特許 7136598 到来方向測定装置及び到来方向測定プログラム

(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】2022-09-05

(45)【発行日】2022-09-13

(54)【発明の名称】到来方向測定装置及び到来方向測定プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 3/46 20060101AFI20220906BHJP

【ＦＩ】

G01S3/46

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018116409

(22)【出願日】2018-06-19

(65)【公開番号】P2019219261

(43)【公開日】2019-12-26

【審査請求日】2021-06-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000004330

【氏名又は名称】日本無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】越後貫 智也

【審査官】藤田 都志行

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２０２９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２６７７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５３９４２（ＪＰ，Ａ）

(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

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送信源からの受信波の到来方向を予測する到来方向予測部と、
信号部分空間法の到来方向スペクトルを算出するスペクトル算出部と、
前記送信源からの受信波の到来方向の予測値の周辺における、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、前記送信源からの受信波の到来方向の測定値として採用する到来方向測定部と、を備え、
前記スペクトル算出部は、到来方向測定装置の周囲の全方位角方向における、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルを算出し、
前記到来方向測定部は、前記到来方向測定装置の周囲の全方位角方向における、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピーク値を検出したうえで、
当該最大ピーク値が所定値以下であるときに、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値の周辺における、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、前記送信源からの受信波の到来方向の測定値として採用し、
当該最大ピーク値が当該所定値より大きいときに、前記到来方向測定装置の周囲の全方位角方向における、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、前記送信源からの受信波の到来方向の測定値として採用する
ことを特徴とする到来方向測定装置。

【請求項2】

前記スペクトル算出部は、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値の周辺のみにおける、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルを算出し、
前記到来方向測定部は、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値の周辺のみにおける、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピーク値を検出したうえで、
当該最大ピーク値が所定値以上であるときに、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値の周辺のみにおける、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、前記送信源からの受信波の到来方向の測定値として採用し、
当該最大ピーク値が当該所定値より小さいときに、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値が誤りである、又は、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルの算出範囲が狭いと判定する
ことを特徴とする、請求項１に記載の到来方向測定装置。

【請求項3】

前記到来方向予測部は、前記送信源の位置の前回測定値及び前記到来方向測定装置の位置に基づいて、前記送信源からの受信波の到来方向を予測する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の到来方向測定装置。

【請求項4】

前記到来方向予測部は、前記送信源からの受信波の到来方向の前回測定値及び前記到来方向測定装置の運動に基づいて、前記送信源からの受信波の到来方向を予測する
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の到来方向測定装置。

【請求項5】

前記到来方向予測部は、前記送信源の位置の予測値及び前記到来方向測定装置の位置に基づいて、前記送信源からの受信波の到来方向を予測する
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の到来方向測定装置。

【請求項6】

前記スペクトル算出部は、測定精度のより高い受信波の到来方向において、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルを算出する受信波の到来方向の角度間隔をより小さくし、測定精度のより低い受信波の到来方向において、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルを算出する受信波の到来方向の角度間隔をより大きくする
ことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の到来方向測定装置。

【請求項7】

送信源からの受信波の到来方向を予測する到来方向予測ステップと、
信号部分空間法の到来方向スペクトルを算出するスペクトル算出ステップと、
前記送信源からの受信波の到来方向の予測値の周辺における、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、前記送信源からの受信波の到来方向の測定値として採用する到来方向測定ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記スペクトル算出ステップは、到来方向測定装置の周囲の全方位角方向における、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルを算出し、
前記到来方向測定ステップは、前記到来方向測定装置の周囲の全方位角方向における、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピーク値を検出したうえで、
当該最大ピーク値が所定値以下であるときに、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値の周辺における、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、前記送信源からの受信波の到来方向の測定値として採用し、
当該最大ピーク値が当該所定値より大きいときに、前記到来方向測定装置の周囲の全方位角方向における、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、前記送信源からの受信波の到来方向の測定値として採用する
ことを特徴とする到来方向測定プログラム。

【請求項8】

前記スペクトル算出ステップは、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値の周辺のみにおける、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルを算出し、
前記到来方向測定ステップは、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値の周辺のみにおける、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピーク値を検出したうえで、
当該最大ピーク値が所定値以上であるときに、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値の周辺のみにおける、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、前記送信源からの受信波の到来方向の測定値として採用し、
当該最大ピーク値が当該所定値より小さいときに、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値が誤りである、又は、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルの算出範囲が狭いと判定する
ことを特徴とする、請求項７に記載の到来方向測定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ソノブイ等の送信源からの受信波の到来方向を測定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ソノブイ等の送信源からの受信波の到来方向を測定する技術が、特許文献１、２に開示されている。ＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法等の信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、ソノブイからの受信波の到来方向として採用する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５７３０４７３号明細書

【文献】特許第５７３０５０６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来技術の到来方向測定時のＭＵＳＩＣスペクトルを図１に示す。ここで、受信レベルが高いときには、最大ピークを与える受信波の到来方向を、ソノブイからの受信波の到来方向として採用すれば、ソノブイからの受信波の到来方向を高精度で測定することができる。一方で、受信レベルが低いときには、最大ピークを与える受信波の到来方向を、ソノブイからの受信波の到来方向として採用しても、ソノブイからの受信波の到来方向を高精度で測定することができない。さらに、受信レベルが低いときには、類似強度ピークを与える受信波の到来方向が複数（図１では、最大ピーク及び第２ピーク）存在することがあるため、最大ピークを与える誤った受信波の到来方向を、ソノブイからの受信波の到来方向として誤って採用することがあり、第２ピークを与える正しい受信波の到来方向を、ソノブイからの受信波の到来方向として誤って不採用とすることがある。

【0005】

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、ソノブイ等の送信源からの受信波の到来方向を測定するにあたり、受信レベルが低いときでも、正しい受信波の到来方向を、送信源からの受信波の到来方向として正しく採用することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するために、送信源からの受信波の到来方向の予測値の周辺における、信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、送信源からの受信波の到来方向の測定値として採用することとした。

【0007】

具体的には、本開示は、送信源からの受信波の到来方向を予測する到来方向予測部と、信号部分空間法の到来方向スペクトルを算出するスペクトル算出部と、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値の周辺における、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、前記送信源からの受信波の到来方向の測定値として採用する到来方向測定部と、を備えることを特徴とする到来方向測定装置である。

【0008】

また、本開示は、送信源からの受信波の到来方向を予測する到来方向予測ステップと、信号部分空間法の到来方向スペクトルを算出するスペクトル算出ステップと、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値の周辺における、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、前記送信源からの受信波の到来方向の測定値として採用する到来方向測定ステップと、をコンピュータに実行させるための到来方向測定プログラムである。

【0009】

これらの構成によれば、受信レベルが低いときに、類似強度ピークを与える受信波の到来方向が複数存在することがあっても、予測値の周辺における正しい受信波の到来方向を、送信源からの受信波の到来方向として正しく採用することができる。

【0010】

また、本開示は、前記到来方向予測部は、前記送信源の位置の前回測定値及び前記到来方向測定装置の位置に基づいて、前記送信源からの受信波の到来方向を予測することを特徴とする到来方向測定装置である。

【0011】

この構成によれば、送信源の真位置がほぼ移動しないと考えられるときに、送信源の位置の前回測定値と到来方向測定装置を搭載する移動体の現在位置とを結ぶことにより、送信源からの受信波の到来方向の今回値を予測することができる。

【0012】

また、本開示は、前記到来方向予測部は、前記送信源からの受信波の到来方向の前回測定値及び前記到来方向測定装置の運動に基づいて、前記送信源からの受信波の到来方向を予測することを特徴とする到来方向測定装置である。

【0013】

この構成によれば、送信源の真位置がほぼ移動しないと考えられるときに、送信源からの受信波の到来方向の前回測定値に到来方向測定装置を搭載する移動体の運動を加味することにより、送信源からの受信波の到来方向の今回値を予測することができる。

【0014】

また、本開示は、前記到来方向予測部は、前記送信源の位置の予測値及び前記到来方向測定装置の位置に基づいて、前記送信源からの受信波の到来方向を予測することを特徴とする到来方向測定装置である。

【0015】

この構成によれば、送信源の真位置が移動すると考えられるときに、送信源の位置の予測値と到来方向測定装置を搭載する移動体の現在位置とを結ぶことにより、送信源からの受信波の到来方向の今回値を予測することができる。

【0016】

また、本開示は、前記スペクトル算出部は、前記到来方向測定装置の周囲の全方位角方向における、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルを算出し、前記到来方向測定部は、前記到来方向測定装置の周囲の全方位角方向における、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピーク値を検出したうえで、前記最大ピーク値が所定値以下であるときに、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値の周辺における、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、前記送信源からの受信波の到来方向の測定値として採用し、前記最大ピーク値が前記所定値より大きいときに、前記到来方向測定装置の周囲の全方位角方向における、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、前記送信源からの受信波の到来方向の測定値として採用することを特徴とする到来方向測定装置である。

【0017】

この構成によれば、受信レベルが高いときに、従来技術の到来方向測定の処理内容を採用することができ、受信レベルが低いときに、本開示の到来方向測定の処理内容を採用することができる。なお、この構成は、到来方向測定装置の周囲の全方位角方向における信号部分空間法の到来方向スペクトルを算出するため、送信源からの受信波の到来方向をまだ高精度で予測することができていない初期処理時に特に適用することができる。

【0018】

また、本開示は、前記スペクトル算出部は、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値の周辺のみにおける、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルを算出することを特徴とする到来方向測定装置である。

【0019】

この構成によれば、信号部分空間法の到来方向スペクトルの算出間隔を小さくするときでも、信号部分空間法の到来方向スペクトルの算出負担を軽減することができる。なお、この構成は、送信源からの受信波の到来方向の予測値の周辺のみにおける信号部分空間法の到来方向スペクトルを算出するため、送信源からの受信波の到来方向をすでに高精度で予測することができている定常処理時に特に適用することができる。

【0020】

また、本開示は、前記スペクトル算出部は、測定精度のより高い受信波の到来方向において、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルを算出する受信波の到来方向の角度間隔をより小さくし、測定精度のより低い受信波の到来方向において、前記信号部分空間法の到来方向スペクトルを算出する受信波の到来方向の角度間隔をより大きくすることを特徴とする到来方向測定装置である。

【0021】

この構成によれば、測定精度の高い受信波の到来方向において、信号部分空間法の到来方向スペクトルの算出精度を向上することができ、測定精度の低い受信波の到来方向において、信号部分空間法の到来方向スペクトルの算出負担を軽減することができる。

【発明の効果】

【0022】

このように、本開示は、ソノブイ等の送信源からの受信波の到来方向を測定するにあたり、受信レベルが低いときでも、正しい受信波の到来方向を、送信源からの受信波の到来方向として正しく採用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】従来技術の到来方向測定時のＭＵＳＩＣスペクトルを示す図である。

【図2】本開示のソノブイ位置標定システムの構成を示すブロック図である。

【図3】本開示の到来方向測定の初期処理を示すフローチャートである。

【図4】本開示の到来方向測定の定常処理を示すフローチャートである。

【図5】本開示の到来方向測定の初期処理時のＭＵＳＩＣスペクトルを示す図である。

【図6】本開示の到来方向測定の定常処理時のＭＵＳＩＣスペクトルを示す図である。

【図7】本開示の到来方向予測の処理内容を示す図である。

【図8】本開示のＭＵＳＩＣスペクトルの算出間隔を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

【0025】

本開示のソノブイ位置標定システムの構成を図２に示す。ソノブイ位置標定システムＳは、航空機に搭載され、ソノブイ電波受信装置１、到来方向測定装置２及びソノブイ位置標定装置３から構成される。ソノブイ電波受信装置１は、Ｎ本のアンテナ１１－１、１１－２、・・・、１１－Ｎ、Ｎ個のＲＦ受信部１２－１、１２－２、・・・、１２－Ｎ及びＮ個のＩＱ検波部１３－１、１３－２、・・・、１３－Ｎから構成される。到来方向測定装置２は、スペクトル算出部２１、到来方向測定部２２及び到来方向予測部２３から構成される。到来方向測定装置２は、到来方向測定プログラムをコンピュータにインストールすることにより、実現することができる。ソノブイ位置標定装置３は、ソノブイ位置標定プログラムをコンピュータにインストールすることにより、実現することができる。

【0026】

各アンテナ１１－１、１１－２、・・・、１１－Ｎは、ソノブイからの電波を受信する。各ＲＦ受信部１２－１、１２－２、・・・、１２－Ｎは、各ＲＦ信号を出力する。各ＩＱ検波部１３－１、１３－２、・・・、１３－Ｎは、各ＩＱ信号を出力する。

【0027】

スペクトル算出部２１は、ＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法等の信号部分空間法の到来方向スペクトルを算出する。到来方向測定部２２は、ＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、ソノブイからの受信波の到来方向の測定値として採用する。到来方向予測部２３については、図３から図７までを用いて後述する。

【0028】

ソノブイ位置標定装置３は、カルマンフィルタ等を用いて、ソノブイからの受信波の到来方向の測定値、航空機の位置及び姿勢、並びに、ソノブイの標定位置の前回値に基づいて、ソノブイの標定位置の今回値及び収束指標を算出する。

【0029】

本開示の到来方向測定の初期処理を図３に示す。本開示の到来方向測定の定常処理を図４に示す。なお、図３に示した到来方向測定の処理は、本実施形態では、到来方向測定の初期時に適用されているが、変形例として、到来方向測定の定常時に適用されてもよい。また、図４に示した到来方向測定の処理は、本実施形態では、到来方向測定の定常時に適用されているが、変形例として、到来方向測定の初期時に適用されてもよい。

【0030】

まず、本開示の到来方向測定の初期処理について説明する。本開示の到来方向測定の初期処理時のＭＵＳＩＣスペクトルを図５に示す。到来方向予測部２３は、ソノブイの位置の前回測定値、ソノブイからの受信波の到来方向の前回測定値、ソノブイの位置の予測値、並びに、航空機の位置、姿勢及び運動の少なくともいずれかに基づいて、ソノブイからの受信波の到来方向を予測する（ステップＳ１、図７を用いて詳述）。

【0031】

スペクトル算出部２１は、航空機の周囲の全方位角方向における、ＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルを算出する（ステップＳ２）。図５において、受信レベルが高いときには、高強度ピークを与える受信波の到来方向が１方向のみ存在しているが、受信レベルが低いときには、類似強度ピークを与える受信波の到来方向が２方向も存在している。

【0032】

到来方向測定部２２は、航空機の周囲の全方位角方向における、ＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルのうちの、最大ピーク値を検出する（ステップＳ３）。

【0033】

そして、到来方向測定部２２は、最大ピーク値が所定値以下であるときに（ステップＳ４でＹＥＳ）、ソノブイからの受信波の到来方向の予測値の周辺における、ＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、ソノブイからの受信波の到来方向の測定値として採用する（ステップＳ５）。図５において、受信レベルが低いときには、受信波の到来方向の予測値の周辺のうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向が、ソノブイからの受信波の到来方向として正しく採用されている。そして、航空機の周囲の全方位角方向のうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向が、ソノブイからの受信波の到来方向として正しく不採用とされている。

【0034】

一方で、到来方向測定部２２は、最大ピーク値が所定値より大きいときに（ステップＳ４でＮＯ）、航空機の周囲の全方位角方向における、ＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、ソノブイからの受信波の到来方向の測定値として採用する（ステップＳ６）。図５において、受信レベルが高いときには、航空機の周囲の全方位角方向のうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向が、ソノブイからの受信波の到来方向として正しく採用されている。

【0035】

このように、受信レベルが低いときに、類似強度ピークを与える受信波の到来方向が複数存在することがあっても、予測値の周辺における正しい受信波の到来方向を、ソノブイからの受信波の到来方向として正しく採用することができる。

【0036】

そして、受信レベルが高いときに、従来技術の到来方向測定の処理内容を採用することができ、受信レベルが低いときに、本開示の到来方向測定の処理内容を採用することができる。特に、図３及び図５に示した構成は、航空機の周囲の全方位角方向におけるＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルを算出するため、ソノブイからの受信波の到来方向をまだ高精度で予測することができていない初期処理時に特に適用することができる。

【0037】

次に、本開示の到来方向測定の定常処理について説明する。本開示の到来方向測定の定常処理時のＭＵＳＩＣスペクトルを図６に示す。到来方向予測部２３は、ソノブイの位置の前回測定値、ソノブイからの受信波の到来方向の前回測定値、ソノブイの位置の予測値、並びに、航空機の位置、姿勢及び運動の少なくともいずれかに基づいて、ソノブイからの受信波の到来方向を予測する（ステップＳ１１、図７を用いて詳述）。

【0038】

スペクトル算出部２１は、ソノブイからの受信波の到来方向の予測値の周辺のみにおける、ＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルを算出する（ステップＳ１２）。図６において、受信レベルが高いときには、高強度ピークを与える受信波の到来方向が１方向のみ存在しており、受信レベルが低いときには、類似強度ピーク（図５を参照）を与える受信波の到来方向のうち、１方向のみ抽出されており、他方向は抽出されていない。

【0039】

到来方向測定部２２は、ソノブイからの受信波の到来方向の予測値の周辺のみにおける、ＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルのうちの、最大ピーク値を検出する（ステップＳ１３）。

【0040】

そして、到来方向測定部２２は、最大ピーク値が所定値以上であるときに（ステップＳ１４でＹＥＳ）、ソノブイからの受信波の到来方向の予測値の周辺における、ＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルのうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向を、ソノブイからの受信波の到来方向の測定値として採用する（ステップＳ１５）。図６において、受信レベルが高いときには、受信波の到来方向の予測値の周辺のうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向が、ソノブイからの受信波の到来方向として正しく採用されている。受信レベルが低いときには、受信波の到来方向の予測値の周辺のうちの、最大ピークを与える受信波の到来方向が、ソノブイからの受信波の到来方向として正しく採用されている。そして、航空機の周囲の全方位角方向のうちの、最大ピーク（図５を参照）を与える受信波の到来方向が、ソノブイからの受信波の到来方向として正しく不採用とされている。

【0041】

一方で、到来方向測定部２２は、最大ピーク値が所定値より小さいときに（ステップＳ１４でＮＯ）、ソノブイからの受信波の到来方向の予測値が誤りである、又は、ＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルの算出範囲が狭いと判定する（ステップＳ１６）。そして、図３に示した初期処理を再度実行した後に、図４に示した定常処理を再度実行する。

【0042】

ここで、ソノブイからの受信波の到来方向の予測精度が低いときには、所定値以上である最大ピークを抽出することができるように、ＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルの算出範囲を広くすることが望ましい。一方で、ソノブイからの受信波の到来方向の予測精度が高いときには、ＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルの算出範囲を狭くしたとしても、所定値以上である最大ピークを抽出することができると考えられる。

【0043】

このように、受信レベルが低いときに、類似強度ピークを与える受信波の到来方向が複数存在することがあっても、予測値の周辺における正しい受信波の到来方向を、ソノブイからの受信波の到来方向として正しく採用することができる。

【0044】

そして、ＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルの算出間隔を小さくするときでも、ＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルの算出負担を軽減することができる。なお、図４及び図６に示した構成は、ソノブイからの受信波の到来方向の予測値の周辺のみにおけるＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルを算出するため、ソノブイからの受信波の到来方向をすでに高精度で予測することができている定常処理時に特に適用することができる。

【0045】

本開示の到来方向予測の処理内容を図７に示す。ステップＳ１、Ｓ１１に示した本開示の到来方向予測の具体例を、第１から第３までの方法として示す。

【0046】

第１の方法では、到来方向予測部２３は、ソノブイＢの位置の前回測定値及び航空機Ｐの現在位置に基づいて、ソノブイＢからの受信波の到来方向を予測する。つまり、ソノブイＢの真位置が短期間ではほぼ移動しないと考えられるときに、到来方向予測部２３は、ソノブイＢの位置の前回測定値と航空機Ｐの現在位置とを結ぶことにより、ソノブイＢからの受信波の到来方向の今回値を予測することができる。

【0047】

第２の方法では、到来方向予測部２３は、ソノブイＢからの受信波の到来方向の前回測定値及び航空機Ｐの運動に基づいて、ソノブイＢからの受信波の到来方向を予測する。つまり、ソノブイＢの真位置が短期間ではほぼ移動しないと考えられるときに、到来方向予測部２３は、ソノブイＢからの受信波の到来方向の前回測定値に航空機Ｐの運動を加味することにより、ソノブイＢからの受信波の到来方向の今回値を予測することができる。

【0048】

第３の方法では、到来方向予測部２３は、ソノブイＢの位置の予測値及び航空機Ｐの位置に基づいて、ソノブイＢからの受信波の到来方向を予測する。つまり、ソノブイＢの真位置が長期間では移動すると考えられるときに、到来方向予測部２３は、パーティクルフィルタ等を用いて、ソノブイＢの位置の予測値と航空機Ｐの現在位置とを結ぶことにより、ソノブイＢからの受信波の到来方向の今回値を予測することができる。

【0049】

本開示のＭＵＳＩＣスペクトルの算出間隔を図８に示す。航空機Ｐは、ソノブイ電波受信装置１のアンテナとして、機首・機尾方向の長い間隔を有する複数の空中線ＡＬと、主翼方向の短い間隔を有する複数の空中線ＡＳと、を胴体の下部に配置している。

【0050】

ここで、図８の左欄において、ソノブイ電波が主翼方向から到来するときには、機首・機尾方向の長い間隔を有する複数の空中線ＡＬを用いることにより、ソノブイからの受信波の到来方向の測定精度が高くなる。一方で、図８の右欄において、ソノブイ電波が機首・機尾方向から到来するときには、主翼方向の短い間隔を有する複数の空中線ＡＳを用いることにより、ソノブイからの受信波の到来方向の測定精度が低くなる。

【0051】

そこで、スペクトル算出部２１は、図５及び図６に示したＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルのうちの、測定精度のより高い受信波の到来方向において、ＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルを算出する受信波の到来方向の角度間隔をより小さくする。一方で、スペクトル算出部２１は、図５及び図６に示したＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルのうちの、測定精度のより低い受信波の到来方向において、ＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルを算出する受信波の到来方向の角度間隔をより大きくする。

【0052】

このように、測定精度の高い受信波の到来方向において、ＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルの算出精度を向上することができ、測定精度の低い受信波の到来方向において、ＭＵＳＩＣ法等の到来方向スペクトルの算出負担を軽減することができる。

【0053】

本実施形態では、ソノブイからの受信波の到来方向を測定している。変形例として、ソノブイに限定されない送信源からの受信波の到来方向を測定してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本開示の到来方向測定装置及び到来方向測定プログラムは、ソノブイ等の送信源からの受信波の到来方向を測定するにあたり、受信レベルが低いときでも、正しい受信波の到来方向を、送信源からの受信波の到来方向として正しく採用することができる。

【符号の説明】

【0055】

Ｓ：ソノブイ位置標定システム
Ｂ：ソノブイ
Ｐ：航空機
ＡＬ、ＡＳ：空中線
１：ソノブイ電波受信装置
２：到来方向測定装置
３：ソノブイ位置標定装置
１１－１、１１－２、１１－Ｎ：アンテナ
１２－１、１２－２、１２－Ｎ：ＲＦ受信部
１３－１、１３－２、１３－Ｎ：ＩＱ検波部
２１：スペクトル算出部
２２：到来方向測定部
２３：到来方向予測部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】