特許 7445628 位置情報導出システム

(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】2024-02-28

(45)【発行日】2024-03-07

(54)【発明の名称】位置情報導出システム

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/42 20060101AFI20240229BHJP

   G01S 7/02 20060101ALI20240229BHJP

   G01S 7/03 20060101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

G01S13/42

G01S7/02 212

G01S7/03 248

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021128838

(22)【出願日】2021-08-05

(65)【公開番号】P2023023372

(43)【公開日】2023-02-16

【審査請求日】2023-06-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 一正

(72)【発明者】

【氏名】中田 真吾

(72)【発明者】

【氏名】谷本 尚生

(72)【発明者】

【氏名】岩川 輝

(72)【発明者】

【氏名】藤井 啓太

【審査官】山下 雅人

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第３００７１５１（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０００－１８０５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２０４９７３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第７７１９４５８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１０６８９６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／００－ ７／４２

Ｇ０１Ｓ１３／００－１３／９５

Ｈ０１Ｑ ３／００－２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

方位角用アンテナ（１１）および仰角用アンテナ（１２，５６，６２，６３，６４，７０）を有し、検知対象物へ電波を照射し、前記検知対象物からの反射波を受信するアンテナ装置（１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０）と、
前記方位角用アンテナにより検知された反射波に基づいて、前記アンテナ装置から前記検知対象物までの距離と前記検知対象物の方位角とを取得する方位角情報取得部（１６）と、
前記仰角用アンテナにより検知された反射波に基づいて、前記アンテナ装置から前記検知対象物までの距離と前記検知対象物の仰角とを取得する仰角情報取得部（１７）と、
前記方位角情報取得部により得られた距離と、前記仰角情報取得部により得られた距離との距離比較を実行し、同一の値をとる前記検知対象物を同一検知物と判定する判定部（１８）と、
前記同一検知物の方位角、仰角、および距離から、前記同一検知物の位置に関連する位置関連情報を導出する導出部（１９）と、
を備え、
前記アンテナ装置は、前記方位角用アンテナおよび前記仰角用アンテナを、同一の回転軸（３５）まわりに方位角方向に回転可能とする方位角用回転機構部（１３）を有し、
前記仰角用アンテナは、回転不能に固定された反射器（５８）と、前記反射器に対して相対的に移動可能な可動式の放射器（５７，６５）とを有し、
前記仰角用アンテナは、前記回転軸まわりに方位角方向に回転する際に、前記反射器に対して距離を変えながら移動する前記放射器により放射角度を変えて電波を放射することで前記検知対象物の仰角を検知するものである、位置情報導出システム。

【請求項2】

前記導出部は、前記位置関連情報として、前記同一検知物の緯度、経度、および高度を導出する請求項１に記載の位置情報導出システム。

【請求項3】

前記方位角情報取得部は、前記方位角用アンテナにより検知された反射波に基づいて算出される前記検知対象物の速度を取得し、
前記仰角情報取得部は、前記仰角用アンテナにより検知された反射波に基づいて算出される前記検知対象物の速度を取得し、
前記判定部は、前記距離比較に加えてさらに、前記方位角情報取得部により得られた速度と前記仰角情報取得部により得られた速度との速度比較を実行し、前記距離比較と前記速度比較とのいずれにおいても互いに同一の値をとる前記検知対象物を前記同一検知物と判定する請求項１または請求項２に記載の位置情報導出システム。

【請求項4】

前記アンテナ装置が照射する電波はパルス波である請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載の位置情報導出システム。

【請求項5】

前記アンテナ装置は、
前記仰角用アンテナを、仰角方向に回転可能とする仰角用回転機構部（１４）と、
前記方位角用アンテナおよび前記仰角用アンテナを、同一の回転軸（３５）まわりに方位角方向に回転可能とする方位角用回転機構部（１３）を有する請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載の位置情報導出システム。

【請求項6】

前記仰角用アンテナが一度に検知できる方位角方向の角度を検知角度Ｒ°とし、３６０°を前記検知角度Ｒ°で除算した値を回数値Ｔとすると、
前記仰角用アンテナは、前記方位角用アンテナが方位角方向に３６０°検知する間に、前記回数値Ｔ以上の回数で仰角方向に電磁波を走査する請求項５に記載の位置情報導出システム。

【請求項7】

前記仰角用アンテナおよび前記方位角用アンテナは、指向性が異なるように仰角方向に姿勢変化が可能な単一の兼用アンテナにより構成されている請求項５に記載の位置情報導出システム。

【請求項8】

前記仰角用アンテナの前記反射器は、凹状をなす放物曲面を有する請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の位置情報導出システム。

【請求項9】

前記仰角用アンテナの前記反射器は、固定された半球状をなすレンズ（７１）であり、
前記放射器は前記レンズの内側に設けられ、
前記放射器から放射される電波は前記レンズを通ることで収束される請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の位置情報導出システム。

【請求項10】

前記方位角用アンテナおよび前記仰角用アンテナのうち少なくともいずれかは、放射器（３１，３２，５７，６５）と、凹状の放物曲面を有する反射器（３２，３４）と、を有するパラボラアンテナである請求項１～請求項９のうちいずれか一項に記載の位置情報導出システム。

【請求項11】

前記仰角用アンテナおよび前記方位角用アンテナの少なくともいずれかは、複数設けられている請求項１～請求項１０のうちいずれか一項に記載の位置情報導出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、位置情報導出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、所定の監視領域内の飛行物体を検知し、位置情報を得るための種々のレーダシステムが知られている。例えば、特許文献１に記載される航空管制用レーダシステムは、レーダ局から送信される信号に対して、航空機に搭載されたトランスポンダが位置や高度の情報を返すことで、航空機の位置をセンシングする。このシステムでは、飛行中の航空機の距離と方位との２次元のレーダ系座標を測定することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平９－５４３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上記のシステムでは、レーダ局からの受信信号に対して応答を返すトランスポンダを持たない鳥やドローンについては検知することができない。空域に存在する物体のうち、こうしたトランスポンダを持たない物体についても、正確な位置情報を得られる技術が望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

本開示の一形態によれば、位置情報導出システムが提供される。この位置情報導出システムは、方位角用アンテナ（１１）および仰角用アンテナ（１２，５６，６２，６３，６４，７０）を有し、検知対象物へ電波を照射し、前記検知対象物からの反射波を受信するアンテナ装置（１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０）と、前記方位角用アンテナにより検知された反射波に基づいて、前記アンテナ装置から前記検知対象物までの距離と前記検知対象物の方位角とを取得する方位角情報取得部（１６）と、前記仰角用アンテナにより検知された反射波に基づいて、前記アンテナ装置から前記検知対象物までの距離と前記検知対象物の仰角とを取得する仰角情報取得部（１７）と、前記方位角情報取得部により得られた距離と、前記仰角情報取得部により得られた距離との距離比較を実行し、同一の値をとる前記検知対象物を同一検知物と判定する判定部（１８）と、前記同一検知物の方位角、仰角、および距離から、前記同一検知物の位置に関連する位置関連情報を導出する導出部（１９）と、を備え、前記アンテナ装置は、前記方位角用アンテナおよび前記仰角用アンテナを、同一の回転軸（３５）まわりに方位角方向に回転可能とする方位角用回転機構部（１３）を有し、前記仰角用アンテナは、回転不能に固定された反射器（５８）と、前記反射器に対して相対的に移動可能な可動式の放射器（５７，６５）とを有し、前記仰角用アンテナは、前記回転軸まわりに方位角方向に回転する際に、前記反射器に対して距離を変えながら移動する前記放射器により放射角度を変えて電波を放射することで前記検知対象物の仰角を検知するものである。

【0007】

この形態の位置情報導出システムは、方位角用アンテナおよび仰角用アンテナにより検知された反射波に基づいて取得された距離を比較することで、距離が同一である検知対象物を同一検知物であると判定する。そして、同一検知物の方位角、仰角、および距離から、同一検知物の位置関連情報を導出する。これにより、空域に存在する物体のうち、トランスポンダを持たない物体についても、正確な位置情報を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の第１実施形態における位置情報導出システムの機能的構成を示す概略ブロック図である。

【図2】第１実施形態によるアンテナ装置の外観を模式的に示す斜視図である。

【図3】第１実施形態によるアンテナ装置を模式的に示す平面図である。

【図4】第１実施形態によるアンテナ装置を模式的に示す正面図である。

【図5】第１実施形態によるアンテナ装置を模式的に示す側面図である。

【図6】情報処理部が実行する、位置関連情報の検出処理の処理手順を示すフローチャートである。

【図7】第２実施形態によるアンテナ装置の外観を模式的に示す斜視図である。

【図8】第２実施形態によるアンテナ装置を模式的に示す平面図である。

【図9】第２実施形態によるアンテナ装置を模式的に示す正面図である。

【図10】第２実施形態によるアンテナ装置を模式的に示す側面図である。

【図11】第３実施形態によるアンテナ装置の外観を模式的に示す斜視図である。

【図12】第４実施形態によるアンテナ装置の外観を模式的に示す斜視図である。

【図13】第４実施形態によるアンテナ装置を模式的に示す平面図である。

【図14】第４実施形態によるアンテナ装置を模式的に示す側面図である。

【図15】第４実施形態によるアンテナ装置を模式的に示す正面図であり、図１０とは兼用アンテナの姿勢が異なる態様を示す図である。

【図16】第５実施形態によるアンテナ装置の外観を模式的に示す斜視図である。

【図17】放射器可動制御板を模式的に示す平面図である。

【図18】放射器の位置における垂直指向性の変化をグラフに示す図である。

【図19】第６実施形態によるアンテナ装置の外観を模式的に示す斜視図である。

【図20】第７実施形態によるアンテナ装置の外観を模式的に示す斜視図である。

【図21】第８実施形態によるアンテナ装置の外観を模式的に示す斜視図である。

【図22】第９実施形態によるアンテナ装置の外観を模式的に示す斜視図である。

【図23】第１０実施形態によるアンテナ装置の外観を模式的に示す斜視図である。

【図24】第１１実施形態の位置情報導出システムにおいて、情報処理部が実行する、位置関連情報の検出処理の処理手順を示すフローチャートである。

【図25】他の実施形態によるアンテナ装置の外観を模式的に示す斜視図である。

【図26】他の実施形態によるアンテナ装置の外観を模式的に示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．位置情報導出システムの構成：
第１実施形態の構成について、図１～図６を参照しつつ説明する。第１実施形態の位置情報導出システム１００は、例えば、上空の飛行物体を検知するためのレーダシステムである。この位置情報導出システム１００は、特に、トランスポンダを持たない鳥やドローンなどの検知対象物（以下、単に「物標」ともいう）についての、位置に関連する位置関連情報を正確に得るためのシステムである。本実施形態では、「位置関連情報」として、物標の「緯度」「経度」「高度」を導出する。

【0010】

図１に示すように、位置情報導出システム１００は、アンテナ装置１と、情報処理部２０と、を備えている。なお、図１では、本実施形態の特徴を説明するために必要な構成要素のみを機能ブロックで表しており、一般的な構成要素についての記載を一部省略している。換言すれば、図１に図示される各構成要素は、機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示のように構成されていることを要しない。例えば、各機能ブロックの分散や統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散、統合して構成することが可能である。

【0011】

アンテナ装置１は、物標へ電波を照射するとともに、物標からの反射波を受信する装置である。アンテナ装置１は、方位角用アンテナ１１と、仰角用アンテナ１２と、方位角用回転機構部１３と、仰角用回転機構部１４と、信号生成部１５と、を有している。各アンテナ１１，１２および各回転機構部１３，１４の詳細構成については、後述する。信号生成部１５は、各アンテナ１１，１２により得られた受信波を受信信号へ変換して信号を生成し、情報処理部２０へ出力する。

【0012】

情報処理部２０は、方位角情報取得部１６と、仰角情報取得部１７と、判定部１８と、導出部１９と、を備えている。情報処理部２０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭ、その他の入出力ポート等を含むマイクロコンピュータであり、システム１００全体を制御する。かかるマイクロコンピュータのＣＰＵが、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、方位角情報取得部１６、仰角情報取得部１７、判定部１８、および導出部１９として機能する。

【0013】

方位角情報取得部１６は、方位角用アンテナ１１により検知された反射波に基づいて、アンテナ装置１から物標までの距離と物標の方位角とを取得する。仰角情報取得部１７は、仰角用アンテナ１２により検知された反射波に基づいて、アンテナ装置１から物標までの距離と物標の仰角とを取得する。判定部１８は、方位角情報取得部１６により得られた距離と、仰角情報取得部１７により得られた距離との距離比較を実行し、同一の値をとる検知対象物を同一検知物と判定する。導出部１９は、同一検知物の方位角、仰角、および距離から、同一検知物の位置に関連する位置関連情報を導出する。本実施形態では、位置関連情報として、物標の「経度、緯度、高度」を導出する。

【0014】

次に、アンテナ装置１の具体的な機械的構成について、図２～図５を参照しつつ説明する。なお、本実施形態における「仰角」（図２に示す矢印Ａ）とは、アンテナ装置１の設置面に対する垂直方向の向きをいい、「方位角」（図２に示す矢印Ｂ）とは、アンテナ装置１の設置面に対する水平方向の向きをいう。

【0015】

図２～図５の各図に示すように、方位角用アンテナ１１は、放射器３１（図４，５参照）と、反射器３２と、を有して構成されている。同様に、仰角用アンテナ１２は、放射器３３（図３，４，５参照）と、反射器３４と、を有して構成されている。反射器３２，３４は、凹状の放物曲面を有し、放射方向に指向性を付与する。電波受信時には、反射器３２，３４は、電波を集めて放射器に向けて反射し、放射器３１，３３は、集められた電波を図示しないコンバータに送る。なお、図２、および以下の図７，図１１においては、放射器の図示を省略している。

【0016】

方位角用アンテナ１１および仰角用アンテナ１２は、方位角方向の回転中心となる同一の回転軸３５に、図示しない支持アームやアジャスター、および固定具等を介して取り付けられている。方位角用アンテナ１１は、反射器３２の放物曲面をおおよそ水平方向に向けた状態で、回転軸に固定されている。仰角用アンテナ１２は、回転軸３５において、方位角用アンテナ１１よりも垂直方向の上方に設けられている。仰角用アンテナ１２は、回転軸３５の上端部に設けられた仰角用回転機構部１４に接続されている。

【0017】

仰角用回転機構部１４は、仰角用アンテナ１２の仰角を、モータ駆動により制御するユニットである。仰角用回転機構部１４の駆動により、仰角用アンテナ１２は、反射面がおおよそ水平方向に向いた水平状態と、反射面がおおよそ鉛直方向上向きとなった鉛直状態と、の間で姿勢変化が可能となっている。換言すると、仰角用アンテナ１２は、仰角が０度から９０度の範囲で首振り動作が可能である。

【0018】

方位角用回転機構部１３は、回転軸３５の方位角方向への回転（各アンテナ１１，１２の方位角）を、モータ駆動により制御するユニットである。方位角用回転機構部１３は、例えば３６０度回転可能な図示しない回転台を有する。モータ駆動により、回転台および回転軸３５が方位角方向に回転する。

【0019】

各回転機構部１３，１４は、同軸ケーブル等からなる図示しない制御ケーブルを介して情報処理部２０（図１参照）に接続されている。情報処理部２０は、各アンテナ１１，１２への電流の供給や、各回転機構部１３，１４への制御信号の送信なども行う。

【0020】

方位角用アンテナ１１および仰角用アンテナ１２は、方位角用回転機構部１３の駆動により、反射器３２，３４の方位角方向の送受信角度を調整することが可能とされている。方位角方向に３６０°回転することで、機械的に電磁波を走査して方位角方向の全周囲を検知可能である。

【0021】

また、仰角用アンテナ１２は、上記したように仰角用回転機構部１４により仰角方向に０°～９０°の範囲で回転可能であり、かつ、方位角用回転機構部１３により方位角方向に３６０°回転可能である。これにより、仰角用アンテナ１２は、機械的に電磁波を走査して全天を検知可能である。

【0022】

方位角用アンテナ１１および仰角用アンテナ１２は、指向性アンテナであるパラボラアンテナで構成されている。例として、方位角用アンテナ１１は、一度に検知可能な方位角Ａｍｐは例えば３０°～６０°であり、一度に検知可能な仰角Ｅｌｅは例えば９０°である。方位角用アンテナ１１および仰角用アンテナ１２は、絶対利得が２０ｄＢｉ以上の高利得アンテナであり、パルス波を照射する。パルス波としては、例えば、パルス幅１μＳ、繰り返し周波数３６０Ｈｚ等である。約１秒間で各アンテナ１１，１２が方位角方向に１周し、１°ごとに３６０回パルス波を照射する。方位角用アンテナ１１および仰角用アンテナ１２は、図示しない発振器からの送信信号を送信波へ変換し、物標へ電波を照射し、物標からの反射波を受信波として受信する。

【0023】

なお、方位角用アンテナ１１は、システム１００から物標までの距離と方位角とを得るための受信波を検知する。仰角用アンテナ１２は、システム１００から物標までの距離と仰角とを得るための受信波を検知する。すなわち、本システム１００では、方位角と、仰角とを、別個のアンテナ１１，１２により個別に検知する。

【0024】

Ａ２．物標の位置関連情報の検出について：
次に、上記位置情報導出システム１００の情報処理部２０が実行する、物標の位置関連情報の検出処理の処理手順について、図６を参照して説明する。図６に示すように、まず、ステップ１（以下、ステップを「Ｓ」と省略する）において、方位角情報取得部１６により、方位角用アンテナ１１が受信した受信波から、物標の方位角と距離が取得される。

【0025】

次いで、Ｓ２において、仰角情報取得部１７により、仰角用アンテナ１２が受信した受信波から、物標の仰角と距離とが取得される。なお、図６のフローチャートでは、便宜状、方位角取得ステップＳ１と仰角取得ステップＳ２とを分けて記載した。しかし、実際には、同一の回転軸３５まわりの方位角方向の回転と、仰角用回転機構部１４による仰角用アンテナ１２の首振り動作が同期して行われるため、回転軸３５が方位角方向に１回転する間に、方位角検知と仰角検知との両方が略同時に行われる。

【0026】

仰角用アンテナ１２が一度に検知できる方位角方向の角度を検知角度Ｒ°とし、全方位角３６０°を検知角度Ｒ°で除算した値を回数値Ｔとする。一例として本実施形態では、検知角度Ｒ°は９０°であり、回数値Ｔは４である。仰角用アンテナ１２は、方位角用アンテナ１１が方位角方向に３６０°検知する間に、回数値Ｔ以上の回数で仰角方向に電磁波を走査する。一例として、仰角用アンテナ１２の仰角が、０°（水平状態）から９０°（鉛直状態）へ向かう上方への首振り動作による仰角検知が１回目の電磁波走査であり、次に９０°から０°へ戻る下方への首振り動作による仰角検知が２回目の電磁波走査である。少なくとも４回以上、首振り動作による仰角検知を行う。

【0027】

なお、一例として、本実施形態では、回転軸３５が１回転する間に、この仰角方向の首振り動作が余裕をもって３往復行われる。これにより、回転軸３５が１回転する間に、すなわち、方位角情報取得部１６が方位角方向に３６０°を検知する間に、仰角情報取得部１７により全天が検知される。

【0028】

Ｓ２の後は、Ｓ３において、判定部１８により、方位角情報取得部１６のデータを基に得られた距離と、仰角情報取得部１７のデータを基に得られた距離とが比較され、同一の値をとる物標が同一物標と判定される。つまり、このＳ３において、２つ以上の複数の物標情報から、同一距離の物標が探し出される。次いで、Ｓ４において、導出部１９により、同一物標の方位角、仰角、および距離から、同一物標の経度、緯度、高度が導出される。以上で、処理を終了する。

【0029】

［効果］
（１）以上説明した第１実施形態の位置情報導出システム１００によれば、レーダ局からの受信信号に対して応答を返すトランスポンダを持たない鳥やドローンについての位置関連情報を導出ことができる。すなわち、所定の空域に存在する物体のうち、上記のようにトランスポンダを持たない物標についても、正確な緯度、経度、高度を把握することができる。

【0030】

（２）また、方位角用アンテナ１１と仰角用アンテナ１２とが、方位角方向の回転中心軸である同一の回転軸３５に設けられている。このため、アンテナ装置１をコンパクトかつ簡易に構成することができる。ひいては、システム１００全体の構成をコンパクトかつ簡易にできる。

【0031】

（３）上記第１実施形態では、仰角用アンテナ１２は、方位角用アンテナ１１が方位角方向に３６０度検知する間に、３６０°を検知角度Ｒ°で除算した回数値Ｔ以上の回数で仰角方向に電磁波を走査する。このため、回転軸３５が１回転する間に、すなわち、方位角情報取得部１６が方位角方向に３６０°を検知する間に、仰角情報取得部１７においても全天を検知することができる。したがって、方位角検知と仰角検知とを、回転軸３５が１回転する間に同時に行うことができ、検知時間を短縮できる。また、放射する電磁波としてパルス波を用いているため、さらに、短時間で検知が可能である。

【0032】

（４）上記第１実施形態では、方位角用アンテナ１１および仰角用アンテナ１２としてパラボラアンテナを採用している。パラボラアンテナは指向性アンテナの中でも利得が高く、より正確に物標を検知することができる。また、パラボラアンテナを機械的に動かして電磁波を走査する簡易な構成であり、電子的に走査する場合と比べて装置構成を簡単にでき、また、検知時間を短縮できる。

【0033】

Ｂ．第２実施形態：
次に、本開示の第２実施形態の位置情報導出システムについて、図７～図１０を参照して説明する。なお、第２実施形態を含む以下説明する各実施形態において、第１実施形態と実質的に同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。また、以下、第２実施形態から第１０実施形態までは、アンテナ装置１の変形例であり、アンテナ装置の構成が第１実施形態とは異なる。

【0034】

図７に示すように、第２実施形態のアンテナ装置２は、複数（本実施形態では４つ）の仰角用アンテナを有している。アンテナ装置２は、仰角用アンテナとして、第１アンテナ４１、第２アンテナ４２、第３アンテナ４３、および第４アンテナ４４の４つを有している。第１アンテナ４１、第２アンテナ４２、第３アンテナ４３、および第４アンテナ４４は、この順で放物曲面を外側に向けた状態で周方向に、かつ、回転軸３５の略同一高さ位置に設けられている。第１～第４アンテナ４１，４２，４３，４４は、第１実施形態の方位角用アンテナ１１と同様の構成であり、放射器３３および反射器３４をそれぞれ有している。

【0035】

なお、物標の方位角や距離の取得、および、位置関連情報の導出については、上記第１実施形態と同様である。仰角と距離を検知する際における仰角用アンテナの首振り動作は、各アンテナ４１，４２，４３，４４の仰角が同じになるように動作させてもよいし、隣り合うアンテナの一方のアンテナの仰角が０°～９０°となるように動作するときに、他方のアンテナの仰角が９０°～０°となるように交互に動作させてもよい。また、対面する二つのアンテナ（例えば第１アンテナ４１と第３アンテナ４３、第２アンテナ４２と第４アンテナ４４）を同期させるなど、種々の形態で実施できる。

【0036】

第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、仰角用アンテナを複数設けることで、一度に検知できる方位角方向の角度を大きく確保できるため、回転軸３５が１回転する間における各アンテナ４１，４２，４３，４４の首振り動作回数を少なくできる。

【0037】

Ｃ．第３実施形態：
次に、本開示の第３実施形態の位置情報導出システムについて、図１１を参照して説明する。図１１に示すように、第３実施形態のアンテナ装置３は、複数（本実施形態では４つ）の仰角用アンテナを有している。アンテナ装置３は、仰角用アンテナとして、第１アンテナ５１、第２アンテナ５２、第３アンテナ５３、および第４アンテナ５４の４つを有している。

【0038】

第１アンテナ５１、第２アンテナ５２、第３アンテナ５３、および第４アンテナ５４は、この順で反射器３４の放物曲面を外側に向けた状態で、仰角方向に接続されて、全体として略矩形状をなす一つの枠状に組み合わせて構成されている。４つのアンテナ５１，５２，５３，５４が一体化されたアンテナ体５０は、水平方向に延びて設けられる第２回転軸３７を中心に、仰角方向に３６０°回転可能である。第２回転軸３７は、鉛直方向に延びて形成される第１回転軸３６と直交した状態で第１回転軸３６に連結されており、第１回転軸３６とは別個に仰角方向へ回転可能である。

【0039】

このアンテナ装置３では、仰角と距離を検知する際に、第１回転軸３６の方位角方向への回転に伴い、第２回転軸３７の仰角方向への回転によって、全天の仰角が検知される。本実施形態においても二つの回転軸３６，３７を同期させることで、第１回転軸３６が方位角方向に１回転することで、方位角および仰角を検知できる。第３実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0040】

Ｄ．第４実施形態：
次に、本開示の第４実施形態の位置情報導出システムについて、図１２～図１５を参照して説明する。図１２～図１５の各図に示すように、第４実施形態の位置情報導出システムが有するアンテナ装置４は、方位角用アンテナと仰角用アンテナとの機能を兼用する単一の兼用アンテナ５５を有している。第４実施形態では、第１実施形態におけるアンテナ装置１の方位角用アンテナ１１を有さず、第１実施形態と略同様の仰角用アンテナ１２が方位角を検知する方位角用アンテナとしても機能するものである。その他の構成については、第１実施形態と同様である。

【0041】

アンテナ装置４は、一つの兼用アンテナ５５と、方位角用回転機構部１３と、仰角用回転機構部１４と、を備えている。このアンテナ装置４では、まず図１３、図１４に示すように、兼用アンテナ５５の反射面を略水平方向に向けた状態で、回転軸３５を１回転させる。これにより方位角が検知される。次に、図１５に示すように、兼用アンテナ５５の反射面を略鉛直方向上に向けた状態から、仰角方向に首振り動作をさせながら回転軸３５を１回転させる。これにより、仰角が検知される。

【0042】

すなわち、本実施形態では、指向性が異なるように仰角方向に姿勢変化が可能な一つの兼用アンテナ５５を有している。そして、この兼用アンテナ５５を、回転軸３５まわりに方位角方向に回転する際に仰角方向の姿勢を変化させて電磁波を走査することにより仰角および距離を検知する。

【0043】

第４実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、方位角用アンテナと仰角用アンテナとを別個に設ける必要がなく、兼用アンテナ５５が一つで済むため、装置構成を簡単にできる。

【0044】

Ｅ．第５実施形態：
次に、本開示の第５実施形態の位置情報導出システムについて、図１６～図１８を参照して説明する。第５実施形態の位置情報導出システムが有するアンテナ装置５は、仰角用アンテナがパラボラアンテナではなく、また、放射器可動制御板５９を有している点が上記各実施形態とは異なっている。方位角用アンテナ１１の構成については同様である。

【0045】

図１６に示すように、第５実施形態のアンテナ装置５が備える仰角用アンテナ５６は、可動式の放射器５７と、回転不能に固定された反射器５８と、を有して構成されている。反射器５８は、側面視において、略逆円錐形状をなしており、円形状をなす上面の周縁から、下方先端に向けて徐々に径が小さくなっている。さらに、具体的には、反射器５８は、側面視において、側面部位が直線ではなく内側に凹となる曲線形状をなしている。この曲面形状をなす反射器５８の側面部位が反射面として機能する。反射器５８の中心軸は鉛直上下方向および回転軸３５の軸方向と一致している。

【0046】

放射器可動制御板５９は、円盤状部材であり、その中心点Ｃを反射器５８の下端と一致させた状態で水平に固定されている。図１７に示すように、放射器可動制御板５９には、放射器５７の可動ルートとなる溝６１が形成されている。本実施形態では、溝６１は、平面視において中心点Ｃの周りに環状にかつ、概ね点対象に形成されている。溝６１は、平面視における形状において、４つの頂点を有し、任意の一つの頂点から隣の頂点に至るまでに、径方向内側へ一旦入り込んだのち、再び径方向外側へ向かっている。すなわち、頂点と頂点との間は、中心点Ｃ側へ凹んだ形状をなしている。

【0047】

放射器５７は、図示しない駆動機構により、回転軸３５の回転による方位角方向の回転と同期して、溝６１内を移動可能となっている。すなわち、放射器５７は、反射器５８に対して相対的に移動可能である。方位角用アンテナ１１が１回転するとき、放射器５７は溝６１を１周する。図１８において、放射器５７が溝６１内の任意の位置Ｐ１（図１６において実線で示す放射器５７の位置）にあるときの指向性利得を実線で示し、放射器５７が位置Ｐ１とは異なる位置Ｐ２（図１６において破線で示す放射器５７の位置）にあるときの指向性利得を破線で示している。

【0048】

図１８に示すように、例えば、放射器５７が位置Ｐ１にあるときと、位置Ｐ２にあるときとでは、指向性利得が高い位置が異なっている。すなわち、上記各実施形態に用いた仰角用アンテナ１２自体を仰角方向に首振り動作させる構成に代えて、放射器５７の位置を反射器５８に対して変えることで、電波の放射角度を可変し電波を走査できる。

【0049】

第５実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、仰角用アンテナ５６の首振り動作が不要であるため、首振り動作によって仰角方向に電波を走査する構成と比べて、電波の走査時間を例えば半分程度まで短縮でき、同一物標検知までの時間を短縮できる。また、放射器５７の駆動を方位角用回転機構部１３（第１実施形態の図４参照）と同一にすれば、仰角用回転機構部１４が不要であるため、駆動部を一つ削減でき、システム全体としての耐久性を向上させることができる。

【0050】

Ｆ．第６実施形態：
次に、本開示の第６実施形態の位置情報導出システムについて、図１９を参照して説明する。図１９に示すように、第６実施形態の位置情報導出システムが有するアンテナ装置６は、上記第５実施形態のアンテナ装置５に対して、方位角用アンテナ１１を複数（本実施形態では２つ）有するとともに、仰角用アンテナ６２を構成する可動の放射器５７を複数（本実施形態では２つ）有する点が異なる。

【0051】

第６実施形態によれば、上記第５実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、より好適に電波の走査時間を短縮できる。

【0052】

Ｇ．第７実施形態：
次に、本開示の第７実施形態の位置情報導出システムについて、図２０を参照して説明する。図２０に示すように、第７実施形態の位置情報導出システムが有するアンテナ装置７は、上記第５実施形態のアンテナ装置５に対して、仰角用アンテナ６３の反射器３４としてパラボラアンテナを適用した点が異なっている。仰角用アンテナ６３の反射器３４は、方位角用アンテナ１１と同期して方位角方向に回転する。放射器５７の可動は、仰角用アンテナ６３の反射器３４の方位角方向の回転と同期する。

【0053】

第７実施形態によれば、反射器３４をパラボラアンテナにより構成した場合でも、第５実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0054】

Ｈ．第８実施形態：
次に、本開示の第８実施形態の位置情報導出システムについて、図２１を参照して説明する。図２１に示すように、第８実施形態の位置情報導出システムが有するアンテナ装置８は、第７実施形態のアンテナ装置７に対して、方位角用アンテナ１１および仰角用アンテナ６３を複数（本実施形態では２つ）有している点が異なっている。仰角用アンテナ６３の反射器３４は、方位角用アンテナ１１と同期して方位角方向に回転する。なお、仰角用アンテナ６３の反射器３４を、方位角方向の３６０°をカバーできるように複数配置した場合には、反射器３４は回転させなくてもよい。

【0055】

第８実施形態によれば、上記第７実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、反射器３４をパラボラアンテナにより構成した場合でも、方位角用アンテナ１１および仰角用アンテナ６３を複数設けることで、さらに電波の走査時間を短縮することができる。

【0056】

Ｉ．第９実施形態：
次に、本開示の第９実施形態の位置情報導出システムについて、図２２を参照して説明する。図２２に示すように、第９実施形態の位置情報導出システムが有するアンテナ装置９は、第８実施形態のアンテナ装置８に対して、パラボラアンテナで構成される２つの仰角用アンテナ６３，６４が回転軸３５に対して非対称に配置されている点が異なっている。例えば、一方の仰角用アンテナ６３を構成する放射器５７は、放射器可動制御板５９により可動を制御し、他方の仰角用アンテナ６４を構成する放射器６５は図示しない駆動手段により適宜可動ルートを制御する。

【0057】

第９実施形態によれば、上記第８実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、複数の可動する放射器５７，６５の可動ルートを変えることで、電波の指向性を所望に設定することができる。つまり、高分解能に検知できる角度を変えることができ、システムとしての分解能を向上させることができる。

【0058】

Ｊ．第１０実施形態：
次に、本開示の第１０実施形態の位置情報導出システムについて、図２３を参照して説明する。図２３に示すように、第１０実施形態の位置情報導出システムが有するアンテナ装置１０は、第６実施形態のアンテナ装置６に対して、仰角用アンテナの構成が異なっている。

【0059】

図２３に示すように、第１０実施形態の仰角用アンテナ７０は、半球状のドーム形状をなす誘導体レンズ７１と、放射器７２と、を有して構成されている。放射器７２は、誘導体レンズ７１のドーム内の略中央位置に収容され、回転軸３５に対して約６０°の角度を持って先端がレンズ７１に向くように設けられている。仰角用アンテナ７０は、回転軸３５の方位角方向への回転に伴い、放射器７２を回転させながら、さらに、仰角方向に首振り動作させることで仰角を検知する。誘導体レンズ７１に向けて照射された電波は、レンズ７１を通すことで収束される。第１０実施形態によれば、上記第１実施形態の効果（１）～（３）を奏することができる。

【0060】

ｋ．第１１実施形態：
次に、本開示の第１１実施形態の位置情報導出システムについて、図２４を参照して説明する。第１１実施形態は、上記第１実施形態～第１０実施形態で説明したシステムにおいて実行される物標の位置関連情報の検出処理に関する変形例である。

【0061】

第１１実施形態の方位角情報取得部１６は、方位角用アンテナ１１により検知された反射波に基づいて、物標の速度を算出する。また、仰角情報取得部１７は、仰角用アンテナ１２により検知された反射波に基づいて、物標の速度を算出する。なお、物標と位置情報導出システム１００との間の相対速度がゼロでない場合、物標からの反射波の受信信号においてドップラ成分が生じ、ドップラ周波数に応じた位相の変化が現れる。速度は、このドップラ周波数の変動から算出することができる。

【0062】

図２４に示すように、Ｓ１１おいて、方位角情報取得部１６により、方位角用アンテナ１１が受信した受信波から、物標の方位角と距離と速度が取得される。次いで、Ｓ２２において、仰角情報取得部１７により、仰角用アンテナ１２が受信した受信波から、物標の仰角と距離と速度が取得される。

【0063】

次いで、Ｓ３３において、判定部１８により、方位角情報取得部１６のデータを基に得られた距離および速度と、仰角情報取得部１７のデータを基に得られた距離および速度との速度比較が実行され、同一の値をとる物標が同一物標と判定される。Ｓ４の処理については第１実施形態と同様である。

【0064】

本実施形態では、上記のように距離のパラメータに加え、方位角用アンテナ１１により検知された反射波に基づいて算出される物標の速度と、仰角用アンテナ１２により検知された反射波に基づいて算出される物標の速度とが比較され、同一の値をとる物標が同一物標であると判定される。すなわち、本実施形態では、同一物標を判定する際に、「距離」だけでなく「速度」をパラメータとして加味して、距離比較と速度比較とのいずれにおいても互いに同一の値をとる物標を同一物標と判定している。これにより、例えば同一距離の物標が複数検知されたときなど、「同一距離」に加えて「同一速度」という条件が追加されていることで、正確に同一物標を判定することができる。

【0065】

Ｌ．他の実施形態：
（Ｌ１）上記各実施形態において、アンテナとして適宜パラボラアンテナを用いたが、電子的に電磁波を走査するアレイアンテナ等、その他の指向性アンテナを用いてもよい。

【0066】

（Ｌ２）また、パラボラアンテナとして、図２５に示すように、外形形状が略円形状ではなく、角を落とした四角形状をなすパラボラアンテナ８１としてもよい。図２５は、第１実施形態におけるアンテナ装置１に適用した例を示したが、検知可能であれば、その他の実施形態における仰角用アンテナ１２，６３，６４および方位角用アンテナ１１に適用してもよい。

【0067】

（Ｌ３）上記第３実施形態における変形例として、図２６に示すように、仰角用アンテナを、第１アンテナ５１と第３アンテナ５３との２つで構成してもよい。

【0068】

（Ｌ４）上記各実施形態において、仰角用アンテナ１２は９０度の範囲内で往復動作を行うものとした。しかし、その角度範囲は、システム１００の回転台の設置位置や向き、監視すべき空間の広さ、配置可能なアンテナ装置の台数などに応じて適宜好適な範囲に変更することができる。

【0069】

（Ｌ５）上記第１～第３実施形態において、仰角用アンテナ１２および方位角用アンテナ１１は、方位角方向への回転軸３５，３６は同一としたが、同一の回転軸３５，３６になくてもよい。それぞれのアンテナ１１，１２用に別個の回転軸を有していてもよい。

【0070】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した形態中の技術的特徴に対応する各実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0071】

１…アンテナ装置、１１…方位角用アンテナ、１２…仰角用アンテナ、１３…方位角用回転機構部、１４…仰角用回転機構部、１６…方位角情報取得部、１７…仰角情報取得部、１８…判定部、１９…導出部、３１，３３…放射器、３２，３４…反射器、１００…位置情報導出システム

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】