JPS59190676A - 方向余弦推定方式 - Google Patents
方向余弦推定方式Info
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- JPS59190676A JPS59190676A JP58064547A JP6454783A JPS59190676A JP S59190676 A JPS59190676 A JP S59190676A JP 58064547 A JP58064547 A JP 58064547A JP 6454783 A JP6454783 A JP 6454783A JP S59190676 A JPS59190676 A JP S59190676A
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- Japan
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- output
- spatial frequency
- cosine
- interpolator
- maximum point
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、同一の指向性パターンを持つ受波素子の配列
からなるプレイを用いてマルチビームを形成し、該マル
チビームの出力から信号源位置の方向余弦を推定するに
あたって、前記受波素子の指向性パターンによって生ず
る方向余弦の推定誤差を除去する方向余弦推定方式に関
するものである０ （背景技術） ソーナーや音響測位及びレーダーにおいては、空間上に
直線（１次元）、平面（２次元）あるいは６次元的に素
子を配列したアレイを用いてマルチビームを形成し、こ
のマルチビームの離散出力の最大点を求め、該最大点近
傍のマルチビームの出力に対し空間周波数領域において
補間操作を施し、補間後の出力の最大点を求め、該最大
点に対応する空間周波数により信号源位置の方向余弦を
求める方向余弦推定方式が広く用いられている。
からなるプレイを用いてマルチビームを形成し、該マル
チビームの出力から信号源位置の方向余弦を推定するに
あたって、前記受波素子の指向性パターンによって生ず
る方向余弦の推定誤差を除去する方向余弦推定方式に関
するものである０ （背景技術） ソーナーや音響測位及びレーダーにおいては、空間上に
直線（１次元）、平面（２次元）あるいは６次元的に素
子を配列したアレイを用いてマルチビームを形成し、こ
のマルチビームの離散出力の最大点を求め、該最大点近
傍のマルチビームの出力に対し空間周波数領域において
補間操作を施し、補間後の出力の最大点を求め、該最大
点に対応する空間周波数により信号源位置の方向余弦を
求める方向余弦推定方式が広く用いられている。
ところで、従来の方式では、前記素子の指向性は無指向
性、すなわち方向に対する素子の受波感度は一定である
という仮定を前提としている。ところが、前記素子は通
常ある程度の指向性を持つており、従って従来の方式に
よって方向余弦を推定すると、素子の指向性のために誤
差を生ずるという欠点があった。
性、すなわち方向に対する素子の受波感度は一定である
という仮定を前提としている。ところが、前記素子は通
常ある程度の指向性を持つており、従って従来の方式に
よって方向余弦を推定すると、素子の指向性のために誤
差を生ずるという欠点があった。
第１図は、アレイが直線（１次元）アレイの場合の幾可
学的説明図でろシ、１１１，１１２１・・・、１１Ｌ。
学的説明図でろシ、１１１，１１２１・・・、１１Ｌ。
・・・、１１Ｍは各々受波素子、１２は該受派素子が配
列される基準軸、１６は信号源方向を示す直線、θ２は
前記基準軸１２に対する前記信号源方向を示す直線１６
の方向余弦角である。
列される基準軸、１６は信号源方向を示す直線、θ２は
前記基準軸１２に対する前記信号源方向を示す直線１６
の方向余弦角である。
第２図は、各受波素子の指向性パターンが無指向性であ
ると仮定した従来の方向余弦推定方式の機能ブロック図
であり、２１１．２１２．・・・、２１Ｑ、・・・。
ると仮定した従来の方向余弦推定方式の機能ブロック図
であり、２１１．２１２．・・・、２１Ｑ、・・・。
２１Ｍは各々増幅器、２２１．２２２．・・・、２２Ｌ
、・・・、２２Ｍハ各々帯域通過フィルタ、２３はビー
ムフォーマ。
、・・・、２２Ｍハ各々帯域通過フィルタ、２３はビー
ムフォーマ。
ｙ＋ ＋ ｙ２ｉ”＋ ｙｎ＋・・’、 ２／−Ｎはマ
ルチビームの出力、２４は第１の最大点検出器、ルｍは
マルチビームの出力が最大となる空間周波数の離散値、
２５は補間器、となる空間周波数、２７は変換器、・・
・令・は前記ある。
ルチビームの出力、２４は第１の最大点検出器、ルｍは
マルチビームの出力が最大となる空間周波数の離散値、
２５は補間器、となる空間周波数、２７は変換器、・・
・令・は前記ある。
信号源が直線（１次元）アレイの開口に比べ充分に遠方
にある場合を考えると、信号源方向１３の方向余弦角が
θχであるときの第り番目素子１１Ｌへの入力信号Ｓ
＝ （、ｔ）は、キャリア成分及び初期位相成分を省略
すると Ｓｚ（，１）−Ａ＝−る−μζＬ（１）で与えられる。
にある場合を考えると、信号源方向１３の方向余弦角が
θχであるときの第り番目素子１１Ｌへの入力信号Ｓ
＝ （、ｔ）は、キャリア成分及び初期位相成分を省略
すると Ｓｚ（，１）−Ａ＝−る−μζＬ（１）で与えられる。
ただしＡＡは振幅、ζＬは第ル番目素子１１カの位置座
標、系は空間周波数で信号の波長をλとすると ＡＡぜイーθｚ（２） −λ で表わされる。
標、系は空間周波数で信号の波長をλとすると ＡＡぜイーθｚ（２） −λ で表わされる。
ビームフォーマ２３は、空間周波ｆｌＡのＮ個の離散値
’１＋ル２．・・・＋ ’７Ｌ・・・、４Ｎに対応する
方向余弦角θ２□、θ２□、・・・、θ２４．・・・、
θ７Ｎ方向にＮ個のマルチビームを形成し、該マルチビ
ームの出力として次式で与えられる２’＋＋、ｉ２＋・
・・、 Ｊ−ｎ 、・・、ｙＮｔ出力する。
’１＋ル２．・・・＋ ’７Ｌ・・・、４Ｎに対応する
方向余弦角θ２□、θ２□、・・・、θ２４．・・・、
θ７Ｎ方向にＮ個のマルチビームを形成し、該マルチビ
ームの出力として次式で与えられる２’＋＋、ｉ２＋・
・・、 Ｊ−ｎ 、・・、ｙＮｔ出力する。
（３）
ただし、Ｔ２−Ｔ１は積分時間である。
第１の最大点検出器２４（ｌ−ｉｙ＋ ＋ ｙ２１・’
、 ７ｎ、・・・。
、 ７ｎ、・・・。
ｙＮの最大値ｙ、ｍを求め、そのときの空間周波数に？
ルを出力する。
ルを出力する。
補間器２５は前記空間周波数４％の近傍のマルチビーム
出力に補間操作を施し、空間周波数ルの連続関数として
ビーム出力ｙ（４）’ｓ：出力する。
出力に補間操作を施し、空間周波数ルの連続関数として
ビーム出力ｙ（４）’ｓ：出力する。
第２の最大点検出器２６はｙ（勺の最大値ｍｃ−χｙ（
勺を求め、そのときの空間周波教会全出力する・変換器
２７は式（２）に基づいて前記台から方向余弦 無指向性、すなわち素子の規格化した指向性パターンが
全ての空間周波数Ｉ６に対して４（Ａ）−１が成立する
ときの、第２図で示される従来の方式の説明図である。
勺を求め、そのときの空間周波教会全出力する・変換器
２７は式（２）に基づいて前記台から方向余弦 無指向性、すなわち素子の規格化した指向性パターンが
全ての空間周波数Ｉ６に対して４（Ａ）−１が成立する
ときの、第２図で示される従来の方式の説明図である。
’ （Ａ）−１である場合には、従来方式で求められる
前期分は真値と一致し、従って前記・・・企・も真値と
一致する・ 第４図は素子１’ｌ、１１２＋・・・、１１．、、・・
・、１１Ｍが無指向性でない場合に、従来方式をそのま
ま適用した場合の説明図である。
前期分は真値と一致し、従って前記・・・企・も真値と
一致する・ 第４図は素子１’ｌ、１１２＋・・・、１１．、、・・
・、１１Ｍが無指向性でない場合に、従来方式をそのま
ま適用した場合の説明図である。
文献「Ｒ，Ｊ、１４＃ｃＡ−ｐ４Ｑ７ＩｃＱ７Ｊ 伺ｅ
ｒｆＵｎｄ＜ｈｗｃＬｔｈｈ Ｓｅｒｗｎｅｌ”、 Ｍ
ｒ、Ｇｈａｗ−ｆｐ、ｉｌｌ、 ｐ、 ５７ 。
ｒｆＵｎｄ＜ｈｗｃＬｔｈｈ Ｓｅｒｗｎｅｌ”、 Ｍ
ｒ、Ｇｈａｗ−ｆｐ、ｉｌｌ、 ｐ、 ５７ 。
１９６７ｊで明らかにされているように、アレイを構成
する各素子１１１．１１２１・・・、ｉｉ＝、・・・、
１１Ｍが同一の指向性パターンへ勺ヲ持つときのマルチ
ビームの指向性パターンは、前記各素子が無指向性であ
るときのマルチビー、ムの指向性パターンと前記素子の
指向性パターンの積で与えられるから、この場合の前記
ビームフォーマの出カフｉ＋ｇ’、・・・。
する各素子１１１．１１２１・・・、ｉｉ＝、・・・、
１１Ｍが同一の指向性パターンへ勺ヲ持つときのマルチ
ビームの指向性パターンは、前記各素子が無指向性であ
るときのマルチビー、ムの指向性パターンと前記素子の
指向性パターンの積で与えられるから、この場合の前記
ビームフォーマの出カフｉ＋ｇ’、・・・。
於・、・・・、ｙ埒は各素子が無指向性であるときのビ
ームフォーマの出カフ１ ＋ ７２ ＋・・・、 ｙ、
ｎ 、・・・、ｙＮヲ用いて。
ームフォーマの出カフ１ ＋ ７２ ＋・・・、 ｙ、
ｎ 、・・・、ｙＮヲ用いて。
ｙ’ｎ、＝ｈ （ｘ−）、、ｙ、、 ； ７Ｌ＝１．２
．−、ｘ、−、Ｎ（５）で表現できる・ここで６（峠）
は空間周波数の離散値ルｎにおける指向性パターン値、
すなわち素子感度である。
．−、ｘ、−、Ｎ（５）で表現できる・ここで６（峠）
は空間周波数の離散値ルｎにおける指向性パターン値、
すなわち素子感度である。
従ってパ＋ ７２ ＋・・・、 ｙ、’ｎ 、・・・、
ｙ’Ｈに補間操作を施し、その最大点から求めた空間
周波数◇は一般に前記分と一致しない。すなわち、従来
の方向余弦推定方式では、アレイを構成する素子が指向
性をもつ場合、推定誤差ΔＯｙＪθ２−λΔ屋（ただし
、１ａ−Ｑ−’Ｑ）ｆ生ずることになる。
ｙ’Ｈに補間操作を施し、その最大点から求めた空間
周波数◇は一般に前記分と一致しない。すなわち、従来
の方向余弦推定方式では、アレイを構成する素子が指向
性をもつ場合、推定誤差ΔＯｙＪθ２−λΔ屋（ただし
、１ａ−Ｑ−’Ｑ）ｆ生ずることになる。
（発明の課題）
本発明の目的はこの欠点を除去するため、ビームフォー
マの出力に素子感度の逆数を掛け、等測的に素子が無指
向性である場合と同じビーム出力を得、無指向性でない
素子を使い従来方式を適用することによって生ずる空間
周波数の推定誤差をなくしたものであり、以下詳細に説
明する０（発明の構成および作用） 第５図は、本発明の実施例であって５１．、５１２゜・
、５１７１．、・・・、５１Ｎは各々乗算器、５２ Ｉ
＋ ５２２１・・・。
マの出力に素子感度の逆数を掛け、等測的に素子が無指
向性である場合と同じビーム出力を得、無指向性でない
素子を使い従来方式を適用することによって生ずる空間
周波数の推定誤差をなくしたものであり、以下詳細に説
明する０（発明の構成および作用） 第５図は、本発明の実施例であって５１．、５１２゜・
、５１７１．、・・・、５１Ｎは各々乗算器、５２ Ｉ
＋ ５２２１・・・。
５２、町・−・。
′￥２１寸は各々レジスタである・レジスタ５２．、５
２２゜・・・、５２．、・・、５２ＮＫは素子の指向性
パターンの空間周波数ＡＩ＋’２＋・・・、Ａｎ、・・
・、ＡＮにおける値の逆数、すなわち素子感度の逆数１
μ（”Ｉ） 、 Ｖ８ （”２） 。
２２゜・・・、５２．、・・、５２ＮＫは素子の指向性
パターンの空間周波数ＡＩ＋’２＋・・・、Ａｎ、・・
・、ＡＮにおける値の逆数、すなわち素子感度の逆数１
μ（”Ｉ） 、 Ｖ８ （”２） 。
・・・、１μ（μｎ）、・・・、１μ（ＡＮ）の値が定
数として記憶されており、乗算器５１１．５１２１・・
・、５１九、・・、５１Ｎは該定数と前記ビームフォー
マ２６の出力ｙ′１゜２’２．１・・・、７’ｎ、・・
・、ｙ′Ｎ との積ｙ’ｖ”３ （ルｌ） ＋ 、′
２μ（／６□）。
数として記憶されており、乗算器５１１．５１２１・・
・、５１九、・・、５１Ｎは該定数と前記ビームフォー
マ２６の出力ｙ′１゜２’２．１・・・、７’ｎ、・・
・、ｙ′Ｎ との積ｙ’ｖ”３ （ルｌ） ＋ 、′
２μ（／６□）。
７”／４ （ＡＴＬ） 、 ・・・、 ２’Ｎ／Ａ （
ＡＮ） ｋ算出し、前記第１の最大点検出器２４と補間
器２５に出力する。
ＡＮ） ｋ算出し、前記第１の最大点検出器２４と補間
器２５に出力する。
前記の式（５）より１乗算器５１．、５２２．・・・、
５１．、。
５１．、。
・・・、５１Ｎの出力は、
ｙ’ｎ７．ｅ、 （Ａ、、） −ａ （＋ｎ） ・２ｆ
φ＆（”−）＝ｙｎ ； ｎ−１，２，・・
・、Ｎ（６） で与えられ、従って第１の最大点検出器２４による最大
点ルｍの検出及び補間器２５による補間操作は、素子の
指向性パターンとは無関係に、素子が無指向性である場
合と同じビーム出力ｙ１ ＋ ｙ２ ＋・パ、ム。
φ＆（”−）＝ｙｎ ； ｎ−１，２，・・
・、Ｎ（６） で与えられ、従って第１の最大点検出器２４による最大
点ルｍの検出及び補間器２５による補間操作は、素子の
指向性パターンとは無関係に、素子が無指向性である場
合と同じビーム出力ｙ１ ＋ ｙ２ ＋・パ、ム。
猾・、 ｙＮに対してなされることになる。
以上説明したように本発明の実施例では、同一の指向性
をもつ素子を使用する方向余弦推定方式においては、ビ
ームフォーマ出力に受波感度の逆数を掛けることにより
、（６）式で示されるように第１の最大点検出器による
最大点ルーの検出及び補間器による補間操作は、素子の
指向性ノくターンとは無関係に、素子が無指向性である
場合と同じビーム出力に対してなされることになり、従
来方式の適用によって生ずる空間周波数の推定誤差ΔＡ
を無くすことができ、従って方向余弦の推定誤差ΔＱ５
’Ｊθｚｆ無くすことができるという利点がある。
をもつ素子を使用する方向余弦推定方式においては、ビ
ームフォーマ出力に受波感度の逆数を掛けることにより
、（６）式で示されるように第１の最大点検出器による
最大点ルーの検出及び補間器による補間操作は、素子の
指向性ノくターンとは無関係に、素子が無指向性である
場合と同じビーム出力に対してなされることになり、従
来方式の適用によって生ずる空間周波数の推定誤差ΔＡ
を無くすことができ、従って方向余弦の推定誤差ΔＱ５
’Ｊθｚｆ無くすことができるという利点がある。
（発明の効果）
本発明は、アレイを構成する素子に指向性がある場合に
も、マルチビームの出力を用いて信号源位置の方向余弦
を正確に推定することができるという利点があり、ソー
ナー、音響測位、レーダーにおける方向余弦推定方式に
利用することができる０
も、マルチビームの出力を用いて信号源位置の方向余弦
を正確に推定することができるという利点があり、ソー
ナー、音響測位、レーダーにおける方向余弦推定方式に
利用することができる０
第１図は、アレイが直線（１次元）アレイの場合の幾可
学的説明図、第２図は、各受波素子の指向性が無指向性
であると仮定した場合の従来の方向余弦推定方式の機能
ブロック図、第６図は各素子が無指向性の場合の従来方
式の説明図、第４図は各素子が無指向性でなく、同一の
指向性ノくターンをもつ場合に従来方式をその″Ｉ：、
マ適用した場合の説明図、第５図は本発明の実施例の機
能ブロック図である。 符号の説明（第２図、第５図） ２１、、２１２．・・・、２１カ、・・・、２１Ｍは各
々増幅器、２２．。 ２２２、・・・、２２カ、・・・、２２Ｍは各々帯域通
過フィルタ、２３はビームフォーマ、ｙ＋＋ ｙ２＋”
’＋ 、）’？Ｌｌ”’ｌ ｙＮはマルチビームの出力
、２４は第１の最大点検出器、 Ａｍはマルチビームの
出力が最大となる空間周波数の離散値、２５は補間器、
ｙ （Ａ）は補間後のビーム出力、２６は第２の最大点
検出器、沓は前記補間後のビーム出力ｙ−（Ａ）が最大
となる空間周波数、２７は変換器、・・・分・は前記金
に対応した方向余弦推定値、２８は出力端子である０ ５１□、５１□、 ””、 ５１ ｎ 、・−，５１Ｎ
は乗算器、５２１゜５２２、・・・、５２１．・・
・、５２Ｎはレジスタである。
学的説明図、第２図は、各受波素子の指向性が無指向性
であると仮定した場合の従来の方向余弦推定方式の機能
ブロック図、第６図は各素子が無指向性の場合の従来方
式の説明図、第４図は各素子が無指向性でなく、同一の
指向性ノくターンをもつ場合に従来方式をその″Ｉ：、
マ適用した場合の説明図、第５図は本発明の実施例の機
能ブロック図である。 符号の説明（第２図、第５図） ２１、、２１２．・・・、２１カ、・・・、２１Ｍは各
々増幅器、２２．。 ２２２、・・・、２２カ、・・・、２２Ｍは各々帯域通
過フィルタ、２３はビームフォーマ、ｙ＋＋ ｙ２＋”
’＋ 、）’？Ｌｌ”’ｌ ｙＮはマルチビームの出力
、２４は第１の最大点検出器、 Ａｍはマルチビームの
出力が最大となる空間周波数の離散値、２５は補間器、
ｙ （Ａ）は補間後のビーム出力、２６は第２の最大点
検出器、沓は前記補間後のビーム出力ｙ−（Ａ）が最大
となる空間周波数、２７は変換器、・・・分・は前記金
に対応した方向余弦推定値、２８は出力端子である０ ５１□、５１□、 ””、 ５１ ｎ 、・−，５１Ｎ
は乗算器、５２１゜５２２、・・・、５２１．・・
・、５２Ｎはレジスタである。
Claims (1)
- 同一の指向性パターンを持つ受波素子の配列から々るア
レイを用いて、空間周波数の複数の離散値に対応する方
向にビーム（以下マルチビームという）を形成し、該マ
ルチビームの出力から信号源位置の方向余弦を推定する
方向余弦推定装置において、前記空間周波数の離散値に
対応する方向の素子感度の逆数と該方向のマルチビーム
出力との積を算出する乗算器と、該乗算器の出力に対し
て補間を行なう補間器と、該補間器の出力が最大となる
空間周波数を求める最大点検出器を有し、該空間周波数
に対応する方向余弦を信号源位置の方向余弦の推定値と
すること全特徴とする方向余弦推定方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58064547A JPS59190676A (ja) | 1983-04-14 | 1983-04-14 | 方向余弦推定方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58064547A JPS59190676A (ja) | 1983-04-14 | 1983-04-14 | 方向余弦推定方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59190676A true JPS59190676A (ja) | 1984-10-29 |
| JPH0312710B2 JPH0312710B2 (ja) | 1991-02-20 |
Family
ID=13261352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58064547A Granted JPS59190676A (ja) | 1983-04-14 | 1983-04-14 | 方向余弦推定方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59190676A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0367303U (ja) * | 1989-11-02 | 1991-07-01 | ||
| JPH06258425A (ja) * | 1992-07-22 | 1994-09-16 | Hughes Aircraft Co | 送受信機位置決定および追跡システムおよび方法 |
-
1983
- 1983-04-14 JP JP58064547A patent/JPS59190676A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0367303U (ja) * | 1989-11-02 | 1991-07-01 | ||
| JPH06258425A (ja) * | 1992-07-22 | 1994-09-16 | Hughes Aircraft Co | 送受信機位置決定および追跡システムおよび方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0312710B2 (ja) | 1991-02-20 |
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