JP2003502779A - 位相ドメインにおける相関解析 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、例えば無線周波数（ＲＦ）パルスのような媒体中のエネルギー源の位置を特定するために使用される、クロス相関の改善された装置と方法を提供する。好ましい実施例は、共通の信号源があると信じられる２個の信号にクロス相関アルゴリズムを適用する。特に好ましい実施例では、信号測定が真の測定によるものかあるいは人工産物によるものかについての確率の表示を提供するために、重み付け関数を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、相関に基づく技法を用いて、２個（またはそれ以上）の入力信号に
おける共通信号を検出することに関し、それのみに限るわけではないが特に、相
関に基づく技法を用いた２個またはそれ以上の電磁信号または振動信号の検出と
位置決定に関する。

【０００２】 ２個のデータの流れにクロス相関の技法を用いて、信号を解析するアプリケー
ションは数多くある。共通の信号または信号源があると信じられる、２個または
それ以上の時系列的な複合信号を解析しあるいは比較する時に、この技術は特に
有益である。

【０００３】 このクロス相関が用いられる分野の１つは、水道配管に沿って行われる水漏れ
音の解析、特にオーディオセンサーを用いた水道配管の水漏れ位置の決定である
。この技術は、２個の聴音デバイスからの信号内の、共通の水漏れ音の検出とそ
の位置決定に関係している。音源から離れた第１の場所で聴取される水漏れ音と
、音源から離れた第２の場所で聴取される同じ水漏れ音とは、顕著な類似性を有
することが予期される。共通の音源が存在する場合には、２個のオーディオ信号
はそのためにそれらのクロス相関関数において、ピークを示す傾向にあり、信号
が類似しているときにはそのピーク位置が遅延時間を与える。クロス相関関数の
ピークはそれ故、パイプ内の音響の速度とノイズ源の物理的環境を経由して、共
通のオーディオ信号の位置を推定するために用いられる。その音響の特性と持続
性が水漏れを表すとすれば、その水漏れを発見し位置を決定する確率は高くなる
。

【０００４】 以下に記述される従来技術の方法および本発明の解析技術は、同様に他の多く
の技術分野に適用することが出来る。これらには、以下が含まれている。装置の
異常な機械的ノイズの解析、生産ラインの走行中に発生するノイズによる製品品
質の評価、路上または軌道上の車輪付きの乗物の性能評価、プラットフォームま
たは特定の場所における乗物の通過走行音の解析による路面や線路表面の解析、
非常によく似たレコーディングの測定（高品質のデジタルコピーと、同じ歌のよ
く似て聞こえるが異なる演奏との間の真偽関係の解析）。本発明が採用される他
の分野には、移動する乗り物の検出、遠隔検出と遠隔観察および電磁（ＥＭ）信
号特に無線周波数（ＲＦ）信号の検出、が含まれる。

【０００５】 相関処理の技法は、しばしば以下のプロセスを用いて実行される。相関がチェ
ックされる２個の波形を現すデータ群のフーリエ変換の計算と、それによるデー
タの周波数ドメインへの変換、必要な乗算の実行、タイムドメインでの相関関数
の表示のための逆フーリエ変換の計算。相関関数を生成するために必要なプロセ
スの相当な縮小を可能にするので、しばしば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が用い
られる。マイクロプロセッサやデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）により、
またはそれらの制御の下で得られる、これらのＦＦＴの技法は既によく知られて
おり、一般的に採用されている。

【０００６】 一般的な相関処理の技法はうまく機能し、この作業を実行するためにいくつか
のデバイスが利用可能である。しかしながら信号対ノイズ比（以下、ＳＮ比）が
悪く及び／又は信号の帯域幅が限られているときには、クロス相関関数は不可避
的にそのピークが不明瞭になるかまたはノイズに隠されてしまい、品位が低下す
る。このようなときには、最適のＳＮ比と相関の精度を得るために、フィルタが
用いられる。

【０００７】 信号中に現れるノイズは、ランダムノイズとクラッターの２個の異なった形態
として考察することができる。ランダムノイズは短いタイムスケールでは予測不
可能であるが、平均するとゼロになる。十分に長い期間に亘る平均化により、そ
れは除去することが出来る。クラッターは、エコーや共鳴のような検出された信
号の関数であり、平均化によっては除去することができない。

【０００８】 ＳＮ比は、帯域幅を減少するために入力信号をフィルタに通すことにより、改
善することが出来る。しかしながら帯域幅が減少されているので、相関ピークの
幅は増加する傾向を有する。これは、信号がよく似ているときに遅延時間を決定
することを困難にし、それによって共通信号の位置を決定することを更に困難に
する。それ故、有用な信号を含んでいない帯域のみを除外するために、信号をフ
ィルタに通すことが、重要になる。しかしながら、従来技術の帯域選択方法は不
正確であった。

【０００９】 例えば水漏れの検出の場合、パイプから検出されるオーディオノイズ信号は水
漏れノイズと他の外部または水に由来する音響の混合体である。入力信号のＳＮ
比を改善するために、水漏れ検出器のオペレーターは入力信号のスペクトルを解
析し、どの信号の出力が重要であるかを決定する。そこでフィルタがセットされ
、その信号の出力が重要でない周波数を除去する。この方法は普通ある程度の改
善をもたらすが、良い相関を示す帯域を保証するものではない。システムのオペ
レーターは一般的に、相関関数の形状を改善するために、経験と試行錯誤を組み
合わせて用いる必要がある。このプロセスには時間がかかり、しばしば各々の水
漏れ地点ごとに数十分の時間を必要とする。

【００１０】 さらに検出された信号のスペクトルは、信号の型や起源とは無関係に多くの目
立つピークを含んでいる。水漏れ検出器の場合、これはしばしばパイプとトラン
スジューサーが置かれているバルブステムとの機械的共鳴に起因する。少数の支
配的な周波数の存在は、相関ピークをなだらかにする有害な効果を有している。
その効果がより顕著になると、相関ピークは多値となり極端な場合振動するよう
になる傾向がある。同様の人工産物が、ＲＦおよび画像処理システムに存在する
。

【００１１】 １個の対策は、振動数スペクトルを「白色化する」ために構成された周波数フ
ィルタを適用することである。しかしながら、真の白色化はＳＮ比を低下させ、
中央相関ピークを含む他の人工産物の生成を招く。入力信号のスペクトル解析の
最適化は、ピークの特定のステップとある領域を抑制することを含んでいる。

【００１２】 本発明はこれらの欠点を軽減しようとするものであり、相関に基づく技法を用
いて改善された信号の検出と位置決定の方法を提供するものである。

【００１３】 本発明の第１の態様に従えば、相関に基づく技法を用いて２個の入力信号内の
共通信号を検出してその位置を決定する方法であって、周波数ドメインで入力信
号の位相を解析することにより少なくとも１個のフィルタを提供し、前記少なく
とも１個のフィルタを用いて周波数ドメインまたはタイムドメインで前記入力信
号をフィルタし、前記入力された信号にクロス相関を実行することからなる、そ
の共通信号の位置を決定する方法が提供される。

【００１４】 それらの信号は、例えば無線周波数（ＲＦ）やマイクロ波のような電磁波、光
波や機械的振動から導出される波である。

【００１５】 この方法は、顕著な程度のコヒーレンスを示さない周波数を、フィルタしたり
抑制したりすることを含んでいる。この方法はまた、十分な振幅を有さない周波
数を除去する、フィルタを構築することを含んでいる。この方法はさらに、隣接
する周波数に亘って、一定した位相進行を示さない周波数を抑制するフィルタを
構築することを含んでいる。この方法は更にまた、分離効果に対して入力信号を
補償するフィルタを構築することを含んでいる。

【００１６】 位相解析は好ましくは、２個の信号源から導かれ変換された信号の比較により
実行され、前記の変換された信号は実数部と虚数部に分解される。

【００１７】 本発明のさらに別の態様に従えば、第１及び第２の検出器を用い、前記検出器
に到来する信号を変換することにより位相及び振幅を導出し、前記信号の位相差
に前記信号の位相及び／又は振幅から誘導された重み付け関数を適用し、それに
よって２個の信号のクロス相関関数におけるピークに寄与する共通信号の特定の
周波数成分の確率を表す信頼度の値を得る、共通信号の信号源を検出するための
方法が提供される。

【００１８】 好ましい実施例が本発明の前記第１の態様の特徴を含んでいる限り、それらは
本発明の第２の態様の特徴を含んでいても良い。

【００１９】 位相相関及び／又は位相信頼度のアルゴリズムを実行する方法は、好ましくは
専用のデジタルシグナルプロセッサを用いて実行される。その替わりに、フィー
ルドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）や特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）
デバイスが用いられることも出来る。

【００２０】 位相信頼度の値は、人工産物よりむしろ存在するピーク（即ち２個のクロス相
関信号から構成されるピーク）の確率を示す。これに対する解析的なアプローチ
が実行されると、より早くかつ確かな解法が得られるようになる。

【００２１】 デジタル処理の過程では、エコー相殺によって、困った多重クロス相関ピーク
が生じることに注意しなければならない。好ましくは、これらは、各々のチャン
ネルの自動相関を比較することにより、除去することが出来る。エコーは、１個
のチャンネルのみの自動相関関数において、１つまたはそれ以上のピークを生成
する。第２のチャンネルとの比較によりこれを確認し、信号を適宜に増減しかつ
遅延させたものをその信号自身から引き算することにより、エコーをチャンネル
から取り除くことが出来る。

【００２２】 （実施例） 本発明にかかるある特定の実施例が、水道配管での水漏れの検出のために提供
される。その装置は、パーソナルコンピューター（ＰＣ）上に備えられた新規な
相関器を有している。その新規な相関器は、信号処理アルゴリズムと適宜のグラ
フィックユーザーインターフェースの、ソフトウエア一式を含んでいる。従来の
相関器と同様に、新規な相関器も入力を２個のトランスジューサーから受信する
。

【００２３】 以上に説明してきたように、相関する信号の特性はその波形において（一方が
他方に対し遅延しており、全体がノイズと干渉に埋没しているにも関わらす）、
よく似た特徴を有するものである。２個の入力信号を構成する周波数帯域が互い
に関して安定な位相関係を有している、即ちそれらの入力信号が狭い帯域コヒー
レンスを有している場合にのみ、２個の入力信号のクロス相関が生じる。それ故
、十分な程度のコヒーレンスを示さない周波数の除去または抑制のためにそれら
２個の入力信号をフィルタに通すことは、そのクロス相関関数におけるピークを
強調することになる。十分なコヒーレンスを示さない周波数はノイズにしか貢献
しないので、最終的な結果に含まれている必要はない。よってその信号のフィル
タ特性（フィルタプロファイル）は、自動的に決定される。

【００２４】 アルゴリズムの開発の最終局面は、クロス相関ピークの明瞭性を増大すること
に集中する。これを達成する１個の方法は、ある信号が存在することが判ってい
る帯域のみを含むように、その信号の帯域幅を限定する周波数フィルタを使用す
ることである。

【００２５】 これまでの経験は、埋設された水道管の伝送特性は高度に不規則で、かつ入力
スペクトル中のいくつかの傑出した帯域が顕著なクロス相関のピークを生じない
ことを教えている。

【００２６】 クロス相関の操作は、２個の信号ａ（ｔ）、ｂ（ｔ）の間の最も確からしい時
間遅延を決定するための、便利でかつ強固な方法を提供する。それは、一方が他
方に対して時間遅延した信号間の類似性を測定する、１個の結果ｃ（τ）を生成
する。この理論は、以下の方程式を参照して記述される。

【００２７】 クロス相関の操作の理論的な結果は、遅延時間τにおけるデルタ関数である。
これは、２個の信号が遅延時間τでは同一であり、他の全ての時間では全く似て
いないことを意味する。これが正しいものであるためには、ｃ（τ）のフーリエ
変換（Ｃ（ω）で表される）の全ての成分が等しくクロス相関のピークに寄与し
、次の位相に対し等しい振幅を有する。

【００２８】

【数１】 ここで、φ［Ｘ］は、関数Ｘの位相を評価し、ωは周波数である。（この結果
はフーリエ変換関係の検査から自明である。）重要なことは、クロス相関関数の
フーリエ変換における所定の周波数成分の位相が、理論的に遅延時間τに直接比
例していることである。

【００２９】 信号検出のアプリケーションにおいて、ＳＮ比は、受け入れ可能なＳＮ比を得
るために、多くのクロス相関を時間について平均化したものとなっている。各々
の測定について同じ場所に留まっているクロス相関関数のピークに対して、Ｃ（
ω）の個々の成分の位相は式１により定義される係数として、同様に一定にとど
まらなければならない。

【００３０】 実際には、現実の測定では式１から離れる。しかしながら、良好なＳＮ比が得
られる帯域では、その関係はより緊密に維持され、予期された値の近傍で位相測
定の結果がクラスター化されなければならない。ＳＮ比が良くない帯域では、そ
の位相の値は０から２πの範囲により平均化されて分布する。

【００３１】 Ｃ（ω）の位相の値の安定性の数量値は、それ故ノイズ、およびそれ故各々の
成分がいかにそのクロス相関関数におけるピークに寄与しそうかの度合いを与え
る。好ましい数量値は位相信頼度の関数であり、Ｐ（ω）により表示される。

【００３２】 ノイズレベルに関するさらなる情報は、Ｃ（ω）の平均位相の考察により得る
ことが出来る。式１は周波数に対する線形の関係を予言している。この傾向から
のいかなる偏差の測定も、それ故有益である。

【００３３】 以下の章では、周波数に対する位相信頼関数と平均位相測定を導出する。

【００３４】 ２個の信号ａ（ｔ）およびｂ（ｔ）のクロス相関ｃ（τ）は、しばしば次のよ
うに計算される。

【００３５】

【数２】 ここで、記号

【外１】 は、クロス相関の演算子であり、 Ｆ^−１（..）は、逆フーリエ変換の演算子であり、 ’は複素共役の演算子であり、 Ａ（ω）およびＢ（ω）は、それぞれ入力信号ａ（ｔ）およびｂ（ｔ）のフー
リエ変換である。

【００３６】 ｃ（τ）のフーリエ変換の所定の成分の位相は、それ故次により与えられる。

【００３７】

【数３】 これは単に、各々の入力信号のフーリエ変換の成分の間の位相差に過ぎない。
これにより、φ［Ｃ（ω）］の便利な計算方法が与えられる。

【００３８】 所定の周波数に対するこれらの位相の分布を見積もるために、多くの測定がな
されかつ記憶される。分布のよい尺度は、位相値のベクトル和の大きさである。
以下ではこの量は位相信頼度と呼ばれ、Ｐ（ω）としてそれを表す。これは次の
ように計算される。

【００３９】

【数４】 ここで、φ［Ｃ（ω）_i］はｃ（ω）の測定ｉでの位相であり、Ｎは全ての測
定の数である。

【００４０】 所定の周波数に対する全ての位相値が同一であるならば、その合成結果は強度
１を有する。位相の測定がランダムに分散されているならば、その合成結果は１
／(Ｎ)^1/2に向かう傾向を有する。これが「ランダムウォーク」結果である。そ
の結果は一般的に、これらの間のある値のどれかである。

【００４１】 位相の信頼度Ｐ（ω）は、それ故２個の信号のクロス相関関数におけるあるピ
ークに対して、所定の周波数成分がどのように寄与するか対する尺度を与える。

【００４２】 それらの入力信号に対するさらなる情報は、ベクトル和の位相を解析すること
により得ることが出来て、それは次のように計算される。

【００４３】

【数５】 ここで、Ｍ（ω）は、所定の周波数での平均位相を表す。クロス相関のあるピ
ークが形成される帯域内では、Ｍ（ω）が式１に従って周波数の一次関数で増加
することが期待できる。従って、Ｍ（ω）の勾配は、遅延時間τに比例する。

【００４４】 実際の所Ｍ（ω）の値は、それが０から２πの整数倍の範囲を包含しているの
で、複雑である。Ｍ（ω）はそれ故、この型式の解析が行われる前に０から２π
の範囲に戻されなければならない。

【００４５】 図５ａは、この明細書に記載されている数量値の計算に関わるプロセスを示し
ている。図において、ブロックの出力における記号「φ」は位相情報を含む信号
を表している。ブロックの出力における記号「Ａ」は、振幅情報を含む信号を表
している。

【００４６】 信号ＡおよびＢの各部分は、フーリエ変換を用いて周波数ドメインに変換され
る。各々の信号からのフーリエ変換の位相成分は、各々の周波数に対する位相差
の値を生成するために除算される。一組の位相差の値を生成するために、多くの
部分からの変換が評価される。（それ故各々の周波数に対する多くの位相差の測
定が行われる。）

【００４７】 結果の全ての組が単一の図形に重ねられたとき、その結果は図６ａに示された
ような型式の位相プロットになる。

【００４８】 各々の周波数成分に対して、位相差の測定結果に対応するベクトル和が計算さ
れる。その結果、変換の各々の周波数に対して定義される振幅と位相の値が得ら
れる。位相での結果は、式５で定義されたＭ（ω）と同じである。ベクトル和の
振幅は、ベクトル和の平均の数に従って正規化され、その結果式４で定義された
位相信頼関数Ｐ（ω）と同じになる。

【００４９】 図５ｂは、位相解析の基礎的な概念を進展させたものを示している。フーリエ
変換からの振幅情報に従って、ベクトル和のプロセスにおいて個々の位相差の測
定結果に重み付けができるようにするために、修正が施されている。

【００５０】 重み付け関数の形式Ｚは、そのアプリケーションに特有な信号処理の必要性に
従って定義されている。

【００５１】 この進展における正規化のプロセスは、しばしば各々のＦＦＴブロックに対す
る各々の重み付け関数を考慮している。

【００５２】 この進展されたものが有用である例としては、入力信号のスペクトルにおける
一次的な顕著な差異が、不必要な信号の存在を表すようなアプリケーションがあ
る。この場合、関数Ｚの形式は、以下のようになっている。

【００５３】

【数６】 この関数は、そのスペクトルにおける平均の強度に関する各々の信号のスペク
トルの強度を正規化し、次いでそれらの正規化されたスペクトルの間の差を計算
することを企図している。所定の周波数におけるこれらのスペクトルの差が小さ
い場合は、その周波数に対する重み付けの値はほぼ１である。所定の周波数での
差が大きい場合は、その周波数に対する重み付け関数は縮小される。変数αは、
スペクトルの差が重み付け関数の強度に如何に関係しているかを決定する、コン
トロールを与える。

【００５４】 図５ｃは、位相と振幅の双方がベクトル和のプロセスにおける位相差の測定の
重み付けに寄与する、一般化された位相解析のアルゴリズムを示す。

【００５５】 このプロセスが有益である一例は、関数Ｚが、振幅と位相において以前の傾向
には従わなかった位相差測定に対する重み付けを低下させるプロセスを実行する
場合である。ノイズのような望ましくない信号源によって解析がより影響力の少
ないものとなり、例えば、絞り（または他の画像認識システム）として使用可能
である。

【００５６】 新規な相関器は、十分な程度に位相コヒーレンスを示さない入力信号の周波数
を抑制するために構成された、位相信頼度フィルタを含んでいる。この位相信頼
度フィルタは、各々の入力信号間の位相の安定性解析結果である、ある特定の周
波数がどのようにうまく相関するかの評価を効果的に表す。この位相信頼度フィ
ルタを構成するための１個の可能な方法は、以下のステップを経てある位相信頼
度関数を第１に計算することである。まず、２個の入力信号の多くの部分のそれ
ぞれに対してフーリエ変換の複素成分を計算し、各々の周波数に対して、２個の
入力信号の間の位相差の平均のベクトル和を計算し、次にそのベクトル和の強度
を計算して、その結果を正規化する。このようにして、完全なコヒーレンスを示
す所定の周波数に対して値１．０を有し、所定の周波数に対する位相差がランダ
ムである場合は１／Ｎ^1/2（Ｎは採取されたサンプルの数）となる、関数が提供
される。位相信頼度関数は、入力信号のクロス相関に対し有益に寄与する周波数
のみを含むフィルタを形成するために、最適周波数の重み付け関数として使用さ
れる。

【００５７】 この位相信頼度フィルタは、１つまたはそれ以上のバンドパスフィルタと共に
用いられる。バンドパスフィルタの各々またはいくつかはソフトウエアで構成さ
れ、入力信号を増幅する機能をも有している。このまたは各フィルタは、クロス
相関において卓越していそうな、振幅の大きな周波数を選択し、帯域幅を削減す
ることによりＳＮ比を改善するように設計されている。このフィルタは、入力信
号のスペクトルの積にあるデジタルの閾値を適用することにより、構成されるこ
ともできる。この閾値は、ユーザーが決定することが出来る。位相信頼度フィル
タおよび自動バンドパスフィルタは、データに別個に適用される。

【００５８】 自動バンドパスフィルタの使用は、位相信頼度フィルタの１個の実際的な欠点
を解決しようとするためである。これは、不完全なデジタル化の結果として入力
信号中のいくつかのノイズが、高度に相関したノイズとされうることであり、高
い周波数で顕著に見られるこの効果が、実際的な位相相関度の測定値を生成する
。自動バンドパスフィルタは、ＳＮ比が悪く、それによる人工産物が最も起こり
そうな周波数を抑制する。

【００５９】 自動バンドパスフィルタと組み合わせてこの位相信頼度フィルタを用いること
の効果は、図１−４に示されている。図１および２は、双方が周波数ドメインで
ある第１の入力信号１および第２の入力信号２をそれぞれに示している。フィル
タを通らない第１および第２の信号に対するクロス相関関数７は、図３に示され
ている。位相信頼度フィルタ３および自動バンドパスフィルタ４は第１と第２の
信号のために構成され、フィルタされた第１の信号５および第２の信号６を生成
するために周波数ドメインの信号に適用される。フィルタされた第１の信号およ
び第２の信号に対するクロス相関関数８は、図４に示されている。これらのクロ
ス相関関数７および８の間の改善は、明瞭に見いだすことが出来る。ここでは背
景ノイズと不明瞭なピーク位置が削減され、明瞭性が改善されている。

【００６０】 入力信号に共通の特徴が、ある程度の時間依存性を持つ場合には、位相関係は
安定しない。上記の方法を用いて計算された位相信頼度フィルタの使用は、結果
を曖昧にするかもしれない。位相信頼度フィルタを計算するための代わりの方法
は、入力信号の個々の部分に対する位相を考察することである。もし位相が安定
しているように見えるなら、評価を改善するために更なる部分を含ませることに
よって、平均値を長くするようにそのプロセスを変更することができる。

【００６１】 周波数ホッピング無線のように、入力信号が時間に依存するものである場合に
も、この方法を適用することが出来る。例えばノイズは非常に多いが、一定であ
るかまたは時間の経過に伴って変動するかいずれかである特定の値を有するある
信号について考察する。若しその値が一定であるならば、その値を正確に定める
ために平均を取ることが出来る。しかしながら、その値が変化しているならば、
その信号が平均化される期間に亘るサンプルの数と、その値が変動する速度との
間で、妥協を図らなければならない。

【００６２】 第１近似としてこの変動が線形であるならば、データの到来に応じて常に更新
される平方二乗平均最適直線適合を生成することは比較的容易である。その変動
が線形ではないならば、線形の定数からはずれるけれどもよく適合する曲線を生
成する、いくつかの手段を見いださなければならない。その計算プロセスがまた
、データの前半に基づくものとデータの後半に基づくものとの、２個の適合直線
を生成する場合であって（それらはデータの数を同数に補償するために、一つお
きのデータごとに更新されることが出来る）、かつその２個の直線がある閾値に
関してコヒーレントな偏差を示す場合には、軌跡の偏差計算が開始される。それ
により、適応型信号追跡プロセスが開発される。

【００６３】 この新規な相関器はまた、入力信号の隣接する周波数間の位相関係の考察に基
づくフィルタを含んでいる。この位相差は、コヒーレントである周波数の範囲全
体で、安定した位相の進行を示す。この結果の根源は、周波数ドメインにおいて
同位相で加算した周波数により生成されたタイムドメインにおけるピークである
、単一の相関ピークを考察することにより、ビジュアル化することが出来る。相
関範囲の中央に位置し、２個の入力信号間の相対的遅延がゼロである相関に対応
する、中央の相関ピーク（しばしば機器的産物または干渉信号の結果である）に
ついてまず考察する。この場合周波数は同一または非常によく似た位相を有して
おり、それ故その位相は周波数に伴って変化しない。中央の相関ピークは、同じ
位相を有する周波数を除去するフィルタを構成することにより、取り除くことが
出来る。

【００６４】 相関ピークが入力信号間の遅延を表す場合、隣接する周波数は、周波数の差に
基づく遅延に起因する位相シフトにより定義される量だけ、同位相でシフトされ
る。フーリエ変換において等間隔の周波数は、隣接の相関位相間で位相の線形変
化を示すであろう。

【００６５】 伝送帯域幅が非常に狭く結果的に平坦な相関ピークを生じる場合は、位相の進
行が混乱しさらに直線がそれに適合されるので、連続する周波数の位相を考察す
ることが有益である。

【００６６】 相関結果における第２の主要なピークの存在は、位相パターンに第２の線形位
相進行を追加する。これらの２個の位相進行は、２個の線形進行の相対位相が同
じ位相であるいは位相を異にして移動するに伴って、主要ピークは位相を同じに
して先行しあるいは後退しそれによって位相結果にリップルを生じると言う結果
をベクトルとしてもたらす。

【００６７】 その代わりに、信号の速度が周波数に依存するケースを使用することが出来る
。この場合、単一の相関ピークにおける隣り合う周波数に対する位相の進行は、
線形ではない。この非線形性が追跡される。これは、相関がその効果により拡散
される場合は分散に対する結果の補償か、または既知の信号源を用いて分散効果
の特定および評価をすることのいずれかを可能とする。クロス相関関数における
ピークに対する特定の周波数帯域からの寄与の重要性についてなされるべき評価
を可能にする、２個の基準値が導入される。これらの基準値の特性は、以下に記
述される。

【００６８】 位相測定、位相信頼度および平均位相関数の間の関係が、図６ａから６ｃに示
す位相プロットに図示されており、各々の周波数に対する各々の位相測定が１個
の点としてプロットされた分散図を示している。このプロットでは、位相測定が
ありそうな領域は、暗い領域または帯として示されている。

【００６９】 観察により、これが発生していそうな領域は３個あるように思われる。 領域１：約５００Ｈｚから１０００Ｈｚまで 領域２：約２５００Ｈｚから３５００Ｈｚまで 領域３：約６０００Ｈｚ以上

【００７０】 図６ｂは、対応する位相信頼度関数を示している。安定な（即ち好ましい）位
相値を有する領域に対しては位相信頼度関数がより大きな値を示すと考えること
は、合理的である。

【００７１】 図６ａの領域３では、位相値が０、π、２πの値の近傍にクラスター化してい
ることが明らかである。これはデータ取得装置におけるデジタル化ノイズを表し
ている。これらのクラスター化は正反対の位相を有しているので、ベクトル和で
の結果は相殺されて総和ゼロとなる。この理由により、位相信頼度の値は、ほぼ
ゼロである。

【００７２】 図６ａには、帯域全体で位相が約５．５に等しい顕著なクラスターが領域２に
存在している。位相が一定なので、位相の勾配はゼロである。これは、その帯域
がおそらく時間遅延０で相関ピークに対応していることを示している。これは、
中央相関である。この領域を自動的に特定するための手段が提供され、それによ
りピークの正確な位置が予言される。

【００７３】 領域１は、さらに興味深い。図６ａからは、好ましい位相値が存在することは
明瞭ではない。しかしながら、図６ｂの位相信頼度関数は、明らかに好ましい位
相値が存在することを示している。重要な構成を明らかにするために、図６ｂの
周波数のスケールが図６ｃに拡大されている。

【００７４】 この構成は、最も確からしい位相値が周波数とともに線形に増加する、ノコギ
リ状の特性を示している。（不連続性は、位相値が常に０から２πの範囲に含ま
れていることによって生じる。）この線形の関係は、式１において予期されてい
る。これによる結果は、構成の勾配が直接信号の間の時間遅延に比例する、とい
うものである。

【００７５】 平均位相関数Ｍ（ω）がこの図に重ね合わされたとすると、それは、各周波数
ビンにおいて、クラスターのピーク位置に従う。

【００７６】 従って、Ｍ（ω）の解析は、入力信号間の時間遅延τの計算にあたって代替的
な方法を与える。それにも関わらず実際には、これは、クロス相関におけるピー
クの位置を特定することより遙かに困難である。しかしながら、このオプション
が非常に重要になる場合が一つある。それは、信号中のさらに２個の別個の周波
数帯域が、異なるクロス相関ピークを生成する場合である。従ってＭ（ω）の解
析は、周波数帯域を特定のピークに割り当てることができるようにする。

【００７７】 Ｍ（ω）の勾配がその周波数とともに変化する場合には、Ｍ（ω）は特に興味
深い。この場合、それは分散の存在を示している。信号の位相を修正するために
Ｍ（ω）を用いるアルゴリズムは、分散のない結果を合成する。

【００７８】 位相解析のアルゴリズムは、クロス相関信号の特性に貴重な洞察を与える基準
値を生成する。以下において、相関のアプリケーションにおいて興味のある周波
数帯域を選択するために、基準値がどう用いられるかを説明する。

【００７９】 位相信頼度関数は、２個の入力信号のＦＦＴにおける各周波数成分が、クロス
相関関数におけるピークに如何に貢献するかの尺度を与える。この情報は、入力
信号において有用な帯域を強調するフィルタを生成するために容易に使用するこ
とができ、それによってクロス相関測定においてＳＮ比を向上させる。

【００８０】 位相信頼度基準値を、これらの特性を有するフィルタ関数に変換するための多
くの可能な技術が存在する。１個の簡単な方法は、位相信頼度の値を、その最大
値が１になり、１／Ｎ^1/2の値がゼロになるように拡大縮小してシフトすること
である。式６はこの操作を実行する関数Ｈ（ω）を生成する。

【００８１】

【数７】 ここで、ｍａｘ（Ｘ）は、関数Ｘの最大値を評価し、Ｎは位相測定の回数であ
り、Ｇ（ω）は中間結果である。強調されたクロス相関の結果は、入力信号にフ
ィルタ関数Ｈ（ω）を適用することにより得られる。

【００８２】 図５ａ−５ｃは、位相信頼度関数に基づくフィルタを、信号検出のアプリケー
ションにおいてクロス相関関数に適用した効果を示している。

【００８３】 図５ａは、元のクロス相関関数を示す。これは、１５ｍｓ近傍にピークを示す
。

【００８４】 図５ｂは、位相相関フィルタを有する左右の入力チャンネルのスペクトルを示
す。留意すべき興味深い点は、この位相信頼度フィルタが入力信号のスペクトル
中の全ての傾向に従うものではないことである。個別の差異が右チャンネルにお
いて見受けられ、そこでは３００Ｈｚ以下のスペクトルのピークがフィルタによ
り明らかに抑制されている。

【００８５】 図５ｃは、フィルタを適用した後のクロス相関関数を示す。出力の相関関数は
、以下のいくつかの観点で強調されている。 ・ピークがより明瞭になるように。 ・人工産物がより少なくなるように。 ・背景ノイズレベルが削減されるように。 これらは、信号源の位置にフラグを立てるために十分な信頼度をオペレーター
に与える。

【００８６】 図６は２個の信号ＡおよびＢのクロス相関の結果を強調する方法を示すブロッ
クダイアグラムである。入力信号Ａ、Ｂ（モジュール１，２で示す）は、位相解
析のアルゴリズムを実行する信号処理ユニット３に入力される。この処理ユニッ
トは、モジュール５で表されたクロス相関操作を適用する前に、入力信号Ａ、Ｂ
に適用される位相信頼度フィルタ４を生成する。

【００８７】 等価の結果６を与える実施例は、クロス相関関数５の計算の後に、位相信頼度
フィルタ４を適用する。これを実行するアルゴリズムの例は、図７に示されてい
る。

【００８８】 位相信頼度関数は、各々の周波数成分がクロス相関のピークに如何に貢献する
かの尺度である。従って、クロス相関ピークに貢献する周波数帯域を選択しそれ
以外を除去するフィルタ（位相信頼度フィルタと呼ぶ）を構成するために、位相
信頼度関数を用いることは有益である。信号にこのフィルタを適用する効果は、
クロス相関ピークのＳＮ比を向上することが出来る、ということである。

【００８９】 この位相信頼度フィルタを「スペクトルの白色化」アルゴリズムとともに用い
ることにより、クロス相関ピークがさらに明瞭となる。

【００９０】 本発明がその能力を強調することができる実施例を、以下に示す。

【００９１】 図８を参照すると、トランスジューサー１２およびセンサー１４を搭載した、
自動車１０が模式的に示されている。位相解析アルゴリズムが、受信した信号に
適用され、衝突回避システムを実行するために用いられる。

【００９２】 車両１０には、レーダーに基づく衝突回避システム１６が取り付けられている
。この衝突回避システム１６は、トランスジューサー１２から送出される信号を
生成する、信号生成器１８を含んでいる。車両外部の障害物（図示せず）から散
乱された信号は、センサー１４により検知される。処理ユニット１５は、以下に
記述するアルゴリズムに基づいて、送信された信号と検知した信号とを比較する
。

【００９３】 この処理ユニット１５が位相解析のアルゴリズムを適用している場合には、ク
ロス相関ピークのＳＮ比を改善する。これは、より正確な時間遅延の測定を可能
にし、及び／又はより低い発信機の電力を可能にし、及び／又は使用される検知
器の感度がより低くてもよいようにする。

【００９４】 図９は、位相解析のアルゴリズムが画像安定化装置にいかに適用されるかを示
す。

【００９５】 図９は、本体２２に強固に搭載されたカメラ２０を示し、本体はカメラ２０の
視野内の物体２４に対して移動可能にされている。カメラの視野に対する本体２
２の移動可能性は、バネ２６により表されている。

【００９６】 カメラ２２がその視野内の物体２４に対して移動可能である場合は、記録され
る画像はその視野を横切って移動するように見える。この移動の補正は、画像の
安定化と称される。

【００９７】 １個の画像位置を、少し前の同じシーンの別の画像に関して計算することによ
り、画像安定化がなされる。新しい画像は、測定されたずれに基づいて翻訳され
る。

【００９８】 それらの画像の相対的な位置計算に使用される基本的な数学的演算は、クロス
相関である。位相解析の技法は、画像のクロス相関関数においてピークを与える
画像の空間周波数の特定により、これらの画像処理を向上できるようにする。

【００９９】 位相信頼度関数は、フィルタが、クロス相関関数における信号対ノイズレベル
の向上を定義できるようにし、かつフィルタが、高い精度でピーク位置を特定す
ることを可能とする。

【０１００】 図１０は、位相解析のアルゴリズムがいかに「飛行時間」の測定に適用される
かを、図式的に示している。「飛行時間」の測定では、２個の信号の間の遅延時
間の測定が必要となる。そのような測定の一般的な概要が、図示されている。図
１０は、一対の検出器３４，３６からの信号を解析する処理ユニット３２を含む
車両３０を示す。検出器３４，３６は、車両３０が路上３８を移動するのに従っ
て反射された、電磁的な輻射の変動を測定する。移動する物体を解析する静止し
た検出器が、これと同等の図式として考えられる。検出器３４、３６は、能動的
なものであっても受動的なものであってもよい。

【０１０１】 検出器３４、３６で測定された変動の間の遅延時間を測定することにより、道
路に対する車両３０の速度を決定することが出来る。位相相関の操作は、これら
の型式の測定に一般的に用いられる。最良のクロス相関の結果が得られるように
するフィルタを形成するため技法を、位相解析のアルゴリズムが提供する。

【０１０２】 「飛行時間」の測定の他の例は、流体流の測定、血流の測定および音速の測定
である。

【０１０３】 図１１は、位相解析のアルゴリズムがいかに方向検知装置に適用されるかを図
式的に示す。図１１は、場所４２、４３からそれぞれ発信された、信号源４０、
４１を示している。

【０１０４】 第３の場所４４では、広帯域検出器のアレイ４５がこれらの信号を受信して、
信号処理ユニット４６に伝送する。図示された検出器のアレイ４５は、三角形状
に配置された３個の信号受信機４６、４７、４８を含んでいる。場所４４にいる
人には、場所４２、４３は未知である。

【０１０５】 検出器アレイ４５からの受信信号の任意の組に位相解析のアルゴリズムを施し
、検出器アレイ４５の配置の知識を用いて、信号処理ユニットは検出器アレイ４
５に対する場所４２、４３の方向を決定することが出来る。

【０１０６】 検出器アレイ内のある一対の検出器に共通信号は、それらのクロス相関関数に
あるピークを生成する。そのクロス相関ピークに関連する遅延時間は、その検出
器に関する信号源の方向を表している。信号源の位置をはっきりと決定するため
に、三角形に配置された少なくとも３個の検出器が用いられなければならない。

【０１０７】 位相解析アルゴリズムは、以下に記述されるように、これらの信号処理を改善
することが出来る。位相信頼度関数は、相関ピークを生じる帯域を明示する。そ
れ故非相関ノイズであるノイズに関連する帯域を除去するために、信号は最適の
フィルタを通される。

【０１０８】 一つ以上の信号源が存在し、これらが所定の一対の検出器に対して異なる時間
遅延を発生させる場所に配置されている場合には、平均位相関数の解析によって
、ある信号源に関する周波数帯域を他の信号源に関する周波数帯域から区別する
ことができる。位相信頼度関数は、平均位相値を解析すべき周波数帯域のよい尺
度を与える。それ故、位相解析アルゴリズムは、所定の信号源の方向と周波数帯
域の双方の決定を可能とする。

【０１０９】 図１２は、位相解析アルゴリズムが媒体の伝送特性の決定にいかに用いられる
かを、図式的に示している。

【０１１０】 信号源５０で生成された信号が、発信機５１を経由して発信される。信号５１
は受信機５２で受信されて、処理ユニット５３に供給される。信号源５０により
生成された信号はまた、ロスのないリンク５４を経由して処理ユニット５３に直
接供給される。（この伝送には信号のデジタル表現が適している。）

【０１１１】 処理ユニット５３は、位相信頼度プロットおよび平均位相プロットを生成する
ために、位相処理のアルゴリズムを適用する。

【０１１２】 信号源５０により生成された信号が所定の周波数帯域幅Ｂをカバーしている場
合は、位相信頼度関数は発信機５１と受信機５２の間の帯域幅Ｂでの伝送品質を
明示する。

【０１１３】 平均位相の解析によって、帯域幅Ｂにおける発信機５１と受信機５２間の信号
の飛行時間が得られる。これによって、分散所産物の識別と測定が可能となる。

【０１１４】 この技術は、最高品質の伝送帯域を知ることが重要であるアプリケーションに
適用することが出来、その結果、ＳＮ比が最大の特定の帯域を選択することで、
信号がある媒体を通して伝送されるために必要な電力を、装置が自動的に最少に
できるようにする。

【０１１５】 図１３は、例えば光ファイバーである導波管が伝送媒体として機能する点を除
いては、図１２に示すものと同じ実施例を示している。

【０１１６】 図１４は、構造試験または解析装置の例を示している。構造体６０をテストす
る。構造体６０は、多数の欠陥６２、６３、６４、６５を含んでいる。信号発生
器６１は、トランスジューサー６６を経由してこの構造体に導入される信号を発
生する。信号処理ユニット６７は、トランスジューサー６６を経由して構造体６
０内の信号をモニターし、構造体６０に導かれた信号に対する反応と比較する。
トランスジューサー６６により発信される元の信号に加えて、処理ユニット６７
は信号のエコーおよび他の歪んだバージョンを検出する。検出された信号の解析
によって、構造的な欠陥６２、６３、６４、６５の検出が可能となる。

【０１１７】 このプロセスに用いられた共通の解析技法はクロス相関演算であって、これは
元の信号のエコーに関連する遅延時間を決定するために用いられる。位相解析ア
ルゴリズムは、クロス相関ピークのＳＮ比を向上することによりこの解析効果を
強化し、その結果遅延時間を特定する精度を向上させる。

【０１１８】 欠陥６２、６３、６４、６５が異なる周波数特性を有する場合、位相解析アル
ゴリズムによって、それらの特性の区別が可能となる。

【０１１９】 図１５は、エンジンによって造られる振動を検出するための複数のセンサー７
１−７３を有するエンジン７０を示している。センサー７１−７３の出力は、信
号処理ユニット７４に供給される。

【０１２０】 位相解析アルゴリズムを用いた信号解析によって、エンジンの異なる部品から
発生する振動の解析を可能とする。この振動の形体の一例は、すり減ったベアリ
ングの表面の周波数特性である。

【０１２１】 図１６は、オーディオ／ビデオの模造品特定システム８０を示す。信号処理ユ
ニット８１は、真正品のオーディオ−ビデオの製品を表す信号を、模造品とおぼ
しきオーディオ−ビデオの製品８３を表す信号と比較する。解析の結果が、オペ
レーターに対して表示される。

【０１２２】 位相解析アルゴリズムは、比較プロセスを通して既存の技術に対し利点を提供
する。この利点として、信号のよく似た部分が互いに比較されるように、オーデ
ィオ／ビデオ信号が解析中整列する必要があることを含んでいる。クロス相関プ
ロセスは、この手順に対して共通して用いられる。位相解析アルゴリズムを適用
することにより、このプロセスが改善される。

【０１２３】 位相信頼度フィルタは、周波数の関数として２個の信号の同一性の尺度を与え
る。２個の入力トラックの一つまたはそれ以上が実質的に類似しておれば、位相
信頼度値は、入力信号の周波数スペクトルの大きな部分に亘って、意味を持つ可
能性が高い。このプロセスはスペクトルの直接比較よりも優れている。なぜなら
ば、位相解析の手順では、入力信号の非類似成分は１／Ｎ^1/2（ここでＮは合計
における成分の数である）に近づく傾向を有する平均寄与を有するからである。
スペクトルを直接比較した場合には、寄与におけるこのような減衰は観察するこ
とができない。

【０１２４】 結論として、位相解析アルゴリズムの適用によって、２個のオーディオ−ビデ
オ信号間の類似性または非類似性に対して、より正確で信頼度のよい尺度が得ら
れる。

【０１２５】 本発明を、一例をあげて説明したが、本発明の範囲を超えることなく実施例に
対して多くの変更が可能であることを認識する必要がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ２個のトランスジューサーを用いて検出され処理された信号のグラフ。

【図２】 ２個のトランスジューサーを用いて検出され処理された信号のグラフ。

【図３】 ２個のトランスジューサーを用いて検出されて処理された信号のグラフ。

【図４】 ２個のトランスジューサーを用いて検出され処理された信号のグラフ。

【図５ａ】 位相解析アルゴリズムの実施例の主要な特徴を表す模式的なブロックダイアグ
ラム。

【図５ｂ】 位相解析アルゴリズムの実施例の主要な特徴を表す、模式的なブロックダイア
グラム。

【図５ｃ】 位相解析アルゴリズムの実施例の主要な特徴を表す、模式的なブロックダイア
グラム。

【図６ａ】 ２個の入力信号間の位相差分布を表す、位相プロット。

【図６ｂ】 ２個の入力信号間の位相差分布を表す、位相プロット。

【図６ｃ】 ２個の入力信号間の位相差分布を表す、位相プロット。

【図７】 クロス相関を改善するために位相信頼度フィルタが如何に使用されるかを示す
、模式的なブロックダイアグラム。

【図８】 衝突回避システムを有する車両の概観図。

【図９】 画像安定化システムの概観図。

【図１０】 飛行時間測定システムを有する車両の概観図。

【図１１】 方向探知および周波数帯域特定システムの概観図。

【図１２】 媒体中における非ガイド信号の信号伝送特性を決定するためのシステムの概観
図。

【図１３】 ガイドされた信号が伝送される、図１２に示されたシステムと同様のシステム
の概観図。

【図１４】 構造体の特性を決定するためのシステムの概観図。

【図１５】 振動モニター用の複雑な波形解析を含むエンジン管理システムの概観図。

【図１６】 オーディオ／ビデオの模造品特定システムの概観図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１０Ｌ 9/08 Ｅ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ， ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，Ｋ Ｒ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相関に基づく技法を用いて２個の入力信号内の共通信号を検
   出してその位置を決定する方法であって、周波数ドメインで前記入力信号の前記
   位相を解析することにより少なくとも１個のフィルタを提供し、前記少なくとも
   １個のフィルタを用いて周波数ドメインで前記入力信号をフィルタし、前記フィ
   ルタされた信号にクロス相関を実行し、それによって前記共通信号源の位置を決
   定する各ステップを具備する方法。
2. 【請求項２】 前記信号が電磁信号であることを特徴とする、請求項１に記
   載の方法。
3. 【請求項３】 前記少なくとも１個のフィルタが、十分な程度のコヒーレン
   スを示さない周波数を抑制するための第１のフィルタを含んでいることを特徴と
   する、請求項１または２に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記第１のフィルタが、前記２個の入力信号の各々から少な
   くとも一個の部分を選択し、各部分に対してフーリエ変換を計算し、複数の周波
   数のそれぞれに対して前記２個の入力信号間の位相差の平均ベクトル和を計算し
   、さらに、各周波数に対して前記ベクトル和の大きさを計算する、各ステップを
   具備する方法を用いて構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の方法
   。
5. 【請求項５】 前記少なくとも１個のフィルタが、十分な振幅を持たない周
   波数を除去するための第２のフィルタを含むことを特徴とする、請求項１乃至４
   の何れか1項に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記第２のフィルタが、前記２個の入力信号のスペクトルの
   積に対してデジタル閾値を適用するステップを具備する方法を用いて構成されて
   いることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記少なくとも１個のフィルタが、隣接する周波数にわたっ
   て安定した位相進行を示さない周波数を抑制するための、第３のフィルタを含ん
   でいることを特徴とする、請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
8. 【請求項８】 前記少なくとも１個のフィルタが、分散効果のために前記入
   力信号を補償する第四のフィルタを含んでいることを特徴とする、請求項１乃至
   ７のいずれか１項に記載の方法。
9. 【請求項９】 相関に基づく技法を用いて２個の入力信号内の共通信号を検
   出してその位置を決定する装置であって、周波数ドメインで前記入力信号の前記
   位相を解析することにより少なくとも１個のフィルタを提供する手段と、前記少
   なくとも１個のフィルタを用いて周波数ドメインまたはタイムドメインで前記入
   力信号をフィルタする手段と、前記フィルタされた信号にクロス相関を実行する
   ことによって前記共通信号の信号源位置を決定する手段を含むコンピュータを具
   備する装置。
10. 【請求項１０】 前記信号が電磁信号であることを特徴とする、請求項９に
    記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記少なくとも１個のフィルタが、十分な程度のコヒーレ
    ンスを示さない周波数を抑制するための第１のフィルタを含んでいることを特徴
    とする、請求項１０に記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記第１のフィルタが、前記２個の入力信号の各々から少
    なくとも１個の部分を選択し、各部分に対してフーリエ変換を計算し、複数の周
    波数のそれぞれに対して前記２個の入力信号間の位相差の平均ベクトル和を計算
    し、さらに、各周波数に対して前記ベクトル和の大きさを計算する、各ステップ
    を具備する方法を用いて構成されていることを特徴とする、請求項１１に記載の
    装置。
13. 【請求項１３】 前記少なくとも１個のフィルタが、十分な振幅を持たない
    周波数を除去するための第２のフィルタを含むことを特徴とする、請求項９乃至
    １２の何れか１項に記載の装置。
14. 【請求項１４】 前記第２のフィルタが、前記２個の入力信号のスペクトル
    の積にデジタルの閾値を適用するステップを具備する方法を用いて構成されてい
    ることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
15. 【請求項１５】 前記少なくとも１個のフィルタが、隣接する周波数にわた
    って安定した位相の進行を示さない周波数を抑制するための、第３のフィルタを
    含んでいることを特徴とする、請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 【請求項１６】 前記少なくとも１個のフィルタが、分散効果のために前記
    入力信号を補償する第４のフィルタを含んでいることを特徴とする、請求項９乃
    至１５の何れか１項に記載の装置。
17. 【請求項１７】 実質的に添付の図面を参考にしてここに記載されている、
    相関に基づく技法を用いて２個の入力信号内の共通信号を検出してその位置を決
    定するための方法。
18. 【請求項１８】 実質的に添付の図面を参考にしてここに記載されている、
    相関に基づく技法を用いて２個の入力信号内の共通信号を検出してその位置を決
    定するための装置。
19. 【請求項１９】 実質的に添付の図面を参考にしてここに記載されている、
    相関に基づく技法を用いて流体を送るパイプの漏れを決定してその位置を特定す
    るための方法。
20. 【請求項２０】 前記フィルタが、そのフーリエ変換において隣接する周波
    数間の相関位相を示す可能性が高い領域を、クロス相関関数の周波数スペクトル
    内に特定する、請求項１４に記載の周波数フィルタを生成する方法。
21. 【請求項２１】 請求項２０に記載のフィルタを用いて、２個の入力信号間
    の位相差を追跡することにより、周波数の関数として前記信号の間の遅延時間を
    計算する方法。
22. 【請求項２２】 請求項２０または２１に記載の技法を用いて、２個の信号
    間の、遅延時間の変動を周波数の関数として計算する方法。
23. 【請求項２３】 請求項９乃至１９の何れか１項に記載の装置を含む車両。
24. 【請求項２４】 請求項９乃至１９の何れか１項に記載の装置を含む飛行機
    。
25. 【請求項２５】 請求項９乃至１９の何れか１項に記載の装置を含む、媒体
    内の信号伝送特性を決定するための装置。
26. 【請求項２６】 請求項９乃至１９の何れか１項に記載の装置を含むエンジ
    ン。
27. 【請求項２７】 請求項９乃至１９の何れか１項に記載の装置を含む画像特
    定システム。