JP3751574B2 - 目標位置探知方法および目標位置探知システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機、船舶などの目標の位置を探知する目標位置探知方法および目標位置探知システムに係わり、さらに詳しくは、送信局から送信された電波が直接受信局に到来する時刻と目標で反射されて受信局に到来時刻の差を用いて、送信局から見た目標と受信局のなす角度および受信局から見た目標と送信局のなす角度を求め、三角測量の原理によって目標の位置を探知する目標位置探知方法および目標位置探知システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の目標位置の特定（探知）方法の一例（従来の方法１）を示す図である。
図において、３０は位置探知の対象物である目標、３１は第一の受信局、３２は第二の受信局、１９は第一の受信局３１と第二の受信局３２を結ぶ基線、４１は第一の受信局３１で測定した目標３０の方位角（即ち、第一の受信局３１から見た目標３０と第二の受信局３２のなす角度）、４２は第二の受信局３２で測定した目標３０の方位角（即ち、第二の受信局３２から見た目標３０と第一の受信局３１のなす角度）である。
従来の方法１は、図９に示すように、第一の受信局３１と第二の受信局３２の２つの受信局を設置し、各受信局において、目標３０が送信する電波を受信して、目標３０の方位角を測定する。
また、第一の受信局３１と第二の受信局３２を結ぶ基線１９の距離は、測量等により既知である。
【０００３】
従って、目標３０の位置を三角形の頂点Ａ、第一の受信局３１の位置を三角形の頂点Ｂ、第二の受信局３２の位置を三角形の頂点Ｃとすると、三角形ＡＢＣにおいて辺ＢＣの長さとその両端の角度が求められることになり、三角測量の原理により頂点Ａに位置を決定することができる。
即ち、基線１９の距離（長さ）、第一の受信局３１で測定した目標３０の方位角４１および第二の受信局３２で測定した目標３０の方位角４２を用いて、三角測量の原理により目標３０の位置を特定（探知）することができる。
【０００４】
また、図１０は、従来の別の方法による目標位置の特定（探知）方法（従来の方法２）を示す図である。
図において、２１は時刻ｔ１における受信局の第一の位置、２２は時刻ｔ２における受信局の第二の位置、３０は位置探知の対象物である目標、２３は時刻ｔ１における受信局の第一の位置２１と時刻ｔ２における受信局の第二の位置２２を結ぶ基線、２４は時刻ｔ１の第一の位置２１において受信局が測定した目標の方位角、２５は時刻ｔ２の第二の位置２２において受信局が測定した目標３０の方位角である。
この従来の方法２においては、受信局は直線（即ち、基線２３）上を移動しながら、時刻ｔ１と時刻ｔ２に目標３０が送信する電波を受信することにより、第一の位置２１および第二の位置２２における目標３０の方位角を測定する。
【０００５】
また、時刻ｔ１における受信局の第一の位置２１と時刻ｔ２における受信局の第二の位置２２を結んだ基線２３の距離も測定できるので、従来の方法１と同様に三角測量の原理により目標３０の位置を特定することができる。
即ち、基線２３の距離（長さ）、第一の位置２１において受信局が測定した目標３０の方位２４および第二の位置２２において受信局が測定した目標３０の方位２５を用いて、三角測量の原理により目標３０の位置を特定（探知）することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法1では、目標３０が電波を送信している必要がある。
また、各受信局間での目標３０の方位角測定を同一時刻に行う必要があるほか、各受信局の位置をあらかじめ知っておく必要があるので、何らかの方法で受信局間の同期を取る必要があった。
また、従来の方法２では、目標３０が電波を送信している必要があると共に、各時刻における移動する受信局の位置を知る必要があるほか、受信局位置を特定（探知）するまでに（時刻ｔ２−時刻ｔ１）の時間を必要とするなどの問題点があった。
【０００７】
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、受信局間での同期を取ることなく、電波を送信していない目標の位置を探知できる目標位置探知方法および目標位置探知システムを提供することを目的とする。
また、電波を送信していない目標の位置探知を、短時間、かつ、高精度に行える目標位置探知方法および目標位置探知システムを提供することを目的とする。
また、電波を送信している目標が海面上にある場合に、目標の位置探知を容易に行える目標位置探知方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る目標位置探知方法は、所定時間で一回転する送信局のアンテナからパルス列信号の電波を位置探知目標および受信局に送信し、上記受信局に直接到来する上記パルス列信号の到来時刻と上記位置探知目標で反射されてから上記受信局に到来する上記パルス列信号の到来時刻との差に基づいて、上記送信局から直接上記受信局に至る第一の経路長と上記送信局から上記位置探知目標を経由して上記受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出し、上記送信局のアンテナが所定時間で一回転することにより生じる振幅変調信号のピーク振幅が上記受信局に直接到来する到来時刻と、上記振幅変調信号のピーク振幅が上記位置探知目標で反射されてから上記受信局に到来する到来時刻との差に基づいて、上記送信局から見た上記位置探知目標と上記受信局のなす第一の角度を求め、上記送信局から送信され、上記位置探知目標で反射して上記受信局に到来する電波に基づいて、上記受信局から見た上記位置探知目標と上記送信局のなす第二の角度を求め、求められた上記経路長差、上記第一の角度および第二の角度を用いて、上記位置探知目標の位置を算出するものである。
【０００９】
また、この発明に係る目標位置探知方法は、上記送信局から直接上記受信局に至る上記第一の経路長は既知であることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明に係る目標位置探知方法は、単位時間に所定の回転数で回転する送信局の指向性アンテナから位置探知目標に振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に上記送信局の無指向性アンテナから上記振幅変調信号の電波を全方位に送信し、上記指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号と、上記無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記送信局から見た上記位置探知目標と上記受信局のなす第一の角度を求め、上記位置探知目標からの反射電波に基づいて、上記受信局から見た上記位置探知目標と上記送信局のなす第二の角度を求め、求められた上記第一の角度、第二の角度および既知の上記送信局と上記受信局間の距離を用いて、上記位置探知目標の位置を算出するものである。
【００１１】
また、この発明に係る目標位置探知方法の送信局より送信される電波はパルス列信号を含み、上記受信局に直接到来する上記パルス列信号の到来時刻と上記位置探知目標で反射されてから上記受信局に到来する上記パルス列信号の到来時刻との差に基づいて、上記送信局から直接上記受信局に至る第一の経路長と上記送信局から上記位置探知目標を経由して上記受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出し、算出された上記経路長差、求められた上記第一の角度および第二の角度を用いて、上記位置探知目標の位置を算出するものである。
【００１２】
また、この発明に係る目標位置探知方法は、単位時間に所定の回転数で回転する第一の送信局の指向性アンテナから位置探知目標に第一の振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に上記第一の送信局の無指向性アンテナから上記第一の振幅変調信号の電波を全方位に送信し、単位時間に所定の回転数で回転する第二の送信局の指向性アンテナから位置探知目標に第二の振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記第二の送信局の上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に上記第二の送信局の無指向性アンテナから上記第二の振幅変調信号の電波を全方位に送信し、上記第一の送信局の指向性アンテナから送信された第一の振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号と、上記第一の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記第一の送信局から見た上記位置探知目標と上記第二の送信局のなす第一の角度を求め、上記第二の送信局の指向性アンテナから送信された第二の振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号と、上記第二の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記第二の送信局から見た上記位置探知目標と上記第一の送信局のなす第二の角度を求め、
求められた上記第一の角度、第二の角度および既知の上記第一の送信局と上記第二の送信局間の距離を用いて、上記位置探知目標の位置を算出するものである。
【００１４】
また、この発明に係る目標位置探知システムは、所定時間で一回転する送信局のアンテナからパルス列信号の電波を位置探知目標および受信局に送信する送信局と、上記位置探知目標で反射される電波と上記送信局から直接到来する電波を受信する受信局であって、上記送信局から直接到来する上記パルス列信号の到来時刻と上記位置探知目標で反射されてから到来する上記パルス列信号の到来時刻との差に基づいて、上記送信局から直接上記受信局に至る第一の経路長と上記送信局から上記位置探知目標を経由して上記受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出する手段と、上記送信局のアンテナが所定時間で一回転することにより生じる振幅変調信号のピーク振幅が上記受信局に直接到来する到来時刻と、上記振幅変調信号のピーク振幅が上記位置探知目標で反射されてから上記受信局に到来する到来時刻との差に基づいて、上記送信局から見た上記位置探知目標と上記受信局のなす第一の角度を求める手段と、上記送信局から送信され、上記位置探知目標で反射して上記受信局に到来する電波に基づいて、上記受信局から見た上記位置探知目標と上記送信局のなす第二の角度を求める手段とを有した受信局とを備え、求められた上記経路長差、上記第一の角度および第二の角度を用いて、上記位置探知目標の位置を算出するものである。
【００１５】
また、この発明に係る目標位置探知システムは、単位時間に所定の回転数で回転する指向性アンテナから位置探知目標に振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に無指向性アンテナから上記振幅変調信号の電波を全方位に送信する送信局と、上記送信局から送信され、上記位置探知目標で反射された電波を受信する受信局であって、上記指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号と、上記無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記送信局から見た上記位置探知目標と上記受信局のなす第一の角度を求める手段と、上記位置探知目標からの反射電波に基づいて、上記受信局から見た上記位置探知目標と上記送信局のなす第二の角度を求める手段とを有した受信局を備え、求められた上記第一の角度、第二の角度および既知の上記送信局と上記受信局間の距離を用いて、上記位置探知目標の位置を算出するものである。
【００１６】
また、この発明に係る目標位置探知システムの送信局は、送信する電波にパルス列信号を含み、上記受信局は、直接到来する上記パルス列信号の到来時刻と上記位置探知目標で反射されてから到来する上記パルス列信号の到来時刻との差に基づいて、上記送信局から直接上記受信局に至る第一の経路長と上記送信局から上記位置探知目標を経由して上記受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出する手段をさらに有し、算出された上記経路長差、求められた上記第一の角度および第二の角度を用いて、上記位置探知目標の位置を算出するものである。
【００１７】
また、この発明に係る目標位置探知システムは、単位時間に所定の回転数で回転する指向性アンテナからら位置探知目標に第一の振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に無指向性アンテナから上記第一の振幅変調信号の電波を全方位に送信する第一の送信局と、単位時間に所定の回転数で回転する指向性アンテナから位置探知目標に第二の振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に無指向性アンテナから上記第二の振幅変調信号の電波を全方位に送信する第二の送信局と、上記第一の送信局および上記第二の送信局から送信され、上記位置探知目標で反射された電波を受信する受信局であって、上記第一の送信局の指向性アンテナから送信された第一の振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射してから受信される受信電波信号と、上記第一の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射してから受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記第一の送信局から見た上記位置探知目標と上記第二の受信局のなす第一の角度を求める手段と、上記第二の送信局の指向性アンテナから送信された第二の振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号と、上記第二の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記第二の送信局から見た上記位置探知目標と上記第一の送信局のなす第二の角度を求める手段を有した受信局とを備え、求められた上記第一の角度、第二の角度および既知の上記第一の送信局と上記第二の送信局間の距離を用いて、上記位置探知目標の位置を算出するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当のものを表す。
実施の形態１．
図１は、実施の形態1による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
図において、１は送信局、２は受信局、３は位置探知目標（以下、単に目標と称す）、４は送信局１から受信局２に直接到来する電波（直接波）、５は送信局１から目標３に送信する電波（送信波）、６は目標３で反射して受信局に到来する電波（目標３からの反射波）、７は受信局２から見た目標３の方位角（即ち、受信局２から見た目標３と送信局１のなす角度）、８は送信局１から見た目標３の方位角（即ち、送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度）である。
なお、送信局１は、アンテナを回転させながらパルス列信号の電波を送信するものとする。
【００１９】
図２は、送信局１から送信されたパルス列信号の電波が直接受信局２に到達する電波（直接波）と、送信局１から送信されたパルス列信号の電波が目標３で反射され、受信局２に到達する電波（反射波）の時刻差を説明するための図である。
図において、（ａ）は送信局１から送信されるパルス列信号の電波、（ｂ）は送信局１から送信され、受信局２に直接到来するパルス列信号の電波、（ｃ）は送信局１から送信され、目標３で反射して受信局２に到来するパルス列信号の電波である。
図２に示すように、送信局１から受信局２に直接到来するパルス列信号の電波（直接波）４と、目標３で反射して受信局２に到来するパルス列信号の電波（目標からの反射波）６とには、その経路長に差があるため、送信されたパルス列の到来時刻にも差が生じ、その時刻差は経路差３００ｍ当たり1μｓとなる。
従って、この時間（即ち、パルス列の到来時刻差）を測定することで、送信局１と受信局２の間の距離と送信局１から目標３を経由して受信局２に至る距離の差である経路差を算出できる。
【００２０】
一方、送信局１のアンテナは所定の回転速度で回転しているため、図３に示すように、受信局２ではアンテナが一回転に要する時間を１周期として、振幅変化する信号として受信される。
即ち、受信局２で受信される電波の強さは、アンテナ一回転毎に振幅のピークが現れる。
図３において、（ａ）は送信局１から送信された電波が目標３で反射して受信局２に到来する反射波であり、（ｂ）は送信局１から送信された電波が直接受信局２に到来する直接波である。
送信局１から受信局２に直接到来する電波（直接波）４の振幅ピークと、目標３で反射して受信局２に到来する電波（目標からの反射波）６の振幅ピークの時間差から、以下の式を計算することで、送信局１から見た目標３と受信局２とのなす角度８が求まる。
角度８ ： ３６０゜ ＝ ΔＴ ： Ｔ
なお、Ｔはアンテナ一回転に要する時間、ΔＴは目標３からの反射波６の振幅がピークになるとき時間と直接波４の振幅がピークになるときの時間との時間差（ピーク振幅時間差）である。
【００２１】
また、受信局２から見た目標３の方位７は、目標３からの反射波６により受信局２で測定可能である。
このように本実施の形態では、送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度８と受信局２から見た目標３と送信局１のなす角度７と、送信局１と受信局２の間の距離と送信局１から目標３を経由して受信局２に至る距離の差（経路差）が求まるので、目標３の位置は作図により算出が可能（即ち、探知が可能）である。
即ち、図１に示すように、目標３の位置を三角形の頂点Ａ、送信局１の位置を三角形の頂点Ｂ、受信局２の位置を三角形の頂点Ｃとする三角形ＡＢＣにおいて、辺ＢＣの両端の角度と、辺ＢＣの長さと辺ＢＡ＋辺ＡＢの長さの差が求められることになり、三角測量の原理により頂点Ａの位置を算出できる。
【００２２】
この方法においては、送信局１の位置も作図により算出が可能であるので、送信局１がアンテナを回転させてパルス列を送信していれば、送信局１は受信局２とは何ら関係の無い設備であっても良い。
また、厳密にはΔＴには経路差による時間差も含まれているが、経路差による時間差はｍｓ（ミリセカンド）オーダー、ΔＴは秒オーダーであるので無視しても差し支えない。
【００２３】
実施の形態２．
上述の実施の形態１による目標位置探知方法では、送信局の位置が不明な場合（送信局と受信局の間の距離が不明な場合）の例を示したが、送信局が地上施設等で位置が既知である場合、即ち、送信局と受信局の間の距離が既知である場合には、もっと容易に目標の位置を特定（探知）できる。
図４は、実施の形態２による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
図において、1は送信局、２は受信局、３は位置探知の対象物である目標、４は送信局１から受信局２に直接到来する電波（直接波）、５は送信局１から目標３に到達する電波（送信波）、６は目標３で反射して受信局２に到来する電波（目標からの反射波）、７は受信局２から見た目標３の方位角（即ち、受信局２から見た目標３と送信局１のなす角度）、８は送信局１から見た目標３の方位角（即ち、送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度）である。
【００２４】
なお、実施の形態１の場合と同様に、送信局１はアンテナを回転させてパルス列を送信するものとする。
従って、実施形態1と同様に、送信局１から受信局２に直接到来する電波４と、目標３で反射して受信局２に到来する電波６のピーク振幅の時間差（ピーク振幅時間差）から、以下の式を計算することで、送信局１から見た目標３と受信局２のなす角８が求まる。
角度８ ： ３６０゜ ＝ ΔＴ ： Ｔ
なお、Ｔはアンテナ一回転に要する時間、ΔＴは目標３からの反射波６の振幅がピークになるとき時間と直接波４の振幅がピークになるときの時間との時間差（ピーク振幅時間差）である。
また受信局２から見た目標３の方位角7は目標３からの反射波６により受信局２で測定可能である。
【００２５】
このように、本実施の形態においては、目標３の位置を三角形の頂点Ａ、送信局１の位置を三角形の頂点Ｂ、受信局２の位置を三角形の頂点Ｃとすると、三角形ＡＢＣにおいて、三角形の２つ角度、即ち、頂点Ｂの角度（送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度８）と頂点Ｃの角度（受信局２から見た目標３と送信局１のなす角度７が求まり、また、１辺ＢＣの長さ（送信局１と受信局２の間の距離）が既知であるので、三角測量の原理により、目標３の位置は作図により容易に算出が可能（即ち、探知が可能）である。
【００２６】
実施の形態３．
また、前述の実施の形態１および２による目標位置探知方法では、送信局が受信局とは無関係な施設を利用した例を示したが、本実施の形態による目標位置探知方法では、ＶＯＲ（超短波全方位無線標識）の原理を用いた送信局を利用することを特徴とする。
図５は、本実施の形態による目標位置探知方法の要領を説明するための図であり、また、図６は、本実施の形態による目標位置探知方法の原理を説明するための図である。
図５において、１は送信局、２は受信局、３は目標、４は送信局１から受信局２に直接到来する電波、５は送信局１から目標３に到達する電波、６は目標で反射して受信局２に到来する電波、７は受信局２から見た目標３と送信局１のなす角度、８は送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度、９は送信局１から見た目標３の北からの方位角（真北方向に対する角度）である。
【００２７】
本実施の形態による目標位置探知方法は、例えば、一秒間に３０回転する送信局１の指向性アンテナから送信される電波信号の位相と、一秒間に３０回全方位に送信を行う送信局１の無指向性アンテナからの送信される電波信号の位相を比較して、その信号の位相差に基づいて送信局１から見た目標３の真北からの方位角９を求めることを特徴とするものである。
本実施の形態においては、送信局１の指向性アンテナは、例えば一秒間に３０回転しながら正弦波状の振幅変調信号の電波を送信しており、送信局１の指向性アンテナが真北を向いた時に、送信局１の無指向性アンテナからも同じ電波を全方位に送信する。
目標３は、指向性アンテナからの電波と無指向性アンテナからの電波の両方の電波を同時刻に受信すると共に、受信した両方の電波を受信局２に反射する。
【００２８】
従って、例えば、送信局１の真北に目標３が位置している場合（送信局１から見た目標３の北からの方位角９が０°の場合）は、目標３で反射され受信局２で受信する無指向性アンテナから信号と指向性アンテナからの信号の間には、図６の（ａ）に示すように、その振幅変調信号の位相差（時間差）はない。
即ち、目標３で反射され、受信局３が受信する無指向性アンテナから信号と指向性アンテナからの信号の間に位相差（時間差）がなければ、送信局１から見た目標３の北からの方位角９は０°であることが判る。
また、送信局１の真南に目標３が位置しておれば（即ち、方位角９が１８０°の方向に目標３が位置しておれば）、目標３で反射され受信局２で受信する無指向性アンテナから信号と指向性アンテナからの信号の間には、図６の（ｃ）に示すように、１８０°の位相差（例えば、指向性アンテナが１秒間に３０回転している場合には、１／３０÷２秒の時間差）がある。
即ち、目標３で反射され、受信局３が受信する無指向性アンテナからの信号と指向性アンテナからの信号の間の位相差が１８０°であれば、送信局１から見た目標３の北からの方位角９は１８０°であることが判る。
【００２９】
同様に、送信局１の真東に目標３が位置しておれば（即ち、方位角９が９０°の方向に目標３が位置しておれば）、目標３で反射され受信局２で受信する無指向性アンテナからの信号と指向性アンテナからの信号の間には、図６の（ｂ）に示すように、９０°の位相差がある。
即ち、目標３で反射され、受信局３が受信する無指向性アンテナから信号と指向性アンテナからの信号の間に位相差が９０°であれば、送信局１から見た目標３の北からの方位角９は９０°であることが判る。
なお、指向性アンテナからの電波信号と指向性アンテナからの電波信号は弁別が可能なように、その周波数は互いに異なっている。
【００３０】
以上のように、本実施の形態においては、例えば、一秒間に３０回転する送信局１の指向性アンテナから送信される電波信号の位相と、一秒間に３０回全方位に送信を行う送信局１の無指向性アンテナからの送信される電波信号の位相を受信局２において比較して、その信号の位相差に基づいて、送信局１から見た目標３の真北からの方位９を求めることができる。
このように、目標３からの反射波の振幅変調の位相差には、送信局から見た目標の方位角９の情報が含まれており、目標３からの反射波の位相差を検知することにより角度９は容易に求められる。
送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度８は、（９０°−角度８）であるので、角度８はすぐに求まる。
【００３１】
また、受信局２から見た目標３の方位７は、実施の形態２あるいは３の場合と同様に、目標３からの反射波６により受信局２で測定可能である。
なお、上述の説明では、基準となる方位を真北にした場合について述べているが、送信局と受信局の間で予め基準とする方位を決めておけば、基準方位は真北に限定されるものではない。
また、指向性アンテナが１秒間に３０回転する場合について説明しているが、所定の比較的高い回転速度であればよく、これに限定されるものではない。
【００３２】
いま、送信局１および受信局２の間の距離が既知であるとすると、本実施の形態においても、目標３の位置を三角形の頂点Ａ、送信局１の位置を三角形の頂点Ｂ、受信局２の位置を三角形の頂点Ｃとすると、三角形ＡＢＣにおいて、三角形の２つ角度、即ち、頂点Ｂの角度（送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度８）と頂点Ｃの角度（受信局２から見た目標３と送信局１のなす角度７が求まり、１辺ＢＣの長さ（送信局１と受信局２の間の距離）が既知であるので、三角測量の原理により、目標３の位置は作図により算出が可能である。
【００３３】
前述の実施の形態１あるいは２においては、送信局１のアンテナ１回転に要する時間は通常数秒以上のとなる場合が多く、測定に時間がかかるため目標位置の探知精度が悪くなる可能性がある。
例えば、アンテナが１２秒で１回転し、目標３と受信局２が６８０ｍ／ｓ（マッハ２）で接近する方向に移動していると仮定すると、１２秒間では約１６ｋｍの相対位置変化が生じる。
送信局１、受信局２および目標３間の距離が近接していた場合、お互いの相対方位の関係も大きく変化するので、目標位置の探知精度が悪くなる。
これに対して、本実施の形態では、アンテナの回転速度が高いため、短時間、かつ、高精度な目標位置の探知が可能となる。
また、送信局が高速で移動する場合でも用いることができる。
【００３４】
実施の形態４．
前述の実施の形態３では、送信局の位置が既知の場合（送信局と受信局の間の距離が既知の場合）を示したが、送信局１の位置が未知の場合でも目標の位置が特定できる。
ただし、送信局１から送信する送信波は、パルス列の送信を行う必要がある。
そして実施の形態1の場合と同様に、送信局１からと受信局２に直接到来する電波４と、目標３で反射して受信局２に到来する電波６との時間差（パルス列の到来時刻差）から経路差（即ち、送信局１と受信局２の間の距離と送信局１から目標３を経由して受信局２に至る距離の差）を算出する。
なお、本実施の形態においても、実施の形態３と同様に、送信局１の指向性アンテナは、例えば、一秒間に３０回転しながら正弦波状の振幅変調信号の電波を送信しており、送信局１の指向性アンテナが真北を向いた時に、送信局１の無指向性アンテナから同じ電波を全方位に送信する。
目標３は指向性アンテナからの電波と指向性アンテナからの電波の両方の電波を同時刻に受信すると共に、目標３は受信した両方の電波を受信局２に反射する。
【００３５】
そして、受信局２において、一秒間に３０回転する送信局１の指向性アンテナから送信される電波信号の位相と、一秒間に３０回全方位に送信を行う送信局１の無指向性アンテナからの送信される電波信号の位相を比較し、その比較結果の位相差に基づいて、送信局１から見た目標３の真北からの方位角９を求めることができる。
送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度８は、（９０°−角度９）であるので、角度８はすぐに求まる。
また、受信局２から見た目標３の方位角７は、実施の形態２あるいは３の場合と同様に、目標３からの反射波６により受信局２で測定可能である。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態においても、目標３の位置を三角形の頂点Ａ、送信局１の位置を三角形の頂点Ｂ、受信局２の位置を三角形の頂点Ｃとする三角形ＡＢＣにおいて、辺ＢＣの両端の角度（即ち、送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度８と受信局２から見た目標３と送信局１のなす角度７）と、辺ＢＣの長さと（辺ＢＡの長さ＋辺ＡＢの長さ）の差が求められるので、三角測量の原理により頂点Ａの位置（即ち、目標３の位置）を算出することができる。
【００３７】
なお、実施の形態１と実施の形態４との主な相違点について、以下に説明しておく。
まず、送信局１については、実施の形態１では、実施の形態１による発明とは関係のない送信源、例えば、民間の気象レーダや航空路完成レーダを利用できる。
これに対して、本実施の形態では、ＶＯＲ（超短波全方位無線標識）の原理を用いた送信機を送信局として使用し、所定のルールで変調をかけた電波を送信する。
次に、アンテナ回転数については、実施の形態１では通常１０〜４ｒｐｍであるが、実施の形態４では１８００ｒｐｍである。
また、角度の求め方については、実施の形態１では、図３のピーク振幅の時間差から図１の角度８を計算する。
これに対して、実施の形態４では、まず、図５の角度９を実施の形態３による方法で求め、次に送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度８を求める。
一方、受信局２において、受信する目標３からの反射波により受信局２と目標３と受信局２と受信局１のなす角度７を計測して求める。
その結果、実施の形態１による目標位置探知方法は、送信局が高速移動している場合には探知精度は粗いが、実施の形態４による目標位置探知方法では、送信局１の位置が未知で、かつ、送信局が高速移動の場合でも良好な精度で目標位置の探知が行える。
【００３８】
実施の形態５．
本実施の形態による目標探知方法は、上述の実施の形態４において、さらに、送信局１とは別の第二の送信局を設置したことを特徴とする。
図７において、１は第一の送信局、１０は第二送信局、２は受信局、３は位置探知を行う対象物である目標、５は第一の送信局１から送信され目標３に到達する電波、１１は第二の送信局１０から送信され目標３に到達する電波、６は電波５が目標３で反射して受信局２に到来する電波、１２は電波１１が目標３で反射して受信局２に到来する電波、７は第二の送信局１０から見た目標３と第一の送信局１のなす角度、８は第一の送信局１から見た目標３と第二の送信局１０のなす角度、９は第一の送信局１から見た目標３の北からの方位角、１３は第二の送信局１０から見た目標３の北からの方位角、１４は第一の送信局１と第二の送信局１０を結ぶ基線である。
【００３９】
なお、実施の形態３と同様に、第一の送信局１および第二の送信局１０の指向性アンテナは、例えば一秒間に３０回転しながら正弦波状の振幅変調信号の電波を送信している。
そして、それぞれの送信局では、指向性アンテナが真北を向いた時に、無指向性アンテナからも同じ電波を全方位に送信する。
目標３は第一の送信局１および第二の送信局１０の指向性アンテナからの電波と無指向性アンテナからの電波の両方の電波を同時刻に受信すると共に、目標３は受信した電波を受信局２に反射する。
【００４０】
目標３からの反射波の振幅変調の位相差には、第一の送信局１から見た目標３の北から方位角９および第二の送信局１０から見た目標３の北からの方位角１３の情報が含まれており、受信局２において角度９および角度１３の測定が可能である。
角度９および角度１３が求まれば、第一の送信局１から見た目標３と第二の送信局１０のなす角度８および第二の送信局１０から見た目標３と第一の送信局１のなす角度７は容易に求まる。
いま、送信局１および受信局の間の距離が既知であるとすると、本実施の形態においても、図７に示すように、目標３の位置を三角形の頂点Ａ、第一の送信局１の位置を三角形の頂点Ｂ、第二の送信局１０の位置を三角形の頂点Ｃとする三角形ＡＢＣにおいて、三角形の２つ角度、即ち、頂点Ｂの角度（角度８）と頂点Ｃの角度（角度７）が求まり、１辺ＢＣの長さ（第一の送信局１と第二の送信局１０間の距離、即ち、基線１４の長さ）が既知であるので、三角測量の原理により、目標３の位置は作図により算出が可能である。
本実施の形態においては、目標３で反射され受信局２に到来する電波の位相差を求めるだけよく、電波の到来方向を測定する必要が無い。
そのため受信局２の設備は簡易なもので済む。
【００４１】
発明の参考例
また、前述した実施形態１から５においては、送信局から直接受信局に到来する電波（直接波）と、送信局から送信され、目標で反射して受信局に到来する電波（反射波）を用いて、三角測量の原理で目標の位置を算出したが、反射電波の代わりに方位が既知のものを利用しても良い。
例えば、この発明の参考例を示す図８において、１５は海面、２は受信局、３は艦船等の水上の目標、１６は受信局から海面におろした垂線、１７は受信局２から見た目標３と垂線１６のなす角である。
また、垂線に沿った受信局２の高さは電波高度計などによりあらかじめ測定しておく。
艦船等の水上の目標であれば、必ず海面上に存在するため、目標３、海面１５、受信局２により直角三角形ができる。
あとは受信局２から見た目標３と垂線１６のなす角１７と、垂線に沿った受信局２の高さがわかれば、作図により目標の位置が算出できる。
ただし、目標３が電波を送信していること、艦船等の海面上に存在する目標であることが必要である。
【００４２】
なお、この参考例においては、目標３が送信する電波の到来方位を測定して、三角測量の原理で目標の位置を特定したが、電波の代わりに目標３が放射する赤外線や光の到来方位を測定しても良い。
電波よりも波長が短いため角度分解能が良くなるため、目標位置（距離）測定精度も良くなる。
【００４３】
【発明の効果】
この発明による目標位置探知方法は、所定時間で一回転する送信局のアンテナからパルス列信号の電波を位置探知目標および受信局に送信し、受信局に直接到来するパルス列信号の到来時刻と位置探知目標で反射されてから受信局に到来するパルス列信号の到来時刻との差に基づいて、送信局から直接受信局に至る第一の経路長と送信局から位置探知目標を経由して受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出し、送信局のアンテナが所定時間で一回転することにより生じる振幅変調信号のピーク振幅が受信局に直接到来する到来時刻と、振幅変調信号のピーク振幅が位置探知目標で反射されてから受信局に到来する到来時刻との差に基づいて、送信局から見た位置探知目標と受信局のなす第一の角度を求め、送信局から送信され、位置探知目標で反射して受信局に到来する電波に基づいて、受信局から見た位置探知目標と送信局のなす第二の角度を求め、求められた経路長差、第一の角度および第二の角度を用いて、位置探知目標の位置を算出するので、送信局と受信局の間の距離が未知であっても、三角測量の原理により自ら電波を送信していない位置探知目標の位置を容易に探知することが可能な目標位置探知方法を提供できる。
【００４４】
また、この発明による目標位置探知方法は、送信局から直接受信局に至る第一の経路長は既知であるので、経路長差を求める必要がなく、三角測量の原理により自ら電波を送信していない位置探知目標の位置をさらに容易に探知することが可能な目標位置探知方法を提供できる。
【００４５】
また、この発明による目標位置探知方法は、単位時間に所定の回転数で回転する送信局の指向性アンテナから位置探知目標に振幅変調信号の電波を送信すると共に、指向性アンテナが所定の方位を向いた時に送信局の無指向性アンテナから振幅変調信号の電波を全方位に送信し、指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号と、無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、送信局から見た位置探知目標と受信局のなす第一の角度を求め、位置探知目標からの反射電波に基づいて、受信局から見た位置探知目標と送信局のなす第二の角度を求め、求められた第一の角度、第二の角度および既知の送信局と受信局間の距離を用いて、位置探知目標の位置を算出するので、三角測量の原理により自ら電波を送信していない探知位置目標の位置を、短時間、かつ、高精度に探知することが可能な目標位置探知方法を提供できる。
【００４６】
また、この発明による目標位置探知方法の送信局より送信される電波はパルス列信号を含み、受信局に直接到来するパルス列信号の到来時刻と位置探知目標で反射されてから受信局に到来するパルス列信号の到来時刻との差に基づいて、送信局から直接受信局に至る第一の経路長と送信局から位置探知目標を経由して受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出し、算出された経路長差、求められた第一の角度および第二の角度を用いて、位置探知目標の位置を算出するので、送信局と受信局の間の距離が未知であっても、三角測量の原理により自ら電波を送信していない位置探知目標の位置を短時間、かつ、高精度に探知することが可能な目標位置探知方法を提供できる。
【００４７】
また、この発明による目標位置探知方法は、単位時間に所定の回転数で回転する第一の送信局の指向性アンテナから位置探知目標に第一の振幅変調信号の電波を送信すると共に、指向性アンテナが所定の方位を向いた時に第一の送信局の無指向性アンテナから第一の振幅変調信号の電波を全方位に送信し、単位時間に所定の回転数で回転する第二の送信局の指向性アンテナから位置探知目標に第二の振幅変調信号の電波を送信すると共に、第二の送信局の上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に第二の送信局の無指向性アンテナから第二の振幅変調信号の電波を全方位に送信し、第一の送信局の指向性アンテナから送信された第一の振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号と、第一の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、第一の送信局から見た位置探知目標と第二の送信局のなす第一の角度を求め、第二の送信局の指向性アンテナから送信された第二の振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号と、上記第二の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、第二の送信局から見た位置探知目標と第一の送信局のなす第二の角度を求め、求められた第一の角度、第二の角度および既知の第一の送信局と第二の送信局間の距離を用いて、位置探知目標の位置を算出するので、第一の送信局および第二の送信局における指向性アンテナおよび無指向性アンテナから送信され、位置探知目標で反射されて受信局に到来する電波の位相差を求めるだけで、第一の送信局から見た位置探知目標と第二の送信局のなす第一の角度と第二の送信局から見た位置探知目標と第一の送信局のなす第二の角度が求められ、また、第一の送信局と第二の送信局間の距離は既知であるので、三角測量の原理により容易に自ら電波を送信しない位置探知目標の位置を探知できると共に、受信局における電波の到来方向を測定する必要がなく、受信局の設備も簡便にすることが可能な目標位置探知方法を提供できる。
【００４９】
また、この発明による目標位置探知システムは、所定時間で一回転する送信局のアンテナからパルス列信号の電波を位置探知目標および受信局に送信する送信局と、位置探知目標で反射される電波と送信局から直接到来する電波を受信する受信局であって、送信局から直接到来する上記パルス列信号の到来時刻と位置探知目標で反射されてから到来する上記パルス列信号の到来時刻との差に基づいて、送信局から直接上記受信局に至る第一の経路長と送信局から上記位置探知目標を経由して受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出する手段と、送信局のアンテナが所定時間で一回転することにより生じる振幅変調信号のピーク振幅が受信局に直接到来する到来時刻と、振幅変調信号のピーク振幅が上記位置探知目標で反射されてから受信局に到来する到来時刻との差に基づいて、送信局から見た位置探知目標と受信局のなす第一の角度を求める手段と、送信局から送信され、位置探知目標で反射して受信局に到来する電波に基づいて、受信局から見た位置探知目標と送信局のなす第二の角度を求める手段とを有した受信局とを備え、求められた経路長差、上記第一の角度および第二の角度を用いて、位置探知目標の位置を算出するので、送信局と受信局の間の距離が未知であっても、三角測量の原理により自ら電波を送信していない位置探知目標の位置を容易に探知することが可能な目標位置探知システムを提供できる。
【００５０】
また、この発明による目標位置探知システムは、単位時間に所定の回転数で回転する指向性アンテナから位置探知目標に振幅変調信号の電波を送信すると共に、指向性アンテナが所定の方位を向いた時に無指向性アンテナから上記振幅変調信号の電波を全方位に送信する送信局と、送信局から送信され、位置探知目標で反射された電波を受信する受信局であって、指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号と、無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、送信局から見た位置探知目標と受信局のなす第一の角度を求める手段と、位置探知目標からの反射電波に基づいて、受信局から見た位置探知目標と送信局のなす第二の角度を求める手段とを有した受信局を備え、求められた第一の角度、第二の角度および既知の送信局と受信局間の距離を用いて、位置探知目標の位置を算出するので、三角測量の原理により自ら電波を送信していない探知位置目標の位置を、短時間、かつ、高精度に探知することが可能な目標位置探知システムを提供できる。
【００５１】
また、この発明による目標位置探知システムの送信局は、送信する電波にパルス列信号を含み、受信局は、直接到来するパルス列信号の到来時刻と位置探知目標で反射されてから到来するパルス列信号の到来時刻との差に基づいて、送信局から直接受信局に至る第一の経路長と送信局から位置探知目標を経由して受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出する手段をさらに有し、算出された経路長差、求められた第一の角度および第二の角度を用いて、位置探知目標の位置を算出するので、送信局と受信局の間の距離が未知であっても、三角測量の原理により自ら電波を送信していない位置探知目標の位置を短時間、かつ、高精度に探知することが可能な目標位置探知システムを提供できる。
【００５２】
また、この発明による目標位置探知システムは、単位時間に所定の回転数で回転する指向性アンテナからら位置探知目標に第一の振幅変調信号の電波を送信すると共に、指向性アンテナが所定の方位を向いた時に無指向性アンテナから上記第一の振幅変調信号の電波を全方位に送信する第一の送信局と、単位時間に所定の回転数で回転する指向性アンテナから位置探知目標に第二の振幅変調信号の電波を送信すると共に、指向性アンテナが所定の方位を向いた時に無指向性アンテナから第二の振幅変調信号の電波を全方位に送信する第二の送信局と、第一の送信局および第二の送信局から送信され、位置探知目標で反射された電波を受信する受信局であって、第一の送信局の指向性アンテナから送信された第一の振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射してから受信される受信電波信号と、第一の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射してから受信される受信電波信号との位相差に基づいて、第一の送信局から見た位置探知目標と第二の受信局のなす第一の角度を求める手段と、第二の送信局の指向性アンテナから送信された第二の振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号と、第二の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、第二の送信局から見た位置探知目標と第一の送信局のなす第二の角度を求める手段を有した受信局とを備え、求められた第一の角度、第二の角度および既知の第一の送信局と第二の送信局間の距離を用いて、位置探知目標の位置を算出するので、第一の送信局および第二の送信局における指向性アンテナおよび無指向性アンテナから送信され、位置探知目標で反射されて受信局に到来する電波の位相差を求めるだけで、第一の送信局から見た位置探知目標と第二の送信局のなす第一の角度と第二の送信局から見た位置探知目標と第一の送信局のなす第二の角度が求められ、また、第一の送信局と第二の送信局間の距離は既知であるので、三角測量の原理により容易に自ら電波を送信しない位置探知目標の位置を探知できると共に、受信局における電波の到来方向を測定する必要がなく、受信局の設備も簡便にすることが可能な目標位置探知システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施形態1による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
【図２】 この発明の実施形態1における送信局から送信されるパルス列信号の電波が、受信局へ直接到来する時刻と位置探知目標で反射されて、受信局へ直接到来する時刻の時刻差を説明するための図である。
【図３】 この発明の実施形態1における送信局の回転するアンテナにより振幅変化の生じた電波が、受信局へ直接到来する時刻と位置探知目標で反射されて、受信局へ直接到来する時刻の時刻差を説明するための図である。
【図４】 この発明の実施形態２による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
【図５】 この発明の実施形態３による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
【図６】 この発明の実施形態３による目標位置探知方法の原理を説明するための図である。
【図７】 この発明の実施形態５による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
【図８】 この発明の参考例による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
【図９】 従来の方法１による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
【図１０】 従来の方法２による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機、船舶などの目標の位置を探知する目標位置探知方法および目標位置探知システムに係わり、さらに詳しくは、送信局から送信された電波が直接受信局に到来する時刻と目標で反射されて受信局に到来時刻の差を用いて、送信局から見た目標と受信局のなす角度および受信局から見た目標と送信局のなす角度を求め、三角測量の原理によって目標の位置を探知する目標位置探知方法および目標位置探知システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の目標位置の特定（探知）方法の一例（従来の方法１）を示す図である。
図において、３０は位置探知の対象物である目標、３１は第一の受信局、３２は第二の受信局、１９は第一の受信局３１と第二の受信局３２を結ぶ基線、４１は第一の受信局３１で測定した目標３０の方位角（即ち、第一の受信局３１から見た目標３０と第二の受信局３２のなす角度）、４２は第二の受信局３２で測定した目標３０の方位角（即ち、第二の受信局３２から見た目標３０と第一の受信局３１のなす角度）である。
従来の方法１は、図９に示すように、第一の受信局３１と第二の受信局３２の２つの受信局を設置し、各受信局において、目標３０が送信する電波を受信して、目標３０の方位角を測定する。
また、第一の受信局３１と第二の受信局３２を結ぶ基線１９の距離は、測量等により既知である。
【０００３】
従って、目標３０の位置を三角形の頂点Ａ、第一の受信局３１の位置を三角形の頂点Ｂ、第二の受信局３２の位置を三角形の頂点Ｃとすると、三角形ＡＢＣにおいて辺ＢＣの長さとその両端の角度が求められることになり、三角測量の原理により頂点Ａに位置を決定することができる。
即ち、基線１９の距離（長さ）、第一の受信局３１で測定した目標３０の方位角４１および第二の受信局３２で測定した目標３０の方位角４２を用いて、三角測量の原理により目標３０の位置を特定（探知）することができる。
【０００４】
また、図１０は、従来の別の方法による目標位置の特定（探知）方法（従来の方法２）を示す図である。
図において、２１は時刻ｔ１における受信局の第一の位置、２２は時刻ｔ２における受信局の第二の位置、３０は位置探知の対象物である目標、２３は時刻ｔ１における受信局の第一の位置２１と時刻ｔ２における受信局の第二の位置２２を結ぶ基線、２４は時刻ｔ１の第一の位置２１において受信局が測定した目標の方位角、２５は時刻ｔ２の第二の位置２２において受信局が測定した目標３０の方位角である。
この従来の方法２においては、受信局は直線（即ち、基線２３）上を移動しながら、時刻ｔ１と時刻ｔ２に目標３０が送信する電波を受信することにより、第一の位置２１および第二の位置２２における目標３０の方位角を測定する。
【０００５】
また、時刻ｔ１における受信局の第一の位置２１と時刻ｔ２における受信局の第二の位置２２を結んだ基線２３の距離も測定できるので、従来の方法１と同様に三角測量の原理により目標３０の位置を特定することができる。
即ち、基線２３の距離（長さ）、第一の位置２１において受信局が測定した目標３０の方位２４および第二の位置２２において受信局が測定した目標３０の方位２５を用いて、三角測量の原理により目標３０の位置を特定（探知）することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法1では、目標３０が電波を送信している必要がある。
また、各受信局間での目標３０の方位角測定を同一時刻に行う必要があるほか、各受信局の位置をあらかじめ知っておく必要があるので、何らかの方法で受信局間の同期を取る必要があった。
また、従来の方法２では、目標３０が電波を送信している必要があると共に、各時刻における移動する受信局の位置を知る必要があるほか、受信局位置を特定（探知）するまでに（時刻ｔ２−時刻ｔ１）の時間を必要とするなどの問題点があった。
【０００７】
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、受信局間での同期を取ることなく、電波を送信していない目標の位置を探知できる目標位置探知方法および目標位置探知システムを提供することを目的とする。
また、電波を送信していない目標の位置探知を、短時間、かつ、高精度に行える目標位置探知方法および目標位置探知システムを提供することを目的とする。
また、電波を送信している目標が海面上にある場合に、目標の位置探知を容易に行える目標位置探知方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る目標位置探知方法は、所定時間で一回転する送信局のアンテナからパルス列信号の電波を位置探知目標および受信局に送信し、上記受信局に直接到来する上記パルス列信号の到来時刻と上記位置探知目標で反射されてから上記受信局に到来する上記パルス列信号の到来時刻との差に基づいて、上記送信局から直接上記受信局に至る第一の経路長と上記送信局から上記位置探知目標を経由して上記受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出し、上記送信局のアンテナが所定時間で一回転することにより生じる振幅変調信号のピーク振幅が上記受信局に直接到来する到来時刻と、上記振幅変調信号のピーク振幅が上記位置探知目標で反射されてから上記受信局に到来する到来時刻との差に基づいて、上記送信局から見た上記位置探知目標と上記受信局のなす第一の角度を求め、上記送信局から送信され、上記位置探知目標で反射して上記受信局に到来する電波に基づいて、上記受信局から見た上記位置探知目標と上記送信局のなす第二の角度を求め、求められた上記経路長差、上記第一の角度および第二の角度を用いて、上記位置探知目標の位置を算出するものである。
【０００９】
また、この発明に係る目標位置探知方法は、上記送信局から直接上記受信局に至る上記第一の経路長は既知であることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明に係る目標位置探知方法は、単位時間に所定の回転数で回転する送信局の指向性アンテナから位置探知目標に振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に上記送信局の無指向性アンテナから上記振幅変調信号の電波を全方位に送信し、上記指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号と、上記無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記送信局から見た上記位置探知目標と上記受信局のなす第一の角度を求め、上記位置探知目標からの反射電波に基づいて、上記受信局から見た上記位置探知目標と上記送信局のなす第二の角度を求め、求められた上記第一の角度、第二の角度および既知の上記送信局と上記受信局間の距離を用いて、上記位置探知目標の位置を算出するものである。
【００１１】
また、この発明に係る目標位置探知方法の送信局より送信される電波はパルス列信号を含み、上記受信局に直接到来する上記パルス列信号の到来時刻と上記位置探知目標で反射されてから上記受信局に到来する上記パルス列信号の到来時刻との差に基づいて、上記送信局から直接上記受信局に至る第一の経路長と上記送信局から上記位置探知目標を経由して上記受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出し、算出された上記経路長差、求められた上記第一の角度および第二の角度を用いて、上記位置探知目標の位置を算出するものである。
【００１２】
また、この発明に係る目標位置探知方法は、単位時間に所定の回転数で回転する第一の送信局の指向性アンテナから位置探知目標に第一の振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に上記第一の送信局の無指向性アンテナから上記第一の振幅変調信号の電波を全方位に送信し、単位時間に所定の回転数で回転する第二の送信局の指向性アンテナから位置探知目標に第二の振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記第二の送信局の上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に上記第二の送信局の無指向性アンテナから上記第二の振幅変調信号の電波を全方位に送信し、上記第一の送信局の指向性アンテナから送信された第一の振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号と、上記第一の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記第一の送信局から見た上記位置探知目標と上記第二の送信局のなす第一の角度を求め、上記第二の送信局の指向性アンテナから送信された第二の振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号と、上記第二の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記第二の送信局から見た上記位置探知目標と上記第一の送信局のなす第二の角度を求め、
求められた上記第一の角度、第二の角度および既知の上記第一の送信局と上記第二の送信局間の距離を用いて、上記位置探知目標の位置を算出するものである。
【００１４】
また、この発明に係る目標位置探知システムは、所定時間で一回転する送信局のアンテナからパルス列信号の電波を位置探知目標および受信局に送信する送信局と、上記位置探知目標で反射される電波と上記送信局から直接到来する電波を受信する受信局であって、上記送信局から直接到来する上記パルス列信号の到来時刻と上記位置探知目標で反射されてから到来する上記パルス列信号の到来時刻との差に基づいて、上記送信局から直接上記受信局に至る第一の経路長と上記送信局から上記位置探知目標を経由して上記受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出する手段と、上記送信局のアンテナが所定時間で一回転することにより生じる振幅変調信号のピーク振幅が上記受信局に直接到来する到来時刻と、上記振幅変調信号のピーク振幅が上記位置探知目標で反射されてから上記受信局に到来する到来時刻との差に基づいて、上記送信局から見た上記位置探知目標と上記受信局のなす第一の角度を求める手段と、上記送信局から送信され、上記位置探知目標で反射して上記受信局に到来する電波に基づいて、上記受信局から見た上記位置探知目標と上記送信局のなす第二の角度を求める手段とを有した受信局とを備え、求められた上記経路長差、上記第一の角度および第二の角度を用いて、上記位置探知目標の位置を算出するものである。
【００１５】
また、この発明に係る目標位置探知システムは、単位時間に所定の回転数で回転する指向性アンテナから位置探知目標に振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に無指向性アンテナから上記振幅変調信号の電波を全方位に送信する送信局と、上記送信局から送信され、上記位置探知目標で反射された電波を受信する受信局であって、上記指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号と、上記無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記送信局から見た上記位置探知目標と上記受信局のなす第一の角度を求める手段と、上記位置探知目標からの反射電波に基づいて、上記受信局から見た上記位置探知目標と上記送信局のなす第二の角度を求める手段とを有した受信局を備え、求められた上記第一の角度、第二の角度および既知の上記送信局と上記受信局間の距離を用いて、上記位置探知目標の位置を算出するものである。
【００１６】
また、この発明に係る目標位置探知システムの送信局は、送信する電波にパルス列信号を含み、上記受信局は、直接到来する上記パルス列信号の到来時刻と上記位置探知目標で反射されてから到来する上記パルス列信号の到来時刻との差に基づいて、上記送信局から直接上記受信局に至る第一の経路長と上記送信局から上記位置探知目標を経由して上記受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出する手段をさらに有し、算出された上記経路長差、求められた上記第一の角度および第二の角度を用いて、上記位置探知目標の位置を算出するものである。
【００１７】
また、この発明に係る目標位置探知システムは、単位時間に所定の回転数で回転する指向性アンテナからら位置探知目標に第一の振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に無指向性アンテナから上記第一の振幅変調信号の電波を全方位に送信する第一の送信局と、単位時間に所定の回転数で回転する指向性アンテナから位置探知目標に第二の振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に無指向性アンテナから上記第二の振幅変調信号の電波を全方位に送信する第二の送信局と、上記第一の送信局および上記第二の送信局から送信され、上記位置探知目標で反射された電波を受信する受信局であって、上記第一の送信局の指向性アンテナから送信された第一の振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射してから受信される受信電波信号と、上記第一の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射してから受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記第一の送信局から見た上記位置探知目標と上記第二の受信局のなす第一の角度を求める手段と、上記第二の送信局の指向性アンテナから送信された第二の振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号と、上記第二の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記第二の送信局から見た上記位置探知目標と上記第一の送信局のなす第二の角度を求める手段を有した受信局とを備え、求められた上記第一の角度、第二の角度および既知の上記第一の送信局と上記第二の送信局間の距離を用いて、上記位置探知目標の位置を算出するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当のものを表す。
実施の形態１．
図１は、実施の形態1による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
図において、１は送信局、２は受信局、３は位置探知目標（以下、単に目標と称す）、４は送信局１から受信局２に直接到来する電波（直接波）、５は送信局１から目標３に送信する電波（送信波）、６は目標３で反射して受信局に到来する電波（目標３からの反射波）、７は受信局２から見た目標３の方位角（即ち、受信局２から見た目標３と送信局１のなす角度）、８は送信局１から見た目標３の方位角（即ち、送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度）である。
なお、送信局１は、アンテナを回転させながらパルス列信号の電波を送信するものとする。
【００１９】
図２は、送信局１から送信されたパルス列信号の電波が直接受信局２に到達する電波（直接波）と、送信局１から送信されたパルス列信号の電波が目標３で反射され、受信局２に到達する電波（反射波）の時刻差を説明するための図である。
図において、（ａ）は送信局１から送信されるパルス列信号の電波、（ｂ）は送信局１から送信され、受信局２に直接到来するパルス列信号の電波、（ｃ）は送信局１から送信され、目標３で反射して受信局２に到来するパルス列信号の電波である。
図２に示すように、送信局１から受信局２に直接到来するパルス列信号の電波（直接波）４と、目標３で反射して受信局２に到来するパルス列信号の電波（目標からの反射波）６とには、その経路長に差があるため、送信されたパルス列の到来時刻にも差が生じ、その時刻差は経路差３００ｍ当たり1μｓとなる。
従って、この時間（即ち、パルス列の到来時刻差）を測定することで、送信局１と受信局２の間の距離と送信局１から目標３を経由して受信局２に至る距離の差である経路差を算出できる。
【００２０】
一方、送信局１のアンテナは所定の回転速度で回転しているため、図３に示すように、受信局２ではアンテナが一回転に要する時間を１周期として、振幅変化する信号として受信される。
即ち、受信局２で受信される電波の強さは、アンテナ一回転毎に振幅のピークが現れる。
図３において、（ａ）は送信局１から送信された電波が目標３で反射して受信局２に到来する反射波であり、（ｂ）は送信局１から送信された電波が直接受信局２に到来する直接波である。
送信局１から受信局２に直接到来する電波（直接波）４の振幅ピークと、目標３で反射して受信局２に到来する電波（目標からの反射波）６の振幅ピークの時間差から、以下の式を計算することで、送信局１から見た目標３と受信局２とのなす角度８が求まる。
角度８ ： ３６０゜ ＝ ΔＴ ： Ｔ
なお、Ｔはアンテナ一回転に要する時間、ΔＴは目標３からの反射波６の振幅がピークになるとき時間と直接波４の振幅がピークになるときの時間との時間差（ピーク振幅時間差）である。
【００２１】
また、受信局２から見た目標３の方位７は、目標３からの反射波６により受信局２で測定可能である。
このように本実施の形態では、送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度８と受信局２から見た目標３と送信局１のなす角度７と、送信局１と受信局２の間の距離と送信局１から目標３を経由して受信局２に至る距離の差（経路差）が求まるので、目標３の位置は作図により算出が可能（即ち、探知が可能）である。
即ち、図１に示すように、目標３の位置を三角形の頂点Ａ、送信局１の位置を三角形の頂点Ｂ、受信局２の位置を三角形の頂点Ｃとする三角形ＡＢＣにおいて、辺ＢＣの両端の角度と、辺ＢＣの長さと辺ＢＡ＋辺ＡＢの長さの差が求められることになり、三角測量の原理により頂点Ａの位置を算出できる。
【００２２】
この方法においては、送信局１の位置も作図により算出が可能であるので、送信局１がアンテナを回転させてパルス列を送信していれば、送信局１は受信局２とは何ら関係の無い設備であっても良い。
また、厳密にはΔＴには経路差による時間差も含まれているが、経路差による時間差はｍｓ（ミリセカンド）オーダー、ΔＴは秒オーダーであるので無視しても差し支えない。
【００２３】
実施の形態２．
上述の実施の形態１による目標位置探知方法では、送信局の位置が不明な場合（送信局と受信局の間の距離が不明な場合）の例を示したが、送信局が地上施設等で位置が既知である場合、即ち、送信局と受信局の間の距離が既知である場合には、もっと容易に目標の位置を特定（探知）できる。
図４は、実施の形態２による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
図において、1は送信局、２は受信局、３は位置探知の対象物である目標、４は送信局１から受信局２に直接到来する電波（直接波）、５は送信局１から目標３に到達する電波（送信波）、６は目標３で反射して受信局２に到来する電波（目標からの反射波）、７は受信局２から見た目標３の方位角（即ち、受信局２から見た目標３と送信局１のなす角度）、８は送信局１から見た目標３の方位角（即ち、送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度）である。
【００２４】
なお、実施の形態１の場合と同様に、送信局１はアンテナを回転させてパルス列を送信するものとする。
従って、実施形態1と同様に、送信局１から受信局２に直接到来する電波４と、目標３で反射して受信局２に到来する電波６のピーク振幅の時間差（ピーク振幅時間差）から、以下の式を計算することで、送信局１から見た目標３と受信局２のなす角８が求まる。
角度８ ： ３６０゜ ＝ ΔＴ ： Ｔ
なお、Ｔはアンテナ一回転に要する時間、ΔＴは目標３からの反射波６の振幅がピークになるとき時間と直接波４の振幅がピークになるときの時間との時間差（ピーク振幅時間差）である。
また受信局２から見た目標３の方位角7は目標３からの反射波６により受信局２で測定可能である。
【００２５】
このように、本実施の形態においては、目標３の位置を三角形の頂点Ａ、送信局１の位置を三角形の頂点Ｂ、受信局２の位置を三角形の頂点Ｃとすると、三角形ＡＢＣにおいて、三角形の２つ角度、即ち、頂点Ｂの角度（送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度８）と頂点Ｃの角度（受信局２から見た目標３と送信局１のなす角度７が求まり、また、１辺ＢＣの長さ（送信局１と受信局２の間の距離）が既知であるので、三角測量の原理により、目標３の位置は作図により容易に算出が可能（即ち、探知が可能）である。
【００２６】
実施の形態３．
また、前述の実施の形態１および２による目標位置探知方法では、送信局が受信局とは無関係な施設を利用した例を示したが、本実施の形態による目標位置探知方法では、ＶＯＲ（超短波全方位無線標識）の原理を用いた送信局を利用することを特徴とする。
図５は、本実施の形態による目標位置探知方法の要領を説明するための図であり、また、図６は、本実施の形態による目標位置探知方法の原理を説明するための図である。
図５において、１は送信局、２は受信局、３は目標、４は送信局１から受信局２に直接到来する電波、５は送信局１から目標３に到達する電波、６は目標で反射して受信局２に到来する電波、７は受信局２から見た目標３と送信局１のなす角度、８は送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度、９は送信局１から見た目標３の北からの方位角（真北方向に対する角度）である。
【００２７】
本実施の形態による目標位置探知方法は、例えば、一秒間に３０回転する送信局１の指向性アンテナから送信される電波信号の位相と、一秒間に３０回全方位に送信を行う送信局１の無指向性アンテナからの送信される電波信号の位相を比較して、その信号の位相差に基づいて送信局１から見た目標３の真北からの方位角９を求めることを特徴とするものである。
本実施の形態においては、送信局１の指向性アンテナは、例えば一秒間に３０回転しながら正弦波状の振幅変調信号の電波を送信しており、送信局１の指向性アンテナが真北を向いた時に、送信局１の無指向性アンテナからも同じ電波を全方位に送信する。
目標３は、指向性アンテナからの電波と無指向性アンテナからの電波の両方の電波を同時刻に受信すると共に、受信した両方の電波を受信局２に反射する。
【００２８】
従って、例えば、送信局１の真北に目標３が位置している場合（送信局１から見た目標３の北からの方位角９が０°の場合）は、目標３で反射され受信局２で受信する無指向性アンテナから信号と指向性アンテナからの信号の間には、図６の（ａ）に示すように、その振幅変調信号の位相差（時間差）はない。
即ち、目標３で反射され、受信局３が受信する無指向性アンテナから信号と指向性アンテナからの信号の間に位相差（時間差）がなければ、送信局１から見た目標３の北からの方位角９は０°であることが判る。
また、送信局１の真南に目標３が位置しておれば（即ち、方位角９が１８０°の方向に目標３が位置しておれば）、目標３で反射され受信局２で受信する無指向性アンテナから信号と指向性アンテナからの信号の間には、図６の（ｃ）に示すように、１８０°の位相差（例えば、指向性アンテナが１秒間に３０回転している場合には、１／３０÷２秒の時間差）がある。
即ち、目標３で反射され、受信局３が受信する無指向性アンテナからの信号と指向性アンテナからの信号の間の位相差が１８０°であれば、送信局１から見た目標３の北からの方位角９は１８０°であることが判る。
【００２９】
同様に、送信局１の真東に目標３が位置しておれば（即ち、方位角９が９０°の方向に目標３が位置しておれば）、目標３で反射され受信局２で受信する無指向性アンテナからの信号と指向性アンテナからの信号の間には、図６の（ｂ）に示すように、９０°の位相差がある。
即ち、目標３で反射され、受信局３が受信する無指向性アンテナから信号と指向性アンテナからの信号の間に位相差が９０°であれば、送信局１から見た目標３の北からの方位角９は９０°であることが判る。
なお、指向性アンテナからの電波信号と指向性アンテナからの電波信号は弁別が可能なように、その周波数は互いに異なっている。
【００３０】
以上のように、本実施の形態においては、例えば、一秒間に３０回転する送信局１の指向性アンテナから送信される電波信号の位相と、一秒間に３０回全方位に送信を行う送信局１の無指向性アンテナからの送信される電波信号の位相を受信局２において比較して、その信号の位相差に基づいて、送信局１から見た目標３の真北からの方位９を求めることができる。
このように、目標３からの反射波の振幅変調の位相差には、送信局から見た目標の方位角９の情報が含まれており、目標３からの反射波の位相差を検知することにより角度９は容易に求められる。
送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度８は、（９０°−角度８）であるので、角度８はすぐに求まる。
【００３１】
また、受信局２から見た目標３の方位７は、実施の形態２あるいは３の場合と同様に、目標３からの反射波６により受信局２で測定可能である。
なお、上述の説明では、基準となる方位を真北にした場合について述べているが、送信局と受信局の間で予め基準とする方位を決めておけば、基準方位は真北に限定されるものではない。
また、指向性アンテナが１秒間に３０回転する場合について説明しているが、所定の比較的高い回転速度であればよく、これに限定されるものではない。
【００３２】
いま、送信局１および受信局２の間の距離が既知であるとすると、本実施の形態においても、目標３の位置を三角形の頂点Ａ、送信局１の位置を三角形の頂点Ｂ、受信局２の位置を三角形の頂点Ｃとすると、三角形ＡＢＣにおいて、三角形の２つ角度、即ち、頂点Ｂの角度（送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度８）と頂点Ｃの角度（受信局２から見た目標３と送信局１のなす角度７が求まり、１辺ＢＣの長さ（送信局１と受信局２の間の距離）が既知であるので、三角測量の原理により、目標３の位置は作図により算出が可能である。
【００３３】
前述の実施の形態１あるいは２においては、送信局１のアンテナ１回転に要する時間は通常数秒以上のとなる場合が多く、測定に時間がかかるため目標位置の探知精度が悪くなる可能性がある。
例えば、アンテナが１２秒で１回転し、目標３と受信局２が６８０ｍ／ｓ（マッハ２）で接近する方向に移動していると仮定すると、１２秒間では約１６ｋｍの相対位置変化が生じる。
送信局１、受信局２および目標３間の距離が近接していた場合、お互いの相対方位の関係も大きく変化するので、目標位置の探知精度が悪くなる。
これに対して、本実施の形態では、アンテナの回転速度が高いため、短時間、かつ、高精度な目標位置の探知が可能となる。
また、送信局が高速で移動する場合でも用いることができる。
【００３４】
実施の形態４．
前述の実施の形態３では、送信局の位置が既知の場合（送信局と受信局の間の距離が既知の場合）を示したが、送信局１の位置が未知の場合でも目標の位置が特定できる。
ただし、送信局１から送信する送信波は、パルス列の送信を行う必要がある。
そして実施の形態1の場合と同様に、送信局１からと受信局２に直接到来する電波４と、目標３で反射して受信局２に到来する電波６との時間差（パルス列の到来時刻差）から経路差（即ち、送信局１と受信局２の間の距離と送信局１から目標３を経由して受信局２に至る距離の差）を算出する。
なお、本実施の形態においても、実施の形態３と同様に、送信局１の指向性アンテナは、例えば、一秒間に３０回転しながら正弦波状の振幅変調信号の電波を送信しており、送信局１の指向性アンテナが真北を向いた時に、送信局１の無指向性アンテナから同じ電波を全方位に送信する。
目標３は指向性アンテナからの電波と指向性アンテナからの電波の両方の電波を同時刻に受信すると共に、目標３は受信した両方の電波を受信局２に反射する。
【００３５】
そして、受信局２において、一秒間に３０回転する送信局１の指向性アンテナから送信される電波信号の位相と、一秒間に３０回全方位に送信を行う送信局１の無指向性アンテナからの送信される電波信号の位相を比較し、その比較結果の位相差に基づいて、送信局１から見た目標３の真北からの方位角９を求めることができる。
送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度８は、（９０°−角度９）であるので、角度８はすぐに求まる。
また、受信局２から見た目標３の方位角７は、実施の形態２あるいは３の場合と同様に、目標３からの反射波６により受信局２で測定可能である。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態においても、目標３の位置を三角形の頂点Ａ、送信局１の位置を三角形の頂点Ｂ、受信局２の位置を三角形の頂点Ｃとする三角形ＡＢＣにおいて、辺ＢＣの両端の角度（即ち、送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度８と受信局２から見た目標３と送信局１のなす角度７）と、辺ＢＣの長さと（辺ＢＡの長さ＋辺ＡＢの長さ）の差が求められるので、三角測量の原理により頂点Ａの位置（即ち、目標３の位置）を算出することができる。
【００３７】
なお、実施の形態１と実施の形態４との主な相違点について、以下に説明しておく。
まず、送信局１については、実施の形態１では、実施の形態１による発明とは関係のない送信源、例えば、民間の気象レーダや航空路完成レーダを利用できる。
これに対して、本実施の形態では、ＶＯＲ（超短波全方位無線標識）の原理を用いた送信機を送信局として使用し、所定のルールで変調をかけた電波を送信する。
次に、アンテナ回転数については、実施の形態１では通常１０〜４ｒｐｍであるが、実施の形態４では１８００ｒｐｍである。
また、角度の求め方については、実施の形態１では、図３のピーク振幅の時間差から図１の角度８を計算する。
これに対して、実施の形態４では、まず、図５の角度９を実施の形態３による方法で求め、次に送信局１から見た目標３と受信局２のなす角度８を求める。
一方、受信局２において、受信する目標３からの反射波により受信局２と目標３と受信局２と受信局１のなす角度７を計測して求める。
その結果、実施の形態１による目標位置探知方法は、送信局が高速移動している場合には探知精度は粗いが、実施の形態４による目標位置探知方法では、送信局１の位置が未知で、かつ、送信局が高速移動の場合でも良好な精度で目標位置の探知が行える。
【００３８】
実施の形態５．
本実施の形態による目標探知方法は、上述の実施の形態４において、さらに、送信局１とは別の第二の送信局を設置したことを特徴とする。
図７において、１は第一の送信局、１０は第二送信局、２は受信局、３は位置探知を行う対象物である目標、５は第一の送信局１から送信され目標３に到達する電波、１１は第二の送信局１０から送信され目標３に到達する電波、６は電波５が目標３で反射して受信局２に到来する電波、１２は電波１１が目標３で反射して受信局２に到来する電波、７は第二の送信局１０から見た目標３と第一の送信局１のなす角度、８は第一の送信局１から見た目標３と第二の送信局１０のなす角度、９は第一の送信局１から見た目標３の北からの方位角、１３は第二の送信局１０から見た目標３の北からの方位角、１４は第一の送信局１と第二の送信局１０を結ぶ基線である。
【００３９】
なお、実施の形態３と同様に、第一の送信局１および第二の送信局１０の指向性アンテナは、例えば一秒間に３０回転しながら正弦波状の振幅変調信号の電波を送信している。
そして、それぞれの送信局では、指向性アンテナが真北を向いた時に、無指向性アンテナからも同じ電波を全方位に送信する。
目標３は第一の送信局１および第二の送信局１０の指向性アンテナからの電波と無指向性アンテナからの電波の両方の電波を同時刻に受信すると共に、目標３は受信した電波を受信局２に反射する。
【００４０】
目標３からの反射波の振幅変調の位相差には、第一の送信局１から見た目標３の北から方位角９および第二の送信局１０から見た目標３の北からの方位角１３の情報が含まれており、受信局２において角度９および角度１３の測定が可能である。
角度９および角度１３が求まれば、第一の送信局１から見た目標３と第二の送信局１０のなす角度８および第二の送信局１０から見た目標３と第一の送信局１のなす角度７は容易に求まる。
いま、送信局１および受信局の間の距離が既知であるとすると、本実施の形態においても、図７に示すように、目標３の位置を三角形の頂点Ａ、第一の送信局１の位置を三角形の頂点Ｂ、第二の送信局１０の位置を三角形の頂点Ｃとする三角形ＡＢＣにおいて、三角形の２つ角度、即ち、頂点Ｂの角度（角度８）と頂点Ｃの角度（角度７）が求まり、１辺ＢＣの長さ（第一の送信局１と第二の送信局１０間の距離、即ち、基線１４の長さ）が既知であるので、三角測量の原理により、目標３の位置は作図により算出が可能である。
本実施の形態においては、目標３で反射され受信局２に到来する電波の位相差を求めるだけよく、電波の到来方向を測定する必要が無い。
そのため受信局２の設備は簡易なもので済む。
【００４１】
発明の参考例
また、前述した実施形態１から５においては、送信局から直接受信局に到来する電波（直接波）と、送信局から送信され、目標で反射して受信局に到来する電波（反射波）を用いて、三角測量の原理で目標の位置を算出したが、反射電波の代わりに方位が既知のものを利用しても良い。
例えば、この発明の参考例を示す図８において、１５は海面、２は受信局、３は艦船等の水上の目標、１６は受信局から海面におろした垂線、１７は受信局２から見た目標３と垂線１６のなす角である。
また、垂線に沿った受信局２の高さは電波高度計などによりあらかじめ測定しておく。
艦船等の水上の目標であれば、必ず海面上に存在するため、目標３、海面１５、受信局２により直角三角形ができる。
あとは受信局２から見た目標３と垂線１６のなす角１７と、垂線に沿った受信局２の高さがわかれば、作図により目標の位置が算出できる。
ただし、目標３が電波を送信していること、艦船等の海面上に存在する目標であることが必要である。
【００４２】
なお、この参考例においては、目標３が送信する電波の到来方位を測定して、三角測量の原理で目標の位置を特定したが、電波の代わりに目標３が放射する赤外線や光の到来方位を測定しても良い。
電波よりも波長が短いため角度分解能が良くなるため、目標位置（距離）測定精度も良くなる。
【００４３】
【発明の効果】
この発明による目標位置探知方法は、所定時間で一回転する送信局のアンテナからパルス列信号の電波を位置探知目標および受信局に送信し、受信局に直接到来するパルス列信号の到来時刻と位置探知目標で反射されてから受信局に到来するパルス列信号の到来時刻との差に基づいて、送信局から直接受信局に至る第一の経路長と送信局から位置探知目標を経由して受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出し、送信局のアンテナが所定時間で一回転することにより生じる振幅変調信号のピーク振幅が受信局に直接到来する到来時刻と、振幅変調信号のピーク振幅が位置探知目標で反射されてから受信局に到来する到来時刻との差に基づいて、送信局から見た位置探知目標と受信局のなす第一の角度を求め、送信局から送信され、位置探知目標で反射して受信局に到来する電波に基づいて、受信局から見た位置探知目標と送信局のなす第二の角度を求め、求められた経路長差、第一の角度および第二の角度を用いて、位置探知目標の位置を算出するので、送信局と受信局の間の距離が未知であっても、三角測量の原理により自ら電波を送信していない位置探知目標の位置を容易に探知することが可能な目標位置探知方法を提供できる。
【００４４】
また、この発明による目標位置探知方法は、送信局から直接受信局に至る第一の経路長は既知であるので、経路長差を求める必要がなく、三角測量の原理により自ら電波を送信していない位置探知目標の位置をさらに容易に探知することが可能な目標位置探知方法を提供できる。
【００４５】
また、この発明による目標位置探知方法は、単位時間に所定の回転数で回転する送信局の指向性アンテナから位置探知目標に振幅変調信号の電波を送信すると共に、指向性アンテナが所定の方位を向いた時に送信局の無指向性アンテナから振幅変調信号の電波を全方位に送信し、指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号と、無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、送信局から見た位置探知目標と受信局のなす第一の角度を求め、位置探知目標からの反射電波に基づいて、受信局から見た位置探知目標と送信局のなす第二の角度を求め、求められた第一の角度、第二の角度および既知の送信局と受信局間の距離を用いて、位置探知目標の位置を算出するので、三角測量の原理により自ら電波を送信していない探知位置目標の位置を、短時間、かつ、高精度に探知することが可能な目標位置探知方法を提供できる。
【００４６】
また、この発明による目標位置探知方法の送信局より送信される電波はパルス列信号を含み、受信局に直接到来するパルス列信号の到来時刻と位置探知目標で反射されてから受信局に到来するパルス列信号の到来時刻との差に基づいて、送信局から直接受信局に至る第一の経路長と送信局から位置探知目標を経由して受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出し、算出された経路長差、求められた第一の角度および第二の角度を用いて、位置探知目標の位置を算出するので、送信局と受信局の間の距離が未知であっても、三角測量の原理により自ら電波を送信していない位置探知目標の位置を短時間、かつ、高精度に探知することが可能な目標位置探知方法を提供できる。
【００４７】
また、この発明による目標位置探知方法は、単位時間に所定の回転数で回転する第一の送信局の指向性アンテナから位置探知目標に第一の振幅変調信号の電波を送信すると共に、指向性アンテナが所定の方位を向いた時に第一の送信局の無指向性アンテナから第一の振幅変調信号の電波を全方位に送信し、単位時間に所定の回転数で回転する第二の送信局の指向性アンテナから位置探知目標に第二の振幅変調信号の電波を送信すると共に、第二の送信局の上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に第二の送信局の無指向性アンテナから第二の振幅変調信号の電波を全方位に送信し、第一の送信局の指向性アンテナから送信された第一の振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号と、第一の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、第一の送信局から見た位置探知目標と第二の送信局のなす第一の角度を求め、第二の送信局の指向性アンテナから送信された第二の振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号と、上記第二の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、第二の送信局から見た位置探知目標と第一の送信局のなす第二の角度を求め、求められた第一の角度、第二の角度および既知の第一の送信局と第二の送信局間の距離を用いて、位置探知目標の位置を算出するので、第一の送信局および第二の送信局における指向性アンテナおよび無指向性アンテナから送信され、位置探知目標で反射されて受信局に到来する電波の位相差を求めるだけで、第一の送信局から見た位置探知目標と第二の送信局のなす第一の角度と第二の送信局から見た位置探知目標と第一の送信局のなす第二の角度が求められ、また、第一の送信局と第二の送信局間の距離は既知であるので、三角測量の原理により容易に自ら電波を送信しない位置探知目標の位置を探知できると共に、受信局における電波の到来方向を測定する必要がなく、受信局の設備も簡便にすることが可能な目標位置探知方法を提供できる。
【００４９】
また、この発明による目標位置探知システムは、所定時間で一回転する送信局のアンテナからパルス列信号の電波を位置探知目標および受信局に送信する送信局と、位置探知目標で反射される電波と送信局から直接到来する電波を受信する受信局であって、送信局から直接到来する上記パルス列信号の到来時刻と位置探知目標で反射されてから到来する上記パルス列信号の到来時刻との差に基づいて、送信局から直接上記受信局に至る第一の経路長と送信局から上記位置探知目標を経由して受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出する手段と、送信局のアンテナが所定時間で一回転することにより生じる振幅変調信号のピーク振幅が受信局に直接到来する到来時刻と、振幅変調信号のピーク振幅が上記位置探知目標で反射されてから受信局に到来する到来時刻との差に基づいて、送信局から見た位置探知目標と受信局のなす第一の角度を求める手段と、送信局から送信され、位置探知目標で反射して受信局に到来する電波に基づいて、受信局から見た位置探知目標と送信局のなす第二の角度を求める手段とを有した受信局とを備え、求められた経路長差、上記第一の角度および第二の角度を用いて、位置探知目標の位置を算出するので、送信局と受信局の間の距離が未知であっても、三角測量の原理により自ら電波を送信していない位置探知目標の位置を容易に探知することが可能な目標位置探知システムを提供できる。
【００５０】
また、この発明による目標位置探知システムは、単位時間に所定の回転数で回転する指向性アンテナから位置探知目標に振幅変調信号の電波を送信すると共に、指向性アンテナが所定の方位を向いた時に無指向性アンテナから上記振幅変調信号の電波を全方位に送信する送信局と、送信局から送信され、位置探知目標で反射された電波を受信する受信局であって、指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号と、無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、送信局から見た位置探知目標と受信局のなす第一の角度を求める手段と、位置探知目標からの反射電波に基づいて、受信局から見た位置探知目標と送信局のなす第二の角度を求める手段とを有した受信局を備え、求められた第一の角度、第二の角度および既知の送信局と受信局間の距離を用いて、位置探知目標の位置を算出するので、三角測量の原理により自ら電波を送信していない探知位置目標の位置を、短時間、かつ、高精度に探知することが可能な目標位置探知システムを提供できる。
【００５１】
また、この発明による目標位置探知システムの送信局は、送信する電波にパルス列信号を含み、受信局は、直接到来するパルス列信号の到来時刻と位置探知目標で反射されてから到来するパルス列信号の到来時刻との差に基づいて、送信局から直接受信局に至る第一の経路長と送信局から位置探知目標を経由して受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出する手段をさらに有し、算出された経路長差、求められた第一の角度および第二の角度を用いて、位置探知目標の位置を算出するので、送信局と受信局の間の距離が未知であっても、三角測量の原理により自ら電波を送信していない位置探知目標の位置を短時間、かつ、高精度に探知することが可能な目標位置探知システムを提供できる。
【００５２】
また、この発明による目標位置探知システムは、単位時間に所定の回転数で回転する指向性アンテナからら位置探知目標に第一の振幅変調信号の電波を送信すると共に、指向性アンテナが所定の方位を向いた時に無指向性アンテナから上記第一の振幅変調信号の電波を全方位に送信する第一の送信局と、単位時間に所定の回転数で回転する指向性アンテナから位置探知目標に第二の振幅変調信号の電波を送信すると共に、指向性アンテナが所定の方位を向いた時に無指向性アンテナから第二の振幅変調信号の電波を全方位に送信する第二の送信局と、第一の送信局および第二の送信局から送信され、位置探知目標で反射された電波を受信する受信局であって、第一の送信局の指向性アンテナから送信された第一の振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射してから受信される受信電波信号と、第一の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射してから受信される受信電波信号との位相差に基づいて、第一の送信局から見た位置探知目標と第二の受信局のなす第一の角度を求める手段と、第二の送信局の指向性アンテナから送信された第二の振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号と、第二の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が位置探知目標で反射されて受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、第二の送信局から見た位置探知目標と第一の送信局のなす第二の角度を求める手段を有した受信局とを備え、求められた第一の角度、第二の角度および既知の第一の送信局と第二の送信局間の距離を用いて、位置探知目標の位置を算出するので、第一の送信局および第二の送信局における指向性アンテナおよび無指向性アンテナから送信され、位置探知目標で反射されて受信局に到来する電波の位相差を求めるだけで、第一の送信局から見た位置探知目標と第二の送信局のなす第一の角度と第二の送信局から見た位置探知目標と第一の送信局のなす第二の角度が求められ、また、第一の送信局と第二の送信局間の距離は既知であるので、三角測量の原理により容易に自ら電波を送信しない位置探知目標の位置を探知できると共に、受信局における電波の到来方向を測定する必要がなく、受信局の設備も簡便にすることが可能な目標位置探知システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施形態1による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
【図２】 この発明の実施形態1における送信局から送信されるパルス列信号の電波が、受信局へ直接到来する時刻と位置探知目標で反射されて、受信局へ直接到来する時刻の時刻差を説明するための図である。
【図３】 この発明の実施形態1における送信局の回転するアンテナにより振幅変化の生じた電波が、受信局へ直接到来する時刻と位置探知目標で反射されて、受信局へ直接到来する時刻の時刻差を説明するための図である。
【図４】 この発明の実施形態２による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
【図５】 この発明の実施形態３による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
【図６】 この発明の実施形態３による目標位置探知方法の原理を説明するための図である。
【図７】 この発明の実施形態５による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
【図８】 この発明の参考例による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
【図９】 従来の方法１による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
【図１０】 従来の方法２による目標位置探知方法の要領を説明するための図である。
Claims (9)
- 所定時間で一回転する送信局のアンテナからパルス列信号の電波を位置探知目標および受信局に送信し、
上記受信局に直接到来する上記パルス列信号の到来時刻と上記位置探知目標で反射されてから上記受信局に到来する上記パルス列信号の到来時刻との差に基づいて、上記送信局から直接上記受信局に至る第一の経路長と上記送信局から上記位置探知目標を経由して上記受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出し、
上記送信局のアンテナが所定時間で一回転することにより生じる振幅変調信号のピーク振幅が上記受信局に直接到来する到来時刻と、上記振幅変調信号のピーク振幅が上記位置探知目標で反射されてから上記受信局に到来する到来時刻との差に基づいて、上記送信局から見た上記位置探知目標と上記受信局のなす第一の角度を求め、
上記送信局から送信され、上記位置探知目標で反射して上記受信局に到来する電波に基づいて、上記受信局から見た上記位置探知目標と上記送信局のなす第二の角度を求め、
求められた上記経路長差、上記第一の角度および第二の角度を用いて、上記位置探知目標の位置を算出することを特徴とする目標位置探知方法。 - 上記送信局から直接上記受信局に至る上記第一の経路長は既知であることを特徴とする請求項１に記載の目標位置探知方法。
- 単位時間に所定の回転数で回転する送信局の指向性アンテナから位置探知目標に振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に上記送信局の無指向性アンテナから上記振幅変調信号の電波を全方位に送信し、
上記指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号と、上記無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記送信局から見た上記位置探知目標と上記受信局のなす第一の角度を求め、
上記位置探知目標からの反射電波に基づいて、上記受信局から見た上記位置探知目標と上記送信局のなす第二の角度を求め、
求められた上記第一の角度、第二の角度および既知の上記送信局と上記受信局間の距離を用いて、上記位置探知目標の位置を算出することを特徴とする目標位置探知方法。 - 上記送信局より送信される電波は、パルス列信号を含み、
上記受信局に直接到来する上記パルス列信号の到来時刻と上記位置探知目標で反射されてから上記受信局に到来する上記パルス列信号の到来時刻との差に基づいて、上記送信局から直接上記受信局に至る第一の経路長と上記送信局から上記位置探知目標を経由して上記受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出し、
算出された上記経路長差、求められた上記第一の角度および第二の角度を用いて、上記位置探知目標の位置を算出することを特徴とする請求項３に記載の目標位置探知方法。 - 単位時間に所定の回転数で回転する第一の送信局の指向性アンテナから位置探知目標に第一の振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に上記第一の送信局の無指向性アンテナから上記第一の振幅変調信号の電波を全方位に送信し、
単位時間に所定の回転数で回転する第二の送信局の指向性アンテナから位置探知目標に第二の振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記第二の送信局の上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に上記第二の送信局の無指向性アンテナから上記第二の振幅変調信号の電波を全方位に送信し、
上記第一の送信局の指向性アンテナから送信された第一の振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号と、上記第一の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記第一の送信局から見た上記位置探知目標と上記第二の送信局のなす第一の角度を求め、
上記第二の送信局の指向性アンテナから送信された第二の振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号と、上記第二の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記第二の送信局から見た上記位置探知目標と上記第一の送信局のなす第二の角度を求め、
求められた上記第一の角度、第二の角度および既知の上記第一の送信局と上記第二の送信局間の距離を用いて、上記位置探知目標の位置を算出することを特徴とする目標位置探知方法。 - 所定時間で一回転する送信局のアンテナからパルス列信号の電波を位置探知目標および受信局に送信する送信局と、
上記位置探知目標で反射される電波と上記送信局から直接到来する電波を受信する受信局であって、
上記送信局から直接到来する上記パルス列信号の到来時刻と上記位置探知目標で反射されてから到来する上記パルス列信号の到来時刻との差に基づいて、上記送信局から直接上記受信局に至る第一の経路長と上記送信局から上記位置探知目標を経由して上記受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出する手段と、
上記送信局のアンテナが所定時間で一回転することにより生じる振幅変調信号のピーク振幅が上記受信局に直接到来する到来時刻と、上記振幅変調信号のピーク振幅が上記位置探知目標で反射されてから上記受信局に到来する到来時刻との差に基づいて、上記送信局から見た上記位置探知目標と上記受信局のなす第一の角度を求める手段と、
上記送信局から送信され、上記位置探知目標で反射して上記受信局に到来する電波に基づいて、上記受信局から見た上記位置探知目標と上記送信局のなす第二の角度を求める手段とを有した受信局とを備え、
求められた上記経路長差、上記第一の角度および第二の角度を用いて、上記位置探知目標の位置を算出することを特徴とする目標位置探知システム。 - 単位時間に所定の回転数で回転する指向性アンテナから位置探知目標に振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に無指向性アンテナから上記振幅変調信号の電波を全方位に送信する送信局と、
上記送信局から送信され、上記位置探知目標で反射された電波を受信する受信局であって、
上記指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号と、上記無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記送信局から見た上記位置探知目標と上記受信局のなす第一の角度を求める手段と、
上記位置探知目標からの反射電波に基づいて、上記受信局から見た上記位置探知目標と上記送信局のなす第二の角度を求める手段とを有した受信局を備え、
求められた上記第一の角度、第二の角度および既知の上記送信局と上記受信局間の距離を用いて、上記位置探知目標の位置を算出することを特徴とする目標位置探知システム。 - 上記送信局は、送信する電波にパルス列信号を含み、
上記受信局は、直接到来する上記パルス列信号の到来時刻と上記位置探知目標で反射されてから到来する上記パルス列信号の到来時刻との差に基づいて、上記送信局から直接上記受信局に至る第一の経路長と上記送信局から上記位置探知目標を経由して上記受信局に至る第二の経路長との経路長差を算出する手段をさらに有し、
算出された上記経路長差、求められた上記第一の角度および第二の角度を用いて、上記位置探知目標の位置を算出することを特徴とする請求項７に記載の目標位置探知システム。 - 単位時間に所定の回転数で回転する指向性アンテナからら位置探知目標に第一の振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に無指向性アンテナから上記第一の振幅変調信号の電波を全方位に送信する第一の送信局と、
単位時間に所定の回転数で回転する指向性アンテナから位置探知目標に第二の振幅変調信号の電波を送信すると共に、上記指向性アンテナが所定の方位を向いた時に無指向性アンテナから上記第二の振幅変調信号の電波を全方位に送信する第二の送信局と、
上記第一の送信局および上記第二の送信局から送信され、上記位置探知目標で反射された電波を受信する受信局であって、
上記第一の送信局の指向性アンテナから送信された第一の振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射してから受信される受信電波信号と、上記第一の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射してから受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記第一の送信局から見た上記位置探知目標と上記第二の受信局のなす第一の角度を求める手段と、
上記第二の送信局の指向性アンテナから送信された第二の振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号と、上記第二の送信局の無指向性アンテナから送信された振幅変調信号の電波が上記位置探知目標で反射されて上記受信局で受信される受信電波信号との位相差に基づいて、上記第二の送信局から見た上記位置探知目標と上記第一の送信局のなす第二の角度を求める手段を有した受信局とを備え、
求められた上記第一の角度、第二の角度および既知の上記第一の送信局と上記第二の送信局間の距離を用いて、上記位置探知目標の位置を算出することを特徴とする目標位置探知システム。
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