JP2011102733A - 測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各素波を分離して正確な素波数を検出することにより、高精度な測定結果が得られるとともに、高い処理性能や広い保存領域を必要としない測定装置を得る。
【解決手段】信号源から送信され、互いに異なる経路を伝搬する複数の素波を含む信号をそれぞれ受信する複数のセンサ１ａ〜１ｍと、複数のセンサ１ａ〜１ｍで受信した受信信号に基づいて、受信信号の入射角度および信号源までの距離の少なくとも一方を含む未知パラメータを推定する測角処理部５と、測角処理部５での測定処理結果に基づいて、複数の素波間の信号相関が零に近づくように、測角処理部５に入力される受信信号のデータ長である観測データ長を制御するデータ長制御部７とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、並べて配置された複数のセンサで信号源からの到来信号を受信し、例えば到来信号の入射角度（信号源の方位）を推定する測角装置等の測定装置に関する。

空間的に並べて配置された複数のセンサを用いる測角装置では、各センサで受信された観測データ間に存在する振幅差や位相差に基づいて到来信号の入射角度が推定される。並べて配置された複数のセンサを用いて到来信号の入射角度を推定するものとして、ＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法等を用いる測角装置が知られている（例えば、非特許文献１参照）。

このような測角装置では、信号源から送信された信号が各センサで受信されるまでに、複数の経路を伝搬するマルチパス伝搬環境が成立する。このマルチパス伝搬環境下において、信号源、センサ、および信号の反射や回折によってマルチパス伝搬環境を構成する原因となる物体（マルチパス発生源）のうち、少なくとも１つが独立に移動すると、互いに異なる経路を伝搬してセンサに受信された信号の素波間にドップラ周波数差が生じる。

ここで、信号源、センサおよびマルチパス発生源の何れかの移動速度が大きい（ドップラ周波数差が大きい）場合には、ドップラ周波数差により各素波を容易に分離することができ、各素波の測角処理を容易に実行することができる。しかしながら、移動速度が小さい（ドップラ周波数差が小さい）場合には、ドップラ周波数差による各素波の分離が困難となって正確な素波数を検出することができず、複数の素波が混ざった状態で測角処理を実行することとなる。ドップラ周波数の互いに異なる複数の素波が混ざった状態で、かつ複数の素波の入射角度が互いに近接している場合には、測角処理結果において、信号源の方位を表す入射角度真値に対するバイアス誤差が時間的に変動するという問題があった。

例えば、素波間にドップラ周波数差が存在しない場合には、各素波の分離は極めて困難であるが、測角処理結果において、入射角度真値に対して存在するバイアス誤差は常に一定である。すなわち、時間的変動のない定常的な出力なので、測角処理結果の信頼度は高い。これに対して、素波間に小さなドップラ周波数差が存在すると、測角処理結果において、入射角度真値に対して存在するバイアス誤差が時間的に変動するので、測角処理結果の信頼度は低下する。

なお、複数の素波を正確に分離できない原因の１つとして、ドップラ周波数差に対して観測データ長が最適でないことが挙げられる。一般に、ｆＨｚのドップラ周波数差を分離するためには、少なくとも１／ｆ秒の観測データ長が必要となる。すなわち、１Ｈｚのドップラ周波数差を分離するためには、少なくとも１秒の観測データ長が必要となる。観測データ長が１／ｆ秒よりも短ければ、各素波の分離は困難となる。

また、観測データ長が長くなるほど、測角精度は向上すると考えられている。これは、観測データ長を長くすることにより、各センサで受信された信号の信号対雑音電力比を高めることができるからである。観測データ長を長くして測角精度を向上させるものとして、観測データを保存する手段を有する測角装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

以下、図７を参照しながら、特許文献１、２に記載された従来の測角装置について説明する。図７は、従来の測角装置を示すブロック構成図である。
図７において、この測角装置は、複数のセンサ５１ａ〜５１ｍ、受信部５２、観測データ保存部５３、データ統計処理部５４、測角処理部５５および測角結果出力部５６を備えている。

複数のセンサ５１ａ〜５１ｍは、並べて配置され、それぞれ信号源（図示せず）から送信された信号を受信する。受信部５２は、複数のセンサ５１ａ〜５１ｍのそれぞれで受信された信号を、単位時間帯の観測データベクトルとして受信する。観測データ保存部５３は、受信部５２で受信された単位時間帯の観測データベクトルを保存する。

データ統計処理部５４は、受信部５２で受信された単位時間帯の観測データベクトルと観測データ保存部５３に保存された過去の観測データベクトルとに基づいて、統計処理を実行する。測角処理部５５は、データ統計処理部５４で統計した統計データに基づいて測角処理を実行する。測角結果出力部５６は、測角処理部５５で測角した測角処理結果を出力する。

ここで、図７に示した測角装置のデータ統計処理部５４は、事前に決定された観測データ長で統計処理を実行する処理構成、または半永久的に統計処理を実行し続ける処理構成となっている。また、図７に示した測角装置では、観測データを取得する単位時間帯が短時間に設定されることがある。これは、信号処理による遅れ時間を短縮するとともに、信号源の変動に対して迅速に対応するためである。
このように、単位時間帯自体が短時間なので、統計処理に用いる観測データ長を長くして測角精度を向上させることが検討されている。

特開２００３−３１８７９２号公報 特開２００７−４０８０６号公報

Ｈ．Ｋｒｉｍ，Ｍ．Ｖｉｂｅｒｇ，"Ｔｗｏ Ｄｅｃａｄｅｓ ｏｆ Ａｒｒａｙ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ：Ｔｈｅ Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ Ａｐｐｒｏａｃｈ"，ＩＥＥＥ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｍａｇａｚｉｎｅ，Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．４，ｐｐ．６７−９４，Ｊｕｌ １９９６

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１、２に記載された従来の測角装置では、観測データ長を長くすることにより、各センサで受信された信号の信号対雑音電力比を高めることができるものの、素波間に信号相関が存在する場合には、各素波を容易に分離することができず、高精度な測角処理結果を得ることができないという問題がある。また、観測データ長を長くすることにより、長大な観測データを処理する処理性能や長大な観測データを保存する保存領域が必要になるという問題もある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、各素波を分離して正確な素波数を検出することにより、高精度な測定結果が得られるとともに、高い処理性能や広い保存領域を必要としない測定装置を得ることを目的とする。

この発明に係る測角装置は、信号源から送信され、互いに異なる経路を伝搬する複数の素波を含む信号をそれぞれ受信する複数のセンサと、複数のセンサで受信した受信信号に基づいて、受信信号の入射角度および信号源までの距離の少なくとも一方を含む未知パラメータを推定する測定処理手段と、測定処理手段での測定処理結果に基づいて、複数の素波間の信号相関が零に近づくように、測定処理手段に入力される受信信号のデータ長である観測データ長を制御するデータ長制御手段とを備えたものである。

この発明に係る測定装置によれば、データ長制御手段は、未知パラメータを推定する測定処理手段での測定処理結果に基づいて、信号源から互いに異なる経路を伝搬して複数のセンサで受信された複数の素波間の信号相関が零に近づくように、測定処理手段に入力される受信信号のデータ長である観測データ長を制御する。このように、複数の素波間の信号相関が零に近づくように、観測データ長を制御することにより、各素波を容易に分離することができる。
そのため、各素波を分離して正確な素波数を検出することにより、高精度な測定結果が得られるとともに、高い処理性能や広い保存領域を必要としない測定装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る測角装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態２に係る測角装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態３に係る測角装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態４に係る測角装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態５に係る測角装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態６に係る測角装置を示すブロック構成図である。 従来の測角装置を示すブロック構成図である。

以下、この発明の測定装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
なお、以下の実施の形態では、この測定装置が到来信号の入射角度を推定する測角装置である場合について説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る測角装置を示すブロック構成図である。
図１において、この測角装置は、複数のセンサ１ａ〜１ｍ、受信部２、観測データ保存部（観測データ保存手段）３、データ統計処理部４、測角処理部（測定処理手段）５、測角結果出力部６およびデータ長制御部（データ長制御手段）７を備えている。

複数のセンサ１ａ〜１ｍは、並べて配置されている。また、複数のセンサ１ａ〜１ｍは、信号源（図示せず）から送信され、互いに異なる経路を伝搬する複数の素波を含む信号をそれぞれ受信する。受信部２は、複数のセンサ１ａ〜１ｍのそれぞれで受信された受信信号を、単位時間帯の観測データベクトルとして受信する。観測データ保存部３は、受信部２で受信された単位時間帯の観測データベクトルを保存するとともに、次回以降の単位時間帯において、保存している観測データベクトルをデータ統計処理部４に出力する。

データ統計処理部４は、受信部２で受信された単位時間帯の観測データベクトルと観測データ保存部３に保存された過去の観測データベクトルとに基づいて、受信信号の入射角度（未知パラメータ）を推定する統計処理を実行する。測角処理部５は、データ統計処理部４で統計した統計データに基づいて、測角処理を実行する。測角結果出力部６は、測角処理部５で測角した測角処理結果を出力する。

データ長制御部７は、測角処理部５での測角処理結果に基づいて、信号源から互いに異なる経路を伝搬して複数のセンサ１ａ〜１ｍで受信された複数の素波間の信号相関が零に近づくように、測角処理部５に入力される観測データベクトルの観測データ長を制御する。具体的には、データ長制御部７は、受信部２で受信された単位時間帯の観測データベクトルの観測データ長と、観測データ保存部３に保存された過去の観測データベクトルの観測データ長との合計が、所望の観測データ長となるように、観測データ保存部３から出力される観測データベクトルの観測データ長を制御する。

ここで、図１に示した測角装置は、単位時間帯の観測データ長が特に定められているものではない。そのため、データ長制御部７は、データ統計処理部４で統計される観測データベクトルの観測データ長を、単位時間帯の観測データ長よりも長くも短くも制御することができる。なお、データ長制御部７が、データ統計処理部４で統計される観測データベクトルの観測データ長を、単位時間帯の観測データ長よりも短く制御する場合には、観測データ保存部３は不要となる。

また、データ長制御部７は、測角処理部５での測角処理結果を時系列で保存する領域を有している。データ長制御部７は、単位時間帯における測定処理結果を時系列で並べ、その変動を周波数成分として検出することにより、観測データベクトルの観測データ長を制御する。なお、観測データベクトルの観測データ長は、検出した周波数成分の逆数、または検出した周波数成分の逆数の自然数倍の数値を用いて設定される。

ｆＨｚのドップラ周波数差を分離するためには、少なくとも１／ｆ秒の観測データ長が必要となると説明したが、これは、複数の素波間の信号相関を零とするためである。素波間の信号相関が零であれば、各素波を容易に分離することができる。観測データ長が１／ｆ秒のとき、信号相関は零となり、観測データ長が１／ｆ秒を超えると信号相関は増加し、観測データ長が２／ｆ秒のとき、信号相関は再び零となる。このように、観測データ長が１／ｆ秒の自然数倍となる場合に、信号相関が零となり、それ以外の観測データ長のときに、信号相関が零よりも大きい値となる。そこで、データ長制御部７は、検出した周波数成分の逆数の自然数倍の数値で観測データ長を設定する。

以上のように、実施の形態１によれば、データ長制御手段は、未知パラメータを推定する測定処理手段での測定処理結果に基づいて、信号源から互いに異なる経路を伝搬して複数のセンサで受信された複数の素波間の信号相関が零に近づくように、測定処理手段に入力される受信信号のデータ長である観測データ長を制御する。このように、複数の素波間の信号相関が零に近づくように、観測データ長を制御することにより、各素波を容易に分離することができる。
そのため、各素波を分離して正確な素波数を検出することにより、高精度な測定結果が得られるとともに、高い処理性能や広い保存領域を必要としない測定装置を得ることができる。

なお、上記実施の形態１では、データ長制御部７は、単位時間帯における測定処理結果を時系列で並べ、その変動を周波数成分として検出することにより、観測データベクトルの観測データ長を制御すると説明した。しかしながら、これに限定されず、データ長制御部７は、観測データベクトルを時系列で並べ、この時系列における電力干渉を検出することにより、観測データベクトルの観測データ長を制御してもよい。素波間のドップラ周波数差は、受信データの電力干渉を引き起こす。
そのため、電力干渉の周波数成分を検出することにより、観測データベクトルの観測データ長を制御することができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、観測データ保存部３が観測データベクトルを保存する場合について説明したが、これに限定されず、観測データ保存部３は、観測データベクトルの相関行列を保存してもよい。この実施の形態２では、観測データ保存部３が観測データベクトルに代えて、観測データベクトルの相関行列を保存する場合について説明する。

図２は、この発明の実施の形態２に係る測角装置を示すブロック構成図である。
図２において、この測角装置は、図１に示した測角装置に加えて、相関行列算出部８を備えている。また、この測角装置は、図１に示した観測データ保存部３およびデータ統計処理部４に代えて、相関行列保存部（観測データ保存手段）９および相関行列統計処理部１０を備えている。なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。

相関行列算出部８は、受信部２で受信された単位時間帯の観測データベクトルに基づいて、相関行列を算出する。相関行列保存部９は、相関行列算出部８で算出された相関行列を保存するとともに、次回以降の単位時間帯において、保存している相関行列を相関行列統計処理部１０に出力する。

相関行列統計処理部１０は、相関行列算出部８で算出された相関行列と相関行列保存部９に保存された過去の相関行列とに基づいて、受信信号の入射角度（未知パラメータ）を推定する統計処理を実行する。一般に、測角処理部５では、観測データベクトルの代わりに相関行列を入力した場合であっても、測角処理が可能である。

実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３に係る測角装置を示すブロック構成図である。
図３において、この測角装置は、図１に示した測角装置に加えて、信号再生処理部（信号再生処理手段）１１および再生結果出力部１２を備えている。また、この測角装置は、図１に示した観測データ保存部３に代えて、データ長制御部１３を備えている。なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。

信号再生処理部１１は、測角処理部５での測角処理結果に基づいて、特定方位の信号を再生する。再生結果出力部１２は、信号再生処理部１１で再生された信号を出力する。データ長制御部１３は、信号再生処理部１１で再生された信号に基づいて、観測データベクトルの観測データ長を制御する。

ここで、上述した観測データベクトルの時系列における電力干渉の周波数成分は、信号再生処理部１１で再生された信号からも検出することができる。そのため、観測データ長が適切に制御されず、各素波を十分に分離できていない場合、信号再生処理部１１で再生された信号には、電力干渉が残余する。そこで、データ長制御部１３でこの電力干渉の周波数成分を検出することにより、観測データベクトルの観測データ長を制御することができる。また、信号再生処理部１１で信号を再生することにより、受信電力の時間変動を回避することができる。

実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４に係る測角装置を示すブロック構成図である。
図４において、この測角装置は、図１に示した測角装置に加えて、相関行列算出部（相関行列算出手段）８を備えている。また、この測角装置は、図１に示した観測データ保存部３、データ統計処理部４およびデータ長制御部７に代えて、相関行列保存部（観測データ保存手段）９、相関行列統計処理部１０およびデータ長制御部１４を備えている。なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。

相関行列算出部８は、受信部２で受信された単位時間帯の観測データベクトルに基づいて、相関行列を算出する。相関行列保存部９は、相関行列算出部８で算出された相関行列を保存するとともに、次回以降の単位時間帯において、保存している相関行列を相関行列統計処理部１０に出力する。相関行列統計処理部１０は、相関行列算出部８で算出された相関行列と相関行列保存部９に保存された過去の相関行列とに基づいて、受信信号の入射角度（未知パラメータ）を推定する統計処理を実行し、統計相関行列を算出する。

データ長制御部１４は、統計相関行列と相関行列保存部９に保存された相関行列との差分を算出し、この差分に基づいて観測データベクトルの観測データ長を制御する。観測データ長が最適な状態にあると、各素波が無相関化され、観測データベクトルによる相関行列において時間的に変動する成分が抑圧されるので、上記差分は小さな値となる。

そのため、上記差分が所定の閾値よりも小さくなった場合に観測データ長が最適な値であると判定することができ、測角処理部５や相関行列保存部９における相関行列のデータ長を最適な値に制御することができる。なお、データ長制御部１４は、上記差分を時系列で検定し、差分が極小値になったデータ長を最適なものとして、相関行列のデータ長を制御してもよい。

実施の形態５．
図５は、この発明の実施の形態５に係る測角装置を示すブロック構成図である。
図５において、この測角装置は、図２に示した測角装置に加えて、相関値算出部（相関値算出手段）１５を備えている。また、この測角装置は、図２に示したデータ長制御部７に代えて、データ長制御部１６を備えている。なお、その他の構成については、実施の形態２と同様であり、その説明は省略する。

相関値算出部１５は、相関行列統計処理部１０で算出された統計相関行列と測角処理部５での測角処理結果とに基づいて、素波間の相関値を算出する。データ長制御部１６は、相関値算出部１５で算出された素波間の相関値に基づいて、観測データベクトルの観測データ長を制御する。ここで、到来する信号に含まれる素波の数が検出可能な程度の観測データ長が設定されている場合、最適な観測データ長は、信号相関の推定値から決定することができる。

そこで、データ長制御部１６は、上記素波間の相関値が所定の閾値よりも小さくなった場合に観測データ長が最適な値であると判定することができ、測角処理部５や相関行列保存部９における相関行列のデータ長を最適な値に制御することができる。なお、データ長制御部１６は、上記素波間の相関値を時系列で検定し、素波間の相関値が極小値になったデータ長を最適なものとして、相関行列のデータ長を制御してもよい。

実施の形態６．
観測データベクトルを保存することにより各素波を分離する方法が有効なのは、到来する信号に含まれる素波の数が定常的である場合である。よって、素波の数が変化した場合には、保存した観測データベクトルを使用することができなくなることがある。このような場合には、保存している観測データベクトルを破棄する等の制御を実行する必要がある。この実施の形態６では、素波の数が変化した場合について説明する。

図６は、この発明の実施の形態６に係る測角装置を示すブロック構成図である。
図６において、この測角装置は、図１に示した測角装置に加えて、第１波数推定処理部（第１波数推定処理手段）１７および第２波数推定処理部（第２波数推定処理手段）１８を備えている。また、この測角装置は、図１に示したデータ長制御部７に代えて、データ長制御部１９を備えている。なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。

第１波数推定処理部１７は、受信部２で受信された単位時間帯の観測データベクトルに基づいて、波数を推定する。第２波数推定処理部１８は、データ統計処理部４で統計した統計データに基づいて、波数を推定する。データ長制御部１９は、第１波数推定処理部１７および第２波数推定処理部１８でそれぞれ推定された波数を比較し、第１波数推定処理部１７で推定された波数が多い場合には、観測データ保存部３に保存している観測データベクトルの観測データ長が零となるように制御する。

これは、過去の観測データベクトルに影響されて、到来する信号に含まれる素波の数の変化に対応できない恐れがあるからである。このような場合、保存している過去の観測データベクトルを破棄し、新たに観測データベクトルを保存していくことが考えられる。一方、第２波数推定処理部１８で推定された波数が多い場合には、問題は生じない。

なお、上記実施の形態１〜６において、データ長制御部は、観測データ保存部３や相関行列保存部９において、過去の観測データベクトルを単位時間帯毎に保存している場合に、時系列で古い観測データベクトルから削除していく方法を採用してもよい。

また、上記実施の形態１〜６において、データ長制御部は、観測データベクトルを単位時間帯毎に重み付けすることにより、観測データベクトルの観測データ長を制御してもよい。具体的には、データ長制御部は、時系列で古い観測データベクトルに対する重みを零や零に近い値とすること等により、観測データ長を制御したり、保存する観測データベクトルを間引くような重みを与えて観測データ保存部３に保存されるデータ量を削減したりする。

また、上記実施の形態１〜６において、データ長制御部は、例えば相関行列を逐次平均により算出する場合に、忘却係数を設定して古い観測データベクトルの影響を制御することにより、観測データ長を制御してもよい。ここで、観測データ長を短くする場合には忘却度合の大きな係数が設定され、観測データ長を長くする場合には忘却度合の小さな係数が設定される。

また、上記実施の形態１〜６において、測角処理部５の前段に、Ｒ．Ｔ．Ｗｉｌｌｉａｍｓ，Ｓ．Ｐｒａｓａｄ，Ａ．Ｋ．Ｍａｈａｌａｎａｂｉｓ，Ｌ．Ｈ．Ｓｉｂｕｌ，“Ａｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｓｐａｔｉａｌ Ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉｐａｔｈ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｓｐｅｅｃｈ，ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．４，ｐｐ．４２５−４３２，Ａｐｒ １９８８（以下、「非特許文献２」と称する）に記載された空間平均前処理や改良空間平均前処理を実行する前段処理部を挿入してもよい。

この処理は、相関行列内のサブセットを平均するだけでなく、観測データベクトル内のサブセットを時系列データとして連結することによっても実行可能である。また、相関行列内のサブセットを平均する処理は、測角処理部５に相関行列を使用する推定手段にのみ適用されるが、観測データベクトル内のサブセットを時系列データとして連結する処理は、測角処理部５に何れの推定手段を採用しても適用されうる。

また、上記実施の形態１〜６において、データ統計処理部４で統計した統計データに基づいて測角処理を実行する測角処理部５は、上記非特許文献１に記載された最尤法、Ｃａｐｏｎ法、ＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法、ＥＳＰＲＩＴ（Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｖｉａ Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）、ＭＯＤＥ（Ｍｅｔｈｏｄ Ｏｆ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）、ＳＡＧＥ（Ｓｐａｃｅ−Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ−ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）およびＶＥＳＰＡ（Ｖｉｒｔｕａｌ ＥＳＰＲＩＴ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）の何れかに基づく推定法を使用してもよい。これらの推定法は、高分解能であることが知られており、この発明で問題とするような、入射角度が近接している場合に有利である。

また、上記実施の形態１〜６において、測角処理部５は、前処理としてＥＳＰＲＩＴ、ＶＥＳＰＡおよび独立成分分析の何れかに基づくブラインド信号分離処理を実行した後に、分離された信号に基づいて測角処理を実行してもよい。これらのブラインド信号分離処理は、極めて高い信号分解能を有することが知られているが、適用条件として、信号が無相関であることが要求される。そこで、データ長制御部で観測データ長を最適に制御し、各素波を無相関とすることにより、ブラインド信号分離処理の高分解性能を有効に活用することができる。また、上述した最尤法、Ｃａｐｏｎ法、ＭＵＳＩＣ法、ＥＳＰＲＩＴ、ＭＯＤＥ、ＳＡＧＥおよびＶＥＳＰＡ等の推定法における高分解性能は、複数のセンサ１ａ〜１ｍの開口長に制限されるが、ブラインド信号分離処理の高分解性能は、開口長に制限されない。

また、ＥＳＰＲＩＴ、ＶＥＳＰＡおよび独立成分分析の何れかに基づくブラインド信号分離処理の実行によっては各素波を分離できなかったとしても、ブラインド信号分離処理の出力情報に対して非特許文献２に記載された空間平均前処理や改良空間平均前処理を実行することにより、各素波の分離が可能となる場合がある。

また、測角処理部５において、ＥＳＰＲＩＴ、ＶＥＳＰＡおよび独立成分分析の何れかに基づくブラインド信号分離処理を実行した後の測角処理は、分解能が低いモノパルス推定法やＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ）に基づく処理であってもよく、高分解能な処理法である最尤法、Ｃａｐｏｎ法、ＭＵＳＩＣ法、ＥＳＰＲＩＴ、ＭＯＤＥ、ＳＡＧＥ、ＶＥＳＰＡの何れかに基づく処理であってもよい。これは、ブラインド信号分離処理において信号が分解されているので、測角処理に高分解性能が求められていないからである。ただし、ブラインド信号分離処理の実行によって各素波を分離できない恐れがある場合には、高分解性能な処理法を選択することが望ましい。

また、上記実施の形態１〜６では、測角装置を例に挙げて説明したが、この発明は、測距装置において素波間のドップラ周波数差の影響を受ける場合についても、測角装置の場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、素波間のドップラ周波数差による影響への対処方法が測角装置でも測距装置でも同様なので、この発明は、測距装置に適用することもできる。

１ａ〜１ｍ センサ、３ 観測データ保存部（観測データ保存手段）、５ 測角処理部（測定処理手段）、７、１３、１４、１６、１９ データ長制御部（データ長制御手段）、８ 相関行列算出部（相関行列算出手段）、９ 相関行列保存部（観測データ保存手段）、１１ 信号再生処理部（信号再生処理手段）、１５ 相関値算出部（相関値算出手段）、１７ 第１波数推定処理部（第１波数推定処理手段）、１８ 第２波数推定処理部（第２波数推定処理手段）。

Claims (19)

1. 信号源から送信され、互いに異なる経路を伝搬する複数の素波を含む信号をそれぞれ受信する複数のセンサと、
   前記複数のセンサで受信した受信信号に基づいて、前記受信信号の入射角度および前記信号源までの距離の少なくとも一方を含む未知パラメータを推定する測定処理手段と、
   前記測定処理手段での測定処理結果に基づいて、前記複数の素波間の信号相関が零に近づくように、前記測定処理手段に入力される前記受信信号のデータ長である観測データ長を制御するデータ長制御手段と、
   を備えたことを特徴とする測定装置。
2. 前記複数のセンサで受信された単位時間帯の観測データを保存するとともに、次回以降の単位時間帯において、保存している観測データを前記測定処理手段に出力する観測データ保存手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
3. 前記観測データ保存手段は、前記観測データの相関行列を保存することを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
4. 前記データ長制御手段は、前記複数のセンサで受信された単位時間帯の観測データのデータ長よりも長いデータ長で前記観測データ長を制御し、
   前記測定処理手段は、この観測データ長に応じて前記未知パラメータを推定する
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の測定装置。
5. 前記データ長制御手段は、前記複数のセンサで受信された単位時間帯の観測データのデータ長よりも短いデータ長で前記観測データ長を制御し、
   前記測定処理手段は、この観測データ長に応じて前記未知パラメータを推定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の測定装置。
6. 前記データ長制御手段は、前記測定処理結果を時系列で保存する領域を有し、前記測定処理結果の時系列での変動に基づいて、前記観測データ長を制御することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の測定装置。
7. 前記データ長制御手段は、前記複数のセンサで受信された単位時間帯の観測データの時系列における電力干渉に基づいて、前記観測データ長を制御することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の測定装置。
8. 前記測定処理結果に基づいて信号再生処理を実行する信号再生処理手段をさらに備え、
   前記データ長制御手段は、前記信号再生処理手段で再生された信号の電力干渉に基づいて、前記観測データ長を制御することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の測定装置。
9. 前記複数のセンサで受信された単位時間帯の観測データに基づいて相関行列を算出する相関行列算出手段をさらに備え、
   前記観測データ保存手段は、相関行列算出手段で算出された相関行列を保存し、
   前記データ長制御手段は、相関行列算出手段で算出された相関行列と前記観測データ保存手段に保存された相関行列との差分を算出して時系列で検定し、前記差分が極小となる条件で前記観測データ長を制御することを特徴とする請求項２から請求項５までの何れか１項に記載の測定装置。
10. 前記複数の素波間の相関値を算出する相関値算出手段をさらに備え、
    前記データ長制御手段は、前記相関値を時系列で検定し、前記相関値が極小となる条件で前記観測データ長を制御することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の測定装置。
11. 前記複数のセンサで受信された単位時間帯の観測データに基づいて前記複数の素波の波数を推定する第１波数推定処理手段と、
    観測データ長が制御された観測データに基づいて前記複数の素波の波数を推定する第２波数推定処理手段と、をさらに備え、
    前記データ長制御手段は、前記第１波数推定処理手段で推定された波数と、前記第２波数推定処理手段で推定された波数とを比較した比較結果に基づいて、前記観測データ長を制御することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の測定装置。
12. 前記データ長制御手段は、前記観測データ保存手段に保存された観測データを、時系列で古い観測データから削除することを特徴とする請求項２から請求項１１までの何れか１項に記載の測定装置。
13. 前記データ長制御手段は、前記複数のセンサで受信された観測データを単位時間帯毎に重み付けすることにより、前記観測データ長を制御することを特徴とする請求項１から請求項１１までの何れか１項に記載の測定装置。
14. 前記データ長制御手段は、逐次平均処理における忘却係数を設定することにより、前記観測データ長を制御することを特徴とする請求項１から請求項１１までの何れか１項に記載の測定装置。
15. 前記測定処理手段の前段に、空間平均前処理または改良空間平均前処理を実行する前段処理手段を挿入したことを特徴とする請求項１から請求項１４までの何れか１項に記載の測定装置。
16. 前記測定処理手段は、最尤法、Ｃａｐｏｎ法、ＭＵＳＩＣ法、ＥＳＰＲＩＴ、ＭＯＤＥ、ＳＡＧＥおよびＶＥＳＰＡのうちの何れか１つに基づく推定法により、前記未知パラメータを推定することを特徴とする請求項１から請求項１４までの何れか１項に記載の測定装置。
17. 前記測定処理手段は、前処理として、ＥＳＰＲＩＴ、ＶＥＳＰＡおよび独立成分分析のうちの何れか１つに基づくブラインド信号分離処理を実行することを特徴とする請求項１から請求項１４までの何れか１項に記載の測定装置。
18. 前記測定処理手段は、前記ブラインド信号分離処理で分離された信号に対して、空間平均前処理または改良空間平均前処理を実行することを特徴とする請求項１７に記載の測定装置。
19. 前記測定処理手段は、前記ブラインド信号分離処理で分離された信号に対して、モノパルス推定法、ＤＢＦ、最尤法、Ｃａｐｏｎ法、ＭＵＳＩＣ法、ＥＳＰＲＩＴ、ＭＯＤＥ、ＳＡＧＥ、ＶＥＳＰＡのうちの何れか１つに基づく推定法を適用することを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の測定装置。

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