電波の波長λに基づき０．３ｍ（λ／２）とした。
【００２４】
アレーアンテナ１で受信した受信信号は同軸ケーブル５を介して信号受信部６に供給される。信号受信部６ではパルス性電波雑音等、受信電波の時間軸に対するレベルを表す第１の受信信号を検出する。電力設備から放射されるパルス性電波雑音の一例である本形態における第１の信号の波形を図２に示すが、この第１の受信信号は信号処理部７に供給される。
【００２５】
信号処理部７はフーリエ変換部８、第１の相関行列演算部９、第２の相関行列演算部１０、到来方向推定部１１からなり、広帯域の部分空間法では、所定の信号処理を行った後に狭帯域の部分空間法による所定の信号処理を行うことにより電波雑音の到来方向を探査するようになっている。
【００２６】
ここで、部分空間法とは、受信信号のベクトル空間を考えて、信号が属する部分空間（信号部分空間と呼ばれる）と信号部分空間の補空間である部分空間（雑音部分空間と呼ばれる）とを用いて到来方向推定を行う方法をいう。本形態においては、Ｓ／Ｎが低い場合や、近接した方向から複数の信号が到来している場合であっても良好な推定精度を確保し得るＣＳＳＭ（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｕｂｓｐａｃｅ Ｍｅｔｈｏｄ）を広帯域の部分空間法として適用している。このＣＳＳＭは、各周波数に対する相関行列をある特定の周波数の相関行列に変換して、変換後の相関行列に平均化処理を施すことによって全周波数の情報を含む相関行列を得る方法である。また、狭帯域の部分空間法としては、ＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法、ＥＳＰＲＩＴ（Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｖｉａ Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）法、ＥＭ（Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ−Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）法、ＭＯＤＥ（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）法等を適用し得るが、本形態ではＭＵＳＩＣ法を適用した。
【００２７】
信号処理部７のフーリエ変換部８は、第１の受信信号をフーリエ変換して各周波数成分におけるスペクトラム強度を表す第２の受信信号を生成する。この第２の受信信号は、本形態の場合、中心周波数が５００ＭＨｚ付近にある図３に示すような広帯域の信号となる。
【００２８】
第１の相関行列演算部９は第２の受信信号の各周波数成分に対して第１の相関行列を演算する。すなわち、次式（１）の演算を行う。
【００２９】
Ｒｘｘ（ｆｊ）＝Ｘ（ｆｊ）ＸＨ（ｆｊ） ・・・（１）
（ｊ＝１〜J）
上式（１）でＲｘｘ（ｆｊ）は相関行列、Ｈは複素共役転置である。
【００３０】
第２の相関行列演算部１０は、第１の相関行列に各周波数成分のスペクトラム強度に対する重み付けを行うとともにフォーカシング行列により第１の相関行列を特定の周波数（ここでは中心周波数である５００ＭＨｚを用いる）の相関行列に変換して平均化処理を行うことにより第２の相関行列を演算する。すなわち、次式（２）に基づく演算を行う。
【００３１】
Ｒｘｘ（ｆ０）＝ΣｗｊＴｊＲｘｘ（ｆｊ）Ｘ（ｆｊ）ＴｊＨ ・・・（２）
上式（２）でｆ０は特定の周波数（５００ＭＨｚ）、ｗｊは相関行列に対する重みである。
【００３２】
上式（２）の演算により第２の受信信号の周波数スペクトルの存在範囲を限定するとともに当該存在範囲における全周波数の情報を含む第２の相関行列を求めることができる。
【００３３】
ここで、重み付け方法に特別な制限はない。例えば、各周波数成分におけるスペクトラム強度を全周波数帯域における周波数スペクトラム強度の和で除した値を重み付け係数として用いることもできるし、スペクトラム強度の所定の値に対応する閾値を用いても良い。また、本形態においては、第１の相関行列を特定の周波数の相関行列に変換する場合にフォーカシング行列を用いたが、変換行列であればこれに限定するものでもない。なお、フォーカシング行列の作成方法としては様々な手法が提案されているが、フォーカシング行列の積（ＴｊＴｊＨ）が周波数に依存しない場合は、フォーカシング行列によって相関行列を変換する前と変換した後でＳ／Ｎの低下を避けることができる。このようなフォーカシング行列としては、ＳＳＴ（Ｓｉｇｎａｌ Ｓｕｂｓｐａｃｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）や、ＭＴＬＳ（Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ Ｔｏｔａｌ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）と呼ばれる行列が提案されている。また、ＳＳＴ行列の特殊な場合としてフォーカシング行列にユニタリ行列を用いるＲＳＳ（Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｕｂｓｐａｃｅ）と呼ばれる手法もある。本形態では適用が簡単なＲＳＳによりフォーカシング行列を作成した。また、第１の相関行列を第２の相関行列に変換する場合に特定の周波数として中心周波数を用いたが、これに限定するものでもない。
【００３４】
到来方向推定部１１は第２の相関行列に対して狭帯域信号に対する部分空間法であるＭＵＳＩＣ法を適用することによりパルス性電波雑音の到来方向を推定する。ここで、本形態ではアレーアンテナ１のアンテナ３Ａ〜３Ｄを４本で形成したので最大３方向の到来方向を探査し得る。一般にアンテナ３Ａ〜３Ｄの数をＮ本（Ｎは２以上の自然数）とする場合、最大（Ｎ−１）方向に関する到来方向を推定することができる。
【００３５】
ここで、電力設備から放射されるパルス性電波雑音を模擬した火花放電によるパルス性電波雑音の到来方向を探査した数値シミュレーション結果とともに、本形態の作用・効果について説明する。
【００３６】
図４は本形態に係る到来方向探査装置を用いたパルス性電波雑音の到来方向を推定するための数値シミュレーションの態様を概念的に示す図で、（ａ）は平面的に見た状態で示す説明図、（ｂ）は側面から見た状態で示す説明図である。本形態は、図４（ａ）に示すように、４個のアンテナ３Ａ〜３Ｄ（無指向性アンテナを仮定）から成る等間隔リニアアレーを用いて一次元の到来方向推定を行う場合であり、アンテナ３Ａ〜３Ｄの間隔ｄは、前述の如く５００ＭＨｚの半波長である０．３ｍとしてある。
【００３７】
数値シミュレーションでは電波雑音の発生源は１箇所とし、さらに１箇所において生じた反射波を考慮した。したがって、アレーアンテナ１に到来するパルス性電波雑音は２個として到来方向を推定する。
【００３８】
まず、アンテナ３Ａ〜３Ｄにおける第１の受信信号の模擬方法について述べる。パルス性電波雑音の発生源を１箇所とした場合に発生源から放射されたパルス性電波雑音をアンテナで受信する第１の受信信号の模擬に前述の図２の波形を用いた。ただし、この波形には反射波は含まれていないものとする。ここで、図２に示す波形は、図４に示す実験配置において、球ギャップ１２に電圧を印加して実際に火花放電を発生させて単独の半波長ダイポールアンテナで測定した受信信号波形に線形補間（時間間隔 ０．２ｎｓ、点数４０９６）を施したものである。
【００３９】
当該実験装置の仕様は次の通りである。
１） 球ギャップ１２を地上高約１０ｍの線路に吊るして、線路−大地間に７０ｋＶ（実効値）の電圧を印加し、浮遊容量による分圧によって球ギャップ１２に電圧を印加して火花放電を発生させた。
２） 火花放電によって放射されたパルス性電波雑音を、約２０ｍ離れた位置に配置した半波長ダイポールアンテナであるアンテナ３Ａ〜３Ｄで受信した。
３） 半波長ダイポールアンテナの中心周波数を５００ＭＨｚに設定して第１の受信信号の受信波形をオシロスコープである信号受信部６で観測した。
４） 半波長ダイポールアンテナと信号受信部６の間は長さ７ｍの同軸ケーブル５で接続した。信号受信部６における時間サンプリング間隔は０．０２ｎｓとした。
【００４０】
図２の波形の周波数スペクトルは図３に示す通りであるが、同図を参照すれば、図２の波形の周波数成分のほとんどが１ＧＨｚ以下であることがわかる。図２の波形をＳ（ｔ）として、アンテナ３Ａ〜３Ｄの第１の受信信号の波形ｘi（ｔ）（ｉ＝１〜４）を次のように与えた。
【００４１】
ｘi（ｔ）＝ｓ（ｔ−τｉ１）＋ｓ（ｔ−τｉ２−ｔｄ）＋ｎｉ（ｔ）・・・（３）
【００４２】
ここでは反射波を考慮して、上式（３）の右辺第１項が直接波を、右辺第２項が反射波を表している。ただし、反射時の減衰などは考慮しておらず、反射波の波形は直接波と同じとした。ｔｄは直接波に対する反射波の時間遅れを表しており、ここではｔｄ＝２０ｎｓとした。τｉ１、τｉ２はそれぞれアンテナ３Ｂ〜３Ｄのアンテナ３Ａに対する直接波と反射波の到達時間差を表し、次式（４）で与えた。
【００４３】
τｉｊ＝（ｉ−１）ｄｓｉｎθｊ／ｃ（ｉ＝１〜４、ｊ＝１、２）・・・（４）
ただし、θ１、θ２はそれぞれ直接波と反射波の到来方向、ｃは光速度である。
【００４４】
また、式（３)に示したように、熱雑音による測定誤差を模擬するために各アンテナ３Ａ〜３Ｄの受信信号にｎｉ（ｔ）を加えた。ｎｉ（ｔ）はランダム雑音として、平均を０ｍＶ、標準偏差をｓ（ｔ）の最大値×０．０２ｍＶとして発生させたガウス乱数とした。
【００４５】
まず、θ１＝３０°、θ２＝６０°として、部分空間法を適用した場合の到来方向推定の数値シミュレーションを行った。すなわち、広帯域信号を対象とした高分解能推定手法の一つであるＣＳＳＭを用いて到来方向推定を行った。ここで、フォーカシング行列の計算にはＲＳＳを用いた。フォーカシング行列の計算に使用する特定の周波数は中心周波数である５００ＭＨｚとし、３００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの周波数の相関行列をフォーカシング行列を用いて変換し、３００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚ以外の周波数における相関行列は除外した。なお、ＲＳＳを用いたフォーカシング行列の計算では到来方向の事前情報が必要であり、２０°、４０°、７０°の方向に対してフォーカシング行列を計算した。ＣＳＳＭ法によって推定した到来方向の結果を図５に示す。図５を参照すれば明らかな通り、推定誤差は３０°の方向では１．５°、６０°の方向では０．５°であり、良好な結果が得られている。
【００４６】
次に、θ１＝３０°、θ２＝４０°として、より近接した到来方向に対してＣＳＳＭを適用した場合の結果を図６に示す。ここで、２５°、３５°、４５°の方向に対してフォーカシング行列を計算した。
【００４７】
図６に示す場合においてもθ１＝３０°、θ２＝４０°の方向に対してともに１°の誤差で到来方向を推定できている。
【００４８】
このように本形態によれば、到来方向の事前情報を必要とするが、極めて高精度に複数方向からのパルス性電波雑音を対象とした到来方向推定を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は電力設備を管理・運用する産業分野で有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１ アレーアンテナ
３Ａ〜３Ｄ アンテナ
６ 信号受信部
８ フーリエ変換部
９ 第１の相関行列演算部
１０ 第２の相関行列演算部
１１ 到来方向推定部
【技術分野】
【０００１】
本発明はパルス性電波雑音の到来方向探査方法及び装置に関し、特に電力設備におけるパルス性電波雑音の発生源を特定する際に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
電力設備では、劣化がいしや金具の接触不良箇所において火花放電が発生し、急峻な電流が流れることによって放射されるパルス性の電波雑音が原因となる電波障害が懸念されている。ちなみに、微小ギャップによって火花放電を発生させた場合には１００ＭＨｚ 以上の周波数成分を含む電波雑音が観測され、配電用がいしが劣化したものを用いて発生させた火花放電からは２５ＭＨｚ〜２８００ＭＨｚの周波数成分を含む電波雑音が観測されている。
【０００３】
このように火花放電で発生する電波雑音は広帯域特性を有しており、ラジオ、テレビ、アマチュア無線、携帯電話、無線ＬＡＮ等、広範囲の無線通信へ影響を与える可能性がある。
【０００４】
かかる電波雑音による電波障害を速やかに解消するためには、電波雑音の発生源を効率的に探査した後に除去する必要がある。
【０００５】
従来技術に係る電波雑音の発生源探査では、主にツイン・クワッド・アンテナや放電時に放射される音波を対象とした指向性マイクロホンのメインビームを用いて、発生源を探査する手法が採用されてきた。
【０００６】
しかしながら、この種の従来技術に係る探査手法では、推定精度が充分でなく、また手動でメインビームを走査させる必要があるため、操作性においても課題を残している。一方、最近では、複数のアンテナの受信信号に信号処理を施すことで電波雑音の到来方向や発生源位置を推定する手法が提案されており、主にアンテナ間の到達時間差に基づく手法について検討されている（例えば非特許文献１〜３参照）。なお、到来方向を推定する場合は、複数の地点で到来方向を推定し、交会法（複数の地点で到来方向を推定し、到来方向の交点から発生源位置を推定する方法）によって発生源位置を推定している。
【０００７】
しかしながら、電力設備では、１）複数の箇所で同時に火花放電が発生する可能性がある、２）伝搬路上の不連続点（電線の曲部や電線支持物などのインピーダンス不連続点など）から再放射する可能性がある、３）電力機器の金属面による反射波が存在する可能性がある等の理由によって推定精度が悪化するため、実用的な推定手法として確立されていない。さらに電力設備において発生する火花放電は風や湿度などの気候変動の影響を受けるために発生が不安定で、常に電波雑音を観測することができるわけではない。このため、少ない測定回数でより信頼度の高い推定が望まれる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】電学論，Ｖｏｌ．１１５−Ｂ， Ｎｏ．１０， ｐｐ．１１６８−１１７３， １９９５
【非特許文献２】電学論，Ｖｏｌ．１１８， Ｎｏ．２， ｐｐ．１５７−１６３， １９９８
【非特許文献３】平成１１年電気学会 電力・エネルギー部門大会，Ｎｏ．６００， １９９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術に鑑み、パルス性電波雑音の到来方向を正確且つ容易に推定することができるパルス性電波雑音の到来方向探査方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明の第１の態様は、
パルス性電波雑音をＮ本（Ｎは２以上の自然数）のアンテナを並設してなるアレーアンテナで受信して前記パルス性電波雑音の時間軸に対するレベルを表す第１の受信信号を得るとともに、前記第１の受信信号をフーリエ変換して各周波数成分におけるスペクトラム強度を表す第２の受信信号を生成し、
その後前記第２の受信信号の前記各周波数成分に対して第１の相関行列を形成するとともに、前記第１の相関行列に前記各周波数成分のスペクトラム強度に対する重み付けを行い、さらに変換行列により前記第１の相関行列を特定の周波数の相関行列に変換して平均化処理を行うことにより、前記第２の受信信号の周波数スペクトルの存在範囲を限定するとともに前記存在範囲における全周波数の情報を含む第２の相関行列を形成し、
さらに前記第２の相関行列に対して狭帯域信号に対する部分空間法を適用することにより（Ｎ−１）方向に関する前記パルス性電波雑音の到来方向を推定することを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査方法にある。
【００１１】
本態様によれば、第１の相関行列に各周波数成分のスペクトラム強度に対する重み付けを行って特定の周波数の相関行列に変換するとともに平均化処理を行っているので、必要な周波数帯域に絞り込んだ全周波数の情報を含む第２の相関行列を形成することができる。また、かかる周波数帯域の絞り込みと相俟って第２の相関行列に対して狭帯域信号に対する部分空間法を適用することで電波の到来方向を探査しているので、広い帯域を有するパルス性電波雑音であっても部分空間法により高精度にその到来方向を推定し得る。
【００１２】
本発明の第２の態様は、
パルス性電波雑音を受信するよう所定の中心周波数に対応する間隔でＮ本（Ｎは２以上の自然数）のアンテナを並設してなるアレーアンテナと、
前記各アンテナを介して受信した前記パルス性電波雑音の時間軸に対するレベルを表す第１の受信信号を検出する信号受信部と、
前記第１の受信信号をフーリエ変換して各周波数成分におけるスペクトラム強度を表す第２の受信信号を生成するフーリエ変換部と、
前記第２の受信信号の前記各周波数成分に対して第１の相関行列を演算する第１の相関行列演算部と、
前記第１の相関行列に前記各周波数成分のスペクトラム強度に対する重み付けを行うとともに変換行列により前記第１の相関行列を特定の周波数の相関行列に変換して平均化処理を行うことにより、前記第２の受信信号の周波数スペクトルの存在範囲を限定するとともに前記存在範囲における全周波数の情報を含む第２の相関行列を演算する第２の相関行列演算部と、
前記第２の相関行列に対して狭帯域信号に対する部分空間法を適用することにより（Ｎ−１）方向に関する前記パルス性電波雑音の到来方向を推定する到来方向推定部とを有することを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査装置にある。
【００１３】
本態様によれば、第２の相関行列演算部で、第１の相関行列に各周波数成分のスペクトラム強度に対する重み付けを行って所定の平均化処理を行っているので、必要な周波数帯域に絞り込んだ全周波数の情報を含む第２の相関行列を形成することができる。また、かかる周波数帯域の絞り込みと相俟って到来方向推定部において、第２の相関行列に対して狭帯域信号に対する部分空間法を適用することで電波の到来方向を探査しているので、広い帯域を有するパルス性電波雑音であっても部分空間法により高精度にその到来方向を推定し得る。
【００１４】
本発明の第３の態様は、
第２の態様に記載するパルス性電波雑音の到来方向探査装置において、
前記変換行列はフォーカシング行列であることを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査装置にある。
【００１５】
本態様によれば、第２の相関行列を良好に演算することができる。
【００１６】
本発明の第４の態様は、
第２又は第３の態様に記載するパルス性電波雑音の到来方向探査装置において、
前記特定の周波数は前記中心周波数であることを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査装置にある。
【００１７】
本態様によれば、相関行列への変換を好適なものとすることができる。
【００１８】
本発明の第５の態様は、
第２乃至第４の態様の何れか一つに記載するパルス性電波雑音の到来方向探査装置において、
前記パルス性電波雑音は電力設備から放射されるものであることを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査装置にある。
【００１９】
本態様によれば、複数の箇所で同時に火花放電等を発生する、あるいは金属面による反射波が存在する可能性がある電力設備を発生源とするパルス性電波雑音であっても容易且つ確実に各到来方向を特定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、重み付け処理と広帯域の部分空間法とを組み合わせたので、発生毎に異なる可能性があるパルス性電波雑音の周波数特性により到来方向探査の精度を劣化させることなく、到来方向が複数である場合も含め、パルス性電波雑音の到来方向を高精度に探査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係るパルス性電波雑音の到来方向探査装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における第１の受信信号であるパルス性電波雑音の波形の一例を示す波形図である。
【図３】本発明の実施の形態における第１の受信信号をフーリエ変換した第２の受信信号を示す波形図である。
【図４】図１に示す到来方向探査装置を用いたパルス性電波雑音の到来方向をシミュレートするための実験の態様を概念的に示す図で、（ａ）は平面的に見た状態で示す説明図、（ｂ）は側面から見た状態で示す説明図である。
【図５】パルス性電波雑音の到来方向のシミュレート結果の一例を示す特性図である。
【図６】パルス性電波雑音の到来方向のシミュレート結果の他の例を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態に係るパルス性電波雑音の到来方向探査装置を示すブロック図である。同図に示すように、アレーアンテナ１は水平な架台２上に配設された４本のアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄからなる。ここで、架台２は脚部４に水平に配設してあり、電波の反射を低減するため何れも木製としてある。アンテナ３Ａ〜３Ｄはダイポールアンテナであり、架台２上で水平方向に等間隔に並べてそれぞれを垂直に立てた状態で固定してある。アンテナ３Ａ〜３Ｄの寸法及び間隔は受信する電波の中心周波数に応じて決定する。本形態の場合は、中心周波数を５００ＭＨｚとしたので、アンテナ３Ａ〜３Ｄの寸法及び間隔は５００ＭＨｚの電波の波長λに基づき０．３ｍ（λ／２）とした。
【００２４】
アレーアンテナ１で受信した受信信号は同軸ケーブル５を介して信号受信部６に供給される。信号受信部６ではパルス性電波雑音等、受信電波の時間軸に対するレベルを表す第１の受信信号を検出する。電力設備から放射されるパルス性電波雑音の一例である本形態における第１の信号の波形を図２に示すが、この第１の受信信号は信号処理部７に供給される。
【００２５】
信号処理部７はフーリエ変換部８、第１の相関行列演算部９、第２の相関行列演算部１０、到来方向推定部１１からなり、広帯域の部分空間法では、所定の信号処理を行った後に狭帯域の部分空間法による所定の信号処理を行うことにより電波雑音の到来方向を探査するようになっている。
【００２６】
ここで、部分空間法とは、受信信号のベクトル空間を考えて、信号が属する部分空間（信号部分空間と呼ばれる）と信号部分空間の補空間である部分空間（雑音部分空間と呼ばれる）とを用いて到来方向推定を行う方法をいう。本形態においては、Ｓ／Ｎが低い場合や、近接した方向から複数の信号が到来している場合であっても良好な推定精度を確保し得るＣＳＳＭ（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｕｂｓｐａｃｅ Ｍｅｔｈｏｄ）を広帯域の部分空間法として適用している。このＣＳＳＭは、各周波数に対する相関行列をある特定の周波数の相関行列に変換して、変換後の相関行列に平均化処理を施すことによって全周波数の情報を含む相関行列を得る方法である。また、狭帯域の部分空間法としては、ＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法、ＥＳＰＲＩＴ（Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｖｉａ Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）法、ＥＭ（Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ−Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）法、ＭＯＤＥ（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）法等を適用し得るが、本形態ではＭＵＳＩＣ法を適用した。
【００２７】
信号処理部７のフーリエ変換部８は、第１の受信信号をフーリエ変換して各周波数成分におけるスペクトラム強度を表す第２の受信信号を生成する。この第２の受信信号は、本形態の場合、中心周波数が５００ＭＨｚ付近にある図３に示すような広帯域の信号となる。
【００２８】
第１の相関行列演算部９は第２の受信信号の各周波数成分に対して第１の相関行列を演算する。すなわち、次式（１）の演算を行う。
【００２９】
Ｒｘｘ（ｆｊ）＝Ｘ（ｆｊ）ＸＨ（ｆｊ） ・・・（１）
（ｊ＝１〜J）
上式（１）でＲｘｘ（ｆｊ）は相関行列、Ｈは複素共役転置である。
【００３０】
第２の相関行列演算部１０は、第１の相関行列に各周波数成分のスペクトラム強度に対する重み付けを行うとともにフォーカシング行列により第１の相関行列を特定の周波数（ここでは中心周波数である５００ＭＨｚを用いる）の相関行列に変換して平均化処理を行うことにより第２の相関行列を演算する。すなわち、次式（２）に基づく演算を行う。
【００３１】
Ｒｘｘ（ｆ０）＝ΣｗｊＴｊＲｘｘ（ｆｊ）Ｘ（ｆｊ）ＴｊＨ ・・・（２）
上式（２）でｆ０は特定の周波数（５００ＭＨｚ）、ｗｊは相関行列に対する重みである。
【００３２】
上式（２）の演算により第２の受信信号の周波数スペクトルの存在範囲を限定するとともに当該存在範囲における全周波数の情報を含む第２の相関行列を求めることができる。
【００３３】
ここで、重み付け方法に特別な制限はない。例えば、各周波数成分におけるスペクトラム強度を全周波数帯域における周波数スペクトラム強度の和で除した値を重み付け係数として用いることもできるし、スペクトラム強度の所定の値に対応する閾値を用いても良い。また、本形態においては、第１の相関行列を特定の周波数の相関行列に変換する場合にフォーカシング行列を用いたが、変換行列であればこれに限定するものでもない。なお、フォーカシング行列の作成方法としては様々な手法が提案されているが、フォーカシング行列の積（ＴｊＴｊＨ）が周波数に依存しない場合は、フォーカシング行列によって相関行列を変換する前と変換した後でＳ／Ｎの低下を避けることができる。このようなフォーカシング行列としては、ＳＳＴ（Ｓｉｇｎａｌ Ｓｕｂｓｐａｃｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）や、ＭＴＬＳ（Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ Ｔｏｔａｌ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）と呼ばれる行列が提案されている。また、ＳＳＴ行列の特殊な場合としてフォーカシング行列にユニタリ行列を用いるＲＳＳ（Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｕｂｓｐａｃｅ）と呼ばれる手法もある。本形態では適用が簡単なＲＳＳによりフォーカシング行列を作成した。また、第１の相関行列を第２の相関行列に変換する場合に特定の周波数として中心周波数を用いたが、これに限定するものでもない。
【００３４】
到来方向推定部１１は第２の相関行列に対して狭帯域信号に対する部分空間法であるＭＵＳＩＣ法を適用することによりパルス性電波雑音の到来方向を推定する。ここで、本形態ではアレーアンテナ１のアンテナ３Ａ〜３Ｄを４本で形成したので最大３方向の到来方向を探査し得る。一般にアンテナ３Ａ〜３Ｄの数をＮ本（Ｎは２以上の自然数）とする場合、最大（Ｎ−１）方向に関する到来方向を推定することができる。
【００３５】
ここで、電力設備から放射されるパルス性電波雑音を模擬した火花放電によるパルス性電波雑音の到来方向を探査した数値シミュレーション結果とともに、本形態の作用・効果について説明する。
【００３６】
図４は本形態に係る到来方向探査装置を用いたパルス性電波雑音の到来方向を推定するための数値シミュレーションの態様を概念的に示す図で、（ａ）は平面的に見た状態で示す説明図、（ｂ）は側面から見た状態で示す説明図である。本形態は、図４（ａ）に示すように、４個のアンテナ３Ａ〜３Ｄ（無指向性アンテナを仮定）から成る等間隔リニアアレーを用いて一次元の到来方向推定を行う場合であり、アンテナ３Ａ〜３Ｄの間隔ｄは、前述の如く５００ＭＨｚの半波長である０．３ｍとしてある。
【００３７】
数値シミュレーションでは電波雑音の発生源は１箇所とし、さらに１箇所において生じた反射波を考慮した。したがって、アレーアンテナ１に到来するパルス性電波雑音は２個として到来方向を推定する。
【００３８】
まず、アンテナ３Ａ〜３Ｄにおける第１の受信信号の模擬方法について述べる。パルス性電波雑音の発生源を１箇所とした場合に発生源から放射されたパルス性電波雑音をアンテナで受信する第１の受信信号の模擬に前述の図２の波形を用いた。ただし、この波形には反射波は含まれていないものとする。ここで、図２に示す波形は、図４に示す実験配置において、球ギャップ１２に電圧を印加して実際に火花放電を発生させて単独の半波長ダイポールアンテナで測定した受信信号波形に線形補間（時間間隔 ０．２ｎｓ、点数４０９６）を施したものである。
【００３９】
当該実験装置の仕様は次の通りである。
１） 球ギャップ１２を地上高約１０ｍの線路に吊るして、線路−大地間に７０ｋＶ（実効値）の電圧を印加し、浮遊容量による分圧によって球ギャップ１２に電圧を印加して火花放電を発生させた。
２） 火花放電によって放射されたパルス性電波雑音を、約２０ｍ離れた位置に配置した半波長ダイポールアンテナであるアンテナ３Ａ〜３Ｄで受信した。
３） 半波長ダイポールアンテナの中心周波数を５００ＭＨｚに設定して第１の受信信号の受信波形をオシロスコープである信号受信部６で観測した。
４） 半波長ダイポールアンテナと信号受信部６の間は長さ７ｍの同軸ケーブル５で接続した。信号受信部６における時間サンプリング間隔は０．０２ｎｓとした。
【００４０】
図２の波形の周波数スペクトルは図３に示す通りであるが、同図を参照すれば、図２の波形の周波数成分のほとんどが１ＧＨｚ以下であることがわかる。図２の波形をＳ（ｔ）として、アンテナ３Ａ〜３Ｄの第１の受信信号の波形ｘi（ｔ）（ｉ＝１〜４）を次のように与えた。
【００４１】
ｘi（ｔ）＝ｓ（ｔ−τｉ１）＋ｓ（ｔ−τｉ２−ｔｄ）＋ｎｉ（ｔ）・・・（３）
【００４２】
ここでは反射波を考慮して、上式（３）の右辺第１項が直接波を、右辺第２項が反射波を表している。ただし、反射時の減衰などは考慮しておらず、反射波の波形は直接波と同じとした。ｔｄは直接波に対する反射波の時間遅れを表しており、ここではｔｄ＝２０ｎｓとした。τｉ１、τｉ２はそれぞれアンテナ３Ｂ〜３Ｄのアンテナ３Ａに対する直接波と反射波の到達時間差を表し、次式（４）で与えた。
【００４３】
τｉｊ＝（ｉ−１）ｄｓｉｎθｊ／ｃ（ｉ＝１〜４、ｊ＝１、２）・・・（４）
ただし、θ１、θ２はそれぞれ直接波と反射波の到来方向、ｃは光速度である。
【００４４】
また、式（３)に示したように、熱雑音による測定誤差を模擬するために各アンテナ３Ａ〜３Ｄの受信信号にｎｉ（ｔ）を加えた。ｎｉ（ｔ）はランダム雑音として、平均を０ｍＶ、標準偏差をｓ（ｔ）の最大値×０．０２ｍＶとして発生させたガウス乱数とした。
【００４５】
まず、θ１＝３０°、θ２＝６０°として、部分空間法を適用した場合の到来方向推定の数値シミュレーションを行った。すなわち、広帯域信号を対象とした高分解能推定手法の一つであるＣＳＳＭを用いて到来方向推定を行った。ここで、フォーカシング行列の計算にはＲＳＳを用いた。フォーカシング行列の計算に使用する特定の周波数は中心周波数である５００ＭＨｚとし、３００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの周波数の相関行列をフォーカシング行列を用いて変換し、３００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚ以外の周波数における相関行列は除外した。なお、ＲＳＳを用いたフォーカシング行列の計算では到来方向の事前情報が必要であり、２０°、４０°、７０°の方向に対してフォーカシング行列を計算した。ＣＳＳＭ法によって推定した到来方向の結果を図５に示す。図５を参照すれば明らかな通り、推定誤差は３０°の方向では１．５°、６０°の方向では０．５°であり、良好な結果が得られている。
【００４６】
次に、θ１＝３０°、θ２＝４０°として、より近接した到来方向に対してＣＳＳＭを適用した場合の結果を図６に示す。ここで、２５°、３５°、４５°の方向に対してフォーカシング行列を計算した。
【００４７】
図６に示す場合においてもθ１＝３０°、θ２＝４０°の方向に対してともに１°の誤差で到来方向を推定できている。
【００４８】
このように本形態によれば、到来方向の事前情報を必要とするが、極めて高精度に複数方向からのパルス性電波雑音を対象とした到来方向推定を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は電力設備を管理・運用する産業分野で有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１ アレーアンテナ
３Ａ〜３Ｄ アンテナ
６ 信号受信部
８ フーリエ変換部
９ 第１の相関行列演算部
１０ 第２の相関行列演算部
１１ 到来方向推定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス性電波雑音をＮ本（Ｎは２以上の自然数）のアンテナを並設してなるアレーアンテナで受信して前記パルス性電波雑音の時間軸に対するレベルを表す第１の受信信号を得るとともに、前記第１の受信信号をフーリエ変換して各周波数成分におけるスペクトラム強度を表す第２の受信信号を生成し、
その後前記第２の受信信号の前記各周波数成分に対して第１の相関行列を形成するとともに、前記第１の相関行列に前記各周波数成分のスペクトラム強度に対する重み付けを行い、さらに変換行列により前記第１の相関行列を特定の周波数の相関行列に変換して平均化処理を行うことにより、前記第２の受信信号の周波数スペクトルの存在範囲を限定するとともに前記存在範囲における全周波数の情報を含む第２の相関行列を形成し、
さらに前記第２の相関行列に対して狭帯域信号に対する部分空間法を適用することにより（Ｎ−１）方向に関する前記パルス性電波雑音の到来方向を推定することを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査方法。
【請求項２】
パルス性電波雑音を受信するよう所定の中心周波数に対応する間隔でＮ本（Ｎは２以上の自然数）のアンテナを並設してなるアレーアンテナと、
前記各アンテナを介して受信した前記パルス性電波雑音の時間軸に対するレベルを表す第１の受信信号を検出する信号受信部と、
前記第１の受信信号をフーリエ変換して各周波数成分におけるスペクトラム強度を表す第２の受信信号を生成するフーリエ変換部と、
前記第２の受信信号の前記各周波数成分に対して第１の相関行列を演算する第１の相関行列演算部と、
前記第１の相関行列に前記各周波数成分のスペクトラム強度に対する重み付けを行うとともに変換行列により前記第１の相関行列を特定の周波数の相関行列に変換して平均化処理を行うことにより、前記第２の受信信号の周波数スペクトルの存在範囲を限定するとともに前記存在範囲における全周波数の情報を含む第２の相関行列を演算する第２の相関行列演算部と、
前記第２の相関行列に対して狭帯域信号に対する部分空間法を適用することにより（Ｎ−１）方向に関する前記パルス性電波雑音の到来方向を推定する到来方向推定部とを有することを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査装置。
【請求項３】
請求項２に記載するパルス性電波雑音の到来方向探査装置において、
前記変換行列はフォーカシング行列であることを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載するパルス性電波雑音の到来方向探査装置において、
前記特定の周波数は前記中心周波数であることを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査装置。
【請求項５】
請求項２乃至請求項４の何れか一つに記載するパルス性電波雑音の到来方向探査装置において、
前記パルス性電波雑音は電力設備から放射されるものであることを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査装置。
【請求項１】
パルス性電波雑音をＮ本（Ｎは２以上の自然数）のアンテナを並設してなるアレーアンテナで受信して前記パルス性電波雑音の時間軸に対するレベルを表す第１の受信信号を得るとともに、前記第１の受信信号をフーリエ変換して各周波数成分におけるスペクトラム強度を表す第２の受信信号を生成し、
その後前記第２の受信信号の前記各周波数成分に対して第１の相関行列を形成するとともに、前記第１の相関行列に前記各周波数成分のスペクトラム強度に対する重み付けを行い、さらに変換行列により前記第１の相関行列を特定の周波数の相関行列に変換して平均化処理を行うことにより、前記第２の受信信号の周波数スペクトルの存在範囲を限定するとともに前記存在範囲における全周波数の情報を含む第２の相関行列を形成し、
さらに前記第２の相関行列に対して狭帯域信号に対する部分空間法を適用することにより（Ｎ−１）方向に関する前記パルス性電波雑音の到来方向を推定することを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査方法。
【請求項２】
パルス性電波雑音を受信するよう所定の中心周波数に対応する間隔でＮ本（Ｎは２以上の自然数）のアンテナを並設してなるアレーアンテナと、
前記各アンテナを介して受信した前記パルス性電波雑音の時間軸に対するレベルを表す第１の受信信号を検出する信号受信部と、
前記第１の受信信号をフーリエ変換して各周波数成分におけるスペクトラム強度を表す第２の受信信号を生成するフーリエ変換部と、
前記第２の受信信号の前記各周波数成分に対して第１の相関行列を演算する第１の相関行列演算部と、
前記第１の相関行列に前記各周波数成分のスペクトラム強度に対する重み付けを行うとともに変換行列により前記第１の相関行列を特定の周波数の相関行列に変換して平均化処理を行うことにより、前記第２の受信信号の周波数スペクトルの存在範囲を限定するとともに前記存在範囲における全周波数の情報を含む第２の相関行列を演算する第２の相関行列演算部と、
前記第２の相関行列に対して狭帯域信号に対する部分空間法を適用することにより（Ｎ−１）方向に関する前記パルス性電波雑音の到来方向を推定する到来方向推定部とを有することを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査装置。
【請求項３】
請求項２に記載するパルス性電波雑音の到来方向探査装置において、
前記変換行列はフォーカシング行列であることを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載するパルス性電波雑音の到来方向探査装置において、
前記特定の周波数は前記中心周波数であることを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査装置。
【請求項５】
請求項２乃至請求項４の何れか一つに記載するパルス性電波雑音の到来方向探査装置において、
前記パルス性電波雑音は電力設備から放射されるものであることを特徴とするパルス性電波雑音の到来方向探査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−４７８６４（Ｐ２０１１−４７８６４Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９８１１４（Ｐ２００９−１９８１１４）
【出願日】平成２１年８月２８日（２００９．８．２８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２８日（２００９．８．２８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
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