DE112014007272T5

DE112014007272T5 - Wellenform-schätzvorrichtung und wellenform-schätzverfahren

Info

Publication number: DE112014007272T5
Application number: DE112014007272.9T
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Yokoyama; Hiroshi Kameda; Hiroshi Sakamaki; Takafumi Nagano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2034-12-20
Also published as: DE112014007272B4; US20170307750A1; US9857460B2; WO2016098250A1

Abstract

Eine Wellenform-Schätzvorrichtung enthält: Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 11 und 12, die eine Nachlauffilterverarbeitung bei Beobachtungswerten unter Verwendung von Nachlauffiltern mit unterschiedlichen Bewegungsschwankungen durchführen; und eine Filterausgangs-Auswahleinheit 14, die eine regelmäßige Wellenformkomponente, die von der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 vorhergesagt wurde, in einem unregelmäßigen Abschnitt auswählt und eine regelmäßige Wellenformkomponente, die von der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 vorhergesagt wurde, in einem regelmäßigen Abschnitt auswählt. Eine Restverarbeitungseinheit 16 berechnet einen Rest zwischen von einer Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogenen Beobachtungswerten und einer von der Filterausgangs-Auswahleinheit 14 ausgewählten regelmäßigen Wellenformkomponente. Eine Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen bestimmt, ob der Rest eine unregelmäßige Wellenformkomponente ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wellenform-Schätzvorrichtung und ein Wellenform-Schätzverfahren, die in einem Signal enthaltene regelmäßige Wellenformkomponenten und unregelmäßige Wellenformkomponenten identifizieren.
Stand der Technik
Es gibt eine Wellenform-Schätzvorrichtung, die eine Eingabe von tatsächlichen Messdaten, die regelmäßige Wellenformkomponenten und unregelmäßige Wellenformkomponenten enthalten, empfängt, die regelmäßigen Wellenformkomponenten, die als ein Trend der tatsächlichen Messdaten dienen, schätzt und eine Differenz zwischen den tatsächlichen Messdaten und den regelmäßigen Wellenformkomponenten berechnet, wodurch die unregelmäßigen Wellenformkomponenten geschätzt werden.
Eine derartige Wellenform-Schätzvorrichtung kann die regelmäßigen Wellenformkomponenten und die unregelmäßigen Wellenformkomponenten, die in den tatsächlichen Messdaten enthalten sind, identifizieren.
Beispielsweise können in einem Fall, in welchem die tatsächlichen Messdaten ein Signal sind, das regelmäßige Wellenformkomponenten mit langer Periode, die durch Ebbe und Flut bewirkt werden (nachfolgend als „Gezeiten-Komponenten” bezeichnet) und unregelmäßige Wellenformkomponenten mit kurzer Periode, die durch einen Tsunami bewirkt werden (nachfolgend „Tsunami-Komponenten” bezeichnet) enthält, durch Vorhersagen der regelmäßigen Gezeiten-Komponenten, die als ein Trend der tatsächlichen Messdaten dienen, und Erhalten einer Differenz zwischen dem vorhergesagten Wert und den tatsächlichen Messdaten die unregelmäßigen Tsunami-Komponenten herausgezogen werden.
Bei der Verarbeitung zur Erfassung eines Tsnunamis wird, wenn die herausgezogenen Tsunami-Komponenten größer als ein voreingestellter Schwellenwert sind, bestimmt, dass die tatsächlichen Messdaten das Vorhandensein eines Tsunamis zeigen.
Hier können die regelmäßigen Gezeiten-Komponenten anhand eines astronomischen Gezeitenpegels vorhergesagt werden, und der astronomische Gezeitenpegel ist ein vorhergesagter Wert eines Gezeitenpegels, der durch Analysieren von in der Vergangenheit erhaltenen Gezeitenpegeldaten berechnet wird.
Jedoch kann, während der astronomische Gezeitenpegel in einer Gezeitenmessstation, die in einem vorbestimmten Standardhafen vorgesehen ist, berechnet werden kann, dieser nicht an einem Punkt berechnet werden, an dem eine Gezeitenmessstation nicht vorhanden ist.
Somit werden in der in dem folgenden Patentdokument 1 offenbarten Wellenform-Schätzvorrichtung durch Identifizieren von Komponenten mit einer Periode, die gleich einem oder größer als ein Schwellenwert ist, als eine Änderung des Wasserpegels, die durch die Gezeiten bewirkt wird, Gezeiten-Komponenten, die auf eine durch Ebbe und Flut bewirkte Änderung des Wasserpegels bezogen sind, aus tatsächlichen Messdaten herausgezogen.
Das Herausziehen von Gezeiten-Komponenten wird realisiert, indem eine auf einer Fourier-Transformation basierende Filterverarbeitung unter Verwendung einer bestimmten Periode, die als ein Schwellenwert dient, als ein numerisches Filter realisiert.
Ein Tsunami kann hierdurch sogar an einem Punkt erfasst werden, an dem eine Gezeitenmessstation nicht vorhanden ist.
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentdokument 1: JP 2012467950 A (Absätze [0033] bis [0034]).

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Da eine herkömmliche Wellenform-Schätzvorrichtung die vorbeschriebene Konfiguration hat, variieren eine Periode und eine Amplitude von tatsächlichen Messdaten gemäß dem Einfluss von kalter Strömung, warmer Strömung, Bewegungsschwankung, Küstenströmung und dergleichen, abgesehen von den Gezeiten. Somit wird, selbst wenn vorhergesagte Werte von Gezeitenkomponenten durch Durchführen der auf einer Fourier-Transformation basierenden Filterverarbeitung berechnet werden, die Vorhersage von Werten von Gezeiten-Komponenten gegenüber den tatsächlichen Messdaten verzögert. Daher besteht das Problem, dass Gezeitenkomponenten nicht korrekt vorhergesagt werden können, und Tsunami-Komponenten nicht korrekt erfasst werden können.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das vorbeschriebene Problem zu lösen, und es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wellenform-Schätzvorrichtung und ein Wellenform-Schätzverfahren zu erhalten, die in einem Signal enthaltene unregelmäßige Wellenformkomponenten korrekt erfassen können.
Lösung des Problems
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Wellenform-Schätzvorrichtung: Eine Beobachtungswert-Extraktionseinheit, die aus einem Signal, das von einem Beobachtungsziel abgestrahlt oder reflektiert wurde, Zeitreihen-Beobachtungswerte des Beobachtungsziels herauszieht; eine erste Nachlauffiltereinheit, die eine regelmäßige Wellenformkomponente, die in den Beobachtungswerten enthalten ist, vorhersagt durch Durchführen einer Nachlauffilter-Verarbeitung bei den Zeitreihen-Beobachtungswerten; eine zweite Nachlauffiltereinheit, die eine regelmäßige Wellenformkomponente, die in den Beobachtungswerten enthalten ist, vorhersagt durch Durchführen einer Nachlauffilterverarbeitung bei den Zeitreihen-Beobachtungswerten unter Verwendung eines Nachlauffilters mit einer größeren Bewegungsschwankung als der Bewegungsschwankung eines Nachlauffilters, das bei der Nachlauffilterverarbeitung durch die erste Nachlauffiltereinheit verwendet wird, hat; eine Identifizierungseinheit für einen unregelmäßigen Abschnitt, die einen unregelmäßigen Abschnitt, der ein Abschnitt enthaltend eine unregelmäßige Wellenformkomponente ist, unter den Zeitreihen-Beobachtungswerten identifiziert; eine Auswahleinheit, die eine regelmäßige Wellenformkomponente, die von der ersten Nachlauffiltereinheit vorhergesagt wurde, in dem unregelmäßigen Abschnitt auswählt, und eine regelmäßige Wellenformkomponente, die durch die zweite Nachlauffiltereinheit vorhergesagt wurde, in einem Abschnitt, der ein anderer als der unregelmäßige Abschnitt ist, unter regelmäßigen Wellenformkomponenten, die durch die erste und die zweite Nachlauffiltereinheit vorhergesagt wurden, auswählt; und eine Bestimmungseinheit für unregelmäßige Wellenformen zum Bestimmen, ob ein Rest zwischen Beobachtungswerten, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit herausgezogen wurden, und eine regelmäßige Wellenformkomponente, die von der Auswahleinheit ausgewählt wurde, eine unregelmäßige Wellenformkomponente ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung führen die erste und die zweite Nachlauffiltereinheit eine Nachlauffilterverarbeitung bei Beobachtungswerten durch, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit unter Verwendung von Nachlauffiltern mit verschiedenen Bewegungsschwankungen herausgezogen wurden. die Auswahleinheit wählt eine regelmäßige Wellenformkomponente aus, die durch die erste Nachlauffiltereinheit in dem unregelmäßigen Abschnitt, der durch die Identifizierungseinheit für einen unregelmäßigen Abschnitt identifiziert wurde, vorhergesagt wurde, und wählt eine regelmäßige Wellenformkomponente aus, die durch die zweite Nachlauffiltereinheit in einem Abschnitt, der ein anderer als der unregelmäßige Abschnitt ist, vorhergesagt wurde, aus regelmäßigen Wellenform-Komponenten, die durch die erste bzw. zweite Nachlauffiltereinheit vorhergesagt wurden, aus. Die Bestimmungseinheit für unregelmäßige Wellenformen bestimmt, ob ein Rest zwischen Beobachtungswerten, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit herausgezogen wurden, und einer regelmäßigen Wellenformkomponente, die durch die Auswahleinheit herausgezogen wurde, eine unregelmäßige Wellenformkomponente ist. Gemäß der vorgenannten Konfiguration kann eine in einem Signal enthaltene unregelmäßige Wellenformkomponente korrekt erfasst werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Wellenform-Schätzvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
2 ist ein Hardware-Konfigurationsdiagramm in einem Fall, in welchem die Wellenform-Schätzvorrichtung durch einen Computer gebildet ist;
3 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Identifizierungseinheit 13 für einen unregelmäßigen Abschnitt der Wellenform-Schätzvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung einer Erkennungseinheit 23 für die Startposition eines unregelmäßigen Abschnitts der Wellenform-Schätzvorrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
5 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung einer Erkennungseinheit 25 für die Endposition eines unregelmäßigen Abschnitts der Wellenform-Schätzvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
6 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung einer Filterausgangs-Auswahleinheit 14 der Wellenform-Schätzvorrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
7 ist ein erläuterndes Diagramm, das Zeitreihen-Beobachtungswerte, die durch eine Beobachtungswert-Extraktionseinheit herausgezogen wurden, für jede Bereichszelle eines zweidimensionalen Raums illustriert;
8 ist ein erläuterndes Diagramm, das die durch einen Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 bei Beobachtungswerten durchgeführte Nachlauf-Filterverarbeitung illustriert;
9 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Größe eines Rests e_k, die durch eine Restberechnungseinheit 21 berechnet wurde, als Zeitseriendaten illustriert;
10 ist ein erläuterndes Diagramm, das Zeitseriendaten eines vorgesagten Werts (regelmäßige Wellenformkomponente), der von der Filterausgangs-Auswahleinheit 14 ausgewählt wurde, illustriert;
11 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Wellenform-Schätzvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
12 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Nachlauffilterverarbeitungseinheit 31 der Wellenform-Schätzvorrichtung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
13 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 32 der Wellenform-Schätzvorrichtung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
14 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Wellenform-Schätzvorrichtung nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
15 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 41 der Wellenform-Schätzvorrichtung nach dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
16 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 42 der Wellenform-Schätzvorrichtung nach dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
17 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Wellenform-Schätzvorrichtung nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
18 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 51 der Wellenform-Schätzvorrichtung nach dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
19 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 52 der Wellenform-Schätzvorrichtung nach dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
20 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Historie von TQ-Werten illustriert;
21 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Wellenform-Schätzvorrichtung nach einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
22 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Identifizierungseinheit 60 für unregelmäßige Abschnitte der Wellenform-Schätzvorrichtung nach dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
23 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Wellenform-Schätzvorrichtung nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert; und
24 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel für eine herausgezogene Schleppe einer unregelmäßigen Wellenformkomponente illustriert.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Um die vorliegende Erfindung im Einzelnen zu erläutern, werden einige Ausführungsbeispiele zur Durchführung der vorliegenden Erfindung nachfolgend gemäß den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Wellenform-Schätzvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert.
In 1 führt eine Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 eine Verarbeitung des Erfassens unter Verwendung beispielsweise eines Radars, eines optischen Sensors, eines Infrarotsensors für jede Bereichszelle in einem zweidimensionalen Raum einer Bereichsrichtung und einer Azimutrichtung eines ausgestrahlten oder von einem Beobachtungsziel reflektierten Signals in einer entsprechenden Bereichszelle durch. Die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 führt eine vorbestimmte Signalverarbeitung des erfassten Signals durch, wodurch Zeitserien-Beobachtungswerte des Beobachtungsziels herausgezogen werden.
Die Zeitserien-Beobachtungswerte (Zeitseriendaten), die von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, werden grob in einen regelmäßigen Abschnitt, der nur regelmäßige Wellenformkomponenten enthält, und einen unregelmäßigen Abschnitt, der sowohl regelmäßige Wellenformkomponenten als auch unregelmäßige Wellenformkomponenten enthält, geteilt.
Eine Bereichszellen-Wellenform-Schätzeinheit 2 führt eine Verarbeitung zum Identifizieren von regelmäßigen Wellenformkomponenten und unregelmäßigen Wellenformkomponenten, die in den von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogenen Beobachtungswerten enthalten sind, für jede Bereichszelle in dem zweidimensionalen Raum durch.
Eine Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11, in der ein Nachlauffilter (zum Beispiel ein lineares Filter der kleinsten Quadrate, ein α–β-Filter, ein Kalman-Filter usw.) implementiert ist, führt eine Nachfolgefilterverarbeitung bei durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogenen Beobachtungswerten unter Verwendung des Nachlauffilters durch, sagt eine in den Beobachtungswerten enthaltene, regelmäßige Wellenkomponente voraus, und gibt einen vorhergesagten Wert, der eine regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, zu einer Filterausgangs-Auswahleinheit 14 aus. Hier bildet die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 eine erste Nachlauffiltereinheit.
In einer Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 ist ein Nachlauffilter mit einer größeren Bewegungsschwankung als der des Nachlauffilters (zum Beispiel eines linearen Filters der kleinsten Quadrate, eines α–β-Filters, eines Kalman-Filters usw.), das durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 implementiert ist, hat, implementiert. Die Nachlauf-Filter-Verarbeitungseinheit 12 führt eine Nachlauffilterverarbeitung bei Beobachtungswerten, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, unter Verwendung des Nachlauffilters durch, sagt eine regelmäßige Wellenformkomponente vorher, die in den Beobachtungswerten enthalten ist, und gibt einen vorhergesagten Wert, der eine regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, zu der Filterausgangs-Auswahleinheit 14 aus. Hier bildet die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 eine zweite Nachlauffiltereinheit.
Eine Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte führt eine Verarbeitung zum Identifizieren eines unregelmäßigen Abschnitts, der ein Abschnitt enthaltend unregelmäßige Wellenformkomponenten ist, aus Zeitserien-Beobachtungswerten, die von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, durch.
Die Filterausgangs-Auswahleinheit 14 führt eine Verarbeitung des Auswählens einer durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 vorhergesagten regelmäßigen Wellenformkomponente in dem durch die Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte identifizierten unregelmäßigen Abschnitt sowie des Auswählens einer durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 vorhergesagten regelmäßigen Wellenformkomponente in dem durch die Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte identifizierten regelmäßigen Abschnitt aus durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 11 und 12 vorhergesagten regelmäßigen Wellenformkomponenten durch.
Eine Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten ist durch eine Speichervorrichtung wie beispielsweise einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) oder eine starre Platte gebildet und speichert eine durch die Filterausgangs-Auswahleinheit 14 ausgewählte regelmäßige Wellenformkomponente.
Eine Restverarbeitungseinheit 16 führt eine Verarbeitung des Berechnens eines Rests zwischen Beobachtungswerten, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheiten 1 herausgezogen wurden, und einer regelmäßigen Wellenformkomponente, die durch die Filterausgangs-Auswahleinheit 14 ausgewählt wurde, durch.
Eine Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen führt eine Verarbeitung des Bestimmens, ob der von der Restverarbeitungseinheit 16 berechnete Rest eine unregelmäßige Wellenformkomponente ist, durch.
Genauer gesagt, die Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen führt eine Verarbeitung des Vergleichens eines durch die Restverarbeitungseinheit 16 berechneten Rests und eines voreingestellten Schwellenwerts durch, und wenn der Rest gleich dem oder größer als der Schwellenwert ist, des Bestimmens, dass der Rest eine unregelmäßige Wellenformkomponente ist.
Hier bilden die Restverarbeitungseinheit 16 und die Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen eine Bestimmungseinheit für unregelmäßige Wellenformen.
Eine Speichereinheit 18 für unregelmäßige Wellenformkomponenten ist durch eine Speichervorrichtung wie beispielsweise einen RAM oder eine starre Platte gebildet und speichert einen durch die Restverarbeitungseinheit 16 berechneten Rest.
In dem Beispiel in 1 wird angenommen, dass die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1, die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 11 und 12, die Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte, die Filterausgangs-Auswahleinheit 14, die Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten, die Restverarbeitungseinheit 16, die Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen und die Speichereinheit 18 für unregelmäßige Wellenformkomponenten, die Bestandteile der Wellenform-Schätzvorrichtung sind, jeweils durch dedizierte Hardware gebildet sind (zum Beispiel Hardware wie eine integrierte Halbleiterschaltung, die eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), implementiert, oder einen Einchip-Microcomputer für Bestandteile, die andere als die Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten und die Speichereinheit 18 für unregelmäßige Wellenformkomponenten sind) gebildet sind. Jedoch kann die Wellenform-Schätzvorrichtung durch einen Computer gebildet sein.
2 ist ein Hardware-Konfigurationsdiagramm in einem Fall, in welchem die Wellenform-Schätzvorrichtung durch einen Computer gebildet ist. Die Wellenform-Schätzvorrichtung kann in der folgenden Weise durch einen Computer gebildet sein. Die Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten und die Speichereinheit 18 für unregelmäßige Wellenformkomponenten sind in einem Speicher 101 des Computers oder in einem externen Speicher gebildet und Programme, in denen die Verarbeitungseinzelheiten der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1, der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 11 und 12, der Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte, der Filterausgangs-Auswahleinheit 14, der Restverarbeitungseinheit 16 und der Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen beschrieben sind, sind in dem Speicher 101 des Computers gespeichert, und ein Prozessor 102 des Computers führt die in dem Speicher 101 gespeicherten Programme aus.
3 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte der Wellenform-Schätzvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert.
In 3 führt eine Restberechnungseinheit 21 die Verarbeitung des Berechnens eines Rests e zwischen Zeitreihen-Beobachtungswerten, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, und einer durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 vorhergesagten regelmäßigen Wellenformkomponente durch.
Eine Startbestimmungs-Schwellenwert-Halteeinheit 22 für unregelmäßige Abschnitte ist ein Speicher, der voreingestellte Startbestimmungs-Schwellenwerte α und β für unregelmäßige Abschnitte hält, sowie Schwellenwerte P und Q für eine Anzahl von Malen als Schwellenwerte, die jeweils eine voreingestellte Anzahl von Malen anzeigen, hält.
Eine Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte führt eine Verarbeitung des Identifizierens eines Abschnitts, in welchem eine Größe |e| eines Rests e, die durch die Restberechnungseinheit 21 berechnet wurde, den von der Startbestimmungs-Schwellenwert-Halteeinheit 22 für unregelmäßige Abschnitte gehaltenen Startbestimmungs-Schwellenwert α für einen unregelmäßigen Abschnitt P aufeinanderfolgende Male (die Anzahl von Malen, die durch den Schwellenwert P für eine Anzahl von Malen angezeigt wird) überschreitet, oder eines Abschnitts, in welchem die Größe |e| des Rests e den Startbestimmungs-Schwellenwert β für einen unregelmäßigen Abschnitt Q aufeinanderfolgende Male (die Anzahl von Malen, die durch den Schwellenwert Q für eine Anzahl von Malen angezeigt wird) überschreitet, und des Erkennens dieser Abschnitte als Abschnitte, die als eine Startposition des unregelmäßigen Abschnitts dienen, durch.
Eine Endbestimmungs-Schwellenwert-Halteeinheit 24 für unregelmäßige Abschnitte ist ein Speicher, der einen voreingestellten Endbestimmungs-Schwellenwert γ für unregelmäßige Abschnitte hält, und sie hält den Schwellenwert S für eine Anzahl von Malen als einen Schwellenwert, der eine voreingestellte Anzahl von Malen anzeigt.
Eine Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte führt eine Verarbeitung des Identifizierens, nachdem die Startposition des unregelmäßigen Abschnitts durch die Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte erkannt wurde, eines Abschnitts, in welchem die Größe „e” eines Rests e, die durch die Restberechnungseinheit 23 berechnet wurde, S aufeinanderfolgende Male (die Anzahl von Malen, die durch den Schwellenwert S für eine Anzahl von Malen angezeigt wird) unter den von der Endbestimmungs-Schwellenwert-Halteeinheit 24 für unregelmäßige Abschnitte gehaltenen Endbestimmungs-Schwellenwert γ für unregelmäßige Abschnitte fällt, und des Erkennens des Abschnitts als einen Abschnitt, der als eine Endposition des unregelmäßigen Abschnitts dient, durch.
4 ist ein Flussdiagramm, das Verarbeitungseinzelheiten der Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte der Wellenform-Schätzvorrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert.
5 ist ein Flussdiagramm, das Verarbeitungseinzelheiten der Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte der Wellenform-Schätzvorrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert.
Zusätzlich ist 6 ein Flussdiagramm, das Verarbeitungseinzelheiten der Filterausgangs-Auswahleinheit 14 der Wellenform-Schätzvorrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert.
Als Nächstes wird eine Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.
Die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 erfasst unter Verwendung beispielsweise eines Radars, eines optischen Sensors, eines Infrarotsensors, für jede Bereichszelle in dem zweidimensionalen Raum der Bereichsrichtung und der Azimutrichtung, ein ausgestrahltes oder von einem Beobachtungsziel reflektiertes Signal in einer entsprechenden Bereichszelle und führt eine vorbestimmte Signalverarbeitung des Signals durch, wodurch Zeitreihen-Beobachtungswerte des Beobachtungsziels herausgezogen werden.
Beispielsweise werden in dem Fall der Verwendung eines Radars zum Messen einer Strömungsgeschwindigkeit in einer Erfassung durch eine Betrachtung mit dem Auge, wie in 7 illustriert ist, für jede Bereichszelle in dem zweidimensionalen Raum der Bereichsrichtung und der Azimutrichtung, Beobachtungswerte, die eine Strömungsgeschwindigkeit einer entsprechenden Bereichszelle anzeigen, durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 aus einem Radarsignal herausgezogen.
Wie in 7 illustriert ist, werden die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogenen Beobachtungswerte (Zeitreihendaten der Strömungsgeschwindigkeit) grob in einen regelmäßigen Abschnitt, der nur regelmäßige Wellenformkomponenten enthält, und einen unregelmäßigen Abschnitt, der sowohl regelmäßigen Wellenformkomponenten als auch unregelmäßige Wellenformkomponenten enthält, unterteilt.
Die Bereichszellen-Wellenform-Schätzeinheit 2 führt eine Verarbeitung des Identifizierens von regelmäßigen Wellenformkomponenten und unregelmäßigen Wellenformkomponenten, die in den von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogenen Beobachtungswerten enthalten sind, für jede Bereichszelle in dem zweidimensionalen Raum durch.
Die Verarbeitungseinzelheiten der Bereichszellen-Wellenform-Schätzeinheit 2 werden nachfolgend spezifisch beschrieben.
Die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11, in der ein Nachlauffilter (z. B. ein lineares Filter der kleinsten Quadrate, ein α–β-Filter, ein Kalman-Filter usw.) implementiert ist, führt eine Nachlauffilterverarbeitung bei von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogenen Beobachtungswerten unter Verwendung des Nachlauffilters durch, sagt eine regelmäßige Wellenformkomponente, die in den Beobachtungswerten enthalten ist, vorher und gibt einen vorhergesagten Wert, der eine regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, zu der Filterausgangs-Auswahleinheit 14 aus.
Beispielsweise werden in dem Fall der Verwendung des Kalman-Filters als das Nachlauffilter ein durch die folgende Formel (1) dargestelltes Bewegungsmodell und ein durch die Formel (2) dargestelltes Beobachtungsmodell definiert. X_k+1 = Φ_kx_k + w_k (1) z_k = H_kx_k + v_k (2)
In Formel (1) bezeichnet x_k einen Zustandsvektor (z. B. eine Strömungsgeschwindigkeit, eine Strömungsgeschwindigkeits-Änderungsrate usw.) zu einer Zeit k, Φ_k bezeichnet eine Übergangsmatrix zu der Zeit k, und w_k bezeichnet eine Bewegungsschwankung, die eine Schwankung einer Zielbewegung (Bewegung des Beobachtungsziels) zu der Zeit k darstellt.
Zusätzlich bezeichnet z_k in Formel (2) einen Beobachtungsvektor (Beobachtungswerte) zu der Zeit k, H_k bezeichnet eine Beobachtungsmatrix zu der Zeit k, und v_k bezeichnet einen Beobachtungsstörungsvektor, der einen Fehler von Beobachtungswerten mit Bezug auf einen wahren Wert zu der Zeit k darstellt.
Hinsichtlich der Übergangsmatrix Φ_k in Formel (1) werden beispielsweise eine gleichförmige lineare Bewegung, eine lineare Bewegung mit gleichförmiger Beschleunigung, eine Sinuswellenbewegung, die durch die folgende Formel (3) dargestellt ist, und dergleichen gemäß einem Zielbewegungszustand definiert.
In Formel (3) bezeichnet ω eine Winkelfrequenz, und T_k bezeichnet ein Abtastintervall zu der Zeit k.
Beispielsweise berechnet in dem Fall der Verwendung des Kalman-Filters die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 einen vorhergesagten Vektor (vorhergesagten Wert) von einer Zeit k – 1 bis zu der Zeit k, indem eine durch die folgende Formel (4) dargestellte Vorhersageverarbeitung durchgeführt wird.
Zusätzlich berechnet in dem Fall der Verwendung des Kalman-Filters die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 einen geglätteten Wert (geschätzten Wert), der ein geglätteter Vektor zu der Zeit k ist, indem eine durch die folgende Formel (5) dargestellte Glättungsverarbeitung durchgeführt wird. x ~_k|k–1 = Φ_k–1x ^_k–1|k–1 (4) x ^_k|k = x ~_k|k–1 + K_k(z_k – H_kx ~_k|k–1) (5)
In Formel (4) zeichnet x_k|k–1 Tilde (in dem Text der Beschreibung wird die Darstellung ”x Tilde” verwendet, da das Zeichen ”~” nicht über einem Zeichen ”x” aufgrund einer Beschränkung der elektronischen Patentanmeldung hinzugefügt werden kann) einen vorhergesagten Vektor (vorhergesagten Wert) von der Zeit k–1 bis zu der Zeit k.
x_k–1|k–1 Hut (in dem Text der Beschreibung wird die Darstellung ”x Hut” verwendet, da das Zeichen ”^” nicht über einem Zeichen ”x” aufgrund einer Beschränkung der elektronischen Patentanmeldung hinzugefügt werden kann) bezeichnet einen geglätteten Vektor (geschätzten Wert) zu der Zeit k – 1.
In Formel (5) bezeichnet x_k|k einen geglätteten Vektor (geschätzten Wert) zu der Zeit k, und K_k bezeichnet eine Kalman-Verstärkung zu der Zeit k.
Zum Schätzen einer regelmäßigen Wellenformkomponente, die als ein Trend dient, in dem unregelmäßigen Abschnitt verwendet die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 ein Kalman-Filter mit einer kleinen Bewegungsschwankung w_k.
Wenn die Bewegungsschwankung w_k kleiner gemacht wird, wird die Kalman-Verstärkung K_k in Formel (5) kleiner. Somit wird ein geschätzter Wert, der stark auf einen vorhergesagten Wert gewichtet ist, erhalten.
Somit kann, selbst wenn unregelmäßige Wellenformkomponenten enthalten sind, eine regelmäßige Wellenformkomponente, die als ein Trend dient, vorhergesagt werden.
Ähnlich der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 führt die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12, in der ein Nachlauffilter (z. B. ein lineares Filter der kleinsten Quadrate, ein α–β-Filter, ein Kalman-Filter usw.) implementiert ist, eine Nachlauffilterverarbeitung bei von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogenen Beobachtungswerten unter Verwendung des Nachlauffilters durch, sagt eine in den Beobachtungswerten enthaltene regelmäßige Wellenformkomponente vorher und gibt einen vorhergesagten Wert, der eine regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, zu der Filterausgangs-Auswahleinheit 14 aus.
Jedoch ist in der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 ein Nachlauffilter mit einer größeren Bewegungsschwankung als der des durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 implementierten Nachlauffilters implementiert, um eine Vorhersage zu ermöglichen, die durchgeführt wird, um Beobachtungswerten in dem regelmäßigen Abschnitt zu folgen.
Beispielsweise wird in dem Fall der Verwendung des Kalman-Filters als eines Nachlauffilters, wenn die Bewegungsschwankung w_k größer gemacht ist, die Kalman-Verstärkung K_k in Formel (5) größer. Somit wird ein geschätzter Wert, der stark auf Beobachtungswerte gewichtet ist, erhalten.
Folglich kann in der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 eine Vorhersage, die Beobachtungswerten folgt, wie in 8 illustriert durchgeführt werden.
In dem vorstehenden Beispiel wird angenommen, dass das Kalman-Filter, das für jede der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 11 und 12 verwendet wird, ein lineares Kalman-Filter ist. Alternativ können ein erweitertes Kalman-Filter, ein Unscented Kalman-Filter, ein Partikelfilter und dergleichen als Anwendungen auf ein nichtlineares System verwendet werden.
Zusätzlich verwenden in dem vorstehenden Beispiel die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 und die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 die Kalman-Filter mit unterschiedlichen Bewegungsschwankungen w_k. Alternativ können anstelle der Bewegungsschwankungen w_k Nachlauffilter verwendet werden, in denen Beobachtungsstörungen mit unterschiedlichen Größen gesetzt sind.
Die Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte führt eine Verarbeitung des Identifizierens eines unregelmäßigen Abschnitts, der ein unregelmäßige Wellenformkomponenten enthaltender Abschnitt ist, in durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogenen Zeitreihen-Beobachtungswerten durch.
Die Verarbeitungseinzelheiten der Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte wird nachfolgend spezifisch beschrieben.
Wenn die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 eine regelmäßige Wellenformkomponente vorhersagt, berechnet die Restberechnungseinheit 21, wie in der folgenden Formel (6) illustriert ist, einen Rest e_k zwischen Beobachtungswerten z_k zu der Zeit k, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, und einem vorhergesagten Wert x_k|k–1 Tilde von der Zeit k – 1 bis zu der Zeit k, der von der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 ausgegeben wird. e_k = z_k – H_kx ~_k|k–1 (6)
Die durch die Restberechnungseinheit 21 berechnete Größe des Restes e_k wird als Zeitseriendaten dargestellt, wie in 9 gezeigt ist.
Die Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte liest die Startbestimmungs-Schwellenwerte α und β für unregelmäßige Abschnitte und die Schwellenwerte P und Q für eine Anzahl von Malen, die von der Startbestimmungs-Schwellenwert-Halteeinheit 22 für unregelmäßige Abschnitte gehalten werden, aus. Hier wird aus Gründen der vereinfachten Erläuterung angenommen, dass α < β und P > Q genügt ist.
Wenn die Restberechnungseinheit 21 den Rest e_k berechnet, identifiziert die Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte einen Abschnitt, in welchem die Größe |e| des Restes e den Startbestimmungs-Schwellenwert α für unregelmäßige Abschnitte P aufeinanderfolgende Male überschreitet, oder ein Abschnitt, in welchem die Größe |e| des Restes e den Startbestimmungs-Schwellenwert β für unregelmäßige Abschnitte Q aufeinanderfolgende Male überschreitet.
Die Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte erkennt den Abschnitt, in welchem die Größe |e| des Restes e den Startbestimmungs-Schwellenwert α (oder β) aufeinanderfolgend überschreitet, als eine Startposition des unregelmäßigen Abschnitts.
Die Verarbeitungseinzelheiten der Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte wird nachfolgend spezifisch beschrieben.
Jedes Mal, wenn die Restberechnungseinheit 21 einen Rest e_k berechnet, vergleicht die Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte die Größe |e| des Restes e und den Startbestimmungs-Schwellenwert α für unregelmäßige Abschnitte (Schritt ST1 in 4), und wenn die Größe |e| des Restes e größer als der Startbestimmungs-Schwellenwert α für unregelmäßige Abschnitte ist (|e| > α: JA im Schritt ST1), erhöht sie einen Zählwert eines Zählers C1 um 1 (Schritt ST2). Hier ist der Ausgangswert des Zählwerts des Zählers C1 gleich 0.
Wenn andererseits die Größe |e| des Restes e gleich dem oder kleiner als der Startbestimmungs-Schwellenwert α für unregelmäßige Abschnitte ist (|e| ≤ α: NEIN im Schritt ST1), wird der Zählwert des Zählers C1 auf 0 zurückgesetzt (Schritt ST3).
Zusätzlich vergleicht gleichzeitig mit den Verarbeitung in den Schritten ST1 bis ST3 die Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte die von der Restberechnungseinheit 21 berechnete Größe |e| des Restes e und den Startbestimmungs-Schwellenwert β für unregelmäßige Abschnitte (Schritte ST4), und wenn die Größe |e| des Restes e größer als der Startbestimmungs-Schwellenwert β für unregelmäßige Abschnitte ist (|e| > β: JA im Schritt ST4), erhöht sie einen Zählwert eines Zählers C2 um 1 (Schritt ST5). Hier ist der Ausgangswert des Zählwerts des Zählers C2 gleich 0.
Wenn andererseits die Größe |e| des Restes e gleich dem oder kleiner als der Startbestimmungs-Schwellenwert β für unregelmäßige Abschnitte ist (|e| ≤ β: NEIN im Schritt ST4), wird der Zählwert des Zählers C2 auf 0 zurückgesetzt (Schritt ST6).
Als Nächstes vergleicht die Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte den gegenwärtigen Zählwert des Zählers C1 und den Schwellenwert P für die Anzahl von Malen und vergleicht den gegenwärtigen Zählwert des Zählers C2 und den Schwellenwert Q für die Anzahl von Malen (Schritt ST7).
Wenn der gegenwärtige Zählwert des Zählers C1 gleich dem oder größer als der Schwellenwert P für die Anzahl von Malen ist oder wenn der gegenwärtige Schwellenwert des Zählers C2 gleich dem oder größer als der Schwellenwert Q für die Anzahl von Malen ist (JA im Schritt ST7), erkennt die Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte den Start des unregelmäßigen Abschnitts, setzt einen Bestimmungswert FLG auf 1 und gibt den Bestimmungswert FLG zu der Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte aus (Schritt ST8).
Wenn andererseits der gegenwärtige Zählwert des Zählers C1 kleiner als der Schwellenwert P für die Anzahl von Malen ist und der gegenwärtige Zählwert des Zählers C2 kleiner als der Schwellenwert Q für die Anzahl von Malen ist (NEIN im Schritt ST7), erkennt die Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte nicht den Start des unregelmäßigen Abschnitts und setzt den Bestimmungswert FLG auf 0 und gibt den Bestimmungswert FLG zu der Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte aus (Schritt ST9).
Die vorstehende Beschreibung zeigt den Fall, dass die Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte einen Abschnitt, in welchem die Größe |e| des Restes e den Startbestimmungs-Schwellenwert α für unregelmäßige Abschnitte P aufeinanderfolgende Male überschreitet, oder einen Abschnitt, in welchem die Größe |e| des Restes e den Startbestimmungs-Schwellenwert β für unregelmäßige Abschnitte Q aufeinanderfolgende Male überschreitet, identifiziert und den Abschnitt, in welchem das vorgenannte Überschreiten erfasst wird, als eine Startposition des unregelmäßigen Abschnitts erkennt. Alternativ kann beispielsweise die Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte so gestaltet sein, dass die den Start des unregelmäßigen Abschnitts erkennt, wenn die Anzahl von Malen, für die die Größe |e| des Restes e den Startbestimmungs-Schwellenwert α für unregelmäßige Abschnitte überschreitet, gleich M-mal aus N-mal ist.
Wenn die Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte den Start des unregelmäßigen Abschnitts erkennt und den Bestimmungswert FLG auf 1 setzt, liest die Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte den Endbestimmungs-Schwellenwert γ für unregelmäßige Abschnitte und den Schwellenwert S für die Anzahl von Malen, die von der Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte gehalten werden, aus.
Die Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte identifiziert einen Abschnitt, in welchem die von der Restberechnungseinheit 21 berechnete Größe |e| des Restes e S aufeinanderfolgende Male unter den Endbestimmungs-Schwellenwert γ für unregelmäßige Abschnitte fällt.
Die Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte erkennt den Abschnitt, in welchem die Größe |e| des Restes e S aufeinanderfolgende Male unter den Endbestimmungs-Schwellenwert γ für unregelmäßige Abschnitte fällt, als einen Abschnitt, der als eine Endposition des unregelmäßigen Abschnitts dient.
Die Verarbeitungseinzelheiten der Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte wird nachfolgend spezifisch beschrieben.
Die Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte bestimmt, ob der von der Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte ausgegebene Bestimmungswert FLG gleich 1 ist (Schritt ST11 in 5).
Wenn der Bestimmungswert FLG gleich 0 ist (NEIN im Schritt ST11), da der Zustand des unregelmäßigen Abschnitts noch nicht begonnen hat, gibt die Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte den Bestimmungswert FLG (= 0) zu der Filterausgangs-Auswahleinheit 14 aus, ohne die Verarbeitung des Erkennens der Endposition des unregelmäßigen Abschnitts durchzuführen (Schritt ST12).
Wenn der Bestimmungswert FLG gleich 1 ist (JA im Schritt ST11), da der Zustand des unregelmäßigen Abschnitts begonnen hat, vergleicht die Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte jedes Mal, wenn die Restberechnungseinheit 21 einen Rest e_k berechnet, die Größe |e| des Restes e und den Endbestimmungs-Schwellenwert γ für unregelmäßige Abschnitte (Schritt ST13). Wenn die Größe |e| des Restes e kleiner als der Endbestimmungs-Schwellenwert γ für unregelmäßige Abschnitte ist (|e| < γ: JA im Schritt ST13), erhöht die Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte einen Zählwert eines Zählers C3 um 1 (Schritt ST14). Hier ist der Ausgangswert des Zählwerts des Zählers C3 gleich 0.
Wenn andererseits die Größe |e| des Restes e gleich dem oder größer als der Endbestimmungs-Schwellenwert γ für unregelmäßige Abschnitte ist (|e| ≥ γ: NEIN im Schritt ST13), wird der Zählwert des Zählers C3 auf 0 zurückgesetzt (Schritt ST15).
Als Nächstes vergleicht die Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte einen gegenwärtigen Zählwert des Zählers C3 und den Schwellenwert S für eine Anzahl von Malen (Schritt ST16).
Wenn der gegenwärtige Zählwert des Zählers C3 gleich dem oder größer als der Schwellenwert S für eine Anzahl von Malen ist (JA im Schritt ST16), erkennt die Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte ein Ende des unregelmäßigen Abschnitts, setzt einen Bestimmungswert FLG auf 0 und gibt den Bestimmungswert FLG zu der Filterausgangs-Auswahleinheit 14 aus (Schritt ST17).
Wenn andererseits der gegenwärtige Zählwert des Zählers C3 kleiner als der Schwellenwert S für eine Anzahl von Malen ist (NEIN im Schritt ST16), erkennt die Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte nicht das Ende des unregelmäßigen Abschnitts, setzt den Bestimmungswert FLG auf 1 und gibt den Bestimmungswert FLG zu der Filterausgangs-Auswahleinheit 14 aus (Schritt ST18).
Die vorstehende Beschreibung zeigt den Fall, dass die Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte einen Abschnitt identifiziert, in welchem die Größe |e| des Restes e S aufeinanderfolgende Male unter den Endbestimmungs-Schwellenwert γ für unregelmäßige Abschnitte fällt, und erkennt den Abschnitt, in welchem die Größe |e| unter den Endbestimmungs-Schwellenwert γ für unregelmäßige Abschnitte fällt, als einen Abschnitt, der als eine Endposition des unregelmäßigen Abschnitts dient. Alternativ kann beispielsweise die Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte so gestaltet sein, dass sie das Ende des unregelmäßigen Abschnitts erkennt, wenn sie die Anzahl von Malen, für die die Größe |e| des Restes e unter den Endbestimmungs-Schwellenwert γ für unregelmäßige Abschnitte fällt, gleich M-mal aus N-mal ist. Zusätzlich kann anstelle der Größe |e| des Restes e eine quadratische Form des Restes, die durch Formel (7) dargestellt ist, für die Bestimmung verwendet werden. (z_k – H_kx ~_k|k–1)^TS –1 / k(z_k – H_kx ~_k|k–1) (7) S_k = H_kP_k|k–1H T / k + R_k (8)
In den Formeln (7) und (8) bezeichnet S_k eine Restkovarianzmatrix zu der Zeit k, und P_k|k–1 bezeichnet eine Vorhersagefehler-Kovarianzmatrix zu der Zeit k.
Die Filterausgabe-Auswahleinheit 14 wählt eine regelmäßige Wellenformkomponente, die durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 vorhergesagt wurde, in dem von der Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte identifizierten unregelmäßigen Abschnitt aus und wählt eine regelmäßige Wellenformkomponente, die durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 vorhergesagt wurde, in dem durch die Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte identifizierten regelmäßigen Abschnitt aus regelmäßigen Wellenformkomponenten, die durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 11 und 12 vorhergesagt wurden, aus.
Die Verarbeitungseinzelheiten der Filterausgangs-Auswahleinheit 14 wird nachfolgend spezifisch beschrieben.
Zuerst bestimmt die Filterausgangs-Auswahleinheit 14, ob ein von der Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte ausgegebener Bestimmungswert FLG gleich 1 ist (Schritt ST21 in 6).
Wenn der Bestimmungswert FLG gleich 1 ist (JA im Schritt ST21), erkennt die Filterausgangs-Auswahleinheit 14, dass der gegenwärtige Abschnitt ein unregelmäßiger Abschnitt ist, wählt eine regelmäßige Wellenformkomponente, die durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 vorhergesagt wurde, aus, speichert die Wellenformkomponente in der Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten und gibt die Wellenformkomponente zu der Restverarbeitungseinheit 16 aus (Schritt ST22).
Wenn der Bestimmungswert FLG gleich 0 ist (NEIN im Schritt ST21), erkennt die Filterausgangs-Auswahleinheit 14, dass der gegenwärtige Abschnitt ein regelmäßiger Abschnitt ist, wählt eine regelmäßige Wellenformkomponente, die von der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 vorhergesagt wurde, aus, speichert die Wellenformkomponente in der Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten und gibt die Wellenformkomponente zu der Restverarbeitungseinheit 16 aus (Schritt ST23).
Hier ist 10 ein erläuterndes Diagramm, das Zeitreihendaten eines vorhergesagten Werts (regelmäßige Wellenformkomponente), der durch die Filterausgangs-Auswahleinheit 14 ausgewählt wurde, illustriert.
Wie in 10 illustriert ist, wird in dem regelmäßigen Abschnitt, da ein vorhergesagter Wert der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 ausgewählt ist, ein vorhergesagter Wert, der Beobachtungswerten folgt, zu der Restverarbeitungseinheit 16 ausgegeben.
Andererseits wird in dem unregelmäßigen Abschnitt, da ein vorhergesagter Wert der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 ausgewählt wird, ein vorhergesagter Wert einer regelmäßigen Wellenformkomponente, die als ein Trend dient, zu der Restverarbeitungseinheit 16 ausgegeben.
Wenn die Restverarbeitungseinheit 16 eine von der Filterausgangs-Auswahleinheit 14 ausgewählte, regelmäßige Wellenformkomponente empfängt, berechnet die Restverarbeitungseinheit 16 einen Rest zwischen der regelmäßigen Wellenformkomponente und von von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogenen Beobachtungswerten (Komponente mit der Möglichkeit, eine unregelmäßige Wellenformkomponente zu sein), speichert den Rest in der Speichereinheit 18 für unregelmäßige Wellenformkomponenten und gibt den Rest zu der Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen aus.
Wenn die Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen den Rest von der Restverarbeitungseinheit 16 empfängt, bestimmt die Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen, ob der Rest eine unregelmäßige Wellenformkomponente ist.
Genauer gesagt, die Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen vergleicht den durch die Restverarbeitungseinheit 16 berechneten Rest und einen voreingestellten Schwellenwert, und wenn der Rest gleich dem oder größer als der Schwellenwert ist, bestimmt sie, dass der Rest eine unregelmäßige Wellenformkomponente ist. Zusätzlich kann die durch Formel (7) dargestellte quadratische Form des Restes anstelle des Restes für die Bestimmung verwendet werden.
Wie aus dem Vorstehenden als offensichtlich erkennbar ist, führen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 11 und 12 die Nachlauffilterverarbeitung bei Beobachtungswerten durch, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 unter Verwendung von Nachlauffiltern, deren Bewegungsschwankungen verschieden voneinander sind, herausgezogen wurden. Die Filterausgangs-Auswahleinheit 14 wählt eine regelmäßige Wellenformkomponente, die durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 vorhergesagt wurde, in dem durch die Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte identifizierten unregelmäßigen Abschnitt durch und wählt eine regelmäßige Wellenformkomponente, die durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 in dem regelmäßigen Abschnitt vorhergesagt wurde, aus durch von den Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 11 und 12 vorhergesagten regelmäßigen Wellenformkomponenten aus. Die Restverarbeitungseinheit 16 berechnet einen Rest zwischen von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogenen Beobachtungswerten und einer durch die Filterausgangs-Auswahleinheit 14 ausgewählten, regelmäßigen Wellenformkomponente. Die Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen bestimmt, ob der Rest eine unregelmäßige Wellenformkomponente ist. Gemäß der vorbeschriebenen Konfiguration ist es als eine Wirkung der vorliegenden Erfindung möglich, in einem Signal enthaltene unregelmäßige Wellenformkomponenten korrekt zu erfassen.
Genauer gesagt, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird aus Zeitserien-Beobachtungswerten, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, ein unregelmäßiger Abschnitt, der unregelmäßige Wellenformkomponenten enthält, identifiziert. In dem regelmäßigen Abschnitt wird eine regelmäßige Wellenformkomponente, die unter Verwendung eines Nachlauffilters mit einer großen Bewegungsschwankung vorhergesagt wurde, ausgewählt, während in dem unregelmäßigen Abschnitt eine unter Verwendung eines Nachlauffilters mit einer kleinen Bewegungsschwankung vorhergesagte, regelmäßige Wellenformkomponente ausgewählt wird. Als eine Folge wird die Wirkung dieses Ausführungsbeispiels erhalten, dass unregelmäßige Wellenformkomponenten, die in den Zeitreihen-Beobachtungswerten enthalten sind, korrekt erfasst werden können.
Zusätzlich können gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wenn die in 1 illustrierte Wellenform-Schätzvorrichtung als eine Tsunami-Erfassungsvorrichtung verwendet wird, nicht nur Langperioden-Wellenformkomponenten (regelmäßige Wellenformkomponenten), die durch Ebbe und Flut bewirkt werden, sondern auch Kurzperioden-Wellenformkomponenten (unregelmäßige Wellenformkomponenten), die durch einen Tsunami bewirkt werden, korrekt erfasst werden. Somit ist es möglich, das Auftreten eines Tsunamis korrekt zu erfassen.
Zweites Ausführungsbeispiel
11 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Wellenform-Schätzvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert. In 11 bezeichnen die gleichen Zeichen wie die in 1 gleiche oder entsprechende Teile. Somit wird deren Beschreibung weggelassen.
In gleicher Weise wie die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit in 1 führt eine Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 31, in der ein Nachlauffilter (z. B. ein lineares Filter der kleinsten Quadrate, ein α–β-Filter, ein Kalman-Filter usw.) mit kleiner Bewegungsschwankung implementiert ist, eine Nachlauffilterverarbeitung bei durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogenen Beobachtungswerten unter Verwendung des Nachlauffilters durch, sagt eine in den Beobachtungswerten enthaltene, regelmäßige Wellenformkomponente vorher und gibt einen eine regelmäßige Wellenformkomponente anzeigenden, vorhergesagten Wert zu der Filterausgangs-Auswahleinheit 14 aus.
Jedoch unterscheidet sich die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 31 von der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 in 1 dadurch, dass die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 31 eine Nachlauffilterverarbeitung bei nicht sämtlichen von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogenen Beobachtungswerten durchführt, sondern eine Nachlauffilterverarbeitung nur bei in einem Korrelationsgatter existierenden Beobachtungswerten durchführt. Hier bildet die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 31 eine erste Nachlauffiltereinheit.
Ähnlich wie die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 in 1 führt eine Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 32, in der ein Nachlauffilter (z. B. ein lineares Filter für kleinste Quadrate, ein α–β-Filter, ein Kalman-Filter usw.) mit großer Bewegungsschwankung implementiert ist, eine Nachlauffilterverarbeitung bei durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogenen Beobachtungswerten unter Verwendung des Nachlauffilters durch, sagt eine regelmäßige Wellenformkomponente, die in den Beobachtungswerten enthalten ist, vorher und gibt einen vorhergesagten Wert, der eine regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, zu der Filterausgangs-Auswahleinheit 14 aus.
Jedoch unterscheidet sich die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 32 von der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 in 1 dadurch, dass die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 32 eine Nachlauffilterverarbeitung bei nicht allen Beobachtungswerten, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, durchführt, sondern die Nachlauffilterverarbeitung nur bei Beobachtungswerten durchführt, die in einem Korrelationsgatter existieren. Hier bildet die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 32 eine zweite Nachlauffiltereinheit.
In dem Beispiel nach 11 wird angenommen, dass die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1, die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 31 und 32, die Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte, die Filterausgangs-Auswahleinheit 14, die Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten, die Restverarbeitungseinheit 16, die Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen und die Speichereinheit 18 für unregelmäßige Wellenformkomponenten, die Bestandteile der Wellenform-Schätzvorrichtung sind, jeweils durch dedizierte Hardware gebildet sind (d. h. Hardware wie eine integrierte Halbleiterschaltung, die eine CPU oder einen Ein-Chip-Mikrocomputer implementiert, für Bestandselemente, die andere als die Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten und die Speichereinheit 18 für unregelmäßige Wellenformkomponenten sind). Jedoch kann die Wellenform-Schätzvorrichtung durch einen Computer gebildet sein.
Wie in 2 illustriert ist, kann die Wellenform-Schätzvorrichtung in der folgenden Weise durch einen Computer gebildet sein. Die Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten und die Speichereinheit 18 für unregelmäßige Wellenformkomponenten sind in einem Speicher 101 des Computers oder in einem externen Speicher gebildet, und Programme, in denen die Verarbeitungseinzelheiten der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1, der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 31 und 32, der Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte, der Filterausgangs-Auswahleinheit 14, der Restverarbeitungseinheit 16 und der Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen beschrieben sind, sind in dem Speicher 101 des Computers gespeichert, und ein Prozessor 102 des Computers führt die in dem Speicher 101 gespeicherten Programme durch.
12 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 31 der Wellenform-Schätzvorrichtung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert.
In 12 führt eine Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a eine Verarbeitung des Erzeugens eines Korrelationsgatters, das einen angemessenen Bereich von Beobachtungswerten, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, anzeigt, unter Verwendung eines vorhergesagten Werts, der eine regelmäßige Wellenformkomponente, die ein Vorhersageergebnis der letzten Nachlauffilterverarbeitung ist, anzeigt, und des Bestimmens, ob die Beobachtungswerte innerhalb des Korrelationsgatters existieren, durch.
Eine Filterverarbeitungseinheit 31b, in der ein Nachlauffilter mit kleiner Bewegungsschwankung implementiert ist, führt eine Nachlauffilterverarbeitung bei Beobachtungswerten durch, die durch die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a als innerhalb des Korrelationsgatters existierend bestimmt wurden, aus Zeitreihen-Beobachtungswerten, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, und sagt eine in den Beobachtungswerten enthaltene regelmäßige Wellenformkomponente vorher.
13 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 32 der Wellenform-Schätzvorrichtung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert.
In 13 führt eine Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 32a eine Verarbeitung des Erzeugens eines Korrelationsgatters, das einen angemessenen Bereich von durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogenen Beobachtungswerten anzeigt, unter Verwendung eines vorhergesagten Werts, der eine regelmäßige Wellenformkomponente, die ein Vorhersageergebnis der letzten Nachlauffilterverarbeitung ist, und des Bestimmens, ob die Beobachtungswerte in dem Korrelationsgatter existieren, durch.
Eine Filterverarbeitungseinheit 32b, in der ein Nachlauffilter mit großer Bewegungsschwankung implementiert ist, führt eine Nachlauffilterverarbeitung bei Beobachtungswerten durch, die durch die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 32a als innerhalb des Korrelationsgatters existierend bestimmt wurden, aus Zeitreihen-Beobachtungswerten, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, und des Vorhersagens einer regelmäßigen Wellenformkomponente, die in den Beobachtungswerten enthalten ist.
Es ist zu beachten, dass Konfigurationen der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 31 und 32 sind, mit der Ausnahme, dass die Bewegungsschwankung des Nachlauffilters, das durch die Filterverarbeitungseinheit 31b implementiert wird, kleiner ist als die Bewegungsschwankung des Nachlauffilters, die durch die Filterverarbeitungseinheit 32b implementiert wird, und die Verarbeitungseinzelheiten hiervon sind die gleichen.
Als Nächstes wird eine Arbeitsweise in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Jedoch ist die Arbeitsweise ähnlich der in dem vorbeschriebenen ersten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, dass die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 11 und 12 durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 31 und 32 ersetzt sind. Somit werden nur die Verarbeitungseinzelheiten der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 31 und 32 beschrieben.
Die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a oder 32a der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 31 oder 32 erzeugt ein Korrelationsgatter, das einen angemessenen Bereich von Beobachtungswerten, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, anzeigt, unter Verwendung eines vorhergesagten Werts, der eine regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, die ein Vorhersageergebnis in der letzten Nachlauffilterverarbeitung ist.
Genauer gesagt, die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a oder 32a erzeugt ein Korrelationsgatter wie durch die folgende Formel (9) dargestellt unter Verwendung eines vorhergesagten Werts, der eine regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, die ein vorhergesagtes Ergebnis der letzten Nachlauffilterverarbeitung ist, einer Vorhersagefehler-Kovarianzmatrix und einer Beobachtungsstörungs-Kovarianzmatrix. (z_k – H_kx ~_k|k–1)^TS –1 / k(z_k – H_kx ~_k|k–1) ≤ d (9) S_k = H_kP_k|k–1H T / k + R_k (10)
In den Formeln (9) und (10) bezeichnet S_k eine Restkovarianzmatrix zu der Zeit k, und P_k|k–1 bezeichnet eine Vorhersagefehler-Kovarianzmatrix zu der Zeit k.
Zusätzlich bezeichnet R_k eine Beobachtungsfehler-Kovarianzmatrix zu der Zeit k, und d bezeichnet einen Parameter, der eine Gattergröße bestimmt, und wird berechnet durch eine χ-Quadratverteilung.
Wenn die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a oder 32a ein Korrelationsgatter erzeugt, das den angemessenen Bereich von Beobachtungswerten anzeigt, setzt die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a oder 32a Beobachtungswerte z_k, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, in die Formel (9) ein, und bestimmt, wenn der Formel (9) genügt ist, dass die Beobachtungswerte z_k innerhalb des Korrelationsgatters existieren, und gibt die Beobachtungswerte z_k zu der Filterverarbeitungseinheit 31b oder 32b aus.
Wenn andererseits der Formel (9) nicht genügt ist, bestimmt die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a oder 32a, dass die Beobachtungswerte z_k außerhalb des Korrelationsgatters existieren, und verwirft die Beobachtungswerte z_k.
Wenn die Filterverarbeitungseinheit 31b oder 32b des Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 31 oder 32 Beobachtungswerte z_k von der Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a oder 32a empfängt, führt die Filterverarbeitungseinheit 31b oder 32b eine Nachlauffilterverarbeitung bei den Beobachtungswerten z_k durch, sagt eine regelmäßige Wellenformkomponente, die in den Beobachtungswerten z_k enthalten ist, vorher und gibt einen vorhergesagten Wert, der die regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, zu der Filterausgangs-Auswahleinheit 14 aus.
Wie offensichtlich aus dem Vorstehenden erkennbar ist, erzeugt gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a oder 32a der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 31 oder 32 ein Korrelationsgatter, das einen angemessenen Bereich von Beobachtungswerten z_k, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, anzeigt, unter Verwendung eines eine regelmäßige Wellenformkomponente anzeigenden, vorhergesagten Werts, der ein Vorhersageergebnis der letzten Nachfolgefilterverarbeitung ist, und bestimmt, ob die Beobachtungswerte z_k innerhalb des Korrelationsgatters existieren, und wenn die Beobachtungswerte z_k außerhalb des Korrelationsgatters existieren, verwirft sie die Beobachtungswerte z_k, ohne die Nachlauffilterverarbeitung durchzuführen. Gemäß der vorstehenden Konfiguration kann als eine Wirkung dieses Ausführungsbeispiels eine Berechnungslast verringert werden, und eine Möglichkeit des fehlerhaften Erfassens einer unregelmäßigen Wellenform, wenn ein anomaler Beobachtungswert beobachtet wird, kann herabgesetzt werden.
Drittes Ausführungsbeispiel
14 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Wellenform-Schätzvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert. In 14 bezeichnen die gleichen Zeichen wie diejenigen in 1 die gleichen oder entsprechende Teile. Somit wird deren Beschreibung weggelassen.
Ähnlich der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 in 1 führt eine Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 41, in der ein Nachlauffilter (z. B. ein lineares Filter der kleinsten Quadrate, ein α–β-Filter, ein Kalman-Filter usw.) mit einer kleinen Bewegungsschwankung implementiert ist, eine Nachlauffilterverarbeitung bei Beobachtungswerten, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 unter Verwendung des Nachlauffilters herausgezogen wurden, durch, sagt eine in den Beobachtungswerten enthaltene regelmäßige Wellenformkomponente vorher und gibt den vorhergesagten Wert, der die regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, zu der Filterausgangs-Auswahleinheit 14 aus.
Jedoch unterscheidet sich die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 41 von der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 in 1 dadurch, dass die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 41 eine Nachlauffilterverarbeitung nicht bei allen Beobachtungswerten durchführt, die von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, sondern sie führt eine Nachlauffilterverarbeitung nur bei Beobachtungswerten durch, die in einem Korrelationsgatter existieren.
Zusätzlich führt die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 41 eine Verarbeitung des Aktualisierens eines geglätteten Werts, der eine in der vergangenen Nachlauffilterverarbeitung geschätzte, regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, unter Verwendung von Beobachtungswerten zu der gegenwärtigen Zeit, die innerhalb des Korrelationsgatters existieren, und des Vorhersagens einer in den Beobachtungswerten enthaltenen, regelmäßigen Wellenformkomponente durch wiederholtes Durchführen der Nachlauffilterverarbeitung unter Verwendung des aktualisierten geglätteten Werts durch. Hier bildet die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 41 eine erste Nachlauffiltereinheit.
Ähnlich wie die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 in 1 führt die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 42, in der ein Nachlauffilter (z. B. ein lineares Filter der kleinsten Quadrate, ein α–β-Filter, ein Kalman-Filter usw.) mit einer großen Bewegungsschwankung implementiert ist, eine Nachlauffilterverarbeitung bei Beobachtungswerten, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 unter Verwendung des Nachlauffilters herausgezogen wurden, durch, sagt eine regelmäßige Wellenformkomponente, die in den Beobachtungswerten enthalten ist, vorher und gibt einen vorhergesagten Wert, der eine regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, zu der Filterausgangs-Auswahleinheit 14 aus.
Jedoch unterscheidet sich die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 42 von der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 in 1 dadurch, dass die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 42 eine Nachlauffilterverarbeitung nicht bei allen Beobachtungswerten, die von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, durchführt, sondern die Nachlauffilterverarbeitung nur bei Beobachtungswerten, die in einem Korrelationsgatter existieren, durchführt.
Zusätzlich führt die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 42 eine Verarbeitung des Aktualisierens eines geglätteten Werts, der eine in der vergangenen Nachlauffilterverarbeitung geschätzte, regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, unter Verwendung von Beobachtungswerten zu der gegenwärtigen Zeit, die innerhalb des Korrelationsgatters existieren, und des Vorhersagens einer in den Beobachtungswerten enthaltenen regelmäßigen Wellenformkomponente durch wiederholtes Durchführen der Nachlauffilterverarbeitung unter Verwendung des aktualisierten geglätteten Werts durch. Hier bildet die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 42 eine zweite Nachlauffiltereinheit.
In dem Beispiel in 14 wird angenommen, dass die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1, die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 41 und 41, die Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte, die Filterausgangs-Auswahleinheit 14, die Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponente, die Restverarbeitungseinheit 16, die Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenform und die Speichereinheit 18 für unregelmäßige Wellenformkomponenten, die Bestandselemente der Wellenform-Schätzvorrichtung sind, jeweils durch dedizierte Hardware gebildet sind (z. B. Hardware wie eine integrierte Halbleiterschaltung, die eine CPU oder einen Einchip-Mikrocomputer für Bestandselemente, die andere als die Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten und die Speichereinheit 18 für unregelmäßige Wellenformkomponenten sind, implementiert). Jedoch kann die Wellenform-Schätzvorrichtung durch einen Computer gebildet sein.
Wie in 2 illustriert ist, kann die Wellenform-Schätzvorrichtung durch einen Computer in der folgenden Weise gebildet sein. Die Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten und die Speichereinheit für unregelmäßige Wellenformkomponenten sind in einem Speicher 101 des Computers oder in einem externen Speicher gebildet, und Programme, in denen die Verarbeitungseinzelheiten der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1, der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 41 und 42, der Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte, der Filterausgangs-Auswahleinheit 14, der Restverarbeitungseinheit 16 und der Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen beschrieben sind, sind in dem Speicher 101 des Computers gespeichert und ein Prozessor 102 des Computers führt die in dem Speicher 101 gespeicherten Programme durch.
15 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 41 der Wellenform-Schätzeinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert. In 15 bezeichnen die gleichen Zeichen wie diejenigen in 12 die gleichen oder entsprechenden Teile. Somit wird deren Beschreibung weggelassen.
Eine Aktualisierungsverarbeitungseinheit 41a für geglättete Werte führt eine Verarbeitung des Aktualisierens eines geglätteten Werts, der eine in der vergangenen Nachlauffilterverarbeitung geschätzte, regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, unter Verwendung von Beobachtungswerten zu der gegenwärtigen Zeit, die durch die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a als innerhalb des Korrelationsgatters existierend bestimmt wurden, durch.
Eine Vorhersageverarbeitungseinheit 41b führt eine Verarbeitung des Vorhersagens einer regelmäßigen Wellenformkomponente, die in den Beobachtungswerten enthalten ist, durch wiederholtes Durchführen der Nachlauffilterverarbeitung unter Verwendung eines geglätteten Werts, der durch die Aktualisierungsverarbeitungseinheit 41a für geglättete Werte aktualisiert wurde, durch.
16 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 42 der Wellenform-Schätzvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert. In 16 bezeichnen die gleichen Zeichen wie diejenigen in 13 die gleichen oder entsprechende Teile. Somit wird deren Beschreibung weggelassen.
Eine Aktualisierungsverarbeitungseinheit 42a für geglättete Werte führt eine Verarbeitung des Aktualisierens eines geglätteten Werts, der eine in der vergangenen Nachlauffilterverarbeitung geschätzte, regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, unter Verwendung von Beobachtungswerten zu der gegenwärtigen Zeit, die durch die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 32a als innerhalb des Korrelationsgatters existierend bestimmt wurden, durch.
Eine Vorhersageverarbeitungseinheit 42b führt eine Verarbeitung des Vorhersagens einer in den Beobachtungswerten enthaltenen, regelmäßigen Wellenformkomponente durch wiederholtes Durchführen der Nachlauffilterverarbeitung unter Verwendung des geglätteten Werts, der durch die Aktualisierungsverarbeitungseinheit 42a für geglättete Werte aktualisiert wurde, durch.
Es ist festzustellen, dass die Konfigurationen der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 41 und 42 die gleichen sind mit der Ausnahme, dass die Bewegungsschwankung des Nachlauffilters, das durch die Vorhersageverarbeitungseinheit 41b implementiert ist, kleiner als die Bewegungsschwankung des Nachlauffilters, das durch die Vorhersageverarbeitungseinheit 42b implementiert ist, ist, und die Verarbeitungseinzelheiten hiervon sind die gleichen.
Als nächstes wird eine Operation dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.
Jedoch ist die Operation ähnlich der des vorbeschriebenen ersten Ausführungsbeispiels mit der Ausnahme, dass die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 11 und 12 durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 41 und 42 ersetzt sind. Somit werden nur die Verarbeitungseinzelheiten der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 41 und 42 beschrieben.
Ähnlich wie bei dem vorbeschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel erzeugt die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a oder 32a der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 41 oder 42 ein Korrelationsgatter, das einen angemessenen Bereich von Beobachtungswerten, die von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, anzeigt, unter Verwendung eines vorhergesagten Werts, der eine regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, die ein vorhergesagtes Ergebnis der letzten Nachlauffilterverarbeitung ist.
Wenn die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a oder 32a ein Korrelationsgatter erzeugt, das den angemessenen Bereich von Beobachtungswerten anzeigt, ähnlich wie bei dem vorbeschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel, setzt die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a oder 32a Beobachtungswerte z_k, die von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, in die Formal (9) ein, und wenn der Formal (9) genügt ist, bestimmt sie, dass die Beobachtungswerte z_k innerhalb des Korrelationsgatters existieren, und gibt die Beobachtungswerte z_k zu der Aktualisierungsverarbeitungseinheit 41a oder 42a für geglättete Werte aus.
Wenn andererseits Formel (9) nicht genügt ist, bestimmt die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a oder 32a, dass die Beobachtungswerte z_k außerhalb des Korrelationsgatters existieren, und verwirft die Beobachtungswerte z_k.
Wenn die Aktualisierungsverarbeitungseinheit 41a oder 42a für geglättete Werte der Nachfolgefilter-Verarbeitungseinheit 41 oder 42 Beobachtungswerte z_k zu der Zeit k von der Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a oder 32a empfängt, aktualisiert die Aktualisierungsverarbeitungseinheit 41a oder 42a für geglättete Werte einen geglätteten Wert, der eine in der vergangenen Nachlauffilterverarbeitung geschätzte regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, unter Verwendung der Beobachtungswerte z_k zu der Zeit k.
Genauer gesagt, die Aktualisierungsverarbeitungseinheit 41a oder 42a für geglättete Werte führt eine Glättungsverarbeitung durch wie bspw. Festpunktglättung, Festverzögerungsglättung und Festabschnittsglättung, um einen geschätzten Wert zu erhalten, der glatter als ein geglätteter Wert (geschätzter Wert), der durch Verwendung des Kalman-Filters erhalten wurde, ist. Indem eine derartige Glättungsverarbeitung durchgeführt wird, kann eine regelmäßige Wellenformkomponente, die als ein Trend in dem unregelmäßigen Abschnitt dient, genau geschätzt werden.
Beispielsweise in einem Fall, in welchem die Aktualisierungsverarbeitungseinheit 41a oder 42a für geglättete Werte die Festverzögerungsglättung verwendet, aktualisiert, wie durch die folgende Formel (11) dargestellt ist, die Aktualisierungsverarbeitungseinheit 41a oder 42a für geglättete Werte geglättete Werte (geschätzte Werte), die für die vergangenen L Male erhalten wurden, unter Verwendung der Beobachtungswerte z_k zu der Zeit k. Hier bezeichnet L die Anzahl von Verzögerungen. x ^_k–j|k = x ~_k–j|k–1 + K_k(j)(z_k – H_kx ~_k|k–1)(j = 0, ... L) (11)
Wenn die Aktualisierungsverarbeitungseinheit 41a oder 42a für geglättete Werte die geglätteten Werte (geschätzten Werte), die für die vergangenen L Male erhalten wurden, aktualisiert, führt die Vorhersageverarbeitungseinheit 41b oder 42b der Nachlauffilterverarbeitungseinheit 41 oder 42 eine Berechnung eines vorhergesagten Werts, der durch die Langzeitvorhersage (regelmäßige Wellenformkomponente, die in den Beobachtungswerten enthalten ist) erhalten wurde, durch durch Wiederholen der Vorhersageverarbeitung (Nachlauffilterverarbeitung), die durch die Formal (4) dargestellt ist, für (j + 1)-male bei den geglätteten Werten (geschätzten Werten). Die Anzahl von Verzögerungen L und die Anzahl von Malen j der Vorhersageverarbeitung werden durch Setzen von Parametern bestimmt.
Wie aus dem vorstehenden als offensichtlich erkannt werden kann, aktualisiert gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Aktualisierungsverarbeitungseinheit 41a oder 42a für geglättete Werte einen geglätteten Wert, der eine in der vergangenen Nachlauffilterverarbeitung geschätzte, regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, unter Verwendung der Beobachtungswerte z_k zu der Zeit k, die von der Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a oder 32a ausgegeben wurden. Mit dieser Konfiguration kann ein geschätzter Wert, der glatter als ein geglätteter Wert (geschätzter Wert), der durch Verwendung des Kalman-Filters erhalten wurde, ist, erhalten werden. Dies ergibt folglich eine derartige Wirkung, dass eine regelmäßige Wellenformkomponente, die als ein Trend in dem unregelmäßigen Abschnitt dient, genau geschätzt werden kann.
Viertes Ausführungsbeispiel
17 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Wellenform-Schätzvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert. In 17 bezeichnen die gleichen Zeichen wie diejenigen in 1 die gleichen oder entsprechenden Teile. Daher wird deren Beschreibung weggelassen.
Ähnlich wie die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 in 1 führt die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 51, in der ein Nachlauffilter (z. B. ein lineares Filter der kleinsten Quadrate, ein α–β-Filter, ein Kalman-Filter usw.) mit einer kleinen Bewegungsschwankung implementiert ist, eine Nachlauffilterverarbeitung bei Beobachtungswerten durch, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 unter Verwendung des Nachlauffilters herausgezogen wurden, sagt eine regelmäßige Wellenformkomponente, die in den Beobachtungswerten enthalten ist, vorher, und gibt einen vorhergesagten Wert, der eine regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, zu einer Filterausgangs-Auswahleinheit 53 aus.
Jedoch unterscheidet sich die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 51 von der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 11 in 1 dahingehend, dass die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 51 die Nachlauffilterverarbeitung nicht bei allen von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit herausgezogenen Beobachtungswerten durchführt, sondern die Nachlauffilterverarbeitung nur bei Beobachtungswerten durchführt, die in einem Korrelationsgatter existieren.
Zusätzlich führt die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 51 eine Verarbeitung des Bewertens der guten/schlechten Nachlaufqualität eines Nachlauffilters auf der Grundlage der Anzahl von Beobachtungswerten, die innerhalb des Korrelationsgatters existieren, und der Anzahl von Beobachtungswerten, die außerhalb des Korrelationsgatters existieren, und des Ausgebens eines Nachlaufqualitäts(TQ)-Werts, der ein Bewertungswert der Nachlaufqualität ist, zu der Filterausgangs-Auswahleinheit 53 durch. Es ist zu beachten, dass die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 51 eine erste Nachlauffiltereinheit bildet.
Ähnlich wie die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 in 1 führt eine Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 52, in der ein Nachlauffilter (z. B. ein lineares Filter der kleinsten Quadrate, ein α–β-Filter, ein Kalman-Filter usw.) mit einer großen Bewegungsschwankung implementiert ist, eine Nachlauffilterverarbeitung bei Beobachtungswerten, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, unter Verwendung des Nachlauffilters durch, sagt eine in den Beobachtungswerten enthaltene regelmäßige Wellenformkomponente vorher und gibt einen vorhergesagten Wert, der eine regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, zu der Filterausgangs-Auswahleinheit 53 aus.
Jedoch unterscheidet sich die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 52 von der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 in 1 dahingehend, dass die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 52 eine Nachlauffilterverarbeitung bei nicht allen Beobachtungswerten, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, durchführt, sondern eine Nachlauffilterverarbeitung nur bei Beobachtungswerten durchführt, die in einem Korrelationsgatter existieren.
Zusätzlich führt die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 52 eine Verarbeitung des Bewertens der guten/schlechten Nachlaufqualität eines Nachlauffilters auf der Grundlage der Anzahl von Beobachtungswerten, die innerhalb des Korrelationsgatters existieren, und der Anzahl von Beobachtungswerten, die außerhalb des Korrelationsgatters existieren, und des Ausgebens eines TQ-Werts, der ein Bewertungswert der Nachlaufqualität ist, zu der Filterausgangs-Auswahleinheit 53 durch. Hier bildet die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 52 eine zweite Nachlauffiltereinheit.
Die Filterausgangs-Auswahleinheit 53 führt eine Verarbeitung des Auswählens einer regelmäßigen Wellenformkomponente und eines TQ-Werts, die durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 51 vorhergesagt wurden, in dem durch die Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte identifizierten unregelmäßigen Abschnitt und des Auswählens einer regelmäßigen Wellenformkomponente und eines TQ-Werts, die durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 52 vorhergesagt wurden, in dem durch die Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte identifizierten regelmäßigen Abschnitt aus durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 51 und 52 vorhergesagten regelmäßigen Wellenformkomponenten durch.
Nur wenn ein durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 51 oder 52 erhaltenes Bewertungsergebnis der Nachlaufqualität gut ist, führt eine Erfassungseinheit 54 für unregelmäßige Wellenformen eine Verarbeitung des Bestimmens, ob der durch die Restverarbeitungseinheit 16 berechnete Rest eine unregelmäßige Wellenformkomponente ist, durch.
Hier bilden die Restverarbeitungseinheit 16 und die Erfassungseinheit 54 für unregelmäßige Wellenformen eine Bestimmungseinheit für unregelmäßige Wellenformen.
Es wird angenommen, dass in dem Beispiel in 17 die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1, die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 51 und 52, die Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte, die Filterausgangs-Auswahleinheit 53, die Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten, die Restverarbeitungseinheit 16, die Erfassungseinheit 54 für unregelmäßige Wellenformen und die Speichereinheit 18 für unregelmäßige Wellenformkomponenten, die Komponentenelemente der Wellenform-Schätzvorrichtung sind, jeweils durch dedizierte Hardware gebildet sind (z. B. Hardware wie eine integrierte Halbleiterschaltung, die eine CPU oder einen Einchip-Mikrocomputer für Bestandselemente, die andere als die Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten und die Speichereinheit 18 für unregelmäßige Wellenformkomponenten sind, implementieren). Jedoch kann die Wellenform-Schätzvorrichtung durch einen Computer gebildet sein.
Wie in 2 illustriert ist, kann die Wellenform-Schätzvorrichtung in der folgenden Weise durch einen Computer gebildet sein. Die Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten und die Speichereinheit 18 für unregelmäßige Wellenformkomponenten sind in einem Speicher 101 des Computers oder in einem externen Speicher gebildet und Programme, in denen die Verarbeitungseinzelheiten der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 51 und 52, der Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte, der Filterausgangs-Auswahleinheit 53, der Restverarbeitungseinheit 16 und der Erfassungseinheit 54 für unregelmäßige Wellenformen beschrieben sind, sind in dem Speicher 101 des Computers gespeichert und ein Prozessor 102 des Computers führt die in dem Speicher 101 gespeicherten Programme durch.
18 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 51 der Wellenform-Schätzvorrichtung nach dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert. In 18 bezeichnen dieselben Zeichen wie diejenigen in 15 die gleichen oder entsprechende Teile. Somit wird die Beschreibung hiervon weggelassen.
Eine Nachlaufqualitäts-Bewertungseinheit 51a führt eine Verarbeitung des Bewertens der guten/schlechten Nachlaufqualität eines Nachlauffilters auf der Grundlage der Anzahl von Beobachtungswerten, die durch die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a als in dem Korrelationsgatter existierend bestimmt wurden, und der Anzahl von Beobachtungswerten, die als außerhalb des Korrelationsgatters existierend bestimmt wurden, durch.
19 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 52 der Wellenform-Schätzvorrichtung nach dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert. In 19 bezeichnen die gleichen Zeichen wie diejenigen in 16 die gleichen oder entsprechende Teile. Somit wird die Beschreibung von diesen weggelassen.
Eine Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 52a führt eine Verarbeitung des Bewertens der guten/schlechten Nachlaufqualität eines Nachlauffilters auf der Grundlage der Anzahl von Beobachtungswerten, die durch die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 32a als innerhalb des Korrelationsgatters existierend bestimmt wurden, und der Anzahl von Beobachtungswerten, die als außerhalb des Korrelationsgatters existierend bestimmt wurden, durch.
Zusätzlich sind die Konfigurationen der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 51 und 52 die gleichen mit der Ausnahme, dass die Bewegungsschwankung des durch die Vorhersageverarbeitungseinheit 41b implementierten Nachlauffilters kleiner als die Bewegungsschwankung des durch die Vorhersageverarbeitungseinheit 42b implementierten Nachlauffilters ist, und die Verarbeitungseinzelheiten von diesen sind die gleichen.
Als nächstes wird eine Operation bei diesem Ausführungsbeispiel beschreiben.
Jedoch ist die Operation ähnlich der bei dem vorbeschriebenen ersten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, dass die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 11 und 12 durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 51 und 52 ersetzt sind, die Filterausgangs-Auswahleinheit 14 durch die Filterausgangs-Auswahleinheit 53 ersetzt ist, und die Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen durch die Erfassungseinheit 54 für unregelmäßige Wellenformen ersetzt ist. Somit werden Teile, die gegenüber dem vorbeschriebenen ersten Ausführungsbeispiel unterschiedlich sind, beschrieben.
Die Nachlaufqualitäts-Bewertungseinheit 51a oder 52a der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 51 oder 52 bewertet auf der Grundlage von Beobachtungswerten, die durch die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a oder 32a als innerhalb des Korrelationsgatters existierend bestimmt wurden, und der Anzahl von Beobachtungswerten, die als außerhalb des Korrelationsgatters existierend bestimmt wurden, die gute/schlechte Nachlaufqualität eines Nachlauffilters und gibt einen TQ-Wert, der ein Bewertungswert der Nachlaufqualität ist, zu der Aktualisierungsverarbeitungseinheit 41a oder 42a für geglättete Werte und der Filterausgangs-Auswahleinheit 53 aus.
Genauer gesagt, die Nachlaufqualitäts-Bewertungseinheit 51a oder 52a hält einen TQ-Wert, der ein Bewertungswert der Nachlaufqualität ist, und wenn Beobachtungswerte durch die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a oder 32a als innerhalb des Korrelationsgatters existierend bestimmt wurden, erhöht die Nachlaufqualitäts-Bewertungseinheit 51a oder 52a den TQ-Wert um 1, und wenn die Beobachtungswerte durch die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a oder 32a als außerhalb des Korrelationsgatters existierend bestimmt wurden, verringert die Nachlaufqualitäts-Bewertungseinheit 51a oder 52a den TQ-Wert um 1.
Jedoch behält, selbst wenn die Beobachtungswerte innerhalb des Korrelationsgatters existieren, wenn der gegenwärtige TQ-Wert ein oberer TQ-Grenzwert ist, die Nachlaufqualitäts-Bewertungseinheit 51a oder 52a den gegenwärtigen TQ-Wert.
Zusätzlich behält, selbst wenn die Beobachtungswerte außerhalb des Korrelationsgatters existieren, wenn der gegenwärtige TQ-Wert ein unterer TQ-Grenzwert ist, die Nachlaufqualitäts-Bewertungseinheit 51a oder 52a den gegenwärtigen TQ-Wert.
Hier ist 20 ein erläuterndes Diagramm, das eine Historie von TQ-Werten illustriert. Der obere TQ-Grenzwert und der untere TQ-Grenzwert sind Werte, die als Parameter gesetzt sind. In dem in 20 illustrierten Beispiel ist der vorgegebene Wert des TQ-Werts gleich 0.
Wenn der von der Nachlaufqualitäts-Bewertungseinheit 51a oder 52a ausgegebene TQ-Werts unter einen Filterinitialisierungs-Schwellenwert (voreingestellter Schwellenwert) nach einem Überschreiten eines Erfassungsschwellenwerts für eine unregelmäßige Wellenform (voreingestellter Schwellenwert) fällt, initialisiert die Aktualisierungsverarbeitungseinheit 41a oder 42a für geglättete Werte der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 51 oder 52 das durch die Vorhersageverarbeitungseinheit 41b oder 42b implementierte Nachlauffilter. Die Initialisierung des Nachlauffilters enthält die Verarbeitung der Initialisierung des TQ-Werts auf 0.
Wenn zusätzlich die Aktualisierungsverarbeitungseinheit 41a oder 42a für geglättete Werte Beobachtungswerte z_k zu der Zeit k von der Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit 31a oder 32a empfängt, aktualisiert, ähnlich dem vorbeschriebenen dritten Ausführungsbeispiel, die Aktualisierungsverarbeitungseinheit 41a oder 42a für geglättete Werte einen geglätteten Wert, der eine in der vergangenen Nachlauffilterverarbeitung geschätzte, regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, unter Verwendung der Beobachtungswerte z_k zu der Zeit k.
Die Filterausgangs-Auswahleinheit 53 wählt eine regelmäßige Wellenformkomponente und einen TQ-Wert, die durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 51 vorhergesagt wurden, in dem durch die Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte identifizierten unregelmäßigen Abschnitt aus durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 51 oder 52 vorhergesagten regelmäßigen Wellenformkomponenten aus, gibt die regelmäßige Wellenformkomponente zu der Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten und der Restverarbeitungseinheit 16 aus und gibt den TQ-Wert zu der Erfassungseinheit 54 für unregelmäßige Wellenformen aus.
Zusätzlich wählt die Filterausgangs-Auswahleinheit 53 eine regelmäßige Wellenformkomponente und einen TQ-Wert, die durch die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 52 vorhergesagt wurden, in dem durch die Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte identifizierten regelmäßigen Abschnitt aus, gibt die regelmäßige Wellenformkomponente zu der Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten und der Restverarbeitungseinheit 16 aus und gibt den TQ-Wert zu der Erfassungseinheit 54 für unregelmäßige Wellenformen aus.
Wenn der von der Filterausgangs-Auswahleinheit 53 ausgegebene TQ-Wert den Erfassungsschwellenwert für unregelmäßige Wellenformen überschreitet (wenn die Nachlaufqualität gut ist), führt ähnlich der Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen in 1 die Erfassungseinheit 54 für unregelmäßige Wellenformen eine Verarbeitung des Bestimmens, ob ein durch die Restverarbeitungseinheit 16 berechneter Rest eine unregelmäßige Wellenformkomponente ist, durch.
Wenn andererseits der von der Filterausgangs-Auswahleinheit 53 ausgegebene TQ-Wert gleich dem oder kleiner als der Erfassungsschwellenwert für unregelmäßige Wellenformen ist (wenn die Nachlaufqualität schlecht ist), führt die Erfassungseinheit 54 für unregelmäßige Wellenformen nicht die Verarbeitung des Bestimmens, ob ein durch die Restverarbeitungseinheit 16 berechneter Rest eine unregelmäßige Wellenformkomponente ist, durch.
Wie aus dem vorstehenden als offensichtlich erkennbar ist, bestimmt gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel nur dann, wenn ein Bewertungsergebnis der Nachlaufqualität, das von der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 51 oder 52 erhalten wurde, gut ist, die Erfassungseinheit 54 für unregelmäßige Wellenformen, ob ein durch die Restverarbeitungseinheit 16 berechneter Rest eine unregelmäßige Wellenformkomponente ist. Gemäß der vorstehenden Konfiguration wird als eine Wirkung dieses Ausführungsbeispiels erhalten, dass das Auftreten einer fehlerhaften Erfassung einer unregelmäßigen Wellenform, die dadurch bewirkt wird, dass eine Erfassungsverarbeitung einer unregelmäßigen Wellenform durchgeführt wird, wenn die Nachlaufqualität schlecht ist, verringert werden kann.
Fünftes Ausführungsbeispiel
21 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Wellenform-Schätzvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert. In 21 bezeichnen die gleichen Zeichen wie diejenigen in 1 die gleichen oder entsprechende Teile. Somit wird deren Beschreibung weggelassen.
Eine Identifizierungseinheit 60 für unregelmäßige Abschnitte implementiert eine Schwellenwert-Berechnungseinheit 63 (s. 22), die eine Standardabweichung von regelmäßigen Wellenformkomponenten, die in von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogenen Zeitreihen-Beobachtungswerten enthalten sind, berechnet, und auf der Grundlage der Standardabweichung die Startbestimmungs-Schwellenwerte α und β für unregelmäßige Abschnitte und den Endbestimmungs-Schwellenwert γ für unregelmäßige Abschnitte berechnet, und eine Verarbeitung des Identifizierens eines unregelmäßigen Abschnitts, der ein Abschnitt enthaltend unregelmäßige Wellenformkomponenten ist, unter Verwendung dieser Schwellenwerte aus den von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogenen Zeitreihen-Beobachtungswerten durchführt.
Es wird angenommen, dass in dem Beispiel in 21 die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1, die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 11 und 12, die Identifizierungseinheit 60 für unregelmäßige Abschnitte, die Filterausgangs-Auswahleinheit 14, die Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten, die Restverarbeitungseinheit 16, die Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen und die Speichereinheit 18 für unregelmäßige Wellenformkomponenten, die Bestandselemente der Wellenform-Schätzvorrichtung sind, jeweils durch dedizierte Hardware gebildet sind (z. B. Hardware wie eine integrierte Halbleiterschaltung, die eine CPU oder einen Einchip-Mikrocomputer für Bestandselemente, die andere als die Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten und die Speichereinheit 18 für unregelmäßige Wellenformkomponenten sind, implementiert). Jedoch kann die Wellenform-Schätzeinrichtung durch einen Computer gebildet sein.
Wie in 2 illustriert ist, kann die Wellenform-Schätzvorrichtung durch einen Computer in der folgenden Weise gebildet sein. Die Speichereinheit 15 für regelmäßige Wellenformkomponenten und die Speichereinheit 18 für unregelmäßige Wellenformkomponenten sind in einem Speicher 101 des Computers oder in einem externen Speicher gespeichert, und Programme, in denen die Verarbeitungseinzelheiten der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1, der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheiten 11 und 12, der Identifizierungseinheit 60 für unregelmäßige Abschnitte, der Filterausgangs-Auswahleinheit 14, der Restverarbeitungseinheit 16 und der Erfassungseinheit 17 für unregelmäßige Wellenformen beschrieben sind, sind in dem Speicher 106 des Computers gespeichert, und ein Prozessor 102 des Computers führt die in dem Speicher 101 gespeicherten Programme durch.
22 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Identifizierungseinheit 60 für unregelmäßige Abschnitte der Wellenform-Schätzvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert. In 22 bezeichnen die gleichen Zeichen wie diejenigen in 3 die gleichen oder entsprechenden Teile. Somit wird deren Beschreibung weggelassen.
Eine Beobachtungswert-Speichereinheit 61 ist ein Speicher, der von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogene Zeitreihen-Beobachtungswerte speichert.
Eine Datenbank 62 für regelmäßige Wellenformen ist ein Speicher, der die letzte regelmäßige Wellenformkomponente hält.
Die Schwellenwert-Berechnungseinheit 63 führt eine Verarbeitung des Berechnens einer Standardabweichung von regelmäßigen Wellenformkomponenten, die in von der Beobachtungswert-Speichereinheit 61 gehaltenen Zeitreihen-Beobachtungswerten enthalten sind, und des Berechnens der Startbestimmungs-Schwellenwerte α und β für unregelmäßige Abschnitte und des Endbestimmungs-Schwellenwerts γ für unregelmäßige Abschnitte auf der Grundlage der Standardabweichung durch.
Zusätzlich führt, wenn die letzten regelmäßigen Wellenformkomponenten durch die Datenbank 62 für regelmäßige Wellenformen gehalten werden, die Schwellenwert-Berechnungseinheit 63 eine Verarbeitung des Berechnens einer Standardabweichung der regelmäßige Wellenformkomponenten und des Berechnens der Startbestimmungs-Schwellenwerte α und β für unregelmäßige Abschnitte sowie des Endbestimmungs-Schwellenwerts γ für unregelmäßige Abschnitte auf der Grundlage der Standardabweichung durch.
Als nächstes wird einer Operation in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Jedoch ist die Operation ähnlich der in dem vorbeschriebenen ersten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, dass die Identifizierungseinheit 13 für unregelmäßige Abschnitte durch die Identifizierungseinheit 60 für unregelmäßige Abschnitte ersetzt ist. Somit werden nur die Verarbeitungseinzelheiten der Identifizierungseinheit 60 für unregelmäßige Abschnitte beschrieben.
Wenn die Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 ähnlich dem vorbeschrieben ersten Ausführungsbeispiel eine regelmäßige Wellenformkomponente vorhersagt, berechnet die Restberechnungseinheit 21 der Identifizierungseinheit 60 für unregelmäßige Abschnitte einen Rest e_k zwischen Beobachtungswerten z_k zu der Zeit k, die durch die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogen wurden, und einem vorhergesagten Wert x_k|k–1 Tilde von der Zeit k – 1 bis zu der Zeit k, der von der Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit 12 vorhergesagt wurde (s. Formel (6)).
Der von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1 herausgezogene Zeitreihen-Beobachtungswert wird in der Beobachtungswert-Speichereinheit 61 gespeichert.
Die Schwellenwert-Berechnungseinheit 63 berechnet die Varianz von regelmäßigen Wellenformkomponenten, die in dem von der Beobachtungswert-Speichereinheit 61 gehaltenen Zeitreihen-Beobachtungswert enthalten sind, und berechnet die Standardabweichung σ auf der Grundlage der Varianz.
Wenn die Schwellenwert-Berechnungseinheit 63 die Standardabweichung σ berechnet, berechnet die Schwellenwert-Berechnungseinheit 63 weiterhin die Startbestimmungs-Schwellenwerte α und β für unregelmäßige Abschnitte und den Endbestimmungs-Schwellenwert γ für unregelmäßige Abschnitte auf der Grundlage der Standardabweichung σ.
Genauer gesagt, als ein Beispiel wird die Standardabweichung σ·2 bestimmt als der Startbestimmungs-Schwellenwert α für unregelmäßige Abschnitte, die Standardabweichung σ·3 wird bestimmt als der Startbestimmungs-Schwellenwert β für unregelmäßige Abschnitte, und die Standardabweichung σ wird bestimmt als der Endbestimmungs-Schwellenwert γ für unregelmäßige Abschnitt.
In diesem Beispiel wird die Varianz der regelmäßigen Wellenformkomponenten, die in dem von der Beobachtungswert-Speichereinheit 61 gehaltenen Zeitreihen-Beobachtungswert enthalten sind, berechnet, und die Standardabweichung σ wird auf der Grundlage der Varianz berechnet. Alternativ kann, wenn die letzten regelmäßigen Wellenformkomponenten in der Datenbank 62 für regelmäßige Wellenformen gehalten werden, die Varianz der regelmäßigen Wellenformkomponenten berechnet werden, und die Standardabweichung kann auf der Grundlage der Varianz berechnet werden.
Wenn die Restberechnungseinheit 21 den Rest e_k berechnet, identifiziert die Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte einen Abschnitt, in welchem die Größe |e| des Rests e den Startbestimmungs-Schwellenwert α für unregelmäßige Abschnitte, der von der Schwellenwert-Berechnungseinheit 63 berechnet wurde, P aufeinanderfolgende Male überschreitet, oder einen Abschnitt, in welchem die Größe |e| des Rests e den Startbestimmungs-Schwellenwert β für unregelmäßige Abschnitte Q aufeinanderfolgende Male überschreitet.
Ähnlich wie bei dem vorbeschrieben ersten Ausführungsbeispiel erkennt die Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte den Abschnitt, in welchem die Größe |e| des Rests e den Startbestimmungs-Schwellenwert α (oder β) für unregelmäßige Abschnitte aufeinanderfolgend überschreitet, als einen Abschnitt, der als eine Startposition des unregelmäßigen Abschnitts dient.
Wenn die Startpositions-Erkennungseinheit 23 für unregelmäßige Abschnitte die Startposition des unregelmäßigen Abschnitts erkennt und den Bestimmungswert FLG auf 1 setzt, identifiziert die Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitt einen Abschnitt, in welchem die von der Restberechnungseinheit 21 berechnete Größe |e| des Rests e S aufeinanderfolgende Male unter den von der Schwellenwert-Berechnungseinheit 63 berechneten Endbestimmungs-Schwellenwert γ für unregelmäßige Abschnitte fällt.
Ähnlich wie bei dem vorbeschriebenen ersten Ausführungsbeispiel erkennt die Endpositions-Erkennungseinheit 25 für unregelmäßige Abschnitte den Abschnitt, in welchem die Größe |e| des Rests e S aufeinanderfolgende Male unter den Endbestimmungs-Schwellenwert γ für unregelmäßige Abschnitte fällt, als einen Abschnitt, der als eine Endposition des unregelmäßigen Abschnitts dient.
Wie aus dem vorbeschriebenen als offensichtlich erkannt wird, berechnet gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel die Schwellenwert-Berechnungseinheit 63 eine Standardabweichung σ von regelmäßigen Wellenformkomponenten, die in dem von der Beobachtungswert-Speichereinheit 61 gehaltenen Zeitreihen-Beobachtungswert enthalten sind, und berechnet die Startbestimmungs-Schwellenwerte α und β der unregelmäßigen Abschnitte sowie den Endbestimmungs-Schwellenwert γ der unregelmäßigen Abschnitte auf der Grundlage der Standardabweichung α. Gemäß dieser Konfiguration können als eine Wirkung dieses Ausführungsbeispiels die Startbestimmungs-Schwellenwerte α und β für unregelmäßige Abschnitte sowie der Endbestimmungs-Schwellenwert γ für unregelmäßige Abschnitte automatisch gesetzt werden, selbst wenn Beobachtungsstörungen von regelmäßigen Wellenformkomponenten gemäß der Differenz der Beobachtungsorte und der Beobachtungstage variieren.
Sechstes Ausführungsbeispiel
23 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Wellenform-Schätzvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert. In 23 bezeichnen die gleichen Zeichen wie diejenigen in 1 die gleichen oder entsprechenden Teile. Daher wird deren Beschreibung weggelassen.
Eine Wellenform-Schätzeinheit 71 für alle Bereichszellen führt eine Verarbeitung ähnlich der der Bereichszellen-Wellenform-Schätzeinheit 2 in den vorbeschriebenen ersten bis fünften Ausführungsbeispielen durch und führt eine Verarbeitung des Erfassens von unregelmäßigen Wellenformkomponenten in allen Bereichszellen in einem Radarabdeckungsbereich durch.
Eine Extraktionseinheit 72 für unregelmäßige Wellenformschleppen führt eine Verarbeitung des Identifizierens einer durch die Wellenform-Schätzeinheit 71 für alle Bereichszellen bestimmten Bereichszelle als eine unregelmäßige Wellenformkomponente unter den Bereichszellen in dem zweidimensionalen Raum und des Herausziehens der Schleppe der unregelmäßigen Wellenformkomponente von einer Zeitvariation in der Bereichszelle durch.
Eine Schleppennachlaufeinheit 73 führt eine Verarbeitung des Vorhersagens der Bewegung der unregelmäßigen Wellenformkomponente durch Durchführen einer Nachlaufverarbeitung bei der von der Extraktionseinheit 72 für eine unregelmäßige Wellenformschleppe herausgezogenen Schleppe durch.
In dem Beispiel in 23 wird angenommen, dass die Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1, die Wellenform-Schätzeinheit 71 für alle Bereichszellen, die Extraktionseinheit 72 für unregelmäßige Wellenformschleppen und die Schleppennachlaufeinheit 73, die Bestandselemente der Wellenform-Schätzvorrichtung sind, jeweils durch dedizierte Hardware gebildet sind (z. B. Hardware wie eine integrierte Halbleiterschaltung, die eine CPU oder einen Einchip-Mikrocomputer implementiert). Jedoch kann die Wellenform-Schätzvorrichtung durch einen Computer gebildet sein.
Wie in 2 illustriert ist, kann die Wellenform-Schätzvorrichtung in der folgenden Weise durch einen Computer gebildet sein. Programme, in denen die Verarbeitungseinzelheiten der Beobachtungswert-Extraktionseinheit 1, der Wellenform-Schätzeinheit 71 für alle Bereichszellen, der Extraktionseinheit 72 für unregelmäßige Wellenformschleppen und der Schleppennachlaufeinheit 73 beschrieben sind, sind in einem Speicher 101 eines Computers gespeichert, und ein Prozessor 102 des Computers führt die in dem Speicher 101 gespeicherten Programme durch.
Als nächstes wird eine Operation in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die Wellenform-Schätzeinheit 71 für alle Bereichszellen führt eine Verarbeitung ähnlich der der Bereichszellen-Wellenform-Schätzeinheit 2 in den vorbeschriebenen ersten bis fünften Ausführungsbeispielen durch und führt eine Verarbeitung des Erfassens von unregelmäßigen Wellenformkomponenten in allen Bereichszellen in einem Radarüberdeckungsbereich durch.
Die Extraktionseinheit 72 für unregelmäßige Wellenformschleppen identifiziert eine Bereichszelle, die durch die Wellenform-Schätzeinheit 71 für alle Bereichszellen bestimmt wurde, unter den Bereichszellen in dem zweidimensionalen Raum als eine unregelmäßige Wellenformkomponente und zieht die Schleppe der unregelmäßigen Wellenformkomponente von einer Zeitvariation in der Bereichszelle heraus.
Beispielsweise kann das M-aus-N-Verfahren oder dergleichen als Extraktionsverarbeitung für die Schleppe der unregelmäßigen Wellenformkomponente verwendet werden.
Wenn die Extraktionseinheit 72 für die unregelmäßige Wellenformschleppe eine Schleppe der unregelmäßigen Wellenformkomponente herauszieht, sagt die Schleppennachlaufeinheit 73 die Bewegung der unregelmäßigen Wellenformkomponente durch Durchführen einer Nachlaufverarbeitung bei der herausgezogenen Schleppe vorher. Die Nachlaufverarbeitung bei der Schleppe selbst ist eine bekannte Technik, sodass die detaillierte Beschreibung hiervon weggelassen wird.
Hier ist 24 ein erläuterndes Diagramm, das ein Extraktionsbeispiel für eine Schleppe einer unregelmäßigen Wellenformkomponente illustriert.
In 24 kann nicht bestimmt werden, ob die zu der Zeit k erfasste, unregelmäßige Wellenformkomponente eine unregelmäßige Wellenform ist. Jedoch kann durch Etablieren der Schleppe der unregelmäßigen Wellenform auf der Grundlage mehrere Beobachtungszeiten, wie in dem Beispiel für die Zeit k + 2 illustriert ist, eine fehlerhafte Erfassung verringert werden.
Zusätzlich kann durch Vorhersagen der Bewegung der unregelmäßigen Wellenformkomponente eine Vorhersage einer räumlichen Bewegung einer unregelmäßigen Wellenform durchgeführt werden.
Wie aus dem vorstehenden als offensichtlich erkennbar ist, identifiziert gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel die Extraktionseinheit 72 für eine unregelmäßige Wellenformschleppe unter den Bereichszellen in dem zweidimensionalen Raum eine durch die Wellenform-Schätzeinheit 71 für alle Bereichszellen bestimmte Bereichszelle als eine unregelmäßige Wellenformkomponente und zieht die Schleppe der unregelmäßige Wellenformkomponente von einer Zeitvariation in der Bereichszelle heraus. Die Schleppennachlaufeinheit 73 sagt die Bewegung der unregelmäßigen Wellenformkomponente vorher, indem sie die Nachlaufverarbeitung für die von der Extraktionseinheit 72 für unregelmäßige Wellenformschleppen herausgezogene Schleppe durchführt. Gemäß dieser Konfiguration kann als eine Wirkung dieses Ausführungsbeispiels eine fehlerhafte Erfassung einer unregelmäßigen Wellenformkomponente verringert werden, und die Vorhersage einer räumlichen Bewegung einer unregelmäßigen Wellenform kann durchgeführt werden.
Bei der vorliegenden Erfindung können die Ausführungsbeispiele frei kombiniert werden, jedes Bestandselement der Ausführungsbeispiele kann modifiziert werden, oder jedes Bestandselement in den Ausführungsbeispielen kann weggelassen werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Wellenform-Schätzvorrichtung und das Wellen-Schätzverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung sind geeignet für eine Vorrichtung und ein Verfahren, mit denen eine genaue Erfassung von denen in einem enthaltenen unregelmäßigen Wellenformkomponenten erforderlich ist, wenn eine Unterscheidung zwischen regelmäßigen Wellenformkomponenten und unregelmäßigen Wellenformkomponenten, die in dem Signal enthalten sind, durchgeführt wird.
Bezugszeichenliste

1: Beobachtungswert-Extraktionseinheit, 2: Bereichszellen-Wellenform-Schätzeinheit, 11: Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit (erste Nachlauffiltereinheit), 12: Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit (zweite Nachlauffiltereinheit), 13: Identifizierungseinheit für unregelmäßige Abschnitte, 14: Filterausgangs-Auswahleinheit, 15: Speichereinheit für regelmäßige Wellenformkomponenten, 16: Restverarbeitungseinheit (Bestimmungseinheit für unregelmäßige Wellenformen), 17: Erfassungseinheit für unregelmäßige Wellenformen (Bestimmungseinheit für unregelmäßige Wellenformen), 18: Speichereinheit für unregelmäßige Wellenformkomponenten, 21: Restberechnungseinheit, 22: Startbestimmungs-Schwellenwert-Halteeinheit für unregelmäßige Abschnitte, 23: Startpositions-Erkennungseinheit für unregelmäßige Abschnitte, 24: Endbestimmungs-Schwellenwert-Halteeinheit für unregelmäßige Abschnitte, 25: Endpositions-Erkennungseinheit für unregelmäßige Abschnitte, 31: Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit (erste Nachlauffiltereinheit), 31a: Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit, 31b: Filterverarbeitungseinheit, 32: Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit (zweite Nachlauffiltereinheit), 32a: Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit, 32b: Filterverarbeitungseinheit, 41: Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit (erste Nachlauffiltereinheit), 41a: Aktualisierungsverarbeitungseinheit für geglätteten Wert, 41b: Vorhersageverarbeitungseinheit, 42: Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit (zweite Nachlauffiltereinheit), 42a: Aktualisierungsverarbeitungseinheit für geglättete Werte, 42b: Vorhersageverarbeitungseinheit, 51: Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit (erste Nachlauffiltereinheit), 51a: Nachqualitäts-Bewertungseinheit, 52: Nachlauffilter-Verarbeitungseinheit (zweite Nachlauffiltereinheit), 52a: Nachlaufqualitäts-Bewertungseinheit, 53: Filterausgangs-Auswahleinheit, 54: Erfassungseinheit für unregelmäßige Wellenformen (Bestimmungseinheit für unregelmäßige Wellenformen), 60: Identifizierungseinheit für unregelmäßige Abschnitte, 61: Beobachtungswert-Speichereinheit, 62: Datenbank für regelmäßige Wellenformen, 63: Schwellenwert-Berechnungseinheit, 71: Wellenform-Schätzeinheit für alle Bereichszellen, 72: Schleppenextraktionseinheit für unregelmäßige Wellenformen, 73: Schleppennachlaufeinheit, 101: Speicher, und 202: Prozessor.

Claims

Wellenform-Schätzvorrichtung, welche aufweist: eine Beobachtungswert-Extraktionseinheit, die aus einem Signal, das ausgestrahlt oder durch ein Beobachtungsziel reflektiert wurde, Zeitreihen-Beobachtungswerte des Beobachtungsziels herauszieht; eine erste Nachlauffiltereinheit, die eine in den Beobachtungswerten enthaltene regelmäßige Wellenformkomponente vorhersagt durch Durchführen einer Nachlauffilterverarbeitung bei den Zeitreihen-Beobachtungswerten; eine zweite Nachlauffiltereinheit, die eine in den Beobachtungswerten enthaltene regelmäßige Wellenformkomponente vorhersagt durch Durchführen einer Nachlauffilterverarbeitung bei den Zeitreihen-Beobachtungswerten unter Verwendung eines Nachlauffilters mit einer größeren Bewegungsschwankung als der Bewegungsschwankung eines bei der Nachlauffilterverarbeitung durch die erste Nachlauffiltereinheit verwendeten Nachlauffilters; eine Identifizierungseinheit für unregelmäßige Abschnitte, die einen unregelmäßigen Abschnitt, der ein Abschnitt ist, der eine unregelmäßige Wellenformkomponente enthält, aus den Zeitreihen-Beobachtungswerten identifiziert; eine Auswahleinheit, die eine von der ersten Nachlauffiltereinheit vorhergesagte regelmäßige Wellenformkomponente in dem unregelmäßigen Abschnitt auswählt und eine von der zweiten Nachlauffiltereinheit vorhergesagte regelmäßige Wellenformkomponente in einem Abschnitt, der ein anderer als der unregelmäßige Abschnitt ist, auswählt aus den von der ersten und der zweiten Nachlauffiltereinheit vorhergesagten regelmäßigen Wellenformkomponenten; und eine Bestimmungseinheit für unregelmäßige Wellenformen, die bestimmt, ob ein Rest zwischen von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit herausgezogenen Beobachtungswerten und einer von der Auswahleinheit ausgewählten, regelmäßigen Wellenformkomponente eine unregelmäßige Wellenformkomponente ist.
Wellenform-Schätzvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Identifizierungseinheit für unregelmäßige Abschnitte enthält: eine Restberechnungseinheit, die einen Rest zwischen von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit herausgezogenen Zeitreihen-Beobachtungswerten und einer von der zweiten Nachlauffiltereinheit vorhergesagten, regelmäßigen Wellenformkomponente berechnet; eine Startpositions-Erkennungseinheit, die einen Abschnitt identifiziert, in welchem der von der Restberechnungseinheit berechnete Rest aufeinanderfolgend eine voreingestellte Anzahl von Malen einen Startbestimmungs-Schwellenwert für unregelmäßige Abschnitte überschreitet, als einen Überschreitungsabschnitt identifiziert und den Überschreitungsabschnitt als eine Startposition des unregelmäßigen Abschnitts erkennt; eine Endpositions-Erkennungseinheit, die, nachdem die Startposition des unregelmäßigen Abschnitt durch die Startpositions-Erkennungseinheit erkannt wurde, einen Abschnitt, in welchem der von der Restberechnungseinheit berechnete Rest aufeinanderfolgend eine voreingestellte Anzahl von Malen unter einen Endbestimmungs-Schwellenwert für unregelmäßige Abschnitte fällt, als einen Unterschreitungsabschnitt identifiziert, und den Unterschreitungsabschnitt als eine Endposition des unregelmäßigen Abschnitts erkennt.
Wellenform-Schätzvorrichtung nach Anspruch 1, bei der jede von der ersten und der zweiten Nachlauffiltereinheit enthält: eine Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit, die ein Korrelationsgatter erzeugt, das einen angemessenen Bereich von von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit herausgezogenen Beobachtungswerten anzeigt, unter Verwendung eines vorhergesagten Werts, der eine regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, die ein Vorhersageergebnis in der letzten Nachlauffilterverarbeitung ist, und bestimmt, ob die Beobachtungswerte innerhalb des Korrelationsgatters existieren; und eine Filterverarbeitungseinheit, die durch Ausführen einer Nachlauffilterverarbeitung bei Beobachtungswerten, die durch die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit als innerhalb des Korrelationsgatters existierend bestimmt wurden, eine in den Beobachtungswerten enthaltene regelmäßige Wellenformkomponente vorhersagt.
Wellenform-Schätzvorrichtung nach Anspruch 3, bei der jede von der ersten und der zweiten Nachlauffiltereinheit eine Nachlaufqualitäts-Bewertungseinheit enthält, die eine gute/schlechte Nachlaufqualität eines Nachlauffilters bewertet auf der Grundlage der Anzahl von Beobachtungswerten, die durch die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit als innerhalb des Korrelationsgatters existierend bestimmt wurden und der Anzahl von Beobachtungswerten, die als außerhalb des Korrelationsgatters existierend bestimmt wurden, und bei der die Bestimmungseinheit für unregelmäßige Wellenformen nur in einem Fall, in welchem ein Bewertungsergebnis der Nachlaufqualität, das von der Nachlaufqualitäts-Bewertungseinheit erhalten wurde, gut anzeigt, bestimmt, ob ein Rest zwischen von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit herausgezogenen Beobachtungswerten und einer von der Auswahleinheit ausgewählten, regelmäßigen Wellenformkomponente eine unregelmäßige Wellenformkomponente ist.
Wellenform-Schätzvorrichtung nach Anspruch 1, bei der jede von der ersten und der zweiten Nachlauffiltereinheit enthält: eine Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit, die ein Korrelationsgatter erzeugt, das einen angemessenen Bereich von Beobachtungswerten, die von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit herausgezogen wurden, anzeigt unter Verwendung eines vorhergesagten Werts, der eine regelmäßige Wellenformkomponente anzeigt, die ein Vorhersageergebnis der letzten Nachlauffilterverarbeitung ist, und bestimmt, ob die Beobachtungswerte innerhalb des Korrelationsgatter existieren; eine Aktualisierungsverarbeitungseinheit für geglättete Werte, die einen geglätteten Wert aktualisiert, der eine regelmäßige Wellenformkomponente, die in einer vergangenen Nachlauffilterverarbeitung geschätzt wurde, anzeigt, unter Verwendung von Beobachtungswerten zu einer gegenwärtigen Zeit, die durch die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit als innerhalb des Korrelationsgatters existierend bestimmt wurden; und eine Vorhersageverarbeitungseinheit, die eine in von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit herausgezogenen Beobachtungswerten regelmäßige Wellenformkomponente vorhersagt durch wiederholtes Durchführen der Nachlauffilterverarbeitung unter Verwendung eines geglätteten Werts, der durch die Aktualisierungsverarbeitungseinheit für geglättete Werte aktualisiert wurde.
Wellenform-Schätzvorrichtung nach Anspruch 5, bei der jede von der ersten und der zweiten Nachlauffiltereinheit eine Nachlaufqualitäts-Bewertungseinheit zum Bewerten der guten/schlechten Nachlaufqualität eines Nachlauffilters auf der Grundlage der Anzahl von durch die Gatterbestimmungs-Verarbeitungseinheit als innerhalb des Korrelationsgatters existierend bestimmten Beobachtungswerten und der Anzahl von als außerhalb des Korrelationsgatters existierend bestimmten Beobachtungswerten enthält, und bei der die Bestimmungseinheit für unregelmäßige Wellenformen nur in einem Fall, in welchem ein Bewertungsergebnis der Nachlaufqualität, das von der Nachlaufqualitäts-Bewertungseinheit erhalten wurde, gut anzeigt, bestimmt, ob ein Rest zwischen Beobachtungswerten, die von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit herausgezogen wurden, und einer von der Auswahleinheit ausgewählten regelmäßigen Wellenformkomponente eine unregelmäßige Wellenformkomponente ist.
Wellenform-Schätzvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Identifizierungseinheit für unregelmäßige Abschnitte eine Schwellenwert-Berechnungseinheit enthält, die eine Standardabweichung von regelmäßigen Wellenformkomponenten, die in von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit herausgezogenen Zeitreihen-Beobachtungswerten enthalten sind, berechnet, und den Startbestimmungs-Schwellenwert für unregelmäßige Abschnitte und den Endbestimmungs-Schwellenwert für unregelmäßige Abschnitte auf der Grundlage der Standardabweichung berechnet.
Wellenform-Schätzvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin aufweist: eine Schleppenextraktionseinheit, die unter Bereichszellen in einem zweidimensionalen Raum eine Bereichszelle, die durch die Bestimmungseinheit für unregelmäßige Wellenformen als eine unregelmäßige Wellenformkomponente bestimmt wurde, identifiziert, und eine Schleppe der unregelmäßigen Wellenformkomponente aus einer Zeitvariation in der identifizierten Bereichszelle herauszieht; und eine Schleppennachlaufeinheit zum Vorhersagen einer Bewegung der unregelmäßigen Wellenformkomponente durch Durchführen einer Nachlaufverarbeitung der von der Schleppenextraktionseinheit herausgezogenen Schleppe.
Wellenform-Schätzverfahren, welches aufweist: Herausziehen, aus einem ausgestrahlten oder durch ein Beobachtungsziel reflektierten Signal durch eine Beobachtungswert-Extraktionseinheit, von Zeitreihen-Beobachtungswerten des Beobachtungsziels; Vorhersagen einer in den Beobachtungswerten enthaltenen regelmäßigen Wellenformkomponente durch eine erste Nachlauffiltereinheit, indem eine Nachlauffilterverarbeitung bei den Zeitreihen-Beobachtungswerten durchgeführt wird; Vorhersagen einer in den Beobachtungswerten enthaltenen regelmäßigen Wellenformkomponente durch eine zweite Nachlauffiltereinheit, indem eine Nachlauffilterverarbeitung bei den Zeitreihen-Beobachtungswerten durchgeführt wird unter Verwendung eines Nachlauffilters mit einer größeren Bewegungsschwankung als der Bewegungsschwankung eines Nachlauffilters, das bei der Nachlauffilterverarbeitung durch die erste Nachlauffiltereinheit verwendet wird; Identifizieren eines unregelmäßigen Abschnitts, der ein eine unregelmäßige Wellenformkomponente enthaltender Abschnitt ist, aus den Zeitreihen-Beobachtungswerten durch eine Identifizierungseinheit für unregelmäßige Abschnitte; Auswählen, durch eine Auswahleinheit, einer regelmäßigen Wellenformkomponente, die durch die erste Nachlauffiltereinheit vorhergesagt wurde, in dem unregelmäßigen Abschnitt, und Auswählen einer regelmäßigen Wellenformkomponente, die durch die zweite Nachlauffiltereinheit vorhergesagt wurde, in einem Abschnitt, der ein anderer als der unregelmäßige Abschnitt ist, aus durch die erste und die zweite Nachlauffiltereinheit vorhergesagten regelmäßigen Wellenformkomponenten; und Bestimmen, durch eine Bestimmungseinheit für unregelmäßige Wellenformen, ob ein Rest zwischen von der Beobachtungswert-Extraktionseinheit herausgezogenen Beobachtungswerten und einer von der Auswahleinheit ausgewählten regelmäßigen Wellenformkomponente eine unregelmäßige Wellenformkomponente ist.