方位探知受信装置、目標探知システム及び信号処理方法
【課題】 複数の探知目標から周波数ホッピングによる通信波が到来する場合であっても、受信信号からその通信波を抽出して目標方位の識別を行う際の識別精度を向上させた方位探知受信装置を提供する。
【解決手段】 周波数ホッピングによる通信波を受信し、受信信号を素子アンテナ２ａごとにデジタル化してデジタル受信データを生成するデジタル受信データ生成部３と、デジタルビームフォーミングに基づいてデジタル受信データを合成し、受信ビームを形成するＤＢＦ処理部４と、各受信ビームについて周波数解析を行う周波数解析部５と、周波数解析の結果に基づいて受信ビームごとにチップ検出を行い、検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔に基づいて検出チップを探知目標ごとにグルーピングする検出チップ抽出部６と、同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて目標方位を識別する目標方位識別部７により構成される。
【解決手段】 周波数ホッピングによる通信波を受信し、受信信号を素子アンテナ２ａごとにデジタル化してデジタル受信データを生成するデジタル受信データ生成部３と、デジタルビームフォーミングに基づいてデジタル受信データを合成し、受信ビームを形成するＤＢＦ処理部４と、各受信ビームについて周波数解析を行う周波数解析部５と、周波数解析の結果に基づいて受信ビームごとにチップ検出を行い、検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔に基づいて検出チップを探知目標ごとにグルーピングする検出チップ抽出部６と、同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて目標方位を識別する目標方位識別部７により構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方位探知受信装置、目標探知システム及び信号処理方法に係り、さらに詳しくは、探知目標から到来した周波数ホッピングによる通信波を受信信号から抽出して探知目標の方位識別を行う方位探知受信装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、搬送波の周波数を短い時間間隔で切り替える周波数ホッピング（Frequency Hopping）による通信波（以下、ＦＨ波という）を受信し、通信波の発信源としての探知目標の方位識別を行う受信装置が提案されている（例えば、特許文献１）。この特許文献１に記載の受信装置は、１ホッピング時間内に検出した受信情報を出力する時間だけ受信信号を遅延させて目標方位の識別を行っている。
【特許文献１】特許第３４０４２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した様な従来の方位探知受信装置では、検出信号間の周波数間隔に基づいて受信信号からＦＨ波を抽出する動作が行われる。このため、複数の探知目標からＦＨ波が到来する場合には、探知目標の識別が困難であるという問題があった。すなわち、一定周波数の搬送波による通信波やノイズとＦＨ波を切り分けることはできても、異なる探知目標からのＦＨ波を判別することができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、受信信号からＦＨ波を抽出して探知目標の方位識別を行う際の識別精度を向上させた方位探知受信装置、目標探知システム及び信号処理方法を提供することを目的としている。特に、複数の探知目標からＦＨ波が到来する場合であっても、探知目標ごとの目標方位を正確に識別することができる方位探知受信装置及び信号処理方法を提供することを目的としている。
【０００５】
また、本発明の他の目的は、複数の受信装置による方位識別結果に基づいて探知目標の２次元位置を標定する際の標定精度を向上させた目標探知システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による方位探知受信装置は、複数の素子アンテナを介して探知目標から到来した周波数ホッピングによる通信波を受信し、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してデジタル受信データを生成するデジタル受信データ生成手段と、デジタルビームフォーミングに基づいて上記素子アンテナごとのデジタル受信データを合成し、所定の方位ごとに受信ビームを形成するデジタルビーム形成手段と、形成された各受信ビームについてフーリエ変換による周波数解析を行う周波数解析手段と、周波数解析の結果に基づいて受信ビームごとにチップ検出を行い、検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔に基づいて検出チップを探知目標ごとにグルーピングする検出チップ抽出手段と、同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて目標方位を識別する目標方位識別手段とを備えて構成される。
【０００７】
上記方位探知受信装置では、素子アンテナごとのデジタル受信データがデジタルビームフォーミングに基づいて合成され、形成された各受信ビームについて周波数解析が行われる。この周波数解析の結果に基づいてチップ検出が行われ、検出チップが探知目標ごとにグルーピングして目標方位が識別される。その際、方位ごとの受信ビームごとに検出された各検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔に基づいて探知目標のグルーピングが行われる。この様な構成により、複数の探知目標から周波数ホッピングによる通信波が到来する場合であっても、探知目標ごとの目標方位を正確に識別することができるので、受信信号から周波数ホッピングによる通信波を抽出して探知目標の方位識別を行う際の識別精度を向上させることができる。
【０００８】
また、本発明による目標探知システムは、探知目標の方位識別を行う２以上の受信装置と、各受信装置による方位識別結果に基づいて探知目標の２次元位置の標定を行う目標標定装置とを備え、上記各受信装置が、複数の素子アンテナを介して探知目標から到来した周波数ホッピングによる通信波を受信し、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してデジタル受信データを生成するデジタル受信データ生成手段と、デジタルビームフォーミングに基づいて上記素子アンテナごとのデジタル受信データを合成し、所定の方位ごとに受信ビームを形成するデジタルビーム形成手段と、形成された各受信ビームについてフーリエ変換による周波数解析を行う周波数解析手段と、周波数解析の結果に基づいて受信ビームごとにチップ検出を行い、検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔に基づいて検出チップを探知目標ごとにグルーピングする検出チップ抽出手段と、同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて目標方位を識別する目標方位識別手段とからなり、上記目標標定装置が、受信装置ごとの目標方位に基づく交会法により探知目標の２次元位置を特定するように構成される。
【０００９】
また、本発明による信号処理方法は、複数の素子アンテナを介して探知目標から到来した周波数ホッピングによる通信波を受信し、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してデジタル受信データを生成するデジタル受信データ生成ステップと、デジタルビームフォーミングに基づいて上記素子アンテナごとのデジタル受信データを合成し、所定の方位ごとに受信ビームを形成するデジタルビーム形成ステップと、形成された各受信ビームについてフーリエ変換による周波数解析を行う周波数解析ステップと、周波数解析の結果に基づいて受信ビームごとにチップ検出を行い、検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔に基づいて検出チップを探知目標ごとにグルーピングする検出チップ抽出ステップと、同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて目標方位を識別する目標方位識別ステップとからなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による方位探知受信装置及び信号処理方法によれば、複数の探知目標から周波数ホッピングによる通信波が到来する場合であっても、探知目標ごとの目標方位を正確に識別することができるので、受信信号から周波数ホッピングによる通信波を抽出して探知目標の方位識別を行う際の識別精度を向上させることができる。また、本発明による目標探知システムによれば、探知目標ごとの目標方位が正確に識別されるので、複数の受信装置による方位識別結果に基づいて探知目標の２次元位置を標定する際の標定精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による方位探知受信装置の一構成例を示したブロック図であり、探知目標から到来した通信波を受信して方位識別を行う受信装置が示されている。本実施の形態による方位探知受信装置１は、探知目標が周波数ホッピング（Frequency Hopping）による通信波（以下、ＦＨ波という）によって通信データの送受信を行っている場合に、そのＦＨ波を受信信号から抽出して目標方位を識別する信号処理を行っている。
【００１２】
この方位探知受信装置１は、アレイアンテナ部２、デジタル受信データ生成部３、ＤＢＦ処理部４、周波数解析部５、検出チップ抽出部６及び方位識別部７からなる。アレイアンテナ部２は、電波を捕捉する複数の素子アンテナ２ａからなる空中線であり、素子アンテナ２ａごとに受信信号を出力する。各素子アンテナ２ａは、一直線上に配置されており、例えば、その配列方向が水平面に平行となっている。つまり、素子アンテナ２ａごとの受信信号の位相を制御することによって、受信ビームを水平方向に走査（スキャン）することができる。ここでは、この水平方向を方位方向とし、受信ビームの電子走査に基づいて水平面内における探知目標の方位が測定される。
【００１３】
デジタル受信データ生成部３は、素子アンテナ２ａごとにそれぞれ設けられる周波数変換器３ａ及びＡ／Ｄ変換器３ｂからなる。周波数変換器３ａは、ＦＨ波の受信回路であり、素子アンテナ２ａからの受信ＲＦ（Radio Frequency）信号をＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換する動作を行っている。
【００１４】
Ａ／Ｄ変換器３ｂは、周波数変換器３ａからのＩＦ信号をデジタル化してデジタル受信データを生成する動作を行っている。具体的には、所定のサンプリング周期でＩＦ信号をサンプリングして量子化し、その量子化データを符号化することによりデジタル受信データが生成される。つまり、素子アンテナ２ａごとの受信信号は、素子アンテナ２ａごとに周波数変換され、デジタル化されてデジタル受信データが生成される。この様にして生成された素子アンテナ２ａごとのデジタル受信データは、それぞれＤＢＦ処理部４及び方位識別部７へ出力される。
【００１５】
ＤＢＦ（Digital Beam Forming：デジタルビームフォーミング）処理部４は、デジタル信号処理としてのデジタルビームフォーミング（ＤＢＦ）に基づいて、素子アンテナ２ａごとのデジタル受信データを合成し、所定の方位ごとに受信ビームを形成する動作を行っている。このＤＢＦは、デジタル信号処理によって受信ビームを方位方向に走査させるので、全受信ビームを同時に形成することができ、至短時間通信に基づく方位探知に好適である。この様なＤＢＦによるビーム形成によって、利得（ゲイン）を向上させることができる。
【００１６】
周波数解析部５は、ＤＢＦ処理部４によって形成された各受信ビームについて、フーリエ変換、ここでは、ＦＦＴ（Fast Fourier Transformation：高速フーリエ変換）による周波数解析を行っている。
【００１７】
検出チップ抽出部６は、周波数解析の結果に基づいて受信ビームごとにチップ検出し、検出チップを探知目標ごとにグルーピングする動作を行っている。具体的には、信号レベルに基づく閾値処理によってチップ検出が行われる。このとき検出されたチップ（以下、検出チップという）について、その出現時間の長さ（以下、出現時間長という）と、検出チップ間の出現時間間隔に基づいて、検出チップのグルーピングが行われる。
【００１８】
例えば、出現時間長が同一であって、出現時間間隔が一定となる検出チップが同一グループに分類される。ここでは、出現時間間隔に関して、検出チップの出現開始時刻が１つ前の検出チップにおける出現終了時刻と一致している検出チップが順次に抽出されるものとする。すなわち、検出チップの消滅と出現が時間軸上で連続している検出チップが抽出される。なお、検出チップのグルーピングに際し、検出チップの周波数帯域の幅（帯域幅）を考慮しても良い。この様にして、検出チップをグルーピングすることにより、ＦＨ波の発信源としての探知目標を正確に識別することができる。
【００１９】
方位識別部７は、同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて、目標方位を識別する動作を行っている。具体的には、検出チップをトリガとして、素子アンテナ２ａごとのデジタル受信データから方位識別の対象となる受信データが抽出され、探知目標の方位識別が行われる。
【００２０】
ここでは、探知目標の識別精度を向上させるという観点から、検出チップの絞り込みが行われるものとする。すなわち、検出チップごとに方位検出が行われ、検出方位の頻度分布に基づいて目標方位が識別されるものとする。具体的には、検出方位における最頻値が方位識別の結果として出力される。これにより、検出方位が大きく外れている検出チップを除外することができるので、方位識別の精度を向上させることができる。
【００２１】
図２（ａ）及び（ｂ）は、図１の方位探知受信装置における検出チップの抽出動作の一例を示した図である。図２（ａ）には、周波数解析により求められた検出チップＡの出現の様子が示され、図２（ｂ）には、検出チップＡの出現時間長Ｔ及び検出チップＡ間の連続性に基づいて抽出された検出チップの様子が示されている。
【００２２】
受信ビームについての周波数解析に基づく閾値処理によってチップ検出が行われる。このとき検出された検出チップＡについて、その出現時間長Ｔ及び検出チップＡ間の出現時間間隔に基づくグルーピングが行われる。すなわち、出現時間長Ｔが同一であって、消滅と出現が時間軸上で連続している検出チップが同一グループに属するものとして抽出される。
【００２３】
これにより、一定周波数の搬送波による通信波やノイズと、周波数が所定周期でランダムに切り替わるＦＨ波を切り分けることができるとともに、異なる探知目標からのＦＨ波を識別することができる。この様にして抽出された検出チップに基づいて、目標方位の識別処理が行われる。
【００２４】
図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０７は、図１の方位探知受信装置における方位識別に係る信号処理の一例を示したフローチャートである。まず、デジタル受信データ生成部３は、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してデジタル受信データを生成する（ステップＳ１０１）。次に、ＤＢＦ処理部４は、素子アンテナごとのデジタル受信データを合成し、方位ごとに受信ビームを形成する（ステップＳ１０２）。
【００２５】
検出チップ抽出部６は、周波数解析部５により各受信ビームについて行われたＦＦＴによる周波数解析に基づいてチップ検出を行い、検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔によって検出チップをグルーピングする（ステップＳ１０３〜Ｓ１０５）。
【００２６】
方位識別部７は、同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて、探知目標の方位識別を行う（ステップＳ１０６）。この目標方位の識別処理は、他のグループに属する受信ビームについても行われ、全ての探知目標についてその方位が判別されると、この方位識別処理は終了する（ステップＳ１０７）。
【００２７】
本実施の形態によれば、複数の探知目標からＦＨ波が到来する場合であっても、探知目標ごとの目標方位を正確に識別することができるので、受信信号からＦＨ波を抽出して探知目標の方位識別を行う際の識別精度を向上させることができる。
【００２８】
実施の形態２．
実施の形態１では、検出チップの出現時間長や検出チップ間の出現時間間隔、検出チップの帯域幅に基づいて検出チップのグルーピングが行われる場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、復調後の受信ビームから抽出した識別情報に基づいて検出チップのグルーピングを行う場合について説明する。
【００２９】
図４は、本発明の実施の形態２による方位探知受信装置の構成例を示したブロック図である。本実施の形態による方位探知受信装置１０は、図１の方位探知受信装置１（実施の形態１）と比較すれば、受信ビーム復調部１１を備え、検出チップ抽出部６がチップ検出部６ａ及びチップグルーピング部６ｂにより構成されている点で異なる。
【００３０】
チップ検出部６ａは、受信ビームごとのチップ検出を行っており、チップグルーピング部６ｂは、その検出チップを探知目標ごとにグルーピングする動作を行っている。
【００３１】
受信ビーム復調部１１は、検出チップに基づいて受信ビームを復調する動作を行っている。具体的には、検出チップに対応した復調方式及びボーレート（baud rate:復調速度）で復調処理が行われる。
【００３２】
チップグルーピング部６ｂでは、復調後の受信ビームから識別情報が抽出され、抽出された識別情報に基づいて検出チップのグルーピングが行われる。受信ビームから抽出される識別情報としては、例えば、検出チップに含まれているユニークワードが考えられる。このユニークワードは、通信データとして検出チップに含まれている文字列や記号、符号である。
【００３３】
ここでは、同一のユニークワードを含む検出チップが同一グループに分類されるものとする。この様なユニークワードを受信ビームから抽出して検出チップ間の相関を判別することにより、検出チップのグルーピングを適切に行うことができる。
【００３４】
本実施の形態によれば、検出チップのグルーピングが適切に行われるので、探知目標を識別する際の識別精度をさらに向上させることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、識別情報としてユニークワードが用いられる場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、検出チップに含まれている同期信号のビット系列を識別情報として用いても良い。
【００３６】
具体的には、検出チップに基づいて同期信号のビット系列を受信ビームから抽出し、検出チップ間の相関を判別することにより、検出チップのグルーピングが行われる。この様に構成しても、探知目標の識別精度を向上させることができる。
【００３７】
実施の形態３．
実施の形態１及び２では、探知目標から到来したＦＨ波を受信して方位識別を行う受信装置の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、複数の方位探知受信装置による方位識別結果に基づいて、探知目標の２次元位置の標定を行う目標探知システムについて説明する。
【００３８】
図５は、本発明の実施の形態３による目標探知システムの一構成例を示したブロック図である。本実施の形態による目標探知システム２０は、２つの方位探知受信装置２１と、各方位探知受信装置２１からの方位識別結果に基づいて探知目標の２次元位置の標定を行う目標標定装置２２からなる。ここでは、各方位探知受信装置２１がいずれも図１又は図４の方位探知受信装置と同様に構成されるものとする。
【００３９】
この目標標定装置２２は、水平面内における各方位探知受信装置２１の２次元位置情報を予め有しており、この位置情報と、各方位探知受信装置２１から伝送される目標方位の識別結果に基づいて目標位置を特定する動作を行っている。具体的には、方位探知受信装置２１ごとの目標方位に基づく交会法、ここでは、２点交会法によって、探知目標の２次元位置の特定が行われる。
【００４０】
図６は、図５の目標探知システムにおける目標位置の標定動作の一例を示した図である。受信装置Ｂ１による方位識別結果に基づいて、この受信装置Ｂ１と探知目標を結ぶ直線としての方位線Ｃ１が求められる。また、受信装置Ｂ２による方位識別結果に基づいて、この受信装置Ｂ２と探知目標を結ぶ直線としての方位線Ｃ２が求められる。２点交会法では、探知目標の２次元位置がこれらの方位線Ｃ１及びＣ２の交点として求められる。
【００４１】
本実施の形態によれば、目標方位の識別精度が向上するので、複数の方位探知受信装置による方位識別結果に基づいて探知目標の２次元位置を標定する際の標定精度を向上させることができる。
【００４２】
実施の形態４．
実施の形態３では、２つの方位探知受信装置を用いて探知目標の位置標定が行われる場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、３以上の方位探知受信装置を用いて探知目標の２次元位置の標定を行う場合について説明する。
【００４３】
図７は、本発明の実施の形態４による目標探知システムの構成例を示したブロック図である。本実施の形態による目標探知システム３０は、３つの方位探知受信装置２１と、各方位探知受信装置２１からの方位識別結果に基づいて探知目標の２次元位置の標定を行う目標標定装置３１からなる。
【００４４】
この目標標定装置３１は、方位探知受信装置２１ごとの目標方位に基づく２点交会法によって、探知目標の２次元位置を特定する動作を行っている。具体的には、方位探知受信装置２１間の見込み角に基づいて目標位置の検出結果に重み付けを行い、この重み付けに基づいて目標位置を特定する動作が行われる。
【００４５】
図８は、図７の目標探知システムにおける目標位置の標定動作の一例を示した図である。受信装置Ｂ１による方位識別結果に基づいて、この受信装置Ｂ１と探知目標を結ぶ方位線Ｃ１が求められ、受信装置Ｂ２による方位識別結果に基づいて、この受信装置Ｂ２と探知目標を結ぶ方位線Ｃ２が求められる。また、受信装置Ｂ３による方位識別結果に基づいて、この受信装置Ｂ３と探知目標を結ぶ方位線Ｃ３が求められる。
【００４６】
一般に、３つの方位線Ｃ１〜Ｃ３が１点で交わることはない。そこで、２つの方位線のなす角を見込み角θ（０°＜θ≦９０°）とし、この見込み角θに基づいて目標位置の検出結果に対し重み付けが行われる。すなわち、受信装置Ｂ１及びＢ２間の見込み角をθ12とし、受信装置Ｂ２及びＢ３間の見込み角をθ23とし、受信装置Ｂ１及びＢ３間の見込み角をθ13とすると、方位線Ｃ１及びＣ２の交点、方位線Ｃ２及びＣ３の交点、並びに、方位線Ｃ１及びＣ３の交点のそれぞれに対し、対応する見込み角による重み付けが行われる。
【００４７】
例えば、見込み角が最も大きな交点が探知目標の２次元位置として出力される。一般に、見込み角θが大きいほど、方位線の交点から定まる２次元位置に関する誤差は小さい。従って、見込み角が最も大きな交点の２次元位置を目標位置とすることにより、２次元位置の標定を効果的に実行することができる。
【００４８】
或いは、各交点の２次元位置に対する見込み角θによる加重平均によって、目標位置を特定しても良い。
【００４９】
なお、本実施の形態では、２点交会法により探知目標の位置標定が行われる場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、３点交会法によって２次元位置の標定を行うようなものであっても良い。
【００５０】
図９は、図７の目標探知システムにおける目標位置の標定動作の他の例を示した図である。３点交会法では、探知目標の２次元位置が３つの受信装置Ｂ１〜Ｂ３によって形成される示誤三角形に基づいて特定される。
【００５１】
具体的には、方位線Ｃ１及びＣ２の交点Ｐ12、方位線Ｃ２及びＣ３の交点Ｐ23、並びに、方位線Ｃ１及びＣ３の交点Ｐ13の３つの交点から示誤三角形が形成され、その内接円の中心として２次元位置が特定される。この様に構成しても、２次元位置の標定を効果的に実行することができる。
【００５２】
実施の形態５．
実施の形態４では、３つの方位探知受信装置を用いて探知目標の位置標定が行われる場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、４以上の方位探知受信装置を用いて探知目標の２次元位置の標定を行う場合について説明する。
【００５３】
図１０は、本発明の実施の形態５による目標探知システムの構成例を示したブロック図である。本実施の形態による目標探知システム４０は、４つの方位探知受信装置２１と、各方位探知受信装置２１からの方位識別結果に基づいて探知目標の２次元位置の標定を行う目標標定装置４１からなる。
【００５４】
この目標標定装置４１は、方位探知受信装置２１ごとの目標方位に基づく３点交会法によって、探知目標の２次元位置を特定する動作を行っている。具体的には、３つの方位探知受信装置２１によって形成される示誤三角形の面積に基づいて目標位置の検出結果に重み付けを行い、この重み付けに基づいて目標位置を特定する動作が行われる。
【００５５】
図１１は、図１０の目標探知システムにおける目標位置の標定動作の一例を示した図である。この例では、受信装置Ｂ１〜Ｂ３によって示誤三角形Ｐ１Ｐ２Ｐ４が形成され、受信装置Ｂ２〜Ｂ４によって示誤三角形Ｐ４Ｐ５Ｐ６が形成される。また、受信装置Ｂ１，Ｂ３及びＢ４によって示誤三角形Ｐ２Ｐ３Ｐ６が形成され、受信装置Ｂ１，Ｂ２及びＢ４によって示誤三角形Ｐ１Ｐ３Ｐ５が形成される。
【００５６】
これらの示誤三角形の面積に基づいて目標位置の検出結果に対し重み付けが行われる。すなわち、示誤三角形Ｐ１Ｐ２Ｐ４、示誤三角形Ｐ４Ｐ５Ｐ６、示誤三角形Ｐ２Ｐ３Ｐ６、並びに、示誤三角形Ｐ１Ｐ３Ｐ５によってそれぞれ定められる検出位置に対し、対応する面積による重み付けが行われる。
【００５７】
例えば、面積が最も小さな示誤三角形から目標位置が特定される。一般に、示誤三角形の面積が小さいほど、示誤三角形から定まる２次元位置に関する誤差は小さい。従って、面積が最も小さな示誤三角形から探知目標の２次元位置を求めることにより、２次元位置の標定を効果的に実行することができる。
【００５８】
或いは、各示誤三角形から定められる２次元位置を、示誤三角形の面積によって加重平均して目標位置を特定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態１による方位探知受信装置の一構成例を示したブロック図である。
【図２】図１の方位探知受信装置における検出チップの抽出動作の一例を示した図である。
【図３】図１の方位探知受信装置における方位識別に係る信号処理の一例を示したフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２による方位探知受信装置の構成例を示したブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態３による目標探知システムの一構成例を示したブロック図である。
【図６】図５の目標探知システムにおける目標位置の標定動作の一例を示した図である。
【図７】本発明の実施の形態４による目標探知システムの構成例を示したブロック図である。
【図８】図７の目標探知システムにおける目標位置の標定動作の一例を示した図である。
【図９】図７の目標探知システムにおける目標位置の標定動作の他の例を示した図である。
【図１０】本発明の実施の形態５による目標探知システムの構成例を示したブロック図である。
【図１１】図１０の目標探知システムにおける目標位置の標定動作の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００６０】
１，１０，２１ 方位探知受信装置、２ アレイアンテナ部、２ａ 素子アンテナ、
３ デジタル受信データ生成部、３ａ 周波数変換器、３ｂ Ａ／Ｄ変換器、
４ ＤＢＦ処理部、５ 周波数解析部、６ 検出チップ抽出部、６ａ チップ検出部、
６ｂ チップグルーピング部、７ 方位識別部、１１ 受信ビーム復調部、
２０，３０，４０ 目標探知システム、２２，３１，４１ 目標標定装置、
Ａ 検出チップ、Ｔ 出現時間長
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方位探知受信装置、目標探知システム及び信号処理方法に係り、さらに詳しくは、探知目標から到来した周波数ホッピングによる通信波を受信信号から抽出して探知目標の方位識別を行う方位探知受信装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、搬送波の周波数を短い時間間隔で切り替える周波数ホッピング（Frequency Hopping）による通信波（以下、ＦＨ波という）を受信し、通信波の発信源としての探知目標の方位識別を行う受信装置が提案されている（例えば、特許文献１）。この特許文献１に記載の受信装置は、１ホッピング時間内に検出した受信情報を出力する時間だけ受信信号を遅延させて目標方位の識別を行っている。
【特許文献１】特許第３４０４２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した様な従来の方位探知受信装置では、検出信号間の周波数間隔に基づいて受信信号からＦＨ波を抽出する動作が行われる。このため、複数の探知目標からＦＨ波が到来する場合には、探知目標の識別が困難であるという問題があった。すなわち、一定周波数の搬送波による通信波やノイズとＦＨ波を切り分けることはできても、異なる探知目標からのＦＨ波を判別することができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、受信信号からＦＨ波を抽出して探知目標の方位識別を行う際の識別精度を向上させた方位探知受信装置、目標探知システム及び信号処理方法を提供することを目的としている。特に、複数の探知目標からＦＨ波が到来する場合であっても、探知目標ごとの目標方位を正確に識別することができる方位探知受信装置及び信号処理方法を提供することを目的としている。
【０００５】
また、本発明の他の目的は、複数の受信装置による方位識別結果に基づいて探知目標の２次元位置を標定する際の標定精度を向上させた目標探知システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による方位探知受信装置は、複数の素子アンテナを介して探知目標から到来した周波数ホッピングによる通信波を受信し、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してデジタル受信データを生成するデジタル受信データ生成手段と、デジタルビームフォーミングに基づいて上記素子アンテナごとのデジタル受信データを合成し、所定の方位ごとに受信ビームを形成するデジタルビーム形成手段と、形成された各受信ビームについてフーリエ変換による周波数解析を行う周波数解析手段と、周波数解析の結果に基づいて受信ビームごとにチップ検出を行い、検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔に基づいて検出チップを探知目標ごとにグルーピングする検出チップ抽出手段と、同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて目標方位を識別する目標方位識別手段とを備えて構成される。
【０００７】
上記方位探知受信装置では、素子アンテナごとのデジタル受信データがデジタルビームフォーミングに基づいて合成され、形成された各受信ビームについて周波数解析が行われる。この周波数解析の結果に基づいてチップ検出が行われ、検出チップが探知目標ごとにグルーピングして目標方位が識別される。その際、方位ごとの受信ビームごとに検出された各検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔に基づいて探知目標のグルーピングが行われる。この様な構成により、複数の探知目標から周波数ホッピングによる通信波が到来する場合であっても、探知目標ごとの目標方位を正確に識別することができるので、受信信号から周波数ホッピングによる通信波を抽出して探知目標の方位識別を行う際の識別精度を向上させることができる。
【０００８】
また、本発明による目標探知システムは、探知目標の方位識別を行う２以上の受信装置と、各受信装置による方位識別結果に基づいて探知目標の２次元位置の標定を行う目標標定装置とを備え、上記各受信装置が、複数の素子アンテナを介して探知目標から到来した周波数ホッピングによる通信波を受信し、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してデジタル受信データを生成するデジタル受信データ生成手段と、デジタルビームフォーミングに基づいて上記素子アンテナごとのデジタル受信データを合成し、所定の方位ごとに受信ビームを形成するデジタルビーム形成手段と、形成された各受信ビームについてフーリエ変換による周波数解析を行う周波数解析手段と、周波数解析の結果に基づいて受信ビームごとにチップ検出を行い、検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔に基づいて検出チップを探知目標ごとにグルーピングする検出チップ抽出手段と、同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて目標方位を識別する目標方位識別手段とからなり、上記目標標定装置が、受信装置ごとの目標方位に基づく交会法により探知目標の２次元位置を特定するように構成される。
【０００９】
また、本発明による信号処理方法は、複数の素子アンテナを介して探知目標から到来した周波数ホッピングによる通信波を受信し、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してデジタル受信データを生成するデジタル受信データ生成ステップと、デジタルビームフォーミングに基づいて上記素子アンテナごとのデジタル受信データを合成し、所定の方位ごとに受信ビームを形成するデジタルビーム形成ステップと、形成された各受信ビームについてフーリエ変換による周波数解析を行う周波数解析ステップと、周波数解析の結果に基づいて受信ビームごとにチップ検出を行い、検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔に基づいて検出チップを探知目標ごとにグルーピングする検出チップ抽出ステップと、同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて目標方位を識別する目標方位識別ステップとからなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による方位探知受信装置及び信号処理方法によれば、複数の探知目標から周波数ホッピングによる通信波が到来する場合であっても、探知目標ごとの目標方位を正確に識別することができるので、受信信号から周波数ホッピングによる通信波を抽出して探知目標の方位識別を行う際の識別精度を向上させることができる。また、本発明による目標探知システムによれば、探知目標ごとの目標方位が正確に識別されるので、複数の受信装置による方位識別結果に基づいて探知目標の２次元位置を標定する際の標定精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による方位探知受信装置の一構成例を示したブロック図であり、探知目標から到来した通信波を受信して方位識別を行う受信装置が示されている。本実施の形態による方位探知受信装置１は、探知目標が周波数ホッピング（Frequency Hopping）による通信波（以下、ＦＨ波という）によって通信データの送受信を行っている場合に、そのＦＨ波を受信信号から抽出して目標方位を識別する信号処理を行っている。
【００１２】
この方位探知受信装置１は、アレイアンテナ部２、デジタル受信データ生成部３、ＤＢＦ処理部４、周波数解析部５、検出チップ抽出部６及び方位識別部７からなる。アレイアンテナ部２は、電波を捕捉する複数の素子アンテナ２ａからなる空中線であり、素子アンテナ２ａごとに受信信号を出力する。各素子アンテナ２ａは、一直線上に配置されており、例えば、その配列方向が水平面に平行となっている。つまり、素子アンテナ２ａごとの受信信号の位相を制御することによって、受信ビームを水平方向に走査（スキャン）することができる。ここでは、この水平方向を方位方向とし、受信ビームの電子走査に基づいて水平面内における探知目標の方位が測定される。
【００１３】
デジタル受信データ生成部３は、素子アンテナ２ａごとにそれぞれ設けられる周波数変換器３ａ及びＡ／Ｄ変換器３ｂからなる。周波数変換器３ａは、ＦＨ波の受信回路であり、素子アンテナ２ａからの受信ＲＦ（Radio Frequency）信号をＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換する動作を行っている。
【００１４】
Ａ／Ｄ変換器３ｂは、周波数変換器３ａからのＩＦ信号をデジタル化してデジタル受信データを生成する動作を行っている。具体的には、所定のサンプリング周期でＩＦ信号をサンプリングして量子化し、その量子化データを符号化することによりデジタル受信データが生成される。つまり、素子アンテナ２ａごとの受信信号は、素子アンテナ２ａごとに周波数変換され、デジタル化されてデジタル受信データが生成される。この様にして生成された素子アンテナ２ａごとのデジタル受信データは、それぞれＤＢＦ処理部４及び方位識別部７へ出力される。
【００１５】
ＤＢＦ（Digital Beam Forming：デジタルビームフォーミング）処理部４は、デジタル信号処理としてのデジタルビームフォーミング（ＤＢＦ）に基づいて、素子アンテナ２ａごとのデジタル受信データを合成し、所定の方位ごとに受信ビームを形成する動作を行っている。このＤＢＦは、デジタル信号処理によって受信ビームを方位方向に走査させるので、全受信ビームを同時に形成することができ、至短時間通信に基づく方位探知に好適である。この様なＤＢＦによるビーム形成によって、利得（ゲイン）を向上させることができる。
【００１６】
周波数解析部５は、ＤＢＦ処理部４によって形成された各受信ビームについて、フーリエ変換、ここでは、ＦＦＴ（Fast Fourier Transformation：高速フーリエ変換）による周波数解析を行っている。
【００１７】
検出チップ抽出部６は、周波数解析の結果に基づいて受信ビームごとにチップ検出し、検出チップを探知目標ごとにグルーピングする動作を行っている。具体的には、信号レベルに基づく閾値処理によってチップ検出が行われる。このとき検出されたチップ（以下、検出チップという）について、その出現時間の長さ（以下、出現時間長という）と、検出チップ間の出現時間間隔に基づいて、検出チップのグルーピングが行われる。
【００１８】
例えば、出現時間長が同一であって、出現時間間隔が一定となる検出チップが同一グループに分類される。ここでは、出現時間間隔に関して、検出チップの出現開始時刻が１つ前の検出チップにおける出現終了時刻と一致している検出チップが順次に抽出されるものとする。すなわち、検出チップの消滅と出現が時間軸上で連続している検出チップが抽出される。なお、検出チップのグルーピングに際し、検出チップの周波数帯域の幅（帯域幅）を考慮しても良い。この様にして、検出チップをグルーピングすることにより、ＦＨ波の発信源としての探知目標を正確に識別することができる。
【００１９】
方位識別部７は、同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて、目標方位を識別する動作を行っている。具体的には、検出チップをトリガとして、素子アンテナ２ａごとのデジタル受信データから方位識別の対象となる受信データが抽出され、探知目標の方位識別が行われる。
【００２０】
ここでは、探知目標の識別精度を向上させるという観点から、検出チップの絞り込みが行われるものとする。すなわち、検出チップごとに方位検出が行われ、検出方位の頻度分布に基づいて目標方位が識別されるものとする。具体的には、検出方位における最頻値が方位識別の結果として出力される。これにより、検出方位が大きく外れている検出チップを除外することができるので、方位識別の精度を向上させることができる。
【００２１】
図２（ａ）及び（ｂ）は、図１の方位探知受信装置における検出チップの抽出動作の一例を示した図である。図２（ａ）には、周波数解析により求められた検出チップＡの出現の様子が示され、図２（ｂ）には、検出チップＡの出現時間長Ｔ及び検出チップＡ間の連続性に基づいて抽出された検出チップの様子が示されている。
【００２２】
受信ビームについての周波数解析に基づく閾値処理によってチップ検出が行われる。このとき検出された検出チップＡについて、その出現時間長Ｔ及び検出チップＡ間の出現時間間隔に基づくグルーピングが行われる。すなわち、出現時間長Ｔが同一であって、消滅と出現が時間軸上で連続している検出チップが同一グループに属するものとして抽出される。
【００２３】
これにより、一定周波数の搬送波による通信波やノイズと、周波数が所定周期でランダムに切り替わるＦＨ波を切り分けることができるとともに、異なる探知目標からのＦＨ波を識別することができる。この様にして抽出された検出チップに基づいて、目標方位の識別処理が行われる。
【００２４】
図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０７は、図１の方位探知受信装置における方位識別に係る信号処理の一例を示したフローチャートである。まず、デジタル受信データ生成部３は、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してデジタル受信データを生成する（ステップＳ１０１）。次に、ＤＢＦ処理部４は、素子アンテナごとのデジタル受信データを合成し、方位ごとに受信ビームを形成する（ステップＳ１０２）。
【００２５】
検出チップ抽出部６は、周波数解析部５により各受信ビームについて行われたＦＦＴによる周波数解析に基づいてチップ検出を行い、検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔によって検出チップをグルーピングする（ステップＳ１０３〜Ｓ１０５）。
【００２６】
方位識別部７は、同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて、探知目標の方位識別を行う（ステップＳ１０６）。この目標方位の識別処理は、他のグループに属する受信ビームについても行われ、全ての探知目標についてその方位が判別されると、この方位識別処理は終了する（ステップＳ１０７）。
【００２７】
本実施の形態によれば、複数の探知目標からＦＨ波が到来する場合であっても、探知目標ごとの目標方位を正確に識別することができるので、受信信号からＦＨ波を抽出して探知目標の方位識別を行う際の識別精度を向上させることができる。
【００２８】
実施の形態２．
実施の形態１では、検出チップの出現時間長や検出チップ間の出現時間間隔、検出チップの帯域幅に基づいて検出チップのグルーピングが行われる場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、復調後の受信ビームから抽出した識別情報に基づいて検出チップのグルーピングを行う場合について説明する。
【００２９】
図４は、本発明の実施の形態２による方位探知受信装置の構成例を示したブロック図である。本実施の形態による方位探知受信装置１０は、図１の方位探知受信装置１（実施の形態１）と比較すれば、受信ビーム復調部１１を備え、検出チップ抽出部６がチップ検出部６ａ及びチップグルーピング部６ｂにより構成されている点で異なる。
【００３０】
チップ検出部６ａは、受信ビームごとのチップ検出を行っており、チップグルーピング部６ｂは、その検出チップを探知目標ごとにグルーピングする動作を行っている。
【００３１】
受信ビーム復調部１１は、検出チップに基づいて受信ビームを復調する動作を行っている。具体的には、検出チップに対応した復調方式及びボーレート（baud rate:復調速度）で復調処理が行われる。
【００３２】
チップグルーピング部６ｂでは、復調後の受信ビームから識別情報が抽出され、抽出された識別情報に基づいて検出チップのグルーピングが行われる。受信ビームから抽出される識別情報としては、例えば、検出チップに含まれているユニークワードが考えられる。このユニークワードは、通信データとして検出チップに含まれている文字列や記号、符号である。
【００３３】
ここでは、同一のユニークワードを含む検出チップが同一グループに分類されるものとする。この様なユニークワードを受信ビームから抽出して検出チップ間の相関を判別することにより、検出チップのグルーピングを適切に行うことができる。
【００３４】
本実施の形態によれば、検出チップのグルーピングが適切に行われるので、探知目標を識別する際の識別精度をさらに向上させることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、識別情報としてユニークワードが用いられる場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、検出チップに含まれている同期信号のビット系列を識別情報として用いても良い。
【００３６】
具体的には、検出チップに基づいて同期信号のビット系列を受信ビームから抽出し、検出チップ間の相関を判別することにより、検出チップのグルーピングが行われる。この様に構成しても、探知目標の識別精度を向上させることができる。
【００３７】
実施の形態３．
実施の形態１及び２では、探知目標から到来したＦＨ波を受信して方位識別を行う受信装置の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、複数の方位探知受信装置による方位識別結果に基づいて、探知目標の２次元位置の標定を行う目標探知システムについて説明する。
【００３８】
図５は、本発明の実施の形態３による目標探知システムの一構成例を示したブロック図である。本実施の形態による目標探知システム２０は、２つの方位探知受信装置２１と、各方位探知受信装置２１からの方位識別結果に基づいて探知目標の２次元位置の標定を行う目標標定装置２２からなる。ここでは、各方位探知受信装置２１がいずれも図１又は図４の方位探知受信装置と同様に構成されるものとする。
【００３９】
この目標標定装置２２は、水平面内における各方位探知受信装置２１の２次元位置情報を予め有しており、この位置情報と、各方位探知受信装置２１から伝送される目標方位の識別結果に基づいて目標位置を特定する動作を行っている。具体的には、方位探知受信装置２１ごとの目標方位に基づく交会法、ここでは、２点交会法によって、探知目標の２次元位置の特定が行われる。
【００４０】
図６は、図５の目標探知システムにおける目標位置の標定動作の一例を示した図である。受信装置Ｂ１による方位識別結果に基づいて、この受信装置Ｂ１と探知目標を結ぶ直線としての方位線Ｃ１が求められる。また、受信装置Ｂ２による方位識別結果に基づいて、この受信装置Ｂ２と探知目標を結ぶ直線としての方位線Ｃ２が求められる。２点交会法では、探知目標の２次元位置がこれらの方位線Ｃ１及びＣ２の交点として求められる。
【００４１】
本実施の形態によれば、目標方位の識別精度が向上するので、複数の方位探知受信装置による方位識別結果に基づいて探知目標の２次元位置を標定する際の標定精度を向上させることができる。
【００４２】
実施の形態４．
実施の形態３では、２つの方位探知受信装置を用いて探知目標の位置標定が行われる場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、３以上の方位探知受信装置を用いて探知目標の２次元位置の標定を行う場合について説明する。
【００４３】
図７は、本発明の実施の形態４による目標探知システムの構成例を示したブロック図である。本実施の形態による目標探知システム３０は、３つの方位探知受信装置２１と、各方位探知受信装置２１からの方位識別結果に基づいて探知目標の２次元位置の標定を行う目標標定装置３１からなる。
【００４４】
この目標標定装置３１は、方位探知受信装置２１ごとの目標方位に基づく２点交会法によって、探知目標の２次元位置を特定する動作を行っている。具体的には、方位探知受信装置２１間の見込み角に基づいて目標位置の検出結果に重み付けを行い、この重み付けに基づいて目標位置を特定する動作が行われる。
【００４５】
図８は、図７の目標探知システムにおける目標位置の標定動作の一例を示した図である。受信装置Ｂ１による方位識別結果に基づいて、この受信装置Ｂ１と探知目標を結ぶ方位線Ｃ１が求められ、受信装置Ｂ２による方位識別結果に基づいて、この受信装置Ｂ２と探知目標を結ぶ方位線Ｃ２が求められる。また、受信装置Ｂ３による方位識別結果に基づいて、この受信装置Ｂ３と探知目標を結ぶ方位線Ｃ３が求められる。
【００４６】
一般に、３つの方位線Ｃ１〜Ｃ３が１点で交わることはない。そこで、２つの方位線のなす角を見込み角θ（０°＜θ≦９０°）とし、この見込み角θに基づいて目標位置の検出結果に対し重み付けが行われる。すなわち、受信装置Ｂ１及びＢ２間の見込み角をθ12とし、受信装置Ｂ２及びＢ３間の見込み角をθ23とし、受信装置Ｂ１及びＢ３間の見込み角をθ13とすると、方位線Ｃ１及びＣ２の交点、方位線Ｃ２及びＣ３の交点、並びに、方位線Ｃ１及びＣ３の交点のそれぞれに対し、対応する見込み角による重み付けが行われる。
【００４７】
例えば、見込み角が最も大きな交点が探知目標の２次元位置として出力される。一般に、見込み角θが大きいほど、方位線の交点から定まる２次元位置に関する誤差は小さい。従って、見込み角が最も大きな交点の２次元位置を目標位置とすることにより、２次元位置の標定を効果的に実行することができる。
【００４８】
或いは、各交点の２次元位置に対する見込み角θによる加重平均によって、目標位置を特定しても良い。
【００４９】
なお、本実施の形態では、２点交会法により探知目標の位置標定が行われる場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、３点交会法によって２次元位置の標定を行うようなものであっても良い。
【００５０】
図９は、図７の目標探知システムにおける目標位置の標定動作の他の例を示した図である。３点交会法では、探知目標の２次元位置が３つの受信装置Ｂ１〜Ｂ３によって形成される示誤三角形に基づいて特定される。
【００５１】
具体的には、方位線Ｃ１及びＣ２の交点Ｐ12、方位線Ｃ２及びＣ３の交点Ｐ23、並びに、方位線Ｃ１及びＣ３の交点Ｐ13の３つの交点から示誤三角形が形成され、その内接円の中心として２次元位置が特定される。この様に構成しても、２次元位置の標定を効果的に実行することができる。
【００５２】
実施の形態５．
実施の形態４では、３つの方位探知受信装置を用いて探知目標の位置標定が行われる場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、４以上の方位探知受信装置を用いて探知目標の２次元位置の標定を行う場合について説明する。
【００５３】
図１０は、本発明の実施の形態５による目標探知システムの構成例を示したブロック図である。本実施の形態による目標探知システム４０は、４つの方位探知受信装置２１と、各方位探知受信装置２１からの方位識別結果に基づいて探知目標の２次元位置の標定を行う目標標定装置４１からなる。
【００５４】
この目標標定装置４１は、方位探知受信装置２１ごとの目標方位に基づく３点交会法によって、探知目標の２次元位置を特定する動作を行っている。具体的には、３つの方位探知受信装置２１によって形成される示誤三角形の面積に基づいて目標位置の検出結果に重み付けを行い、この重み付けに基づいて目標位置を特定する動作が行われる。
【００５５】
図１１は、図１０の目標探知システムにおける目標位置の標定動作の一例を示した図である。この例では、受信装置Ｂ１〜Ｂ３によって示誤三角形Ｐ１Ｐ２Ｐ４が形成され、受信装置Ｂ２〜Ｂ４によって示誤三角形Ｐ４Ｐ５Ｐ６が形成される。また、受信装置Ｂ１，Ｂ３及びＢ４によって示誤三角形Ｐ２Ｐ３Ｐ６が形成され、受信装置Ｂ１，Ｂ２及びＢ４によって示誤三角形Ｐ１Ｐ３Ｐ５が形成される。
【００５６】
これらの示誤三角形の面積に基づいて目標位置の検出結果に対し重み付けが行われる。すなわち、示誤三角形Ｐ１Ｐ２Ｐ４、示誤三角形Ｐ４Ｐ５Ｐ６、示誤三角形Ｐ２Ｐ３Ｐ６、並びに、示誤三角形Ｐ１Ｐ３Ｐ５によってそれぞれ定められる検出位置に対し、対応する面積による重み付けが行われる。
【００５７】
例えば、面積が最も小さな示誤三角形から目標位置が特定される。一般に、示誤三角形の面積が小さいほど、示誤三角形から定まる２次元位置に関する誤差は小さい。従って、面積が最も小さな示誤三角形から探知目標の２次元位置を求めることにより、２次元位置の標定を効果的に実行することができる。
【００５８】
或いは、各示誤三角形から定められる２次元位置を、示誤三角形の面積によって加重平均して目標位置を特定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態１による方位探知受信装置の一構成例を示したブロック図である。
【図２】図１の方位探知受信装置における検出チップの抽出動作の一例を示した図である。
【図３】図１の方位探知受信装置における方位識別に係る信号処理の一例を示したフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２による方位探知受信装置の構成例を示したブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態３による目標探知システムの一構成例を示したブロック図である。
【図６】図５の目標探知システムにおける目標位置の標定動作の一例を示した図である。
【図７】本発明の実施の形態４による目標探知システムの構成例を示したブロック図である。
【図８】図７の目標探知システムにおける目標位置の標定動作の一例を示した図である。
【図９】図７の目標探知システムにおける目標位置の標定動作の他の例を示した図である。
【図１０】本発明の実施の形態５による目標探知システムの構成例を示したブロック図である。
【図１１】図１０の目標探知システムにおける目標位置の標定動作の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００６０】
１，１０，２１ 方位探知受信装置、２ アレイアンテナ部、２ａ 素子アンテナ、
３ デジタル受信データ生成部、３ａ 周波数変換器、３ｂ Ａ／Ｄ変換器、
４ ＤＢＦ処理部、５ 周波数解析部、６ 検出チップ抽出部、６ａ チップ検出部、
６ｂ チップグルーピング部、７ 方位識別部、１１ 受信ビーム復調部、
２０，３０，４０ 目標探知システム、２２，３１，４１ 目標標定装置、
Ａ 検出チップ、Ｔ 出現時間長
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子アンテナを介して探知目標から到来した周波数ホッピングによる通信波を受信し、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してデジタル受信データを生成するデジタル受信データ生成手段と、
デジタルビームフォーミングに基づいて上記素子アンテナごとのデジタル受信データを合成し、所定の方位ごとに受信ビームを形成するデジタルビーム形成手段と、
形成された各受信ビームについてフーリエ変換による周波数解析を行う周波数解析手段と、
周波数解析の結果に基づいて受信ビームごとにチップ検出を行い、検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔に基づいて検出チップを探知目標ごとにグルーピングする検出チップ抽出手段と、
同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて目標方位を識別する目標方位識別手段とを備えたことを特徴とする方位探知受信装置。
【請求項２】
上記目標方位識別手段は、検出チップごとに方位検出を行い、検出方位の頻度分布に基づいて目標方位を識別することを特徴とする請求項１に記載の方位探知受信装置。
【請求項３】
上記受信ビームを復調する受信ビーム復調手段を備え、
上記検出チップ抽出手段は、チップ検出を行うチップ検出手段と、検出チップをグルーピングするチップグルーピング手段とからなり、
上記チップグルーピング手段は、上記受信ビーム復調手段が検出チップに基づいて復調した受信ビームから識別情報を抽出し、抽出した識別情報に基づいて検出チップのグルーピングを行うことを特徴とする請求項１に記載の方位探知受信装置。
【請求項４】
上記チップグルーピング手段は、検出チップに含まれているユニークワードを識別情報として検出チップのグルーピングを行うことを特徴とする請求項３に記載の方位探知受信装置。
【請求項５】
上記チップグルーピング手段は、検出チップに含まれている同期信号のビット系列を識別情報として検出チップのグルーピングを行うことを特徴とする請求項３に記載の方位探知受信装置。
【請求項６】
探知目標の方位識別を行う２以上の受信装置と、各受信装置による方位識別結果に基づいて探知目標の２次元位置の標定を行う目標標定装置とを備え、
上記各受信装置は、複数の素子アンテナを介して探知目標から到来した周波数ホッピングによる通信波を受信し、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してデジタル受信データを生成するデジタル受信データ生成手段と、
デジタルビームフォーミングに基づいて上記素子アンテナごとのデジタル受信データを合成し、所定の方位ごとに受信ビームを形成するデジタルビーム形成手段と、
形成された各受信ビームについてフーリエ変換による周波数解析を行う周波数解析手段と、
周波数解析の結果に基づいて受信ビームごとにチップ検出を行い、検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔に基づいて検出チップを探知目標ごとにグルーピングする検出チップ抽出手段と、
同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて目標方位を識別する目標方位識別手段とからなり、
上記目標標定装置は、受信装置ごとの目標方位に基づく交会法により探知目標の２次元位置を特定することを特徴とする目標探知システム。
【請求項７】
上記目標標定装置は、３以上の受信装置からの方位識別結果に基づいて２点交会法により探知目標の標定を行う場合、受信装置間の見込み角に基づいて目標位置の検出結果に重み付けを行い、探知目標の位置を特定することを特徴とする請求項６に記載の目標探知システム。
【請求項８】
上記目標標定装置は、４以上の受信装置からの方位識別結果に基づいて３点交会法により探知目標の標定を行う場合、３つの受信装置によって形成される示誤三角形の面積に基づいて目標位置の検出結果に重み付けを行い、探知目標の位置を特定することを特徴とする請求項６に記載の目標探知システム。
【請求項９】
複数の素子アンテナを介して探知目標から到来した周波数ホッピングによる通信波を受信し、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してデジタル受信データを生成するデジタル受信データ生成ステップと、
デジタルビームフォーミングに基づいて上記素子アンテナごとのデジタル受信データを合成し、所定の方位ごとに受信ビームを形成するデジタルビーム形成ステップと、
形成された各受信ビームについてフーリエ変換による周波数解析を行う周波数解析ステップと、
周波数解析の結果に基づいて受信ビームごとにチップ検出を行い、検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔に基づいて検出チップを探知目標ごとにグルーピングする検出チップ抽出ステップと、
同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて目標方位を識別する目標方位識別ステップとからなることを特徴とする信号処理方法。
【請求項１】
複数の素子アンテナを介して探知目標から到来した周波数ホッピングによる通信波を受信し、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してデジタル受信データを生成するデジタル受信データ生成手段と、
デジタルビームフォーミングに基づいて上記素子アンテナごとのデジタル受信データを合成し、所定の方位ごとに受信ビームを形成するデジタルビーム形成手段と、
形成された各受信ビームについてフーリエ変換による周波数解析を行う周波数解析手段と、
周波数解析の結果に基づいて受信ビームごとにチップ検出を行い、検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔に基づいて検出チップを探知目標ごとにグルーピングする検出チップ抽出手段と、
同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて目標方位を識別する目標方位識別手段とを備えたことを特徴とする方位探知受信装置。
【請求項２】
上記目標方位識別手段は、検出チップごとに方位検出を行い、検出方位の頻度分布に基づいて目標方位を識別することを特徴とする請求項１に記載の方位探知受信装置。
【請求項３】
上記受信ビームを復調する受信ビーム復調手段を備え、
上記検出チップ抽出手段は、チップ検出を行うチップ検出手段と、検出チップをグルーピングするチップグルーピング手段とからなり、
上記チップグルーピング手段は、上記受信ビーム復調手段が検出チップに基づいて復調した受信ビームから識別情報を抽出し、抽出した識別情報に基づいて検出チップのグルーピングを行うことを特徴とする請求項１に記載の方位探知受信装置。
【請求項４】
上記チップグルーピング手段は、検出チップに含まれているユニークワードを識別情報として検出チップのグルーピングを行うことを特徴とする請求項３に記載の方位探知受信装置。
【請求項５】
上記チップグルーピング手段は、検出チップに含まれている同期信号のビット系列を識別情報として検出チップのグルーピングを行うことを特徴とする請求項３に記載の方位探知受信装置。
【請求項６】
探知目標の方位識別を行う２以上の受信装置と、各受信装置による方位識別結果に基づいて探知目標の２次元位置の標定を行う目標標定装置とを備え、
上記各受信装置は、複数の素子アンテナを介して探知目標から到来した周波数ホッピングによる通信波を受信し、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してデジタル受信データを生成するデジタル受信データ生成手段と、
デジタルビームフォーミングに基づいて上記素子アンテナごとのデジタル受信データを合成し、所定の方位ごとに受信ビームを形成するデジタルビーム形成手段と、
形成された各受信ビームについてフーリエ変換による周波数解析を行う周波数解析手段と、
周波数解析の結果に基づいて受信ビームごとにチップ検出を行い、検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔に基づいて検出チップを探知目標ごとにグルーピングする検出チップ抽出手段と、
同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて目標方位を識別する目標方位識別手段とからなり、
上記目標標定装置は、受信装置ごとの目標方位に基づく交会法により探知目標の２次元位置を特定することを特徴とする目標探知システム。
【請求項７】
上記目標標定装置は、３以上の受信装置からの方位識別結果に基づいて２点交会法により探知目標の標定を行う場合、受信装置間の見込み角に基づいて目標位置の検出結果に重み付けを行い、探知目標の位置を特定することを特徴とする請求項６に記載の目標探知システム。
【請求項８】
上記目標標定装置は、４以上の受信装置からの方位識別結果に基づいて３点交会法により探知目標の標定を行う場合、３つの受信装置によって形成される示誤三角形の面積に基づいて目標位置の検出結果に重み付けを行い、探知目標の位置を特定することを特徴とする請求項６に記載の目標探知システム。
【請求項９】
複数の素子アンテナを介して探知目標から到来した周波数ホッピングによる通信波を受信し、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してデジタル受信データを生成するデジタル受信データ生成ステップと、
デジタルビームフォーミングに基づいて上記素子アンテナごとのデジタル受信データを合成し、所定の方位ごとに受信ビームを形成するデジタルビーム形成ステップと、
形成された各受信ビームについてフーリエ変換による周波数解析を行う周波数解析ステップと、
周波数解析の結果に基づいて受信ビームごとにチップ検出を行い、検出チップの出現時間長及び検出チップ間の出現時間間隔に基づいて検出チップを探知目標ごとにグルーピングする検出チップ抽出ステップと、
同一グループに属する受信ビームごとの検出チップに基づいて目標方位を識別する目標方位識別ステップとからなることを特徴とする信号処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−２５８６３７（Ｐ２００６−２５８６３７Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７７０６４（Ｐ２００５−７７０６４）
【出願日】平成１７年３月１７日（２００５．３．１７）
【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１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１７日（２００５．３．１７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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