JPH0882662A - 方向探知装置 - Google Patents
方向探知装置Info
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- JPH0882662A JPH0882662A JP21884294A JP21884294A JPH0882662A JP H0882662 A JPH0882662 A JP H0882662A JP 21884294 A JP21884294 A JP 21884294A JP 21884294 A JP21884294 A JP 21884294A JP H0882662 A JPH0882662 A JP H0882662A
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 アンテナの設置環境に影響されることなく電
波および音波などの波源の方向を高い角度精度で探知す
ることのできる方向探知装置を得る。 【構成】 複素乱数発生器より発生される複素乱数と各
アンテナで受信されたそれぞれの信号とを掛算器で掛算
して波源の方向の推定値を求め、次に上記複素乱数を更
新して再び波源の方向の推定値を求める。以上の操作を
複数回繰り返して上記推定値の平均またはメディアンを
求めることにより波源の方向の精度を向上させるもので
ある。
波および音波などの波源の方向を高い角度精度で探知す
ることのできる方向探知装置を得る。 【構成】 複素乱数発生器より発生される複素乱数と各
アンテナで受信されたそれぞれの信号とを掛算器で掛算
して波源の方向の推定値を求め、次に上記複素乱数を更
新して再び波源の方向の推定値を求める。以上の操作を
複数回繰り返して上記推定値の平均またはメディアンを
求めることにより波源の方向の精度を向上させるもので
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は電波源または音波源の
方向を探知する方向探知装置に関するものである。
方向を探知する方向探知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来この種装置として図４に示すような
ものがあった。この図はＲａｌｐｈＯ． Ｓｃｈｍｉｄ
ｔ著，「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｌｏｃａ
ｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ
Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ」ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏ
ｎ Ａｎｔｅｎｎａ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏ
ｎ， ｖｏｌ． ＡＰ−３４， Ｎｏ．３， Ｍａｒｃ
ｈ １９８６に記述されている内容にもとずいた方向探
知装置の構成図である。
ものがあった。この図はＲａｌｐｈＯ． Ｓｃｈｍｉｄ
ｔ著，「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｌｏｃａ
ｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ
Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ」ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏ
ｎ Ａｎｔｅｎｎａ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏ
ｎ， ｖｏｌ． ＡＰ−３４， Ｎｏ．３， Ｍａｒｃ
ｈ １９８６に記述されている内容にもとずいた方向探
知装置の構成図である。
【０００３】図４において、１は電波、音波などの波源
からの信号を受信するアンテナであり、複数用意してあ
る。２は各アンテナに対応して設けられ、アンテナ１で
受信された信号を増幅、周波数変換を行う受信機、４は
Ｍ個の受信機の出力を同時にサンプリングし、且つ複数
回スナップショットを行って共分散行列を算出する共分
散行列算出器、５は共分散行列より固有値、固有ベクト
ルを算出する固有値・固有ベクトル算出器、１０は波源
を仮想したとき予想されるアンテナ出力（モードベクト
ル）を発生するモードベクトル発生器、２０は固有値・
固有ベクトル算出器５で得られた固有ベクトルにもとず
いて張られる雑音部分空間にモードベクトル発生器１０
で発生させたモードベクトルを射影してその射影長の２
乗を算出する雑音部分空間射影長算出器、２１は仮想波
源を空間上で走査して雑音部分空間射影長算出器２０よ
り出力される射影長が極小になるときの仮想波源の位置
を算出する極小値算出器である。
からの信号を受信するアンテナであり、複数用意してあ
る。２は各アンテナに対応して設けられ、アンテナ１で
受信された信号を増幅、周波数変換を行う受信機、４は
Ｍ個の受信機の出力を同時にサンプリングし、且つ複数
回スナップショットを行って共分散行列を算出する共分
散行列算出器、５は共分散行列より固有値、固有ベクト
ルを算出する固有値・固有ベクトル算出器、１０は波源
を仮想したとき予想されるアンテナ出力（モードベクト
ル）を発生するモードベクトル発生器、２０は固有値・
固有ベクトル算出器５で得られた固有ベクトルにもとず
いて張られる雑音部分空間にモードベクトル発生器１０
で発生させたモードベクトルを射影してその射影長の２
乗を算出する雑音部分空間射影長算出器、２１は仮想波
源を空間上で走査して雑音部分空間射影長算出器２０よ
り出力される射影長が極小になるときの仮想波源の位置
を算出する極小値算出器である。
【０００４】次に動作について説明する。波源の個数Ｄ
がアンテナ１の個数Ｍより小さいとし、各波源による信
号は互いに無相関とする。さて、Ｍ個のアンテナ１の出
力はそれぞれ受信機２に入力されて、増幅、周波数変換
が行われる。
がアンテナ１の個数Ｍより小さいとし、各波源による信
号は互いに無相関とする。さて、Ｍ個のアンテナ１の出
力はそれぞれ受信機２に入力されて、増幅、周波数変換
が行われる。
【０００５】そして、Ｍ個の受信機２の出力はそれぞれ
共分散行列算出器４に入力される。ここでＭ個の受信機
２の出力をＳA ，ＳB ，…，ＳM とするとき信号ベクト
ルは式（１）で表される。
共分散行列算出器４に入力される。ここでＭ個の受信機
２の出力をＳA ，ＳB ，…，ＳM とするとき信号ベクト
ルは式（１）で表される。
【０００６】
【数１】
【０００７】共分散行列を求めるにあたりＰ回のスナッ
プショットを行うとすれば共分散行列算出器４では式
（２）に示す値が算出される。
プショットを行うとすれば共分散行列算出器４では式
（２）に示す値が算出される。
【０００８】
【数２】
【０００９】式（２）が共分散行列算出器４の出力とな
る。ここに＊は共役、または共役転置を表す。
る。ここに＊は共役、または共役転置を表す。
【００１０】固有値・固有ベクトル算出器５では、得れ
た共分散行列にもとづいてＭ個の固有値が求められ、そ
れぞれの固有値に対応して固有ベクトルが算出され、こ
れらの結果は雑音部分空間射影長算出器２０に入力され
る。上記の固有値をλ1 ，λ2 ，…，λM とし、対応す
る固有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸM とすれば式
（２）より次式で与えられる。
た共分散行列にもとづいてＭ個の固有値が求められ、そ
れぞれの固有値に対応して固有ベクトルが算出され、こ
れらの結果は雑音部分空間射影長算出器２０に入力され
る。上記の固有値をλ1 ，λ2 ，…，λM とし、対応す
る固有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸM とすれば式
（２）より次式で与えられる。
【００１１】
【数３】
【００１２】一般に共分散行列は半正定値行列であるの
で、固有値はすべて零以上となる。受信機２の受信機雑
音はすべて等しいものとし、これをσ2 とすればＤ個の
波源が無相関という前述の仮定から、次式が成り立つ。
で、固有値はすべて零以上となる。受信機２の受信機雑
音はすべて等しいものとし、これをσ2 とすればＤ個の
波源が無相関という前述の仮定から、次式が成り立つ。
【００１３】
【数４】
【００１４】固有値λ1 ，λ2 ，…，λD に対応する固
有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸDとし、λD+1 ，λ
D+2 ，…，λM に対応する固有ベクトルをＸD+1 ，Ｘ
D+2 ，…，ＸM とすればＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸD により張
られる信号部分空間とＸD+1 ，ＸD+2 ，…，ＸM により
張られる雑音部分空間は互いに直交補空間となる。
有ベクトルをＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸDとし、λD+1 ，λ
D+2 ，…，λM に対応する固有ベクトルをＸD+1 ，Ｘ
D+2 ，…，ＸM とすればＸ1 ，Ｘ2 ，…，ＸD により張
られる信号部分空間とＸD+1 ，ＸD+2 ，…，ＸM により
張られる雑音部分空間は互いに直交補空間となる。
【００１５】さて、モードベクトル発生器１０はＭ個の
アンテナ１が配列されているときある角度θに波源が存
在すると仮定した場合におけるＭ個のアンテナの出力の
データ即ちモードベクトルが蓄えられているもので、通
常、この角度は所定の範囲にわたっている。
アンテナ１が配列されているときある角度θに波源が存
在すると仮定した場合におけるＭ個のアンテナの出力の
データ即ちモードベクトルが蓄えられているもので、通
常、この角度は所定の範囲にわたっている。
【００１６】従って、モードベクトル発生器１０よりあ
る角度θにおけるモードベクトルが発生され、雑音部分
空間射影長算出器２０に入力される。一方、雑音部分空
間射影長算出器２０では、入力された固有値、固有ベク
トルにもとずいて雑音部分空間が張られ、モードベクト
ルが雑音部分空間に射影される。このモードベクトルを
ａ（θ）とおけば次式で与えられる射影長の２乗が雑音
部分空間射影長算出器２０より出力される。
る角度θにおけるモードベクトルが発生され、雑音部分
空間射影長算出器２０に入力される。一方、雑音部分空
間射影長算出器２０では、入力された固有値、固有ベク
トルにもとずいて雑音部分空間が張られ、モードベクト
ルが雑音部分空間に射影される。このモードベクトルを
ａ（θ）とおけば次式で与えられる射影長の２乗が雑音
部分空間射影長算出器２０より出力される。
【００１７】
【数５】
【００１８】極小値算出器２１ではモードベクトルａ
（θ）の射影長の２乗がθの関数として得られ、その極
小値を与えるθの値θ1 ，θ2 ，…，θD が求められ
る。
（θ）の射影長の２乗がθの関数として得られ、その極
小値を与えるθの値θ1 ，θ2 ，…，θD が求められ
る。
【００１９】θ1 ，θ2 ，…，θD はそれぞれＤ個の波
源が存在する角度の推定値となる。
源が存在する角度の推定値となる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】従来の方向探知装置は
以上のように構成されているのでモードベクトル発生器
１０に蓄えられているアンテナ出力は、アンテナを実装
した際に生じる電磁環境の変化により実際の出力とは異
なるものとなり、その結果、波源の角度の推定値は真値
よりも大きくずれるような問題が発生した。
以上のように構成されているのでモードベクトル発生器
１０に蓄えられているアンテナ出力は、アンテナを実装
した際に生じる電磁環境の変化により実際の出力とは異
なるものとなり、その結果、波源の角度の推定値は真値
よりも大きくずれるような問題が発生した。
【００２１】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、波源の角度推定値の精度を向上
させることを目的とする。
ためになされたもので、波源の角度推定値の精度を向上
させることを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の実施例
はＭ個のアンテナと、各アンテナそれぞれに接続された
Ｍ個の受信機と、複素乱数を発生する複素乱数発生器
と、各受信機の出力と複素乱数を掛算することのできる
Ｍ個の掛算器と、各掛算器の出力より共分散行列を算出
する共分散行列算出器と、共分散行列より固有値、固有
ベクトルを算出する固有値・固有ベクトル算出器と、波
源を仮想したとき予想されるアンテナ出力即ちモードベ
クトルを発生するモードベクトル発生器と、信号空間を
張る固有ベクトルとモードベクトルから求まる残留行列
のフロベニウスノルムを最小にするときの残留行列を算
出する最小残留行列算出器と、モードベクトルを所定の
角度範囲で走査して残留行列のフロベニウスノルムの最
小値を極小にならしめる角度、即ち到来角を算出する到
来角算出器と、複素乱数発生器で発生させた複素乱数を
他の複素乱数に変えて同様の手順をＬ回繰返してＬ個の
到来角を求めその平均値を算出する平均到来角算出器を
備えたものである。
はＭ個のアンテナと、各アンテナそれぞれに接続された
Ｍ個の受信機と、複素乱数を発生する複素乱数発生器
と、各受信機の出力と複素乱数を掛算することのできる
Ｍ個の掛算器と、各掛算器の出力より共分散行列を算出
する共分散行列算出器と、共分散行列より固有値、固有
ベクトルを算出する固有値・固有ベクトル算出器と、波
源を仮想したとき予想されるアンテナ出力即ちモードベ
クトルを発生するモードベクトル発生器と、信号空間を
張る固有ベクトルとモードベクトルから求まる残留行列
のフロベニウスノルムを最小にするときの残留行列を算
出する最小残留行列算出器と、モードベクトルを所定の
角度範囲で走査して残留行列のフロベニウスノルムの最
小値を極小にならしめる角度、即ち到来角を算出する到
来角算出器と、複素乱数発生器で発生させた複素乱数を
他の複素乱数に変えて同様の手順をＬ回繰返してＬ個の
到来角を求めその平均値を算出する平均到来角算出器を
備えたものである。
【００２３】この発明の第２の実施例はこの発明の第１
の実施例における平均到来角算出器の代わりに波源の到
来角の累積頻度分布を算出する累積頻度分布算出器と、
得られた累積頻度分布にもとずいてメジアンを算出する
メジアン算出器を備えたものである。
の実施例における平均到来角算出器の代わりに波源の到
来角の累積頻度分布を算出する累積頻度分布算出器と、
得られた累積頻度分布にもとずいてメジアンを算出する
メジアン算出器を備えたものである。
【００２４】この発明の第３の実施例はこの発明の第１
の実施例における受信機と掛算器の順序を入れ換えて構
成したものである。
の実施例における受信機と掛算器の順序を入れ換えて構
成したものである。
【００２５】この発明の第４の実施例はこの発明の第３
の実施例における平均到来角算出器の代わりに波源の到
来角の累積頻度分布を算出する累積頻度分布算出器と、
得られた累積頻度分布にもとずいてメジアンを算出する
メジアン算出器を備えたものである。
の実施例における平均到来角算出器の代わりに波源の到
来角の累積頻度分布を算出する累積頻度分布算出器と、
得られた累積頻度分布にもとずいてメジアンを算出する
メジアン算出器を備えたものである。
【００２６】
【作用】この発明の第１の実施例においては、複素乱数
発生器により発生させた複素乱数と各アンテナからの信
号を掛算器により掛けるようにし、且つ平均到来角算出
器により波源の角度推定値を平均化するようにしたの
で、アレーマニフォルドに誤差がある場合でも高い精度
で波源の角度推定をすることができる。
発生器により発生させた複素乱数と各アンテナからの信
号を掛算器により掛けるようにし、且つ平均到来角算出
器により波源の角度推定値を平均化するようにしたの
で、アレーマニフォルドに誤差がある場合でも高い精度
で波源の角度推定をすることができる。
【００２７】この発明の第２の実施例においては、累積
頻度分布算出器とメジアン算出器を用いて波源の角度推
定値のメジアンを求めているので、角度推定値の特性に
よっては平均到来角算出器を用いる場合に比べ高い精度
で波源の角度推定をすることができる。
頻度分布算出器とメジアン算出器を用いて波源の角度推
定値のメジアンを求めているので、角度推定値の特性に
よっては平均到来角算出器を用いる場合に比べ高い精度
で波源の角度推定をすることができる。
【００２８】この発明の第３の実施例においては、この
発明の第１の実施例に比較して掛算器を受信機の前に置
いて、複素乱数発生器で発生される複素乱数をアンテナ
からの信号と掛算しているので受信機雑音とは独立に掛
算することができ、従って、波源の角度推定をこの発明
の第１の実施例の場合に比べより高い精度で求めること
ができる。
発明の第１の実施例に比較して掛算器を受信機の前に置
いて、複素乱数発生器で発生される複素乱数をアンテナ
からの信号と掛算しているので受信機雑音とは独立に掛
算することができ、従って、波源の角度推定をこの発明
の第１の実施例の場合に比べより高い精度で求めること
ができる。
【００２９】この発明の第４の実施例においては、この
発明の第３の実施例に比較して累積頻度分布算出器とメ
ジアン算出器を用いて波源の角度推定値のメジアンを求
めているので、角度推定値の特性によっては平均到来角
算出器を用いる場合に比べ高い精度で波源の角度推定を
することができる。
発明の第３の実施例に比較して累積頻度分布算出器とメ
ジアン算出器を用いて波源の角度推定値のメジアンを求
めているので、角度推定値の特性によっては平均到来角
算出器を用いる場合に比べ高い精度で波源の角度推定を
することができる。
【００３０】
実施例１ 次にこの発明の第１の実施例を図１に従って説明する。
図１において、１はＭ個のアンテナ、２はＭ個のアンテ
ナで受信された信号を増幅、周波数変換を行う受信機、
９は複素乱数を発生する複素乱数発生器、３は受信機２
から出力される信号と複素乱数発生器９から発生される
複素乱数を掛算するＭ個の掛算器、４はＭ個の掛算器の
出力にもとずいて共分散行列を算出する共分散行列算出
器、５は共分散行列算出器４より出力される共分散行列
にもとずいて固有値および固有ベクトルを算出する固有
値・固有ベクトル算出器、１０は配列されたＭ個のアン
テナ１にもとずいて仮想波源に対するアンテナ出力を算
出するモードベクトル発生器、６は固有値・固有ベクト
ル算出器５より出力された固有値にもとずいて選択され
た固有ベクトルとモードベクトル発生器１０から出力さ
れたモードベクトルとから求まる残留行列のフロベニウ
スノルムを最小にするときの残留行列を算出する最小残
留行列算出器、７は上記仮想波源からの信号の到来角を
走査して上記フロベニウスノルムの最小値を極小とする
到来角を算出する到来角算出器、８は複素乱数発生器９
から出力される複素乱数を更新して掛算器３から到来角
算出器７までのプロセスを複数回繰り返し得られた複数
個の到来角より平均を求める平均到来角算出器である。
図１において、１はＭ個のアンテナ、２はＭ個のアンテ
ナで受信された信号を増幅、周波数変換を行う受信機、
９は複素乱数を発生する複素乱数発生器、３は受信機２
から出力される信号と複素乱数発生器９から発生される
複素乱数を掛算するＭ個の掛算器、４はＭ個の掛算器の
出力にもとずいて共分散行列を算出する共分散行列算出
器、５は共分散行列算出器４より出力される共分散行列
にもとずいて固有値および固有ベクトルを算出する固有
値・固有ベクトル算出器、１０は配列されたＭ個のアン
テナ１にもとずいて仮想波源に対するアンテナ出力を算
出するモードベクトル発生器、６は固有値・固有ベクト
ル算出器５より出力された固有値にもとずいて選択され
た固有ベクトルとモードベクトル発生器１０から出力さ
れたモードベクトルとから求まる残留行列のフロベニウ
スノルムを最小にするときの残留行列を算出する最小残
留行列算出器、７は上記仮想波源からの信号の到来角を
走査して上記フロベニウスノルムの最小値を極小とする
到来角を算出する到来角算出器、８は複素乱数発生器９
から出力される複素乱数を更新して掛算器３から到来角
算出器７までのプロセスを複数回繰り返し得られた複数
個の到来角より平均を求める平均到来角算出器である。
【００３１】次に動作について説明する。波源の個数Ｄ
がアンテナ１の個数Ｍより小さいとし、各波源による信
号は互いに無相関とする。さて、Ｍ個のアンテナ１によ
る出力はそれぞれ受信機２に入力されて、増幅、周波数
変換が行われる。
がアンテナ１の個数Ｍより小さいとし、各波源による信
号は互いに無相関とする。さて、Ｍ個のアンテナ１によ
る出力はそれぞれ受信機２に入力されて、増幅、周波数
変換が行われる。
【００３２】Ｍ個の受信機２の出力はそれぞれＭ個の掛
算器に入力される。一方、複素乱数発生器９では次式で
表される複素乱数がＭ個出力されて、掛算器３に入力さ
れる。
算器に入力される。一方、複素乱数発生器９では次式で
表される複素乱数がＭ個出力されて、掛算器３に入力さ
れる。
【００３３】
【数６】
【００３４】ただし、乱数αi およびβi の平均値、分
散はそれぞれ次式で表されるものとする。
散はそれぞれ次式で表されるものとする。
【００３５】
【数７】
【００３６】掛算器３では受信機の出力に複素乱数が掛
算されてその結果Ｑi （ｉ＝Ａ，Ｂ，…Ｍ）が共分散行
列算出器４に入力される。これらの入力を行列として次
式に示す。
算されてその結果Ｑi （ｉ＝Ａ，Ｂ，…Ｍ）が共分散行
列算出器４に入力される。これらの入力を行列として次
式に示す。
【００３７】
【数８】
【００３８】共分散行列算出器４では、式（１１）のベ
クトルＱにもとずいてＰ回のスナップショットに対して
次式に示す共分散行列が算出され、固有値・固有ベクト
ル算出器５に入力される。
クトルＱにもとずいてＰ回のスナップショットに対して
次式に示す共分散行列が算出され、固有値・固有ベクト
ル算出器５に入力される。
【００３９】
【数９】
【００４０】固有値・固有ベクトル算出器５では式（１
２）に示す共分散行列にもとずいて、Ｍ個の固有値が求
められ、それぞれの固有値に対応して固有ベクトルが算
出され、これらの固有値、固有ベクトルは最小残留行列
算出器６に入力される。
２）に示す共分散行列にもとずいて、Ｍ個の固有値が求
められ、それぞれの固有値に対応して固有ベクトルが算
出され、これらの固有値、固有ベクトルは最小残留行列
算出器６に入力される。
【００４１】上記の固有値をμ1 ，μ2 ，…，μM と
し、対応する固有ベクトルをＹ1 ，Ｙ2 ，…，ＹM とす
れば式（１２）は次式により表される。
し、対応する固有ベクトルをＹ1 ，Ｙ2 ，…，ＹM とす
れば式（１２）は次式により表される。
【００４２】
【数１０】
【００４３】受信機２の受信機雑音はすべて等しいもの
とし、これをσ2 とすればＤ個の波源が無相関という前
述の仮定からこれらの固有値は次式を満足する。
とし、これをσ2 とすればＤ個の波源が無相関という前
述の仮定からこれらの固有値は次式を満足する。
【００４４】
【数１１】
【００４５】固有値μ1 ，μ2 ，…，μD に対応する固
有ベクトルをＹ1 ，Ｙ2 ，…，ＹDとし、μD+1 ，μ
D+2 ，…，μM に対応する固有ベクトルをＹD+1 ，Ｙ
D+2 ，…，ＹM とすればＹ1 ，Ｙ2 ，…，ＹD により張
られる信号部分空間とＹD+1 ，ＹD+2 ，…，ＹM により
張られる雑音部分空間は互いに直交補空間となる。
有ベクトルをＹ1 ，Ｙ2 ，…，ＹDとし、μD+1 ，μ
D+2 ，…，μM に対応する固有ベクトルをＹD+1 ，Ｙ
D+2 ，…，ＹM とすればＹ1 ，Ｙ2 ，…，ＹD により張
られる信号部分空間とＹD+1 ，ＹD+2 ，…，ＹM により
張られる雑音部分空間は互いに直交補空間となる。
【００４６】さて、固有ベクトルＹ1 ，Ｙ2 ，…，ＹD
を次式で与えるとする。
を次式で与えるとする。
【００４７】
【数１２】
【００４８】このとき、最小残留行列算出器６ではベク
トルＹと、モードベクトル発生器１０より出力されたモ
ードベクトルａ（θ）との関係式（１６）を満足し、且
つ式（１７）を最小にするΔベクトルＹおよびΔａが算
出される。これらは式（１８）により与えられる。ここ
に、ベクトルＸは（ベクトルＹ＋ΔベクトルＹ）の列ベ
クトルの重みであり、‖・‖F は行列のフロベニウスノ
ルムを表す。式（１６）、式（１７）、式（１８）を以
下に示す。
トルＹと、モードベクトル発生器１０より出力されたモ
ードベクトルａ（θ）との関係式（１６）を満足し、且
つ式（１７）を最小にするΔベクトルＹおよびΔａが算
出される。これらは式（１８）により与えられる。ここ
に、ベクトルＸは（ベクトルＹ＋ΔベクトルＹ）の列ベ
クトルの重みであり、‖・‖F は行列のフロベニウスノ
ルムを表す。式（１６）、式（１７）、式（１８）を以
下に示す。
【００４９】
【数１３】
【００５０】式（１８）において、Ｚ12，Ｚ22は次式に
よって定義される。
よって定義される。
【００５１】
【数１４】
【００５２】ただし、次式を満足するものとする。
【００５３】
【数１５】
【００５４】到来角算出器７ではモードベクトル発生器
１０から出力されるモードベクトルａ（θ）はθの関数
であるので、θを所定の角度範囲にわたって走査すると
きのモードベクトルに対する式（１８）の極小値を求
め、この極小値に対応する角度＾θを算出する。
１０から出力されるモードベクトルａ（θ）はθの関数
であるので、θを所定の角度範囲にわたって走査すると
きのモードベクトルに対する式（１８）の極小値を求
め、この極小値に対応する角度＾θを算出する。
【００５５】次に、複素乱数発生器９より出力される複
素乱数を他の複素乱数に更新して、掛算器３から到来角
算出器７までのプロセスをＬ回繰り返して到来角算出器
７より＾θ1 ，＾θ2 ，…，＾θL が平均到来角算出器
８に入力される。
素乱数を他の複素乱数に更新して、掛算器３から到来角
算出器７までのプロセスをＬ回繰り返して到来角算出器
７より＾θ1 ，＾θ2 ，…，＾θL が平均到来角算出器
８に入力される。
【００５６】平均到来角算出器８では次式に従って平均
到来角＾θAVE が算出される。
到来角＾θAVE が算出される。
【００５７】
【数１６】
【００５８】実施例２ 次にこの発明の第２の実施例を図２に従って説明する。
この発明の第１の実施例で述べた平均到来角算出器８の
代わりに累積頻度分布算出器１１とメジアン算出器１２
を用いるもので累積頻度分布算出器１１に入力された複
数の推定到来角より累積頻度分布を求める。
この発明の第１の実施例で述べた平均到来角算出器８の
代わりに累積頻度分布算出器１１とメジアン算出器１２
を用いるもので累積頻度分布算出器１１に入力された複
数の推定到来角より累積頻度分布を求める。
【００５９】得られた累積頻度分布をメジアン算出器１
２に入力して推定到来角の全体の個数の１／２に対応す
る到来角を求める。
２に入力して推定到来角の全体の個数の１／２に対応す
る到来角を求める。
【００６０】実施例３ 次にこの発明の第３の実施例を図３に従って説明する。
図３は図１と構成はほとんど同じであるが、掛算器３を
受信機２の前に置いた点が異なる。
図３は図１と構成はほとんど同じであるが、掛算器３を
受信機２の前に置いた点が異なる。
【００６１】Ｍ個のアンテナ１の出力はそれぞれ掛算器
３に入力される。一方、複素乱数発生器９より出力され
たＭ個の複素乱数はそれぞれ掛算器３に入力されて、ア
ンテナ１からの出力と掛算される。掛算器３より掛算結
果が出力され受信機２に入力される。その他の動作はこ
の発明の第１の実施例の動作と同一である。
３に入力される。一方、複素乱数発生器９より出力され
たＭ個の複素乱数はそれぞれ掛算器３に入力されて、ア
ンテナ１からの出力と掛算される。掛算器３より掛算結
果が出力され受信機２に入力される。その他の動作はこ
の発明の第１の実施例の動作と同一である。
【００６２】実施例４ 次にこの発明の第４の実施例を説明する。この発明の第
３の実施例で述べた平均到来角算出器８の代わりに累積
頻度分布算出器１１とメジアン算出器１２を用いるもの
で、累積頻度分布算出器１１に入力された複数の推定到
来角より累積頻度分布を求め、得られた累積頻度分布を
メジアン算出器１２に入力して推定到来角の全体の個数
の１／２に対応する到来角を求める。
３の実施例で述べた平均到来角算出器８の代わりに累積
頻度分布算出器１１とメジアン算出器１２を用いるもの
で、累積頻度分布算出器１１に入力された複数の推定到
来角より累積頻度分布を求め、得られた累積頻度分布を
メジアン算出器１２に入力して推定到来角の全体の個数
の１／２に対応する到来角を求める。
【００６３】
【発明の効果】以上のように、この発明の第１の実施例
によればアンテナを実装した際に生じる電磁環境の変化
によってモードベクトルが変化することにもとずく波源
の推定角度精度の劣化を小さくすることができる。
によればアンテナを実装した際に生じる電磁環境の変化
によってモードベクトルが変化することにもとずく波源
の推定角度精度の劣化を小さくすることができる。
【００６４】また、この発明の第２の実施例によればこ
の発明の第１の実施例における平均到来角算出器を累積
頻度分布算出器とメジアン算出器に置き換えているの
で、累積頻度分布算出器に入力される到来角の統計的特
性によっては、この発明の第１の実施例に比べより高い
精度で波源の推定角度を得ることができる。
の発明の第１の実施例における平均到来角算出器を累積
頻度分布算出器とメジアン算出器に置き換えているの
で、累積頻度分布算出器に入力される到来角の統計的特
性によっては、この発明の第１の実施例に比べより高い
精度で波源の推定角度を得ることができる。
【００６５】また、この発明の第３の実施例によれば掛
算器を受信機の前に置くことによりアンテナから出力さ
れた信号と複素乱数発生器から出力された複素乱数を掛
算することができるので、掛算器を受信機の後に置く場
合に比べ受信機雑音の影響なくして信号と複素乱数のみ
の掛算ができ、従ってこの発明の第１の実施例よりも高
い精度で波源の角度を推定することができる。
算器を受信機の前に置くことによりアンテナから出力さ
れた信号と複素乱数発生器から出力された複素乱数を掛
算することができるので、掛算器を受信機の後に置く場
合に比べ受信機雑音の影響なくして信号と複素乱数のみ
の掛算ができ、従ってこの発明の第１の実施例よりも高
い精度で波源の角度を推定することができる。
【００６６】また、この発明の第４の実施例によれば、
この発明の第３の実施例における平均到来角算出器を累
積頻度分布算出器とメジアン算出器に置き換えているの
で、累積頻度分布算出器に入力される到来角の統計的特
性によってはこの発明の第３の実施例に比べより高い精
度で波源の推定角度を得ることができる。
この発明の第３の実施例における平均到来角算出器を累
積頻度分布算出器とメジアン算出器に置き換えているの
で、累積頻度分布算出器に入力される到来角の統計的特
性によってはこの発明の第３の実施例に比べより高い精
度で波源の推定角度を得ることができる。
【図１】この発明の第１の実施例の方向探知装置の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図２】この発明の第２の実施例の方向探知装置のうち
累積頻度分布算出器とメジアン算出器の構成を示す図で
ある。
累積頻度分布算出器とメジアン算出器の構成を示す図で
ある。
【図３】この発明の第３の実施例の方向探知装置の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図４】従来の方向探知装置の構成を示す図である。
１ アンテナ ２ 受信機 ３ 掛算器 ４ 共分散行列算出器 ５ 固有値・固有ベクトル算出器 ６ 最小残留行列算出器 ７ 到来角算出器 ８ 平均到来角算出器 ９ 複素乱数発生器 １０ モードベクトル発生器 １１ 累積頻度分布算出器 １２ メジアン算出器 ２０ 雑音部分空間射影長算出器 ２１ 極小値算出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳沢 基 鎌倉市上町屋325番地 三菱電機株式会社 鎌倉製作所内
Claims (4)
- 【請求項１】 複数のアンテナと、上記アンテナにそれ
ぞれ接続された複数の受信機と、複素乱数を上記受信機
の個数に対応する数だけ出力する複素乱数発生器と、上
記受信機に対応して受信機の出力と複素乱数発生器の出
力とを掛算する掛算器と、上記のそれぞれの掛算器の出
力より共分散行列を算出する共分散行列算出器と、上記
共分散行列より固有値および固有ベクトルを算出する固
有値・固有ベクトル算出器と、上記アンテナの配列にも
とずいて仮想波源に対するアンテナ出力を算出するモー
ドベクトル発生器と、上記固有ベクトルから上記固有値
にもとずいて選択された固有ベクトルと上記モードベク
トル発生器からのアンテナ出力より残留行列のフロベニ
ウスノルムの最小値を算出する最小残留行列算出器と、
上記仮想波源からの信号の到来角を走査して上記フロベ
ニウスノルムの最小値を極小とする到来角を算出する到
来角算出器と、上記複素乱数発生器の出力を更新して上
記掛算器から上記到来角算出器までのプロセスを複数回
繰り返し、得られた複数個の到来角より到来角の平均を
求める平均到来角算出器とで構成したことを特徴とする
方向探知装置。 - 【請求項２】 複数のアンテナと、上記アンテナにそれ
ぞれ接続された複数の受信機と、複素乱数を上記受信機
の個数に対応する数だけ出力する複素乱数発生器と、上
記受信機に対応して受信機出力と複素乱数発生器の出力
を掛算する掛算器と、上記のそれぞれの掛算器の出力よ
り共分散行列を算出する共分散行列算出器と、上記共分
散行列より固有値および固有ベクトルを算出する固有値
・固有ベクトル算出器と、上記アンテナの配列にもとず
いて仮想波源に対するアンテナ出力を算出するモードベ
クトル発生器と、上記固有ベクトルから上記固有値にも
とずいて選択された固有ベクトルと上記モードベクトル
発生器からのアンテナ出力より残留行列のフロベニウス
ノルムの最小値を算出する最小残留行列算出器と、上記
仮想波源からの信号の到来角を走査して上記フロベニウ
スノルムの最小値を極小とする到来角を算出する到来角
算出器と、上記複素乱数発生器の出力を更新して上記掛
算器から上記到来角算出器までのプロセスを複数回繰り
返し、得られた複数個の到来角より到来角の累積頻度分
布を算出する累積頻度分布を算出する累積頻度分布算出
器と、得られた累積頻度分布にもとずいてメジアンを算
出するメジアン算出器とで構成したことを特徴とする方
向探知装置。 - 【請求項３】 複数のアンテナと、複素乱数を上記アン
テナの個数に対応する数だけ出力する複素乱数発生器
と、上記アンテナに対応してアンテナ出力と複素乱数発
生器の出力を掛算する掛算器と、上記掛算器に接続され
た複数の受信機と、上記受信機の出力より共分散行列を
算出する共分散行列算出器と、上記共分散行列より固有
値・固有ベクトルを算出する固有値・固有ベクトル算出
器と、上記アンテナの配列にもとずいて仮想波源に対す
るアンテナ出力を算出するモードベクトル発生器と、上
記固有ベクトルから上記固有値にもとずいて選択された
固有ベクトルと上記モードベクトル発生器からのアンテ
ナ出力より残留行列のフロベニウスノルムの最小値を算
出する最小残留行列算出器と、上記仮想波源からの信号
の到来角を走査して上記フロベニウスノルムの最小値を
極小とする到来角を算出する到来角算出器と、上記複素
乱数発生器の出力を更新して上記掛算器から上記到来角
算出器までのプロセスを複数回繰り返し、得られた複数
個の到来角より到来角の平均を求める平均到来角算出器
とで構成したことを特徴とする方向探知装置。 - 【請求項４】 複数のアンテナと、複素乱数を上記アン
テナの個数に対応する数だけ出力する複素乱数発生器
と、上記アンテナに対応してアンテナ出力と複素乱数発
生器の出力を掛算する掛算器と、上記掛算器に接続され
た複数の受信機と、上記受信機の出力より共分散行列を
算出する共分散行列算出器と、上記共分散行列より固有
値・固有ベクトルを算出する固有値・固有ベクトル算出
器と、上記アンテナの配列にもとずいて仮想波源に対す
るアンテナ出力を算出するモードベクトル発生器と、上
記固有ベクトルから上記固有値にもとずいて選択された
固有ベクトルと上記モードベクトル発生器からのアンテ
ナ出力より残留行列のフロベニウスノルムの最小値を算
出する最小残留行列算出器と、上記仮想波源からの信号
の到来角を走査して上記フロベニウスノルムの最小値を
極小とする到来角を算出する到来角算出器と、上記複素
乱数発生器の出力を更新して上記掛算器から上記到来角
算出器までのプロセスを複数回繰り返し、得られた複数
個の到来角より到来角の累積頻度分布を算出する累積頻
度分布を算出する累積頻度分布算出器と、得られた累積
頻度分布にもとずいてメジアンを算出するメジアン算出
器とで構成したことを特徴とする方向探知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21884294A JPH0882662A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 方向探知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21884294A JPH0882662A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 方向探知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0882662A true JPH0882662A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=16726201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21884294A Pending JPH0882662A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 方向探知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0882662A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5943013A (en) * | 1997-09-29 | 1999-08-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Direction finder |
| DE102012203172A1 (de) | 2011-03-04 | 2012-09-06 | Fujitsu Ten Ltd. | Radarvorrichtung und Einfallswinkelberechnungsverfahren für eine Radarvorrichtung |
-
1994
- 1994-09-13 JP JP21884294A patent/JPH0882662A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5943013A (en) * | 1997-09-29 | 1999-08-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Direction finder |
| DE102012203172A1 (de) | 2011-03-04 | 2012-09-06 | Fujitsu Ten Ltd. | Radarvorrichtung und Einfallswinkelberechnungsverfahren für eine Radarvorrichtung |
| DE102012203172B4 (de) * | 2011-03-04 | 2020-08-20 | Fujitsu Ten Ltd. | Radarvorrichtung und Einfallswinkelberechnungsverfahren für eine Radarvorrichtung |
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