JP3179356B2 - 航空機飛行位置検出装置 - Google Patents
航空機飛行位置検出装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地上から航空機の
飛行位置を計測することができる航空機飛行位置検出装
置に関する。
飛行位置を計測することができる航空機飛行位置検出装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、航空機の飛行位置検出装置として
は、航空機の航路を挟んで左右に検出装置を配置し、こ
れら左右の検出装置を通って航路を横切る仮想平面でな
る測定平面を航空機が通過したとき、左右の検出装置か
ら航空機を見た時の仰角を演算により求めるものが提案
されている（「音響的方法による航空機の位置標定」、
小畑秀文、石井泰、五十嵐寿一著、宇宙航空研究所報告
第９巻第４号別冊、1973年10月、東京大学発行）。
は、航空機の航路を挟んで左右に検出装置を配置し、こ
れら左右の検出装置を通って航路を横切る仮想平面でな
る測定平面を航空機が通過したとき、左右の検出装置か
ら航空機を見た時の仰角を演算により求めるものが提案
されている（「音響的方法による航空機の位置標定」、
小畑秀文、石井泰、五十嵐寿一著、宇宙航空研究所報告
第９巻第４号別冊、1973年10月、東京大学発行）。
【０００３】また、航空機の航路を挟んで左右にマイク
ロホンを備えた検出装置を配置し、マイクロホンから得
られる検出情報から音速を演算し、当該演算結果に基づ
いて仰角を演算するようにした航空機飛行位置検出装置
が提案されている（特公平７−７６７８９号公報）。
ロホンを備えた検出装置を配置し、マイクロホンから得
られる検出情報から音速を演算し、当該演算結果に基づ
いて仰角を演算するようにした航空機飛行位置検出装置
が提案されている（特公平７−７６７８９号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
おいては、観測点を航空機の航路を挟んで一対設けなけ
ればならないため、検出装置の設置場所が限定されると
いう問題がある。
おいては、観測点を航空機の航路を挟んで一対設けなけ
ればならないため、検出装置の設置場所が限定されると
いう問題がある。
【０００５】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、一箇所の観測点で航空機の飛行位置を検出する
ことができる航空機飛行位置検出装置を提供しようとす
るものである。
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、一箇所の観測点で航空機の飛行位置を検出する
ことができる航空機飛行位置検出装置を提供しようとす
るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく請
求項１の発明は、航空機の発する音を検出して航空機の
方位に応じた方位角信号と航空機の仰角に応じた仰角信
号を出力する音波式方位角及び仰角識別手段と、航空機
の発する電波を検出して航空機の方位に応じた方位角信
号を出力する電波式方位角識別手段と、前記音波式方位
角及び仰角識別手段による方位角信号と前記電波式方位
角識別手段による方位角信号との時間差を出力する時間
差検出手段と、前記時間差が所定時間以上同一値を継続
した場合には音源と電波源が同一であると判定する判定
手段と、前記時間差に音速を乗じて観測点と航空機との
距離を算出すると共に音による前記方位角信号及び仰角
信号から航空機の位置を演算する飛行位置演算手段を備
えたものである。
求項１の発明は、航空機の発する音を検出して航空機の
方位に応じた方位角信号と航空機の仰角に応じた仰角信
号を出力する音波式方位角及び仰角識別手段と、航空機
の発する電波を検出して航空機の方位に応じた方位角信
号を出力する電波式方位角識別手段と、前記音波式方位
角及び仰角識別手段による方位角信号と前記電波式方位
角識別手段による方位角信号との時間差を出力する時間
差検出手段と、前記時間差が所定時間以上同一値を継続
した場合には音源と電波源が同一であると判定する判定
手段と、前記時間差に音速を乗じて観測点と航空機との
距離を算出すると共に音による前記方位角信号及び仰角
信号から航空機の位置を演算する飛行位置演算手段を備
えたものである。
【０００７】請求項２の発明は、航空機の発する音を検
出して航空機の方位に応じた方位角信号を出力する音波
式方位角識別手段と、航空機の発する電波を検出して航
空機の方位に応じた方位角信号と航空機の仰角に応じた
仰角信号を出力する電波式方位角及び仰角識別手段と、
前記音波式方位角識別手段による方位角信号と前記電波
式方位角及び仰角識別手段による方位角信号との時間差
を出力する時間差検出手段と、前記時間差が所定時間以
上同一値を継続した場合には音源と電波源が同一である
と判定する判定手段と、前記時間差に音速を乗じて観測
点と航空機との距離を算出すると共に電波による前記方
位角信号及び仰角信号から航空機の位置を演算する飛行
位置演算手段を備えたものである。
出して航空機の方位に応じた方位角信号を出力する音波
式方位角識別手段と、航空機の発する電波を検出して航
空機の方位に応じた方位角信号と航空機の仰角に応じた
仰角信号を出力する電波式方位角及び仰角識別手段と、
前記音波式方位角識別手段による方位角信号と前記電波
式方位角及び仰角識別手段による方位角信号との時間差
を出力する時間差検出手段と、前記時間差が所定時間以
上同一値を継続した場合には音源と電波源が同一である
と判定する判定手段と、前記時間差に音速を乗じて観測
点と航空機との距離を算出すると共に電波による前記方
位角信号及び仰角信号から航空機の位置を演算する飛行
位置演算手段を備えたものである。
【０００８】請求項３の発明は、航空機の発する音を検
出して航空機の方位に応じた方位角信号と航空機の仰角
に応じた仰角信号を出力する音波式方位角及び仰角識別
手段と、航空機の発する電波を検出して航空機の方位に
応じた方位角信号を出力する電波式方位角識別手段と、
前記音波式方位角及び仰角識別手段による方位角信号と
前記電波式方位角識別手段による方位角信号との相互相
関関数を演算する相互相関関数演算手段と、前記相互相
関関数の最大値が同じ位置で所定以上の値を持つ場合に
は音源と電波源が同一であると判定する判定手段と、前
記相互相関関数の最大値を与える電波の方位角信号に対
する音の方位角信号の遅れ時間に音速を乗じて観測点と
航空機との距離を算出すると共に音による前記方位角信
号及び仰角信号から航空機の位置を演算する飛行位置演
算手段を備えたものである。
出して航空機の方位に応じた方位角信号と航空機の仰角
に応じた仰角信号を出力する音波式方位角及び仰角識別
手段と、航空機の発する電波を検出して航空機の方位に
応じた方位角信号を出力する電波式方位角識別手段と、
前記音波式方位角及び仰角識別手段による方位角信号と
前記電波式方位角識別手段による方位角信号との相互相
関関数を演算する相互相関関数演算手段と、前記相互相
関関数の最大値が同じ位置で所定以上の値を持つ場合に
は音源と電波源が同一であると判定する判定手段と、前
記相互相関関数の最大値を与える電波の方位角信号に対
する音の方位角信号の遅れ時間に音速を乗じて観測点と
航空機との距離を算出すると共に音による前記方位角信
号及び仰角信号から航空機の位置を演算する飛行位置演
算手段を備えたものである。
【０００９】請求項４の発明は、航空機の発する音を検
出して航空機の方位に応じた方位角信号を出力する音波
式方位角識別手段と、航空機の発する電波を検出して航
空機の方位に応じた方位角信号と航空機の仰角に応じた
仰角信号を出力する電波式方位角及び仰角識別手段と、
前記音波式方位角識別手段による方位角信号と前記電波
式方位角及び仰角識別手段による方位角信号との相互相
関関数を演算する相互相関関数演算手段と、前記相互相
関関数の最大値が同じ位置で所定以上の値を持つ場合に
は音源と電波源が同一であると判定する判定手段と、前
記相互相関関数の最大値を与える電波の方位角信号に対
する音の方位角信号の遅れ時間に音速を乗じて観測点と
航空機との距離を算出すると共に電波による前記方位角
信号及び仰角信号から航空機の位置を演算する飛行位置
演算手段を備えたものである。
出して航空機の方位に応じた方位角信号を出力する音波
式方位角識別手段と、航空機の発する電波を検出して航
空機の方位に応じた方位角信号と航空機の仰角に応じた
仰角信号を出力する電波式方位角及び仰角識別手段と、
前記音波式方位角識別手段による方位角信号と前記電波
式方位角及び仰角識別手段による方位角信号との相互相
関関数を演算する相互相関関数演算手段と、前記相互相
関関数の最大値が同じ位置で所定以上の値を持つ場合に
は音源と電波源が同一であると判定する判定手段と、前
記相互相関関数の最大値を与える電波の方位角信号に対
する音の方位角信号の遅れ時間に音速を乗じて観測点と
航空機との距離を算出すると共に電波による前記方位角
信号及び仰角信号から航空機の位置を演算する飛行位置
演算手段を備えたものである。
【００１０】請求項５の発明は、航空機の発する音を検
出して航空機の方位に応じた方位角信号と航空機の仰角
に応じた仰角信号を出力する音波式方位角及び仰角識別
手段と、航空機の発する電波を検出して航空機の方位に
応じた方位角信号を出力する電波式方位角識別手段と、
前記音波式方位角及び仰角識別手段による方位角信号及
び前記電波式方位角識別手段による方位角信号を時間と
方位角の２次元の線画として扱い、この２種の線画の類
似度をパターンマッチングにより評価するパターンマッ
チング手段と、このパターンマッチング手段による相互
相関関数の最大値を与える電波の方位角信号に対する音
の方位角信号の遅れ時間に音速を乗じて観測点と航空機
との距離を算出すると共に音による前記方位角信号及び
仰角信号から航空機の位置を演算する飛行位置演算手段
を備えたものである。
出して航空機の方位に応じた方位角信号と航空機の仰角
に応じた仰角信号を出力する音波式方位角及び仰角識別
手段と、航空機の発する電波を検出して航空機の方位に
応じた方位角信号を出力する電波式方位角識別手段と、
前記音波式方位角及び仰角識別手段による方位角信号及
び前記電波式方位角識別手段による方位角信号を時間と
方位角の２次元の線画として扱い、この２種の線画の類
似度をパターンマッチングにより評価するパターンマッ
チング手段と、このパターンマッチング手段による相互
相関関数の最大値を与える電波の方位角信号に対する音
の方位角信号の遅れ時間に音速を乗じて観測点と航空機
との距離を算出すると共に音による前記方位角信号及び
仰角信号から航空機の位置を演算する飛行位置演算手段
を備えたものである。
【００１１】請求項６の発明は、航空機の発する音を検
出して航空機の方位に応じた方位角信号を出力する音波
式方位角識別手段と、航空機の発する電波を検出して航
空機の方位に応じた方位角信号と航空機の仰角に応じた
仰角信号を出力する電波式方位角及び仰角識別手段と、
前記音波式方位角識別手段による方位角信号及び前記電
波式方位角及び仰角識別手段による方位角信号を時間と
方位角の２次元の線画として扱い、この２種の線画の類
似度をパターンマッチングにより評価するパターンマッ
チング手段と、このパターンマッチング手段による相互
相関関数の最大値を与える電波の方位角信号に対する音
の方位角信号の遅れ時間に音速を乗じて観測点と航空機
との距離を算出すると共に電波による前記方位角信号及
び仰角信号から航空機の位置を演算する飛行位置演算手
段を備えたものである。
出して航空機の方位に応じた方位角信号を出力する音波
式方位角識別手段と、航空機の発する電波を検出して航
空機の方位に応じた方位角信号と航空機の仰角に応じた
仰角信号を出力する電波式方位角及び仰角識別手段と、
前記音波式方位角識別手段による方位角信号及び前記電
波式方位角及び仰角識別手段による方位角信号を時間と
方位角の２次元の線画として扱い、この２種の線画の類
似度をパターンマッチングにより評価するパターンマッ
チング手段と、このパターンマッチング手段による相互
相関関数の最大値を与える電波の方位角信号に対する音
の方位角信号の遅れ時間に音速を乗じて観測点と航空機
との距離を算出すると共に電波による前記方位角信号及
び仰角信号から航空機の位置を演算する飛行位置演算手
段を備えたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、図１は請求項１の発
明に係る航空機飛行位置検出装置の構成図、図２は音波
式方位及び仰角識別装置の構成図、図３はマイクロホン
の配置を示す説明図、図４は電波式方位識別装置の構成
図、図５はアンテナの配置を示す説明図、図６は電波と
音の方位角の変化の違いを示す図、図７は請求項１の発
明に係る航空機飛行位置検出装置の構成図、図８は請求
項３の発明に係る航空機飛行位置検出装置の構成図、図
９は請求項５の発明に係る航空機飛行位置検出装置の構
成図、図１０は音の到来する方位角をピクセル化した
図、図１１は電波の到来する方位角をピクセル化した
図、図１２はある音の到来する方位角をピクセル化した
図である。
図面に基づいて説明する。ここで、図１は請求項１の発
明に係る航空機飛行位置検出装置の構成図、図２は音波
式方位及び仰角識別装置の構成図、図３はマイクロホン
の配置を示す説明図、図４は電波式方位識別装置の構成
図、図５はアンテナの配置を示す説明図、図６は電波と
音の方位角の変化の違いを示す図、図７は請求項１の発
明に係る航空機飛行位置検出装置の構成図、図８は請求
項３の発明に係る航空機飛行位置検出装置の構成図、図
９は請求項５の発明に係る航空機飛行位置検出装置の構
成図、図１０は音の到来する方位角をピクセル化した
図、図１１は電波の到来する方位角をピクセル化した
図、図１２はある音の到来する方位角をピクセル化した
図である。
【００１３】請求項１の航空機飛行位置検出装置は、図
１に示すように、航空機の発する音を検出して航空機の
方位に応じた方位角信号αｍと航空機の仰角に応じた仰
角信号βｍを出力する音波式方位角及び仰角識別装置１
と、航空機の発する電波を検出して航空機の方位に応じ
た方位角信号αａを出力する電波式方位識別装置２と、
音波式方位角及び仰角識別装置１の方位角信号αｍと電
波式方位識別装置２の方位角信号αａとの時間差ｔｄを
出力する時間差検出部３と、時間差ｔｄが所定時間以上
同一値を継続した場合には音源と電波源が同一であると
判定する判定部４と、時間差ｔｄに音速を乗じて観測点
と航空機との距離Ｌを算出すると共に音による方位角信
号αｍ及び仰角信号βｍから航空機の位置を演算する飛
行位置演算部５とからなる。
１に示すように、航空機の発する音を検出して航空機の
方位に応じた方位角信号αｍと航空機の仰角に応じた仰
角信号βｍを出力する音波式方位角及び仰角識別装置１
と、航空機の発する電波を検出して航空機の方位に応じ
た方位角信号αａを出力する電波式方位識別装置２と、
音波式方位角及び仰角識別装置１の方位角信号αｍと電
波式方位識別装置２の方位角信号αａとの時間差ｔｄを
出力する時間差検出部３と、時間差ｔｄが所定時間以上
同一値を継続した場合には音源と電波源が同一であると
判定する判定部４と、時間差ｔｄに音速を乗じて観測点
と航空機との距離Ｌを算出すると共に音による方位角信
号αｍ及び仰角信号βｍから航空機の位置を演算する飛
行位置演算部５とからなる。
【００１４】音波式方位角及び仰角識別装置１は、図２
に示すように、４個の無指向性マイクロホンＭ１，Ｍ
２，Ｍ３，Ｍ４と、マイクロホンＭ１の出力信号とマイ
クロホンＭ２の出力信号の相関関数を算出する相関演算
部Ｅ１と、マイクロホンＭ１の出力信号とマイクロホン
Ｍ３の出力信号の相関関数を算出する相関演算部Ｅ２
と、マイクロホンＭ１の出力信号とマイクロホンＭ４の
出力信号の相関関数を算出する相関演算部Ｅ３と、マイ
クロホンＭ１の出力信号に対するマイクロホンＭ２の出
力信号の遅れ時間τｘを求める遅延検出部Ｄ１と、マイ
クロホンＭ１の出力信号に対するマイクロホンＭ３の出
力信号の遅れ時間τｙを求める遅延検出部Ｄ２と、マイ
クロホンＭ１の出力信号に対するマイクロホンＭ４の出
力信号の遅れ時間τｚを求める遅延検出部Ｄ３と、遅れ
時間τｘ，τｙ，τｚから航空機の方位角αｍ及び仰角
βｍを算出する方位角仰角演算部Ｐ１からなる。
に示すように、４個の無指向性マイクロホンＭ１，Ｍ
２，Ｍ３，Ｍ４と、マイクロホンＭ１の出力信号とマイ
クロホンＭ２の出力信号の相関関数を算出する相関演算
部Ｅ１と、マイクロホンＭ１の出力信号とマイクロホン
Ｍ３の出力信号の相関関数を算出する相関演算部Ｅ２
と、マイクロホンＭ１の出力信号とマイクロホンＭ４の
出力信号の相関関数を算出する相関演算部Ｅ３と、マイ
クロホンＭ１の出力信号に対するマイクロホンＭ２の出
力信号の遅れ時間τｘを求める遅延検出部Ｄ１と、マイ
クロホンＭ１の出力信号に対するマイクロホンＭ３の出
力信号の遅れ時間τｙを求める遅延検出部Ｄ２と、マイ
クロホンＭ１の出力信号に対するマイクロホンＭ４の出
力信号の遅れ時間τｚを求める遅延検出部Ｄ３と、遅れ
時間τｘ，τｙ，τｚから航空機の方位角αｍ及び仰角
βｍを算出する方位角仰角演算部Ｐ１からなる。
【００１５】４個の無指向性マイクロホンＭ１，Ｍ２，
Ｍ３，Ｍ４は、図３に示すように、マイクロホンＭ１と
マイクロホンＭ２を結ぶ直線と、マイクロホンＭ１とマ
イクロホンＭ３を結ぶ直線と、マイクロホンＭ１とマイ
クロホンＭ４を結ぶ直線とが互いに直交するように配置
される。
Ｍ３，Ｍ４は、図３に示すように、マイクロホンＭ１と
マイクロホンＭ２を結ぶ直線と、マイクロホンＭ１とマ
イクロホンＭ３を結ぶ直線と、マイクロホンＭ１とマイ
クロホンＭ４を結ぶ直線とが互いに直交するように配置
される。
【００１６】また、マイクロホンＭ１とマイクロホンＭ
２の距離、マイクロホンＭ１とマイクロホンＭ３の距
離、マイクロホンＭ１とマイクロホンＭ４の距離は、夫
々１ｍとする。なお、前記距離は、必ずしも１ｍである
必要はない。要は、マイクロホンＭ１からマイクロホン
Ｍ２を見る方向（Ｍ１・Ｍ２方向）からの音がマイクロ
ホンＭ１とマイクロホンＭ２とに同時に到達しなければ
よく、またマイクロホンＭ１からマイクロホンＭ３を見
る方向（Ｍ１・Ｍ３方向）からの音がマイクロホンＭ１
とマイクロホンＭ３とに同時に到達しなければよく、ま
たマイクロホンＭ１からマイクロホンＭ４を見る方向
（Ｍ１・Ｍ４方向）からの音がマイクロホンＭ１とマイ
クロホンＭ４とに同時に到達しなければよいからであ
る。また、Ｍ１・Ｍ４方向を垂直方向に合せ、更に方位
の検出を絶対的な方角で行う場合には、Ｍ１・Ｍ２方向
又はＭ１・Ｍ３方向を東西南北のいずれかの方角に合せ
ればよい。
２の距離、マイクロホンＭ１とマイクロホンＭ３の距
離、マイクロホンＭ１とマイクロホンＭ４の距離は、夫
々１ｍとする。なお、前記距離は、必ずしも１ｍである
必要はない。要は、マイクロホンＭ１からマイクロホン
Ｍ２を見る方向（Ｍ１・Ｍ２方向）からの音がマイクロ
ホンＭ１とマイクロホンＭ２とに同時に到達しなければ
よく、またマイクロホンＭ１からマイクロホンＭ３を見
る方向（Ｍ１・Ｍ３方向）からの音がマイクロホンＭ１
とマイクロホンＭ３とに同時に到達しなければよく、ま
たマイクロホンＭ１からマイクロホンＭ４を見る方向
（Ｍ１・Ｍ４方向）からの音がマイクロホンＭ１とマイ
クロホンＭ４とに同時に到達しなければよいからであ
る。また、Ｍ１・Ｍ４方向を垂直方向に合せ、更に方位
の検出を絶対的な方角で行う場合には、Ｍ１・Ｍ２方向
又はＭ１・Ｍ３方向を東西南北のいずれかの方角に合せ
ればよい。
【００１７】例えば、Ｍ１・Ｍ２方向を０°、Ｍ１・Ｍ
３方向を９０°とすると、マイクロホンＭ１，Ｍ２，Ｍ
３で捕えた音の音源である航空機の方位角αｍは、方位
角仰角演算部Ｐ１により以下のように求められる。
３方向を９０°とすると、マイクロホンＭ１，Ｍ２，Ｍ
３で捕えた音の音源である航空機の方位角αｍは、方位
角仰角演算部Ｐ１により以下のように求められる。
【００１８】τｘ≧０かつτｙ≧０の場合には、αｍ＝
ｔａｎ-1（τｙ÷τｘ）〔ラジアン〕となる。
ｔａｎ-1（τｙ÷τｘ）〔ラジアン〕となる。
【００１９】τｘ＜０の場合には、αｍ＝π＋ｔａｎ-1
（τｙ÷τｘ）〔ラジアン〕となる。
（τｙ÷τｘ）〔ラジアン〕となる。
【００２０】τｘ≧０かつτｙ＜０の場合には、αｍ＝
２π＋ｔａｎ-1（τｙ÷τｘ）〔ラジアン〕となる。
２π＋ｔａｎ-1（τｙ÷τｘ）〔ラジアン〕となる。
【００２１】また、マイクロホンＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ
４で捕えた音の音源である航空機の仰角βｍは、方位角
仰角演算部Ｐ１により以下のように求められる。
４で捕えた音の音源である航空機の仰角βｍは、方位角
仰角演算部Ｐ１により以下のように求められる。
【００２２】
【数１】
【００２３】次に、電波式方位識別装置２は、図４に示
すように、３個の垂直アンテナ（水平面内で無指向性）
Ａ１，Ａ２，Ａ３と、垂直アンテナＡ１，Ａ２，Ａ３の
出力信号を増幅する増幅部Ａ４，Ａ５，Ａ６と、増幅部
Ａ４の出力信号と増幅部Ａ５の出力信号との位相を比較
して±１８０°（±πラジアン）の位相差を±ｅＶの電
圧に変換する位相比較部Ｃ１と、増幅部Ａ４の出力信号
と増幅部Ａ６の出力信号との位相を比較して±１８０°
（±πラジアン）の位相差を±ｅＶの電圧に変換する位
相比較部Ｃ２と、位相比較部Ｃ１，Ｃ２の出力信号を平
均してスパイクノイズ等の高周波ノイズを除去するロー
パスフィルタＦ１，Ｆ２と、ローパスフィルタＦ１の出
力信号をデジタルコードＡｘに変換するＡ／Ｄ変換器Ａ
７と、ローパスフィルタＦ２の出力信号の符号を得る電
圧比較部Ａ８と、デジタルコードＡｘと符号から航空機
の方位角αａを算出する方位角演算部Ｐ２からなる。
すように、３個の垂直アンテナ（水平面内で無指向性）
Ａ１，Ａ２，Ａ３と、垂直アンテナＡ１，Ａ２，Ａ３の
出力信号を増幅する増幅部Ａ４，Ａ５，Ａ６と、増幅部
Ａ４の出力信号と増幅部Ａ５の出力信号との位相を比較
して±１８０°（±πラジアン）の位相差を±ｅＶの電
圧に変換する位相比較部Ｃ１と、増幅部Ａ４の出力信号
と増幅部Ａ６の出力信号との位相を比較して±１８０°
（±πラジアン）の位相差を±ｅＶの電圧に変換する位
相比較部Ｃ２と、位相比較部Ｃ１，Ｃ２の出力信号を平
均してスパイクノイズ等の高周波ノイズを除去するロー
パスフィルタＦ１，Ｆ２と、ローパスフィルタＦ１の出
力信号をデジタルコードＡｘに変換するＡ／Ｄ変換器Ａ
７と、ローパスフィルタＦ２の出力信号の符号を得る電
圧比較部Ａ８と、デジタルコードＡｘと符号から航空機
の方位角αａを算出する方位角演算部Ｐ２からなる。
【００２４】電波式方位識別装置２が検出する航空機の
発する電波として本発明の実施の形態においては、二次
監視レーダ（ＳＳＲ）の応答電波（周波数１０９０ＭＨ
ｚ）を利用する。但し、航空機の発する電波としてＳＳ
Ｒの応答電波に限定されるものではない。
発する電波として本発明の実施の形態においては、二次
監視レーダ（ＳＳＲ）の応答電波（周波数１０９０ＭＨ
ｚ）を利用する。但し、航空機の発する電波としてＳＳ
Ｒの応答電波に限定されるものではない。
【００２５】３個の垂直アンテナ（水平面内で無指向
性）Ａ１，Ａ２，Ａ３は、図５に示すように、アンテナ
Ａ１とアンテナＡ２を結ぶ直線と、アンテナＡ１とアン
テナＡ３を結ぶ直線が直交するように配置される。ま
た、アンテナＡ１とアンテナＡ２、アンテナＡ１とアン
テナＡ３の間隔は夫々１３．８ｃｍ（ＳＳＲの応答周波
数１０９０ＭＨｚの電波の１／２波長）とする。更に、
方位の検出を絶対的な方角で行う場合には、アンテナＡ
１とアンテナＡ２を結ぶ方向又はアンテナＡ１とアンテ
ナＡ３を結ぶ方向を東西南北のいずれかの方角に合せれ
ばよい。
性）Ａ１，Ａ２，Ａ３は、図５に示すように、アンテナ
Ａ１とアンテナＡ２を結ぶ直線と、アンテナＡ１とアン
テナＡ３を結ぶ直線が直交するように配置される。ま
た、アンテナＡ１とアンテナＡ２、アンテナＡ１とアン
テナＡ３の間隔は夫々１３．８ｃｍ（ＳＳＲの応答周波
数１０９０ＭＨｚの電波の１／２波長）とする。更に、
方位の検出を絶対的な方角で行う場合には、アンテナＡ
１とアンテナＡ２を結ぶ方向又はアンテナＡ１とアンテ
ナＡ３を結ぶ方向を東西南北のいずれかの方角に合せれ
ばよい。
【００２６】例えば、アンテナＡ１とアンテナＡ２を結
ぶ方向を０°、アンテナＡ１とアンテナＡ３を結ぶ方向
を９０°とすると、アンテナＡ１，Ａ２，Ａ３で捕えた
電波の発信源である航空機の方位角αａは、方位角演算
部Ｐ２により以下のように求められる。
ぶ方向を０°、アンテナＡ１とアンテナＡ３を結ぶ方向
を９０°とすると、アンテナＡ１，Ａ２，Ａ３で捕えた
電波の発信源である航空機の方位角αａは、方位角演算
部Ｐ２により以下のように求められる。
【００２７】電圧比較部Ａ８の符号が正の場合には、α
ａ＝ｃｏｓ-1（Ａｘ）〔ラジアン〕となる。
ａ＝ｃｏｓ-1（Ａｘ）〔ラジアン〕となる。
【００２８】電圧比較部Ａ８の符号が負の場合には、α
ａ＝２π−ｃｏｓ-1（Ａｘ）〔ラジアン〕となる。
ａ＝２π−ｃｏｓ-1（Ａｘ）〔ラジアン〕となる。
【００２９】以上のように構成された請求項１の航空機
飛行位置検出装置の動作について説明する。飛行する航
空機が発する音及び電波に対し、時間的に変化する音の
到来する方位角αｍを音波式方位角及び仰角識別装置１
により検出し、時間的に変化する電波の到来する方位角
αａを電波式方位識別装置２により検出する。
飛行位置検出装置の動作について説明する。飛行する航
空機が発する音及び電波に対し、時間的に変化する音の
到来する方位角αｍを音波式方位角及び仰角識別装置１
により検出し、時間的に変化する電波の到来する方位角
αａを電波式方位識別装置２により検出する。
【００３０】次いで、図６に示すように、各識別装置
１，２により検出した時間的に変化する方位角αｍと時
間的に変化する方位角αａを時間差検出部３に入力す
る。すると、時間差検出部３では、音波による方位角α
ｍと電波による方位角αａの時間差ｔｄを算出する。そ
して、時間差ｔｄが所定時間以上同一値を継続した場合
には、判定部４が音源と電波源が同一、即ち音波式方位
角及び仰角識別装置１により測定され音が航空機の騒音
であると判定する。
１，２により検出した時間的に変化する方位角αｍと時
間的に変化する方位角αａを時間差検出部３に入力す
る。すると、時間差検出部３では、音波による方位角α
ｍと電波による方位角αａの時間差ｔｄを算出する。そ
して、時間差ｔｄが所定時間以上同一値を継続した場合
には、判定部４が音源と電波源が同一、即ち音波式方位
角及び仰角識別装置１により測定され音が航空機の騒音
であると判定する。
【００３１】そして、飛行位置演算部５において、時間
差ｔｄに音速を乗じて観測点と航空機との距離Ｌを算出
すると共に、音による方位角αｍ及び仰角βｍから航空
機の位置を演算する。
差ｔｄに音速を乗じて観測点と航空機との距離Ｌを算出
すると共に、音による方位角αｍ及び仰角βｍから航空
機の位置を演算する。
【００３２】このように、飛行する航空機が発する音の
到来する方位角αｍの時間的変化と、ＳＳＲの電波が到
来する方位角αａの時間的変化を比較することによる航
空機騒音の識別を前提として、音波による方位角αｍと
電波による方位角αａの時間差ｔｄに音速を乗じて算出
した観測点と航空機との距離Ｌと、音による方位角αｍ
及び仰角βｍから航空機の位置を特定することができ
る。また、時々刻々変化する観測点と航空機との距離
Ｌ、航空機の方位角αｍ及び仰角βｍをつなぎ合せれば
航空機の航路を求めることもできる。
到来する方位角αｍの時間的変化と、ＳＳＲの電波が到
来する方位角αａの時間的変化を比較することによる航
空機騒音の識別を前提として、音波による方位角αｍと
電波による方位角αａの時間差ｔｄに音速を乗じて算出
した観測点と航空機との距離Ｌと、音による方位角αｍ
及び仰角βｍから航空機の位置を特定することができ
る。また、時々刻々変化する観測点と航空機との距離
Ｌ、航空機の方位角αｍ及び仰角βｍをつなぎ合せれば
航空機の航路を求めることもできる。
【００３３】請求項２の航空機飛行位置検出装置は、図
７に示すように、航空機の発する音を検出して航空機の
方位に応じた方位角信号αｍを出力する音波式方位角識
別装置６と、航空機の発する電波を検出して航空機の方
位に応じた方位角信号αａと航空機の仰角に応じた仰角
信号βａを出力する電波式方位角及び仰角識別装置７
と、音波式方位角識別装置６による方位角信号αｍと電
波式方位角及び仰角識別装置７による方位角信号αａと
の時間差ｔｄを出力する時間差検出部８と、時間差ｔｄ
が所定時間以上同一値を継続した場合には音源と電波源
が同一であると判定する判定部９と、時間差ｔｄに音速
を乗じて観測点と航空機との距離Ｌを算出すると共に電
波による方位角信号αａ及び仰角信号βａから航空機の
位置を演算する飛行位置演算部１０とからなる。
７に示すように、航空機の発する音を検出して航空機の
方位に応じた方位角信号αｍを出力する音波式方位角識
別装置６と、航空機の発する電波を検出して航空機の方
位に応じた方位角信号αａと航空機の仰角に応じた仰角
信号βａを出力する電波式方位角及び仰角識別装置７
と、音波式方位角識別装置６による方位角信号αｍと電
波式方位角及び仰角識別装置７による方位角信号αａと
の時間差ｔｄを出力する時間差検出部８と、時間差ｔｄ
が所定時間以上同一値を継続した場合には音源と電波源
が同一であると判定する判定部９と、時間差ｔｄに音速
を乗じて観測点と航空機との距離Ｌを算出すると共に電
波による方位角信号αａ及び仰角信号βａから航空機の
位置を演算する飛行位置演算部１０とからなる。
【００３４】ここで、請求項２の航空機飛行位置検出装
置は、図１に示す航空機飛行位置検出装置において、音
波式方位角及び仰角識別装置１の替わりにマイクロホン
を３個使用し航空機の発する音を検出して航空機の方位
角αｍを求める音波式方位角識別装置６を設け、電波式
方位角識別装置２の替わりにアンテナを４個使用し航空
機の発する電波を検出して航空機の方位角αａ及び仰角
βａを求める電波式方位角及び仰角識別装置７を設けた
以外は、請求項１の航空機飛行位置検出装置と同様の構
成である。
置は、図１に示す航空機飛行位置検出装置において、音
波式方位角及び仰角識別装置１の替わりにマイクロホン
を３個使用し航空機の発する音を検出して航空機の方位
角αｍを求める音波式方位角識別装置６を設け、電波式
方位角識別装置２の替わりにアンテナを４個使用し航空
機の発する電波を検出して航空機の方位角αａ及び仰角
βａを求める電波式方位角及び仰角識別装置７を設けた
以外は、請求項１の航空機飛行位置検出装置と同様の構
成である。
【００３５】また、音波式方位角識別装置６による方位
角αｍの算出方法、電波式方位角及び仰角識別装置７に
よる方位角αａ及び仰角βａの算出方法は、夫々音波式
方位角及び仰角識別装置１又は電波式方位角識別装置２
による算出方法に準じて行われるので、説明は省略す
る。
角αｍの算出方法、電波式方位角及び仰角識別装置７に
よる方位角αａ及び仰角βａの算出方法は、夫々音波式
方位角及び仰角識別装置１又は電波式方位角識別装置２
による算出方法に準じて行われるので、説明は省略す
る。
【００３６】請求項３の航空機飛行位置検出装置は、図
８に示すように、航空機の発する音を検出して航空機の
方位に応じた方位角信号αｍと航空機の仰角に応じた仰
角信号βｍを出力する音波式方位角及び仰角識別装置１
１と、航空機の発する電波を検出して航空機の方位に応
じた方位角信号αａを出力する電波式方位角識別装置１
２と、音波式方位角及び仰角識別装置１１による方位角
信号αｍと電波式方位角識別装置１２による方位角信号
αａとの相互相関関数を演算する相互相関関数演算部１
３と、相互相関関数の最大値が同じ位置で所定以上の値
を持つ場合には音源と電波源が同一であると判定する判
定部１４と、相互相関関数の最大値を与える電波の方位
角信号αａに対する音の方位角信号αｍの遅れ時間に音
速を乗じて観測点と航空機との距離Ｌを算出すると共に
音による方位角信号αｍ及び仰角信号βｍから航空機の
位置を演算する飛行位置演算部１５とからなる。
８に示すように、航空機の発する音を検出して航空機の
方位に応じた方位角信号αｍと航空機の仰角に応じた仰
角信号βｍを出力する音波式方位角及び仰角識別装置１
１と、航空機の発する電波を検出して航空機の方位に応
じた方位角信号αａを出力する電波式方位角識別装置１
２と、音波式方位角及び仰角識別装置１１による方位角
信号αｍと電波式方位角識別装置１２による方位角信号
αａとの相互相関関数を演算する相互相関関数演算部１
３と、相互相関関数の最大値が同じ位置で所定以上の値
を持つ場合には音源と電波源が同一であると判定する判
定部１４と、相互相関関数の最大値を与える電波の方位
角信号αａに対する音の方位角信号αｍの遅れ時間に音
速を乗じて観測点と航空機との距離Ｌを算出すると共に
音による方位角信号αｍ及び仰角信号βｍから航空機の
位置を演算する飛行位置演算部１５とからなる。
【００３７】なお、音波式方位角及び仰角識別装置１１
と電波式方位角識別装置１２は、請求項１の航空機飛行
位置検出装置における音波式方位角及び仰角識別装置１
と電波式方位角識別装置２と同様の構成であるので、説
明は省略する。
と電波式方位角識別装置１２は、請求項１の航空機飛行
位置検出装置における音波式方位角及び仰角識別装置１
と電波式方位角識別装置２と同様の構成であるので、説
明は省略する。
【００３８】以上のように構成された請求項３の航空機
飛行位置検出装置の動作について説明する。相互相関関
数演算部１３は、音波式方位角及び仰角識別装置１１に
より検出した音波による方位角αｍと、電波式方位角識
別装置１２により検出した電波による方位角αａについ
て、時系列データ同士の相互相関関数を算出する。
飛行位置検出装置の動作について説明する。相互相関関
数演算部１３は、音波式方位角及び仰角識別装置１１に
より検出した音波による方位角αｍと、電波式方位角識
別装置１２により検出した電波による方位角αａについ
て、時系列データ同士の相互相関関数を算出する。
【００３９】音の到来する方位角αｍは、図６に示すよ
うに、電波の到来する方位角αａに対し一定の時間だけ
遅れ、ほぼ同様に変化する。しかし、実際にはいずれの
測定データ（方位角αｍ，αａ）にも誤差やノイズが含
まれているので、そのままの状態で互いの測定データの
相関関係を求めるのは容易でない。そこで、測定データ
に統計的手法を施して相互相関関数を求めれば、航空機
の通過に伴う事象の場合には互いの変化について大きな
相関の値を示し、誤差やノイズは無相関のため除去され
ることになる。
うに、電波の到来する方位角αａに対し一定の時間だけ
遅れ、ほぼ同様に変化する。しかし、実際にはいずれの
測定データ（方位角αｍ，αａ）にも誤差やノイズが含
まれているので、そのままの状態で互いの測定データの
相関関係を求めるのは容易でない。そこで、測定データ
に統計的手法を施して相互相関関数を求めれば、航空機
の通過に伴う事象の場合には互いの変化について大きな
相関の値を示し、誤差やノイズは無相関のため除去され
ることになる。
【００４０】次いで、判定部１４は、相互相関関数演算
部１３で算出した相互相関関数の最大値と予め設定して
ある閾値とを比較して、相互相関関数の最大値が閾値以
上の値であれば、音源と電波源が同一、即ち音波式方位
識別装置５により測定され音が航空機の騒音であると判
定する。
部１３で算出した相互相関関数の最大値と予め設定して
ある閾値とを比較して、相互相関関数の最大値が閾値以
上の値であれば、音源と電波源が同一、即ち音波式方位
識別装置５により測定され音が航空機の騒音であると判
定する。
【００４１】更に、飛行位置演算部１５は、相互相関関
数演算部１３で算出した相互相関関数の最大値を与える
方位角αａに対する方位角αｍの遅れ時間が方位角αａ
と方位角αｍの時間差に相当するので、この時間差に音
速を乗じて観測点と航空機との距離Ｌを算出すると共
に、音による方位角αｍ及び仰角βｍから航空機の位置
を演算する。
数演算部１３で算出した相互相関関数の最大値を与える
方位角αａに対する方位角αｍの遅れ時間が方位角αａ
と方位角αｍの時間差に相当するので、この時間差に音
速を乗じて観測点と航空機との距離Ｌを算出すると共
に、音による方位角αｍ及び仰角βｍから航空機の位置
を演算する。
【００４２】このように、飛行する航空機が発する音の
到来する方位角αｍとＳＳＲの電波が到来する方位角α
ａの相互相関関数の最大値を算出して航空機騒音の識別
を前提として、音波による方位角αｍと電波による方位
角αａの時間差に音速を乗じて算出した観測点と航空機
との距離Ｌと、音による方位角αｍ及び仰角βｍから航
空機の位置を特定することができる。また、時々刻々変
化する観測点と航空機との距離Ｌ、航空機の方位角αｍ
及び仰角βｍをつなぎ合せれば航空機の航路を求めるこ
ともできる。
到来する方位角αｍとＳＳＲの電波が到来する方位角α
ａの相互相関関数の最大値を算出して航空機騒音の識別
を前提として、音波による方位角αｍと電波による方位
角αａの時間差に音速を乗じて算出した観測点と航空機
との距離Ｌと、音による方位角αｍ及び仰角βｍから航
空機の位置を特定することができる。また、時々刻々変
化する観測点と航空機との距離Ｌ、航空機の方位角αｍ
及び仰角βｍをつなぎ合せれば航空機の航路を求めるこ
ともできる。
【００４３】請求項４の航空機飛行位置検出装置は、図
８に示す航空機飛行位置検出装置において、音波式方位
角及び仰角識別装置１１の替わりにマイクロホンを３個
使用し航空機の発する音を検出して航空機の方位角αｍ
を求める音波式方位角識別装置を設け、電波式方位角識
別装置１２の替わりにアンテナを４個使用し航空機の発
する電波を検出して航空機の方位角αａ及び仰角βａを
求める電波式方位角及び仰角識別装置を設けた以外は、
請求項３の航空機飛行位置検出装置と同様の構成であ
る。従って、説明は省略する。
８に示す航空機飛行位置検出装置において、音波式方位
角及び仰角識別装置１１の替わりにマイクロホンを３個
使用し航空機の発する音を検出して航空機の方位角αｍ
を求める音波式方位角識別装置を設け、電波式方位角識
別装置１２の替わりにアンテナを４個使用し航空機の発
する電波を検出して航空機の方位角αａ及び仰角βａを
求める電波式方位角及び仰角識別装置を設けた以外は、
請求項３の航空機飛行位置検出装置と同様の構成であ
る。従って、説明は省略する。
【００４４】また、請求項４の航空機飛行位置検出装置
における音波式方位角識別装置と電波式方位角及び仰角
識別装置は、夫々図７に示す音波式方位角識別装置６と
電波式方位角及び仰角識別装置７と同様の構成である。
従って、説明は省略する。
における音波式方位角識別装置と電波式方位角及び仰角
識別装置は、夫々図７に示す音波式方位角識別装置６と
電波式方位角及び仰角識別装置７と同様の構成である。
従って、説明は省略する。
【００４５】請求項５の航空機飛行位置検出装置は、図
９に示すように、航空機の発する音を検出して航空機の
方位に応じた方位角信号αｍと航空機の仰角に応じた仰
角信号βｍを出力する音波式方位角及び仰角識別装置１
６と、航空機の発する電波を検出して航空機の方位に応
じた方位角信号αａを出力する電波式方位角識別装置１
７と、音波式方位角及び仰角識別装置１６による方位角
信号αｍ及び電波式方位角識別装置１７による方位角信
号αａを時間と方位角の２次元の線画として扱い、この
２種の線画の類似度をパターンマッチングにより評価す
るパターンマッチング装置１８と、このパターンマッチ
ング装置１８による相互相関関数の最大値を与える電波
の方位角信号αａに対する音の方位角信号αｍの遅れ時
間に音速を乗じて観測点と航空機との距離Ｌを算出する
と共に音による方位角信号αｍ及び仰角信号βｍから航
空機の位置を演算する飛行位置演算部１９とからなる。
９に示すように、航空機の発する音を検出して航空機の
方位に応じた方位角信号αｍと航空機の仰角に応じた仰
角信号βｍを出力する音波式方位角及び仰角識別装置１
６と、航空機の発する電波を検出して航空機の方位に応
じた方位角信号αａを出力する電波式方位角識別装置１
７と、音波式方位角及び仰角識別装置１６による方位角
信号αｍ及び電波式方位角識別装置１７による方位角信
号αａを時間と方位角の２次元の線画として扱い、この
２種の線画の類似度をパターンマッチングにより評価す
るパターンマッチング装置１８と、このパターンマッチ
ング装置１８による相互相関関数の最大値を与える電波
の方位角信号αａに対する音の方位角信号αｍの遅れ時
間に音速を乗じて観測点と航空機との距離Ｌを算出する
と共に音による方位角信号αｍ及び仰角信号βｍから航
空機の位置を演算する飛行位置演算部１９とからなる。
【００４６】なお、音波式方位角及び仰角識別装置１６
と電波式方位角識別装置１７は、請求項１の航空機飛行
位置検出装置における音波式方位角及び仰角識別装置１
と電波式方位角識別装置２と同様の構成であるので、説
明は省略する。
と電波式方位角識別装置１７は、請求項１の航空機飛行
位置検出装置における音波式方位角及び仰角識別装置１
と電波式方位角識別装置２と同様の構成であるので、説
明は省略する。
【００４７】パターンマッチング装置１８は、ピクセル
化部２０と、相互相関関数演算部２１と、判定部２２か
らなる。以上のように構成された請求項５の航空機飛行
位置検出装置の動作について説明する。ピクセル化部２
０は、図６に示すような時々刻々音波式方位角及び仰角
識別装置１６により測定される方位角αｍと電波式方位
角識別装置１７により測定される方位角αａを、時刻情
報と共に記録する。例えば、記録の時間間隔は１秒毎、
方位角は２°（π／９０ラジアン）毎に設けた１８０の
記憶領域のなかで、図１０及び図１１に示すように、測
定された方位角αｍ，αａに相当する一つの領域を
「１」（図中黒色の部分）とし、他の領域は「０」（図
中白色の部分）として記録する。図１０及び図１１にお
いて、縦線の間隔は１秒に相当し、横線の間隔は方位角
２°（π／９０ラジアン）に相当する。
化部２０と、相互相関関数演算部２１と、判定部２２か
らなる。以上のように構成された請求項５の航空機飛行
位置検出装置の動作について説明する。ピクセル化部２
０は、図６に示すような時々刻々音波式方位角及び仰角
識別装置１６により測定される方位角αｍと電波式方位
角識別装置１７により測定される方位角αａを、時刻情
報と共に記録する。例えば、記録の時間間隔は１秒毎、
方位角は２°（π／９０ラジアン）毎に設けた１８０の
記憶領域のなかで、図１０及び図１１に示すように、測
定された方位角αｍ，αａに相当する一つの領域を
「１」（図中黒色の部分）とし、他の領域は「０」（図
中白色の部分）として記録する。図１０及び図１１にお
いて、縦線の間隔は１秒に相当し、横線の間隔は方位角
２°（π／９０ラジアン）に相当する。
【００４８】このように、方位角２°毎に設けた１８０
の記憶領域のうちのいずれか一つの記憶領域を代表とし
て「１」とし、他の領域を「０」とし、測定された方位
角αｍ，αａを２値化して記録することをピクセル化と
いい、図８に示す方位角αｍと方位角αａの連続的な曲
線を、図１０及び図１１に示すような不連続な波形に処
理することに相当する。
の記憶領域のうちのいずれか一つの記憶領域を代表とし
て「１」とし、他の領域を「０」とし、測定された方位
角αｍ，αａを２値化して記録することをピクセル化と
いい、図８に示す方位角αｍと方位角αａの連続的な曲
線を、図１０及び図１１に示すような不連続な波形に処
理することに相当する。
【００４９】次いで、相互相関関数演算部２１は、図１
０に示すピクセル化した方位角αｍの不連続な波形と図
１１に示すピクセル化した方位角αａの不連続な波形と
がマッチングするか否かの判断材料を得るために、ピク
セル化した方位角αｍと方位角αａの相互相関関数φｘ
ｙ（△ｔ）を計算する。相互相関は、図１０に示す一方
の時間軸（方位角αｍ）を図１１に示す他方の時間軸
（方位角αａ）に対して、例えば１秒ずつシフトさせて
計算し、最も大きい相関の値を求める。
０に示すピクセル化した方位角αｍの不連続な波形と図
１１に示すピクセル化した方位角αａの不連続な波形と
がマッチングするか否かの判断材料を得るために、ピク
セル化した方位角αｍと方位角αａの相互相関関数φｘ
ｙ（△ｔ）を計算する。相互相関は、図１０に示す一方
の時間軸（方位角αｍ）を図１１に示す他方の時間軸
（方位角αａ）に対して、例えば１秒ずつシフトさせて
計算し、最も大きい相関の値を求める。
【００５０】次いで、判定部２２は、相互相関関数演算
部２１で求めた相関の値が予め設定されている閾値より
大きい場合に、音源と電波源が同一であると判定する。
相互相関関数演算部２１で求めた相関の値は、異なる母
集団の数値の変化の類似度を意味する。電波と音波を比
較すると、電波の方が圧倒的に速く伝播するので電波の
到来する方位角αａの変化の方が早い時期に観測され、
音の到来する方位角αｍが後を追いかけるように変化す
る。
部２１で求めた相関の値が予め設定されている閾値より
大きい場合に、音源と電波源が同一であると判定する。
相互相関関数演算部２１で求めた相関の値は、異なる母
集団の数値の変化の類似度を意味する。電波と音波を比
較すると、電波の方が圧倒的に速く伝播するので電波の
到来する方位角αａの変化の方が早い時期に観測され、
音の到来する方位角αｍが後を追いかけるように変化す
る。
【００５１】図１０及び図１１に示す方位角αｍと方位
角αａの場合は、音の方位角αｍの時間軸を２秒進むよ
うにシフトした時に相関の値が最大値「１」を得る。そ
こで、判定部２２において設定する閾値を、例えば０．
８にしておけば音源と電波源が同一、即ち音波式方位角
及び仰角識別装置１６により測定され音が航空機の騒音
であると判定される。
角αａの場合は、音の方位角αｍの時間軸を２秒進むよ
うにシフトした時に相関の値が最大値「１」を得る。そ
こで、判定部２２において設定する閾値を、例えば０．
８にしておけば音源と電波源が同一、即ち音波式方位角
及び仰角識別装置１６により測定され音が航空機の騒音
であると判定される。
【００５２】また、音波式方位角及び仰角識別装置１６
により測定され音の方位角として、図１２に示すような
波形が得られた場合に、図１１に示す方位角αａとの相
関の最大値は、０．０５となり、判定部２２において予
め設定しておく閾値を、例えば０．８にしておけば音源
と電波源が同一せず、音波式方位角及び仰角識別装置１
６により測定され音が航空機の騒音であると判定されな
い。
により測定され音の方位角として、図１２に示すような
波形が得られた場合に、図１１に示す方位角αａとの相
関の最大値は、０．０５となり、判定部２２において予
め設定しておく閾値を、例えば０．８にしておけば音源
と電波源が同一せず、音波式方位角及び仰角識別装置１
６により測定され音が航空機の騒音であると判定されな
い。
【００５３】音波式方位角及び仰角識別装置１６及び電
波式方位角識別装置１７の出力信号を、時間と方位角α
ｍ，αａによる２次元の線画として扱い、この２種の線
画の類似度を２次元の相互相関を計算して最大の相関の
値を求めるパターンマッチングにより評価するため、測
定データの誤差やノイズは打ち消し合い、遅れ時間を明
確に計測でき、航空機による騒音か否かの識別が容易に
できる。特に、方位角αｍ，αａが緩やかに変化する場
合には、相関関数も緩やかに変動し、相関関数から特徴
をつかみ難いので、パターンマッチングは有効である。
波式方位角識別装置１７の出力信号を、時間と方位角α
ｍ，αａによる２次元の線画として扱い、この２種の線
画の類似度を２次元の相互相関を計算して最大の相関の
値を求めるパターンマッチングにより評価するため、測
定データの誤差やノイズは打ち消し合い、遅れ時間を明
確に計測でき、航空機による騒音か否かの識別が容易に
できる。特に、方位角αｍ，αａが緩やかに変化する場
合には、相関関数も緩やかに変動し、相関関数から特徴
をつかみ難いので、パターンマッチングは有効である。
【００５４】更に、飛行位置演算部１９は、音波による
方位角αｍと電波による方位角αａの時間差に音速を乗
じて観測点と航空機との距離Ｌを求めると共に、音によ
る方位角αｍ及び仰角βｍから航空機の位置を演算す
る。
方位角αｍと電波による方位角αａの時間差に音速を乗
じて観測点と航空機との距離Ｌを求めると共に、音によ
る方位角αｍ及び仰角βｍから航空機の位置を演算す
る。
【００５５】このように、音の方位角信号αｍと電波の
方位角信号αａとのパターンマッチングによる航空機騒
音の識別を前提として、音波による方位角αｍと電波に
よる方位角αａの時間差に音速を乗じて算出した観測点
と航空機との距離Ｌと、音による方位角αｍ及び仰角β
ｍから航空機の位置を特定することができる。また、時
々刻々変化する観測点と航空機との距離Ｌ、航空機の方
位角αｍ及び仰角βｍをつなぎ合せれば航空機の航路を
求めることもできる。
方位角信号αａとのパターンマッチングによる航空機騒
音の識別を前提として、音波による方位角αｍと電波に
よる方位角αａの時間差に音速を乗じて算出した観測点
と航空機との距離Ｌと、音による方位角αｍ及び仰角β
ｍから航空機の位置を特定することができる。また、時
々刻々変化する観測点と航空機との距離Ｌ、航空機の方
位角αｍ及び仰角βｍをつなぎ合せれば航空機の航路を
求めることもできる。
【００５６】請求項６の航空機飛行位置検出装置は、図
９に示す航空機飛行位置検出装置において、音波式方位
角及び仰角識別装置１６の替わりにマイクロホンを３個
使用し航空機の発する音を検出して航空機の方位角αｍ
を求める音波式方位角識別装置を設け、電波式方位角識
別装置１７の替わりにアンテナを４個使用し航空機の発
する電波を検出して航空機の方位角αａ及び仰角βａを
求める電波式方位角及び仰角識別装置を設けた以外は、
請求項５の航空機飛行位置検出装置と同様の構成であ
る。従って、説明は省略する。
９に示す航空機飛行位置検出装置において、音波式方位
角及び仰角識別装置１６の替わりにマイクロホンを３個
使用し航空機の発する音を検出して航空機の方位角αｍ
を求める音波式方位角識別装置を設け、電波式方位角識
別装置１７の替わりにアンテナを４個使用し航空機の発
する電波を検出して航空機の方位角αａ及び仰角βａを
求める電波式方位角及び仰角識別装置を設けた以外は、
請求項５の航空機飛行位置検出装置と同様の構成であ
る。従って、説明は省略する。
【００５７】なお、請求項６の航空機飛行位置検出装置
における音波式方位角識別装置と電波式方位角及び仰角
識別装置は、夫々図７に示す音波式方位角識別装置６と
電波式方位角及び仰角識別装置７と同様の構成である。
従って、説明は省略する。
における音波式方位角識別装置と電波式方位角及び仰角
識別装置は、夫々図７に示す音波式方位角識別装置６と
電波式方位角及び仰角識別装置７と同様の構成である。
従って、説明は省略する。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように請求項１又は請求項
２の発明によれば、飛行する航空機が発する音の到来す
る方位角の時間的変化と、航空機が発する電波が到来す
る方位角の時間的変化を比較することにより、航空機に
よる騒音か否かの識別が容易にでき、更に音波による方
位角と電波による方位角の時間差に音速を乗じて算出し
た観測点と航空機との距離と、音による方位角及び仰角
から航空機の位置を特定することができる。
２の発明によれば、飛行する航空機が発する音の到来す
る方位角の時間的変化と、航空機が発する電波が到来す
る方位角の時間的変化を比較することにより、航空機に
よる騒音か否かの識別が容易にでき、更に音波による方
位角と電波による方位角の時間差に音速を乗じて算出し
た観測点と航空機との距離と、音による方位角及び仰角
から航空機の位置を特定することができる。
【００５９】請求項３又は請求項４の発明によれば、測
定した音の到来する方位角と電波が到来する方位角に統
計的手法を施して相互関係を求めるので、航空機の通過
に伴う事象であれば互いの変化には大きな相関の値を示
し、誤差やノイズは無相関のため除去され、航空機によ
る騒音か否かの安定した識別結果が得られ、更に音波に
よる方位角と電波による方位角の時間差に音速を乗じて
算出した観測点と航空機との距離と、音による方位角及
び仰角から航空機の位置を特定することができる。
定した音の到来する方位角と電波が到来する方位角に統
計的手法を施して相互関係を求めるので、航空機の通過
に伴う事象であれば互いの変化には大きな相関の値を示
し、誤差やノイズは無相関のため除去され、航空機によ
る騒音か否かの安定した識別結果が得られ、更に音波に
よる方位角と電波による方位角の時間差に音速を乗じて
算出した観測点と航空機との距離と、音による方位角及
び仰角から航空機の位置を特定することができる。
【００６０】請求項５又は請求項６の発明によれば、測
定した音の到来する方位角及び電波が到来する方位角を
２次元の線画として扱い、この２種の線画の類似度をパ
ターンマッチングにより評価するため、２次元の相互相
関を計算して最大の相関の値を求めるので、２次元の相
互相関を計算することによって、誤差やノイズが打ち消
し合い、航空機による騒音か否かの安定した識別結果が
得られ、更に音波による方位角と電波による方位角の時
間差に音速を乗じて算出した観測点と航空機との距離
と、音による方位角及び仰角から航空機の位置を特定す
ることができる。
定した音の到来する方位角及び電波が到来する方位角を
２次元の線画として扱い、この２種の線画の類似度をパ
ターンマッチングにより評価するため、２次元の相互相
関を計算して最大の相関の値を求めるので、２次元の相
互相関を計算することによって、誤差やノイズが打ち消
し合い、航空機による騒音か否かの安定した識別結果が
得られ、更に音波による方位角と電波による方位角の時
間差に音速を乗じて算出した観測点と航空機との距離
と、音による方位角及び仰角から航空機の位置を特定す
ることができる。
【図１】請求項１の発明に係る航空機飛行位置検出装置
の構成図
の構成図
【図２】音波式方位及び仰角識別装置の構成図
【図３】マイクロホンの配置を示す説明図
【図４】電波式方位識別装置の構成図
【図５】アンテナの配置を示す説明図
【図６】電波と音の方位角の変化の違いを示す図
【図７】請求項２の発明に係る航空機飛行位置検出装置
の構成図
の構成図
【図８】請求項３の発明に係る航空機飛行位置検出装置
の構成図
の構成図
【図９】請求項５の発明に係る航空機飛行位置検出装置
の構成図
の構成図
【図１０】音の到来する方位角をピクセル化した図
【図１１】電波の到来する方位角をピクセル化した図
【図１２】ある音の到来する方位角をピクセル化した図
１，１１，１６…音波式方位角及び仰角識別装置、２，
１２，１７…電波式方位識別装置、３，８…時間差検出
部、４，９，１４，２２…判定部、５，１０，１５，１
９…飛行位置演算部、６…音波式方位角識別装置、７…
電波式方位角及び仰角識別装置、１３，２１…相互相関
関数演算部、１８…パターンマッチング装置、２０…ピ
クセル化部、Ａ１，Ａ２，Ａ３…垂直アンテナ、Ｍ１，
Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４…マイクロホン。
１２，１７…電波式方位識別装置、３，８…時間差検出
部、４，９，１４，２２…判定部、５，１０，１５，１
９…飛行位置演算部、６…音波式方位角識別装置、７…
電波式方位角及び仰角識別装置、１３，２１…相互相関
関数演算部、１８…パターンマッチング装置、２０…ピ
クセル化部、Ａ１，Ａ２，Ａ３…垂直アンテナ、Ｍ１，
Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４…マイクロホン。
フロントページの続き (72)発明者 牧野 康一 東京都国分寺市東元町３丁目20番41号 財団法人小林理学研究所内 (56)参考文献 特開 平７−63559（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−47965（ＪＰ，Ａ) 米国特許3878729（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01H 3/00 G01S 5/00 - 5/14 G01S 5/18 - 5/30 G01S 7/00 - 7/42 G01S 7/52 - 7/64 G01S 11/16 G01S 13/00 - 13/95 G01S 15/00 - 15/96 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (6)
- 【請求項１】 航空機の発する音を検出して航空機の方
位に応じた方位角信号と航空機の仰角に応じた仰角信号
を出力する音波式方位角及び仰角識別手段と、航空機の
発する電波を検出して航空機の方位に応じた方位角信号
を出力する電波式方位角識別手段と、前記音波式方位角
及び仰角識別手段による方位角信号と前記電波式方位角
識別手段による方位角信号との時間差を出力する時間差
検出手段と、前記時間差が所定時間以上同一値を継続し
た場合には音源と電波源が同一であると判定する判定手
段と、前記時間差に音速を乗じて観測点と航空機との距
離を算出すると共に音による前記方位角信号及び仰角信
号から航空機の位置を演算する飛行位置演算手段を備え
たことを特徴とする航空機飛行位置検出装置。 - 【請求項２】 航空機の発する音を検出して航空機の方
位に応じた方位角信号を出力する音波式方位角識別手段
と、航空機の発する電波を検出して航空機の方位に応じ
た方位角信号と航空機の仰角に応じた仰角信号を出力す
る電波式方位角及び仰角識別手段と、前記音波式方位角
識別手段による方位角信号と前記電波式方位角及び仰角
識別手段による方位角信号との時間差を出力する時間差
検出手段と、前記時間差が所定時間以上同一値を継続し
た場合には音源と電波源が同一であると判定する判定手
段と、前記時間差に音速を乗じて観測点と航空機との距
離を算出すると共に電波による前記方位角信号及び仰角
信号から航空機の位置を演算する飛行位置演算手段を備
えたことを特徴とする航空機飛行位置検出装置。 - 【請求項３】 航空機の発する音を検出して航空機の方
位に応じた方位角信号と航空機の仰角に応じた仰角信号
を出力する音波式方位角及び仰角識別手段と、航空機の
発する電波を検出して航空機の方位に応じた方位角信号
を出力する電波式方位角識別手段と、前記音波式方位角
及び仰角識別手段による方位角信号と前記電波式方位角
識別手段による方位角信号との相互相関関数を演算する
相互相関関数演算手段と、前記相互相関関数の最大値が
同じ位置で所定以上の値を持つ場合には音源と電波源が
同一であると判定する判定手段と、前記相互相関関数の
最大値を与える電波の方位角信号に対する音の方位角信
号の遅れ時間に音速を乗じて観測点と航空機との距離を
算出すると共に音による前記方位角信号及び仰角信号か
ら航空機の位置を演算する飛行位置演算手段を備えたこ
とを特徴とする航空機飛行位置検出装置。 - 【請求項４】 航空機の発する音を検出して航空機の方
位に応じた方位角信号を出力する音波式方位角識別手段
と、航空機の発する電波を検出して航空機の方位に応じ
た方位角信号と航空機の仰角に応じた仰角信号を出力す
る電波式方位角及び仰角識別手段と、前記音波式方位角
識別手段による方位角信号と前記電波式方位角及び仰角
識別手段による方位角信号との相互相関関数を演算する
相互相関関数演算手段と、前記相互相関関数の最大値が
同じ位置で所定以上の値を持つ場合には音源と電波源が
同一であると判定する判定手段と、前記相互相関関数の
最大値を与える電波の方位角信号に対する音の方位角信
号の遅れ時間に音速を乗じて観測点と航空機との距離を
算出すると共に電波による前記方位角信号及び仰角信号
から航空機の位置を演算する飛行位置演算手段を備えた
ことを特徴とする航空機飛行位置検出装置。 - 【請求項５】 航空機の発する音を検出して航空機の方
位に応じた方位角信号と航空機の仰角に応じた仰角信号
を出力する音波式方位角及び仰角識別手段と、航空機の
発する電波を検出して航空機の方位に応じた方位角信号
を出力する電波式方位角識別手段と、前記音波式方位角
及び仰角識別手段による方位角信号及び前記電波式方位
角識別手段による方位角信号を時間と方位角の２次元の
線画として扱い、この２種の線画の類似度をパターンマ
ッチングにより評価するパターンマッチング手段と、こ
のパターンマッチング手段による相互相関関数の最大値
を与える電波の方位角信号に対する音の方位角信号の遅
れ時間に音速を乗じて観測点と航空機との距離を算出す
ると共に音による前記方位角信号及び仰角信号から航空
機の位置を演算する飛行位置演算手段を備えたことを特
徴とする航空機飛行位置検出装置。 - 【請求項６】 航空機の発する音を検出して航空機の方
位に応じた方位角信号を出力する音波式方位角識別手段
と、航空機の発する電波を検出して航空機の方位に応じ
た方位角信号と航空機の仰角に応じた仰角信号を出力す
る電波式方位角及び仰角識別手段と、前記音波式方位角
識別手段による方位角信号及び前記電波式方位角及び仰
角識別手段による方位角信号を時間と方位角の２次元の
線画として扱い、この２種の線画の類似度をパターンマ
ッチングにより評価するパターンマッチング手段と、こ
のパターンマッチング手段による相互相関関数の最大値
を与える電波の方位角信号に対する音の方位角信号の遅
れ時間に音速を乗じて観測点と航空機との距離を算出す
ると共に電波による前記方位角信号及び仰角信号から航
空機の位置を演算する飛行位置演算手段を備えたことを
特徴とする航空機飛行位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33178596A JP3179356B2 (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | 航空機飛行位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33178596A JP3179356B2 (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | 航空機飛行位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10170624A JPH10170624A (ja) | 1998-06-26 |
| JP3179356B2 true JP3179356B2 (ja) | 2001-06-25 |
Family
ID=18247619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33178596A Expired - Lifetime JP3179356B2 (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | 航空機飛行位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3179356B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2150370B1 (es) * | 1998-07-06 | 2001-06-01 | Boudet Jorge Luis Falco | Tecnica de medida de distancias y localizacion y consecuente utilizacion para dar servicios. |
| CN105222983B (zh) * | 2015-11-13 | 2017-07-07 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种低速风洞模型位姿超声测量系统 |
| CN112407321B (zh) * | 2020-10-30 | 2022-05-31 | 中国直升机设计研究所 | 一种基于直升机旋翼转速生成方位角信号的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3878729A (en) | 1973-06-15 | 1975-04-22 | Robert S Spalding | Instrument and method for measuring and indicating speed of a moving, sound-emitting object |
-
1996
- 1996-12-12 JP JP33178596A patent/JP3179356B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3878729A (en) | 1973-06-15 | 1975-04-22 | Robert S Spalding | Instrument and method for measuring and indicating speed of a moving, sound-emitting object |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10170624A (ja) | 1998-06-26 |
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