方位測定装置、該方位測定装置に用いられる方位測定方法及び方位測定プログラム
【課題】同一周波数に複数の送信源（無線機）が存在する混信状態でも、それぞれの送信源の位置の特定が可能となる方位測定装置を提供する。
【解決手段】混信波方位測定手段（方向探知装置１０Ａ）により、複数の送信源（無線機）による混信波の各方位が測定され、ヌルパターン形成手段（アレイアンテナ制御装置２０）により、複数の送信源（無線機）による混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンを形成して抑圧し、混信が抑圧された出力信号を得る。送信源識別手段（無線機識別装置３０）により、ヌルパターン形成手段（アレイアンテナ制御装置２０）で得られた出力信号に基づいて、各送信源（無線機）が識別される。
【解決手段】混信波方位測定手段（方向探知装置１０Ａ）により、複数の送信源（無線機）による混信波の各方位が測定され、ヌルパターン形成手段（アレイアンテナ制御装置２０）により、複数の送信源（無線機）による混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンを形成して抑圧し、混信が抑圧された出力信号を得る。送信源識別手段（無線機識別装置３０）により、ヌルパターン形成手段（アレイアンテナ制御装置２０）で得られた出力信号に基づいて、各送信源（無線機）が識別される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、方位測定装置、該方位測定装置に用いられる方位測定方法及び方位測定プログラムに係り、特に、受信装置で複数の電波を受信している混信状態のときに、送信源を識別する場合に用いて好適な方位測定装置、該方位測定装置に用いられる方位測定方法及び方位測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
不法無線局などから電波が発射された場合、受信装置では、本来必要な到来電波と不要な到来電波とが混信状態となることがある。このため、不法無線局などから発射される電波を監視するための方位測定装置が製作されている。
【０００３】
この種の方位測定装置は、たとえば図６に示すように、方向探知装置１０であり、アンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M と、受信機１２1 ，１２2 ，…，１２M と、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換部１３1 ，１３2 ，…，１３M と、直交変換部１４1 ，１４2 ，…，１４M と、方位処理部１５と、局部発振器１６と、制御処理部１７と、ステアリングベクトル格納部１８とから構成されている。
【０００４】
この方向探知装置１０では、アンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M により、アレイアンテナが構成されている。各アンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M で受信された信号は、受信機１２1 ，１２2 ，…，１２M により、中間周波数信号に変換されて出力される。これらの受信機１２1 ，１２2 ，…，１２M には、局部発振器１６から必要な基準信号が発生されている。アナログの各中間周波数信号は、Ａ／Ｄ変換部１３1 ，１３2 ，…，１３M により、ディジタル受信信号に変換される。
【０００５】
各ディジタル受信信号は、直交変換部１４1 ，１４2 ，…，１４M により、複素受信信号に変換される。ステアリングベクトル格納部１８では、通信波の周波数毎に、到来方位に対する空中線出力が記録されている。方位処理部１５では、直交変換部１４1 ，１４2 ，…，１４M の各複素受信信号、及びステアリングベクトル格納部１８の空中線出力に基づいて、到来方位及び相対電力が計測される。制御処理部１７は、ユーザの指示による測定周波数に応じた設定を、方位処理部１５及び局部発振器１６に対して行うと共に、方位処理部１５で計測された到来方位に基づいて、到来方位情報を出力する。
【０００６】
上記の方位測定装置の他、この種の関連技術としては、たとえば、特許文献１に記載された周波数ホッピング通信波の受信装置がある。
この受信装置では、不要到来波の到来方向にヌルパターンを形成できるアンテナ装置を備え、このアンテナ装置からの受信波が復調される。また、方向探知装置を備え、目的の通信波の到来方向に感度が維持され、他の不要到来波の到来方向にヌルパターンを形成するようにアンテナ装置が制御される。
【０００７】
また、特許文献２に記載された目標検出装置では、各方位目標検出部で検出された目標数の最大値を基に、目標の同一視処理が行われると共に、電波到来方位測定センサにより、特定方向からの目標出現が継続的に監視され、同電波到来方位測定センサにより、方位目標検出履歴監視部に設定された基準継続時間以上継続して目標が検出された場合、その同一方位に新規の目標が存在すると判断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−０２４５６４号公報
【特許文献２】特開平１１−２７１４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記関連技術では、次のような課題があった。
すなわち、図６の方向探知装置１０では、同時に受信する複数の電波の到来方位は測定可能であるが、送信源の情報と到来方位とを関連付けることができないため、送信源の位置を特定できないという課題がある。すなわち、同一周波数に複数の送信源が存在する場合、受信信号が混信し、それぞれの送信源位置の特定ができなくなる。受信信号が混信している場合においても、それぞれの方位測定を可能とする混信分離型方位測定技術はあるが、複数の方位測定装置が出力する到来方位情報を組み合わせて位置を特定する場合、個々の方位測定装置が出力する混信数分の複数方位情報と、他の方位測定装置が出力する複数方位情報との組合せが不明であるため、個々の送信源の位置を特定することができないという課題がある。
【００１０】
また、特許文献１に記載された受信装置では、周波数ホッピング通信波が複数異なる方向から到来していても、これらを分離して復調でき、また、目的の通信波の送信局が移動しても、これを他の到来波と分離して復調できるが、この発明とはハード構成や処理方法が異なる。
【００１１】
特許文献２に記載された目標検出装置では、同時刻、同一方位上に電波の送信源である複数の目標が存在する場合でも、これらの複数の目標を分離及び検出することができるが、この発明とはハード構成や処理方法が異なる。
【００１２】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、同一周波数に複数の送信源が存在する混信状態においても、それぞれの送信源の位置の特定を可能とする方位測定装置、該方位測定装置に用いられる方位測定方法及び方位測定プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、この発明の第１の構成は、方位測定装置に係り、複数の送信源による混信波の各方位を測定する混信波方位測定手段と、前記複数の送信源による混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンを形成して抑圧し、混信が抑圧された出力信号を得るヌルパターン形成手段と、該ヌルパターン形成手段で得られた前記出力信号に基づいて、前記各送信源を識別する送信源識別手段とを有することを特徴としている。
【００１４】
この発明の第２の構成は、方位測定方法に係り、方位測定プログラムがコンピュータに、複数の送信源による混信波の各方位を測定する混信波方位測定処理と、前記複数の送信源による混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンを形成して抑圧し、混信が抑圧された出力信号を得るヌルパターン形成処理と、該ヌルパターン形成処理で得られた前記出力信号に基づいて、前記各送信源を識別する送信源識別処理とを行わせることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の構成によれば、同一周波数に複数の送信源が存在する混信状態でも、それぞれの送信源位置を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の第１の実施形態である方位測定装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】ヌルパターンの一例を示す図である。
【図３】関連技術に係る図６の方位測定装置による測定結果を示す図である。
【図４】図１の方位測定装置による測定結果を示す図である。
【図５】この発明の第２の実施形態である方位測定装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】関連技術に係る方位測定装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
上記ヌルパターン形成手段（アレイアンテナ制御装置）が、識別対象とする到来波の方位を示す識別対象方位情報、及び上記ヌルパターンを形成する到来方位を示す抑圧方位情報が与えられ、上記識別対象方位情報及び抑圧方位情報に基づいて上記ヌルパターンを形成する構成とされている方位測定装置を実現する。
【００１８】
また、上記送信源識別手段（無線機識別装置）は、ユーザが登録を希望した特徴ベクトルを既知の送信源（無線機）情報を表す教師ベクトルとして登録するデータベース（特徴ベクトルＤＢ）を有し、混信が抑圧された上記出力信号に対して所定の処理を行うことにより得られる特徴ベクトルと上記教師ベクトルとを比較照合し、最も類似度の高い上記教師ベクトルを上記送信源（無線機）として識別（同定）する構成とされている。
また、上記混信波方位測定手段（方向探知装置）は、上記ヌルパターン形成手段（アレイアンテナ制御装置）に対して、上記識別対象方位情報、及び上記抑圧方位情報を与えると共に、上記送信源（無線機）の識別結果と上記混信波の方位測定結果とを関連させて上記送信源（無線機）の位置を特定する構成とされている。
【００１９】
また、到来信号を受信する複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナを備え、上記混信波方位測定手段（方向探知装置）は、上記アレイアンテナで受信される複数の送信源（無線機）による上記混信波の各方位を測定する構成とされ、上記ヌルパターン形成手段（アレイアンテナ制御装置）は、上記混信波方位測定手段（方向探知装置）と共用されている上記アレイアンテナで受信される上記複数の送信源（無線機）による上記混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンを形成して抑圧し、混信が抑圧された上記出力信号を得る構成とされている。
【実施形態１】
【００２０】
図１は、この発明の第１の実施形態である方位測定装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この形態の方位測定装置は、同図に示すように、方向探知装置１０Ａと、アレイアンテナ制御装置２０と、無線機識別装置３０とから構成されている。方向探知装置１０Ａは、図示しない複数の無線機（送信源）による混信波の各方位を測定する機能を有し、アレイアンテナ制御装置２０に対して、識別対象とする到来波の方位を示す識別対象方位情報、及びヌルパターンを形成する到来方位を示す抑圧方位情報を与えると共に、上記無線機（送信源）の識別（同定）結果と上記混信波の方位測定結果とを関連させて上記無線機（送信源）の位置を特定する。
【００２１】
この方向探知装置１０Ａは、特に、この実施形態では、アンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M と、受信機１２1 ，１２2 ，…，１２M と、Ａ／Ｄ変換部１３1 ，１３2 ，…，１３M と、直交変換部１４1 ，１４2 ，…，１４M と、方位処理部１５と、局部発振器１６と、制御処理部１７Ａと、ステアリングベクトル格納部１８とから構成されている。アンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M は、アレイアンテナを構成している。受信機１２1 ，１２2 ，…，１２M は、アンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M で受信した信号を中間周波数信号に変換して出力する。Ａ／Ｄ変換部１３1 ，１３2 ，…，１３M は、アナログの上記中間周波数信号をディジタル受信信号に変換する。
【００２２】
直交変換部１４1 ，１４2 ，…，１４M は、上記ディジタル受信信号を複素受信信号に変換する。方位処理部１５は、上記複素受信信号に基づいて、到来波の方位及び相対電力を計測する。局部発振器１６は、受信機１２1 ，１２2 ，…，１２M に必要な基準信号を発生する。ステアリングベクトル格納部１８は、通信波の周波数毎に、到来波の方位に対する空中線出力が記録されている。制御処理部１７Ａは、ユーザの指示する測定周波数に応じた設定を各部に行う。
【００２３】
アレイアンテナ制御装置２０は、上記複数の無線機（送信源）による混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンを形成して抑圧し、混信が抑圧された出力信号を得る機能を有し、上記識別対象方位情報、及び上記抑圧方位情報が与えられ、識別対象方位情報及び抑圧方位情報に基づいてヌルパターンを形成する。このアレイアンテナ制御装置２０は、特に、この実施形態では、アンテナ素子２１1 ，２１2 ，…，２１M と、アンテナ（空中線）モジュール２２1 ，２２2 ，…，２２M と、電力合成器２３と、ウエイト係数演算装置２４とから構成されている。ウエイト係数演算装置２４は、到来波数及び到来方位から指向性のヌルパターンを形成するためのウエイト係数を算出して出力する。アンテナ素子２１1 ，２１2 ，…，２１M は、アレイアンテナを構成し、到来信号を受信する。アンテナ（空中線）モジュール２２1 ，２２2 ，…，２２M は、アンテナ素子２１1 ，２１2 ，…，２１M で受信された信号に、ウエイト係数演算装置２４で演算されたウエイト係数を乗ずる。電力合成器２３は、アンテナモジュール２２1 ，２２2 ，…，２２M の出力を合成して無線機識別装置３０に出力する。
【００２４】
無線機識別装置３０は、アレイアンテナ制御装置２０で得られた、混信が抑圧された上記出力信号に基づいて、各無線機（送信源）を識別する機能を有し、ユーザが登録を希望した特徴ベクトルを既知の無線機（送信源）情報を表す教師ベクトルとして登録するデータベース（特徴ベクトルＤＢ）を有し、混信が抑圧された上記出力信号に対して所定の処理を行うことにより得られる特徴ベクトルと上記教師ベクトルとを比較照合し、最も類似度の高い教師ベクトルを上記無線機（送信源）として識別（同定）する。この無線機識別装置３０は、特に、この実施形態では、受信機３１と、Ａ／Ｄ変換器３２と、立ち上がり検出部３３と、実効電圧測定部３４と、包絡線検波部３５と、微分処理部３６と、特徴ベクトルＤＢ（データベース）３７と、無線機同定処理部３８とから構成されている。
【００２５】
受信機３１は、電力合成器２３からの信号出力を中間周波数信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３２は、受信機３１からの中間周波数信号をディジタル複素包絡信号に変換する。立ち上がり検出部３３は、ディジタル複素包絡信号から信号の立ち上がりを検出し、検出トリガを出力する。実効電圧測定部３４は、立ち上がり検出部３３から通知された検出トリガから一定時間範囲のディジタル複素包絡信号の平均電力を測定する。包絡線検波部３５は、立ち上がり検出部３３から検出トリガを受け取り、一定時間範囲のディジタル複素包絡信号を包絡検波信号に変換し、その値を実効電圧で割って正規化した包絡検波信号を生成する。
【００２６】
微分処理部３６は、正規化された包絡検波信号を微分処理して特徴ベクトルに変換する。
特徴ベクトルＤＢ（データベース）３７は、微分処理部３６から特徴ベクトルを受け取り、ユーザが登録を希望した特徴ベクトルを、既知の無線機情報を表す教師ベクトルとして登録する。無線機同定処理部３８は、微分処理部３６から受け取った未知の特徴ベクトルと、特徴ベクトルＤＢ３７から受け取った教師ベクトルとを比較照合し、最も類似度の高い教師ベクトルを受信信号の無線機として同定する。この方位測定装置は、方位測定プログラムに基づいて機能するコンピュータで構成されている。
【００２７】
図２は、ヌルパターンの一例を示す図、図３は、関連技術に係る図６の方位測定装置による測定結果を示す図、及び図４が、図１の方位測定装置による測定結果を示す図である。
これらの図を参照して、この形態の方位測定装置に用いられる方位測定方法の処理内容について説明する。
この方位測定装置では、方位測定プログラムに基づいて、コンピュータにより、複数の無線機（送信源）による混信波の各方位が測定され（混信波方位測定処理）、複数の無線機（送信源）による混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンが形成されて抑圧され、混信が抑圧された出力信号が得られ（ヌルパターン形成処理）、同ヌルパターン形成処理で得られた出力信号に基づいて、各無線機（送信源）が識別される（送信源識別処理）。
【００２８】
すなわち、制御処理部１７Ａにより、ユーザにより指示された目的とする通信波の周波数に対応する局部発振周波数が、順次、局部発振器１６に設定され、同時に、測定周波数が受信機３１に通知され、また、測定対象周波数に応じたデータベースの種類が特徴ベクトルＤＢ３７に通知される。それぞれの周波数に対応する各アンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M の信号が、受信機１２1 ，１２2 ，…，１２M からＡ／Ｄ変換部１３1 ，１３2 ，…，１３M に出力され、アナログからディジタルに変換された後、直交変換部１４1 ，１４2 ，…，１４M からＩ／Ｑ分離された信号が方位処理部１５に入力される。方位処理部１５では、入力された各信号と、事前測定によりステアリングベクトル格納部１８に格納されているステアリングベクトルとに基づいて、たとえばＭＵＳＩＣ法などのアルゴリズムを用いることで、各周波数における到来波数及び到来方位が得られる。
【００２９】
ＭＵＳＩＣ法によれば、到来方位推定の原理は、およそ次のようなものとなる。
アレイアンテナからの入力ベクトルＸ（ｔ）は、同アレイアンテナの素子数をＫとすると、次式（１）で表される。
Ｘ（ｔ）＝｛Ｘ１（ｔ），Ｘ２（ｔ），…，ＸＫ（ｔ）｝ ・・・（１）
この入力ベクトルＸ（ｔ）を用いて、Ｋ次元の自己相関行列を作成すると、次式（２）で表される。
Ｓ＝Ｅ［Ｘ（ｔ）ＸH （ｔ）］ ・・・（２）
このＳの一般固有値問題を解くと、得られる固有値は、次式（３）で表され、このときのＬが到来波数となる。
λ1 ≧λ2 ≧…≧λL ＞λL+1 ＝λK ・・・（３）
ここで求められた到来波数Ｌと固有ベクトル｛ｅL+1 …ｅK ｝との関係から、到来方位θの関数である、次式（４），（５）で示される評価関数Ｐｍｕ（θ）のピークを探すことにより、到来方位｛θＬ，…，θＫ｝が求められる。
【００３０】
【数１】
・・・（４）
ＥN ＝［ｅL+1 ，…，ｅK ］ ・・・（５）
【００３１】
無線機識別装置３０では、この方位測定結果に対応した無線機の同定情報が算出されるが、実空間に複数の無線機での通信系が存在した場合、通常の空中線からの信号受信では、それらが混在したままであり、目的とする無線機を同定することは困難である。そこで、存在する複数の通信波のうち、目的とするもの以外の通信波の到来方向に対し、ヌルパターンを形成し、アレイアンテナ制御装置２０から出力される信号が目的とする無線機の通信波のみとなるようにする。この場合、方向探知装置１０Ａによる測定結果を用い、制御処理部１７Ａから、識別対象とする到来波の方位（識別対象方位）、及び、ヌルパターンを形成する到来方位（抑圧方位）がウエイト係数演算装置２４に設定される。
【００３２】
アレイアンテナ制御装置２０では、ウエイト係数演算装置２４にて、目的の通信波以外の到来方向に対して指向性のヌルを形成するよう、Howell Applebaumの指導原理に基づいてウエイト係数が求められ、このウエイト係数に対応する位相変化量及び減衰量がアンテナモジュール２２1 ，２２2 ，…，２２M に設定される。設定するウエイト係数を“ａ1 ，ａ2 ，…，ａM ”とすると、ウエイト係数Ａは、次式（６）の関係から求めることができる。
Ａ＝ＲUU-1Ｓ*
但し、
Ａ＝［ａ1 ａ2 …ａM ］T
ＲUU；不要波の相関行列
Ｓ；所望波方向θｍａｘのステアリングベクトル
* ；複素共役 ・・・（６）
【００３３】
アンテナモジュール２２1 ，２２2 ，…，２２M では、設定された位相変化量及び減衰量が付加された信号出力が、電力合成器２３によって合成されて出力されることにより、不要波方向にヌルパターンが形成され、不要となる通信波が除去された出力信号が出力される。なお、対象となる無線機の使用している周波数帯域が広帯域にわたる場合、所望波方向の到来波を受信したときのアレイ応答からなるステアリングベクトルＳは、周波数により異なる数値を取る必要がある。このため、受信状態にあるときのステアリングベクトル情報をウエイト係数演算装置２４に知らせておく必要がある。
【００３４】
図２では、たとえば５素子アレイを用いて形成したヌルパターンが示され、横軸に方位（度）、及び縦軸にアレイ利得（ｄＢ）がとられている。この場合、ヌルパターンは、目的波の到来方向が１８０°、不要波方向が１００°及び１４０°としてシミュレーションにより求めている。したがって、この図に示した例では、１００°及び１４０°方向から到来する通信波の信号は、電力合成器２３の出力に現れないことになる。
【００３５】
次に、目的とする無線機の信号のみ抽出された信号は、受信機３１で中間周波数信号に変換される。そして、Ａ／Ｄ変換器３２により、この中間周波数信号がディジタル複素包絡信号に変換される。立ち上がり検出部３３により、Ａ／Ｄ変換器３２から受け取ったディジタル複素包絡信号に対して信号の立ち上がり検出が繰り返し行われ、検出した場合には、実効電圧測定部３４及び包絡線検波部３５に検出トリガが送出される。実効電圧測定部３４では、立ち上がり検出部３３から検出トリガを受け取ると、一定時間範囲のディジタル複素包絡信号の平均電力が測定され、その平方根を実効電圧値として包絡線検波部３５に通知する。包絡線検波部３５では、立ち上がり検出部３３から検出トリガを受け取ると、一定時間範囲のディジタル複素包絡信号が包絡検波信号に変換され、その値を実効電圧で割って正規化した包絡検波信号が生成される。
【００３６】
微分処理部３６では、正規化した包絡検波信号が微分処理されて特徴ベクトルに変換される。特徴ベクトルＤＢ３７では、特徴ベクトルを受け取り、ユーザが登録を希望した特徴ベクトルが、既知の無線機情報を表す教師ベクトルとして登録されると共に、ユーザの指示に基づいて、教師ベクトルの更新、削除及び参照などの編集処理も行われる。無線機同定処理部３８では、微分処理部３６から受け取った未知の特徴ベクトルと、特徴ベクトルＤＢ３７に問い合わせた教師ベクトルとが比較照合され、最も類似度の高い教師ベクトルが受信信号の無線機として同定され、識別結果として制御処理部１７Ａに出力される。この処理を、方向探知装置１０Ａで検出された到来波数分だけ繰り返すことで、到来方位に対応する無線機の同定結果としての識別結果が得られ、制御処理部１７Ａから、到来方位情報及び識別結果が出力される。
【００３７】
図３及び図４では、送信源ＳＡ及び送信源ＳＢから同時に電波が発射された場合に、方位測定装置ＲＡ，ＲＢが示した方位測定結果が方位線で示され、それらの交点から送信源ＳＡ，ＳＢの位置を推定している例が示されている。
この場合、図３に示すように、図６の方位測定装置による測定結果では、複数の電波を同時に受信した場合、方位は分離及び測定は可能であるが、方位と送信源の情報とを対応させることができないため、位置推定の結果に、送信源ＳＡ，ＳＢ以外の偽目標Ｃ，Ｄが検出されている。一方、図４に示すように、図１の方位測定装置による測定結果では、送信源である無線機を同定した識別情報と測定方位とを関連付けすることができるため、実際の送信源ＳＡ，ＳＢのみに対して位置が特定されている。
【００３８】
以上のように、この第１の実施形態では、目的とする通信波以外の通信波の到来方位に対し、アレイアンテナによる指向性のヌルパターンを形成することで、目的波のみ抽出した後に無線機の識別を実施し、測定到来方位と対応させることができるので、複数の通信波が存在しても、分離及び抽出した後に無線機の同定を行い、同時に到来する複数の電波に対応した到来方位情報と無線機の識別結果が得られる。
【実施形態２】
【００３９】
図５は、この発明の第２の実施形態である方位測定装置の電気的構成を示すブロック図である。
この形態の方位測定装置では、図５に示すように、図１中の方向探知装置１０Ａに代えて、異なる構成の方向探知装置１０Ｂが設けられている。方向探知装置１０Ｂでは、方向探知装置１０Ａのアンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M が削除されている一方、受信機１２1 ，１２2 ，…，１２M が、アレイアンテナ制御装置２０のアンテナ素子２１1 ，２１2 ，…，２１M にそれぞれ接続されている。他は、図１と同様の構成である。
【００４０】
この方位測定装置では、アレイアンテナ制御装置２０は、アンテナ素子２１1 ，２１2 ，…，２１M が方向探知装置１０Ａと共用され、第１の実施形態と同様の動作が行われる。これにより、装置規模が低減され、経済性に優れた構成となる。
【００４１】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、図１中の方向探知装置１０Ａ、アレイアンテナ制御装置２０及び無線機識別装置３０は、同様の機能を有するものであれば、他の構成でも良い。また、図５では、アンテナ素子２１1 ，２１2 ，…，２１M が、方向探知装置１０Ｂとアレイアンテナ制御装置２０とで共用されているが、アンテナ素子２１1 ，２１2 ，…，２１M を削除し、図１中のアンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M を共用するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
この発明は、たとえば不法無線局などから発射される電波を監視するための電波監視装置として用いられる方位測定装置全般に適用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１０Ａ、１０Ｂ 方向探知装置（混信波方位測定手段）
１１1 ，１１2 ，…，１１M アンテナ素子
１２1 ，１２2 ，…，１２M 受信機
１３1 ，１３2 ，…，１３M Ａ／Ｄ変換部
１４1 ，１４2 ，…，１４M 直交変換部
１５ 方位処理部
１６ 局部発振器
１７Ａ 制御処理部
１８ ステアリングベクトル格納部
２０ アレイアンテナ制御装置（ヌルパターン形成手段）
２１1 ，２１2 ，…，２１M アンテナ素子
２２1 ，２２2 ，…，２２M アンテナ（空中線）モジュール
２３ 電力合成器
２４ ウエイト係数演算装置
３０ 無線機識別装置（送信源識別手段）
３１ 受信機
３２ Ａ／Ｄ変換器
３３ 立ち上がり検出部
３４ 実効電圧測定部
３５ 包絡線検波部
３６ 微分処理部
３７ 特徴ベクトルＤＢ（データベース）
３８ 無線機同定処理部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、方位測定装置、該方位測定装置に用いられる方位測定方法及び方位測定プログラムに係り、特に、受信装置で複数の電波を受信している混信状態のときに、送信源を識別する場合に用いて好適な方位測定装置、該方位測定装置に用いられる方位測定方法及び方位測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
不法無線局などから電波が発射された場合、受信装置では、本来必要な到来電波と不要な到来電波とが混信状態となることがある。このため、不法無線局などから発射される電波を監視するための方位測定装置が製作されている。
【０００３】
この種の方位測定装置は、たとえば図６に示すように、方向探知装置１０であり、アンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M と、受信機１２1 ，１２2 ，…，１２M と、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換部１３1 ，１３2 ，…，１３M と、直交変換部１４1 ，１４2 ，…，１４M と、方位処理部１５と、局部発振器１６と、制御処理部１７と、ステアリングベクトル格納部１８とから構成されている。
【０００４】
この方向探知装置１０では、アンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M により、アレイアンテナが構成されている。各アンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M で受信された信号は、受信機１２1 ，１２2 ，…，１２M により、中間周波数信号に変換されて出力される。これらの受信機１２1 ，１２2 ，…，１２M には、局部発振器１６から必要な基準信号が発生されている。アナログの各中間周波数信号は、Ａ／Ｄ変換部１３1 ，１３2 ，…，１３M により、ディジタル受信信号に変換される。
【０００５】
各ディジタル受信信号は、直交変換部１４1 ，１４2 ，…，１４M により、複素受信信号に変換される。ステアリングベクトル格納部１８では、通信波の周波数毎に、到来方位に対する空中線出力が記録されている。方位処理部１５では、直交変換部１４1 ，１４2 ，…，１４M の各複素受信信号、及びステアリングベクトル格納部１８の空中線出力に基づいて、到来方位及び相対電力が計測される。制御処理部１７は、ユーザの指示による測定周波数に応じた設定を、方位処理部１５及び局部発振器１６に対して行うと共に、方位処理部１５で計測された到来方位に基づいて、到来方位情報を出力する。
【０００６】
上記の方位測定装置の他、この種の関連技術としては、たとえば、特許文献１に記載された周波数ホッピング通信波の受信装置がある。
この受信装置では、不要到来波の到来方向にヌルパターンを形成できるアンテナ装置を備え、このアンテナ装置からの受信波が復調される。また、方向探知装置を備え、目的の通信波の到来方向に感度が維持され、他の不要到来波の到来方向にヌルパターンを形成するようにアンテナ装置が制御される。
【０００７】
また、特許文献２に記載された目標検出装置では、各方位目標検出部で検出された目標数の最大値を基に、目標の同一視処理が行われると共に、電波到来方位測定センサにより、特定方向からの目標出現が継続的に監視され、同電波到来方位測定センサにより、方位目標検出履歴監視部に設定された基準継続時間以上継続して目標が検出された場合、その同一方位に新規の目標が存在すると判断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−０２４５６４号公報
【特許文献２】特開平１１−２７１４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記関連技術では、次のような課題があった。
すなわち、図６の方向探知装置１０では、同時に受信する複数の電波の到来方位は測定可能であるが、送信源の情報と到来方位とを関連付けることができないため、送信源の位置を特定できないという課題がある。すなわち、同一周波数に複数の送信源が存在する場合、受信信号が混信し、それぞれの送信源位置の特定ができなくなる。受信信号が混信している場合においても、それぞれの方位測定を可能とする混信分離型方位測定技術はあるが、複数の方位測定装置が出力する到来方位情報を組み合わせて位置を特定する場合、個々の方位測定装置が出力する混信数分の複数方位情報と、他の方位測定装置が出力する複数方位情報との組合せが不明であるため、個々の送信源の位置を特定することができないという課題がある。
【００１０】
また、特許文献１に記載された受信装置では、周波数ホッピング通信波が複数異なる方向から到来していても、これらを分離して復調でき、また、目的の通信波の送信局が移動しても、これを他の到来波と分離して復調できるが、この発明とはハード構成や処理方法が異なる。
【００１１】
特許文献２に記載された目標検出装置では、同時刻、同一方位上に電波の送信源である複数の目標が存在する場合でも、これらの複数の目標を分離及び検出することができるが、この発明とはハード構成や処理方法が異なる。
【００１２】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、同一周波数に複数の送信源が存在する混信状態においても、それぞれの送信源の位置の特定を可能とする方位測定装置、該方位測定装置に用いられる方位測定方法及び方位測定プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、この発明の第１の構成は、方位測定装置に係り、複数の送信源による混信波の各方位を測定する混信波方位測定手段と、前記複数の送信源による混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンを形成して抑圧し、混信が抑圧された出力信号を得るヌルパターン形成手段と、該ヌルパターン形成手段で得られた前記出力信号に基づいて、前記各送信源を識別する送信源識別手段とを有することを特徴としている。
【００１４】
この発明の第２の構成は、方位測定方法に係り、方位測定プログラムがコンピュータに、複数の送信源による混信波の各方位を測定する混信波方位測定処理と、前記複数の送信源による混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンを形成して抑圧し、混信が抑圧された出力信号を得るヌルパターン形成処理と、該ヌルパターン形成処理で得られた前記出力信号に基づいて、前記各送信源を識別する送信源識別処理とを行わせることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の構成によれば、同一周波数に複数の送信源が存在する混信状態でも、それぞれの送信源位置を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の第１の実施形態である方位測定装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】ヌルパターンの一例を示す図である。
【図３】関連技術に係る図６の方位測定装置による測定結果を示す図である。
【図４】図１の方位測定装置による測定結果を示す図である。
【図５】この発明の第２の実施形態である方位測定装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】関連技術に係る方位測定装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
上記ヌルパターン形成手段（アレイアンテナ制御装置）が、識別対象とする到来波の方位を示す識別対象方位情報、及び上記ヌルパターンを形成する到来方位を示す抑圧方位情報が与えられ、上記識別対象方位情報及び抑圧方位情報に基づいて上記ヌルパターンを形成する構成とされている方位測定装置を実現する。
【００１８】
また、上記送信源識別手段（無線機識別装置）は、ユーザが登録を希望した特徴ベクトルを既知の送信源（無線機）情報を表す教師ベクトルとして登録するデータベース（特徴ベクトルＤＢ）を有し、混信が抑圧された上記出力信号に対して所定の処理を行うことにより得られる特徴ベクトルと上記教師ベクトルとを比較照合し、最も類似度の高い上記教師ベクトルを上記送信源（無線機）として識別（同定）する構成とされている。
また、上記混信波方位測定手段（方向探知装置）は、上記ヌルパターン形成手段（アレイアンテナ制御装置）に対して、上記識別対象方位情報、及び上記抑圧方位情報を与えると共に、上記送信源（無線機）の識別結果と上記混信波の方位測定結果とを関連させて上記送信源（無線機）の位置を特定する構成とされている。
【００１９】
また、到来信号を受信する複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナを備え、上記混信波方位測定手段（方向探知装置）は、上記アレイアンテナで受信される複数の送信源（無線機）による上記混信波の各方位を測定する構成とされ、上記ヌルパターン形成手段（アレイアンテナ制御装置）は、上記混信波方位測定手段（方向探知装置）と共用されている上記アレイアンテナで受信される上記複数の送信源（無線機）による上記混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンを形成して抑圧し、混信が抑圧された上記出力信号を得る構成とされている。
【実施形態１】
【００２０】
図１は、この発明の第１の実施形態である方位測定装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この形態の方位測定装置は、同図に示すように、方向探知装置１０Ａと、アレイアンテナ制御装置２０と、無線機識別装置３０とから構成されている。方向探知装置１０Ａは、図示しない複数の無線機（送信源）による混信波の各方位を測定する機能を有し、アレイアンテナ制御装置２０に対して、識別対象とする到来波の方位を示す識別対象方位情報、及びヌルパターンを形成する到来方位を示す抑圧方位情報を与えると共に、上記無線機（送信源）の識別（同定）結果と上記混信波の方位測定結果とを関連させて上記無線機（送信源）の位置を特定する。
【００２１】
この方向探知装置１０Ａは、特に、この実施形態では、アンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M と、受信機１２1 ，１２2 ，…，１２M と、Ａ／Ｄ変換部１３1 ，１３2 ，…，１３M と、直交変換部１４1 ，１４2 ，…，１４M と、方位処理部１５と、局部発振器１６と、制御処理部１７Ａと、ステアリングベクトル格納部１８とから構成されている。アンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M は、アレイアンテナを構成している。受信機１２1 ，１２2 ，…，１２M は、アンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M で受信した信号を中間周波数信号に変換して出力する。Ａ／Ｄ変換部１３1 ，１３2 ，…，１３M は、アナログの上記中間周波数信号をディジタル受信信号に変換する。
【００２２】
直交変換部１４1 ，１４2 ，…，１４M は、上記ディジタル受信信号を複素受信信号に変換する。方位処理部１５は、上記複素受信信号に基づいて、到来波の方位及び相対電力を計測する。局部発振器１６は、受信機１２1 ，１２2 ，…，１２M に必要な基準信号を発生する。ステアリングベクトル格納部１８は、通信波の周波数毎に、到来波の方位に対する空中線出力が記録されている。制御処理部１７Ａは、ユーザの指示する測定周波数に応じた設定を各部に行う。
【００２３】
アレイアンテナ制御装置２０は、上記複数の無線機（送信源）による混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンを形成して抑圧し、混信が抑圧された出力信号を得る機能を有し、上記識別対象方位情報、及び上記抑圧方位情報が与えられ、識別対象方位情報及び抑圧方位情報に基づいてヌルパターンを形成する。このアレイアンテナ制御装置２０は、特に、この実施形態では、アンテナ素子２１1 ，２１2 ，…，２１M と、アンテナ（空中線）モジュール２２1 ，２２2 ，…，２２M と、電力合成器２３と、ウエイト係数演算装置２４とから構成されている。ウエイト係数演算装置２４は、到来波数及び到来方位から指向性のヌルパターンを形成するためのウエイト係数を算出して出力する。アンテナ素子２１1 ，２１2 ，…，２１M は、アレイアンテナを構成し、到来信号を受信する。アンテナ（空中線）モジュール２２1 ，２２2 ，…，２２M は、アンテナ素子２１1 ，２１2 ，…，２１M で受信された信号に、ウエイト係数演算装置２４で演算されたウエイト係数を乗ずる。電力合成器２３は、アンテナモジュール２２1 ，２２2 ，…，２２M の出力を合成して無線機識別装置３０に出力する。
【００２４】
無線機識別装置３０は、アレイアンテナ制御装置２０で得られた、混信が抑圧された上記出力信号に基づいて、各無線機（送信源）を識別する機能を有し、ユーザが登録を希望した特徴ベクトルを既知の無線機（送信源）情報を表す教師ベクトルとして登録するデータベース（特徴ベクトルＤＢ）を有し、混信が抑圧された上記出力信号に対して所定の処理を行うことにより得られる特徴ベクトルと上記教師ベクトルとを比較照合し、最も類似度の高い教師ベクトルを上記無線機（送信源）として識別（同定）する。この無線機識別装置３０は、特に、この実施形態では、受信機３１と、Ａ／Ｄ変換器３２と、立ち上がり検出部３３と、実効電圧測定部３４と、包絡線検波部３５と、微分処理部３６と、特徴ベクトルＤＢ（データベース）３７と、無線機同定処理部３８とから構成されている。
【００２５】
受信機３１は、電力合成器２３からの信号出力を中間周波数信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３２は、受信機３１からの中間周波数信号をディジタル複素包絡信号に変換する。立ち上がり検出部３３は、ディジタル複素包絡信号から信号の立ち上がりを検出し、検出トリガを出力する。実効電圧測定部３４は、立ち上がり検出部３３から通知された検出トリガから一定時間範囲のディジタル複素包絡信号の平均電力を測定する。包絡線検波部３５は、立ち上がり検出部３３から検出トリガを受け取り、一定時間範囲のディジタル複素包絡信号を包絡検波信号に変換し、その値を実効電圧で割って正規化した包絡検波信号を生成する。
【００２６】
微分処理部３６は、正規化された包絡検波信号を微分処理して特徴ベクトルに変換する。
特徴ベクトルＤＢ（データベース）３７は、微分処理部３６から特徴ベクトルを受け取り、ユーザが登録を希望した特徴ベクトルを、既知の無線機情報を表す教師ベクトルとして登録する。無線機同定処理部３８は、微分処理部３６から受け取った未知の特徴ベクトルと、特徴ベクトルＤＢ３７から受け取った教師ベクトルとを比較照合し、最も類似度の高い教師ベクトルを受信信号の無線機として同定する。この方位測定装置は、方位測定プログラムに基づいて機能するコンピュータで構成されている。
【００２７】
図２は、ヌルパターンの一例を示す図、図３は、関連技術に係る図６の方位測定装置による測定結果を示す図、及び図４が、図１の方位測定装置による測定結果を示す図である。
これらの図を参照して、この形態の方位測定装置に用いられる方位測定方法の処理内容について説明する。
この方位測定装置では、方位測定プログラムに基づいて、コンピュータにより、複数の無線機（送信源）による混信波の各方位が測定され（混信波方位測定処理）、複数の無線機（送信源）による混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンが形成されて抑圧され、混信が抑圧された出力信号が得られ（ヌルパターン形成処理）、同ヌルパターン形成処理で得られた出力信号に基づいて、各無線機（送信源）が識別される（送信源識別処理）。
【００２８】
すなわち、制御処理部１７Ａにより、ユーザにより指示された目的とする通信波の周波数に対応する局部発振周波数が、順次、局部発振器１６に設定され、同時に、測定周波数が受信機３１に通知され、また、測定対象周波数に応じたデータベースの種類が特徴ベクトルＤＢ３７に通知される。それぞれの周波数に対応する各アンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M の信号が、受信機１２1 ，１２2 ，…，１２M からＡ／Ｄ変換部１３1 ，１３2 ，…，１３M に出力され、アナログからディジタルに変換された後、直交変換部１４1 ，１４2 ，…，１４M からＩ／Ｑ分離された信号が方位処理部１５に入力される。方位処理部１５では、入力された各信号と、事前測定によりステアリングベクトル格納部１８に格納されているステアリングベクトルとに基づいて、たとえばＭＵＳＩＣ法などのアルゴリズムを用いることで、各周波数における到来波数及び到来方位が得られる。
【００２９】
ＭＵＳＩＣ法によれば、到来方位推定の原理は、およそ次のようなものとなる。
アレイアンテナからの入力ベクトルＸ（ｔ）は、同アレイアンテナの素子数をＫとすると、次式（１）で表される。
Ｘ（ｔ）＝｛Ｘ１（ｔ），Ｘ２（ｔ），…，ＸＫ（ｔ）｝ ・・・（１）
この入力ベクトルＸ（ｔ）を用いて、Ｋ次元の自己相関行列を作成すると、次式（２）で表される。
Ｓ＝Ｅ［Ｘ（ｔ）ＸH （ｔ）］ ・・・（２）
このＳの一般固有値問題を解くと、得られる固有値は、次式（３）で表され、このときのＬが到来波数となる。
λ1 ≧λ2 ≧…≧λL ＞λL+1 ＝λK ・・・（３）
ここで求められた到来波数Ｌと固有ベクトル｛ｅL+1 …ｅK ｝との関係から、到来方位θの関数である、次式（４），（５）で示される評価関数Ｐｍｕ（θ）のピークを探すことにより、到来方位｛θＬ，…，θＫ｝が求められる。
【００３０】
【数１】
・・・（４）
ＥN ＝［ｅL+1 ，…，ｅK ］ ・・・（５）
【００３１】
無線機識別装置３０では、この方位測定結果に対応した無線機の同定情報が算出されるが、実空間に複数の無線機での通信系が存在した場合、通常の空中線からの信号受信では、それらが混在したままであり、目的とする無線機を同定することは困難である。そこで、存在する複数の通信波のうち、目的とするもの以外の通信波の到来方向に対し、ヌルパターンを形成し、アレイアンテナ制御装置２０から出力される信号が目的とする無線機の通信波のみとなるようにする。この場合、方向探知装置１０Ａによる測定結果を用い、制御処理部１７Ａから、識別対象とする到来波の方位（識別対象方位）、及び、ヌルパターンを形成する到来方位（抑圧方位）がウエイト係数演算装置２４に設定される。
【００３２】
アレイアンテナ制御装置２０では、ウエイト係数演算装置２４にて、目的の通信波以外の到来方向に対して指向性のヌルを形成するよう、Howell Applebaumの指導原理に基づいてウエイト係数が求められ、このウエイト係数に対応する位相変化量及び減衰量がアンテナモジュール２２1 ，２２2 ，…，２２M に設定される。設定するウエイト係数を“ａ1 ，ａ2 ，…，ａM ”とすると、ウエイト係数Ａは、次式（６）の関係から求めることができる。
Ａ＝ＲUU-1Ｓ*
但し、
Ａ＝［ａ1 ａ2 …ａM ］T
ＲUU；不要波の相関行列
Ｓ；所望波方向θｍａｘのステアリングベクトル
* ；複素共役 ・・・（６）
【００３３】
アンテナモジュール２２1 ，２２2 ，…，２２M では、設定された位相変化量及び減衰量が付加された信号出力が、電力合成器２３によって合成されて出力されることにより、不要波方向にヌルパターンが形成され、不要となる通信波が除去された出力信号が出力される。なお、対象となる無線機の使用している周波数帯域が広帯域にわたる場合、所望波方向の到来波を受信したときのアレイ応答からなるステアリングベクトルＳは、周波数により異なる数値を取る必要がある。このため、受信状態にあるときのステアリングベクトル情報をウエイト係数演算装置２４に知らせておく必要がある。
【００３４】
図２では、たとえば５素子アレイを用いて形成したヌルパターンが示され、横軸に方位（度）、及び縦軸にアレイ利得（ｄＢ）がとられている。この場合、ヌルパターンは、目的波の到来方向が１８０°、不要波方向が１００°及び１４０°としてシミュレーションにより求めている。したがって、この図に示した例では、１００°及び１４０°方向から到来する通信波の信号は、電力合成器２３の出力に現れないことになる。
【００３５】
次に、目的とする無線機の信号のみ抽出された信号は、受信機３１で中間周波数信号に変換される。そして、Ａ／Ｄ変換器３２により、この中間周波数信号がディジタル複素包絡信号に変換される。立ち上がり検出部３３により、Ａ／Ｄ変換器３２から受け取ったディジタル複素包絡信号に対して信号の立ち上がり検出が繰り返し行われ、検出した場合には、実効電圧測定部３４及び包絡線検波部３５に検出トリガが送出される。実効電圧測定部３４では、立ち上がり検出部３３から検出トリガを受け取ると、一定時間範囲のディジタル複素包絡信号の平均電力が測定され、その平方根を実効電圧値として包絡線検波部３５に通知する。包絡線検波部３５では、立ち上がり検出部３３から検出トリガを受け取ると、一定時間範囲のディジタル複素包絡信号が包絡検波信号に変換され、その値を実効電圧で割って正規化した包絡検波信号が生成される。
【００３６】
微分処理部３６では、正規化した包絡検波信号が微分処理されて特徴ベクトルに変換される。特徴ベクトルＤＢ３７では、特徴ベクトルを受け取り、ユーザが登録を希望した特徴ベクトルが、既知の無線機情報を表す教師ベクトルとして登録されると共に、ユーザの指示に基づいて、教師ベクトルの更新、削除及び参照などの編集処理も行われる。無線機同定処理部３８では、微分処理部３６から受け取った未知の特徴ベクトルと、特徴ベクトルＤＢ３７に問い合わせた教師ベクトルとが比較照合され、最も類似度の高い教師ベクトルが受信信号の無線機として同定され、識別結果として制御処理部１７Ａに出力される。この処理を、方向探知装置１０Ａで検出された到来波数分だけ繰り返すことで、到来方位に対応する無線機の同定結果としての識別結果が得られ、制御処理部１７Ａから、到来方位情報及び識別結果が出力される。
【００３７】
図３及び図４では、送信源ＳＡ及び送信源ＳＢから同時に電波が発射された場合に、方位測定装置ＲＡ，ＲＢが示した方位測定結果が方位線で示され、それらの交点から送信源ＳＡ，ＳＢの位置を推定している例が示されている。
この場合、図３に示すように、図６の方位測定装置による測定結果では、複数の電波を同時に受信した場合、方位は分離及び測定は可能であるが、方位と送信源の情報とを対応させることができないため、位置推定の結果に、送信源ＳＡ，ＳＢ以外の偽目標Ｃ，Ｄが検出されている。一方、図４に示すように、図１の方位測定装置による測定結果では、送信源である無線機を同定した識別情報と測定方位とを関連付けすることができるため、実際の送信源ＳＡ，ＳＢのみに対して位置が特定されている。
【００３８】
以上のように、この第１の実施形態では、目的とする通信波以外の通信波の到来方位に対し、アレイアンテナによる指向性のヌルパターンを形成することで、目的波のみ抽出した後に無線機の識別を実施し、測定到来方位と対応させることができるので、複数の通信波が存在しても、分離及び抽出した後に無線機の同定を行い、同時に到来する複数の電波に対応した到来方位情報と無線機の識別結果が得られる。
【実施形態２】
【００３９】
図５は、この発明の第２の実施形態である方位測定装置の電気的構成を示すブロック図である。
この形態の方位測定装置では、図５に示すように、図１中の方向探知装置１０Ａに代えて、異なる構成の方向探知装置１０Ｂが設けられている。方向探知装置１０Ｂでは、方向探知装置１０Ａのアンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M が削除されている一方、受信機１２1 ，１２2 ，…，１２M が、アレイアンテナ制御装置２０のアンテナ素子２１1 ，２１2 ，…，２１M にそれぞれ接続されている。他は、図１と同様の構成である。
【００４０】
この方位測定装置では、アレイアンテナ制御装置２０は、アンテナ素子２１1 ，２１2 ，…，２１M が方向探知装置１０Ａと共用され、第１の実施形態と同様の動作が行われる。これにより、装置規模が低減され、経済性に優れた構成となる。
【００４１】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、図１中の方向探知装置１０Ａ、アレイアンテナ制御装置２０及び無線機識別装置３０は、同様の機能を有するものであれば、他の構成でも良い。また、図５では、アンテナ素子２１1 ，２１2 ，…，２１M が、方向探知装置１０Ｂとアレイアンテナ制御装置２０とで共用されているが、アンテナ素子２１1 ，２１2 ，…，２１M を削除し、図１中のアンテナ素子１１1 ，１１2 ，…，１１M を共用するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
この発明は、たとえば不法無線局などから発射される電波を監視するための電波監視装置として用いられる方位測定装置全般に適用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１０Ａ、１０Ｂ 方向探知装置（混信波方位測定手段）
１１1 ，１１2 ，…，１１M アンテナ素子
１２1 ，１２2 ，…，１２M 受信機
１３1 ，１３2 ，…，１３M Ａ／Ｄ変換部
１４1 ，１４2 ，…，１４M 直交変換部
１５ 方位処理部
１６ 局部発振器
１７Ａ 制御処理部
１８ ステアリングベクトル格納部
２０ アレイアンテナ制御装置（ヌルパターン形成手段）
２１1 ，２１2 ，…，２１M アンテナ素子
２２1 ，２２2 ，…，２２M アンテナ（空中線）モジュール
２３ 電力合成器
２４ ウエイト係数演算装置
３０ 無線機識別装置（送信源識別手段）
３１ 受信機
３２ Ａ／Ｄ変換器
３３ 立ち上がり検出部
３４ 実効電圧測定部
３５ 包絡線検波部
３６ 微分処理部
３７ 特徴ベクトルＤＢ（データベース）
３８ 無線機同定処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信源による混信波の各方位を測定する混信波方位測定手段と、
前記複数の送信源による混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンを形成して抑圧し、混信が抑圧された出力信号を得るヌルパターン形成手段と、
該ヌルパターン形成手段で得られた前記出力信号に基づいて、前記各送信源を識別する送信源識別手段とを有することを特徴とする方位測定装置。
【請求項２】
前記ヌルパターン形成手段は、
識別対象とする到来波の方位を示す識別対象方位情報、及び前記ヌルパターンを形成する到来方位を示す抑圧方位情報が与えられ、前記識別対象方位情報及び抑圧方位情報に基づいて前記ヌルパターンを形成する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の方位測定装置。
【請求項３】
前記送信源識別手段は、
ユーザが登録を希望した特徴ベクトルを既知の送信源情報を表す教師ベクトルとして登録するデータベースを有し、
混信が抑圧された前記出力信号に対して所定の処理を行うことにより得られる特徴ベクトルと前記教師ベクトルとを比較照合し、最も類似度の高い前記教師ベクトルを前記送信源として識別する構成とされていることを特徴とする請求項１又は２記載の方位測定装置。
【請求項４】
前記混信波方位測定手段は、
前記ヌルパターン形成手段に対して、前記識別対象方位情報、及び前記抑圧方位情報を与えると共に、前記送信源の識別結果と前記混信波の方位測定結果とを関連させて前記送信源の位置を特定する構成とされていることを特徴とする請求項２又は３記載の方位測定装置。
【請求項５】
到来信号を受信する複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナを備え、
前記混信波方位測定手段は、
前記アレイアンテナで受信される前記混信波の各方位を測定する構成とされ、
前記ヌルパターン形成手段は、
前記混信波方位測定手段と共用されている前記アレイアンテナで受信される前記混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンを形成して抑圧し、混信が抑圧された前記出力信号を得る構成とされていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の方位測定装置。
【請求項６】
方位測定プログラムがコンピュータに、
複数の送信源による混信波の各方位を測定する混信波方位測定処理と、
前記複数の送信源による混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンを形成して抑圧し、混信が抑圧された出力信号を得るヌルパターン形成処理と、
該ヌルパターン形成処理で得られた前記出力信号に基づいて、前記各送信源を識別する送信源識別処理とを行わせることを特徴とする方位測定方法。
【請求項７】
コンピュータを、請求項１乃至５のいずれか一に記載の方位測定装置として機能させることを特徴とする方位測定プログラム。
【請求項１】
複数の送信源による混信波の各方位を測定する混信波方位測定手段と、
前記複数の送信源による混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンを形成して抑圧し、混信が抑圧された出力信号を得るヌルパターン形成手段と、
該ヌルパターン形成手段で得られた前記出力信号に基づいて、前記各送信源を識別する送信源識別手段とを有することを特徴とする方位測定装置。
【請求項２】
前記ヌルパターン形成手段は、
識別対象とする到来波の方位を示す識別対象方位情報、及び前記ヌルパターンを形成する到来方位を示す抑圧方位情報が与えられ、前記識別対象方位情報及び抑圧方位情報に基づいて前記ヌルパターンを形成する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の方位測定装置。
【請求項３】
前記送信源識別手段は、
ユーザが登録を希望した特徴ベクトルを既知の送信源情報を表す教師ベクトルとして登録するデータベースを有し、
混信が抑圧された前記出力信号に対して所定の処理を行うことにより得られる特徴ベクトルと前記教師ベクトルとを比較照合し、最も類似度の高い前記教師ベクトルを前記送信源として識別する構成とされていることを特徴とする請求項１又は２記載の方位測定装置。
【請求項４】
前記混信波方位測定手段は、
前記ヌルパターン形成手段に対して、前記識別対象方位情報、及び前記抑圧方位情報を与えると共に、前記送信源の識別結果と前記混信波の方位測定結果とを関連させて前記送信源の位置を特定する構成とされていることを特徴とする請求項２又は３記載の方位測定装置。
【請求項５】
到来信号を受信する複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナを備え、
前記混信波方位測定手段は、
前記アレイアンテナで受信される前記混信波の各方位を測定する構成とされ、
前記ヌルパターン形成手段は、
前記混信波方位測定手段と共用されている前記アレイアンテナで受信される前記混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンを形成して抑圧し、混信が抑圧された前記出力信号を得る構成とされていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の方位測定装置。
【請求項６】
方位測定プログラムがコンピュータに、
複数の送信源による混信波の各方位を測定する混信波方位測定処理と、
前記複数の送信源による混信波のうちの１つを除いた他の混信波の到来方向に対する指向性のヌルパターンを形成して抑圧し、混信が抑圧された出力信号を得るヌルパターン形成処理と、
該ヌルパターン形成処理で得られた前記出力信号に基づいて、前記各送信源を識別する送信源識別処理とを行わせることを特徴とする方位測定方法。
【請求項７】
コンピュータを、請求項１乃至５のいずれか一に記載の方位測定装置として機能させることを特徴とする方位測定プログラム。
【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２０１２−２１５４４４（Ｐ２０１２−２１５４４４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８００４８（Ｐ２０１１−８００４８）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
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