JPH0264482A - 電波放出器の位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は掃引パターンでパルスを放出する電波放出器
の位置を検出する方法に関する。

（従来の技術） 電子工学の軍事的な応用面において、掃引ビームでパル
スを放出する電波放出器の位置を検出する方法について
の要望が高まってきている。このような掃引ビームは、
一般に回転アンテナによって発生することができるが、
発振アンテナによっても発生することができる。

（発明が解決しようとする課題） 放出器の位置を検出する従来の技術では、放出器におけ
る視界の中で、観測点と放出器とが直線上になければな
らない。このことは観測点が放出器からの攻撃にさらさ
れる位置にあるときにのみ、放出器の位置を検出できる
ことになる。電波放出器の位置を検出する従来技術の精
度は又、困難な技術である正確な角度計測に依存してい
た。

（課題を解決するための手段と作用） この発明は、放出器における視野の中で放出器と観測点
が直線上に無い場合に、観測点から電波放出器の位置を
、地形の相互視界データと地形上の異なる点から反射さ
れた単一パルスによる信号の前記（目互視界データに関
する到達時間を用いて検出する方法である。放出器は通
常の掃引ビームパターンで、パルスを放出する。この通
常パターンによって、パルスの放出角度が推測される。

観測点付近の領域における地形点の相互視界データは、
コンピュータのメモリに記憶される。放出器から放出さ
れ、複数の地形点で反射した単一パルスの各到達時間の
計ｎ１が、観Δｐ１点において行われる。放出器から放
出された複数のパルスについて、これらの計測は繰返さ
れる。コンピュータによって、計測した到達時間から計
算された地形点の候補、即ち想定される放出器の位置と
、記憶された地形点についての相互視界データの比較が
なされる。この一方法では、電波放出器の位置の検出の
ための正確な角度計測は要求されない。

３、発明の詳細な説明 以下に添付図面を参照して、本発明による電波放出器の
位置検出方法の一実施例について詳細に説明する。

第１図は、観測点１２に関して設置された、地形上にあ
る放出器１０を示す略図である。放出器１０は角速度　
３０’／ｓ　　で回転し、パルス状の電波、即ち　１．
３４４ギガヘルツ、　緑返しパルスレート　４５０回／
Ｓ　の電波を放射すると想定する。又、エミッタ１０は
狭いメインビーム、即ち２°〜、３′′のローブ（ｌｏ
ｂｅ）の方向放射パターンを有し、ローブ側面の強度は
低いものと想定する。更に、エミッタ１０と観７１１１
点１２の対地面の反射に対する高度とそれらの地形上の
高度は、観１４１１１点１２が放出器１０の視界の中で
、−直線上に結ばれていない、即ち観測点１２はエミッ
タ１０の視界の中にはなく、更にその下になっていると
想定する。

観測点１２は、低空を飛行する飛行機や、地上基地、海
上の船などが考えられる。放出器１０のメインビームが
観測点１２に向けられていないとき、サイドローブから
の幾らかの電波エネルギが、地面の反射によって観測点
１２に直線的に達する。

これは第１図に点線で示されている。メインビムから幾
らかの電波エネルギも又、側方の地形点からの反射によ
って観測点１２に達する。これは第１図に実線で示され
ている。従って、放出器１０によって放出されたパルス
は、直線経路で観測点１２に到達し、その後、点１４の
ような様々の地形点を経由して、多数の側方経路から観
測点１２へ到達する。観ｉＩ′Ｉｌ１点１２で受信され
る、直接伝達パルスと反射パルスの間の遅延時間は、遅
延パルスが反射した特定の地形点を指示すものである。

放出器１０から地形上の反射点、及び反射点から観測点
１２までの伝達経路が長いほど、遅延時間は大きい。

放出器１０から観測点１２に受信される電波を分析する
ことによって、放出器１０の回転角速度、繰返しパルス
レート、及び観測点１２からの方向が、時間の関数とし
て決定される。特に、以下にビームのピーク（Ｐ　ＯＢ
）と呼ばれる、非常に大きな電波エネルギのパルスは、
放出器１０から、パルスが観４ｐｊ点１２へ直線的に伝
達した場合に、観測点１２に受信される。この直線、即
ち第１図で示される点線を放出器１０の回転角度の参照
として処理することによって、観測点１２における各直
接パルスを受信した時点での、放出器１２のメインビー
ムの概略の相対角度を推測することができる。このパル
スは一般に、観測者の視界中に放出器が無くとも、検出
可能である。従って、放出器１０が反時計方向に回転し
ている°と想定すると、ＰＯＢから６７５パルス後では
放出器１０の角度は　４５°であり、ＰＯＢから１３５
０パルス後の放出器の角度は　９０″である。

第２図は！軸とＪ軸をもった直角座標系を示し、点０は
観測点１２を意味し、点Ｅ１及びＥ２は、観測点１２に
対して同じ方向にある二つの放出器を示している。この
座標系では、点０が原点であり、点Ｅ１及びＥ２がＪ軸
上にある場合を限定している。メインビームの角度が　
θ　で、特定の遅延時間の後に点０　にパルスが到達し
ている場合、放出器１０が点Ｅ１に位置しておれば、送
信される所定のパルスは、地形点Ｆｌで反射するはずで
あり、又、放出器１０がＥ２に位置しておれば、地形点
Ｆ２で反射するはずである。従って、特定の角度　θ　
及び特定の遅延時間に対して、ライン１６で表される、
放出器の位置に対応する地形点の軌跡が考えられる。特
定の角度　θ　及び遅延時間について、遅延時間の増加
に伴い第２図において右下方に移動する一１異なる地形
点の軌跡が存在する。

第３図では、一つの放出器の位置Ｅ　が想定されている
。観７１１１点１２に関する放出器の位置を定義する、
点Ｅ　及び点０　間の距離は距Ｍｒ　で示されている。

θ　はパルスが放出されたときのメインビームの角度、
■　は反射地形点の一方の座標、Ｊは同−反射地形点で
の他方の座標である。

放出器１０の特定の位置、即ち点Ｅ　及び変化する角度
θ　に対して、直接到達パルスから所定の遅延時間の後
に、パルスが反射して観測点１２に到達するときの、パ
ルスが反射される地形点の予想される軌跡は第３図で示
されるように楕円で定義される。それは、これら全ての
地形の軌道に対し、反射伝達経路の距離はみな同じだか
らである。

従って、観測点１２で受信した遅延パルスは、遅延時間
の増加に伴い、点Ｏ及びＥ　付近を中心として拡大する
楕円に対応する。この関係は次式％式％ ここで反射伝達経路間の差異、即ち点Ｅ　から点（１，
Ｊ）までの距離と点（１，Ｊ）から点Ｏまての距離の合
計と、直接伝達経路ｒ　の差異はＤに等しい。遅延時間
τ　は、Ｄ　を光の速度で割った値に等しい。

更に距＃Ｌｒ　は、点（１，Ｊ）の　Ｊ　と点Ｅから　
Ｊ　までの距離の和に等しいので、Ｉ、Ｊ。

ｒ　及び　θ　についての関係は、次式で表される。

Ｙ−ｒ−Ｘｃｏｔ　　θ　　　　　　　　　　　（２）
式（１）及び（２）より、反射点の座標は、距離ｒ１メ
インビームの角度θ、及びＤ　を用いて表すことができ
、点Ｅ　から点Ｏに至る、反射及び直接伝達経路の差異
は、次のようになる。

想定したパルス繰返しレートで放出器から放出された、
連続パルスの地形反射による遅延から得られる、放出器
の位置に関する付加的情報は重要ではない。即ち、放出
器によって放出されたパルスの内一部が一般に、この発
明の実施において処理される。例えば、放出器によって
伝送された３０回目ごとのパルスが処理されることもで
きる。

即ち、θ　の　２°ごとの回転に対する遅延時間のデー
タセットが収集される。

第４図は、放出器から放出され、観ｔｐ１点に到達した
直接パルスを示している。大きなパルス１８は、１２秒
間隔で伝達されたＰＯＢパルスを示す。

パルス２０は、ＰＯＢパルス間に放出器の連続的な角度
位置において、直接伝達されたパルスを示す。想定した
放出器の特性については、５４００のパルス２０が継続
パルス１８の間に現れている。

各３０回目のパルス２０は、サンプリング間隔Ｔ１即ち
パルス２０の周期より少ない６００マイクロ秒の間、放
出器の位置についての情報を得るために処理される。

第５図は、放出器から観測点に到達した単一パルスの電
波エネルギを示すものである。パルス２０は前記した直
接伝達パルスである。パルス２２．２４及び２６は観測
点付近の地形点からの反射である。水平の点線２８は反
射パルスとノイズを区別するためのスレショルドを示し
ている。パルス２０とパルス２２の間の遅延時間はτ１
　として示されている。パルス２０とパルス２４の間の
遅延時間は　τ２　として示されている。パルス２０と
パルス２６の間の遅延時間はτ３　として示されている
。遅延　τ１、τ２、及び　τ３　は、放出器からパル
スが反射する地形点を経由した観ΔＰＩ点までの伝達経
路から、放出器から観測点までの直接伝達経路の距離、
即ちｒ　を引いた値に比例する。

第６図は観測点における、放出器からのパルスを収集し
、処理する装置を示している。電波のエネルギはアンテ
ナ３０によって傍受され、電波エネルギを中間周波に変
換する受信器３２に供給される。ビームのピーク（ＰＯ
Ｂ）検出器３４は、伝送ゲート３６を制御する。検出器
３４は連続する二つのＰＯＢパルス１８の間の時間、ゲ
ートをオーブンする（第４図参照）。その間、全部で５
．４００　　の直接伝達パルスが受信器３２からゲート
３６を通り、伝送ゲート３８に供給される。

これらパルスは直接パルス検出器４０によって感知され
、カウンタ４２へ供給される。３０番目ごとのパルスの
後、カウンタ４２はサンプリング間隔　Ｔ　の間、ゲー
ト４８をオープンする。第５図で示される、この結果の
サンプルは、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４４
に供給される。

このＡ／Ｄ変換器は多数のサンプル、即ち　３０００　
サンプルをサンプリング間隔　０．２マイクロ秒でデジ
タル化する。デジタル化されたサンプルは、バッファ・
ストレージ装置４６に収集される。全てのサンプルがデ
ジタル化された後、それらはコンピュータ４８のメモリ
に記憶される。

放出器の位置は、反射パルスの遅延時間とコンピュータ
４８のメモリに記憶された相互視界データを比較するこ
とによって検出される。観測点付近の各地形点ｉ、Ｊ）
について、コンピュータ４８のメモリにはマスキング深
度　Ｚ、即ち観測点から見える地形点上刃部の高度が記
憶されている。このような相互視界データを決定する方
法の説明については、　１９８８年４月１１にファイル
された、Ｒ，Ｅ、ハス　及び　Ｒ，Ｍ、デンリンガ（Ｒ
，Ｅ、Ｈｕｓｓ　　ａｎｄ　　Ｒ，Ｍ。

ＤｅｎＩｉｎｇｅｒ　［ＡｔｔｏｒｎｅｙＤｏｃｋｅｔ
　　ＰＤ８２３５０］）によってなされた、出願番号　
１７９．７１１　　の出願に記載されており、この明細
書の中に参考として十分組込まれている。候補、即ち想
定した放出器の位置ｒ　について、コンピュータ４８は
、放出器によって放出されたパルスの到達時間の計測結
果を基に、反射の地形点データ（１，Ｊ）と地形点（１
，Ｊ）に対する記憶された相互視界データとを比較する
。この比較により、幾つかの地形点（１，Ｊ）に対応す
る放出器の位置は、放出器の位置についての考察から排
除されることができる。

例えば、特定の地形点でのマスキング深度が高い場合、
このような地形点から蜆ΔＩＩＪ点への反射は実質上不
可能となる。

又一方で、特定の地形点でのマスキング深度が、はぼ　
０１即ち地形点が観測点から見える場合、想定された放
出器の位置から放出されたパルスは、観Δｐ１点で受信
された信号の遅延時間　τ　を伴い、その地形点から反
射されることができる。想定されたこのような放出器の
位置は、放出器の実際の位置として、採用できる良い候
補である。反射率、地形点と想定された放出器の位置の
間の相互視界データ、及び他の観測点で計測された遅延
時間データなどの地形点についての他のデータを補足的
に利用することによって、観計１点付近での地形点に関
する放出器の位置の可能性についての評価は更に改善さ
れる　この方法が機能的に第７図に示されている。ブロ
ック５０によって示される相互視界データ、即ち　ＩＳ
Ｊ、及び　２　と、ブロック５２で示される反射信号デ
ータ、即ち　Ｄ及び　θ　は、ブロック５４で示される
ように評価される。この評価によって、観測点付近の地
形点について候補となる放出器の位置に関する可能性が
、ブロック５６で示されているように判る。

ブロック５８で示されるように、他のデータも又、位置
の可能性を改善するために評価することもできる。

第８Ａ図から第８Ｄ図は、様々な放出器位置のｉＪ能性
をプロットしたものである。位置の可能性（Ｆ）は垂直
軸で示され、観測点（０）からの放出器位置の候補の地
形点は　Ｊ　及び　Ｉ　軸で示されている。各地形点に
対応する放出器の位置の可能性（Ｆ）は、観測点で受信
された反射の数を５１数することで決定される。これら
の反射によって、各地形点から伝括された相互視界デー
タと、反射パルスの遅延時間の比較に基づいて、放出器
の位置が想定される。可能性（Ｆ）の最高値は考えられ
る放出器の位置（Ｅ）において発生している。即ち、第
８Ａ図から第８Ｄ図は、上述した反η・１パルスの遅延
時間とｔ目方視界データとの比較に基づいて考えられる
放出器位置の得点の関数を示す。得点、即ちこのような
比較における評価の異なった計測は、可能性データを更
に改善するのに用いることができる。

参考のために、デジタルイクイップメント社のコンピュ
ータ　ＶＡＸ／ＶＭＳ、バージョンＶ４．６　を用いて
作成し、前記方法で放出器位置の候補を評価するための
プログラムリストを付録Ａ　として添付した。

説明されたこの発明の実施例は、単に発明の詳細な説明
するための好適な実施例であり、この発明の範囲はこの
ような例に限定されるものではなく、この発明の方針と
範囲を越えることなく、数多くの様々な他の構成が、こ
の分野に詳しい人によって考えられることは明らかであ
る。

（発明の効果） この発明によって電波放出器の位置を検出する際に、観
測点が放出器からの攻撃にさらされることなく放出器の
位置を検出でき、また正確な角度計測を行う必要が無い
。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、この発明を説明するための空間的
考察を示す線図、第４図及び第５図は、この発明を説明
するための時間的関係を示す波形、第６図はこの発明を
実施する装置の略ブロック図、第７図はコンピュータが
、この発明の原理に従って、放出器の位置を検出するの
に使用するデータを示し、第８Ａ、８Ｂ、８Ｃ，及び８
Ｄ図は、様々な放出器の存在する位置の可能性を示す線
図である。 １０・・・放出器、１２・・・観測点、１４・・・地形
点、３０・・・アンテナ、３２・・・受信器、３４・・
・ＰＯＢ検出器、３６・３８・・・ゲート、４０・・・
直接パルス検出器、４２・・・カウンタ、４４・・・Ａ
／Ｄ変換器、４６・・・バッファストレージ装置、４８
・・・コンピュタ 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 ２分、２′

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）観測点付近の領域における地形点の相互視界デー
   タを記憶するステップと； 放出器によって放出された単一パルスの複数の地形点で
   の反射の到達時間を観測点において計測するステップと
   ； 放出器によって放出された複数のパルスについての計測
   ステップを繰返すステップと；及び想定した放出器の位
   置に対する計測した到達時間から計算される反射の地形
   点と、記憶された地形点についての相互視界データを比
   較するステップを具備することを特徴とする、掃引ビー
   ムパターンでパルスを放出する、電波放出器の位置検出
   方法。
2. （２）前記計測ステップは、放出器から直線的に到達し
   た単一パルスの到達時間に対する、複数の地形点反射の
   到達時間を計測することを特徴とする、請求項１記載の
   電波放出器の位置検出方法。
3. （３）前記計測ステップを繰返すステップは、放出器に
   よって放出された複数のパルスの内、一部分を計測する
   ことを特徴とする、請求項１記載の電波放出器の位置検
   出方法。
4. （４）地形点の反射率データを記憶するステップと、想
   定した放出器の位置に対する、計測した到達時間から計
   算される反射の地形点と、記憶された地形点の反射率デ
   ータを比較するステップを更に備えたことを特徴とする
   、請求項１記載の電波放出器の位置検出方法。