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技術 単一の移動プラットフォームから測定された到達周波数(FOA)を使用する、エミッタの場所決定

出願人 ザ・ボーイング・カンパニー
発明者 ファイファー,ブライアンケー.エドワード,デーヴィッドオー.サマーズ,ダニエルエス.カールソン,ニール
出願日 2018年10月10日 (2年4ヶ月経過) 出願番号 2018-191927
公開日 2019年6月13日 (1年8ヶ月経過) 公開番号 2019-090791
状態 未査定
技術分野 無線による位置決定
主要キーワード 信号処理部品 パルス反復間隔 注目信号 ターゲット速度 移動ターゲット 周波数パワースペクトル 判定境界 正規確率分布
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題

単一の移動プラットフォームから測定された到達周波数(FOA)を使用する、エミッタ場所決定のためのシステム、方法、及び装置を提供する。

解決手段

一又は複数の例では、コヒーレント到達周波数(CFOA)のドップラー履歴測定値を使用することにより、移動プラットフォームから、静止しているパルス高周波(RF)エミッタの場所を決定することが可能になる。「コヒーレント」という語は、プロセスが、現代的なレーダによって生成されるもののようなRF−コヒーレントパルス列を要することを示すために、使用されている。また、2つのCFOA測定法(方法1:CFOA位相線形回帰(LRP)と、方法2:CFOA相互相関周波数スペクトルCCFS))のうちの一方が用いられる。開示されているシステムにより、既知の場所にあるエミッタの地理識別(GeoD)、あるいは、未知の場所にあるエミッタの地理的場所特定も可能になる。

概要

背景

本開示は、エミッタ場所決定に関する。詳細には、本開示は、単一の移動プラットフォームから測定された到達周波数(frequency−of−arrival:FOA)を使用する、エミッタの場所決定に関する。周波数の精密な測定は、場所特定プロセスに必要な要素である。パルス信号を放出するエミッタについては、かかる測定は困難である。なぜなら、個々のパルスは通常、エミッタ所在地の決定をサポートするのに十分な精度を伴う周波数測定を可能にするのに十分なほどには、長くないからである。そのため、エミッタの場所決定のための改良型技法が必要とされている。

概要

単一の移動プラットフォームから測定された到達周波数(FOA)を使用する、エミッタの場所決定のためのシステム、方法、及び装置を提供する。一又は複数の例では、コヒーレント到達周波数(CFOA)のドップラー履歴測定値を使用することにより、移動プラットフォームから、静止しているパルス高周波(RF)エミッタの場所を決定することが可能になる。「コヒーレント」という語は、プロセスが、現代的なレーダによって生成されるもののようなRF−コヒーレントパルス列を要することを示すために、使用されている。また、2つのCFOA測定法(方法1:CFOA位相線形回帰(LRP)と、方法2:CFOA相互相関周波数スペクトルCCFS))のうちの一方が用いられる。開示されているシステムにより、既知の場所にあるエミッタの地理識別(GeoD)、あるいは、未知の場所にあるエミッタの地理的場所特定も可能になる。なし

目的

本書で開示されている方法及び装置は、単一の移動プラットフォームから測定された到達周波数(FOA)を使用してエミッタの場所を決定するよう動作するシステムを、提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

場所決定のための方法であって、移動プラットフォーム(110)に装着されたアンテナ(115)によって、複数のエミッタ(120)から送信された複数の信号(125)を受信することと、前記複数の信号(125)から注目信号SOI)(410)を特定することと、前記SOI(410)を複数のルックセグメント(310)に分割することと、前記ルックセグメントから、到達周波数(FOA測定値を決定することと、前記FOA測定値を使用することによって、前記複数のエミッタ(120)の中の、前記SOI(410)を送信したエミッタ(120)の場所を決定することとを含む、方法。

請求項2

前記FOA測定値を決定することが、ダウンコンバートされたルックセグメントを生成するために、前記ルックセグメント(310)の各々をダウンコンバートすること(620)と、復調されたルックセグメントを生成するために、ダウンコンバートされた前記ルックセグメントの各々をコヒーレントに復調させること(640)と、復調された前記ルックセグメントの各々から、パルス位相測定値を取得すること(650)と、アンラップされたパルス列位相前進(700)を生成するために、前記パルス−位相測定値をアンラップすること(660)と、アンラップされた前記パルス列位相前進(700)の各々の勾配を決定するために、線形回帰及びスケーリングを実施すること(670)と、前記アンラップされたパルス列位相前進(700)の各々の前記勾配(710)から、前記FOA測定値(220)を決定すること(220)とを含む、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記FOA測定値を決定することが、前記ルックセグメント(310)の各々のパワースペクトル(900)を算出すること(830)と、自己相関スペクトル(1110)を生成するために、前記ルックセグメント(310)のうちの1つの前記パワースペクトル(900)をそれ自体と自己相関させること(840a)と、前記ルックセグメント(310)のうちの前記1つ以外の、他のルックセグメント(310)の各々に関して相互相関スペクトル(1120)を生成するために、前記自己相関スペクトル(1110)と、前記他のルックセグメント(310)の前記パワースペクトル(900)の各々とを相互相関させること(840b、840c、840N)と、補間信号を生成するために、前記相相関スペクトル(1120)の各々を補間すること(850)と、前記補間信号の各々から、前記FOA測定値(220)を取得すること(860)とを含む、請求項1に記載の方法。

請求項4

前記エミッタ(120)が既知の場所にある場合、前記FOA測定値(220)を使用することによって、前記SOI(410)を送信した前記エミッタ(120)の場所を決定することが、複数の前記既知の場所のうち前記SOI(410)を放射している可能性が最も高いのはどこかを決定するために前記FOA測定値(220)を解析する統計的尤度識別プロセス(1200)を利用することによって、複数の前記既知の場所から前記SOI(410)を送信した前記エミッタ(120)の場所を識別することを含むこと;及び前記エミッタ(120)が未知の場所にある場合、前記FOA測定値(220)を使用することによって、前記SOI(410)を送信した前記エミッタ(120)の場所を決定することが、前記FOA測定値(220)を使用することによって地理的場所特定を実施することを含むこと;のうちの少なくとも一方である、請求項1に記載の方法。

請求項5

前記SOI(410)を送信した前記エミッタ(120)の場所は、前記SOI(410)を送信した前記エミッタ(120)と同じ種類のエミッタ(120)を有していることが知られている場所である、請求項1に記載の方法。

請求項6

前記信号(125)が高周波(RF)信号であることと、前記信号(125)が、コヒーレントなパルス列信号(500)か連続波(CW)信号の少なくとも一方であること、のうちの少なくとも一方である、請求項1に記載の方法。

請求項7

前記移動プラットフォーム(110)が輸送体(110)である、請求項1に記載の方法。

請求項8

前記輸送体(110)が、航空輸送体(110)、陸上輸送体、又は海洋輸送体である、請求項7に記載の方法。

請求項9

前記エミッタ(120)の各々が既知の種類のエミッタ(120)であることと、前記アンテナ(115)が、リフレクタアンテナ(115)、重送アンテナ、又はフェーズドアレイアンテナであることと、前記FOA測定値(220)が、コヒーレント到達周波数測定値(220)であること、のうちの少なくとも1つである、請求項1に記載の方法。

請求項10

場所決定のためのシステムであって、複数のエミッタ(120)から送信された複数の信号(125)を受信するための、移動プラットフォーム(110)に装着されたアンテナ(115)、及び、処理回路(145)であって、前記複数の信号(125)から注目信号(SOI)(410)を特定することと、前記SOI(410)を複数のルックセグメント(310)に分割することと、前記ルックセグメント(310)から、到達周波数(FOA)測定値(220)を決定することと、前記FOA測定値(220)を使用することによって、前記複数のエミッタ(120)中の、前記SOI(410)を送信したエミッタ(120)の場所を決定することとを行うよう構成された、処理回路(145)を備える、システム。

請求項11

前記処理回路(145)が前記FOA測定値(220)を決定するよう構成されている場合、前記処理回路(145)は、ダウンコンバートされたルックセグメントを生成するために、前記ルックセグメント(310)の各々をダウンコンバートすること(620)と、復調されたルックセグメントを生成するために、ダウンコンバートされた前記ルックセグメントの各々をコヒーレントに復調させること(640)と、復調された前記ルックセグメントの各々から、パルス−位相測定値を取得すること(650)と、アンラップされたパルス列位相前進(700)を生成するために、前記パルス−位相測定値をアンラップすること(660)と、アンラップされた前記パルス列位相前進(700)の各々の勾配(710)を決定するために、線形回帰及びスケーリングを実施すること(670)と、前記アンラップされたパルス列位相前進(700)の各々の前記勾配(710)から、前記FOA測定値(220)を決定することとを行うよう更に構成される、請求項10に記載のシステム。

請求項12

前記処理回路(145)が前記FOA測定値(220)を決定するよう構成されている場合、前記処理回路(145)は、前記ルックセグメント(310)の各々のパワースペクトル(900)を算出すること(830)と、自己相関スペクトル(1110)を生成するために、前記ルックセグメント(310)のうちの1つの前記パワースペクトル(900)をそれ自体と自己相関させること(840A)と、前記自己相関スペクトル(1110)と、前記ルックセグメント(310)のうちの前記1つ以外の、他のルックセグメント(310)の前記パワースペクトル(900)の各々とを、相互相関させること(840b、840c、840N)と、前記他のルックセグメント(310)の各々の相互相関スペクトル(1120)を生成することと、補間信号を生成するために、前記相互相関スペクトル(1120)の各々を補間すること(850)と、前記補間信号の各々から、前記FOA測定値(220)を取得すること(860)とを行うよう更に構成される、請求項10に記載のシステム。

請求項13

前記エミッタ(120)が既知の場所にある場合、前記処理回路(145)は、複数の前記既知の場所のうち前記SOI(410)を放射している可能性が最も高いのはどこかを決定するために前記FOA測定値(220)を解析する統計的尤度識別プロセス(1200)を利用することによって、複数の前記既知の場所から前記SOI(410)を送信した前記エミッタ(120)の場所を識別することにより、前記FOA測定値(220)を使用することによって前記SOI(410)を送信した前記エミッタ(120)の場所を決定するよう構成される、請求項10に記載のシステム。

請求項14

前記エミッタ(120)が未知の場所にある場合、前記処理回路(145)は、前記FOA測定値(220)を使用することによって地理的場所特定を実施することにより、前記FOA測定値(220)を使用することによって前記SOI(410)を送信した前記エミッタ(120)の場所を決定するよう構成される、請求項10に記載のシステム。

請求項15

前記移動プラットフォーム(115)が輸送体(115)である、請求項10に記載のシステム。

背景技術

0001

本開示は、エミッタ場所決定に関する。詳細には、本開示は、単一の移動プラットフォームから測定された到達周波数(frequency−of−arrival:FOA)を使用する、エミッタの場所決定に関する。周波数の精密な測定は、場所特定プロセスに必要な要素である。パルス信号を放出するエミッタについては、かかる測定は困難である。なぜなら、個々のパルスは通常、エミッタ所在地の決定をサポートするのに十分な精度を伴う周波数測定を可能にするのに十分なほどには、長くないからである。そのため、エミッタの場所決定のための改良型技法が必要とされている。

0002

本開示は、単一の移動プラットフォームから測定された到達周波数(FOA)を使用する、エミッタの場所決定のための方法、システム、及び装置に関する。一又は複数の例では、開示されているシステムにより、コヒーレント到達周波数(coherent frequency of arrival:CFOA)のドップラー履歴測定値を使用することにより、移動プラットフォームから、静止しているパルス高周波(RF)エミッタの場所を決定することが、可能になる。「コヒーレント(coherent)」という語は、本書では、プロセスが、現代的なレーダによって生成されるもののようなRF−コヒーレントパルス列を要することを示すために、使用されている。一又は複数の例では、開示されているシステムでは、開示されている2つのCFOA測定法(方法1:CFOA位相線形回帰(linear regression of phase:LRP)と、方法2:CFOA相互相関周波数スペクトル(cross−correlated frequency spectra:CCFS))のうちの一方が用いられる。

0003

一又は複数の例では、場所決定のための方法は、移動プラットフォームに装着されたアンテナによって、複数のエミッタから送信された複数の信号を受信することを含む。 この方法は、複数の信号から注目信号(signal of interest:SOI)を特定することを更に含む。また、方法は、SOIを複数のルックセグメント(look segment)に分割することを含む。加えて、方法は、ルックセグメントから、到達周波数(FOA)測定値(例えば、コヒーレント到達周波数(CFOA)測定値)を決定することを含む。更に、方法は、FOA測定値を使用することによって、複数のエミッタの中の、SOIを送信したエミッタの場所を決定することを、含む。

0004

少なくとも1つの例では、場所決定のためのシステムは、複数のエミッタから送信された複数の信号を受信するための、移動プラットフォームに装着されたアンテナを備える。更に、このシステムは、複数の信号から注目信号(SOI)を特定することと、SOIを複数のルックセグメントに分割することと、ルックセグメントから、到達周波数(FOA)測定値(例えば、コヒーレント到達周波数(CFOA)測定値)を決定することと、FOA測定値を使用することによって、複数のエミッタの中の、SOIを送信したエミッタの場所を決定することとを行うよう構成された、プロセッサを備える。

0005

特徴、機能、及び利点は、本開示の種々の例において個別に実現されうるか、又は、更に別の例において組み合わされうる。

0006

上記の及びその他の本開示の特徴、態様、及び利点は、後述の説明、付随する特許請求の範囲、及び添付図面を参照することで、更によく理解されるであろう。

図面の簡単な説明

0007

本開示の少なくとも1つの例による、単一の移動プラットフォームから測定された到達周波数(FOA)を使用するエミッタの場所決定のための、開示されているシステムを示す図である。
本開示の少なくとも1つの例による、単一の移動プラットフォームから測定された到達周波数(FOA)を使用するエミッタの場所決定のための開示されているシステム向けの、例示的なハードウェアを示す図である。
本開示の少なくとも1つの例による、開示されている場所決定処理高次図解を示す図である。
本開示の少なくとも1つの例による、いくつかのルック(すなわち、コヒーレント到達周波数(CFOA)測定値)を含むドップラー履歴を示す図である。
本開示の少なくとも1つの例による、1つの受信器で1つ又は2つの注目信号(SOI)をモニタするための例示的なルックスジュールを示す図である。
本開示の少なくとも1つの例による、複合エンベロープサンプル(complex envelope sample:CES)を使用して再構築された例示的な複合パルス列ルックの、強度のみを示すグラフである。
本開示の少なくとも1つの例による、位相線形回帰(LRP)を使用する、一パルスエミッタに関するコヒーレント到達周波数(CFOA)の推定を示す図である。
本開示の少なくとも1つの例による、パルス列位相前進を使用することによって推定された例示的なCFOAを示すグラフである。
本開示の少なくとも1つの例による、周波数パワースペクトル相互相関(CCFS)を使用する、CFOA推定を示す図である。
本開示の少なくとも1つの例による、パルス列ルックの高速フーリエ変換(fastFouriertransform:FFT)の例示的なパワースペクトルを示すグラフである。
本開示の少なくとも1つの例による、図9のパワースペクトルの相互相関を示すグラフである。
本開示の少なくとも1つの例による、第1ルックの自己相関スペクトルと、第1ルックと別のルックとの相互相関スペクトルとの、比較を示すグラフである。
本開示の少なくとも1つの例による、識別統計分布及び判定論理を示すグラフである。

実施例

0008

本書で開示されている方法及び装置は、単一の移動プラットフォームから測定された到達周波数(FOA)を使用してエミッタの場所を決定するよう動作するシステムを、提供する。一又は複数の例では、本開示のシステムは、コヒーレント到達周波数(CFOA)のドップラー履歴測定値を使用して、移動プラットフォームから、固定されたパルス高周波(RF)エミッタの場所決定を可能にし、これにより、既知の場所にあるエミッタの地理的識別(geo−discrimination:GeoD)、あるいは、未知の場所にあるエミッタの地理的場所特定(geo−location)が、可能になる。少なくとも1つの例では、本開示は、移動プラットフォームによって提供される移動基準フレームを参照して、静止しているエミッタの場所の決定を提供する。「コヒーレント」という語は、本書では、プロセスが、現代的なレーダによって生成されるもののようなRF−コヒーレントパルス列を要することを示すために、使用されている。

0009

前述したように、周波数の精密な測定は場所特定プロセスに必要な要素である。パルス信号については、かかる測定は、個々のパルスは通常、エミッタ所在地の決定をサポートするのに必要な精度を伴う周波数測定を可能にするのに十分なほどには長くないという点で、困難である。必要とされる測定精度を提供する、2つの補完的なコヒーレント到達周波数(CFOA)測定法が開示される。この2つのCFOA法とは、(1)方法1:より一般的なCFOA位相線形回帰(LRP)であって、ランダムパルス間隔には必要であるが、意図的なパルス内変調があればその復調を要するLRP、及び、(2)方法2:コヒーレントパルス信号のスペクトル線構造を利用する、CFOA相互相関周波数スペクトル(CCFS)であって、パルス内復調を要しないが、一定したパルス間隔周期系列を要するCCFS、である。

0010

上記の方法は両方とも、大いに低減された処理帯域幅を伴って実装されてよく、この低減された処理帯域幅は、パルス反復周波数(RPF)の小倍数を上回らないものである必要がある。その利点は、測定精度がほとんど損なわれずに、信号バッファサイズと演算負荷が低減することである。

0011

本開示は、存在可能な既知のエミッタ所在地の組から一エミッタ所在地を弁別する、地理的識別(GeoD)技法も提供する。このGeoD法では、移動プラットフォームから測定された信号のドップラー履歴と、算出された候補地(すなわち、同じ信号を放出していると知られている場所)のドップラー履歴との、統計的パターンマッチングが用いられる。この方法は、ドップラー偏移原理を利用するものであり、エミッタの周波数についての絶対的知識を要しない。ある特定の高周波(RF)でエミッタに関連付けられたドップラー履歴は、通常、そのエミッタの場所に固有のものである。開示されている統計的パターンマッチング方法が、ドップラー測定の高い精度と組み合わされれば、エミッタの真の場所が明らかになる。本開示はGeoDのためのパルス信号だけを考察しているが、開示されている技法は、連続波(CW)信号にも等しく適用可能であることに、留意すべきである。

0012

下記の説明では、システムについてのより網羅的な説明を提供するために、多数の詳細事項が明示されている。しかし、開示されているシステムは、これらの具体的な詳細事項がなくとも実践可能であることが、当業者には自明となろう。他の事例としては、システムを不要に分かりにくくしないように、周知の特徴については詳しく説明していない。

0013

本開示の例は、機能的及び/または論理的な構成要素、並びに様々な処理ステップに関して、本書で説明されうる。かかる構成要素は、特定の機能を実施するよう構成された、任意の数のハードウェア、ソフトウェア、及び/又はファームウェアの構成要素によって具現化されうることを、認識すべきである。例えば、本開示の例では、一又は複数のプロセッサ、マイクロプロセッサ、又は他の制御デバイスの制御のもとで多種多様な機能を果たしうる、様々な集積回路の構成要素(例えばメモリ素子デジタル信号処理素子論理素子ルックアップテーブルなど)が用いられうる。加えて、当業者であれば、本開示の例が、他の構成要素と併せて実践されうること、及び、本書に記載のシステムは本開示の一例に過ぎないことを、認識しよう。

0014

簡潔にするために、場所決定システムに関する従来型の技法及び構成要素、並びに、このシステム(及び、個別に動作するシステム構成要素)の他の機能的態様については、本書で詳細には説明されないことがある。更に、本書に包含される様々な図に示している接続線は、様々な要素間の例示的な機能的関係性及び/又は物理的連結を表すためのものである。本開示の例では、多くの代替的又は追加的な機能的関係性又は物理的接続提示されうることに、留意すべきである。

0015

I.CFOAを使用する場所決定
図1Aは、本開示の少なくとも1つの例による、単一の移動プラットフォームから測定された到達周波数(FOA)を使用するエミッタの場所決定のための、開示されているシステムを示す図100である。詳細には、この図は、開示されているシステムの移動プラットフォームとして用いられうる、例示的な輸送体(すなわち航空機110)を示している。代替例では、開示されているシステムの移動プラットフォームとして、図1Aに図示されている航空機110とは別の輸送体が用いられうることに、留意すべきである。移動プラットフォームとして用いられうる、その他の種類の輸送体は、陸上輸送体(トラック戦車など)、海洋輸送体(船舶ボートなど)、及び、別の種類の航空輸送体(例えば、低地球軌道LEO)衛星、中地球軌道(MEO)衛星、及び静止地球軌道(GEO)衛星などの衛星)を含むが、それらに限定されるわけではない。

0016

この図には、航空機110及び複数のエミッタ(送信アンテナなど)120a、120b、120c、120dが示されている。航空機110は、高周波(RF)信号を受信するための、受信アンテナ115及び受信器(図1Bの140参照)を備える。受信アンテナ115は航空機110に装着され、航空機110は、受信アンテナ115の移動プラットフォームとしての役割を果たす。移動プラットフォーム(すなわち航空機110)は、静止しているエミッタ120a、120b、120c、120dを決定するための、移動基準フレームを提供する。リフレクタアンテナ重送アンテナ、及びフェーズドアレイアンテナを含むがそれらに限定されるわけではない、様々な異なる種類のアンテナが、システムによって、アンテナ115として用いられうる。一又は複数の例では、アンテナ115は一又は複数のアンテナを含みうる。少なくとも1つの例では、エミッタ120a、120b、120c、120dは、静止しており、かつ、既知の場所(例えば、地上又は静止した建物の既知の場所)にある。他の例では、エミッタ120a、120b、120c、120dは、静止しており、かつ、未知の場所にある。一又は複数の例では、システムは、少なくとも2つのエミッタ120a、120b、120c、120dを備える。少なくとも1つの例では、システムは、図1Aに示しているよりも多い又は少ない数のエミッタ120a、120b、120c、120dを備えうる。

0017

一又は複数の例では、エミッタ120a、120b、120c、120dは、既知の種類のものであり、同一の信号パラメータを有する。例えば、エミッタ120a、120b、120c、120dは、エミッタ120a、120b、120c、120dに利用される特定の種類の送信器(例えば、ある特定の周波数で送信を行うことが知られている商用既成品(commercialoff−the−shelf:COTS)の送信器)の特定を可能にする固有の周波数で、信号を送信しうる。

0018

開示されているシステムの稼働中、航空機110が地球上空を移動する際に、航空機110の受信アンテナ115は、静止しているエミッタ120a、120b、120c、120dから送信された高周波(RF)信号125a、125b、125c、125dを受信する。一又は複数の例では、信号125a、125b、125c、125dは、RF−コヒーレントパルス列の(すなわち、多くのパルスを含む)信号である。代替例では、信号125a、125b、125c、125dは連続波(CW)信号である。

0019

信号125a、125b、125c、125dは次いで、航空機110上の受信器(図1Bの140参照)によって受信される。処理回路図1Bの145参照)が、注目信号(SOI)(例えば、信号125a、125b、125c、125dのうちの1つ)を放出しているエミッタ(すなわち120a、120b、120c、又は120d)の場所を決定するために、開示されているCFOA法のうちの少なくとも一方を利用して、信号125a、125b、125c、125dを処理する。

0020

図1Bは、本開示の少なくとも1つの例による、単一の移動プラットフォームから測定された到達周波数(FOA)を使用するエミッタの場所決定のための開示されているシステム向けの、例示的なハードウェアを示す図130である。この図には、アンテナ115、受信器140、及び処理回路145が示されている。処理回路145は、信号125a、125b、125c、125dを処理するための、様々な異なる種類のユニットを備える。処理回路145が備えうる様々な異なる種類のユニットは、少なくとも1つのプロセッサ150、少なくとも1つのダウンコンバータ155、少なくとも1つのフィルタ160、少なくとも1つの復調器165、少なくとも1つの高速フーリエ変換(FFT)プロセッサ170、少なくとも1つの相関器175、少なくとも1つの補間器180、及び少なくとも1つのアナログデジタル変換器ADC)185を含むが、それらに限定されるわけではない。一部の例では、少なくとも1つのプロセッサは、単に、処理回路145のユニットの一部(補間器180など)のために用いられうることに、留意すべきである。

0021

処理回路145は、航空機110上に受信器140と一緒に配置されうるか、又は、処理を行うのに少なくとも必要最小限の信号125a、125b、125c、125dからのデータを伝送する少なくとも1つの通信チャネルによって、受信器140とつながれている、別個の場所に配置されうる。このエンドツーエンド処理チェーンを、図2に示している。

0022

図2は、本開示の少なくとも1つの例による、開示されている場所決定処理の高次図解を示す図200である。この図は、(1)コヒーレントルック生成210、(2)ドップラーCFOA測定220、及び(3)場所決定230を含む、位置特定処理のための高次プロセスを示している。この図では、少なくとも1つのプロセッサによって、注目信号(SOI)を検出し、算出し、かつ切り離すことと、少なくとも1つのプロセッサによって、SOIの信号をn個の「ルック」セグメント(nは1よりも大きな数である)に分割することとを含む、コヒーレントルック生成210が最初に実施される。次いで、各「ルック」に関してCFOA測定値(又はFOA測定値)を作成することを含む、ドップラーCFOA測定220(又はドップラーFOA測定)が実施される。次いで、地理的識別(GeoD)と称される統計的識別プロセスを使用することによって、検出された既知の種類のエミッタの測定されたドップラーFOA履歴と、同じ種類のエミッタの複数の既知の場所に関して算出されたドップラー履歴とを比較することを含む、場所決定230が実施されるか、あるいは、検出された未知の場所のエミッタの地理的場所特定が実施される。上記の3つプロセス(すなわち、(1)コヒーレントルック生成210、(2)ドップラーCFOA測定220、及び(3)場所決定230)については、以下で詳述する。

0023

A.コヒーレントルック生成
コヒーレントルック生成プロセスにおいて、受信器は、エミッタから送信された信号を受信する。受信器は次いで、処理回路による処理の実施を可能にするのに少なくとも必要最小限の信号からのデータを、処理回路に送信する。次いで処理回路は、信号を、検出し、パラメータ化し、(必要に応じて)デインターリーブした後に、分類し、特定する(例えば、信号のうちのどれが注目信号(SOI)(複数可)であるかを特定する)。

0024

受信器は、広範帯域幅フロントエンドであって、(例えば、バンドパスフィルタ(bandpass filter:BPF)によるフィルタリングを行うことによって)注目信号(SOI)に適切な通過帯域を選択する、広範帯域幅フロントエンドを利用することに、留意すべきである。周波数測定は本来的には狭帯域プロセスであるので、信号は、パルス反復周波数(PRF)と反転パルス持続時間のうち大きい方のものの小倍数を上回る帯域幅において収集されることは、必要ではない。これにより、記憶され、伝達され、処理される必要があるデータ量が、大いに減少する。

0025

次いで、SOIが特定され、切り離された後に、SOIの総観測時間ドエル期間と称される)320(図3参照)の全体にわたり、SOIデータは、少なくとも1つのプロセッサによって、別個にコヒーレントな複数の「ルック」310a、310b、310c、310d、310eになるように分離される。これらのルックから到達周波数(FOA)が測定され、FOAは、時間の関数としてのドップラー偏移(すなわち、FOA(又はドップラー)履歴)を決定するために使用される。図3は、本開示の少なくとも1つの例による、いくつかのルック310a、310b、310c、310d、310e(すなわち、コヒーレント到達周波数(CFOA)測定値)を含むドップラー履歴を示す図300である。

0026

図4は、本開示の少なくとも1つの例による、1つの受信器で1つの注目信号(SOI)410又は2つの注目信号(SOIs)420をモニタするための例示的なルックスケジュールを示す図400である。この図に示しているように、ドエル(例えば10秒間)415、425は、(CFOAの必要に応じて)1秒間以下の5個以上の「ルック」に分割される。各ルックに関して、FOA測定が行われる。各ルックの実現可能な持続時間は、ドエル415、425の上限では周波数測定の精度要件によって、かつ、ドエル415、425の下限(例えばおよそ10パルス)では特有のスペクトル線構造を観測するのに必要なパルスの数によって、画定される。

0027

必要とされる周波数精度は、プラットフォーム視野(field of view:FOV)内の注目エミッタの場所、プラットフォームの速度、及びプラットフォームの高度を含むが、それらに限定されるわけではない、動作上の要件によって決定される。周波数測定精度には理論限界が存在し、この理論限界はクラメール−ラオの下限(Cramer−Rao Lower Bound)と称されることが多い。この場合、周波数測定の精度限界は、観測時間に反比例し、かつ、信号対雑音比(SNR)の平方根に反比例する。ゆえに、測定観測時間(すなわちルック持続時間)を延長するには、複数のルックを使用することが必要になる。

0028

1.パルス信号のためのコヒーレントFOA
コヒーレントFOA(CFOA)とは、多くのパルスを含むRF−コヒーレントパルス列の基本(underlying)搬送信号の周波数を測定する一又は複数のプロセスであることに、留意すべきである。RFコヒーレント性とは、信号特性であり、かつ、RFパルス列が、ベースバンド(パルス内変調があればそれを含む)において生成されること、及び、送信用の動作RFにコヒーレントに変換されることを意味しており、この場合、パルス間のランダムな位相偏差はごく小さなラジアンとなる。この種の信号は、現代的な電子部品及び信号処理部品によって可能になるものであり、現在、あらゆる種類のレーダにおいて、特に、移動ターゲットを検出し、ターゲット速度を測定し、合成開口技法によって画像化するという目的でドップラーを測定するレーダにおいて、一般的に使用されている。

0029

CFOAの実行形態では、受信器システムの設計において、更なる考察が必要になる。典型的な電子支援装置(Electronic Support Measure:ESM)の受信システムは、ルックにおける全信号を記憶するものではない。これらのシステムは、RF、パルス持続時間、パルス反復周波数(PRF)などを含むパルスパラメータに関して、パルスのディスクリプションだけを記憶しうる。このディスクリプションは、従来的に、パルス記述語(pulse descriptor word:PDW)と称されている。しかし、CFOAを実施するには、パルス列がRFコヒーレントであると仮定して、パルスの列全体にわたる基本搬送信号の位相前進を決定するために、更なる情報が必要になる。PDWに付属するパルスの、高精度でタイムタグ付きの予め検出された、追加的な複合(同相直交)エンベロープサンプル(CES)が、原信号のパルス列の再構築(図5参照)に使用される。次いで、RFパルス列を含むレーダ信号が、CES及びPDWデータ内に完全かつ正確に捕捉される。これらのデータは、後続の処理において、複合信号をコヒーレントに再構築する(図5参照)ため、及び、FOA(ドップラー)履歴を測定するために、使用される。図5は、本開示の少なくとも1つの例による、複合エンベロープサンプル(CES)を使用して再構築された例示的な複合パルス列ルックの、強度のみを示すグラフ500である。このグラフでは、x軸が時間を表わし、y軸は信号振幅を表わしている。

0030

B.ドップラーCFOA測定
個々のパルスの位相情報を全てコヒーレントに処理することによってルックのドップラーFOAを決定するための、以下の方法が開示される。各方法では、各ルック全体にわたる予め検出された複合パルス列が、捕捉された複合エンベロープサンプル(CES)と、それに関連する、ルックの各パルスからのタイムタグとを使用することによって、コヒーレントに再構築される(図5参照)。

0031

1.方法1:位相線形回帰(LRP)によるCFOA
位相線形回帰(LRP)によるCFOAのためのシステム及びプロセスを、図6に示している。図6は、本開示の少なくとも1つの例による、位相線形回帰(LRP)を使用する、一パルスエミッタに関するコヒーレント到達周波数(CFOA)の推定を示す図600である。

0032

この図では、最初に、再構築された各ルック610a、610b、610c、610nの信号が、ダウンコンバータによってゼロ周波数近くまでダウンコンバートされ620a、620b、620c、620n、パルス内変調(もしあれば)の種類が、少なくとも1つのプロセッサによって決定される。ダウンコンバートされた信号(アナログである)は次いで、デジタル信号を生成するために、アナログデジタル変換器(ADC)によってデジタル化される630a、630b、630c、630n。

0033

次いで、必要に応じて、信号のパルスが、復調器640a、640b、640c、640nによってコヒーレントに復調される。リニア周波数変調(linear frequency−modulated:LFM)パルスの場合、予め検出された複合パルス列信号全体が、測定されたチャープ率で、コヒーレントにデチャープされる。二位相偏移変調(binary phase shift keying:BPSK)の位相変調パルスでは、基本搬送信号を回復させるために、予め検出された複合パルス列信号全体が二乗される。パルスが変調されていなければ、復調は必要ない。

0034

次いで、結果として得られた信号から、少なくとも1つのプロセッサによって、パルス間位相測定値650a、650b、650c、650nが得られる。次いで、位相測定モジュロマイナスパイ(−2π)の曖昧性が、少なくとも1つのプロセッサによって、アンラップされる660a、660b、660c、660n(図7参照)。次いで、ルック時間全体にわたるアンラップされたパルス列位相前進の勾配を決定するために、少なくとも1つのプロセッサによって、アンラップされたパルス列位相前進から、線形回帰(例えば最小二乗適合)及びスケーリング670a、670b、670c、670nが実施される。

0035

図7は、本開示の少なくとも1つの例による、パルス列位相前進を使用することによって推定された例示的なCFOAを示すグラフ700である。このグラフでは、x軸が時間を表わし、y軸は位相を表わしている。また、グラフ700に関連付けられた、パルス列エンベロープ720(そのパルス反復間隔(pulse repetition interval:PRI)が記入されている)も図示されている。

0036

図7のグラフ700は概念的なものであり、実際のパルス間時間を正確に描いているわけではないことに、留意すべきである。つまり、低デューティパルス列では、パルス内アンラップにより問題が生じる可能性がある。この問題を軽減するために、調整ヒストグラムの高度な使用法を用いて、線形回帰に先立って曖昧性が分離されうる。CFOA測定(すなわち、ΔΦ/2πΔTであり、ここでΔΦは位相の変化であり、ΔTは時間の変化である)は、図7に示している、ルック持続時間全体において位相前進に適合した線の勾配710となる。

0037

2.方法2:相互相関周波数スペクトル(CCFS)によるCFOA
相互相関周波数スペクトル(CCFS)によるCFOAのためのシステム及びプロセスを、図8に示している。図8は、本開示の少なくとも1つの例による、周波数パワースペクトルの相互相関(CCFS)を使用するCFOAの推定を示す図800である。CCFSによるCFOAは、より適切なアプローチを使用するものである。このアプローチは、パルス内変調不可知論であり、かつ、RF−コヒーレントパルス列の離散的なスペクトル線構造を利用し、パルス内変調の種類とは無関係に作用する。

0038

図8に示しているように、周波数測定プロセスは、最初に、デジタル信号を生成するために、アナログデジタル変換器(ADC)によって、アナログであるルック810a、810b、810c、810nの各々をデジタル化すること820a、820b、820c、820nを含む。しかし、他の例では、注目信号(SOI)が、ルック810a、810b、810c、810nに分割される前に少なくとも1つのアナログデジタル変換器(ADC)によってデジタル化されるので、このような例では、ルック810a、810b、810c、810nはデジタル信号であることに、留意すべきである。

0039

次いで、プロセスは、少なくとも1つの高速フーリエ変換(FFT)プロセッサによって、デジタル信号の各々に関して別個に、パワースペクトル(すなわちFFTの強度)830a、830b、830c、830nを算出することを含む。各パワースペクトル(例えば図9のグラフ900参照)は、一連の離間ピーク(すなわちスペクトル線)であって、パルス反復間隔(PRI)が一定のパルス列のパルス反復周波数と厳密に等しく離間しているが、スタガードなPRIを伴うパルス列ではより複合的になる、離間ピークを示すことになる。

0040

図9は、本開示の少なくとも1つの例による、パルス列ルックの高速フーリエ変換(FFT)の例示的なパワースペクトルを示すグラフ900である。このグラフ900では、x軸が周波数を表わし、y軸は振幅を表わしている。ドップラー偏移により、スペクトル線の全てを含むパルス列スペクトルが偏移する。観測時間中の、第1ルック(例えばルック1)と他のルック(例えばルック2、ルック3、ルックn)との間の上記の線の位置の時間に対する周波数移行により、CFOA(ドップラー)履歴がもたらされる。

0041

図8を再び参照するに、各ルックのパワースペクトル(すなわちFFTの強度)が取得された後に、第1ルック(すなわちルック1)のパワースペクトルは、自己相関スペクトル(例えば図11の1110参照)を生成するために、少なくとも1つの相関器によって、それ自体と自己相関させられる840a。また、第1ルック(すなわちルック1)のパワースペクトルは、他のルック(すなわちルック2、ルック3、ルックn)の各々に関して相互相関スペクトル(例えば図10の1000及び図11の1120参照)を生成するために、少なくとも1つの相関器によって、他のルック(すなわちルック2、ルック3、ルックn)のパワースペクトルの各々と相互相関させられる840b、840c、840n。図10は、本開示の少なくとも1つの例による、図9のパワースペクトルの例示的な相互相関を示すグラフ1000である。このグラフ1000では、x軸が周波数を表わし、y軸は振幅を表わしている。

0042

図11は、本開示の少なくとも1つの例による、第1ルック(例えばルック1)の自己相関スペクトル1110と、第1ルック(例えばルック1)と別のルック(例えばルック2、ルック3、又はルックn)との相互相関スペクトル1120との、比較を示すグラフ1100である。このグラフ1100では、x軸が周波数を表わし、y軸は振幅を表わしている。自己相関スペクトル1110(そのパルス反復周波数(PRI)が記入されている)は、実質的に、基準としての役割を果たす。つまり、自己相関スペクトル1110と、別のルック(例えばルック2、ルック3、又はルックn)との相互相関スペクトル1120との比較が、第1ルック(例えばルック1)と後続のルック(例えばルック1、ルック2、ルックn)との間で線がどのくらい動いたかを決定して、CFOAのドップラー履歴を決定するために、使用される。第1ルック(すなわちルック1)の自己相関(すなわち自己相関スペクトル1110)、及びその後の、第1ルック(すなわちルック1)と後続のルック(すなわちルック2、ルック3、ルックn)との間の相互相関(すなわち相互相関スペクトル1120)により、ルック間の周波数前進を正確に測定する手段が提供される。

0043

図8を再び参照するに、自己相関スペクトルを生成するために第1ルック(すなわちルック1)のパワースペクトルがそれ自体と自己相関させられた840a後に、相互相関スペクトルを生成するために、第1ルック(すなわちルック1)のパワースペクトルは他のルック(すなわちルック2、ルック3、ルックn)のパワースペクトルの各々と相互相関させられる840b、840c、840n。これらのスペクトルは次いで、補間信号を生成するために補間される850a、850b、850n。次いで、補間信号からCFOA測定値860a、860b、860nが作成される。

0044

3.その他の方法
多重パルスのCFOAを決定するために、その他の方法も使用されうる。ルック同士を比較して、時間相関整列後の周波数偏移を解消するためには、従来的に使用されている複合曖昧性関数(complex ambiguity function:CAF)法が使用されうる。この方法は、上述の開示されている方法1及び方法2よりも、計算量的に高コストなものになる。なぜなら、この方法は、最大ピークを見い出すのに多くのCAF点を要するからである。この方法の使用する場合、全体最大値の代わりに極大値を見い出すことに関する懸念もある。更に、線形周波数変調(linear frequency modulation:LFM)信号が曖昧性の範囲を大きくするので、この方法については困難が存在する。また、この方法は、ランダムなパルスパターンには用いることができない。しかし、この方法でのCFOAの出力は、一旦処理されれば、以下で詳述する場所決定のための更なる処理において使用されうる。

0045

C.場所決定
このセクションでは、上記のように取得されたドップラー履歴を使用する場所決定について説明する。場所決定は、パルスを伴う信号のCFOAか、より一般的な、追加のコヒーレント処理を要しない連続波(CW)信号の到達周波数(FOA)のいずれかを使用することによって、行われうる。

0046

場所決定プロセスは、利用可能な最良のプラットフォームの状態ベクトルデータを使用して、上述の測定されたFOA履歴と同じ時間にわたって観測された各場所(i)のドップラー履歴を算出することを含む。この技法の基本原則は、概括的に、各場所が、輸送体の状態ベクトルに対する場所の差異による、固有のFOA履歴を有するということである。

0047

1.地理的場所特定
地理的場所特定は、エミッタが既知の場所にない場合に実施される。エミッタの地理的場所特定では、各ルックに関して見い出されたFOAデータを使用して、標準的な地理的場所特定が実施されうる。これにより、受信信号品質(一般的には信号対雑音比(SNR)によって表わされる)、ルックの持続時間、ドエルの持続時間、ルックの数、及び受信器の品質に応じた、エラー領域がもたらされる。このエラーは、多くの場合、円形または楕円形の領域であって、結果として得られる地理的場所特定がその領域内で成功しない確率に対応する、領域に関して定義される。このスキームでは、測定基準は通常、円の半径半数必中円(circular error probable:CEP)、又は、楕円軌道長半径(半数必中楕円(elliptical error probable:EEP))となる。一又は複数の例では、エミッタの地理的場所特定を実施するために、各ルックに関して見い出されたFOAデータを使用する標準的な地理的場所特定のためのアルゴリズムが、少なくとも1つのプロセッサで実行される。

0048

2.地理的識別(GeoD)
地理的識別(GeoD)は、有限個のエミッタが既知の場所にある場合に実施される。GeoDでは、どの既知の場所がSOIを放出している可能性が最も高いかという識別だけが実施されるので、測定されたFOA履歴と、存在可能な既知のエミッタ所在地とのマッチングが、地理的場所特定よりも容易になる。GeoDでは、対という観点に基づいて、順次判定試験(Sequential Decision Test:SDT)に続き、候補の対の各々について算出された判定境界閾値Tfを使用して、候補地にあるエミッタからFOA履歴が得られる。この閾値により、エラーの確率と判定を行わない確率(エラー率の制御を確保する上での重要なファクタ)との間での、トレードが可能になる。存在可能なM個のエミッタ所在地及びM(M−1)/2個の対の組み合わせについて、少なくとも1つのプロセッサで実行されるアルゴリズムが、測定されたFOA履歴と測定されたFOA履歴とが最も良くマッチングする場所を判定する。あるエミッタ所在候補地が対の試験に合格しなければ、そこはその後のいかなる試験からも除外されうるので、M(M−1)/2個の組み合わせの全てに試験が必要なわけではない。1つを除くすべての場所が消去されれば、それがエラーの最小確率の保証となる。対のマッチングのいずれかが曖昧である場合、判定は行われない。

0049

候補地の各対の判定論理を図12に示しており、ここで、σsは判定統計の標準偏差であり、μS/A及びμS/Bはそれぞれ、A及びBが与えられた判定統計の平均値である。判定境界閾値Tf,の値は、測定されたFOA履歴及び算出されたFOA履歴の統計から決定される。図12は、本開示の少なくとも1つの例による、識別統計分布及び判定論理を示すグラフ1200である。このグラフ1200では、x軸が識別統計値(S)を表わし、y軸は確率を表わしている。図12に示している識別統計分布及び判定論理を決定するために使用される順次識別試験に関する詳細説明は、以下のセクションで提示される。一又は複数の例では、エミッタのGeoDを実施するために、既知の場所にあるエミッタからのFOA履歴を順次識別試験に適用するGeoD向けアルゴリズムが、少なくとも1つのプロセッサで実行される。

0050

II.非静止型であるが既知の手段を用いる、プロセス間順次識別試験
X=[X1,X2,K,Xn]は、2つの異なるガウス確率プロセスA又はB(図12参照)のうちの一方から得られる個別のランダムサンプルを表わすものとする。AとBの両方が共通の固定偏差σ2を有することを前提とすると、そこでは、P(A)+P(B)=1との相互排他成立する。プロセスAとBとは、Aが、前もって既知である変動平均値η=[η1,η2,K、ηn]の履歴を有すること、及び、プロセスBが、同様に既知である変動平均値の履歴v=[v1,v2,K,vn]を有すること、によってのみ弁別される。

0051

主たる目的は、プロセスAとプロセスBとを識別する、ランダムサンプルに基づく順次試験を設計することである。副次的な目的は、(1)識別エラーの発生確率が最大pfであることを保証するよう、試験を設計すること、及び、(2)識別成功の確率を導き、表示すること、である。
順次試験は、統計値S=S(x1,x2,K,xn)、及び2つの閾値k1<k2を公式化したものであり、例としては、
S≧k2の場合 Aを選択
S≦k1の場合 Bを選択 (0.1)
k1<S<k2の場合 判定なし である。

0052

この試験は順次試験と称される。なぜなら、利用可能なサンプルが増えるにつれて統計値S及び閾値k1,k2は更新されてよく、これにより、より正確な判定を行う機会がもたらされるからである。

0053

統計値Sは、次の尤度に基づく。

0054

f(x1,x2,K,xn|A)がAを条件とするXの結合確率密度関数である場合、

となり、
f(x1,x2,K,xn|B)がBを条件とするXの結合確率密度関数である場合、

となる。

0055

試験は統計値S及び閾値k1、k2により定義され、ネイマンピアソン定理によって保証される最良の統計値が、次の不等式から導かれる。

ここで、Lは尤度比である。(0.3)and(0.4)を(0.2)に代入し、その後にいくらかの代数操作を行うことで、次の式が導かれる。

0056

は標準的なユークリッド内積を表わし、かつ、ユークリッドノルム

であるとすることで、不等式(0.6)を、次のように書き改めることができる。

0057

(0.7)から、識別統計値Sは、

と定義される。

0058

S|Aという表記は、統計値SがプロセスAから得られるサンプルを用いて計算されることを意味し、S|Bは、統計値SがプロセスBから得られるサンプルを用いて計算されることを意味している。S|Aは、正規分布にしたがった確率変数であり、平均値

及び、
偏差

を伴うことに、留意されたい。

0059

同様に、S|Bは、正規分布にしたがっており、平均値

及び、
偏差

を伴う。

0060

上記より、

であることがわかる。

0061

判定論理(0.1)を使用すると、
Bが真である時に S≧k2
Aが真である時に S≦k1 (0.14) である場合にのみ、識別エラーが起こる。

0062

ゆえに、pfに対するエラー発生の確率を設定するためには、

となるように、k1及びk2を選ぶ必要がある。

0063

また、ここでの合理的選択は、k1及びk2を、(0.15)において両方の確率が等しくなるように設定することである。つまり、

である。

0064

ゆえに、

となる。

0065

前半を計算することにより

となり、
後半を計算することにより

となる。

0066

いずれの場合にも、値

は、
標準正規確率変数である。Tfは、標準正規確率分布を使用することによって、次のように定義されるものとする。

0067

pfとTfとの関連性は、



のいずれかによって表わされる。この表記を使用することで、

という結果になる。

0068

同等に、(0.9)、(0.10)、(0.11)、及び(0.12)を(0.22)に代入することで、

が導かれる。

0069

方程式(0.23)から、識別の確率は、

と計算されうる。

0070

最初に、

であり、

0071

同様に、

である。

0072

したがって、

となる。

0073

方程式(0.27)は、平均値履歴η及びv、ランダムサンプルの偏差σ2、及びエラー確率

の知識に基づいて識別の確率を表現する、望ましい方程式である。

0074

III.GeoDエラーソース
システムの設計及び評価の一部と見なされている、GeoDエラーのいくつかの重要なソースが存在する。GeoDは通常、地理的場所特定と同じく、FOAエラー及び収集幾何形状(collection geometry)に決定的に依存するものである。実際、FOA GeoDに対する測定エラーの影響は、FOA地理的場所特定のものと実質的に同一である。FOAエラーの主たるソースは、(主に熱ノイズによる)偶発的周波数測定エラー、SOIのRF不安定性、及び収集プラットフォームの主発振器である。

0075

偶発的周波数測定エラーは、測定方法に決定的に依存している。しかし、測定アルゴリズムを慎重に設計することによって、この測定エラーを、積分時間及びSNRの平方根に反比例するクラメール−ラオの下限(CRLB)に、接近させることが可能である。

0076

SOIのRF不安定性は、制御されない、体系的なものである。注目信号がコヒーレントであっても、信号の実際のRF安定性は、実質的には未知である。

0077

収集プラットフォームの主発振器は、体系的かつ制御可能であり、収集システムの基準発振器の周波数安定性によって決定される。米国で市販されている商業利用可能なオーブナイズ(ovenized)水晶発振器は、典型的には、最大100秒の平均化時間で約0.05ヘルツギガヘルツ(Hz/GHz)の周波数安定性を有しており、これは、FOAGeoD機能として全く十分なものである。

0078

RFが約200メガヘルツMHz)を下回っているSOIに関して、別のエラーソースになる可能性があるのは電離層である。電離層では、伝播経路屈折し、ドップラー偏移は見通し線(line of sight:LOS)挙動からずれて、予測が困難になる。これは特に、電離層の高さにおけるグレージング角が低い場合である。一日、一時期、及び太陽周期の一フェーズのうちの一定の時間の間、FOA測定は、RFが約200MHzを下回っているSOIに関して、より高いグレージング角に限定されることを要しうる。

0079

更に、本開示は以下の条項による例を含む。

0080

条項1.場所決定のための方法であって、移動プラットフォームに装着されたアンテナによって、複数のエミッタから送信された複数の信号を受信することと、複数の信号から注目信号(SOI)を特定することと、SOIを複数のルックセグメントに分割することと、ルックセグメントから、到達周波数(FOA)測定値を決定することと、FOA測定値を使用することによって、複数のエミッタの中の、SOIを送信したエミッタの場所を決定することとを含む、方法。

0081

条項2.FOA測定値を決定することが、ダウンコンバートされたルックセグメントを生成するために、ルックセグメントの各々をダウンコンバートすることと、復調されたルックセグメントを生成するために、ダウンコンバートされたルックセグメントの各々をコヒーレントに復調させることと、復調されたルックセグメントの各々からパルス−位相測定値を取得することと、アンラップされたパルス列位相前進を生成するために、パルス−位相測定値をアンラップすることと、アンラップされたパルス列位相前進の各々の勾配を決定するために、線形回帰及びスケーリングを実施することと、アンラップされたパルス列位相前進の各々の勾配から、FOA測定値を決定することとを含む、条項1に記載の方法。

0082

条項3.FOA測定値を決定することが、ルックセグメントの各々のパワースペクトルを算出することと、自己相関スペクトルを生成するために、ルックセグメントのうちの1つのパワースペクトルをそれ自体と自己相関させることと、ルックセグメントのうちの前記1つ以外の、他のルックセグメントの各々に関して相互相関スペクトルを生成するために、自己相関スペクトルと、前記他のルックセグメントのパワースペクトルの各々とを相互相関させることと、補間信号を生成するために、相互相関スペクトルの各々を補間することと、補間信号の各々からFOA測定値を取得することとを含む、条項1に記載の方法。

0083

条項4.エミッタが既知の場所にある場合、FOA測定値を使用することによって、SOIを送信したエミッタの場所を決定することは、複数の既知の場所のうちSOIを放射している可能性が最も高いのはどこかを決定するためにFOA測定値を解析する統計的尤度識別プロセスを利用することによって、複数の既知の場所からSOIを送信したエミッタの場所を識別することを含む、条項1に記載の方法。

0084

条項5.エミッタが未知の場所にある場合、FOA測定値を使用することによって、SOIを送信したエミッタの場所を決定することは、FOA測定値を使用することによって地理的場所特定を実施することを含む、条項1に記載の方法。

0085

条項6.SOIを送信したエミッタの場所は、SOIを送信したエミッタと同じ種類のエミッタを有していることが知られている場所である、条項1に記載の方法。

0086

条項7.信号が高周波(RF)信号である、条項1に記載の方法。

0087

条項8.信号が、コヒーレントなパルス列信号か連続波(CW)信号の、少なくとも一方である、条項1に記載の方法。

0088

条項9.移動プラットフォームが輸送体である、条項1に記載の方法。

0089

条項10.輸送体が、航空輸送体、陸上輸送体、又は海洋輸送体である、条項9に記載の方法。

0090

条項11.エミッタの各々が既知の種類のエミッタである、条項1に記載の方法。

0091

条項12.アンテナが、リフレクタアンテナ、重送アンテナ、又はフェーズドアレイアンテナである、条項1に記載の方法。

0092

条項13.FOA測定値が、コヒーレント到達周波数(CFOA)測定値である、条項1に記載の方法。

0093

条項14.場所決定のためのシステムであって、複数のエミッタから送信された複数の信号を受信するための、移動プラットフォームに装着されたアンテナ、及び、処理回路であって、複数の信号から注目信号(SOI)を特定することと、SOIを複数のルックセグメントに分割することと、ルックセグメントから、到達周波数(FOA)測定値を決定することと、FOA測定値を使用することによって、複数のエミッタの中の、SOIを送信したエミッタの場所を決定することとを行うよう構成された、処理回路を備える、システム。

0094

条項15.処理回路がFOA測定値を決定するよう構成されている場合、処理回路が、ダウンコンバートされたルックセグメントを生成するために、ルックセグメントの各々をダウンコンバートすることと、復調されたルックセグメントを生成するために、ダウンコンバートされたルックセグメントの各々をコヒーレントに復調させることと、復調されたルックセグメントの各々からパルス−位相測定値を取得することと、アンラップされたパルス列位相前進を生成するために、パルス−位相測定値をアンラップすることと、アンラップされたパルス列位相前進の各々の勾配を決定するために、線形回帰及びスケーリングを実施することと、アンラップされたパルス列位相前進の各々の勾配から、FOA測定値を決定することとを行うよう、更に構成される、条項14に記載のシステム。

0095

条項16.処理回路がFOA測定値を決定するよう構成されている場合、処理回路が、ルックセグメントの各々のパワースペクトルを算出することと、自己相関スペクトルを生成するために、ルックセグメントのうちの1つのパワースペクトルをそれ自体と自己相関させることと、自己相関スペクトルと、ルックセグメントのうちの前記1つ以外の、他のルックセグメントのパワースペクトルの各々とを、相互相関させることと、他のルックセグメントの各々の相互相関スペクトルを生成することと、補間信号を生成するために、相互相関スペクトルの各々を補間することと、補間信号の各々からFOA測定値を取得することとを行うよう、更に構成される、条項14に記載のシステム。

0096

条項17.エミッタが既知の場所にある場合、処理回路は、複数の既知の場所のうちSOIを放射している可能性が最も高いのはどこかを決定するためにFOA測定値を解析する統計的尤度識別プロセスを利用することによって、複数の既知の場所からSOIを送信したエミッタの場所を識別することにより、FOA測定値を使用することによってSOIを送信したエミッタの場所を決定するよう構成される、条項14に記載のシステム。

0097

条項18.エミッタが未知の場所にある場合、処理回路は、FOA測定値を使用することによって地理的場所特定を実施することにより、FOA測定値を使用することによってSOIを送信したエミッタの場所を決定するよう構成される、条項14に記載のシステム。

0098

条項19.移動プラットフォームが輸送体である、条項14に記載のシステム。

0099

条項20.処理回路が、輸送体上に、又は輸送体とは別の場所に配置されている、条項19に記載のシステム。

0100

条項21.処理回路が、プロセッサ、ダウンコンバータ、フィルタ、復調器、高速フーリエ変換(FFT)プロセッサ、補間器、アナログデジタル変換器(ADC)、のうちの少なくとも1つを備える、条項14に記載のシステム。

0101

特定の例が図示され、説明されているが、上記の記載は、これらの例の範囲を限定するためのものではないことを、理解すべきである。本書では、本発明の多くの態様の例及び変形例が開示され、説明されているが、かかる開示は、解説及び例示のみを目的として提供されている。ゆえに、特許請求の範囲から逸脱しなければ、様々な変更及び改変がなされうる。

0102

上述の方法が特定の順序で起こる特定の事象を示している場合、その順序は改変可能であること、及び、かかる改変は本開示の変形例に従うものであることを、本開示から利益を得る当業者は認識しよう。加えて、方法の部分は、可能であれば並行プロセスで同時に実施されてよく、連続して実施されてもよい。加えて、前記方法よりも多い又は少ない数の部分が実施されることもある。

0103

したがって、例は、特許請求の範囲内に含まれうる代替例、改変例、及び等価物について説明することも意図している。

0104

本書では、特定の具体的な例及び方法が開示されているが、当業者には、開示されている技術の本質及び範囲から逸脱しなければ、かかる例及び方法に変更及び改変を加えうることが、前述の開示内容から自明となりうる。開示されている技術には他の多くの例が存在し、各例は、その詳細事項においてのみ、他の例と相違している。したがって、開示されている技術は、付随する特許請求の範囲、並びに、適用法規則及び原理によって必要とされる度合いまでしか、制限されるべきではない。

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