JP2910727B2 - Target signal detection method and device - Google Patents

Target signal detection method and device

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JP2910727B2
JP2910727B2 JP9113625A JP11362597A JP2910727B2 JP 2910727 B2 JP2910727 B2 JP 2910727B2 JP 9113625 A JP9113625 A JP 9113625A JP 11362597 A JP11362597 A JP 11362597A JP 2910727 B2 JP2910727 B2 JP 2910727B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、音波や電磁波を発
信して、その発信信号に対する目標からの反響信号を検
出する方法及び装置に関し、特に、反響信号がどのよう
な物体から反射されたものであるかを判別する目標信号
検出方法及び目標信号検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for transmitting a sound wave or an electromagnetic wave and detecting a reverberation signal from a target corresponding to the transmitted signal. The present invention relates to a target signal detection method and a target signal detection device for determining whether the target signal is the target signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、音波や電磁波を発信しその発信
信号に対する目標からの反響信号を検出し当該反響信号
がどのような物体から生じたものかを判別することがで
きる目標信号検出方式は、操作員が表示器上の表示内容
を視認したり、反響信号を直接耳で聞いたりして、操作
員の経験や勘により判別していた作業を支援することを
目的として用いられる。
2. Description of the Related Art In general, a target signal detection system which emits a sound wave or an electromagnetic wave, detects a reverberation signal from a target corresponding to the transmitted signal, and can determine what kind of object the reverberation signal originates from, It is used for the purpose of assisting the operator by visually recognizing the display contents on the display unit or directly hearing the echo signal with his / her ear to determine the operation based on the experience and intuition of the operator.

【0003】従来、この種の目標信号検出方式は、例え
ば特開平8−152472号公報に開示されているよう
に、前記反響信号を所定の区間切り出して前記反響信号
のスペクトルにより特徴づけられる検出用パターンに変
換して出力する前処理部と、予め検出用のパターンと所
定の周波数とのとの関係を学習したニューラルネットワ
ークにより前記検出用パターンがどのような物体から反
射されたものであるかを判別するニューラルネットワー
ク判定部等とを備え、これにより、目標か否かの判定処
理を行いこの結果を表示するように構成されている。
Conventionally, this type of target signal detection system has been disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-152472, in which a predetermined section of the reverberation signal is cut out and used for detection. A preprocessing unit that converts the pattern into a pattern and outputs the pattern, and the neural network that has learned the relationship between the pattern for detection and the predetermined frequency in advance determines what object the pattern for detection is reflected from. A neural network determining unit for determining is provided, whereby a process of determining whether the target is a target is performed, and the result is displayed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の目標信号検出方
式では、目標からの反響信号の検出率は高いが、目標か
らの反響信号に似通った残響などの信号も誤って検出さ
れてしまう誤警報(誤判定)率も高い点で問題があっ
た。これは、反響信号から目標か否かを判別する判別処
理を行うようにするのみでは、目標と似通った目標以外
からの反響信号と目標の反響信号とを完全に分離するこ
とが困難なためである。
In the conventional target signal detection method, the detection rate of the reverberation signal from the target is high, but a signal such as reverberation similar to the reverberation signal from the target is erroneously detected. There was a problem in that the (erroneous determination) rate was high. This is because it is difficult to completely separate the reverberation signal from a target other than the target and the reverberation signal from the target only by performing the determination process of determining whether or not the target is the target from the reverberation signal. is there.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の受信ビ
ームそれぞれの目標信号検出処理の結果を統合し、目標
として判別された反響信号が一定条件を満たすとき、目
標信号検出処理において目標として判別されたその反響
信号を目標以外からの反響信号である誤警報(誤判定)
と総合判定する。
According to the present invention, the results of target signal detection processing for each of a plurality of reception beams are integrated, and when the reverberation signal determined as the target satisfies a certain condition, the target signal detection processing is performed. False alarm (misjudgment) in which the determined echo signal is an echo signal from a source other than the target
Is determined comprehensively.

【0006】本発明の目標信号検出方法は、音波や電磁
波を発信し、その発信信号に対する目標からの反響信号
を検出する目標信号検出方法において、受信信号にビー
ム整相処理を施し、A/D変換して各受信ビーム毎の時
系列信号を出力する第1のステップと、前記時系列信号
に対して、周波数分析を行いスペクトルの時系列データ
に変換した後、該時系列データから目標の反響信号の長
さに相当する区間を切り出して検出用パターンを生成
し、この検出用パターンから目標からの反響信号か否か
の判別結果を出力するとともに、前記切り出しの区間の
信号の距離、信号レべル、及びドップラを出力する第2
のステップと、第2のステップの出力に基づき、方位
(受信ビーム)と距離と判別結果のマトリクスを形成
し、距離別に全受信ビームにおける判別結果とそのレベ
ル分布特性、ドップラ分布特性から目標以外の信号のも
つ特性を検出し、判定結果を誤判定か否か検定する第3
のステップとを含む。
A target signal detection method according to the present invention is a target signal detection method for transmitting a sound wave or an electromagnetic wave and detecting a reverberation signal from the target with respect to the transmitted signal. A first step of converting and outputting a time-series signal for each reception beam; and performing frequency analysis on the time-series signal to convert the time-series signal into spectrum time-series data. A section corresponding to the length of the signal is cut out to generate a detection pattern, a determination result as to whether or not the signal is an echo signal from a target is output from the detection pattern, and a signal distance and a signal level of the cut section are output. Second output bell and Doppler
Based on the output of the second step and the output of the second step, a matrix of the azimuth (received beam), the distance, and the determination result is formed, and the determination result, the level distribution characteristic, and the Doppler distribution characteristic of all the received beams are calculated for each distance. The third step of detecting the characteristics of the signal and testing whether the determination result is erroneous.
Steps.

【0007】本発明の目標信号検出装置は、音波や電磁
波を発信し、その反響信号を受信し目標からの信号を検
出する目標信号検出装置において、受信した反響信号に
ビーム整相処理を行い、各受信ビーム毎の受信信号に変
換する入力処理部と、前記受信信号を所定の区間切り出
し受信信号のスペクトルにより特徴づけられる検出用パ
ターンに変換し、前記検出用パターンから目標からの反
響信号か否かの判別結果を出力するニューラルネットワ
ークと、前記所定の区間の受信信号から、前記検出用パ
ターンのドップラを算出するドップラ算出処理部と、信
号レべル及び距離を算出するレベル算出処理部と、受信
ビームの方位、距離及び判別結果のマトリクスを形成
し、同一距離における全受信ビームの判別結果とレべル
分布特性及びドップラ分布特性から目標からの反響信号
として判別された前記判別結果が誤判別か否か検定する
目標検定処理部とを有する。
A target signal detecting device according to the present invention transmits a sound wave or an electromagnetic wave, receives a reverberation signal from the target signal, and detects a signal from a target. An input processing unit that converts the reception signal into a reception signal for each reception beam, and converts the reception signal into a detection pattern characterized by the spectrum of the reception signal cut out from a predetermined section, and determines whether the detection pattern is an echo signal from a target. A neural network that outputs the result of the determination, a Doppler calculation processing unit that calculates the Doppler of the detection pattern from the reception signal in the predetermined section, a level calculation processing unit that calculates a signal level and a distance, Form a matrix of received beam azimuth, distance, and discrimination results, and determine the discrimination results, level distribution characteristics, and Dopp for all received beams at the same distance. Distribution characteristic the determination result of the determination as echo signals from the target from having a target test unit to test whether determined or not erroneous.

【0008】本発明は、目標信号検出処理の出力とし
て、どのような物体からの反響信号であるかの判別結果
の他に、反響信号のレべル、ドップラ及び距離を算出
し、各受信ビーム毎に出力されるこれらの情報を総合的
に判断するように統合して目標以外からの反響信号か否
かを検定する。このため単一の受信ビームのみの処理で
は判別分離ができなかった目標に似通った目標以外から
の反響信号と目標からの反響信号とを分離することが可
能である。
According to the present invention, the level, Doppler and distance of the reverberation signal are calculated as the output of the target signal detection processing, in addition to the result of discrimination of the reverberation signal from what object, and each received beam is calculated. These pieces of information output every time are integrated so as to be comprehensively determined, and it is tested whether or not the signal is a reverberation signal from a source other than the target. Therefore, it is possible to separate a reverberation signal from a target other than a target similar to a target which cannot be discriminated and separated by processing using only a single reception beam and a reverberation signal from the target.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の目標
信号検出方法及び装置に関するブロック図である。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram relating to a target signal detection method and apparatus according to the present invention.

【0010】送受波器1は複数個の送受信素子が配列さ
れた構成を備え、音波や電磁波を発信するとともに反響
信号を受信する。
The transmitter / receiver 1 has a structure in which a plurality of transmitting / receiving elements are arranged, and transmits a sound wave or an electromagnetic wave and receives an echo signal.

【0011】入力処理部2は、送受波器1で受信した反
響信号を任意の方向に対して整相して受信ビームを形成
し、各受信ビームにおける振幅値の時系列信号を出力す
る。
The input processing unit 2 forms a reception beam by phasing the echo signal received by the transducer 1 in an arbitrary direction, and outputs a time-series signal of the amplitude value of each reception beam.

【0012】目標信号検出処理部3は、入力処理部2か
ら出力される各受信ビームの振幅値の時系列信号を、例
えば特開平8ー152472号公報に開示されているよ
うな方式でニューラルネットワークへ入力するための検
出用パターンに変換して判別処理を行い、その結果を判
別処理を行った部分の反響信号のレべル、距離、発信信
号の周波数との差異周波数を表すドップラとともに各受
信ビーム毎に出力する。
The target signal detection processing unit 3 converts the time series signal of the amplitude value of each received beam output from the input processing unit 2 into a neural network by a method disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-152472. It converts it into a detection pattern for input to the receiver, performs the discriminating process, and receives the result along with the Doppler representing the level of the reverberation signal, the distance, and the difference frequency from the frequency of the transmitted signal in the part where the discriminating process was performed. Output for each beam.

【0013】目標検定処理部4は、目標信号検出処理部
3の出力から距離、方位(受信ビーム)、判別結果のマ
トリクスを作成し、同じ距離において、判別結果が目標
であるものの受信ビーム合計数、各受信ビームでの信号
レべル、及び各受信ビームでのドップラに対するしきい
値判定結果より、目標以外からの反響信号である誤警報
(誤判定)か否かを検定し、結果を表示器5に出力す
る。
The target verification processing unit 4 creates a matrix of the distance, the azimuth (received beam), and the discrimination result from the output of the target signal detection processing unit 3 and, at the same distance, the total number of received beams of the discrimination result being the target. Based on the signal level of each received beam and the threshold value judgment result for the Doppler of each received beam, it is verified whether there is a false alarm (false judgment) which is a reverberation signal from other than the target, and the result is displayed. Output to the container 5.

【0014】次に、図2を参照して入力処理部2の詳細
な構成について説明する。図2は、入力処理部2の構成
を示すブロック図である。
Next, a detailed configuration of the input processing unit 2 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the input processing unit 2.

【0015】受信ビーム整相処理部21は、送受波器1
の複数個の送受信素子の出力信号を整相して任意の方向
に対して受信指向性を有する受信ビームを形成する。帯
域通過フィルタ22は、受信ビーム整相処理部21によ
り得られる各受信ビームの信号から、受信周波数帯域の
信号を取り出す。A/D変換器23は、アナログ値の各
受信ビームの信号をデジタル値に変換し、振幅値の時系
列信号を出力する。
The receiving beam phasing processing unit 21
The output signals of the plurality of transmission / reception elements are phased to form a reception beam having reception directivity in an arbitrary direction. The band-pass filter 22 extracts a signal of a reception frequency band from the signal of each reception beam obtained by the reception beam phasing processing unit 21. The A / D converter 23 converts a signal of each reception beam having an analog value into a digital value, and outputs a time-series signal having an amplitude value.

【0016】次に、図3を参照して目標信号検出処理部
3の詳細な構成について説明する。図3は、目標信号検
出処理部3の構成を示すブロック図である。
Next, a detailed configuration of the target signal detection processing section 3 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the target signal detection processing unit 3.

【0017】前処理部31は、入力処理部2から出力さ
れる振幅値の時系列信号をニューラルネットワーク判別
処理部33の入力形式である検出用パターンに変換す
る。また、前記検出用パターンのドップラを算出する。
The preprocessing unit 31 converts the time series signal of the amplitude value output from the input processing unit 2 into a detection pattern which is the input format of the neural network discrimination processing unit 33. Further, the Doppler of the detection pattern is calculated.

【0018】レべル算出処理部32は、前処理部31で
検出用パターンに変換される前の信号レベルを入力処理
部2から出力される振幅値の時系列信号から算出する。
ニューラルネットワーク判別処理部33は、前処理部3
1から出力される検出用パターンを入力し、この信号が
どのような物体から反射されたものであるかを判別す
る。
The level calculation processing section 32 calculates the signal level before being converted into the detection pattern by the preprocessing section 31 from the time series signal of the amplitude value output from the input processing section 2.
The neural network discrimination processing unit 33 includes the preprocessing unit 3
The detection pattern output from 1 is input, and it is determined from which object this signal is reflected.

【0019】次に、図4を参照して前処理部31の詳細
な構成について説明する。図4は前処理部31の構成を
示すブロック図である。
Next, a detailed configuration of the pre-processing unit 31 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the preprocessing unit 31.

【0020】周波数変換処理部311は、入力処理部2
から出力される振幅値の時系列信号を短時間の区間毎に
周波数変換し、スペクトルの時系列信号に変換する。切
り出し処理部312は、周波数変換処理部311から出
力されるスペクトルの時系列信号を、発信信号のパルス
幅から決まる目標の反響信号長に相当する区間で切り出
し、周波数、時間、スペクトルレべルの3次元のパター
ンを出力する。ドップラ算出処理部313は、切り出し
処理部312で切り出された区間のスペクトル強度分布
から重心を求め、発信信号周波数との偏差からドップラ
を算出する。正規化処理部314は、切り出し処理部3
12で切り出された区間の3次元パターンのスぺクトル
レベルを0〜1の範囲に正規化する。
The frequency conversion processing unit 311 includes the input processing unit 2
The frequency conversion is performed on the time series signal of the amplitude value outputted from each of the short time sections, and the time series signal is converted into a spectrum time series signal. The cutout processing unit 312 cuts out the time-series signal of the spectrum output from the frequency conversion processing unit 311 in a section corresponding to a target reverberation signal length determined by the pulse width of the transmission signal, and obtains the frequency, time, and spectrum level. Output a three-dimensional pattern. The Doppler calculation processing unit 313 obtains the center of gravity from the spectrum intensity distribution of the section cut out by the cutout processing unit 312, and calculates Doppler from the deviation from the transmission signal frequency. The normalization processing unit 314 includes the cutout processing unit 3
The spectrum level of the three-dimensional pattern in the section cut out at 12 is normalized to the range of 0 to 1.

【0021】次に、図5を参照してレべル算出処理部3
2の詳細な構成について説明する。
Next, with reference to FIG.
2 will be described in detail.

【0022】図5はレべル算出処理部32の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the level calculation processing section 32.

【0023】検波処理部321は、入力処理部2から出
力される振幅値の時系列信号を2乗検波する。切り出し
処理部322は、検波処理部321から出力される検波
処理された振幅値の時系列信号を、切り出し処理部31
2で切り出す区間と同期する位置で切り出す。平均算出
処理部323は、切り出し処理部322で切り出された
区間の振幅値の平均値を算出する。距離算出処理部32
4は、切り出し処理部322で切り出された区間の信号
の距離を算出する。
The detection processing section 321 square-detects the time series signal of the amplitude value output from the input processing section 2. The cutout processing unit 322 converts the time-series signal of the detected amplitude value output from the detection processing unit 321 into the cutout processing unit 31.
Cut out at a position synchronized with the section to be cut out in 2. The average calculation processing unit 323 calculates an average value of the amplitude values of the sections cut out by the cutout processing unit 322. Distance calculation processing unit 32
4 calculates the distance of the signal of the section clipped by the clipping processing unit 322.

【0024】次に、図6を参照してニューラルネットワ
ーク判別処理部33の詳細な構成について説明する。図
6はニューラルネットワーク判別処理部33の構成を表
すブロック図である。
Next, a detailed configuration of the neural network discrimination processing unit 33 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the neural network determination processing unit 33.

【0025】ニューラルネットワークは階層型で、各層
間のユニットは相互に結合されている。入力とする検出
用パターンと出力との関係を学習済みのニューラルネッ
トワークによって、前処理部31から出力される検出用
パターンがどのような物体から反射したものか判別す
る。
The neural network is hierarchical, with units between each layer being interconnected. The neural network that has learned the relationship between the input detection pattern and the output is used to determine from which object the detection pattern output from the preprocessing unit 31 is reflected.

【0026】次に、図7を参照して目標検定処理部4の
詳細な構成について説明する。図7は、目標検定処理部
4の構成を示すブロック図である。
Next, a detailed configuration of the target verification processing unit 4 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of the target verification processing unit 4.

【0027】マトリクス処理部41は、目標信号検出処
理部から出力される各受信ビームにおける判別結果か
ら、方位(受信ビーム)、距離、判別結果(目標なら
〇、目標以外なら×)のマトリクスを作成し、目標と判
別された判別結果が含まれる距離における各受信ビーム
の判別結果、信号レベル、ドップラを出力する。目標検
出数判定処理部42は、マトリクス処理部41から出力
される各受信ビームの判別結果から、目標と判別された
結果の合計数がしきい値をこえる場合、この目標として
判別されていたデータを全て誤警報(誤判定)と検定す
る。
The matrix processing unit 41 creates a matrix of the azimuth (received beam), the distance, and the discrimination result (〇 for the target, x for other than the target) from the discrimination result of each reception beam output from the target signal detection processing unit. Then, it outputs the determination result, signal level, and Doppler of each reception beam at the distance including the determination result determined as the target. The target detection number determination processing unit 42, when the total number of the results determined as the target exceeds the threshold value from the determination result of each reception beam output from the matrix processing unit 41, the data determined as the target. Are all judged as false alarms (false judgments).

【0028】レべル判定処理部43は、マトリクス処理
部41から出力される各受信ビームのレベルの平均値を
算出し、この平均値で各受信ビームのレベルを割った後
の対数値を算出する。このとき図7に示すように、目標
からの反響信号が含まれるデータの場合、一般的に目標
からの反響信号を含む受信ビームとその周辺ビームでは
信号レべルが高くなる。従って、平均値で割った後の対
数値は目標からの反響信号を含む受信ビームとその周辺
ビームでレベルが高くなる。しかし、目標以外からの反
響信号のデータの場合、ー般的に全方位(受信ビーム)
方向に対して信号レべルの差異が小さくなるので、平均
値で割った後の対数値は0付近に集まる。このような特
性から、対数値に対して設定したしきい値をこえるデー
タがない場合、この距離における判別結果を全て目標以
外と判定する。対数値に対して設定したしきい値をこえ
たデータでも、方位(受信ビーム)方向に対して連続的
に広がっているようなデータは目標以外からの信号と判
定する。
The level determination processing section 43 calculates an average value of the levels of the respective reception beams output from the matrix processing section 41, and calculates a logarithmic value after dividing the level of each reception beam by the average value. I do. At this time, as shown in FIG. 7, in the case of data including a reverberation signal from the target, the signal level of the reception beam including the reverberation signal from the target and the surrounding beams generally becomes higher. Therefore, the logarithmic value after dividing by the average value becomes higher in the reception beam including the reverberation signal from the target and the surrounding beams. However, in the case of reverberation signal data from other than the target, it is generally omni
Since the difference of the signal level with respect to the direction becomes smaller, the logarithmic value after dividing by the average value gathers around zero. From such characteristics, when there is no data exceeding the threshold value set for the logarithmic value, all the determination results at this distance are determined to be other than the target. Even if the data exceeds the threshold set for the logarithmic value, data that continuously spreads in the azimuth (reception beam) direction is determined to be a signal from a source other than the target.

【0029】ドップラ判定処理部44は、マトリクス処
理部41から出力される各受信ビームのドップラの絶対
値を算出し、1を足した後対数値を算出する。1を足す
のは、対数値が負の無限大になるのを防ぐためである。
このとき図7に示すように、目標からの反響信号が含ま
れるデータの場合、一般的に目標からの反響信号を含む
受信ビームとその周辺ビームでは、ドップラ値が大きい
値を示す。従って、前記のようにして求めた対数値は、
目標からの反響信号を含む受信ビームとその周辺ビーム
でレベルが高くなる。しかし、目標以外からの反響信号
のデータの場合、一般的に全方位(受信ビーム)方向に
対してドップラ値の差異が小さくなるので、対数値は0
付近に集まる。このような特性から、対数値に対して設
定したしきい値をこえるデータがない場合、この距離に
おける判別結果を全て目標以外と判定する。対数値に対
して設定したしきい値をこえたデータでも、方位(受信
ビーム)方向に対して連続的に広がっているようなデー
タは目標以外からの信号と判定する。
The Doppler determination processing unit 44 calculates the absolute value of the Doppler of each received beam output from the matrix processing unit 41, and after adding 1, calculates a logarithmic value. The reason for adding 1 is to prevent the logarithmic value from becoming negative infinity.
At this time, as shown in FIG. 7, in the case of data including a reverberation signal from the target, the received beam including the reverberation signal from the target and its surrounding beams generally have a large Doppler value. Therefore, the logarithmic value obtained as described above is
The level increases in the reception beam including the reverberation signal from the target and the surrounding beams. However, in the case of reverberation signal data from a source other than the target, the logarithmic value is 0 because the difference in Doppler value generally decreases in all directions (received beam).
Gather around. From such characteristics, when there is no data exceeding the threshold value set for the logarithmic value, all the determination results at this distance are determined to be other than the target. Even if the data exceeds the threshold set for the logarithmic value, data that continuously spreads in the azimuth (reception beam) direction is determined to be a signal from a source other than the target.

【0030】総合判定処理部45は、目標検出数判定処
理部42、レベル判定処理部43、ドップラ判定処理部
44の結果から、次のような条件を満たすデータを目標
以外からの反響信号である誤警報(誤判定)と総合判定
する。
Based on the results of the target detection number determination processing unit 42, the level determination processing unit 43, and the Doppler determination processing unit 44, the comprehensive determination processing unit 45 is data that satisfies the following conditions as echo signals from sources other than the target. Comprehensively determines a false alarm (false determination).

【0031】1)目標検出数判定処理部42の結果が、
誤警報の時。
1) The result of the target detection number determination processing section 42 is
At the time of false alarm.

【0032】2)目標検出数判定処理部42の結果は、
誤警報ではないが、レべル判定処理部43、ドップラ判
定処理部44の両方の結果が誤警報である時。
2) The result of the target detection number determination processing section 42 is
When there is no false alarm, but the result of both the level determination processing unit 43 and the Doppler determination processing unit 44 is a false alarm.

【0033】表示器5は、目標検出処理部4の結果を表
示する。
The display 5 displays the result of the target detection processing section 4.

【0034】次に、本実施の形態の目標信号検出方法及
び装置に関し、より具体的に音波を用いるアクティブソ
ーナに適用した例により信号処理ないし動作を詳細に説
明する。
Next, the signal processing or operation of the target signal detection method and apparatus of the present embodiment will be described in detail using an example applied to an active sonar using sound waves.

【0035】本例の基本構成は図1ないし図7に示すブ
ロック図と同様であり同図の符号を用いて説明すると、
水中に音波を発信して、その反響信号を受信する送受波
器1と、受信した反響信号にビーム整相処理を行い、各
受信ビーム毎の受信信号に変換して出力する入力処理部
2と、前記受信信号を所定の区間切り出し、受信信号の
スペクトルにより特徴づけられる検出用パターンに変換
し、前記検出用パターンにおけるスペクトル強度分布か
ら重心を求め、発信周波数との偏差から前記検出用パタ
ーンのドップラを算出し、前記検出用パターンと所望の
出力との関係を学習済みのニューラルネットワークに前
記検出用パターンを入力して、どのような物体から反射
されたものであるか判別するとともに、前記検出用パタ
ーンに変換する前の振幅値の時系列信号から、信号のレ
べル及び距離を算出して出力する目標信号検出処理部3
と、各受信ビーム毎に出力される前記判別結果から、受
信ビーム方向の方位(受信ビーム)、距離及び判別結果
のマトリクスを形成し、同一距離における全受信ビーム
の判別結果とレべル分布特性及びドップラ分布特性か
ら、目標として判別された前記判別結果を目標以外から
の誤警報(誤判定)か否か検定する目標検定処理部4
と、結果を表示する表示器5とから構成される。
The basic configuration of this embodiment is the same as the block diagrams shown in FIGS. 1 to 7, and will be described using the reference numerals in FIG.
A transmitter / receiver 1 for transmitting sound waves into water and receiving the echo signal, an input processing unit 2 for performing beam phasing processing on the received echo signal, converting the received echo signal into a reception signal for each reception beam, and outputting the received signal. The received signal is cut out in a predetermined section, converted into a detection pattern characterized by the spectrum of the received signal, the center of gravity is obtained from the spectrum intensity distribution in the detection pattern, and the Doppler of the detection pattern is obtained from the deviation from the transmission frequency. Is calculated, and the relationship between the detection pattern and a desired output is input to the neural network in which the learned pattern has been learned. A target signal detection processing unit 3 that calculates and outputs a signal level and a distance from a time-series signal of an amplitude value before conversion into a pattern.
And a matrix of the azimuth (reception beam) of the reception beam direction, the distance and the discrimination result from the discrimination results output for each reception beam, and the discrimination results and level distribution characteristics of all reception beams at the same distance. A target verification processing unit 4 for verifying whether or not the determination result determined as the target from the Doppler distribution characteristics is a false alarm (false determination) from a target other than the target.
And a display 5 for displaying the result.

【0036】また、前記入力処理部2は、図2に示す基
本構成を有し、受信ビーム整相処理部21は、送受波器
1の複数個の電気音響変換素子から出力される信号を所
定の方向に対して整相して、受信指向性を有するN個の
受信ビームを形成する。帯域通過フィルタ22は、受信
ビーム整相処理部21により得られる各受信ビーム出力
から受信周波数の帯域の信号を取り出す。A/D変換器
23は、アナログ値の各受信ビーム出力をデジタル値に
変換し、振幅値の時系列信号を出力する。
The input processing section 2 has the basic configuration shown in FIG. 2, and the reception beam phasing processing section 21 converts signals output from a plurality of electroacoustic transducers of the transducer 1 into predetermined signals. To form N reception beams having reception directivity. The band-pass filter 22 extracts a signal in the band of the reception frequency from each reception beam output obtained by the reception beam phasing processing unit 21. The A / D converter 23 converts each received beam output of an analog value into a digital value, and outputs a time-series signal of an amplitude value.

【0037】そして、前記目標信号検出処理部3は、図
3と同様の基本構成を有し前処理部31は、入力処理部
2から出力される振幅値の時系列信号をニューラルネッ
トワーク判別処理部33の入力形式である検出用パター
ンに変換するとともに、検出用パターンにおけるスペク
トル強度分布から重心を求め、発信周波数との偏差から
検出用パターンのドップラを算出する。レべル算出処理
部32は、前処理部31で検出用パターンに変換される
前の信号レべル、及び距離を入力処理部2から出力され
る振幅値の時系列信号から算出する。ニューラルネット
ワーク判別処理部33は、前処理部31から出力される
検出用パターンから、どのような物体から反射されたも
のであるかを判別する。前処理部31、レベル算出処理
部32、ニューラルネットワーク判別処理部33は各受
信ビームそれぞれで処理が行われる。
The target signal detection processor 3 has the same basic configuration as that shown in FIG. 3, and the preprocessor 31 converts the time series signal of the amplitude value output from the input processor 2 into a neural network discriminator. In addition to the conversion into the detection pattern which is the input format of 33, the center of gravity is obtained from the spectrum intensity distribution in the detection pattern, and the Doppler of the detection pattern is calculated from the deviation from the transmission frequency. The level calculation processing unit 32 calculates a signal level before being converted into the detection pattern by the preprocessing unit 31 and a distance from the time series signal of the amplitude value output from the input processing unit 2. The neural network discrimination processing unit 33 discriminates from what object the object is reflected from the detection pattern output from the preprocessing unit 31. The pre-processing unit 31, the level calculation processing unit 32, and the neural network discrimination processing unit 33 perform processing for each of the received beams.

【0038】前記前処理部31は、図4に示す基本構成
を有し周波数変換処理部311は、入力処理部2から出
力される振幅値の時系列信号をs1サンプルずつシフト
させながらnサンプル毎の短時間の区間データに分割
し、この短時間区間データをFFT(高速フーリエ変
換)手法により周波数変換してスペクトルレべルを算出
し、振幅値の時系列データをスペクトルの時系列データ
に変換する。このスペクトルの時系列データの一つ一つ
を同様にフレームと呼ぶ。この変換の際、広帯域にわた
る周波数成分を持つ雑音は、周波数に変換されることに
より雑音の持つエネルギーが各スぺクトルに分散され、
その結果、周波数領域における雑音レべルが低減され信
号対雑音比が改善される。切り出し処理部312は、発
信するパルスの時間幅によって決定される目標の反響信
号長に相当するpフレームの区間をs2フレームずつシ
フトさせながら切り出し、フレーム(時間)、周波数、
スペクトルレベルの3次元のパターンを生成する。
The pre-processing unit 31 has the basic configuration shown in FIG. 4. The frequency conversion processing unit 311 shifts the time series signal of the amplitude value output from the input processing unit 2 by s1 samples every n samples. Is divided into short-time section data, and the short-term section data is frequency-transformed by an FFT (Fast Fourier Transform) method to calculate a spectrum level, and the time series data of the amplitude value is converted into the time series data of the spectrum. I do. Each of the time series data of this spectrum is similarly called a frame. At the time of this conversion, noise having frequency components over a wide band is converted into a frequency, whereby the energy of the noise is dispersed into each spectrum,
As a result, the noise level in the frequency domain is reduced and the signal-to-noise ratio is improved. The cutout processing unit 312 cuts out a section of a p frame corresponding to a target echo signal length determined by a time width of a transmitted pulse while shifting the section by s2 frames, and outputs a frame (time), a frequency,
Generate a three-dimensional pattern at the spectral level.

【0039】ドップラ算出処理部313は、切り出し処
理部312から出力される3次元パターンからp個のフ
レームそれぞれについて最大のスペクトルレべルである
周波数を検出し、検出されたp個の最大スペクトルレベ
ルの周波数値の平均を算出し、発信信号周波数との偏差
から求めた周波数値を前記3次元パターンの持つドップ
ラとする。
The Doppler calculation processing unit 313 detects the frequency that is the maximum spectrum level for each of the p frames from the three-dimensional pattern output from the extraction processing unit 312, and detects the detected maximum p spectrum levels. Is calculated, and the frequency value obtained from the deviation from the transmission signal frequency is defined as the Doppler of the three-dimensional pattern.

【0040】△F = F'− F0 F' = ΣFMAXf/p ここで、FMAXは最大のスペクトルレベルの周波数を
示し、添字fはフレーム、pは3次元パターンを生成し
ているフレームの総数、F’は3次元パターンのスペク
トルの重心、F0は発信信号周波数を示し、△Fは3次
元パターンの持つドップラである。
△ F = F′−F0 F ′ = ΣFMAX f / p where FMAX indicates the frequency of the maximum spectral level, subscript f indicates the frame, p indicates the total number of frames generating the three-dimensional pattern, F ′ is the center of gravity of the spectrum of the three-dimensional pattern, F0 is the transmission signal frequency, and ΔF is the Doppler of the three-dimensional pattern.

【0041】正規化処理部314は、切り出し処理部3
12から出力される3次元パターンのスペクトルレベル
をニューラルネットワーク判別処理部33の入力条件に
合わせるために0〜1の範囲へレべル正規化をする。ス
ペクトルレべルの正規化では、3次元パターン内のスペ
クトルレベルの最大値SMAXを検出し、この最大値に
て各スペクトルレべルを割る。
The normalization processing section 314 includes the cut-out processing section 3
In order to match the spectrum level of the three-dimensional pattern output from 12 with the input condition of the neural network discrimination processing unit 33, level normalization is performed to a range of 0 to 1. In the normalization of the spectrum level, the maximum value SMAX of the spectrum level in the three-dimensional pattern is detected, and each spectrum level is divided by this maximum value.

【0042】A'f b = Af b/SMAX ここで、Aは3次元パターン内のスペクトルレベルを示
し、添字fはフレーム、添字bは周波数を示し、A'は
正規化後のスベクトルレべルを示す。正規化された3次
元パターンを同様に検出用パターンと呼ぶ。
A ′ f b = A f b / SMAX where A indicates the spectral level in the three-dimensional pattern, subscript f indicates the frame, subscript b indicates the frequency, and A ′ indicates the normalized vector level. Is shown. The normalized three-dimensional pattern is similarly called a detection pattern.

【0043】レベル算出処理部32は、図5に示す基本
構成を有し、検波処理部321は、入力処理部2から出
力される振幅値の時系列信号を2乗検波して信号の符号
が全て正となるようにする。切り出し処理部322は、
検波処理部321から出力される検波処理された振幅値
の時系列信号から、発信するパルスの時間幅によってき
まる目標の反響信号長に相当する区間のuサンプルを、
切り出し処理部312で切り出した区間と時間的に同期
するように切り出す。平均算出処理部323は、切り出
し処理部322で切り出された区間の振幅値の平均値を
算出し、これを切り出し処理部322で切り出された区
間のレべルとする。
The level calculation processing section 32 has the basic configuration shown in FIG. 5, and the detection processing section 321 square-detects the time-series signal of the amplitude value output from the input processing section 2 so that the sign of the signal is changed. All must be positive. The cutout processing unit 322
From the time-series signal of the amplitude value subjected to the detection processing output from the detection processing unit 321, u samples of a section corresponding to a target reverberation signal length determined by the time width of a pulse to be transmitted are obtained.
The clipping is performed so as to be temporally synchronized with the section clipped by the clipping processing unit 312. The average calculation processing unit 323 calculates the average value of the amplitude values of the sections cut out by the cutout processing unit 322, and sets this as the level of the section cut out by the cutout processing unit 322.

【0044】S = Σz/u ここで、zは検波処理後の振幅値を示し、Sはuサンプ
ル分の切り出し区間における振幅値の平均である。
S = Σz / u Here, z indicates the amplitude value after the detection processing, and S is the average of the amplitude values in the cutout section for u samples.

【0045】距離算出処理部324は、切り出し処理部
322で切り出された区間の1サンプル目の信号の距離
を算出する。
The distance calculation processing section 324 calculates the distance of the signal of the first sample in the section cut out by the cut-out processing section 322.

【0046】R =(C/2)×(Pt/Fs) ここで、Cは水中における音速、Fsはサンプリング周
波数、Ptはパルスを発信してからの切り出し区間の1
サンプル目のデータまでのサンプリングカウント値を示
し、Rは距離である。
R = (C / 2) × (Pt / Fs) where C is the sound velocity in water, Fs is the sampling frequency, and Pt is one of the cut-out sections after the pulse is transmitted.
A sampling count value up to the data of the sample is shown, and R is a distance.

【0047】そして、ニューラルネットワーク判別処理
部33は、図6の示す基本構成を有し、3層(入力層、
中間層、出力層)の階層型で、各層間のユニットは相互
に結合されている。ただし、ニューラルネットワークの
構成はこれに限定されたものではない。ニューラルネッ
トワークを判別回路として使用するためには事前に既知
の学習パターンによるニューラルネットワークの学習が
必要である。学習パターンの作成は、実際の目標に対す
る複数のデータを使用して、前記の入力処理部2、前処
理部31までの処理を通して得られる検出用パターンを
目標と目標以外の2つのパターンに分類して作成する。
この学習用パターンを使用して、目標の検出用パターン
が入力層に入力された場合、出力層の目標に割り当てた
ユニットに1、目標以外に割り当てたユニットに0が出
力されるように学習する。また、目標以外の検出用パタ
ーンが入力層に入力された場合、出力層の目標に割り当
てたユニットに0、目標以外に割り当てたユニットに1
が出力されるように学習する。学習手法には公知のバッ
クプロパゲーション法を使用する。ニューラルネットワ
ーク判別処理部33は、前記の学習方法により学習済み
のニューラルネットワークに、前処理部31から出力さ
れる検出用パターンを入力し、この検出用パターンが目
標であるか、目標以外であるかを判別し、結果を出力す
る。ここで、ニューラルネットワークの出力層の各ユニ
ットの出力は、0〜1のアナログ量となるため以下の判
別条件を使用する。
The neural network discrimination processing unit 33 has the basic configuration shown in FIG. 6 and has three layers (input layer,
The intermediate layer and the output layer are of a hierarchical type, and the units between the respective layers are mutually connected. However, the configuration of the neural network is not limited to this. In order to use a neural network as a discriminating circuit, it is necessary to learn a neural network using a known learning pattern in advance. The learning pattern is created by using a plurality of data for an actual target and classifying a detection pattern obtained through the processing up to the input processing unit 2 and the preprocessing unit 31 into two patterns other than the target and the target. To create.
Using this learning pattern, when a target detection pattern is input to the input layer, learning is performed so that 1 is output to a unit allocated to the target in the output layer and 0 is output to a unit allocated to a target other than the target. . When a detection pattern other than the target is input to the input layer, 0 is assigned to the unit assigned to the target in the output layer, and 1 is assigned to the unit assigned to other than the target.
Is learned so that is output. A known back propagation method is used as a learning method. The neural network discrimination processing unit 33 inputs the detection pattern output from the preprocessing unit 31 to the neural network that has been learned by the learning method, and determines whether the detection pattern is a target or a target other than the target. And outputs the result. Here, since the output of each unit in the output layer of the neural network has an analog amount of 0 to 1, the following determination condition is used.

【0048】 X > Y かつ、X−Y>0.4 なら、目標 X < Y かつ、Y−X>0.4 なら、目標以外 上記条件以外 なら、目標以外 ここで、Xはニューラルネットワーク出力層の目標に割
り当てたユニットの出力値、Yはニューラルネットワー
ク出力層の目標以外に割り当てたユニットの出力値とす
る。
If X> Y and XY> 0.4, the target is X <Y and YX> 0.4, other than the target If the above conditions are not satisfied, the target is not the target Here, X is the neural network output layer Let Y be the output value of the unit assigned to the target, and let Y be the output value of the unit assigned to other than the target in the neural network output layer.

【0049】次に、前記目標検定処理部4は、図6と同
様の基本構成を有し、マトリクス処理部41は、目標信
号検出処理部3から出力される各受信ビームにおける判
別結果から、方位(受信ビーム)距離、判別結果(目標
なら〇、目標以外なら×)のマトリクスを作成し、目標
と判別された判別結果が含まれる距離における各受信ビ
ームの判別結果、信号レベル、ドップラを出力する。
Next, the target verification processing unit 4 has the same basic configuration as that of FIG. 6, and the matrix processing unit 41 determines the azimuth based on the discrimination result of each received beam output from the target signal detection processing unit 3. (Received beam) Creates a matrix of distance and discrimination result (〇 for target, x for non-target), and outputs the discrimination result, signal level, and Doppler of each reception beam at the distance including the discrimination result determined as the target. .

【0050】目標検出数判定処理部42は、マトリクス
処理部41から出力される同じ距離における各受信ビー
ムの判別結果から、目標と判別された結果の合計数が、
目標からの高S/N比の反響信号を受信して複数のビー
ムに信号がもれこむときの事を考慮して設定したしきい
値を越える場合、この目標と判別された結果を全て誤警
報と判定する。
The target detection number determination processing section 42 calculates the total number of the results determined as the target from the determination results of the respective reception beams at the same distance output from the matrix processing section 41, as follows:
If a threshold value set in consideration of a case where a high S / N ratio echo signal is received from a target and a signal leaks into a plurality of beams is exceeded, all results determined as the target are erroneous. Judge as an alarm.

【0051】 D ≧ L1 なら、判別結果は全て誤警報 D < L1 なら、判別結果は有効 ここで、Dは目標と判別された結果の受信ビームの合計
数、L1はしきい値を示す。これは、一般的に海底や海
面等の一様に分布する物体から反射された反響信号は、
方位方向に広範囲に分布するためである。
If D ≧ L1, the discrimination results are all false alarms. If D <L1, the discrimination result is valid. Here, D indicates the total number of reception beams as a result of discrimination as a target, and L1 indicates a threshold value. This is because the echo signal reflected from a uniformly distributed object such as the sea floor or the sea surface is
This is because it is widely distributed in the azimuth direction.

【0052】レベル判定処理部43は、マトリクス処理
部41から出力される各受信ビームのレべルの平均値を
算出し、この平均値で各受信ビームのレベル値を割った
後、対数値を算出する。
The level judgment processing unit 43 calculates the average value of the level of each reception beam output from the matrix processing unit 41, divides the level value of each reception beam by this average value, and calculates the logarithmic value. calculate.

【0053】 En = 10logS/μ μ = ΣS/N ここで、μは各受信ビームのレべルSの平均値、Nは受
信ビーム総数を示す。
En = 10 log S / μ μ = ΣS / N Here, μ indicates the average value of the level S of each reception beam, and N indicates the total number of reception beams.

【0054】このようにして求めた値Enに対して、次
のようなしきい値処理を行う。
The following threshold processing is performed on the value En obtained in this manner.

【0055】 En < L2 なら、判別結果は全て誤警報 En ≧ L2 かつ、nE < L3 なら、判別結果
は有効 ここで、L2は対数値に対し設定したしきい値、L3は
L2をこえる信号を含むビームの範囲に対し設定したし
きい値、nEはしきい値L2をこえたビームが連続する
数を示す。
If En <L2, the discrimination results are all false alarms. En ≧ L2, and if nE <L3, the discrimination results are valid. Here, L2 is a threshold value set for the logarithmic value, and L3 is a signal exceeding L2. The threshold value nE set for the range of the included beams indicates the number of continuous beams exceeding the threshold value L2.

【0056】ドップラ判定処理部44は、マトリクス処
理部41から出力される各受信ビームのドップラの絶対
値を算出し、1を加えた後、対数値を算出する。(1を
加えるのは対数値が負の無限大になるのを防ぐことを目
的としている。) G'n = 10log(│Gn│+1) ここで、Gは判別結果のドップラを示し、添字nは受信
ビーム番号を示す。このようにして求めた値G’に対し
て、次のようなしきい値処理を行う。
The Doppler determination processing section 44 calculates the absolute value of the Doppler of each reception beam output from the matrix processing section 41, adds 1, and then calculates the logarithmic value. (The purpose of adding 1 is to prevent the logarithmic value from becoming negative infinity.) G′n = 10log (│Gn│ + 1) Here, G indicates the Doppler of the determination result, and the suffix n Indicates a reception beam number. The following threshold processing is performed on the value G ′ obtained in this manner.

【0057】 G'n < L4 なら、判別結果は全て誤警報 G'n ≧ L4 かつ、nG < L3 なら、判別結
果は有効 ここで、L4はしきい値、nGはしきい値L4をこえた
ビームが連続する数を示す。
If G′n <L4, all of the determination results are false alarms. If G′n ≧ L4 and nG <L3, the determination result is valid. Here, L4 exceeds the threshold and nG exceeds threshold L4. Indicates the number of consecutive beams.

【0058】総合判定処理部45は、目標検出数判定処
理部42、レベル判定処理部43、ドップラ判定処理部
44の結果から、次のような条件を満たすデータを目標
以外からの反響信号である誤警報と判定する。
Based on the results of the target detection number determination processing unit 42, the level determination processing unit 43, and the Doppler determination processing unit 44, the overall determination processing unit 45 is data that satisfies the following conditions as echo signals from sources other than the target. Judge as false alarm.

【0059】1)目標検出数判定処理部42の結果が、
誤警報の時。
1) The result of the target detection number determination processing section 42 is
At the time of false alarm.

【0060】2)目標検出数判定処理部42の結果は、
誤警報ではないが、レべル判定処理部43、ドップラ判
定処理部44の両方の結果が誤警報である時。
2) The result of the target detection number determination processing unit 42 is
When there is no false alarm, but the result of both the level determination processing unit 43 and the Doppler determination processing unit 44 is a false alarm.

【0061】表示器5は、目標検出処理部4の結果を表
示する。
The display 5 displays the result of the target detection processing section 4.

【0062】以上、アクティブソーナに適用した例によ
り本実施の形態をより具体的に説明したが、このような
信号処理方法ないし動作は電磁波を用いるものにも適用
できることはいうまでもない。
Although the present embodiment has been described in more detail with reference to an example applied to an active sonar, it goes without saying that such a signal processing method or operation can be applied to a device using electromagnetic waves.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明によれば、各受信ビームにおける
目標信号検出処理の判別結果を複数の受信ビームで総合
判断するように統合する構成とすることにより、目標以
外からの反響信号の持つ特徴を検出することができるの
で、目標以外からの反響信号を目標からのものとして判
別してしまう誤警報(誤判定)を少なくすることができ
る。
According to the present invention, the characteristic of the echo signal from a source other than the target is obtained by integrating the determination result of the target signal detection processing for each of the received beams so as to make a comprehensive determination using a plurality of received beams. Can be detected, so that false alarms (erroneous determinations) in which reverberation signals from sources other than the target are determined to be from the target can be reduced.

【0064】[0064]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1における入力処理部の構成の一例を表すブ
ロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an input processing unit in FIG.

【図3】図1における目標信号検出処理部の構成の一例
を表すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a target signal detection processing unit in FIG.

【図4】図3における前処理部の構成の一例を表すブロ
ック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a preprocessing unit in FIG.

【図5】図3におけるレべル算出処理部の構成の一例を
表すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a level calculation processing section in FIG.

【図6】図3におけるニューラルネットワーク判別処理
部の構成の一例を表すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a neural network determination processing section in FIG.

【図7】図1における目標検定処理部の構成の一例を表
すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a target verification processing section in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 送受波器 2 入力処理部 3 目標信号検出処理部 4 目標検定処理部 5 表示器 21 受信ビーム整相処理部 22 帯域通過フィルタ 23 A/D変換器 31 前処理部 32 レベル算出処理部 33 ニューラルネットワーク判別処理部 41 マトリクス処理部 42 目標検出数判定処理部 43 レベル判定処理部 44 ドップラ判定処理部 45 総合判定処理部 311 周波数変換処理部 312 切り出し処理部 313 ドップラ算出処理部 314 正規化処理部 321 検波処理部 322 切り出し処理部 323 平均算出処理部 324 距離算出処理部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transceiver 2 Input processing part 3 Target signal detection processing part 4 Target verification processing part 5 Display 21 Receive beam phasing processing part 22 Bandpass filter 23 A / D converter 31 Preprocessing part 32 Level calculation processing part 33 Neural Network determination processing unit 41 Matrix processing unit 42 Target detection number determination processing unit 43 Level determination processing unit 44 Doppler determination processing unit 45 Total determination processing unit 311 Frequency conversion processing unit 312 Cutout processing unit 313 Doppler calculation processing unit 314 Normalization processing unit 321 Detection processing unit 322 Cutout processing unit 323 Average calculation processing unit 324 Distance calculation processing unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−325182(JP,A) 特開 平9−281223(JP,A) 特開 平6−43238(JP,A) 特開 平5−297114(JP,A) 特開 平4−1586(JP,A) 特開 平7−44517(JP,A) 特開 平7−44516(JP,A) 特許2806814(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 7/00 - 7/64 G01S 13/00 - 15/96 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-9-325182 (JP, A) JP-A-9-281223 (JP, A) JP-A-6-43238 (JP, A) 297114 (JP, A) JP-A-4-1586 (JP, A) JP-A-7-44517 (JP, A) JP-A-7-44516 (JP, A) Patent 2806814 (JP, B2) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) G01S 7/00-7/64 G01S 13/00-15/96

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 音波や電磁波を発信し、その発信信号に
対する目標からの反響信号を検出する目標信号検出方法
において、受信信号にビーム整相処理を施し各受信ビー
ム毎の時系列信号を出力する第1のステップと、前記時
系列信号をスペクトルの時系列データに変換した後、目
標の反響信号の長さに相当する区間を切り出して検出用
パターンを生成し、この検出用パターンから目標からの
反響信号か否かの判別結果を出力するとともに、前記切
り出しの区間の信号の距離、信号レべル及びドップラを
出力する第2のステップと、第2のステップの出力に基
づき、方位(受信ビーム)と距離と判別結果のマトリク
スを形成し、距離別に全受信ビームにおける判別結果と
そのレベル分布特性、ドップラ分布特性から目標以外の
信号のもつ特性を検出し、判定結果を誤判定か否か検定
する第3のステップとを含むことを特徴とする目標信号
検出方法。
In a target signal detection method for transmitting a sound wave or an electromagnetic wave and detecting a reverberation signal from a target corresponding to the transmitted signal, a received signal is subjected to beam phasing processing, and a time-series signal for each received beam is output. In the first step, after converting the time-series signal into time-series data of a spectrum, a section corresponding to the length of the target reverberation signal is cut out to generate a detection pattern, and a detection pattern from the target is generated from the detection pattern. A second step of outputting a determination result as to whether or not the signal is an echo signal and outputting a signal distance, a signal level, and a Doppler of the section of the cutout, and an azimuth (receiving beam) based on the output of the second step. ) And a matrix of the distance and the discrimination result, and the discrimination result of all received beams and the level distribution characteristics and Doppler distribution characteristics of each reception distance are used to detect the characteristics of signals other than the target for each distance. And a third step of testing whether the determination result is an erroneous determination.
【請求項2】 前記第2のステップは、前記第1のステ
ップの各受信ビーム毎の前記時系列信号を時系列に短時
間の区間データに分割し、該区間データから順次スペク
トルレベルを求めるステップと、前記短時間区間毎のス
ペクトルの時系列データを発信信号の幅によって決定さ
れる目標の反響信号長に相当する区間切り出して、周波
数、フレーム(時間)及びスペクトルレベルの3次元パ
ターンを生成するステップと、前記3次元パターンの各
フレームにおいて最大スペクトルレベルの周波数の重心
を算出して、発信信号の周波数との偏差から前記3次元
パターンのドップラを算出するステップと、前記3次元
パターンのスぺクトルレべルを所定範囲に正規化して検
出用パターンとするステップと、前記検出用パターンを
学習済みニューラルネットワークにより目標からの反響
信号か否かを判別するステップと、前記第1のステップ
の各受信ビームにおける前記時系列信号の検波出力を算
出するステップと、前記検波出力を発信信号の幅によっ
て決定される目標の反響信号長に相当する区間切り出す
ステップと、前記切り出された区間の信号のレベルの平
均を算出し前記切り出し区間の信号レべルとするステッ
プと、前記切り出し区間の信号の距離を算出するステッ
プとを含むことを特徴とする前記請求項1記載の目標信
号検出方法。
2. The second step is a step of dividing the time-series signal for each reception beam in the first step into time-series short-term data in a time-series manner and sequentially obtaining a spectrum level from the section data. And extracting the time-series data of the spectrum for each short time section into sections corresponding to the target reverberation signal length determined by the width of the transmission signal, and generating a three-dimensional pattern of frequency, frame (time) and spectrum level. Calculating the center of gravity of the frequency of the maximum spectral level in each frame of the three-dimensional pattern, and calculating the Doppler of the three-dimensional pattern from the deviation from the frequency of the transmitted signal; Normalizing the vector to a predetermined range to obtain a detection pattern; and A step of determining whether or not the signal is an echo signal from a target by a network; a step of calculating a detection output of the time-series signal in each of the reception beams in the first step; and the detection output is determined by a width of a transmission signal. Clipping a section corresponding to the target echo signal length, calculating the average of the signal level of the clipped section and setting the signal level of the clipped section, and calculating the signal distance of the clipped section 2. The target signal detecting method according to claim 1, further comprising the step of:
【請求項3】 前記第3のステップは、前記第2のステ
ップから出力される各受信ビームにおける判別結果、信
号の距離、信号レベル、ドップラを入力し、方位(受信
ビーム)、距離及び判別結果のマトリクスを形成し、距
離毎に全受信ビームの判別結果から目標と判別された結
果の合計数を求めるステップと、前記マトリクスから距
離毎に全受信ビームの信号レべルに対してしきい値処理
を行うステップと、前記マトリクスから距離毎に全受信
ビームのドップラに対してしきい値処理を行うステップ
と、前記目標と判別された結果の合計数と、前記信号レ
ベルに対して行われたしきい値処理の結果と、前記ドッ
プラに対して行われたしきい値処理の結果から、目標か
らの反響信号と判別された前記判別結果が誤判別か否か
しきい値処理により検定するステップとを含むことを特
徴とする前記請求項1又は2記載の目標信号検出方法。
3. The third step is to input a discrimination result, a signal distance, a signal level, and a Doppler in each reception beam output from the second step, and to input an azimuth (reception beam), a distance and a discrimination result. Forming a matrix, and calculating the total number of results determined as targets from the results of determination of all received beams for each distance; and a threshold value for the signal level of all received beams for each distance from the matrix. Performing a process, performing a threshold process on the Doppler of all received beams for each distance from the matrix, performing a process on the total number of results determined as the target, and the signal level. From the result of the threshold processing and the result of the threshold processing performed on the Doppler, the threshold processing determines whether or not the determination result determined as an echo signal from the target is an erroneous determination. 3. The target signal detecting method according to claim 1, further comprising a step of performing a test.
【請求項4】 音波や電磁波を発信し、その反響信号を
受信し目標からの信号を検出する目標信号検出装置にお
いて、受信した反響信号にビーム整相処理を行い、各受
信ビーム毎の受信信号に変換する入力処理部と、前記受
信信号を所定の区間切り出し受信信号のスペクトルによ
り特徴づけられる検出用パターンに変換し、前記検出用
パターンから目標からの反響信号か否かの判別結果を出
力するニューラルネットワークと、前記所定の区間の受
信信号から、前記検出用パターンのドップラを算出する
ドップラ算出処理部と、信号レべル及び距離を算出する
レベル算出処理部と、受信ビームの方位、距離及び判別
結果のマトリクスを形成し同一距離における全受信ビー
ムの判別結果とレべル分布特性及びドップラ分布特性か
ら目標からの反響信号として判別された前記判別結果が
誤判別か否か検定する目標検定処理部とを有することを
特徴とする目標信号検出装置。
4. A target signal detection device for transmitting a sound wave or an electromagnetic wave, receiving a reverberation signal thereof and detecting a signal from a target, performs beam phasing processing on the received reverberation signal, and receives a reception signal for each reception beam. An input processing unit that converts the received signal into a detection pattern characterized by the spectrum of the reception signal cut out from a predetermined section, and outputs a determination result as to whether or not the signal is an echo signal from a target from the detection pattern. A neural network, a Doppler calculation processing unit that calculates Doppler of the detection pattern from a reception signal of the predetermined section, a level calculation processing unit that calculates a signal level and a distance, an azimuth, a distance and a reception beam of a reception beam. A matrix of the discrimination results is formed, and the echo from the target is determined based on the discrimination results of all received beams at the same distance and the level distribution characteristics and Doppler distribution characteristics. A target test processing unit for testing whether or not the result of the discrimination determined as a signal is an erroneous discrimination.
【請求項5】 音波や電磁波を発信し、その反響信号を
受信し目標からの信号を検出する目標信号検出装置にお
いて、受信した反響信号にビーム整相処理を行い各受信
ビーム毎の受信信号に変換する入力処理部と、前記受信
信号を所定の区間切り出し受信信号のスペクトルにより
特徴づけられる検出用パターンに変換し、前記検出用パ
ターンから目標からの反響信号か否かの判別結果を出力
するニューラルネットワークと、前記所定の区間の受信
信号から、前記検出用パターンのドップラを算出するド
ップラ算出処理部と、信号レべル及び距離を算出するレ
ベル算出処理部と、受信ビームの方位、距離及び判別結
果のマトリクスを形成するマトリクス処理部と、前記マ
トリクスに基づき、距離毎の目標と判別された結果の合
計数を求める目標検出数判定処理部と、距離毎の全受信
ビームの信号レべルのしきい値処理を行うレベル判定処
理部と、距離毎の全受信ビームのドップラのしきい値処
理を行うドップラ判定処理部と、前記各しきい値処理の
結果から目標からの反響信号と判別された前記判別結果
が誤判別か否かを検定する総合判定処理部とを有するこ
とを特徴とする目標信号検出装置。
5. A target signal detecting device for transmitting a sound wave or an electromagnetic wave, receiving a reverberation signal thereof, and detecting a signal from a target, performs beam phasing processing on the received reverberation signal, and generates a reception signal for each reception beam. An input processing unit for converting, and a neural network that converts the received signal into a detection pattern characterized by the spectrum of the received signal cut out from a predetermined section, and outputs a determination result as to whether or not the signal is an echo signal from a target from the detection pattern. A network, a Doppler calculation processing unit that calculates Doppler of the detection pattern from the reception signal of the predetermined section, a level calculation processing unit that calculates a signal level and a distance, and an azimuth, a distance, and a discrimination of a reception beam. A matrix processing unit that forms a matrix of results; and a target detection unit that calculates a total number of results determined as targets for each distance based on the matrix. Number-of-output determination processing unit, a level determination processing unit that performs threshold processing of signal levels of all received beams for each distance, and a Doppler determination processing unit that performs threshold processing of Doppler of all received beams for each distance A target signal detection device comprising: a total determination processing unit that tests whether or not the determination result determined as a reverberation signal from a target based on a result of each of the threshold value processing is an erroneous determination.
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