2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of direction-finding antenna for aircraft surveillance with high angular resolution
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21K04053
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
北折 潤 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 電子航法研究所, 上席研究員 (20392780)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塩見 格一 福井医療大学, 保健医療学部, 教授 (60392768)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 円形アレーアンテナ / 方向探知 / 角度分解能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では近距離航空機監視システム（LASS）受信局に適した高い角度分解能を持つ方向探知アンテナを開発する。方向探知では、(1) 角度分解能が高いこと、(2) 角度推定の等方性があること、(3) アンテナ素子数が少ないこと、(4) 同期・非同期信号にかかわらず最大3波まで分離できること、(5) 信号を実時間処理すること、を条件とした。これらを踏まえ、(1) どの方向でも角度分解能が概ね1～2度以内となること、(2) 最大3波の信号を分離できること、(3) 信号を実時間処理すること、を開発目標とする。
本年度は、アンテナ素子配置と信号処理手法について検証した。航空機からの応答信号がどの方向から到来するか事前にはわからない。このため、LASS受信局が1局の場合に少なくとも水平面内で等方性があるアンテナ素子配置と信号処理手法をモデル化し、計算機シミュレーションを行った。シミュレーション結果から、7素子からなる円形アレーアンテナが本研究の目的に適しているとの結論を得た。このアレーアンテナの形状は半径等のごくわずかな差を除けばエスパアンテナで多く使われている形状と同じであり、MUSICによる到来角推定アルゴリズムも同様に適用できることもわかった。なおエスパアンテナとは異なりアレーの各素子で個別にサンプリングを要する。
この結果を利用してアンテナ素子配置実験装置の設計も行った。同設計では、アレー各素子に対して1台の汎用ソフトウェア無線機器（USRP）を接続し全USRP間をクロック同期させて受信信号を記録することとした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
水平面内における等方性を満足する円形アレーアンテナの素子配置及び信号処理方法を、各素子個別サンプリングにて装置設計できる目処が立ったため、概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、実験装置を製作し同装置を用いた実験を計画している。実験は、電波無響室内で応答信号に相当する信号を発生させ円形アレーアンテナへの到来角度を測定することで角度精度を評価していく。なお本来の応答信号はパルス状だが、実験ではまず連続波にて実施予定である。
実験と並行してパルス状の応答信号の実時間処理を実装していき、最終的には実際の応答信号を受信して航空機位置を推定できるところまで検証する予定である。
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| Causes of Carryover |
１つはCOVID-19の感染拡大により研究分担者との対面による打合せができず、旅費等の残額が発生した。他にはアンテナ素子配置実験装置の設計の際に処理用PCの処理速度及び接続インターフェースが現有の能力では不足する恐れがあると判明した。しかし世界的な半導体不足の影響で新規のPC等機器の調達に遅れが生じて本年度の使用に至らなかった。このため本年度残額と次年度請求額を合わせ、延期した機器調達ないし旅費、学会費等に使用する計画である。
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