專利名稱：校正裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)由多個(gè)傳感器(傳感器元件)觀測到的信息推測未知參數(shù)的未知參數(shù)推測裝置的校正裝置，特別涉及使用陣列天線的測角裝置、使用觀測多個(gè)頻率的傳感器的測距裝置、以及使用多個(gè)偏振波傳感器的觀測裝置等未知參數(shù)推測裝置的校正裝置。
背景技術(shù)：
一般地，在使用多個(gè)傳感器來測定接收信號的未知參數(shù)的裝置中，需要預(yù)先測定各傳感器的接收信道特性，或者以使所有傳感器的接收特性成為相同的方式進(jìn)行校正。因此，需要進(jìn)行與未知參數(shù)對應(yīng)的觀測數(shù)據(jù)的觀測，測量或者校正各傳感器的接收信道特性。作為與未知參數(shù)推測裝置相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，存在MUSIC (Multiple Signal Classification，多重信號分類)法等(例如，參照非專利文獻(xiàn)1)。在使用了這樣的MUSIC 法的現(xiàn)有技術(shù)中，在所觀測的多個(gè)信號是高相關(guān)的情況下，例如，需要在前級中進(jìn)行如非專利文獻(xiàn)2所示的處理等。因此，為了應(yīng)用如該非專利文獻(xiàn)2所示的前級處理，需要使用所有傳感器的接收信道特性相同的觀測裝置，或者使用用于以使所有傳感器的接收信道特性成為相同的方式校正的校正裝置。由于前者的觀測裝置難以實(shí)現(xiàn)，所以一般使用后者的校正裝置。另外，作為實(shí)現(xiàn)這樣的校正裝置的現(xiàn)有技術(shù)，例如，有如非專利文獻(xiàn)3以及非專利文獻(xiàn)4所示的技術(shù)。在這些現(xiàn)有技術(shù)中，推測用矩陣表現(xiàn)了用于使多個(gè)傳感器的接收特性成為相同的多個(gè)校正用參數(shù)的校正矩陣。# 專禾Ij JC ^ 1 :R. 0. Schmidt, "Multiple emitter location and signal parameter estimation,，，IEEE Trans. Antennas and Propagation, vol. AP-34, no. 3, pp. 276-280, March 1986非專禾O 文獻(xiàn) 2 :T. Shan、Μ· Wax、Τ. Kailath, “ On spatial smoothing for direction-of-arrival estimation of coherent signals, " IEEE Trans. Acoustics, Speech and Signal Processing, vol. 33, no. 4, pp.806-811, Aug 1985非專禾O 文獻(xiàn) 3 :B. Friedlander> A. J. Weiss, “ Direction finding in the presence of mutual coupling," IEEE Trans. Antennas and Propagation,vol. 39,no. 3, pp. 273-284, March 1991非專利文獻(xiàn) 4 :C. M. S. See, "Sensor array calibration in the presence of mutual coupling and unknown sensor gains and phases, "Electronics Letters, vol. 30, pp. 373-374, March 199
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題此處，圖5是示出現(xiàn)有的校正裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。另外，圖5所示的校正裝置500 應(yīng)用了非專利文獻(xiàn)3所示的現(xiàn)有技術(shù)。在圖5中，對校正裝置500，連接了多個(gè)(L個(gè)任意的個(gè)數(shù))傳感器IA 1L。傳感器IA IL例如構(gòu)成陣列天線。另外，校正裝置500從多個(gè)傳感器IA IL接收觀測數(shù)據(jù)(信號)。進(jìn)而，校正裝置500具有觀測數(shù)據(jù)矢量生成處理部501、正交矢量計(jì)算處理部502、 正交矢量存儲部503、數(shù)據(jù)庫部504、校正矩陣計(jì)算處理部505以及校正矩陣輸出部506。觀測數(shù)據(jù)矢量生成處理部501根據(jù)從傳感器IA IL接收到的觀測數(shù)據(jù)，生成觀測數(shù)據(jù)矢量。正交矢量計(jì)算處理部502接收來自觀測數(shù)據(jù)矢量生成處理部501的觀測數(shù)據(jù)矢量。另外，正交矢量計(jì)算處理部502每當(dāng)接收到觀測數(shù)據(jù)矢量時(shí)，根據(jù)所接收到的觀測數(shù)據(jù)矢量計(jì)算正交矢量。正交矢量存儲部503可以存儲由正交矢量計(jì)算處理部502計(jì)算出的多個(gè)正交矢量。數(shù)據(jù)庫部504包括陣列模式矢量存儲部50如。陣列模式矢量存儲部50 將觀測到參數(shù)(角度)θ的單一信號的觀測數(shù)據(jù)矢量!·與該參數(shù)θ對應(yīng)起來，預(yù)先存儲有多個(gè)陣列模式矢量a(e)。校正矩陣計(jì)算處理部505使用正交矢量存儲部503中存儲的正交矢量和陣列模式矢量存儲部50 中存儲的陣列模式矢量a(0)，根據(jù)下式(1)的關(guān)系，推測表示觀測誤差的影響的矩陣W。另外，在非專利文獻(xiàn)3公開了如式(1)那樣推測矩陣W的理由基于觀測誤差的物理性的特性。[表達(dá)式1]eHffa( θ ) = 0 · · ·⑴其中，e是從觀測數(shù)據(jù)矢量r得到的正交矢量。上標(biāo)H是復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置。另外，校正矩陣計(jì)算處理部505如下式(2)的關(guān)系那樣通過矩陣W的逆矩陣運(yùn)算， 計(jì)算用于校正觀測誤差的影響的校正矩陣M。另外，校正矩陣M是由多個(gè)校正用參數(shù)構(gòu)成的矩陣。[表達(dá)式2]M = T1 · · · (2)校正矩陣輸出部506將由校正矩陣計(jì)算處理部505計(jì)算出的校正矩陣M發(fā)送到未知參數(shù)推測裝置(未圖示)。未知參數(shù)推測裝置例如是測角裝置、測距裝置或者觀測裝置寸。此處，在如圖5所示的現(xiàn)有的校正裝置500中，正交矢量計(jì)算處理部502根據(jù)觀測數(shù)據(jù)矢量依次計(jì)算正交矢量。然后，校正矩陣計(jì)算處理部505通過執(zhí)行矩陣W的逆矩陣運(yùn)算，計(jì)算校正矩陣M。因此，在現(xiàn)有的校正裝置500中，需要將針對傳感器數(shù)以上的大小的矩陣的逆矩陣運(yùn)算、固有值計(jì)算運(yùn)算執(zhí)行多次。其結(jié)果，在現(xiàn)有的校正裝置500中，存在運(yùn)算負(fù)荷以及裝置規(guī)模變得較大、制造成本增加這樣的問題。本發(fā)明是為了解決上述那樣的課題而完成的，其目的在于提供一種可以抑制裝置規(guī)模的擴(kuò)大、且可以降低制造成本的校正裝置。用于解決技術(shù)問題的手段本發(fā)明提供一種校正裝置，用于對由多個(gè)傳感器接收到的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，該校正裝置具備觀測數(shù)據(jù)矢量生成處理部，從多個(gè)傳感器接收觀測數(shù)據(jù)，根據(jù)該接收到的觀測數(shù)據(jù)生成觀測數(shù)據(jù)矢量；模式矢量關(guān)聯(lián)處理部，能夠計(jì)算或者能夠預(yù)先存儲與觀測數(shù)據(jù)矢量對應(yīng)的模式矢量，并且能夠與模式矢量對應(yīng)地存儲模式矢量的正交矢量；以及校正用參數(shù)計(jì)算部，從觀測數(shù)據(jù)矢量生成處理部取得觀測數(shù)據(jù)矢量，并且從模式矢量關(guān)聯(lián)處理部取得與該取得的觀測數(shù)據(jù)矢量對應(yīng)的模式矢量的正交矢量，根據(jù)該取得的正交矢量以及觀測數(shù)據(jù)矢量，計(jì)算用于對觀測數(shù)據(jù)矢量包含的觀測誤差進(jìn)行校正的多個(gè)校正用參數(shù)。


圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的校正裝置的框圖。圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的校正裝置的框圖。圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的校正裝置的框圖。圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的校正裝置的框圖。圖5是示出現(xiàn)有的校正裝置的框圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，說明本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。實(shí)施方式1.圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1的校正裝置的框圖。在圖1中，對校正裝置100，連接了多個(gè)(L個(gè)任意的個(gè)數(shù))傳感器IA 1L。傳感器IA IL例如構(gòu)成陣列天線。另外，校正裝置100從多個(gè)傳感器IA IL接收觀測數(shù)據(jù)(觀測信號)。進(jìn)而，校正裝置100具有觀測數(shù)據(jù)矢量生成處理部101、觀測數(shù)據(jù)矢量存儲部102、 作為模式矢量關(guān)聯(lián)處理部的數(shù)據(jù)庫部103、作為校正用參數(shù)計(jì)算部的校正矩陣計(jì)算處理部 104、以及校正矩陣輸出部105。觀測數(shù)據(jù)矢量生成處理部101根據(jù)來自傳感器IA IL的觀測數(shù)據(jù)生成觀測數(shù)據(jù)矢量。觀測數(shù)據(jù)矢量存儲部102可以存儲從觀測數(shù)據(jù)矢量生成處理部101接收到的多個(gè)觀測數(shù)據(jù)矢量。數(shù)據(jù)庫部103包括陣列模式矢量存儲部103a和正交矢量存儲部10北。陣列模式矢量存儲部103a將觀測到參數(shù)(角度)θ的單一信號的觀測數(shù)據(jù)矢量r與該參數(shù)θ對應(yīng)起來，預(yù)先存儲有多個(gè)陣列模式矢量a ( θ )。正交矢量存儲部10 將多個(gè)陣列模式矢量 β(Θ)的正交矢量與參數(shù)θ對應(yīng)起來預(yù)先存儲。因此，數(shù)據(jù)庫部103預(yù)先保存有陣列模式矢量a(9)和其正交矢量。校正矩陣計(jì)算處理部104使用正交矢量存儲部10 中存儲的正交矢量和陣列模式矢量存儲部102中存儲的陣列模式矢量a( θ )，根據(jù)下式(3)的關(guān)系，推測校正矩陣Μ。[表達(dá)式3]V11Mr = 0 · · · (3)其中，ν是陣列模式矢量a( θ )的正交矢量。校正矩陣輸出部105將由校正矩陣計(jì)算處理部104計(jì)算出的校正矩陣M發(fā)送到未知參數(shù)推測裝置(未圖示)。未知參數(shù)推測裝置例如是測角裝置、測距裝置或者觀測裝置寸。另外，校正裝置100可以通過具有運(yùn)算處理裝置(CPU)、存儲裝置(ROM、RAM以及硬盤等)以及信號輸入輸出裝置的計(jì)算機(jī)(未圖示)構(gòu)成。在校正裝置100的計(jì)算機(jī)的存儲裝置中，保存有用于實(shí)現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)矢量生成處理部101、觀測數(shù)據(jù)矢量存儲部102、數(shù)據(jù)庫部103、校正矩陣計(jì)算處理部104以及校正矩陣輸出部105的功能的程序。如上所述，根據(jù)實(shí)施方式1的校正裝置100，由于陣列模式矢量a( θ )是已知信息， 從而可以預(yù)先計(jì)算正交矢量。因此，陣列模式矢量a( θ )的正交矢量ν預(yù)先登記于數(shù)據(jù)庫部103的正交矢量存儲部10 中。其結(jié)果，與如圖5所示的現(xiàn)有的校正裝置500不同，無需根據(jù)觀測數(shù)據(jù)矢量直接計(jì)算正交矢量。因此，在實(shí)施方式1的校正裝置100中，可以抑制運(yùn)算負(fù)荷的增大和裝置規(guī)模的擴(kuò)大，可以降低制造成本。此處，在非專利文獻(xiàn)4所示的現(xiàn)有技術(shù)中，不使用正交矢量而直接推測校正矩陣 M。但是，其中，由于對大于傳感器數(shù)L的大小的矩陣進(jìn)行逆矩陣運(yùn)算等，從而需要較多的運(yùn)算量，所以運(yùn)算負(fù)荷較為增大。相對于此，在實(shí)施方式1的校正裝置100中，在數(shù)據(jù)庫部103 內(nèi)存儲了正交矢量。因此，不會產(chǎn)生對于正交矢量的固有值計(jì)算運(yùn)算。其結(jié)果，與非專利文獻(xiàn)4所示的現(xiàn)有技術(shù)相比，可以降低作為校正裝置100整體的固有值計(jì)算運(yùn)算的產(chǎn)生頻度。實(shí)施方式2.首先，在如非專利文獻(xiàn)1的現(xiàn)有技術(shù)那樣觀測的多個(gè)信號是高相關(guān)的情況下，應(yīng)用例如非專利文獻(xiàn)2等所示的前級處理。因此，在多個(gè)傳感器中，要求相對參數(shù)θ是相同的觀測特性這樣的條件。在這樣的條件下，通過陣列模式矢量a( θ )以及傅立葉系數(shù)，可以計(jì)算正交矢量。在本發(fā)明的實(shí)施方式2的校正裝置200中，陣列模式矢量a( θ )和傅立葉系數(shù)預(yù)先保存在數(shù)據(jù)庫部203中。另外，在校正裝置200中，在陣列模式矢量a(0)的正交矢量的計(jì)算中，使用了該陣列模式矢量a( θ )和傅立葉系數(shù)。接下來，具體說明實(shí)施方式2中的正交矢量的計(jì)算方法。此處，作為一個(gè)例子，說明傳感器數(shù)是4的情況。與陣列模式矢量a(9)正交的3個(gè)正交矢量Vl(l = 1，...，3)由下式⑷ 式(6)得出。[表達(dá)式4]
權(quán)利要求
1.一種校正裝置，用于對由多個(gè)傳感器接收到的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，該校正裝置具備觀測數(shù)據(jù)矢量生成處理部，從所述多個(gè)傳感器接收所述觀測數(shù)據(jù)，根據(jù)該接收到的所述觀測數(shù)據(jù)生成觀測數(shù)據(jù)矢量；模式矢量關(guān)聯(lián)處理部，能夠計(jì)算或者能夠預(yù)先存儲與所述觀測數(shù)據(jù)矢量對應(yīng)的模式矢量，并且能夠預(yù)先存儲所述模式矢量的正交矢量；以及校正用參數(shù)計(jì)算部，從所述觀測數(shù)據(jù)矢量生成處理部取得所述觀測數(shù)據(jù)矢量，并且從所述模式矢量關(guān)聯(lián)處理部取得與該取得的所述觀測數(shù)據(jù)矢量對應(yīng)的所述模式矢量的所述正交矢量，根據(jù)該取得的所述正交矢量以及所述觀測數(shù)據(jù)矢量，計(jì)算用于對所述觀測數(shù)據(jù)矢量包含的觀測誤差進(jìn)行校正的多個(gè)校正用參數(shù)。
2.一種校正裝置，用于對由多個(gè)傳感器接收到的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，該校正裝置具備觀測數(shù)據(jù)矢量生成處理部，從所述多個(gè)傳感器接收所述觀測數(shù)據(jù)，根據(jù)該接收到的所述觀測數(shù)據(jù)生成觀測數(shù)據(jù)矢量；模式矢量關(guān)聯(lián)處理部，能夠計(jì)算或者能夠預(yù)先存儲與所述觀測數(shù)據(jù)矢量對應(yīng)的模式矢量，并且能夠計(jì)算或者能夠預(yù)先存儲用于計(jì)算所述模式矢量的正交矢量的傅立葉系數(shù)；以及校正用參數(shù)計(jì)算部，從所述觀測數(shù)據(jù)矢量生成處理部取得所述觀測數(shù)據(jù)矢量，并且從所述模式矢量關(guān)聯(lián)處理部取得與該取得的所述觀測數(shù)據(jù)矢量對應(yīng)的所述模式矢量以及所述傅立葉系數(shù)，根據(jù)該取得的所述模式矢量以及所述傅立葉系數(shù)計(jì)算所述模式矢量的正交矢量，根據(jù)該計(jì)算出的所述正交矢量和所述觀測數(shù)據(jù)矢量，計(jì)算用于對所述觀測數(shù)據(jù)矢量包含的觀測誤差進(jìn)行校正的多個(gè)校正用參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的校正裝置，其特征在于，所述校正用參數(shù)計(jì)算部的計(jì)算對象由多個(gè)所述校正用參數(shù)構(gòu)成，是預(yù)先分割成多個(gè)規(guī)定矩陣的校正矩陣，所述校正用參數(shù)計(jì)算部針對所述多個(gè)規(guī)定矩陣中的每一個(gè)，根據(jù)所述多個(gè)規(guī)定矩陣的相互的關(guān)系反復(fù)推測，使用該反復(fù)推測出的所述多個(gè)規(guī)定矩陣來推測所述校正矩陣。
4.一種校正裝置，用于對由多個(gè)傳感器接收到的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，該校正裝置具備觀測數(shù)據(jù)矢量生成處理部，從所述多個(gè)傳感器接收所述觀測數(shù)據(jù)，根據(jù)該接收到的所述觀測數(shù)據(jù)生成觀測數(shù)據(jù)矢量；模式矢量關(guān)聯(lián)處理部，能夠計(jì)算或者能夠預(yù)先存儲與所述觀測數(shù)據(jù)矢量對應(yīng)的模式矢量；以及校正用參數(shù)計(jì)算部，從所述觀測數(shù)據(jù)矢量生成處理部取得所述觀測數(shù)據(jù)矢量，并且從所述模式矢量關(guān)聯(lián)處理部取得與該取得的所述觀測數(shù)據(jù)矢量對應(yīng)的所述模式矢量，使用該取得的所述模式矢量和所述觀測數(shù)據(jù)矢量，計(jì)算用于對所述觀測數(shù)據(jù)矢量包含的觀測誤差進(jìn)行校正的多個(gè)校正用參數(shù)，所述校正用參數(shù)計(jì)算部的計(jì)算對象由多個(gè)所述校正用參數(shù)構(gòu)成，是預(yù)先分割成多個(gè)規(guī)定矩陣的校正矩陣，所述校正用參數(shù)計(jì)算部針對所述多個(gè)規(guī)定矩陣中的每一個(gè)規(guī)定矩陣的規(guī)定要素執(zhí)行平均處理，針對所述多個(gè)規(guī)定矩陣中的每一個(gè)，根據(jù)所述多個(gè)規(guī)定矩陣的相互的關(guān)系反復(fù)推測，使用該反復(fù)推測出的所述多個(gè)規(guī)定矩陣來推測所述校正矩陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中的任意一項(xiàng)所述的校正裝置，其特征在于， 還具備相關(guān)矩陣計(jì)算部，計(jì)算由所述多個(gè)傳感器分別接收到的多個(gè)觀測數(shù)據(jù)的相關(guān)矩陣，提取該計(jì)算出的所述相關(guān)矩陣中包含的規(guī)定的矩陣元素，所述校正用參數(shù)計(jì)算部使用由所述相關(guān)矩陣計(jì)算部提取的所述規(guī)定的矩陣元素來修正所述觀測數(shù)據(jù)矢量。
全文摘要
在校正裝置中，校正矩陣計(jì)算處理部(104)使用正交矢量存儲部(103b)中存儲的正交矢量和陣列模式矢量存儲部(102)中存儲的陣列模式矢量(a(θ))，推測校正矩陣(M)。校正矩陣輸出部(105)將由校正矩陣計(jì)算處理部(104)計(jì)算出的校正矩陣(M)發(fā)送到未知參數(shù)推測裝置。
文檔編號H04B7/04GK102282722SQ20098015442
公開日2011年12月14日 申請日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者原六蔵, 森田晉一, 真庭久和 申請人:三菱電機(jī)株式會社