特許 7062299 信号処理装置、信号処理システム、信号処理方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-22

(45)【発行日】2022-05-06

(54)【発明の名称】信号処理装置、信号処理システム、信号処理方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 3/54 20060101AFI20220425BHJP

   G08G 3/00 20060101ALI20220425BHJP

   H01Q 1/28 20060101ALI20220425BHJP

   H01Q 21/06 20060101ALI20220425BHJP

【ＦＩ】

G01S3/54

G08G3/00 A

H01Q1/28

H01Q21/06

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019172199

(22)【出願日】2019-09-20

(65)【公開番号】P2021050929

(43)【公開日】2021-04-01

【審査請求日】2021-06-01

(73)【特許権者】

【識別番号】503361400

【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100181124

【弁理士】

【氏名又は名称】沖田 壮男

(74)【代理人】

【識別番号】100163496

【弁理士】

【氏名又は名称】荒 則彦

(72)【発明者】

【氏名】平原 大地

(72)【発明者】

【氏名】市毛 弘一

【審査官】梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－００７２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１５８６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９０２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２７４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０４８９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０３０３９６９６（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ３／００ － ３／７４

Ｇ０１Ｓ ７／００ － ７／４２

Ｇ０１Ｓ １３／００ － １３／９５

Ｇ０８Ｇ １／００ － ９９／００

Ｈ０１Ｑ ３／００ － ３／４６

Ｈ０１Ｑ ２１／００ － ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の船舶によりそれぞれ送信され、１の人工衛星に搭載された複数のアンテナ素子、または衛星群における複数の人工衛星のそれぞれに搭載された複数のアンテナ素子を含むスパースアレイアンテナによって受信された複数の信号を検出する検出部と、
前記人工衛星の位置情報と、前記複数の船舶の分布情報とに基づいて、前記検出部によって検出された前記信号に対してカトリ・ラオ積拡張を行うことにより、前記スパースアレイアンテナにおけるアンテナアレイ数、実行開口長、及びアレイ自由度のうち少なくとも１つを拡張させる拡張部と、
前記検出部によって検出された前記信号及び前記拡張部によって拡張された前記スパースアレイアンテナにおける仮想アンテナ素子によって受信されることが想定される想定信号を用いて、信号検知方向を決定する決定部と、
を備える、
信号処理装置。

【請求項2】

前記拡張部は、信号密集領域から送信される信号を受信可能な位置に向けて、前記スパースアレイアンテナを拡張する、
請求項１に記載の信号処理装置。

【請求項3】

前記拡張部は、前記検出部によって検出された前記信号に対して効果的なアンテナアレイ方向にのみカトリ・ラオ積拡張を行い、全体の計算負荷を軽減させるように前記スパースアレイアンテナにおけるアンテナアレイ数、実行開口長、及びアレイ自由度のうち少なくとも１つを拡張する、
請求項１に記載の信号処理装置。

【請求項4】

前記決定部は、前記スパースアレイアンテナのグレーティングローブの発生方向が、前記船舶により送信される信号が非干渉となる方向となるように、前記スパースアレイアンテナの信号検知方向を決定する、
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の信号処理装置。

【請求項5】

前記決定部は、前記スパースアレイアンテナの信号検知方向を、信号密集領域を含むアンテナ視野角内に決定する、
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の信号処理装置。

【請求項6】

請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の信号処理装置と、
１の人工衛星に搭載された複数のアンテナ素子、または衛星群における複数の人工衛星のそれぞれに搭載された複数のアンテナ素子を含み、複数の船舶によりそれぞれ送信された信号を受信するスパースアレイアンテナと、を備える、
信号処理システム。

【請求項7】

信号処理装置のコンピュータが、
複数の船舶によりそれぞれ送信され、１の人工衛星に搭載された複数のアンテナ素子、または衛星群における複数の人工衛星のそれぞれに搭載された複数のアンテナ素子を含むスパースアレイアンテナによって受信された複数の信号を検出し、
前記人工衛星の位置情報と、前記複数の船舶の分布情報とに基づいて、検出された前記信号に対してカトリ・ラオ積拡張を行うことにより、前記スパースアレイアンテナにおけるアンテナアレイ数、実行開口長、及びアレイ自由度のうち少なくとも１つを拡張させ、
検出された前記信号及び拡張された前記スパースアレイアンテナにおける仮想アンテナ素子によって受信されることが想定される想定信号を用いて、信号検知方向を決定する、
信号処理方法。

【請求項8】

信号処理装置のコンピュータに、
複数の船舶によりそれぞれ送信され、１の人工衛星に搭載された複数のアンテナ素子、または衛星群における複数の人工衛星のそれぞれに搭載された複数のアンテナ素子を含むスパースアレイアンテナによって受信された複数の信号を検出させ、
前記人工衛星の位置情報と、前記複数の船舶の分布情報とに基づいて、検出された前記信号に対してカトリ・ラオ積拡張を行わせることにより、前記スパースアレイアンテナにおけるアンテナアレイ数、実行開口長、及びアレイ自由度のうち少なくとも１つを拡張させる処理を実行させ、
検出された前記信号及び拡張された前記スパースアレイアンテナにおける仮想アンテナ素子によって受信されることが想定される想定信号を用いて、信号検知方向を決定させる、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、信号処理装置、信号処理システム、信号処理方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

海洋における船舶の位置情報等の収集を行うシステムとして、自動船舶識別システム（Automatic Identification System、以下「ＡＩＳ」という）がある。ＡＩＳに用いる装置として、例えば、船舶等により送信されるＡＩＳ信号を受信して収集するＡＩＳ受信機がある（例えば、特許文献１参照）。従来のＡＩＳにおけるアンテナは、例えば、沿岸における陸上局に設置され、そのカバーエリアはおおよそ２０～３０海里（３７～５５ｋｍ）程度と、広いとは言い難かった。これに対して、人工衛星にアンテナが設けられたＡＩＳ受信機がある（例えば、非特許文献１参照）。このＡＩＳ受信機では、海洋における船舶から送信されるＡＩＳ信号を人工衛星に設けられたＡＩＳアンテナで受信するので、直径約５０００ｋｍという広範囲での受信が可能である。

【0003】

人工衛星にアンテナが設けられたＡＩＳ受信機では、広範囲にわたる領域から送信されるＡＩＳ信号を受信するため、船舶が過密した領域では、ＡＩＳ信号が混信してしまい、受信したＡＩＳ信号を抽出できないことがあった。そこで、例えばアンテナの指向性を高めることにより、衝突する信号の数を減らす技術がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－１９７７７９号公報

【非特許文献】

【0005】

【文献】“衛星搭載船舶自動識別システム（ＡＩＳ）実験「ＳＰＡＩＳＥ」”,[online]，[2019年8月29日検索]，インターネット＜URL：http://www.satnavi.jaxa.jp/experiment/spaise/＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、人工衛星にアンテナが設けられたＡＩＳ受信機のようにアンテナ数Ｎに対し信号数Ｍが同等近い場合やそれ以上の場合は原理的に性能が劣化し原理的にも分離効果に限界があり、信号の検出ができなくなる場合が生じる。特に、人工衛星に搭載されるアンテナがＶＨＦアンテナである場合、サイズも大きくなることから、搭載に制約が多くある人工衛星では、多数のアンテナを搭載するのが困難であった。

【0007】

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、多数のＡＩＳ信号を検出することができる信号処理装置、信号処理システム、信号処理方法、及びプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、複数の船舶によりそれぞれ送信され、１の人工衛星に搭載された複数のアンテナ素子、または衛星群における複数の人工衛星のそれぞれに搭載された複数のアンテナ素子を含むスパースアレイアンテナによって受信された複数の信号を検出する検出部と、前記人工衛星の位置情報と、前記複数の船舶の分布情報とに基づいて、前記検出部によって検出された前記信号に対してカトリ・ラオ積拡張を行うことにより、前記スパースアレイアンテナにおけるアンテナアレイ数、実行開口長、及びアレイ自由度のうち少なくとも１つを拡張させる拡張部と、前記検出部によって検出された前記信号及び前記拡張部によって拡張された前記スパースアレイアンテナにおける仮想アンテナ素子によって受信されることが想定される想定信号を用いて、信号検知方向を決定する決定部と、を備える、信号処理装置である。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様によれば、多数のＡＩＳ信号を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る信号処理システムの構成の一例を示す図である。

【図2】受信設備１０の構成の一例を示す図である。

【図3】第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７の配置の一例を示す図である。

【図4】信号処理装置３０の処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】スパースアレイアンテナのアンテナ素子及び仮想アンテナ素子の配置の一例を示す図である。

【図6】スパースアレイアンテナのアンテナ素子及び仮想アンテナ素子の配置の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明のいくつかの実施形態の信号処理装置、信号処理システム、信号処理方法、及びプログラムを、図面を参照して説明する。

【0012】

図１は、実施形態に係る信号処理システムの構成の一例を示す図である。図１に示すように、信号処理システム１は、人工衛星２に搭載される受信設備１０を有する。信号処理システム１は、例えば、複数の船舶３が所定の観測海域４を航行する際に、複数の船舶３がそれぞれ送信するＡＩＳ信号を受信する。

【0013】

図２は、受信設備１０の構成の一例を示す図である。受信設備１０は、例えば、スパースアレイアンテナ２０と、信号処理装置３０と、を備える。受信設備１０は、複数の船舶３により送信されるＡＩＳ信号を、スパースアレイアンテナ２０によって受信する。例えば、信号処理装置３０は、スパースアレイアンテナ２０により複数のＡＩＳ信号を受信する。信号処理装置３０は、スパースアレイアンテナ２０の信号検知方向を調整することにより、複数の船舶３のそれぞれにより送信されるＡＩＳ信号を受信する。

【0014】

図２に示すように、受信設備１０におけるスパースアレイアンテナ２０は、複数本、実施形態では７本のアンテナ素子である第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７を備える。第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７は、１の人工衛星２における適宜の位置に不均一に配置される。第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７が取り付けられる人工衛星２における部位は、どのような部位でもよく、例えば、太陽電池パドルでもよいしその他の衛星構造物でもよい。また、スパースアレイアンテナ２０におけるアンテナ素子は、１の人工衛星のみならず、衛星群における複数の人工衛星のそれぞれに搭載されていてもよい。複数の人工衛星においては、アンテナ素子が１本設けられていてもよいし、複数本設けられていてもよい。

【0015】

図３は、第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７の配置の一例を示す図である。図３に示すように、第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７は、例えば、１方向から見て３列に配置され、第１列Ｌ１に第１アンテナ素子２１～第４アンテナ素子２４が不均等に配置され、第２列Ｌ２には第５アンテナ素子２５が配置され、第３列Ｌ３には第６アンテナ素子２６及び第７アンテナ素子２７が配置される。スパースアレイアンテナ２０における第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７の配置は、あくまでの一例であり、その他の配置でもよい。また、スパースアレイアンテナ２０におけるアンテナ素子の数は、７本未満でもよいし、８本以上でもよい。第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７は、同一平面上に配置されてもよいし、第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７の一部が形成する平面以外の面に、第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７の他の一部が配置されてもよい。

【0016】

信号処理装置３０は、例えば、取得部３１と、検出部３２と、拡張部３３と、決定部３４と、抽出部３５と、記憶部３６と、を備える。取得部３１は、地上におけるダウンリンク局等により提供される衛星軌道情報、過去の実績や解析に基づく船舶分布等の情報等を取得する。船舶分布等の情報には、衛星軌道上でＡＩＳ信号とともに受信されるノイズ干渉の強度や頻度、船舶等の位置情報が含まれる。取得部３１は、取得した衛星軌道情報及び船舶分布情報を記憶部３６に格納する。

【0017】

検出部３２は、第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７に対応する７個の第１ＡＩＳサンプリング回路４１～第７ＡＩＳサンプリング回路４７を備える。第１ＡＩＳサンプリング回路４１～第７ＡＩＳサンプリング回路４７は、例えば、低雑音増幅器（ＬＮＡ）、ダウンサイズコンバータ（Ｄ－Ｃ）及びＡＤ変換器（Ａ－Ｄ）を備える。第１ＡＩＳサンプリング回路４１～第７ＡＩＳサンプリング回路４７は、それぞれ独立して第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７で受信されたＡＩＳ信号をサンプリングする。こうして、検出部３２は、ＡＩＳ信号を検出する。

【0018】

拡張部３３は、取得部３１により取得され記憶部３６に記憶された衛星軌道情報に基づいて、人工衛星２の位置情報を算出する。拡張部３３は、算出した人工衛星２の位置情報と、取得部３１により取得され記憶部３６に記憶された船舶分布等の情報とに基づいて、要高空間分解能視野角及び非干渉視野角を求める。

【0019】

要高空間分解能視野角とは、例えば、信号を観測するターゲットエリアを視野に含むアンテナ視野角であり、高い分解能をもって信号の受信を行うことが望まれるアンテナ視野角である。信号の観測のターゲットエリアは、例えば、信号密集領域であり、信号密集領域は、例えば、船舶３の分布密度が高い領域や港湾の海岸線付近など、ＡＩＳ信号が送信される可能性が高い領域である。

【0020】

非干渉視野角とは、信号過疎領域を視野に含むアンテナ視野角であり、グレーティングローブが非干渉方向となるアンテナ視野角である。信号過疎領域は、例えば、陸上領域や宇宙空間など、ＡＩＳ信号が送信されない、または送信される可能性が低い遠洋等の船舶過疎領域である。非干渉方向は、例えば、遠洋や宇宙等の非地平線内の方向など、船舶３により送信されるＡＩＳ信号が、干渉しにくいまたは非干渉となる方向である。拡張部３３は、検出部３２によって検出されたＡＩＳ信号をカトリ・ラオ積拡張（以下、「ＫＲ拡張」とも称する）することにより、アンテナアレイ数、実行開口長、及びアレイ自由度のうち少なくとも１つを拡張させる。拡張部３３は、ＫＲ拡張時には、例えば、全体の計算負荷を軽減させるために、取得部３１で得られた信号に対して効果的なアンテナアレイ方向にのみカトリ・ラオ積拡張を行い、全体の計算負荷を軽減させるためにアンテナアレイ方向等の条件を設定する。

【0021】

決定部３４は、拡張部３３により拡張されたスパースアレイアンテナにおける仮想アンテナ素子によって受信されることが想定される想定信号を生成する。決定部３４は、検出部３２により検出されたＡＩＳ信号及び生成した想定信号に基づいて、スパースアレイアンテナ２０の信号検知方向を決定する。

【0022】

決定部３４は、例えば、スパースアレイアンテナ２０のメインローブの方向を調整してスパースアレイアンテナ２０の信号検知方向を決定する。そのため、決定部３４は、例えば、検出部３２により検出されたＡＩＳ信号及び生成した想定信号にデジタルビームフォーミング処理を施し、ＡＩＳ信号及び想定信号にウエイトを与えて合成することで、デジタル上でアンテナビームを形成する。

【0023】

決定部３４は、例えば、複数のＡＩＳ信号を空間ダイバーシティ処理により分離してデジタルビームフォーミングを行う。決定部３４は、例えば、ＡＩＳ信号及び想定信号にウエイトを与えて合成する際に、異なるウエイトの組み合わせによる並列処理によって、マルチビームを同時に形成する。決定部３４は、所定条件に応じて各マルチビームを適応的に形成する。デジタルビームフォーミングは、利得やビーム幅、方向に合わせてウエイトを決めて実行する手順に限定されず、マルチアンテナによる信号分離全般を意味する。デジタルビームフォーミングとは、ヌルの方向やメインローブの利得、サイドローブの位置などが、信号分離に都合のよい状況を算出する方式の全般を含む。

【0024】

決定部３４は、例えば、検出部３２により検出された複数のＡＩＳ信号のうち１つの対象ＡＩＳ信号を任意に定め、形成したアンテナビームに対して、対象ＡＩＳ信号の検出感度を高める方向にメインローブの方向を調整して決定する。決定部３４は、メインローブの方向を要高空間分解能視野角内に、グレーティングローブやサイドローブ等の不要な感度方向をなるべく非干渉視野角の範囲になるように決定し、または成立する軌道条件との整合をとる。

【0025】

抽出部３５は、決定部３４によりメインローブの方向の調整が完了した後に、対象ＡＩＳ信号についての情報を抽出する。抽出部３５は、対象ＡＩＳ信号についての情報を抽出できた場合に、抽出した情報を記憶部３６に格納する。抽出部３５は、対象ＡＩＳ信号についての情報を抽出できた場合に、対象ＡＩＳ信号を送信する船舶（以下「対象船舶」という）に対する測角処理を行う。抽出部３５は、測角処理により、基準方向に対する対象船舶の角度を算出する。基準方向とは、例えば、スパースアレイアンテナ２０における第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７により定義される基準面に直交する方向である。

【0026】

さらに、抽出部３５は、決定部３４に対して、複数のＡＩＳ信号のうち他のＡＩＳ信号を対象ＡＩＳ信号として、同様の処理を行わせる。対象ＡＩＳ信号についての情報を抽出できなかった場合に、決定部３４に対して、メインローブの方向を再度調整させる。決定部３４は、抽出部３５の指示に従い、他のＡＩＳ信号を対象ＡＩＳ信号として、同様の処理を行ったり、メインローブの方向の再度の調整を行ったりする。

【0027】

信号処理システム１は、図１に示すように、複数の船舶３により送信されるＡＩＳ信号を受信する場合には、仮想のマルチビーム（デジタル上のマルチビーム）を形成して複数のエリア５からそれぞれＡＩＳ信号を受信する。この場合に、スパースアレイアンテナ２０における第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７は、例えば、観測海域４の複数の船舶３からそれぞれ所定の単一指向性でＡＩＳ信号を独立して受信する。

【0028】

次に、信号処理装置３０における処理ついて説明する。図４は、信号処理装置３０の処理の一例を示すフローチャートである。信号処理装置３０は、取得部３１において、例えばダウンリンク局等により提供される衛星軌道情報、過去の実績や解析に基づく船舶分布等の情報を取得する（ステップＳ２０１）。取得部３１は、取得した衛星軌道情報及び船舶分布等の情報を記憶部３６に格納する。

【0029】

次に、検出部３２は、第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７により受信されたＡＩＳ信号を第１ＡＩＳサンプリング回路４１～第７ＡＩＳサンプリング回路４７においてサンプリングする（ステップＳ２０３）。検出部３２は、サンプリングしたＡＩＳ信号の位相・振幅処理を行う（ステップＳ２０５）。

【0030】

続いて、拡張部３３は、検出部３２により検出され、位相・振幅処理が施されたサンプリング結果に基づいて、第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７ごとの相関関数行列を生成する（ステップＳ２０７）。続いて、拡張部３３は、記憶部３６に記憶された衛星軌道情報及び船舶分布情報を読み出し、信号密集領域を抽出して要高空間分解能視野角するとともに、信号過疎領域を抽出して非干渉視野角を算出する（ステップＳ２０９）。

【0031】

続いて、拡張部３３は、生成した第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７ごとの相関関数行列を用いて、カトリ・ラオ積拡張相関行列を生成し、生成したカトリ・ラオ積相関行列に空間平均処理を行うことにより、スパースアレイアンテナ２０のアンテナアレイ数を仮想的に拡張させる（ステップＳ２１１）。拡張部３３は、アンテナアレイ数に代えてまたは加えて、スパースアレイアンテナ２０の実行開口長やアレイ自由度を仮想的に拡張させるようにしてもよい。スパースアレイアンテナ２０のアンテナアレイ数、実行開口長、アレイ自由度を拡張させたりすることにより、信号処理装置３０において受信できるＡＩＳ信号の数を、スパースアレイアンテナ２０におけるアンテナ素子の数よりも多くすることができ、例えば、達成可能な最大自由度がアンテナ素子配置次第でアンテナ素子数Ｎに対して２Ｎ－１から最大（Ｎ^２－１）／２＋Ｎとすることができる。

【0032】

続いて、決定部３４は、複数のＡＩＳ信号により、ＡＩＳ信号を送信する船舶３の数を特定し、複数のＡＩＳ信号の中から、任意のＡＩＳ信号を対象ＡＩＳ信号として決定する。続いて、決定部３４は、デジタルビームフォーミングを行ってアンテナビームを形成し、スパースアレイアンテナ２０のメインローブの方向を、対象ＡＩＳ信号を送信する船舶３の方向に調整する（ステップＳ２１３）。ここで決定される対象ＡＩＳ信号は、どのように決定してもよく、例えば、電波強度が一番高いＡＩＳ信号を対象ＡＩＳ信号としてもよい。メインローブの方向は、例えば、要高空間分解能視野角内であり、グレーティングローブやサイドローブ等の不要な感度方向をなるべく非干渉視野角内で決定し、または成立する軌道条件との整合をとる。

【0033】

スパースアレイアンテナ２０のメインローブの方向を調整したら、抽出部３５は、対象船舶に対して測角処理を行い、基準方向に対する対象船舶の角度を算出するとともに、対象ＡＩＳ信号を抽出する処理を行う（ステップＳ２１５）。続いて、抽出部３５は、算出した基準方向に対する対象船舶の角度及び抽出した対象ＡＩＳを記憶部３６に格納する（ステップＳ２１７）。

【0034】

続いて、決定部３４は、基準方向に対する対象船舶の角度を算出するとともに、対象ＡＩＳ信号を抽出する処理を行っていない船舶が残っているか否かを判定する（ステップＳ２１９）。基準方向に対する対象船舶の角度を算出するとともに、対象ＡＩＳ信号を抽出する処理を行っていない船舶が残っていると判定した場合、決定部３４は、対象ＡＩＳ信号を抽出する処理を行っていない船舶が送信するＡＩＳ信号の中から、任意の対象ＡＩＳ信号を決定し、決定部３４及び抽出部３５は、ステップＳ２１３からステップＳ２１７の処理を繰り返す。

【0035】

決定部３４が、ＡＩＳ信号を送信する船舶を全て対象船舶として対象ＡＩＳ信号を抽出する処理を行い、ステップＳ２１９において、対象ＡＩＳ信号を抽出する処理を行っていない船舶が残っていないと判定した場合に、信号処理装置３０は、図４に示す処理を終了する。

【0036】

実施形態の信号処理システム１における受信設備１０は、船舶３により送信されるＡＩＳ信号を、人工衛星２に設けられたスパースアレイアンテナ２０によって受信する。スパースアレイアンテナ２０では、アンテナ素子が不均一に配置されるので、ＡＩＳ信号を受信するアンテナとしての開口長を拡大することができる。

【0037】

また、実施形態の信号処理システム１における信号処理装置３０は、スパースアレイアンテナ２０で受信したＡＩＳ信号に対してカトリ・ラオ積拡張を行って仮想アンテナ素子を形成する。信号処理装置３０は、スパースアレイアンテナ２０により受信したＡＩＳ信号のほか、仮想アンテナ素子で受信することが想定される想定信号を用いて、スパースアレイアンテナ２０の信号検知方向を決定し、ＡＩＳ信号を受信している。このため、スパースアレイアンテナ２０に設けられたアンテナ素子の数以上のＡＩＳ信号、例えば、最大でアンテナ素子の数の二乗に近い数のＡＩＳ信号を受信することができる。したがって、多数のＡＩＳ信号を検出することができる。

【0038】

スパースアレイアンテナ２０のアンテナアレイ数の拡張による仮想アンテナ素子の配置の一例について説明する。例えば、図３に示すスパースアレイアンテナ２０において、図５に示すように、第１アンテナ素子２１～第４アンテナ素子２４の両外側に並べて複数の仮想アンテナ素子ＶＡが配置されてよい。あるいは、図６に示すように、第１アンテナ素子２１～第４アンテナ素子２４が配置される列と第５アンテナ素子２５が配置される列と、第６アンテナ素子２６及び第７アンテナ素子２７が設けられる列の３列のそれぞれに並べて仮想アンテナ素子ＶＡを配置するとともに、これらの３列を外れた列に仮想アンテナ素子ＶＡが配置されてもよい。

【0039】

このように、仮想アンテナ素子ＶＡを配置するに際して、例えば、決定部３４は、信号密集領域から送信される信号を受信可能な位置を、仮想アンテナ素子ＶＡの位置が配置されるようにしてもよい。決定部３４は、たとえば、仮想アンテナ素子ＶＡを配置する前のスパースアレイアンテナ２０において信号を受信できる領域よりも外側に信号密集領域が存在する場合に、図５に示すように、第１アンテナ素子２１～第４アンテナ素子２４の両外側に並べて複数の仮想アンテナ素子ＶＡが配置されてもよい。また、仮想アンテナ素子ＶＡを配置する前のスパースアレイアンテナ２０によって受信可能な領域が、第１アンテナ素子２１～第７アンテナ素子２７同士の間にある場合に、その間を埋めるように仮想アンテナ素子ＶＡが配置されてもよい。

【0040】

また、実施形態の信号処理システム１では、受信するＡＩＳ信号の多寡に応じてスパースアレイアンテナの信号検知方向が決定される。例えば、スパースアレイアンテナ２０のグレーティングローブの発生方向が、船舶３により送信されるＡＩＳ信号が非干渉となる方向となるようにスパースアレイアンテナ２０の信号検知方向が決定される。このため、不必要な拡張処理を抑制できるので、ＫＲ積拡張アレイ処理の計算負荷を効率的に削減することができる。さらに、計算負荷が削減されることにより、衛星搭載処理の実現性を高めることができるとともにレイテンシーを向上させることができる。

【0041】

さらに、実施形態の信号処理システム１では、スパースアレイアンテナ２０の信号検知方向を、信号密集領域を含み、高空間分解能で信号を検出することが望まれる要高空間分解能視野角内でのみ密に設定し繰り返して処理する。このため、ＫＲ積拡張アレイ処理の計算負荷を効率的に削減することができる。

【0042】

なお、上記の実施形態では、信号処理装置３０を受信設備１０に設けて、人工衛星２に搭載するようにしているが、信号処理装置３０は、人工衛星２以外、例えば、陸上局部設けられてもよい。この場合、スパースアレイアンテナ２０は人工衛星２に搭載され、人工衛星２に搭載されたスパースアレイアンテナ２０により受信した信号を、そのままダウンリンク局を介して信号処理装置３０に送信すればよい。

【0043】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。例えば、アレイアンテナを有する衛星または少なくともひとつのアンテナを有する衛星群による電波情報収集やレーダ等に用いることも可能である。

【符号の説明】

【0044】

１…信号処理システム
２…人工衛星
３…船舶
２０…スパースアレイアンテナ
２１～２７…第１アンテナ～第７アンテナ
３０…信号処理装置
３１…取得部
３２…検出部
３３…拡張部
３４…決定部
３５…抽出部
３６…記憶部
４１～４７…第１ＡＩＳサンプリング回路～第７ＡＩＳサンプリング回路
ＶＡ…仮想アンテナ素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】