JP2008256501A - Signal analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複数の電波源から放射された放射信号が混在する受信信号の中から、信号の到来した時間(到来時刻)が周期的な信号(周期信号)の系列数を推定し、周期信号がある場合にはその到来時刻の周期を推定する信号分析装置に関するものである。 The present invention estimates the number of series of signals (periodic signals) whose period of arrival (arrival time) is periodic from received signals in which radiated signals radiated from a plurality of radio wave sources are mixed. The present invention relates to a signal analysis apparatus for estimating the period of arrival time when there is an error.
従来、このような周期信号を検出する方法として、2つの信号の到来時刻の差を到来時刻間隔として、その到来時刻間隔の頻度を基に周期信号の有無、および周期信号の周期を求める発明がある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a method for detecting such a periodic signal, an invention for obtaining the presence / absence of a periodic signal and the period of the periodic signal based on the frequency of the arrival time interval using the difference between the arrival times of the two signals as the arrival time interval. Yes (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上述したような従来の周期信号を検出する方法は、1つの放射信号の到来時刻を基に、2つの到来時刻間隔を求めるため、1つの信号が欠損すると、つまり、本来存在している信号を、放射信号レベルが低いなどの理由により、ないと誤って認識してしまうと、2つの到来時刻間隔を正しく求めることができなくなる。つまり、欠損した放射信号数の約2倍の数の到来時刻間隔を正しく認識することができなくなり、欠損が多発する状況では処理を誤ってしまうという問題点があった。 However, since the conventional method for detecting a periodic signal as described above obtains two arrival time intervals based on the arrival time of one radiation signal, if one signal is lost, that is, it originally exists. If a signal is mistakenly recognized as not being present due to a low radiation signal level, the two arrival time intervals cannot be determined correctly. That is, there is a problem that it is impossible to correctly recognize arrival time intervals that are twice as many as the number of missing radiated signals, and the process is erroneous in a situation where many defects occur.
また、電波源が放射した電波を常に受信できるとは限らず、例えば電波源がアンテナビームを走査するようなケースでは、電波源のメインビームが信号分析装置のアンテナの方向を向いた時間しか周期信号を受信できない。さらに、電波源自体が間欠に電波放射する場合も、電波源が電波を放射した時間しか周期信号を受信できない。このような場合、常に周期信号を受信できた場合と比較して、受信できる周期信号の信号数は極端に少なくなる。 In addition, the radio wave emitted by the radio wave source is not always received. For example, in the case where the radio wave source scans the antenna beam, the period is only the time when the main beam of the radio wave source is directed toward the antenna of the signal analyzer. The signal cannot be received. Furthermore, even when the radio wave source itself radiates the radio wave intermittently, the periodic signal can be received only during the time when the radio wave source radiates the radio wave. In such a case, the number of periodic signals that can be received is extremely reduced compared to the case where the periodic signals can always be received.
一方で、周期信号を受信できない時間においても、周期信号以外の信号は受信できてしまう。ゆえに、周期信号を受信できない時間のデータも含めて従来方式で処理を実施すると、周期信号数が少ないために累積回路から出力される所望の複素数の絶対値は小さくなり、その一方で、周期信号以外の信号の影響により、所望以外の複素数の絶対値は大きくなってしまう。そのため、所望の複素数絶対値が相対的に小さくなり、その検出が困難になってしまうという問題点があった。 On the other hand, a signal other than the periodic signal can be received even during a period when the periodic signal cannot be received. Therefore, when processing is performed by the conventional method including data of a time during which a periodic signal cannot be received, the absolute value of the desired complex number output from the accumulator circuit becomes small because the number of periodic signals is small, while the periodic signal The absolute value of complex numbers other than the desired value increases due to the influence of signals other than. As a result, the desired complex absolute value becomes relatively small, making it difficult to detect.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、周期信号の欠損が発生した場合の影響を、従来方式よりも低減することができ、加えて、電波源からの周期信号を受信できない場合も、その影響を軽減して処理を実施するため、累積回路から出力される複素数の絶対値が相対的に小さくなることを防止し、その検出を容易にすることができる信号分析装置を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the influence when a loss of a periodic signal occurs as compared with the conventional method. Even when a periodic signal cannot be received, the effect is reduced and processing is performed, so that the absolute value of the complex number output from the accumulator circuit is prevented from becoming relatively small, and the detection thereof is facilitated. A signal analyzing apparatus capable of performing the above is obtained.
この発明に係る信号分析装置は、到来時刻が周期的な周期信号の周期である到来時刻間隔と、受信信号が消えた時間である消滅時刻から受信信号の到来時刻を減算した時間である継続時間との差である相違パラメータを所定範囲内で複数個設定する相違パラメータ設定部と、前記到来時刻間隔の範囲、及び前記範囲を複数個に分割した間隔細分区間の幅を設定する間隔設定部と、前記周期信号を連続して受信できると想定して連続周期信号数を設定する信号数設定部と、観測データとして得られた各受信信号の複数個の継続時間と、前記相違パラメータ設定部で設定された複数個の相違パラメータとをそれぞれ加算して複数個の到来時刻間隔を算出する間隔算出部と、前記間隔算出部で算出された複数個の到来時刻間隔が、前記間隔設定部に従い設定された複数個の間隔細分区間のいずれに対応するかを選出する間隔細分区間選出部と、前記信号数設定部で設定された連続周期信号数を用いて到来時刻細分区間を設定し、前記到来時刻及び到来時刻間隔がどの到来時刻細分区間に該当するかを選出し、到来時刻細分区間毎に前記到来時刻及び到来時刻間隔に基づいて複素数を算出し、到来時刻細分区間毎に複素数の合計値を算出する複数個の位相累積算出部と、前記到来時刻細分区間毎の複素数の合計値に基づいて、周期信号の系列数及び到来時刻間隔、並びに周期信号が到来した時刻を推定する周期性判定部とを設けたものである。 The signal analyzing apparatus according to the present invention has an arrival time interval in which the arrival time is a period of a periodic signal, and a duration obtained by subtracting the arrival time of the reception signal from the disappearance time, which is the time when the reception signal disappears. A difference parameter setting unit that sets a plurality of different parameters within a predetermined range, an interval setting unit that sets a range of the arrival time interval, and a width of an interval subdivision section obtained by dividing the range into a plurality of ranges A signal number setting unit that sets the number of continuous periodic signals on the assumption that the periodic signal can be continuously received, a plurality of durations of each received signal obtained as observation data, and the difference parameter setting unit An interval calculation unit that calculates a plurality of arrival time intervals by adding a plurality of set different parameters, respectively, and a plurality of arrival time intervals calculated by the interval calculation unit are included in the interval setting unit. An interval subdivision section selection unit that selects which one of the plurality of set interval subdivision sections corresponds to, and an arrival time subdivision section using the number of continuous periodic signals set by the signal number setting unit, Choose which arrival time subdivision interval the arrival time and arrival time interval correspond to, calculate a complex number based on the arrival time and arrival time interval for each arrival time subdivision interval, and calculate a complex number for each arrival time subdivision interval A plurality of phase accumulation calculation units for calculating the total value, and the number of periodic signal sequences and arrival time intervals, and a period for estimating the time at which the periodic signal arrives, based on the total value of complex numbers for each arrival time subdivision section And a sex determination unit.
この発明に係る信号分析装置は、1つの信号の継続時間を基に到来時刻間隔を求めて、受信信号に含まれる放射信号の周期性の有無および周期を特定することができ、その結果、1つの信号が欠損した場合に、正しく求めることができない到来時刻間隔の数を1とすることができ、信号の欠損が発生した場合の影響を従来方式よりも低減することができるという効果を奏する。 The signal analysis apparatus according to the present invention can determine the arrival time interval based on the duration of one signal, and can specify the presence / absence and period of the radiation signal included in the received signal. When one signal is lost, the number of arrival time intervals that cannot be obtained correctly can be set to 1, and the effect when a signal loss occurs can be reduced as compared with the conventional method.
加えて、電波源が周期信号を放射していない時間の影響を軽減して周期信号の系列数を推定するため、従来方式のように複素数の絶対値が相対的に小さくなり、検出が困難になることなく、系列数の推定精度を高めることができるという効果を奏する。 In addition, since the number of series of periodic signals is estimated by reducing the influence of the time when the radio wave source is not emitting periodic signals, the absolute value of complex numbers becomes relatively small as in the conventional method, making detection difficult. Thus, there is an effect that it is possible to improve the estimation accuracy of the number of sequences.
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係る信号分析装置について図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係る信号分析装置の構成を示すブロック図である。また、図2は、この発明の実施の形態1に係る信号分析装置の位相累積算出部の構成を示すブロック図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
A signal analyzing apparatus according to
この発明の実施の形態1に係る信号分析装置は、複数の電波源からの放射信号が混在する受信信号から、この受信信号に含まれるそれぞれの信号の到来時刻と継続時間を観測データとして抽出し、抽出結果に基づいて到来時刻が周期的な周期信号の系列数を推定すると共に、到来時刻が周期的な周期信号の到来時刻間隔とその周期信号を受信した時間を推定する。
The signal analyzing apparatus according to
まず始めに、本発明の原理について説明する。 First, the principle of the present invention will be described.
今、1つの電波源のみから放射信号を受信している場合を考える。そして、この1つの電波源からの放射信号は、各信号の到来時間が周期的な周期信号で、周期信号の到来時刻の間隔がrであるとする。受信した信号の総数をN(Nは1以上の自然数)とし、各周期信号の到来時刻をtTOA、n(1≦n≦N)とすると、到来時刻tTOA、nは、次の式(1)で表すことができる。 Consider a case where a radiation signal is received from only one radio wave source. The radiation signal from this single radio wave source is a periodic signal in which the arrival time of each signal is a periodic signal, and the interval between the arrival times of the periodic signals is r. When the total number of received signals is N (N is a natural number of 1 or more) and the arrival time of each periodic signal is tTOA, n (1 ≦ n ≦ N), the arrival time tTOA, n is expressed by the following formula ( 1).
tTOA、n=tTOA、1+(n−1)・r (1) t TOA, n = t TOA, 1 + (n−1) · r (1)
また、各信号が消えた時間(以下、消滅時刻と呼ぶ)から各信号の到来時刻を減算した時間を継続時間と呼び、tDOC、n(1≦n≦N)とする。まず、次の式(2)に示す到来時刻間隔Δtn、mを計算する。 Further, a time obtained by subtracting the arrival time of each signal from the time when each signal disappeared (hereinafter referred to as the disappearance time) is referred to as a duration, and is assumed to be t DOC, n (1 ≦ n ≦ N). First, the arrival time interval Δt n, m shown in the following equation (2) is calculated.
Δtn、m=tDOC、n+tm (2) Δt n, m = t DOC, n + tm (2)
ここで、tmは、次の式(3)に示す予め定められたM個(Mは1以上の自然数、mは1≦m≦M)の値をとるパラメータ(以下、相違パラメータと呼ぶ)とする。 Here, tm is a parameter (hereinafter, referred to as a difference parameter) having a predetermined M value (M is a natural number of 1 or more, m is 1 ≦ m ≦ M) shown in the following equation (3). To do.
tm=tmmin,(tmmin+Δtm),(tmmin+2・Δtm),・・・,(tmax−Δtm),tmmax (3) tm = tm min , (tm min + Δtm), (tm min + 2 · Δtm),..., (t max −Δtm), tm max (3)
相違パラメータtmがM個の値をとるため、N個の周期信号に対して到来時刻間隔Δtn、mはN×M個として計算される。次に、式(4)に示すような複素数pn、mを考える。 Since the difference parameter tm takes M values, the arrival time interval Δt n, m is calculated as N × M for N periodic signals. Next, consider complex numbers pn, m as shown in equation (4).
pn、m=exp(2πjtTOA、n/Δtn、m) (4) p n, m = exp (2πjt TOA, n / Δt n, m ) (4)
到来時刻間隔Δtn、mがN×M個の値をとるため、N個の信号に対して複素数pn、mは、同様にN×M個として計算されることに注意する。ここで、M個の相違パラメータの中で、次の式(5)の条件を満たす相違パラメータtm1(m1は1≦m1≦M)の場合を考える。 Note that since the arrival time interval Δt n, m takes N × M values, the complex numbers pn, m are similarly calculated as N × M for N signals. Here, consider the case of a difference parameter tm 1 (m 1 is 1 ≦ m 1 ≦ M) satisfying the following equation (5) among the M difference parameters.
tm1=r−tDOC、n (5) tm 1 = rt DOC, n (5)
式(5)を式(2)に代入すると、到来時刻間隔Δtn、m1は、次の式(6)のようになり、さらに、式(1)、(6)を式(4)に代入すると、複素数pn、m1は、次の式(7)のようになり、周期信号の番号nによらず等しい値になる。なお、式(7)のθは、次の式(8)で表される。 Substituting Equation (5) into Equation (2), the arrival time interval Δt n, m1 becomes as shown in Equation (6) below, and Equations (1) and (6) are substituted into Equation (4). Then, the complex numbers pn and m1 are as shown in the following equation (7), and have the same value regardless of the number n of the periodic signal. In the equation (7), θ is expressed by the following equation (8).
Δtn、m1=tDOC、n+(r−tDOC、n)=r (6)
pn、m1=exp(2πj(tTOA、1+(n−1)・r)/Δtn、m1)
=exp(2πjtTOA,1/r)
=exp(jθ) (7)
θ=2πtTOA、1/r (8)
Δt n, m1 = t DOC, n + (rt− DOC, n ) = r (6)
p n, m1 = exp (2πj (t TOA, 1 + (n−1) · r) / Δt n, m1 )
= Exp (2πjt TOA, 1 / r)
= Exp (jθ) (7)
θ = 2πt TOA, 1 / r (8)
そこで、到来時刻間隔Δtn、mの大きさごとの複素数pn、mの合計を計算する。すると、到来時間間隔Δtn、mがrと等しくなる所望の複素数pn、m(1≦n≦N)は、全て上記の式(7)の値となるため、これら複素数pn、mの合計の絶対値は、Nになる。 Therefore, the sum of the complex numbers pn, m for each size of the arrival time interval Δt n, m is calculated. Then, since the desired complex numbers pn, m (1 ≦ n ≦ N) in which the arrival time interval Δt n, m is equal to r are all the values of the above equation (7), the complex numbers pn, m The absolute value of the sum is N.
一方、到来時刻間隔Δtn、mがrと等しくない場合には、信号1〜Nの複素数pn、m(1≦n≦N)が全て等しい値になることはないので、それらの合計を計算しても互いに打ち消しあうため積み上がらず、その絶対値は、大きくならない。また、周期信号以外の信号も、上記の式(7)のように複素数pn、mが等しくなることはないため、複素数の合計の絶対値が大きくなることはない。
On the other hand, when the arrival time interval Δt n, m is not equal to r, the complex numbers pn, m (1 ≦ n ≦ N) of the
ゆえに、到来時刻間隔の大きさごとに計算された複素数の絶対値の大きさから、その到来時刻間隔の周期信号が存在するか否かを判断でき、また、複素数の絶対値が大きくなった到来時刻間隔から、周期信号の周期(到来時刻間隔)を特定することができる。 Therefore, from the magnitude of the absolute value of the complex number calculated for each magnitude of the arrival time interval, it can be determined whether there is a periodic signal for that arrival time interval, and the arrival when the absolute value of the complex number has increased. From the time interval, the cycle of the periodic signal (arrival time interval) can be specified.
但し上記は、信号を受信していた間、常に周期信号を受信できた場合である。つまり、信号の受信時間をtrecとすると、周期信号の到来時間の間隔rと、周期信号数Nの間に次の式(9)の関係がある場合である。 However, the above is a case where a periodic signal can always be received while a signal is being received. That is, assuming that the signal reception time is t rec , there is a relationship of the following equation (9) between the interval r of the arrival time of the periodic signal and the number N of periodic signals.
trec≒N・r (9) t rec ≈ N · r (9)
このような場合には、rを含む到来時刻間隔の複素数の積み上がりは、他の到来時刻間隔の複素数のつみ上がりと比較して大きくなる。 In such a case, the accumulation of complex numbers in the arrival time intervals including r is larger than the increase in complex numbers in other arrival time intervals.
しかし、例えば、電波源自体が電波を放射せず、信号の受信時間trecと比較して数分の1程度の時間しか周期信号を受信できていないとすると、周期信号数が数分の1になり、所望の複素数絶対値も数分の1になってしまう。一方、周期信号を受信できない間も放射信号は受信されるので、所望以外の複素数絶対値は、少しずつ大きな値にあり、所望の複素数絶対値と、所望以外の複素数絶対値の差が縮まってしまう。その結果、周期信号の系列数の推定を誤る共に、その到来事項間隔の値も誤るケースが発生してしまう。 However, for example, if the radio wave source itself does not emit radio waves and can receive a periodic signal for only a fraction of the time compared with the signal reception time t rec , the number of periodic signals is a fraction of the number. Therefore, the desired complex absolute value also becomes a fraction. On the other hand, since the radiation signal is received even while the periodic signal cannot be received, the non-desired complex absolute value gradually increases, and the difference between the desired complex absolute value and the non-desired complex absolute value is reduced. End up. As a result, there is a case where the number of periodic signal sequences is erroneously estimated and the value of the arrival item interval is erroneous.
ところで、周期信号は、電波源が電波を放射するときと電波を止める場合(電波源がビームを走査する場合も同様)があるので、周期信号を連続して複数個受信できる時間と、全く受信できない時間に分かれてしまう。そこで、複素数を計算する際、到来時刻を基に分割して合計を計算することを考える。すると、周期信号を連続して受信できた場合には、その区間の放射信号数に占める周期信号数の比率が高まり、その検出が容易になる。そこで、具体的方法としては、まず周期信号を連続して受信できる連続周期信号数s(整数)を設定する。そして、到来時刻間隔がrについて複素数を合計する場合には、到来時間により複素数を次の式(10)、(11)に示すI個に分割し、それぞれについて合計値の絶対値を計算する。 By the way, the periodic signal may be received when the radio source emits radio waves or when the radio wave is stopped (the same applies when the radio source scans the beam). It will be divided into times that cannot be done. Therefore, when calculating the complex number, consider that the total is calculated by dividing based on the arrival time. Then, when the periodic signal can be continuously received, the ratio of the number of periodic signals to the number of radiated signals in the section increases, and the detection becomes easy. Therefore, as a specific method, first, the number of continuous periodic signals s (integer) that can continuously receive periodic signals is set. When the complex numbers are summed for the arrival time interval r, the complex numbers are divided into I shown in the following formulas (10) and (11) according to the arrival time, and the absolute value of the total value is calculated for each.
I=(trec−(s+1/2)・r)/(r/2) (10)
(i−1)・1/2・r≦tTOA、n<(i−1)・1/2・r+(1+1/2)r
(1≦i≦I) (11)
I = (t rec − (s + 1/2) · r) / (r / 2) (10)
(I-1) .1 / 2.r.ltoreq.t TOA, n <(i-1) .1 / 2.r + (1 + 1/2) r
(1 ≦ i ≦ I) (11)
この方式の場合、放射信号数に占める周期信号数の比率を高めて複素数の合計を計算できるため、上記の様にtrecと比較して数分の1程度の時間しか周期信号を受信できないケースでも、周期信号を受信できた時間に対応した区間では周期信号の比率が高まり、その検出が可能となる。これが、本発明の原理である。この原理を踏まえて、続いて、本発明の実施の形態1に係る信号分析装置について詳細を説明する。 In the case of this method, the ratio of the number of periodic signals to the number of radiated signals can be increased to calculate the total of complex numbers, so that a periodic signal can be received for only a fraction of the time compared to trec as described above. However, in the section corresponding to the time when the periodic signal can be received, the ratio of the periodic signal increases, and the detection becomes possible. This is the principle of the present invention. Based on this principle, the signal analyzer according to the first embodiment of the present invention will be described in detail.
図1において、この実施の形態1に係る信号分析装置は、相違パラメータ設定部1と、間隔算出部2と、間隔設定部3と、間隔細分区間選出部4と、信号数設定部5と、K個の位相累積算出部6(61、62、・・・、6K)と、周期性判定部7とが設けられている。
In FIG. 1, the signal analyzer according to the first embodiment includes a difference
また、図2において、位相累積算出部6kは、到来時刻細分区間選出部61と、I個の到来位相算出部62(621、622、・・・、62I)と、I個の累積算出部63(631、632、・・・、63I)とが設けられている。
In FIG. 2, the phase accumulation calculation unit 6 k includes an arrival time subdivision
相違パラメータ設定部1は、到来時刻間隔と継続時間との差である相違パラメータtmを所定の範囲でM個設定する。また、間隔算出部2は、各信号の継続時間に相違パラメータtmを加算して到来時刻間隔を求める。また、間隔設定部3は、分析する到来時刻間隔の範囲や、この範囲を複数個に分割した間隔細分区間の幅を設定する。また、間隔細分区間選出部4は、間隔算出部2から出力された到来時刻間隔の大きさに対応した間隔細分区間を選ぶ。
The different
信号数設定部5は、周期信号を連続して受信できる連続周期信号数を設定するもので、この設定結果に従い、後述の到来時刻細分区間の時間幅が決定する。また、位相累積算出部6は、間隔細分区間選出部4から出力された到来時刻間隔値と到来時刻に基づいて、該当する到来時刻細分区間を選択すると共に、到来時刻間隔値と到来時刻に基づいて複素数を求め、さらに到来時刻細分区間毎に複素数の合計を求める。また、周期性判定部7は、位相累積算出部6から出力された複素数を基に、周期信号の系列数とその周期、さらに周期信号が到来し始めた時刻を推定する。
The signal
つぎに、この実施の形態1に係る信号分析装置の動作について図面を参照しながら説明する。図3は、この発明の実施の形態1に係る信号分析装置の間隔細分区間の選出方法を説明するための図である。また、図4は、この発明の実施の形態1に係る信号分析装置の到来時刻細分区間の選出方法を説明するための図である。
Next, the operation of the signal analyzing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram for explaining a method for selecting an interval subdivision section of the signal analyzing apparatus according to the first embodiment of the present invention. Moreover, FIG. 4 is a figure for demonstrating the selection method of the arrival time subdivision section of the signal analyzer which concerns on
受信信号に含まれる信号の総数がNで、各信号の到来時刻がtTOA、n(1≦n≦N)、継続時間がtDOC、n(1≦n≦N)として観測されている場合を例に、具体的に説明する。ここで、受信信号の到来時刻、消滅時刻及び継続時間の関係は、図3(a)に示す通りである。 When the total number of signals included in the received signal is N, the arrival time of each signal is observed as tTOA, n (1 ≦ n ≦ N), and the duration is observed as tDOC, n (1 ≦ n ≦ N) Will be described in detail. Here, the relationship between the arrival time, disappearance time, and duration of the received signal is as shown in FIG.
相違パラメータ設定部1は、信号の到来時刻間隔と継続時間との差である相違パラメータtmの最小値tmminと、最大値tmmaxと、ステップ間隔Δtmを設定する。最小値tmminと最大値tmmaxは、各信号の継続時間に予め設定した定数を乗算した値(以下、乗算値と呼ぶ)や、継続時間を予め設定した値で除算した値(以下、除算値と呼ぶ)などを用いる。
The difference
また、最小値tmminと最大値tmmaxが事前に想定されている場合には、その値(以下、想定値と呼ぶ)を用いてもよいし、乗算値や除算値、想定値のうち、最大値や最小値を用いてもよい。また、ステップ間隔Δtmは、分析する対象の信号を想定して設定する。以下では、相違パラメータ設定部1において、相違パラメータが次の式(12)に示すように、M個(Mは1以上の自然数)設定されたものとして説明する。
Further, when the minimum value tm min and the maximum value tm max are assumed in advance, the values (hereinafter referred to as assumed values) may be used, and among the multiplied value, the divided value, and the assumed value, A maximum value or a minimum value may be used. Further, the step interval Δtm is set assuming a signal to be analyzed. In the following description, it is assumed that the different
tm=tmmin、tmmin+Δtm、tmmin+2Δtm、・・・、tmmin+(M−1)Δtm (12) tm = tm min , tm min + Δtm, tm min + 2Δtm,..., tm min + (M−1) Δtm (12)
間隔設定部3は、以下で分析を行う到来時刻間隔の範囲や、その範囲を複数個に分割した幅などを設定する。なお、分割された到来時刻間隔の区間を、間隔細分区間と呼ぶ。分析する到来時刻間隔の範囲は、分析対象とする周期信号を想定して設定する。また、間隔細分区間の幅は、到来時刻や継続時間の分解能と等しい値や、分解能をある値で乗算や除算した値を用いる。以下では、分析する到来時刻間隔の範囲がτ0〜τKに設定され、間隔細分区間がK個であるとする。なお、間隔細分区間の幅とは、τk−τ(k−1)(1≦k≦K)を表す。 The interval setting unit 3 sets a range of arrival time intervals to be analyzed below, a width obtained by dividing the range into a plurality of ranges, and the like. Note that the divided intervals of arrival time intervals are referred to as interval subdivision intervals. The range of the arrival time interval to be analyzed is set assuming a periodic signal to be analyzed. In addition, as the width of the interval subdivision section, a value equal to the resolution of the arrival time or duration, or a value obtained by multiplying or dividing the resolution by a certain value is used. In the following, it is assumed that the range of arrival time intervals to be analyzed is set to τ 0 to τ K , and that there are K interval subdivision sections. The width of the interval subdivision section represents τ k −τ (k−1) (1 ≦ k ≦ K).
また、信号数設定部5は、周期信号を連続して受信できる連続周期信号数を設定する。この連続信号設定数は、分析対象とする周期信号を想定して設定する。以下では、信号数設定部5において、連続周期信号数がsに設定されたとして説明をする。
The signal
間隔算出部2は、図3に示すように、観測データとして得られた各信号のN個の継続時間の値tDOC、nと、相違パラメータ設定部1から得られたM個の相違パラメータtmとをそれぞれ加算したN×M通りの到来時刻間隔Δtn、mを算出し、間隔細分区間選出部4に出力する。具体的には、間隔算出部2は、次の式(13)により到来時刻間隔Δtn、mを算出して出力する。
As shown in FIG. 3, the
Δtn、m=tDOC、n+tm (13) Δt n, m = t DOC, n + tm (13)
間隔細分区間選出部4は、間隔算出部2から出力されたN×M個の到来時刻間隔Δtn、mが、間隔設定部3に従い設定されたK個の間隔細分区間〔τ0、τ1)、〔τ1、τ2)、・・・、〔τ(K−1)、τK)のいずれに対応するかを選出する。ただし、k番目(1≦k≦K)の区間〔τ(k−1)、τk)は、間隔細分区間の範囲を意味し、次の式(14)の区間を意味する。
The interval subdivision
τ(k−1)≦Δtn,m<τk (14) τ (k−1) ≦ Δt n, m <τ k (14)
また、kは、間隔細分区間の番号であり、間隔細分区間〔τ(k−1)、τk)と間隔細分区間kは、同義であるとする。間隔細分区間選出部4は、上記の式(14)に従い、到来時刻間隔Δtn、mに対応する間隔細分区間〔τ(k−1)、τk)を選出する。
Further, k is the number of the interval subdivision section, and the interval subdivision section [τ (k−1) , τ k ) and the interval subdivision section k are synonymous. The interval subdivision
なお、間隔算出部2から出力される到来時刻間隔Δtn、mは、N×M個であるため、間隔細分区間選出部4は、N×M個それぞれに対応した間隔細分区間を選出する。図3(b)は、1つ信号の到来時刻にM個の相異パラメータを加算し、得られた到来時刻間隔に対応する間隔細分区間k1〜間隔細分区間k(M−1)を選出する様子を表している。
Since the arrival time intervals Δt n, m output from the
位相累積算出部6は、間隔細分区間選出部4から出力された到来時刻間隔Δtn、mと、信号の到来時刻tTOA、n(1≦n≦N)を用いて複素数を求めるとともに、信号の到来時刻tTOA、nを基に求めた複素数が対応する到来時刻細分区間毎にそれら複素数の合計を算出する。
The phase accumulation calculation unit 6 obtains a complex number using the arrival time interval Δt n, m output from the interval
ここでは、位相累積算出部6k(1≦k≦K)は、間隔細分区間kと対応しているものとし、k番目の位相累積算出部6kを例に、その動作を説明する。 Here, it is assumed that the phase accumulation calculation unit 6 k (1 ≦ k ≦ K) corresponds to the interval subdivision section k, and the operation will be described by taking the kth phase accumulation calculation unit 6 k as an example.
まず、位相累積算出部6kを構成する到来時刻細分区間選出部61は、図4に示すように、入力された到来時刻tTOA、nと、間隔算出部2で算出した到来時刻間隔Δtn,mがどの到来時刻細分区間に該当するかを選出する。例えば、図4(a)では、最初の受信信号が到来時刻細分区間i4〜i6に該当する様子を表している。なお、到来時刻細分区間は、信号数設定部5により設定された連続周期信号数sを用いて予め設定されているものとする。いま、間隔細分区間がkであるので、その到来時刻間隔の中心値Tkは、次の式(15)のようになる。
First, as shown in FIG. 4, the arrival time subdivision
Tk=(τ(k−1)+τk)/2 (15) T k = (τ (k−1) + τ k ) / 2 (15)
この場合、到来時刻細分区間のステップ間隔をTk/2とする。また、到来時刻細分区間の範囲(幅)は、図4(b)に示すように、連続周期信号数sを用いて、(s+1/2)Tkとする。ゆえに、到来時刻細分区間の数がI個であったとすると、到来時刻細分区間i(1≦i≦I)は、次の式(16)のようになる。 In this case, the step interval of the arrival time subdivision section is T k / 2. Further, the range (width) of the arrival time subdivision section is set to (s + 1/2) T k using the number of continuous periodic signals s as shown in FIG. 4B. Therefore, if the number of arrival time subdivisions is I, the arrival time subdivision i (1 ≦ i ≦ I) is expressed by the following equation (16).
(i−1)Tk/2≦tTOA、n<(i−1)Tk/2+(s+1/2)Tk
(16)
(I−1) T k / 2 ≦ t TOA, n <(i−1) T k / 2 + (s + 1/2) T k
(16)
到来時刻細分区間選出部61は、式(16)に従い、入力された到来時刻tTOA、nと到来時刻間隔Δtn,mがどの到来時刻細分区間に該当するかを選出し、到来時刻細分区間毎に設けられた到来位相算出部62i(1≦i≦I)に出力する。なお、1つの到来時刻に対して、上記の式(16)を満たす到来時刻細分区間は複数個になる場合があるが、その場合は複数個の到来時刻細分区間に到来時刻と到来時刻間隔を出力する。
The arrival time subdivision
以下の説明では、到来時刻細分区間選出部61において、該当する到来時刻細分区間が次の式(17)を満たす到来時刻細分区間i1であったとして説明を進める。
In the following description, the arrival time subdivision
(i1−1)Tk/2≦tTOA、n<(i1−1)Tk/2+(s+1/2)Tk
(17)
(I 1 −1) T k / 2 ≦ t TOA, n <(i 1 −1) T k / 2 + (s + ½ ) T k
(17)
到来時刻細分区間i1に対応した到来位相算出部62i1では、到来時刻細分区間選出部61から出力された到来時刻tTOA、nと到来時刻間隔Δtn,mを基に、次の式(18)に従い複素数pn、mを計算し、到来時刻細分区間i1に対応した累積算出部63i1に出力する。 The arrival phase calculation unit 62i 1 corresponding to the arrival time subdivision section i 1 uses the following equation (2) based on the arrival time t TOA, n and the arrival time interval Δt n, m output from the arrival time subsection selection unit 61: complex p n according 18), to calculate the m, and outputs the cumulative calculation unit 63i 1 corresponding to the arrival time subdivision intervals i 1.
pn,m=exp(2πjtTOA、n/Δtn,m) (18) pn, m = exp (2πjt TOA, n / Δt n, m ) (18)
累積算出部63i1では、到来位相算出部62i1から出力された複素数pn、mの合計を計算し、周期性判定部7に出力する。 The cumulative calculation unit 63i 1, the complex p n output from the incoming phase calculation section 62i 1, calculates the sum of m, and outputs the periodicity determining unit 7.
周期性判定部7は、位相累積算出部6kから出力されたI×K個(I:到来時刻細分区間数、K:間隔細分区間数)の複素数の合計値について、その絶対値を計算するとともに、その絶対値が予め設定された閾値よりも大きいか否かを判定する。大きい場合、その細分区間に周期信号が含まれていると判定する。 The periodicity determination unit 7 calculates the absolute value of the total value of I × K (I: arrival time subdivision section number, K: interval subdivision section number) complex numbers output from the phase accumulation calculation unit 6 k. At the same time, it is determined whether or not the absolute value is larger than a preset threshold value. If it is larger, it is determined that the periodic signal is included in the subdivision section.
いま、間隔細分区間k2、到来時刻細分区間i2で絶対値が閾値を越えたとする。この場合、間隔細分区間k2から、その到来時刻間隔がτ(k2−1)以上でτk2未満であることが分かり、到来時刻細分区間i2から、その周期信号が到来した時刻が、(i2−1)Tk2/2以上で(i2−1)Tk/2+(s+1/2)Tk2未満であったことも特定できる。なお、周期性判定部7で用いる閾値は、信号数設定部5で設定された連続周期信号数sにある値(設定値)を乗算や除算したものや、sにある値を加算もしくは減算したものなどが用いられる。
Now, it is assumed that the absolute value exceeds the threshold value in the interval subdivision section k 2 and the arrival time subdivision section i 2 . In this case, it can be seen from the interval subdivision section k 2 that the arrival time interval is greater than or equal to τ (k2-1) and less than τ k2 , and the time when the periodic signal arrives from the arrival time subdivision section i 2 is ( It can also be specified that i 2 −1) T k2 / 2 or more and less than (i 2 −1) T k / 2 + (s + ½ ) T k2 . The threshold value used in the periodicity determination unit 7 is a value obtained by multiplying or dividing a value (set value) in the continuous periodic signal number s set in the signal
なお、上記の説明では、放射信号の到来時刻に注目して説明を行ったが、到来時刻細分区間選出部61において、到来時刻の代わりに、放射信号の消滅時刻(到来時刻(tTOA、n)と継続時間(tDOC、n)を加算した値:tTOA、n+tDOC、n)を用いて到来時刻細分区間を選出しても良い。
In the above description, the description has been made by paying attention to the arrival time of the radiation signal. However, in the arrival time subdivision
また、到来時刻細分区間選出部61は、到来時刻の代わりに、放射信号の中心時刻(到来時刻(tTOA、n)と消滅時刻(tTOA、n+tDOC、n)を加算して2で除算した値:(2tTOA、n+tDOC、n)/2)を用いて到来時刻細分区間を選出してもよい。
The arrival time subdivision
また、到来位相算出部62においても、到来時刻の代わりに、消滅時刻を用いて、次の式(19)により複素数を計算しても、上記と同様の効果が得られる。
In the arrival
pn,m=exp(2πj(tTOA、n+tDOC、n)/Δtn,m) (19) p n, m = exp (2πj (t TOA, n + t DOC, n ) / Δt n, m ) (19)
また、到来位相算出部62において、到来時刻の代わりに、中心時刻を用いて、次の式(20)により複素数を計算しても、上記と同様の効果が得られる。
Further, even when the arrival
pn,m=exp(πj(2tTOA、n+tDOC、n)/Δtn,m) (20) pn, m = exp (πj (2t TOA, n + t DOC, n ) / Δt n, m ) (20)
さらに、電波に限らず、音波を受信した信号、光波を受信した信号などに本方式を適応することも可能である。 Furthermore, this method can be applied not only to radio waves but also to signals that receive sound waves, signals that receive light waves, and the like.
1 相違パラメータ設定部、2 間隔算出部、3 間隔設定部、4 間隔細分区間選出部、5 信号数設定部、6 位相累積算出部、7 周期性判定部、61 到来時刻細分区間選出部、62 到来位相算出部、63 累積算出部。 1 difference parameter setting unit, 2 interval calculation unit, 3 interval setting unit, 4 interval subdivision section selection unit, 5 signal number setting unit, 6 phase accumulation calculation unit, 7 periodicity determination unit, 61 arrival time subdivision section selection unit, 62 Arrival phase calculation unit, 63 cumulative calculation unit.
Claims (8)
前記到来時刻間隔の範囲、及び前記範囲を複数個に分割した間隔細分区間の幅を設定する間隔設定部と、
前記周期信号を連続して受信できると想定して連続周期信号数を設定する信号数設定部と、
観測データとして得られた各受信信号の複数個の継続時間と、前記相違パラメータ設定部で設定された複数個の相違パラメータとをそれぞれ加算して複数個の到来時刻間隔を算出する間隔算出部と、
前記間隔算出部で算出された複数個の到来時刻間隔が、前記間隔設定部に従い設定された複数個の間隔細分区間のいずれに対応するかを選出する間隔細分区間選出部と、
前記信号数設定部で設定された連続周期信号数を用いて到来時刻細分区間を設定し、前記到来時刻及び到来時刻間隔がどの到来時刻細分区間に該当するかを選出し、到来時刻細分区間毎に前記到来時刻及び到来時刻間隔に基づいて複素数を算出し、到来時刻細分区間毎に複素数の合計値を算出する複数個の位相累積算出部と、
前記到来時刻細分区間毎の複素数の合計値に基づいて、周期信号の系列数及び到来時刻間隔、並びに周期信号が到来した時刻を推定する周期性判定部と
を備えたことを特徴とする信号分析装置。 The difference parameter that is the difference between the arrival time interval where the arrival time is the period of the periodic signal and the continuation time, which is the time obtained by subtracting the arrival time of the reception signal from the disappearance time, which is the time when the reception signal disappeared, is predetermined. A difference parameter setting unit for setting a plurality of parameters within a range;
An interval setting unit for setting a range of the arrival time interval and an interval subdivision section obtained by dividing the range into a plurality of sections;
A signal number setting unit that sets the number of continuous periodic signals on the assumption that the periodic signal can be continuously received;
An interval calculation unit for calculating a plurality of arrival time intervals by adding a plurality of durations of each received signal obtained as observation data and a plurality of difference parameters set by the difference parameter setting unit; ,
An interval subdivision selection unit that selects which of the plurality of interval subdivisions set according to the interval setting unit corresponds to the plurality of arrival time intervals calculated by the interval calculation unit;
Set the arrival time subdivision using the number of continuous periodic signals set in the signal number setting unit, select which arrival time subdivision corresponds to the arrival time and the arrival time interval, and for each arrival time subdivision Calculating a complex number based on the arrival time and the arrival time interval, and calculating a total number of complex numbers for each arrival time subdivision section;
A signal analysis comprising: a periodicity determination unit configured to estimate the number of sequences of periodic signals, the arrival time interval, and the time at which the periodic signal arrives based on a total value of complex numbers for each arrival time subdivision section apparatus.
前記到来時刻及び前記信号数設定部で設定された連続周期信号数を用いて到来時刻細分区間を設定し、前記到来時刻及び到来時刻間隔がどの到来時刻細分区間に該当するかを選出する到来時刻細分区間選出部と、
到来時刻細分区間毎に設けられ、前記到来時刻細分区間選出部から出力された到来時刻及び到来時刻間隔に基づいて複素数を算出する複数個の到来位相算出部と、
対応する到来位相算出部から出力された複素数の合計を算出する複数個の累積算出部とを有する
ことを特徴とする請求項1記載の信号分析装置。 Each of the plurality of phase accumulation calculation units is
The arrival time subdivision section is set using the arrival time and the number of continuous periodic signals set by the signal number setting unit, and the arrival time subdivision section corresponding to the arrival time and the arrival time interval is selected. Subdivision section selection section,
A plurality of arrival phase calculation units that are provided for each arrival time subdivision section and calculate a complex number based on the arrival time and the arrival time interval output from the arrival time subdivision section selection unit;
The signal analysis device according to claim 1, further comprising: a plurality of cumulative calculation units that calculate a total of complex numbers output from the corresponding arrival phase calculation units.
ことを特徴とする請求項1記載の信号分析装置。 The periodicity determining unit calculates the absolute value of the total of the complex numbers, compares the absolute value with a threshold value calculated based on the number of continuous periodic signals set by the signal number setting unit, and calculates the absolute value. The signal analysis device according to claim 1, wherein when the value is larger than the threshold, it is determined that a periodic signal is included in the arrival time subdivision section.
ことを特徴とする請求項2記載の信号分析装置。 The signal analysis apparatus according to claim 2, wherein the arrival time subdivision section selection unit selects an arrival time subdivision section using an annihilation time obtained by adding the arrival time and the duration time instead of the arrival time.
ことを特徴とする請求項2記載の信号分析装置。 The said arrival time subdivision section selection part selects an arrival time subdivision section using the center time which added the arrival time and the annihilation time, and divided by 2 instead of the said arrival time. Signal analysis equipment.
ことを特徴とする請求項2記載の信号分析装置。 The signal analysis device according to claim 2, wherein the arrival phase calculation unit calculates a complex number based on an disappearance time obtained by adding an arrival time and a duration and an arrival time interval instead of the arrival time.
ことを特徴とする請求項2記載の信号分析装置。 The said arrival phase calculation part calculates a complex number based on the center time and arrival time interval which added the arrival time and the annihilation time, and divided by 2 instead of the said arrival time. Signal analyzer.
ことを特徴とする請求項2記載の信号分析装置。 The signal analysis device according to claim 2, wherein ranges of arrival time subdivision sections corresponding to the arrival phase calculation unit and the accumulation calculation unit are different from each other by a half of the corresponding arrival time intervals.
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