特開 2022-165747 方向探知装置、強度差テーブルの取得方法、方向探知方法及び方向探知プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022165747

(43)【公開日】2022-11-01

(54)【発明の名称】方向探知装置、強度差テーブルの取得方法、方向探知方法及び方向探知プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 3/14 20060101AFI20221025BHJP

【ＦＩ】

G01S3/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021071231

(22)【出願日】2021-04-20

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 範泰

(57)【要約】

【課題】レドーム内におけるアンテナの設置に制約があっても、アンビギュイティを除去しつつ、受信波の到来方向を好適に探知する。
【解決手段】方向探知装置において、複数のアンテナと、複数の前記アンテナで受信される前記受信波の受信強度に対して、前記受信波の到来方向によって異なる強度差を付与する強度差付与部と、２つの前記アンテナ間における強度差と前記受信波の到来方向とを対応付けた強度差テーブルを、２つの前記アンテナの組み合わせごとに記憶する記憶部と、受信した前記受信波に基づいて、２つの前記アンテナ間における前記強度差を検出する検出器と、前記強度差テーブルから、前記検出器で検出した前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を、２つの前記アンテナの組み合わせに応じて複数抽出する抽出器と、複数の前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を比較して、一致する前記受信波の到来方向を、探知結果として取得する比較器と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

受信波の到来方向を探知する方向探知装置において、
前記受信波を受信する複数のアンテナと、
複数の前記アンテナで受信される前記受信波の受信強度に対して、前記受信波の到来方向によって異なる強度差を付与する強度差付与部と、
複数の前記アンテナのうち、２つの前記アンテナ間における強度差と前記受信波の到来方向とを対応付けた強度差テーブルを、２つの前記アンテナの組み合わせごとに記憶する記憶部と、
複数の前記アンテナにおいて受信した前記受信波に基づいて、２つの前記アンテナ間における前記強度差を検出する検出器と、
前記記憶部に記憶された前記強度差テーブルから、前記検出器で検出した前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を、２つの前記アンテナの組み合わせに応じて複数抽出する抽出器と、
前記抽出器から取得した、複数の前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を比較して、一致する前記受信波の到来方向を、探知結果として取得する比較器と、を備える方向探知装置。

【請求項2】

前記強度差テーブルは、前記受信波の周波数ごとまたは偏波ごとに記憶されており、
前記検出器は、前記受信波の前記周波数または前記偏波を検出し、
前記抽出器は、前記検出器で検出した前記周波数または前記偏波に基づいて、前記周波数または前記偏波に対応する前記強度差テーブルを取得し、取得した前記強度差テーブルから、前記検出器で検出した前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を抽出する請求項１に記載の方向探知装置。

【請求項3】

前記強度差付与部は、複数の前記アンテナを収容するレドームを有し、
前記レドームは、三次元空間において不均一な形状または不均一な構造となっている請求項１または２に記載の方向探知装置。

【請求項4】

前記強度差付与部は、複数の前記アンテナを収容するレドームに設けられると共に、電気特性を変化させる材料を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の方向探知装置。

【請求項5】

前記強度差付与部は、前記アンテナの素子のゲインを、空間的に一様でないゲインとした前記アンテナである請求項１から４のいずれか１項に記載の方向探知装置。

【請求項6】

前記抽出器は、前記検出器で検出した前記強度差に調整幅を付与した強度差幅に対応する前記受信波の到来方向を抽出しており、
前記比較器は、組み合わせに応じて抽出された複数の前記強度差幅に対応する前記受信波の到来方向の候補が不一致である場合、前記調整幅を広くする一方で、一致する前記受信波の到来方向の候補が複数となる場合、前記調整幅を狭くする請求項１から５のいずれか１項に記載の方向探知装置。

【請求項7】

前記受信波の到来方向は、方位角方向の角度であるＡＺ角度と、前記方位角方向に直交する俯仰角方向の角度であるＥＬ角度と、により規定され、
前記強度差テーブルは、
前記ＡＺ角度及び前記ＥＬ角度に対応付けた複数のセルを有すると共に、複数の前記セルに前記強度差がそれぞれ設定されており、前記セル間の前記強度差が補間されている請求項１から６のいずれか１項に記載の方向探知装置。

【請求項8】

前記強度差テーブルが前記受信波の周波数ごとまたは偏波ごとに用意される場合、
前記強度差テーブルは、前記周波数間の前記強度差または前記偏波間の前記強度差が補間されている請求項１から７のいずれか１項に記載の方向探知装置。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１項に記載の方向探知装置に用いられる強度差テーブルを取得する強度差テーブルの取得方法であって、
複数のアンテナに対して、電波発生源から発生する前記受信波を、所定の到来方向となるように設定するステップと、
前記電波発生源から前記受信波を発生させるステップと、
複数の前記アンテナにおいて前記受信波を受信するステップと、
前記受信波を受信することによって得られた前記強度差に基づいて、２つの前記アンテナ間における前記強度差と前記受信波の到来方向とを対応付けた強度差テーブルを取得するステップと、を実行する強度差テーブルの取得方法。

【請求項10】

請求項１から８のいずれか１項に記載の方向探知装置により、受信波の到来方向を探知する方向探知方法であって、
複数のアンテナにより、前記受信波を受信するステップと、
前記検出器において、複数の前記アンテナで受信した前記受信波に基づいて、２つの前記アンテナ間における前記強度差を検出するステップと、
前記抽出器において、前記記憶部に記憶された前記強度差テーブルから、前記検出器で検出した前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を、２つの前記アンテナの組み合わせに応じて複数抽出するステップと、
前記比較器において、取得した複数の前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を比較して、一致する前記受信波の到来方向を、探知結果として取得するステップと、を実行する方向探知方法。

【請求項11】

請求項１から８のいずれか１項に記載の方向探知装置により実行される、受信波の到来方向を探知する方向探知プログラムであって、
複数のアンテナにより、前記受信波を受信するステップと、
前記検出器において、複数の前記アンテナで受信した前記受信波に基づいて、２つの前記アンテナ間における前記強度差を検出するステップと、
前記抽出器において、前記記憶部に記憶された前記強度差テーブルから、前記検出器で検出した前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を、２つの前記アンテナの組み合わせに応じて複数抽出するステップと、
前記比較器において、取得した複数の前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を比較して、一致する前記受信波の到来方向を、探知結果として取得するステップと、を実行させる方向探知プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、受信波の到来方向を探知する方向探知装置、強度差テーブルの取得方法、方向探知方法及び方向探知プログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、方向探知装置として、受信波等の信号の到来方向を算出する測角処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。測角処理装置は、複数のアンテナ素子と、複数のアンテナ素子を覆うレドームとを備えている。測角処理装置は、複数のアンテナ素子で受信した到来信号に基づいて、到来信号の到来方向を算出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１３３９０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

複数のアンテナ間の位相差を用いて受信波の到来方向を探知する場合、アンビギュイティが生じる場合がある。アンビギュイティとは、アンテナ間の距離と受信波の波長との関係によって、アンテナ間で取得される位相差が同じであっても、受信波の到来方向の候補が複数算出されることである。発生するアンビギュイティは、アンテナ間の距離によって変わる。このため、アンビギュイティを解消するためには、アンテナ間の距離が不等間隔である複数のアンテナを用いることが一般的である。

【0005】

また、アンテナを一方向（例えば、方位角方向（ＡＺ方向ともいう））に複数並べた場合、複数のアンテナは、一方向を含む平面（二次元）内の受信波の到来方向を探知することができる。このため、三次元の受信波の到来方向を探知するためには、アンテナを一方向に並べると共に、一方向に交差する他の一方向（例えば、俯仰角方向（ＥＬ方向ともいう））に並べる、つまり二次元的に配列する必要がある。

【0006】

しかしながら、レドームの内部空間に設置されるアンテナは、レドームの空間的な制約により二次元的に配列することが困難な場合がある。レドームの空間的な制約から、複数のアンテナを一次元方向のみに並べる場合、その一方向を含む平面内の受信波の到来方向は、複数のアンテナ間の位相差から算出することができるが、その一方向に交差する他の一方向については、複数のアンテナが存在しないため、位相差を用いた算出ができない問題がある。

【0007】

そこで、本開示は、レドーム内におけるアンテナの設置に制約があっても、アンビギュイティを除去しつつ、受信波の到来方向を好適に探知することができる方向探知装置、強度差テーブルの取得方法、方向探知方法及び方向探知プログラムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の方向探知装置は、受信波の到来方向を探知する方向探知装置において、前記受信波を受信する複数のアンテナと、複数の前記アンテナで受信される前記受信波の受信強度に対して、前記受信波の到来方向によって異なる強度差を付与する強度差付与部と、複数の前記アンテナのうち、２つの前記アンテナ間における強度差と前記受信波の到来方向とを対応付けた強度差テーブルを、２つの前記アンテナの組み合わせごとに記憶する記憶部と、複数の前記アンテナにおいて受信した前記受信波に基づいて、２つの前記アンテナ間における前記強度差を検出する検出器と、前記記憶部に記憶された前記強度差テーブルから、前記検出器で検出した前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を、２つの前記アンテナの組み合わせに応じて複数抽出する抽出器と、前記抽出器から取得した、複数の前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を比較して、一致する前記受信波の到来方向を、探知結果として取得する比較器と、を備える。

【0009】

本開示の強度差テーブルの取得方法は、上記の方向探知装置に用いられる強度差テーブルを取得する強度差テーブルの取得方法であって、複数のアンテナに対して、電波発生源から発生する前記受信波を、所定の到来方向となるように設定するステップと、前記電波発生源から前記受信波を発生させるステップと、複数の前記アンテナにおいて前記受信波を受信するステップと、前記受信波を受信することによって得られた前記強度差に基づいて、２つの前記アンテナ間における前記強度差と前記受信波の到来方向とを対応付けた強度差テーブルを取得するステップと、を実行する。

【0010】

本開示の方向探知方法は、上記の方向探知装置により、受信波の到来方向を探知する方向探知方法であって、複数のアンテナにより、前記受信波を受信するステップと、前記検出器において、複数の前記アンテナで受信した前記受信波に基づいて、２つの前記アンテナ間における前記強度差を検出するステップと、前記抽出器において、前記記憶部に記憶された前記強度差テーブルから、前記検出器で検出した前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を、２つの前記アンテナの組み合わせに応じて複数抽出するステップと、前記比較器において、取得した複数の前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を比較して、一致する前記受信波の到来方向を、探知結果として取得するステップと、を実行する。

【0011】

本開示の方向探知プログラムは、上記の方向探知装置により実行される、受信波の到来方向を探知する方向探知プログラムであって、複数のアンテナにより、前記受信波を受信するステップと、前記検出器において、複数の前記アンテナで受信した前記受信波に基づいて、２つの前記アンテナ間における前記強度差を検出するステップと、前記抽出器において、前記記憶部に記憶された前記強度差テーブルから、前記検出器で検出した前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を、２つの前記アンテナの組み合わせに応じて複数抽出するステップと、前記比較器において、取得した複数の前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を比較して、一致する前記受信波の到来方向を、探知結果として取得するステップと、を実行させる。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、レドーム内におけるアンテナの設置に制約があっても、アンビギュイティを除去しつつ、従来では得ることができなかった次元の受信波の到来方向を好適に探知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施形態１に係る方向探知装置の一部を示す概略構成図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】図３は、図１のＢ－Ｂ断面図である。

【図4】図４は、実施形態１に係る方向探知装置及び方向探知方法に関する説明図である。

【図5】図５は、強度差テーブルの図である。

【図6】図６は、強度差テーブルの一例を示すグラフである。

【図7】図７は、強度差テーブルの一例を示すグラフである。

【図8】図８は、受信波の到来方向を重ね合わせたときのグラフである。

【図9】図９は、強度差テーブルの取得方法に用いられる装置の概略構成図である。

【図10】図１０は、実施形態２に係る方向探知装置及び方向探知方法に関する一例の説明図である。

【図11】図１１は、実施形態２に係る方向探知装置及び方向探知方法に関する一例の説明図である。

【図12】図１２は、実施形態３に係る方向探知装置のレドームの形状の例を示す断面図である。

【図13】図１３は、実施形態５に係る方向探知装置の複数のアンテナの配置の例を示す概略構成図である。

【図14】図１４は、実施形態５に係る方向探知装置の複数のアンテナの配置の例を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本開示に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

【0015】

［実施形態１］
実施形態１に係る方向探知装置１及び方向探知方法は、受信波の到来方向を探知する装置及び手法となっている。受信波としては、電波であり、例えば、探知レーダのビームである。方向探知装置１は、例えば、航空機、車両または船舶等の運輸機械に設けられている。受信波の到来方向は、方位角方向（以下、ＡＺ（Azimuth）方向という）の角度（ＡＺ角度）と、俯仰角方向（以下、ＥＬ（Elevation）方向という）の角度（ＥＬ角度）により定まる。

【0016】

図１は、実施形態１に係る方向探知装置の一部を示す概略構成図である。図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。図３は、図１のＢ－Ｂ断面図である。図４は、実施形態１に係る方向探知装置及び方向探知方法に関する説明図である。図５は、強度差テーブルの図である。図６は、強度差テーブルの一例を示すグラフである。図７は、強度差テーブルの一例を示すグラフである。図８は、受信波の到来方向を重ね合わせたときのグラフである。図９は、強度差テーブルの取得方法に用いられる装置の概略構成図である。

【0017】

（方向探知装置）
図１から図３に示すように、方向探知装置１は、複数のアンテナ５と、レドーム６と、を備えている。複数のアンテナ５は、ＡＺ方向（図１のｘ方向）に沿って直線状に複数並べて設けられ、ＥＬ方向（図１から図３のｚ方向）において１つ設けられた、一次元の配置となっている。なお、実施形態１では、ＥＬ方向への高さを抑制すべく、一次元の配置としているものの、配置については特に限定されない。複数のアンテナ５は、２つのアンテナの組み合わせパターンが２以上となるように、少なくとも３以上設けられる。複数のアンテナ５は、ＡＺ方向において所定の間隔で配置されている。なお、実施形態１において、アンテナ５同士の間隔は、不等間隔となっているが、等間隔であってもよい。

【0018】

レドーム６は、例えば、航空機の翼に設けられている。レドーム６は、受信波の到来方向によって異なる強度差を付与する強度差付与部として機能している。なお、航空機の翼の翼長方向がＡＺ方向となっている。具体的に、レドーム６は、形状がＡＺ方向及びＥＬ方向を含む三次元空間において不均一な形状となっている。図２に示すように、ＡＺ方向における翼根側（図１の左側）の位置で切ったレドーム６の断面形状は、内部空間の広さがＥＬ方向において幅広となっている。一方で、図３に示すように、翼先側（図１の右側）の位置で切ったレドーム６の断面形状は、内部空間の広さがＥＬ方向において幅狭となっている。また、図２及び図３に示す断面においても、レドーム６の厚さは一定でなく、ＥＬ方向によって厚みが異なっている。

【0019】

なお、レドーム６は、その構造が積層構成となっており、形状を異ならせること、積層構成を異ならせること、形状及び積層構成の両方を異ならせることで、受信波の到来方向によって異なる強度差を付与するようにしてもよい。

【0020】

また、図４に示すように、方向探知装置１は、検出器１０と、記憶部１１と、抽出器１２と、比較器１３と、を備えている。

【0021】

検出器１０は、複数のアンテナ５に接続されており、複数のアンテナ５で受信した受信波の信号強度の強度差、周波数及び偏波を検出している。なお、偏波に関する情報は、直交する２つの直線アンテナの強度比から、または、１つの直線アンテナを回転させた測定から取得してもよい。この場合、偏波を検出する専用のアンテナを別途設けてもよい。検出器１０は、強度差として、２つのアンテナ５間の強度差を検出している。ここで、実施形態１では、複数のアンテナ５として、「アンテナ１」、「アンテナ２」及び「アンテナ３」の３つのアンテナを適用している。この場合、実施形態１において、検出器１０は、２つのアンテナ５の強度差として、「アンテナ１」及び「アンテナ２」の強度差、「アンテナ１」及び「アンテナ３」の強度差を検出している。なお、検出器１０は、「アンテナ２」及び「アンテナ３」の強度差を検出してもよく、複数のアンテナ５の中の２つのアンテナの組み合わせパターンに応じて、少なくとも２パターン以上の強度差を検出してもよい。以下、実施形態１の方向探知装置１及び方向探知方法では、「アンテナ１」及び「アンテナ２」、「アンテナ１」及び「アンテナ３」の組み合わせに基づいて説明するが、この組み合わせに特に限定されず、３パターン以上の強度差を用いた方向探知装置１及び方向探知方法として適用してもよい。また、検出器１０では、強度差、周波数及び偏波を検出したが、少なくとも強度差を検出すればよく、必要に応じて、周波数及び偏波を検出してもよい。

【0022】

記憶部１１は、図５に示す強度差テーブルＴを記憶している。強度差テーブルＴは、２つのアンテナ５間における強度差と受信波の到来方向とを対応付けたデータである。図５は、その横軸がＡＺ角度となっており、その縦軸がＥＬ角度となっている。また、強度差テーブルＴは、ＡＺ角度及びＥＬ角度に対応付けられる複数のセルから構成されている。各セルには、強度差が対応付けられている。このため、強度差が対応付けられたセルには、ＡＺ角度及びＥＬ角度が対応付けられる。また、強度差テーブルＴは、少なくとも周波数または偏波ごとに用意されており、必要に応じて、周波数に応じた強度差テーブルＴ、偏波に応じた強度差テーブルＴ、または周波数及び偏波に応じた強度差テーブルＴを用意してもよい。換言すれば、強度差テーブルＴは、不要であれば、周波数に応じた強度差テーブルＴ、偏波に応じた強度差テーブルＴは用意しなくてもよい。さらに、強度差テーブルＴは、２つのアンテナの組み合わせごとに用意されている。つまり、実施形態１では、強度差テーブルＴとして、「アンテナ１」及び「アンテナ２」の強度差テーブルＴと、「アンテナ１」及び「アンテナ３」の強度差テーブルＴとを用意している。また、図示は省略するが、記憶部１１は、方向探知装置１を用いた受信波の到来方向を探知するためのプログラムを記憶している。なお、強度差テーブルＴとは、図５に示す強度差テーブルＴの他、図５に示す強度差テーブルＴを基に数式化したものも含む。

【0023】

抽出器１２は、検出器１０おいて検出した受信波の周波数、偏波及び強度差に基づいて、強度差テーブルＴから、強度差に対応する受信波の到来方向を抽出している。具体的に、実施形態１において、抽出器１２は、必要に応じて、検出器１０において検出した受信波の周波数及び偏波に基づいて、周波数に対応する強度差テーブルＴ、偏波に応じた強度差テーブルＴ、または周波数及び偏波に応じた強度差テーブルＴを取得する。この後、抽出器１２は、検出器１０において検出した強度差に対応する、強度差テーブルＴのセルを抽出する。また、抽出器１２は、「アンテナ１」及び「アンテナ２」の組み合わせ、「アンテナ１」及び「アンテナ３」の組み合わせのそれぞれにおいて、強度差テーブルＴのセルを抽出する。

【0024】

比較器１３は、抽出器１２により抽出した複数の到来方向の候補が一致する受信波の到来方向を、探知結果として取得する。ここで、図６から図８を参照して、比較器１３による処理について具体的に説明する。図６及び図７は、図５のような強度差テーブルＴにおいて、強度差が同じとなる値のセルを抽出したときの図となっている。図６では、「アンテナ１」と「アンテナ２」の強度差であって、所定の強度差ΔＥ_１２のセルを抽出したときの図となっている。図７では、「アンテナ１」と「アンテナ３」の強度差であって、所定の強度差ΔＥ_１３のセルを抽出したときの図となっている。

【0025】

比較器１３は、抽出器１２により抽出した「アンテナ１」と「アンテナ２」の強度差ΔＥ_１２を取得すると、図６に示すように、強度差ΔＥ_１２に該当するセルを取得する。また、比較器１３は、抽出器１２により抽出した「アンテナ１」と「アンテナ３」の強度差ΔＥ_１３を取得すると、図７に示すように、強度差ΔＥ_１３に該当するセルを取得する。そして、比較器１３は、図８に示すように、「アンテナ１」と「アンテナ２」の強度差ΔＥ_１２に該当するセルと、「アンテナ１」と「アンテナ３」の強度差ΔＥ_１３に該当するセルとが一致するセルを取得する。そして、比較器１３は、取得したセルに対応するＡＺ角度及びＥＬ角度を、探知結果として取得する。すなわち、一致するセルが示すＡＺ角度とＥＬ角度の組合せで示される方位は、「アンテナ１」と「アンテナ２」に強度差ΔＥ_１２を生じさせると共に、同時に「アンテナ１」と「アンテナ３」に強度差ΔＥ_１３を生じさせる方位であり、観測結果に一致することから、受信波の到来方向であると推測できる。

【0026】

（強度差テーブル取得方法）
次に、図９を参照して、方向探知装置１に用いられる強度差テーブルＴを取得する強度差テーブルの取得方法について説明する。強度差テーブルＴの取得には、図９に示す取得装置２１が用いられる。取得装置２１は、送信器２２と、受信器２３と、動作部２４と、測定器２５と、を備えている。

【0027】

送信器２２は、受信器２３へ向けて所定の偏波となる電波を送信する。受信器２３は、方向探知装置１の複数のアンテナ５及びレドーム６を模した同等の性能を有するものとなっており、受信した電波を受信波として取得する。動作部２４は、受信器２３から見た送信器２２の位置が所定のＡＺ角度及びＥＬ角度となるように受信器２３を移動させる。測定器２５は、送信器２２の送信周波数を設定し、受信器２３において受信した受信波の強度差を取得すると共に、取得時におけるＡＺ角度及びＥＬ角度を取得する。

【0028】

強度差テーブルＴの取得方法では、複数のアンテナ５を含む受信器２３が、所定のＡＺ角度及びＥＬ角度となる到来方向となるように、動作部２４を動作させるステップを実行する。この後、取得方法では、電波発生源となる送信器２２から所定の周波数となる電波を発生させるステップを実行する。そして、取得方法では、受信器２３により所定の周波数となる電波を受信波として受信するステップを実行する。取得方法では、受信器２３において受信波を受信すると、測定器２５により受信した受信波の強度差を測定する。そして、取得方法では、測定した２つのアンテナ５間における強度差と、取得時におけるＡＺ角度及びＥＬ角度とを対応付けて、受信波の周波数及び偏波ごとに強度差テーブルＴとして取得するステップを実行する。なお、上記の強度差テーブルＴの取得方法では、受信波の周波数ごと及び偏波ごとに強度差テーブルＴを取得したが、周波数ごとのみ、偏波ごとのみの強度差テーブルＴを取得してもよい。

【0029】

なお、受信波の周波数または偏波ごとに用意される複数の強度差テーブルＴは、周波数または偏波間の強度差が補間される補間処理が実行されてもよい。さらに、強度差テーブルＴ内の各セルは、ＡＺ角度及びＥＬ角度からなる到来方向に対応付けられているが、セル間のＡＺ角度及びＥＬ角度が補間される補間処理が実行されてもよい。

【0030】

（方向探知方法）
次に、図４を参照して、方向探知装置１により、受信波の到来方向を探知する方向探知方法について説明する。

【0031】

方向探知方法では、先ず、複数のアンテナ５により受信波を受信するステップＳ１を実行する。この後、方向探知方法では、検出器１０において、複数のアンテナ５で受信した受信波に基づいて、２つのアンテナ５間における強度差と周波数または偏波とを検出するステップＳ２を実行する。なお、ステップＳ２において、周波数、偏波は検出せずともよい。続いて、方向探知方法では、抽出器１２において、検出した周波数または偏波に基づいて、周波数または偏波に対応する強度差テーブルＴを記憶部１１から取得するステップＳ３を実行する。そして、方向探知方法では、抽出器１２において、取得した強度差テーブルＴから、検出器１０で検出した強度差に対応する受信波の到来方向、すなわち、ＡＺ角度及びＥＬ角度に対応するセルを、２つのアンテナ５の組み合わせに応じて複数抽出するステップＳ４を実行する。方向探知方法では、ステップＳ４の実行後、比較器１３において、取得した複数のＡＺ角度及びＥＬ角度のセルを比較して、一致するセルのＡＺ角度及びＥＬ角度を、探知結果として取得するステップＳ５を実行する。なお、実施形態１の方向探知方法では、周波数または偏波に基づいて、対応する強度差テーブルＴを用いたが、周波数及び偏波に基づいて、対応する強度差テーブルＴを用いてもよい。

【0032】

［実施形態２］
次に、図１０及び図１１を参照して、実施形態２について説明する。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図１０は、実施形態２に係る方向探知装置及び方向探知方法に関する一例の説明図である。図１１は、実施形態２に係る方向探知装置及び方向探知方法に関する一例の説明図である。

【0033】

実施形態１の方向探知方法では、抽出器１２において、検出器１０により検出した強度差に対応するセルを、２つのアンテナ５の組み合わせに応じて抽出した。この場合、比較器１３において、図１０の左側に示すように、一致するセルが複数となる可能性がある。また、比較器１３において、図１１の左側に示すように、一致するセルがゼロとなる可能性がある。

【0034】

このため、実施形態２の方向探知方法では、抽出器１２が、検出器１０で検出した強度差ΔＥに調整幅（α、β）を付与した強度差幅に対応する受信波の到来方向を抽出している。具体的に、抽出器１２は、検出器１０から強度差ΔＥを取得すると、強度差幅として、「ΔＥ－α＜ΔＥ＜ΔＥ＋β」を生成し、生成した強度差幅に対応するセルを取得する。ここで、抽出器１２は、調整幅（α、β）を小さくすることで、取得するセルの数を減らす一方で、調整幅（α、β）を大きくすることで、取得するセルの数を増やす。なお、調整幅（α、β）は、全アンテナ５間で同一の値としてもよいし、アンテナ５間によって異なった値としてもよい。

【0035】

具体的に、図１０の左側に示すように、比較器１３は、「アンテナ１」と「アンテナ２」の強度差幅に該当するセルと、「アンテナ１」と「アンテナ３」の強度差幅に該当するセルとを取得して比較した結果、複数のセルが該当する場合、抽出器１２は、強度差幅を狭くする。これにより、「アンテナ１」と「アンテナ２」の強度差幅に該当するセルと、「アンテナ１」と「アンテナ３」の強度差幅に該当するセルとが減る。そして、比較器１３は、再び、「アンテナ１」と「アンテナ２」の強度差幅に該当するセルと、「アンテナ１」と「アンテナ３」の強度差幅に該当するセルとを取得して比較することで、図１０の右側に示すように、一致するセルを見出すことができる。

【0036】

また、図１１の左側に示すように、比較器１３は、「アンテナ１」と「アンテナ２」の強度差幅に該当するセルと、「アンテナ１」と「アンテナ３」の強度差幅に該当するセルとを取得して比較した結果、一致するセルがない、つまり、セルが不一致となる場合、抽出器１２は、強度差幅を広くする。これにより、「アンテナ１」と「アンテナ２」の強度差幅に該当するセルと、「アンテナ１」と「アンテナ３」の強度差幅に該当するセルとが増える。そして、比較器１３は、再び、「アンテナ１」と「アンテナ２」の強度差幅に該当するセルと、「アンテナ１」と「アンテナ３」の強度差幅に該当するセルとを取得して比較することで、図１１の右側に示すように、一致するセルを見出すことができる。

【0037】

［実施形態３］
次に、図１２を参照して、実施形態３について説明する。なお、実施形態３では、重複した記載を避けるべく、実施形態１及び２と異なる部分について説明し、実施形態１及び２と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図１２は、実施形態３に係る方向探知装置のレドームの形状の例を示す断面図である。

【0038】

実施形態１の方向探知方法では、抽出器１２において、検出器１０により検出した強度差に対応するセルを、２つのアンテナ５の組み合わせに応じて抽出した。この場合、比較器１３において、一致するセルが複数となり、強度差幅の調整によっても絞り込めない可能性がある。これは、レドーム６において、受信波の到来方向によって異なる強度差を付与していない部位または付与が不足している部位等があるためである。

【0039】

このため、実施形態３では、図１２に示すように、方向探知装置１のレドーム６に電気特性を変化させるための材料を追加した構成となっている。電気特性を変化させるための材料としては、例えば、誘電体、金属等の良導体を用いることが可能である。なお、以下では、誘電体３１を追加した構成として説明する。誘電体３１は、受信波の到来方向によって異なる強度差を付与すればよく、例えば、図１２の誘電体３１ａ～３１ｃ、３２、３３を配置してもよい。図１２のレドーム６ａでは、レドーム６ａの内側に倣って誘電体３１ａが設けられており、誘電体３１ａは、その内面が湾曲面となっている。また、図１２のレドーム６ｂでは、誘電体３１ｂが、レドーム６ａの内側から突出するブロック形状のものとなっている。図１２のレドーム６ｃでは、レドーム６ｃの内側に倣って誘電体３１ｃが設けられており、誘電体３１ｃは、アンテナ５と対向する内面が平面となっており、この平面のＥＬ方向の両側に連なる面も平面となっている。図１２のレドーム６ｄでは、レドーム６ａの内側に、別体となる誘電体３２が取り付けられたものとなっている。図１２のレドーム６ｅでは、アンテナ５に被覆されるキャップ状の誘電体３３を取り付けたものとなっている。

【0040】

なお、図示は省略するが、レドーム６の外側に、誘電体３１のような電気特性を変化させるための材料を配置してもよく、例えば、方向探知装置１を航空機に搭載する場合には、レドーム６の外側にある機体を、電気特性を変化させるための材料として用いてもよい。つまり、レドーム６の外側にある機体が、受信波の到来方向によって異なる強度差を付与する強度差付与部として機能してもよい。

【0041】

［実施形態４］
次に、実施形態４について説明する。なお、実施形態４では、重複した記載を避けるべく、実施形態１から３と異なる部分について説明し、実施形態１から３と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。

【0042】

実施形態１では、方向探知装置のレドーム６が強度差付与部として機能していたが、実施形態４では、アンテナ５の素子のゲインを空間的に一様でないゲインとすることで、アンテナ５自体を強度差付与部として機能させてもよい。つまり、アンテナ５の素子のゲインを、素子ごとに異なったゲインとすることで、受信波の到来方向によって異なった強度差を得ることができる。

【0043】

［実施形態５］
次に、図１３及び図１４を参照して、実施形態５について説明する。なお、実施形態５では、重複した記載を避けるべく、実施形態１から４と異なる部分について説明し、実施形態１から４と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図１３及び図１４は、実施形態４に係る方向探知装置の複数のアンテナの配置の例を示す概略構成図である。

【0044】

実施形態１では、３つのアンテナ５を、ＡＺ方向に並べて配置したが、図１３に示すように、ＥＬ方向に高さを異ならせて配置してもよい。つまり、３つのアンテナ５を三点配置としてもよい。これは、強度差テーブルＴを用いた方向探知方法では、強度差付与部により受信波の到来方向によって異なる強度差を付与することで、アンビギュイティを解消させているため、アンテナ５の配置に関する制約がないためである。また、図１４に示すように、複数のアンテナ５として、４つ配置してもよく、この場合、アンテナ５間の距離を、不等間隔にしてもよいし、等間隔にしてもよい。なお、アンテナ５を４つ配置する場合には、３つを常用のアンテナ５とし、１つを予備用のアンテナ５として用いてもよい。アンテナ５の数を増やすことで、比較器１３において、一致するセルの絞り込みが難しい場合、アンテナ５の組み合わせ数を増やしたり、また、予備のアンテナ５を用いた組み合わせ数を増やしたりすることができる。

【0045】

なお、実施形態１から５では、ＡＺ角度及びＥＬ角度を変更させながら、各セルにおける強度差を取得した強度差テーブルＴを用いて、受信波の到来方向を探知したが、この構成に特に限定されない。例えば、レドーム６を荷重変形させながら、各セルにおける強度差を取得して強度差テーブルＴを生成し、生成した強度差テーブルＴを用いて、レドーム６の荷重変形を考慮して、受信波の到来方向を探知してもよい。

【0046】

以上のように、実施形態に記載の方向探知装置１、強度差テーブルＴの取得方法、方向探知方法及び方向探知プログラムは、例えば、以下のように把握される。

【0047】

第１の態様に係る方向探知装置１は、受信波の到来方向を探知する方向探知装置１において、前記受信波を受信する複数のアンテナ５と、複数の前記アンテナ５で受信される前記受信波の受信強度に対して、前記受信波の到来方向によって異なる強度差を付与する強度差付与部（レドーム６、誘電体３１、良導体、空間的に一様でないゲインを有するアンテナ素子）と、複数の前記アンテナ５のうち、２つの前記アンテナ５間における強度差と前記受信波の到来方向とを対応付けた強度差テーブルＴを、２つの前記アンテナ５の組み合わせごとに記憶する記憶部１１と、複数の前記アンテナ５において受信した前記受信波に基づいて、２つの前記アンテナ５間における前記強度差を検出する検出器１０と、前記記憶部１１に記憶された前記強度差テーブルＴから、前記検出器１０で検出した前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を、２つの前記アンテナ５の組み合わせに応じて複数抽出する抽出器１２と、前記抽出器１２から取得した、複数の前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を比較して、一致する前記受信波の到来方向を、探知結果として取得する比較器１３と、を備える。

【0048】

この構成によれば、レドーム６の内部空間における物理的な制約により、複数のアンテナ５を配置する場合であっても、強度差テーブルＴを用いることで、アンビギュイティを除去し、受信波の三次元的な到来方向を好適に取得することができる。

【0049】

第２の態様として、前記強度差テーブルＴは、前記受信波の周波数ごとまたは偏波ごとに記憶されており、前記検出器１０は、前記受信波の前記周波数または前記偏波を検出し、前記抽出器１２は、前記検出器１０で検出した前記周波数または前記偏波に基づいて、前記周波数または前記偏波に対応する前記強度差テーブルＴを取得し、取得した前記強度差テーブルＴから、前記検出器１０で検出した前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を抽出する。

【0050】

この構成によれば、強度差テーブルＴを周波数ごとまたは偏波ごとに取得することができるため、周波数、偏波に対応した適切な強度差を取得することができ、強度差に対応する精度のよい受信波の到来方向を抽出することができる。

【0051】

第３の態様として、前記強度差付与部は、前記複数のアンテナ５を収容するレドーム６を有し、前記レドーム６は、三次元空間において不均一な形状または不均一な構造となっている。

【0052】

この構成によれば、レドーム６の形状を三次元空間において不均一な形状または不均一な構造とすることで、受信波の到来方向によって異なる強度差を付与することができる。

【0053】

第４の態様として、前記強度差付与部は、前記複数のアンテナ５を収容するレドーム６に設けられると共に、電気特性を変化させる材料（誘電体３１、良導体）を有する。

【0054】

この構成によれば、電気特性を変化させる材料をレドーム６に設けることで、受信波の到来方向によって異なる強度差を簡易に付与することができる。

【0055】

第５の態様として、前記強度差付与部は、前記アンテナ５の素子のゲインを、空間的に一様でないゲインとした前記アンテナ５である。

【0056】

この構成によれば、アンテナ５の素子のゲインを空間的に一様でないゲインとすることで、アンテナ５自体を強度差付与部として容易に機能させることができる。つまり、アンテナ５の素子のゲインを、素子ごとに異なったゲインとすることで、受信波の到来方向によって異なる強度差を簡易に付与することができる。

【0057】

第６の態様として、前記抽出器１２は、前記検出器１０で検出した前記強度差に調整幅を付与した強度差幅に対応する前記受信波の到来方向を抽出しており、前記比較器１３は、組み合わせに応じて抽出された複数の前記強度差幅に対応する前記受信波の到来方向の候補が不一致である場合、前記調整幅を広くする一方で、一致する前記受信波の到来方向の候補が複数となる場合、前記調整幅を狭くする。

【0058】

この構成によれば、調整幅を調整することで、一致する受信波の到来方向を適切に見出すことができる。

【0059】

第７の態様として、前記受信波の到来方向は、方位角方向の角度であるＡＺ角度と、前記方位角方向に直交する俯仰角方向の角度であるＥＬ角度と、により規定され、前記強度差テーブルＴは、前記ＡＺ角度及び前記ＥＬ角度に対応付けた複数のセルを有すると共に、複数の前記セルに前記強度差がそれぞれ設定されており、前記セル間の前記強度差が補間されている。

【0060】

この構成によれば、セル間の強度差を適切に補間することができるため、強度差を精度よく取得することができ、また、強度差に対応する受信波の到来方向を適切に取得することができる。

【0061】

第８の態様として、前記強度差テーブルＴが前記受信波の周波数ごとまたは偏波ごとに用意される場合、前記強度差テーブルＴは、前記周波数間の前記強度差または前記偏波間の前記強度差が補間されている。

【0062】

この構成によれば、周波数間の強度差、偏波間の強度差を、適切に補間することができるため、周波数間の強度差、偏波間の強度差を精度よく取得することができ、また、強度差に対応する受信波の到来方向を適切に取得することができる。

【0063】

第９の態様に係る強度差テーブルＴの取得方法は、上記の方向探知装置１に用いられる強度差テーブルＴを取得する強度差テーブルＴの取得方法であって、複数のアンテナ５に対して、電波発生源（送信器２２）から発生する前記受信波を、所定の到来方向となるように設定するステップと、前記電波発生源から前記受信波を発生させるステップと、複数の前記アンテナ５において前記受信波を受信するステップと、前記受信波を受信することによって得られた前記強度差に基づいて、２つの前記アンテナ５間における前記強度差と前記受信波の到来方向とを対応付けた強度差テーブルＴを取得するステップと、を実行する。

【0064】

この構成によれば、強度差と受信波の到来方向とを適切に対応付けた強度差テーブルＴを取得することができる。

【0065】

第１０の態様に係る方向探知方法は、上記の方向探知装置１により、受信波の到来方向を探知する方向探知方法であって、複数のアンテナ５により、前記受信波を受信するステップＳ１と、前記検出器１０において、複数の前記アンテナ５で受信した前記受信波に基づいて、２つの前記アンテナ５間における前記強度差を検出するステップＳ２と、前記抽出器１２において、前記記憶部１１に記憶された前記強度差テーブルＴから、前記検出器１０で検出した前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を、２つの前記アンテナ５の組み合わせに応じて複数抽出するステップＳ３、Ｓ４と、前記比較器１３において、取得した複数の前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を比較して、一致する前記受信波の到来方向を、探知結果として取得するステップＳ５と、を実行する。

【0066】

この構成によれば、レドーム６の内部空間における物理的な制約により、複数のアンテナ５を配置する場合であっても、強度差テーブルＴを用いることで、アンビギュイティを除去し、受信波の三次元的な到来方向を好適に取得することができる。

【0067】

第１１の態様に係る方向探知プログラムは、上記の方向探知装置１により実行される、受信波の到来方向を探知する方向探知プログラムであって、複数のアンテナ５により、前記受信波を受信するステップＳ１と、前記検出器１０において、複数の前記アンテナ５で受信した前記受信波に基づいて、２つの前記アンテナ５間における前記強度差を検出するステップＳ２と、前記抽出器に１２おいて、前記記憶部１１に記憶された前記強度差テーブルＴから、前記検出器１０で検出した前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を、２つの前記アンテナ５の組み合わせに応じて複数抽出するステップＳ３、Ｓ４と、前記比較器１３において、取得した複数の前記強度差に対応する前記受信波の到来方向を比較して、一致する前記受信波の到来方向を、探知結果として取得するステップＳ５と、を実行させる。

【0068】

この構成によれば、レドーム６の内部空間における物理的な制約により、複数のアンテナ５を配置する場合であっても、強度差テーブルＴを用いることで、アンビギュイティを除去し、受信波の三次元的な到来方向を好適に取得することができる。

【符号の説明】

【0069】

１ 方向探知装置
５ アンテナ
６ レドーム
１０ 検出器
１１ 記憶部
１２ 抽出器
１３ 比較器
２１ 取得装置
２２ 送信器
２３ 受信器
２４ 動作部
２５ 測定器
３１ａ～３１ｃ、３２、３３ 誘電体
Ｔ 強度差テーブル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】