JP2019184391A

JP2019184391A - 信号処理システム及び信号処理方法

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Publication number: JP2019184391A
Application number: JP2018074572A
Authority: JP
Inventors: 晃板倉; Akira Itakura; 直哉平木; Naoya Hiraki
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2019-10-24

Abstract

【課題】静止し得る飛行体に対して探知信号を送信する、飛行体に対する相対速度をもって動き得る信号処理システムであって、飛行体の識別を行うことが可能な信号処理システムを提供する。【解決手段】静止し得る飛行体に対して探知信号を送信する、前記飛行体に対する相対速度をもって動き得る信号処理システムであって、前記探知信号を送信する信号送信部と、前記探知信号に基づく受信信号から、前記受信信号のドップラ周波数と信号強度とを含むバンクデータを検出する信号検出部と、前記バンクデータから、前記相対速度に応じたドップラ周波数を検索し、検索したドップラ周波数に基づいて、前記飛行体が回転翼を有しているか否かを判定する信号判定部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、信号処理システム及び信号処理方法に関する。

最近では、ドローン（ｄｒｏｎｅ）と呼ばれる、ローター（回転翼）を搭載した回転翼機の識別を行うレーダ装置の開発が急務となってきている。
例えば、特許文献1には、飛翔体目標をミサイル、回転翼機又は固定翼機へ類別する飛翔体目標類別装置において、飛翔体目標からの受信電波に基づいて目標速度を求める信号処理部と、この目標速度を所定の速度閾値と比較する目標速度判定部と、この比較結果に基づいて飛翔体目標が固定翼機であると判定する目標類別部とを備えたことを特徴とする飛翔体目標類別装置（レーダ装置）が記載されている。

この飛翔体目標類別装置は、目標高度を所定の高度閾値と比較する目標高度判定部と、受信電波におけるドップラ分布の広がりを求めるドップラ分布解析部とを備え、上記信号処理部が、飛翔体目標からの受信電波に基づいて目標長さ及びドップラ分布を求め、上記目標類別部が、上記目標速度判定部において目標速度が第１の速度閾値以下となる飛翔体目標について、目標高度判定部の比較結果に基づく判定を行い、この判定結果に基づいて更にドップラ分布の広がりに基づく判定を行って、固定翼機又は回転翼機であると判定することを特徴としている。

特開２００３−３５７６９号公報

しかしながら、特許文献１記載のレーダ装置では、レーダ装置が固定され、飛翔体(飛行体)が動作している状態において、上記判定を行っている。そのため、従来においては飛行体が静止した状態、自身（信号処理システム）が動いている状態において、飛行体の識別を行うレーダ装置（信号処理システム）を提供することができなかった。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、静止し得る飛行体に対して探知信号を送信する、飛行体に対する相対速度をもって動き得る信号処理システムであって、飛行体の識別を行うことが可能な信号処理システムを提供することを目的の一つとする。

本発明の信号処理システムの一態様は、静止し得る飛行体に対して探知信号を送信する、前記飛行体に対する相対速度をもって動き得る信号処理システムであって、前記探知信号を送信する信号送信部と、前記探知信号に基づく受信信号から、前記受信信号のドップラ周波数と信号強度とを含むバンクデータを検出する信号検出部と、前記バンクデータから、前記相対速度に応じたドップラ周波数を検索し、検索したドップラ周波数に基づいて、前記飛行体が回転翼を有しているか否かを判定する信号判定部と、を備える。

本発明の信号処理システムの一態様は、前記信号判定部は、前記バンクデータの信号強度が所定値以上となる、前記相対速度に応じたドップラ周波数を検索し、検索したドップラ周波数を中心にドップラ周波数が、前記所定値より小さい第２所定値の信号強度を含んだ周波数幅を有しているか否かを判定する、ことを特徴とする。

本発明の信号処理システムの一態様は、前記信号判定部は、前記周波数幅により前記飛行体が有する前記回転翼の回転数および形状の一成分が所定の回転翼と同じか否かを識別する、ことを特徴とする。

本発明の信号処理方法の一態様は、静止し得る飛行体に対して探知信号を送信する、前記飛行体に対する相対速度をもって動き得る信号処理方法であって、信号送信部が、前記探知信号を送信する信号送信工程と、信号検出部が、前記探知信号に基づく受信信号から、前記受信信号のドップラ周波数と信号強度とを含むバンクデータを検出する信号検出工程と、信号判定部が、前記バンクデータから、前記相対速度に応じたドップラ周波数を検索し、検索したドップラ周波数に基づいて、前記飛行体が回転翼を有しているか否かを判定する信号判定工程と、を備える。

本発明によれば、信号判定部は、バンクデータから、相対速度に応じたドップラ周波数を検出し、検出したドップラ周波数に基づいて、飛行体が回転翼を有しているか否かを判定する。
これにより、静止し得る飛行体に対して探知信号を送信する、飛行体に対する相対速度をもって動き得る信号処理システムであって、飛行体の識別を行うことが可能な信号処理システムを提供することができる。

本実施形態における信号処理システム１００を示すブロック図である。ドップラ周波数による振幅データ検出概念を説明するための図である。信号処理システム１００の動作の一例を示したフローチャートである。

図１は、本実施形態における信号処理システム１００を示すブロック図である。
信号処理システム１００は、信号送信部２と、信号受信部３とから構成され、飛行体１を探知するシステムである。
本実施形態で図１に示す飛行体１は、マルチコプター（ｍｕｌｔｉｃｏｐｔｅｒ）あるいはドローン（ｄｒｏｎｅ）と呼ばれる、４つ以上のローター（回転翼）１ａを搭載した回転翼機である。もちろん、飛行体として、１つのローターを搭載したヘリコプターであってもよい。

信号送信部２は、送信部２１と、アンテナ２２と、から構成される。
送信部２１は、探知信号を、繰り返し周期（１／ＰＲＦ（送信の繰り返し周波数））で、順次出力する。この探知信号は、アンテナ２２へ供給される。
アンテナ２２は、繰り返し周期（１／ＰＲＦ）よりも十分に長い周期（スキャン周期）で回転しながら、探知信号（探知波）を外部（探知領域）にある飛行体１へ送波する。アンテナ２２は、探知波が飛行体１に反射して得られる反射波を受波し、電気信号に変換することで受信信号を生成する。アンテナ２２は、受信信号を信号受信部３へ出力する。

信号受信部３は、受信部３１と、ＦＦＴ処理部３２（信号検出部）と、ドップラフィルタバンク３３と、信号判定部３４と、から構成される。
受信部３１は、アナログ信号であるエコー信号（受信信号）を所定のサンプリング周波数ｆｓでサンプリングして、デジタルデータであるエコーデータを生成し、１スイープ分すなわち一回の探知信号の送信（１つの方位）に対して得られるエコーデータを実時間で記憶する。また、受信部３１は、記憶した１スイープ分のエコーデータを、次の探知信号の送信により得られるエコーデータが再び書き込まれるまでに、当該記憶した今回（ｎ）の１スイープ分のエコーデータを、ＦＦＴ処理部３２へ出力する。
ＦＦＴ処理部３２は、受信部３１から出力されたスイープデータをＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ；高速フーリエ変換）処理して、複数のスイープデータをドップラフィルタバンク３３に出力する。すなわち、方位方向に並ぶ所定スイープ数のエコーデータに対して、ＦＦＴ処理部３２によりＦＦＴ処理が行われ、ＦＦＴ処理が行われた結果（信号強度を示す振幅値）がドップラフィルタバンク３３に書き込まれる。
すなわち、ＦＦＴ処理部３２（信号検出部）は、探知信号に基づく受信信号（エコーデータ）から、受信信号のドップラ周波数と信号強度とを含むバンクデータを検出し、検出したバンクデータをドップラフィルタバンク３３に書きこんでいる。

図２は、ドップラ周波数による振幅データ検出概念を説明するための図である。
図２は、ドップラフィルタバンク３３に書き込まれる振幅データ（信号強度）を示している。横軸は、ドップラ周波数ｆｉ（ｉ＝１〜３２）を示し、縦軸は距離位置Ｒ（Ｒ＝１〜Ｒｍａｘ）を示している。
上記ＦＦＴ処理は、例えば、サンプリング周期（１／ｆｓ）で設定される距離位置Ｒ毎に行われる。すなわち、距離位置Ｒの値は、例えば、光速ｃ×（送信した時刻から受信した時刻までの時間）／２で求めることができる。
これにより、図２に示すように、距離位置Ｒ毎のドップラ周波数ｆｉのスペクトルが得られる。ここで、ドップラ周波数ｆｉは、ｆｄ＝±ＰＲＦ／２の範囲をドップラバンク数（３２）で分割した分解能で得られる。

例えば、ＰＲＦ＝１０ｋＨｚとした場合、分解能は３１２．５Ｈｚとなるため、ドップラ周波数ｆｉ（ｉ＝１〜３２）は次のような周波数値となる。
ｆ１：−5000.0Ｈｚ〜−4687.5Ｈｚ、
ｆ２：−4687.5Ｈｚ〜−4375.0Ｈｚ、
ｆ３：−4375.0Ｈｚ〜−4062.5Ｈｚ、
ｆ４：−4062.5Ｈｚ〜−3750.0Ｈｚ、
ｆ５：−3750.0Ｈｚ〜−3437.5Ｈｚ、
ｆ６：−3437.5Ｈｚ〜−3125.0Ｈｚ、
ｆ７：−3125.0Ｈｚ〜−2812.5Ｈｚ、
ｆ８：−2812.5Ｈｚ〜−2500.0Ｈｚ、
ｆ９：−2500.0Ｈｚ〜−2187.5Ｈｚ、
ｆ１０：−2187.5Ｈｚ〜−1875.0Ｈｚ、
ｆ１１：−1875.0Ｈｚ〜−1562.5Ｈｚ、
ｆ１２：−1562.5Ｈｚ〜−1250.0Ｈｚ、
ｆ１３：−1250.0Ｈｚ〜−937.5Ｈｚ、
ｆ１４：−937.5Ｈｚ〜−625.0Ｈｚ、
ｆ１５：−625.0Ｈｚ〜−312.5Ｈｚ、
ｆ１６：−312.5Ｈｚ〜 0.0Ｈｚ、
ｆ１７： 0.0Ｈｚ〜＋312.5Ｈｚ、
ｆ１８：＋312.5Ｈｚ〜＋625.0Ｈｚ、
ｆ１９：＋625.0Ｈｚ〜＋937.5Ｈｚ、
ｆ２０：＋937.5Ｈｚ〜＋1250.0Ｈｚ、
ｆ２１：＋1250.0Ｈｚ〜＋1562.5Ｈｚ、
ｆ２２：＋1562.5Ｈｚ〜＋1875.0Ｈｚ、
ｆ２３：＋1875.0Ｈｚ〜＋2187.5Ｈｚ、
ｆ２４：＋2187.5Ｈｚ〜＋2500.0Ｈｚ、
ｆ２５：＋2500.0Ｈｚ〜＋2812.0Ｈｚ、
ｆ２６：＋2812.0Ｈｚ〜＋3125.0Ｈｚ、
ｆ２７：＋3125.0Ｈｚ〜＋3437.5Ｈｚ、
ｆ２８：＋3437.5Ｈｚ〜＋3750.0Ｈｚ、
ｆ２９：＋3750.0Ｈｚ〜＋4062.5Ｈｚ、
ｆ３０：＋4062.5Ｈｚ〜＋4375.0Ｈｚ、
ｆ３１：＋4375.0Ｈｚ〜＋4687.5Ｈｚ、
ｆ３２：＋4687.5Ｈｚ〜＋5000.0Ｈｚ

また、本実施形態においては送信部２１が送信する探知信号の周波数ｆ０は１３．５ＧＨｚであるため、飛行体１の速度を、例えば、相対速度ｖ（＝時速３０ｋｍ／ｈ＝秒速８．３３３ｍ／ｓ）とした場合、光速ｃ（＝３００００００００ｍ／ｓ）を用いて、観測されるドップラ周波数ｆの値は、次の式（１）で７５０Ｈｚと求められる。
ｆ＝（２×ｖ×ｆ０）／ｃ…（１）
なお、相対速度ｖは、飛行体１の信号処理システム１００に対する速度であるので、飛行体１が信号処理システム１００から離れていく場合は、相対速度ｖは−の値、飛行体１が信号処理システム１００に近づいてくる場合は、相対速度ｖは＋の値になる。

上記式（１）を変形すると、相対速度ｖ＝（ｃ×ｆ）／（２×ｆ０）となり、上記ドップラ周波数ｆｉに対応する相対速度ｖの値（−が離れていくことを、＋が近づいてくることを意味する）は下記のようになる。
ｆ１：−5000.0Ｈｚ〜−4687.5Ｈｚ ⇒ ｖ＝−200.0ｋｍ／ｈ〜−187.5ｋｍ／ｈ、
ｆ２：−4687.5Ｈｚ〜−4375.0Ｈｚ ⇒ ｖ＝−187.5ｋｍ／ｈ〜−175.0ｋｍ／ｈ、
ｆ３：−4375.0Ｈｚ〜−4062.5Ｈｚ ⇒ ｖ＝−175.0ｋｍ／ｈ〜−162.5ｋｍ／ｈ、
ｆ４：−4062.5Ｈｚ〜−3750.0Ｈｚ ⇒ ｖ＝−162.5ｋｍ／ｈ〜−150.0ｋｍ／ｈ、
ｆ５：−3750.0Ｈｚ〜−3437.5Ｈｚ ⇒ ｖ＝−150.0ｋｍ／ｈ〜−137.5ｋｍ／ｈ、
ｆ６：−3437.5Ｈｚ〜−3125.0Ｈｚ ⇒ ｖ＝−137.5ｋｍ／ｈ〜−125.0ｋｍ／ｈ、
ｆ７：−3125.0Ｈｚ〜−2812.5Ｈｚ ⇒ ｖ＝−125.0ｋｍ／ｈ〜−112.5ｋｍ／ｈ、
ｆ８：−2812.5Ｈｚ〜−2500.0Ｈｚ ⇒ ｖ＝−112.5ｋｍ／ｈ〜−100.0ｋｍ／ｈ、
ｆ９：−2500.0Ｈｚ〜−2187.5Ｈｚ ⇒ ｖ＝−100.0ｋｍ／ｈ〜−87.5ｋｍ／ｈ、
ｆ１０：−2187.5Ｈｚ〜−1875.0Ｈｚ ⇒ ｖ＝−87.5ｋｍ／ｈ〜−75.0ｋｍ／ｈ、
ｆ１１：−1875.0Ｈｚ〜−1562.5Ｈｚ ⇒ ｖ＝−75.0ｋｍ／ｈ〜−62.5ｋｍ／ｈ、
ｆ１２：−1562.5Ｈｚ〜−1250.0Ｈｚ ⇒ ｖ＝−62.5ｋｍ／ｈ〜−50.0ｋｍ／ｈ、
ｆ１３：−1250.0Ｈｚ〜−937.5Ｈｚ ⇒ ｖ＝−50.0ｋｍ／ｈ〜−37.5ｋｍ／ｈ、
ｆ１４：−937.5Ｈｚ〜−625.0Ｈｚ ⇒ ｖ＝−37.5ｋｍ／ｈ〜−25.0ｋｍ／ｈ、
ｆ１５：−625.0Ｈｚ〜−312.5Ｈｚ ⇒ ｖ＝−25.0ｋｍ／ｈ〜−12.5ｋｍ／ｈ、
ｆ１６：−312.5Ｈｚ〜 0.0Ｈｚ ⇒ ｖ＝−12.5ｋｍ／ｈ〜 0.0ｋｍ／ｈ、
ｆ１７： 0.0Ｈｚ〜＋312.5Ｈｚ ⇒ ｖ＝ 0.0ｋｍ／ｈ〜＋12.5ｋｍ／ｈ、
ｆ１８：＋312.5Ｈｚ〜＋625.0Ｈｚ ⇒ ｖ＝＋12.5ｋｍ／ｈ〜＋25.0ｋｍ／ｈ、
ｆ１９：＋625.0Ｈｚ〜＋937.5Ｈｚ ⇒ ｖ＝＋25.0ｋｍ／ｈ〜＋37.5ｋｍ／ｈ、
ｆ２０：＋937.5Ｈｚ〜＋1250.0Ｈｚ ⇒ ｖ＝＋37.5ｋｍ／ｈ〜＋50.0ｋｍ／ｈ、
ｆ２１：＋1250.0Ｈｚ〜＋1562.5Ｈｚ ⇒ ｖ＝＋50.0ｋｍ／ｈ〜＋62.5ｋｍ／ｈ、
ｆ２２：＋1562.5Ｈｚ〜＋1875.0Ｈｚ ⇒ ｖ＝＋62.5ｋｍ／ｈ〜＋75.0ｋｍ／ｈ、
ｆ２３：＋1875.0Ｈｚ〜＋2187.5Ｈｚ ⇒ ｖ＝＋75.0ｋｍ／ｈ〜＋87.5ｋｍ／ｈ、
ｆ２４：＋2187.5Ｈｚ〜＋2500.0Ｈｚ ⇒ ｖ＝＋87.5ｋｍ／ｈ〜＋100.0ｋｍ／ｈ、
ｆ２５：＋2500.0Ｈｚ〜＋2812.0Ｈｚ ⇒ ｖ＝＋100.0ｋｍ／ｈ〜＋112.5ｋｍ／ｈ、
ｆ２６：＋2812.0Ｈｚ〜＋3125.0Ｈｚ ⇒ ｖ＝＋112.5ｋｍ／ｈ〜＋125.0ｋｍ／ｈ、
ｆ２７：＋3125.0Ｈｚ〜＋3437.5Ｈｚ ⇒ ｖ＝＋125.0ｋｍ／ｈ〜＋137.5ｋｍ／ｈ、
ｆ２８：＋3437.5Ｈｚ〜＋3750.0Ｈｚ ⇒ ｖ＝＋137.5ｋｍ／ｈ〜＋150.0ｋｍ／ｈ、
ｆ２９：＋3750.0Ｈｚ〜＋4062.5Ｈｚ ⇒ ｖ＝＋150.0ｋｍ／ｈ〜＋162.5ｋｍ／ｈ、
ｆ３０：＋4062.5Ｈｚ〜＋4375.0Ｈｚ ⇒ ｖ＝＋162.5ｋｍ／ｈ〜＋175.0ｋｍ／ｈ、
ｆ３１：＋4375.0Ｈｚ〜＋4687.5Ｈｚ ⇒ ｖ＝＋175.0ｋｍ／ｈ〜＋187.5ｋｍ／ｈ、
ｆ３２：＋4687.5Ｈｚ〜＋5000.0Ｈｚ ⇒ ｖ＝＋187.5ｋｍ／ｈ〜＋200.0ｋｍ／ｈ
なお、ドップラバンク数を３２で分割しているが、分割数を増やすことにより、より精度高く飛行体１を検出することができる。

信号判定部３４は、ドップラフィルタバンク３３に書きこまれたバンクデータから、相対速度に応じたドップラ周波数を検索することができる。
例えば、観測されるドップラ周波数７５０Ｈｚ（相対速度３０ｋｍ／ｈ）は、上記ｆ１９の周波数範囲に含まれるので、図２に示すように、ドップラフィルタバンク３３の（ｆ、Ｒ）＝（ｆ１９、Ｒｔ）で示すバンクデータには、振幅データＰ１が現れる。
つまり、観測されたドップラ周波数ｆｉから、ドップラ周波数ｆｉにおける振幅データ（信号強度）Ｐが所定値以上となるドップラ周波数ｆａを検索することで、距離位置Ｒ（飛行体１と信号処理システム１００との間の距離）において、相対速度ｖ（飛行体１の信号処理システム１００に対する速度）に対応するドップラ周波数ｆａが特定される。
すなわち、信号判定部３４は、バンクデータの振幅データ（信号強度）が所定値（Ｐ１−α）（αは判定の際使用される閾値）以上となる、相対速度ｖに応じたドップラ周波数ｆａを検索する。

また、飛行体１が所定の距離位置Ｒにいる場合の飛行体１のローター１ａの直径（回転体の形状の一成分）を算出することが可能となる。
例えば、ドローン（飛行体１）が上記のように相対速度ｖ＝３０ｋｍ／ｈで飛行中、ローター１ａが直径５０ｃｍ／４００ｒｐｍで回転している場合、観測される周波数は７５０Ｈｚ±９４２Ｈｚとなる。これは、次のように求まる。
まず、ローター１ａの半径ｒを用いてローター１ａの１周の長さ２πｒ［ｍ］を求めると、ローター１ａの１周の長さ＝２πｒ＝２π×０．２５＝１．５７［ｍ］となる。
また、ローター１ａの回転速度ｖｒは次式（２）で10.46666667［ｍ／ｓ］と求められる。
ｖｒ＝（ローター１ａの１周の長さ２πｒ）×（ローター１ａの毎秒の回転数ｒｐｓ）
＝２πｒ［ｍ］×ｒｐｓ［１／ｓ］
＝１．５７［ｍ］×（ｒｐｍ÷６０）［１／ｓ］…（２）
これにより、観測されるドップラ周波数ｆｒの値は、次の式（３）で９４２Ｈｚと求められる。
ｆｒ＝（２×ｖｒ×ｆ０）／ｃ…（３）

すなわち、相対速度ｖ＝３０ｋｍ／ｈで飛行中の場合のドップラ周波数ｆｉ＝７５０Ｈｚであったので、ローター１ａが直径５０ｃｍ／４００ｒｐｍで回転している場合、観測されるドップラ周波数は７５０Ｈｚを中心として、７５０Ｈｚ（ｆａとする）−９４２Ｈｚ（ｆｂとする）＝−１９２Ｈｚ（ｆａ−ｆｂ）と、７５０Ｈｚ＋９４２Ｈｚ＝＋１６９２Ｈｚ（ｆａ＋ｆｂ）の広がりを有するドップラ周波数となる。
このときのドップラ周波数ｆａ−ｆｂ＝−１９２Ｈｚに対応する相対速度ｖは、−７．６８ｋｍ／ｈとなる。これは、ローター１ａが信号処理システム１００から見て逆方向（遠ざかる方向）へ回転する場合のローター１ａの信号処理システム１００に対する相対速度が、「飛行体１の信号処理システム１００に対する相対速度（３０ｋｍ／ｈ）」−「ローター１ａの回転速度ｖｒ（３７．６８ｋｍ／ｈ＝１０．４６ｍ／ｓ）」で算出される「相対速度（−７．６８ｋｍ／ｈ）」であることを示している。
一方、ドップラ周波数ｆａ＋ｆｂ＝＋１６９２Ｈｚに対応する相対速度ｖは、＋６７．６８ｋｍ／ｈとなる。これは、ローター１ａが信号処理システム１００から見て正方向（近づく方向）へ回転する場合のローター１ａの信号処理システム１００に対する相対速度が、「飛行体１の信号処理システム１００に対する相対速度（３０ｋｍ／ｈ）」＋「ローター１ａの回転速度ｖｒ（３７．６８ｋｍ／ｈ＝１０．４６ｍ／ｓ）」で算出される「相対速度（６７．６８ｋｍ／ｈ）」であることを示している。

すなわち、ドップラ周波数ｆａ−ｆｂ＝−１９２Ｈｚは、上記ｆ１６の周波数範囲に含まれるので、図２に示すように、ドップラフィルタバンク３３の（ｆ、Ｒ）＝（ｆ１６、Ｒｔ）〜（ｆ１８、Ｒｔ）で示すエコーデータ（バンクデータ）には、振幅データＰ２が現れる。また、ドップラ周波数ｆａ＋ｆｂ＝＋１６９２Ｈｚは、上記ｆ２２の周波数範囲に含まれるので、図２に示すように、ドップラフィルタバンク３３の（ｆ、Ｒ）＝（ｆ２０、Ｒｔ）〜（ｆ２２、Ｒｔ）で示すエコーデータ（バンクデータ）には、振幅データＰ２が現れる。
このドップラ周波数ｆｂが検索されれば、上式（３）を用いてｆｒ＝ｆｂとすることによりローター１ａの回転速度ｖｒを算出できる。
そして、上式（２）へ算出した回転速度ｖｒを代入することにより、ローター１ａの半径ｒ（或いは直径）および毎分の回転数ｒｐｍを算出することができる。

以上説明したように、ドローン（飛行体１）が時速３０ｋｍ／ｈで飛行中、観測されるドップラは７５０Ｈｚとなり、ｆ１９のバンクの該当距離（Ｒｔ）に振幅データ（Ｐ１）が現れる。
また、ドローン（飛行体１）の羽（ローター１ａ）が直径５０ｃｍ／４００ｒｐｍの場合、観測されるドップラ周波数は９４２Ｈｚとなり、７５０Ｈｚ±９４２Ｈｚの広がりを持つので、ｆ１６〜ｆ２２のバンクの当該距離（Ｒｔ）に振幅データ（Ｐ２）が現れる。ただし、羽からの反射波電力はドローン本体からの反射よりも小さく、観測されるＰ２の特性により羽の形状を推測することも可能である。
つまり、観測されるドップラ周波数ｆａ、ｆｂを検索し、飛行体１が距離位置Ｒにいる場合の飛行体１のローター１ａの直径（回転体の形状の一成分）および毎分の回転数ｒｐｍを算出することが可能となる。

また、仮に、上記のドローン（飛行体１）が空中停止中の場合、ドップラ周波数０Ｈｚ（相対速度０．０ｋｍ／ｈ）を含むｆ１６,ｆ１７のバンクに観測される。この観測は、通常の観測方法であれば木や電柱等の固定物との識別が困難であるが、０Ｈｚを中心として±９４２Ｈｚの広がりがあるため、これらを観測することで、停止中のドローンも観測が可能となる。
すなわち、ドローン（飛行体１）および信号処理システム１００が同一の飛行速度で飛行中、観測されるドップラ周波数は０Ｈｚとなり、ｆ１６,ｆ１７のバンク該当距離に振幅データ（ｆ１６の最大値＝ｆ１７の最小値であるドップラ周波数０．０Ｈｚにおける振幅データＰ１である）が現れる。
ここで、バンク該当距離は、例えば図２に示すように、Ｒｔ＋１（＞Ｒｔ）としている。これは、上述した飛行体１が相対速度３０ｋｍ／ｈで飛行する場合、信号処理システム１００に近づいてくる場合を意味しており、ここでは、相対速度０ｋｍ／ｈとなることから信号処理システム１００が飛行体１との衝突を回避するために、飛行体１から遠ざかる場合を示しており、そのため、飛行体１が相対速度３０ｋｍ／ｈで飛行する場合のバンク該当距離をＲｔとした場合、ここでのバンク該当距離を例えばＲｔ＋１（＞Ｒｔ）としている。

つまり、ドローン（飛行体１）が０ｋｍ／ｈで飛行中、すなわち、空中停止中、観測されるドップラ周波数は０Ｈｚとなり、ｆ１６,ｆ１７のバンク該当距離（Ｒｔ＋１）に振幅データ（Ｐ１）が現れる。
また、ドローン（飛行体１）の羽（ローター１ａ）が直径５０ｃｍ／４００ｒｐｍの場合、観測されるドップラ周波数は９４２Ｈｚとなり、０Ｈｚ±９４２Ｈｚの広がりを持つので、ｆ１３〜ｆ２０のバンクの当該距離（Ｒｔ＋１）に振幅データ（図２に示す振幅データＰ２である）が現れる。ただし、ドローン（飛行体１）が時速３０ｋｍ／ｈで飛行中の場合と同じく、羽からの反射波電力はドローン本体からの反射よりも小さく、観測されるＰ２の特性により羽の形状を推測することも可能である。
つまり、ドローン（飛行体１）が時速３０ｋｍ／ｈで飛行中の場合と同じく、観測されるドップラ周波数ｆａ、ｆｂを検索し、飛行体１が距離位置Ｒｔ＋１にいる場合の飛行体１のローター１ａの直径（回転体の形状の一成分）を算出することが可能となる。

ここで、Ｐ２の特性は、ローター１ａが大きい（直径が長い）場合、そのｒｐｍも大きくなり、上記ドップラ周波数ｆｂも大きくなる。一方、ローター１ａが小さい（直径が短い）場合、そのｒｐｍも小さくなり、上記ドップラ周波数ｆｂも小さくなる。なお、木などの固定物では、ドップラ周波数ｆｂが０に近くなり、ローター１ａとの識別を容易に行うことができる。
このように、ローター１ａの場合の観測されるドップラ周波数ｆｂがどの程度あるかによって、上述のようにローター１ａのｒｐｍ、直径を知ることができるので、ローター１ａを搭載しているドローン（飛行体）の種別の識別も可能となる。
このため、信号判定部３４は、検索したドップラ周波数ｆａを中心にドップラ周波数ｆｉが、所定値（Ｐ１）より小さい第２所定値（Ｐ２）の振幅データ（信号強度）を含んだ周波数幅（２×ｆｂ）を有しているか否かを判定する。
より具体的には、信号判定部３４は、バンクデータの振幅データ（信号強度）Ｐ２が第２所定値（Ｐ２−β）（βは判定の際使用される閾値）以上となる、相対速度ｖに応じたドップラ周波数ｆｂを検索する。

図３は、信号処理システム１００の動作の一例を示したフローチャートである。
まず、信号処理システム１００は、ドップラ周波数の検出を行う（ステップＳＴ１）。
具体的には、ＦＦＴ処理部３２は、受信したエコーデータに対してＦＦＴ処理を行い、ＦＦＴ処理結果であるバンクデータを、観測されたドップラ周波数と、距離（飛行体１と信号処理システム１００との間の距離）と、で示される振幅値（信号強度）をドップラフィルタバンク３３に書き込む。
次に、信号判定部３４は、振幅データ最大となるドップラ周波数ｆａを特定する（ステップＳＴ２）。
具体的には、信号判定部３４は、ドップラフィルタバンク３３に書き込まれた振幅データが最大となるドップラ周波数ｆａを検索する。
続いて、信号判定部３４は、ドップラ周波数ｆａの振幅データが所定値より大きいか否かを判定する（ステップＳＴ３）。
具体的には、信号判定部３４は、ドップラ周波数ｆａの振幅データが、例えば内蔵する記憶部に書き込まれた所定値（Ｐ１−α）より大きいか否かを判定する。ドップラ周波数ｆａの振幅データが所定値より大きい場合（ステップＳＴ３−Ｙｅｓ）、信号判定部３４は、ステップＳＴ４に進む。

信号判定部３４は、ドップラ周波数ｆａ±ｆｂの範囲の振幅データが第２所定値より大きいか否かを判定する（ステップＳＴ４）。
具体的には、信号判定部３４は、ドップラ周波数ｆａ±ｆｂの範囲の振幅データＰ２が、例えば内蔵する記憶部に書き込まれた第２所定値（Ｐ２−β）より大きいか否かを判定する。
ドップラ周波数ｆａ±ｆｂの範囲の振幅データが第２所定値より大きい場合（ステップＳＴ４−Ｙｅｓ）、信号判定部３４は、ステップＳＴ５に進む。
信号判定部３４は、飛行体１の回転体（ローター１ａ）を識別する（ステップＳＴ５）。
具体的には、内蔵する記憶部に書き込まれている、所定のローターの種別（直径、ｒｐｍなどで分類されている種別）、当該ローターのドップラ周波数ｆａにおける振幅データＰ１、ドップラ周波数ｆａ±ｆｂの範囲の振幅データＰ２からなるローターデータ（予め実験等により作成されたデータ）を参照して、ローター１ａに対応するローターがあるか否かを識別し、対応するローターの有無を示す識別結果を、例えば、内蔵する記憶部に書き込んで、処理を終了する。
なお、上記ステップＳＴ３の結果がＮｏである場合（ステップＳＴ３−Ｎｏ）、ステップＳＴ４の結果がＮｏである場合（ステップＳＴ４−Ｎｏ）、処理を終了する。

以上のように、本実施形態の信号処理システム１００は、静止し得る飛行体１に対して探知信号を送信する、飛行体１に対する相対速度ｖをもって動き得る信号処理システムであって、探知信号を送信する信号送信部２と、探知信号に基づく受信信号から、受信信号のドップラ周波数と信号強度とを含むバンクデータを検出するＦＦＴ処理部３２（信号検出部）と、バンクデータから、相対速度ｖに応じたドップラ周波数ｆａを検索し、検索したドップラ周波数ｆａに基づいて、飛行体１がローター１ａ（回転翼）を有しているか否かを判定する信号判定部３４と、を備える。

ここで、信号判定部３４は、バンクデータから、相対速度に応じたドップラ周波数を検出し、検出したドップラ周波数ｆａに基づいて、飛行体が回転翼を有しているか否かを判定する。これにより、静止し得る飛行体１に対して探知信号を送信する、飛行体１に対する相対速度をもって動き得る信号処理システム１００であって、飛行体１の識別を行うことが可能な信号処理システムを提供することができる。

なお、信号処理システム１００の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより飛行体１の識別を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバーやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の変更等も含まれる。
例えば、信号処理システム１００は、ＦＦＴ処理部３２が検出し、ドップラフィルタバンク３３へ書き込んだデータ、あるいは、信号判定部３４が行う判定結果、識別結果を表示する表示装置を備える構成であってもよい。
また、信号処理システム１００は、ローター１ａの回転面の中心点を通る中心線に対して９０度の方向から、すなわちローター１ａの真横から、ドップラ周波数を観測している。これにより、信号判定部３４は、ＦＦＴ処理部３２が検出したバンクデータから相対速度に応じたドップラ周波数を検索し、検索したドップラ周波数に基づいて、飛行体１がローター１ａを有しているか否かを誤差なく（精度高く）判定することができる。

１…飛行体、１ａ…ローター、２…信号送信部、３…信号受信部、２１…送信部、２２…アンテナ、３１…受信部、３２…ＦＦＴ処理部、３３…ドップラフィルタバンク、３４…信号判定部、１００…信号処理システム

Claims

静止し得る飛行体に対して探知信号を送信する、前記飛行体に対する相対速度をもって動き得る信号処理システムであって、
前記探知信号を送信する信号送信部と、
前記探知信号に基づく受信信号から、前記受信信号のドップラ周波数と信号強度とを含むバンクデータを検出する信号検出部と、
前記バンクデータから、前記相対速度に応じたドップラ周波数を検索し、検索したドップラ周波数に基づいて、前記飛行体が回転翼を有しているか否かを判定する信号判定部と、
を備える信号処理システム。
前記信号判定部は、
前記バンクデータの信号強度が所定値以上となる、前記相対速度に応じたドップラ周波数を検索し、
検索したドップラ周波数を中心にドップラ周波数が、前記所定値より小さい第２所定値の信号強度を含んだ周波数幅を有しているか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理システム。
前記信号判定部は、
前記周波数幅により前記飛行体が有する前記回転翼の回転数および形状の一成分が所定の回転翼と同じか否かを識別する、
ことを特徴とする請求項２に記載の信号処理システム。
静止し得る飛行体に対して探知信号を送信する、前記飛行体に対する相対速度をもって動き得る信号処理方法であって、
信号送信部が、前記探知信号を送信する信号送信工程と、
信号検出部が、前記探知信号に基づく受信信号から、前記受信信号のドップラ周波数と信号強度とを含むバンクデータを検出する信号検出工程と、
信号判定部が、前記バンクデータから、前記相対速度に応じたドップラ周波数を検索し、検索したドップラ周波数に基づいて、前記飛行体が回転翼を有しているか否かを判定する信号判定工程と、
を備える信号処理方法。