JP2005181168A - 波数推定装置および波数推定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、波数推定装置は、到来電波を受信する複数のアンテナ素子1と、複数のA/D変換部2と、第1の相関行列計算部3と、フーリエ変換部4と、信号周波数帯域抑圧部5と、逆フーリエ変換部6と、第2の相関行列計算部7と、コレスキー分解計算部8と、白色化計算部9と、固有値計算部10と、到来波数推定部11と、到来方向推定部12とを有する。信号周波数帯域を抑圧した信号成分に基づいて白色化を行って固有値を計算するため、到来波分布が不確定な空電雑音のようなアンテナ素子1間で有相関な雑音が存在する環境においても、高精度に到来波数を推定することができる。
【選択図】 図1
Description
Junhao Xie, Yeshu Yuan, and Yongtan Liu, "Super-resolution processing for HF surface wave radar based on pre-whitened MUSIC", IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol. 23, no. 4, pp. 313-321, October 1998.
図1は本発明に係る波数推定装置の概略構成の一例を示すブロック図である。図1の波数推定装置は、到来電波を受信する複数のアンテナ素子1と、複数のA/D変換部2と、第1の相関行列計算部3と、複数のフーリエ変換部4と、複数の信号周波数帯域抑圧部5と、複数の逆フーリエ変換部6と、第2の相関行列計算部7と、コレスキー分解計算部8と、白色化計算部9と、固有値計算部10と、到来波数推定部11と、到来方向推定部12とを備えている。
ここで、アンテナ素子数をp、アンテナ素子1の受信信号をxi(t)(i=1、2、…、p)とすると、x(t)=[x1(t)、x2(t)、…、xp(t)]は受信信号xi(t)(i=1、2、…、p)のベクトルである。E[]はアンサンブル平均であり、有限の時間サンプル数Nの平均である。Hは複素共役配置、Tは転置である。
白色化計算部9は、第1の相関行列計算部3で得られた相関行列とコレスキー分解計算部8で計算された行列を用いて、以下の(3)式にて白色化計算を行って、白色化行列Rwhiteを計算する(ステップS7)。
この計算を行うことで、各アンテナ素子1の受信信号間で有相関な空電雑音を無相関化できる。
第2の実施形態は、到来信号の最大振幅を有する周波数成分のみを信号周波数帯域抑圧部5で抑圧するものである。
第3の実施形態では、到来信号中に複数のピークがある場合に、1つのピークの周波数成分のみを抑圧するものである。
2 A/D変換部
3 第1の相関行列計算部
4 フーリエ変換部
5 信号周波数帯域抑圧部
6 逆フーリエ変換部
7 第2の相関行列計算部
8 コレスキー分解計算部
9 白色化計算部
10 固有値計算部
11 到来波数推定部
12 到来方向推定部
Claims (7)
- 到来信号を受信する複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子の受信信号間の相関度を表す第1の相関行列を計算する第1の相関行列計算手段と、
前記複数のアンテナ素子の受信信号に含まれる所定の周波数帯域成分の振幅を小さくする帯域抑圧手段と、
前記帯域抑圧手段の出力信号に基づいて、前記第1の相関行列を白色化した白色化行列を計算する白色化計算手段と、
前記白色化行列に基づいて、到来信号の波数を推定する波数推定手段と、を備えることを特徴とする波数推定装置。 - 前記複数のアンテナ素子の受信信号をデジタル信号に変換する複数のA/D変換手段と、
前記デジタル信号を周波数領域の信号に変換するフーリエ変換手段と、を備え、
前記第1の相関行列計算手段は、前記デジタル信号に基づいて前記第1の相関行列を計算し、
前記帯域抑圧手段は、前記フーリエ変換手段の出力信号に含まれる、所定のしきい値以上の振幅をもつ前記所定の周波数帯域成分の振幅をゼロにすることを特徴とする請求項1に記載の波数推定装置。 - 前記帯域抑圧手段の出力信号を時間領域の信号に変換する逆フーリエ変換手段と、
前記逆フーリエ変換手段の出力信号間の相関度を表す第2の相関行列を計算する第2の相関行列計算手段と、
前記第2の相関行列をコレスキー分解するコレスキー分解手段と、を備え、
前記白色化計算手段は、前記コレスキー分解手段の出力に基づいて、前記第1の相関行列を白色化した前記白色化行列を計算することを特徴とする請求項2に記載の波数推定装置。 - 前記白色化行列の固有値を計算する固有値計算手段を備え、
前記波数推定手段は、前記固有値に基づいて到来信号の波数を推定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の波数推定装置。 - 前記帯域抑圧手段は、前記複数のアンテナ素子の受信信号のうち最大振幅を持つ周波数成分のみの振幅をゼロにすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の波数推定装置。
- 前記帯域抑圧手段は、前記複数のアンテナ素子の受信信号に複数のピークが存在する場合には、いずれか1つのピークの振幅をゼロにすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の波数推定装置。
- 到来信号を受信する複数のアンテナ素子の受信信号間の相関度を表す第1の相関行列を計算し、
前記複数のアンテナ素子の受信信号に含まれる所定の周波数帯域成分の振幅を小さくする帯域抑圧を行い、
帯域抑圧後の信号に基づいて、前記第1の相関行列を白色化した白色化行列を計算し、
前記白色化行列に基づいて、到来信号の波数を推定することを特徴とする波数推定方法。
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