JP2020024113A - パルス間隔分析装置、パルス間隔分析方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】処理負荷を低減すると共に、精度良く分類処理を行うこと。【解決手段】パルス間隔時間測定部は、時系列の受信パルス信号を対象として、前記時系列の受信パルス信号データのうち着目する受信パルス信号よりも前に受信された前方受信パルス信号との間隔時間を示す前方パルス間隔時間と、前記着目するパルス信号よりも後に受信された後方受信パルス信号との間隔時間を示す後方パルス間隔時間とを測定する。正規化処理部は、前記前方パルス間隔時間と前記後方パルス間隔時間とに対して座標データ生成部の処理結果が同サイズの画像となるように正規化処理を行う。座標データ生成部は、前記正規化処理部による処理結果を参照し、正規化された前方パルス間隔時間を示す第１座標軸上の座標値と、正規化された後方パルス間隔時間を示す第２座標軸上の座標値とを有する座標のデータを含む座標データを生成する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、パルス間隔分析装置、パルス間隔分析方法、およびプログラムに関する。

従来、時間経過に従って順次受信される受信パルス信号を対象として、対象の受信パルス信号より前に受信された前方受信パルス信号との間隔時間を示す前方パルス間隔時間と、対象のパルス信号の後に受信された後方受信パルス信号との間隔時間を示す後方パルス間隔時間とを測定し、前方パルス間隔時間と後方パルス間隔時間の組合せを、前方パルス間隔時間を示す第１座標軸と後方パルス間隔時間を示す第２座標軸とにより構成される平面上の座標とした画像を生成し、座標の分布に基づいてパルス信号の発信源を分析する装置が開示されている。

しかしながら、従来の装置では、前後パルスの間隔をそのまま平面にプロットするため、前後パルスの間隔の値によってプロットの分布範囲が変動してしまい、その結果、生成される画像のデータサイズが変動してしまう。そのため、パルス間隔分析におけるクラス分類のために機械学習等を用いた場合、画像のデータサイズが変動することにより、データ量の増加やそれに伴う処理時間の増加を招く可能性がある。また、画像のデータサイズが変動する場合、パルス間隔情報が画像データに含まれることで、プロットの分布からなる形を単純比較することが困難となり、その結果、クラス分類に誤判定を生じる可能性がある。

特開２０１５−２８４４７号公報

本発明が解決しようとする課題は、処理負荷を低減すると共に、精度良く分類処理を行うことができるパルス間隔分析装置、パルス間隔分析方法、およびプログラムを提供することである。

実施形態のパルス間隔分析装置は、パルス間隔時間測定部と、正規化処理部と、座標データ生成部とを持つ。パルス間隔時間測定部は、時系列の受信パルス信号を対象として、前記時系列の受信パルス信号データのうち着目する受信パルス信号よりも前に受信された前方受信パルス信号との間隔時間を示す前方パルス間隔時間と、前記着目するパルス信号よりも後に受信された後方受信パルス信号との間隔時間を示す後方パルス間隔時間とを測定する。正規化処理部は、前記前方パルス間隔時間と前記後方パルス間隔時間とに対して座標データ生成部の処理結果が同サイズの画像となるように正規化処理を行う。座標データ生成部は、前記正規化処理部による処理結果を参照し、正規化された前方パルス間隔時間を示す第１座標軸上の座標値と、正規化された後方パルス間隔時間を示す第２座標軸上の座標値とを有する座標のデータを含む座標データを生成する。

第１の実施形態のパルス間隔分析装置１００の構成図。 受信パルス信号データが示す受信パルス信号ｐｌｓ＃０〜＃５の６つの受信パルスの受信タイミングを時間軸上で示す図。 正規化処理部１２３が処理対象とする二つのパルス信号（パルス列Ａ、Ｂ）のパルス間隔時間を示す図。 パルス列Ａ、Ｂのそれぞれに対して正規化処理が行われた結果を示す図。 外れ値を除外する処理について説明するための図。 データ制限の原理について説明するための図。 座標データ生成部１２４が、前述したパルス間隔時間セットｐｓｔ＃１〜＃４を正規化した間隔時間に基づいて得られる座標をＸＹ座標空間上にプロットし、座標データ１３４を生成した様子を示す図。 図２の受信パルス信号ｐｌｓ＃０〜ｐｌｓ＃５の間で前後関係にある２つの受信パルス信号のパルス間隔時間をそれぞれプロットした例を示す図。 図２の受信パルス信号ｐｌｓ＃０〜ｐｌｓ＃５の間で前後関係にある２つの受信パルス信号のパルス間隔時間をそれぞれプロットした例を示す図。 パルス間隔時間測定部１２２の処理について説明するための図。 表示制御部１２７により表示部１４０に表示されるパルス間隔分析画像の態様例について説明するための図。 表示制御部１２７により表示部１４０に表示されるパルス間隔分析画像の態様例について説明するための図。 レーダーが発射するパルス信号のパルス間隔時間の出現確率について一定の数値範囲内でランダムに設定した場合の受信パルス信号についてのシミュレーション結果を示したパルス間隔分析画像の例を示す図。 レーダーが発射するパルス信号のパルス間隔時間について一定の規則性を与えた場合の受信パルス信号についてのシミュレーション結果を示したパルス間隔分析画像の例を示す図。 パルス間隔時間測定部１２２、正規化処理部１２３、座標データ生成部１２４、および座標数集計部１２５により実行される処理の流れの一例を示すフローチャート。 第２の実施形態のパルス間隔分析装置１００Ａの構成図。

以下、実施形態のパルス間隔分析装置、パルス間隔分析方法、およびプログラムを、図面を参照して説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態のパルス間隔分析装置１００の構成図である。パルス間隔分析装置１００は、例えば、受信部１１０と、情報処理部１２０と、記憶部１３０と、表示部１４０と、入力部１５０とを備える。パルス間隔分析装置１００は、例えば、直接的または間接的にアンテナＡＮＴに接続される。

パルス間隔を分析する対象の装置は、例えばレーダー装置である。このレーダー装置は、送信波として、特有の時間間隔でパルス信号を順次発信する。受信部１１０にはアンテナＡＮＴにより受信された送信波の信号が入力される。送信波の信号が入力されることで、受信部１１０は、レーダーが発信したパルス信号を時間経過に従って順次受信する。受信部１１０が受信したパルス信号（受信パルス信号）は、情報処理部１２０における受信パルス信号記憶制御部１２１に入力される。

情報処理部１２０は、受信パルス信号の間隔時間の分析に関連した情報処理を実行する。情報処理部１２０は、例えば、受信パルス信号記憶制御部１２１と、パルス間隔時間測定部１２２と、正規化処理部１２３と、座標データ生成部１２４と、座標数集計部１２５と、クラス解析部１２６と、表示制御部１２７とを備える。これらの各機能部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成される記憶部１３０に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶部１３０にインストールされてもよい。

記憶部１３０には、前述したプログラムの他、受信パルス信号データ１３１、パルス間隔時間データ１３２、正規化データ１３３、座標データ１３４、座標数データ１３５、クラス基準データ１３６、クラス解析結果１３７などのデータや情報が格納される。

受信パルス信号記憶制御部１２１は、受信部１１０から入力された受信パルス信号を、時系列における受信タイミングに従って受信時刻などのタイムスタンプを付与して、時系列の受信パルス信号データ１３１として記憶部１３０に記憶させる。これにより、受信パルス信号データ１３１は、受信パルス信号に受信時刻が対応付けられたデータとなる。受信パルス信号とは、例えば、ある程度の信号強度を有し、且つ、一回の放射とみなせる程度に時間的に固まったひとまとまりの信号を意味する。なお、受信時刻は絶対時間であってもよいし、例えば１番目の受信パルス信号の受信時刻を基準とする相対時刻であってもよい。受信時刻は、受信パルス信号の立ち上がりの時刻であってもよいし、立下りの時刻であってもよいし、信号が存在する時間帯の中心時刻であってもよい。

パルス間隔時間測定部１２２は、タイムスタンプが付与された受信パルス信号データ１３１を参照し、例えば、最初に受信された受信パルス信号から数えてｉ＋１番目の受信パルス信号を基点として一つの受信パルス信号を順次選択し、選択した受信パルス信号よりもｉ回前に受信された前方受信パルス信号と選択パルス信号の受信時刻の間隔を示す前方パルス間隔時間と、選択した受信パルス信号よりもｉ回後に受信された後方受信パルス信号と選択パルス信号の受信時刻の間隔を示す後方パルス間隔時間と、をそれぞれ測定する。ここで、ｉ＝１〜ｎである（ｎは任意の自然数）。

正規化処理部１２３は、パルス間隔時間データ１３２に対して正規化処理を行い、正規化データ１３３を生成することで、座標データ生成部１２４により生成される座標データが同サイズの画像となるようにする。この詳細については後述する。

座標データ生成部１２４は、正規化されたパルス間隔時間データである正規化データ１３３を参照し、最初に受信された受信パルス信号から数えてｉ＋１番目の受信パルス信号を基点として一つの受信パルス信号を順次選択し、選択した受信パルス信号の前方パルス間隔時間（正規化済）と後方パルス間隔時間（正規化済）とのそれぞれを、前方パルス間隔時間を示すＸ軸（第１座標軸）上の座標値、後方パルス間隔時間を示すＹ軸（第２座標軸）上の座標値とした座標のデータ（座標データ１３４）を生成し、記憶部１３０に記憶させる。

座標数集計部１２５は、座標データ１３４を参照し、座標ごとに出現頻度を集計した座標数データ１３５を生成し、記憶部１３０に記憶させる。

クラス解析部１２６は、座標データ１３４または座標数データ１３５と、クラス基準データ１３６とを比較することで、パルス信号の発信元装置の種別を推定する。クラス解析部１２６による推定の結果は、クラス解析結果１３７として記憶部１３０に記憶される。

表示制御部１２７は、受信パルス信号の間隔についての分析結果を示すパルス間隔分析画像を、表示部１４０に表示させる。例えば、表示制御部１２７は、パルス間隔分析画像に座標の画像を含めて表示部１４０に表示させる。座標の画像とは、座標データ１３４に含まれる座標のそれぞれを表示する画像である。また、表示制御部１２７は、座標数データ１３５に基づく画像を表示部１４０に表示させてもよいし、クラス解析結果１３７に基づく画像を表示部１４０に表示させてもよい。座標数データ１３５に基づく画像を表示部１４０に表示させる場合、座標の色を出現頻度に応じて決定してもよい。

表示部１４０は、例えば、液晶ディスプレイ装置や有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置などにより実現される。入力部１５０は、例えば、マウスやキーボード、タッチパネルなどを含み、ユーザが行う操作を受け付けて情報処理部１２０に操作内容を出力する。

以下、パルス間隔時間測定部１２２、正規化処理部１２３、および座標データ生成部１２４による処理の内容について説明する。ここでは、説明を簡略化するために、ｉ＝１であるものとする。

図２は、受信パルス信号データが示す受信パルス信号ｐｌｓ＃０〜＃５の６つの受信パルスの受信タイミングを時間軸上で示す図である。図示するように、受信パルス信号ｐｌｓ＃０〜＃５（パルス番号が＃０〜＃５の受信パルス信号）が時系列に従って順次受信された場合において、パルス間隔時間測定部１２２は、受信パルス信号ｐｌｓ＃１を対象として、受信パルス信号ｐｌｓ＃１の１つ前の受信パルス信号ｐｌｓ＃０との間隔時間を前方パルス間隔時間pre_piとして測定する。この場合、受信パルス信号ｐｌｓ＃１と受信パルス信号ｐｌｓ＃０との間隔時間は１０ｍｓであるので、受信パルス信号ｐｌｓ＃１と受信パルス信号ｐｌｓ＃０との前方パルス間隔時間pre_piは１０ｍｓとの測定結果が得られる。

また、パルス間隔時間測定部１２２は、受信パルス信号ｐｌｓ＃１を対象として、受信パルス信号ｐｌｓ＃１の１つ後の受信パルス信号ｐｌｓ＃２との間隔時間を後方パルス間隔時間post_piとして測定する。この場合、受信パルス信号ｐｌｓ＃１と受信パルス信号ｐｌｓ＃２とのパルス間隔時間は２０ｍｓであるので、受信パルス信号ｐｌｓ＃１と受信パルス信号ｐｌｓ＃２との後方パルス間隔時間post_piは２０ｍｓであるとの測定結果が得られる。

同様に、パルス間隔時間測定部１２２は、受信パルス信号ｐｌｓ＃２を対象として、受信パルス信号ｐｌｓ＃１との２０ｍｓの間隔時間を前方パルス間隔時間pre_piとして測定し、受信パルス信号ｐｌｓ＃３との１５ｍｓの間隔時間を後方パルス間隔時間post_piとして測定する。

また、パルス間隔時間測定部１２２は、受信パルス信号ｐｌｓ＃３を対象として、受信パルス信号ｐｌｓ＃２との１５ｍｓの間隔時間を前方パルス間隔時間pre_piとして測定し、受信パルス信号ｐｌｓ＃４との１０ｍｓの間隔時間を後方パルス間隔時間post_piとして測定する。

また、パルス間隔時間測定部１２２は、受信パルス信号ｐｌｓ＃４を対象として、受信パルス信号ｐｌｓ＃３との１５ｍｓの間隔時間を前方パルス間隔時間pre_piとして測定し、受信パルス信号ｐｌｓ＃５との１０ｍｓの間隔時間を後方パルス間隔時間post_piとして測定する。

以下、パルス間隔時間測定部１２２により、受信パルス信号ｐｌｓ＃ｋについて測定された前方パルス間隔時間pre_piと後方パルス間隔時間post_piの組み合わせを、パルス時間間隔セットｐｓｔ＃ｋと称する。

正規化処理部１２３は、例えば、以下のいずれかの手法で正規化処理を行う。
（１）最大値で除算
図３は、正規化処理部１２３が処理対象とする二つのパルス信号（パルス列Ａ、Ｂ）のパルス間隔時間を示す図である。なお、パルス列Ａで示されるパルス信号と、パルス列Ｂで示されるパルス信号は、座標データ１３４が相似形であることから同じクラスに分類されるべき発信元からのパルス信号である。

図４は、パルス列Ａ、Ｂのそれぞれに対して正規化処理が行われた結果を示す図である。図示するように、正規化処理部１２３は、それぞれのパルス列に含まれるパルス間隔時間の最大値を抽出し、それぞれのパルス列に含まれるパルス間隔時間を、それぞれのパルス列に含まれるパルス間隔時間の最大値で除算する。この結果、パルス間隔時間は、０〜１の間の値に正規化される。図４の上図は、パルス列Ａのパルス間隔時間を最大値である「２」で除算して正規化した様子を示し、図４の下図は、パルス列Ａのパルス間隔時間を最大値である「４」で除算して正規化した様子を示している。

（２）外れ値を除外してから最大値で除算
正規化処理部１２３は、外れ値を除外する処理を行ってから、上記（１）と同じように最大値で除算する処理を行ってもよい。図５は、外れ値を除外する処理について説明するための図である。図示するように、正規化処理部１２３は、間隔時間を必要に応じてＢＩＮ化（離散化）してヒストグラムを生成し、出現頻度が閾値以下である間隔時間を除外してもよい。この場合において、前方パルス間隔時間pre_piが除外される場合、対応する（パルスＮｏ．が同じ）後方パルス間隔時間post_piも除外され、後方パルス間隔時間post_piが除外される場合、対応する前方パルス間隔時間pre_piも除外される。すなわち、前方パルス間隔時間pre_piまたは後方パルス間隔時間post_piが除外された受信パルス信号のデータは破棄されることになる。

（３）出現頻度が閾値以上であるデータの上下限値を基準としてデータ制限し、データ幅で正規化
この場合、正規化処理部１２３は、外れ値を除外する処理を行ってもよいし、行わなくてもよい。図６は、データ制限の原理について説明するための図である。本図は、外れ値を除外する処理を行うことを前提としている。図示するように、正規化処理部１２３外れ値を除外した間隔時間のＢＩＮのうち最小値と最大値を求め、データ範囲Ｂとし、（データ範囲Ｂの下限値）マイナス（データ範囲Ｂの長さ×α（１未満の係数））から、（データ範囲Ｂの上限値）プラス（データ範囲Ｂの長さ×α）までをプロットに使用するデータ範囲とする。なお、この場合、プロットに使用するデータ範囲が同じにならないため、改めて、パルス信号間でデータ範囲を共通化するための正規化を行うことが望ましい。例えば、プロットに使用するデータ範囲の長さの最大値を採用し、それよりもプロットに使用するデータ範囲の長さが短いパルス信号については、余白を設けてサイズを合わせるようにしてもよいし、データを拡大または縮小して同じサイズにしてもよい。

上記（１）〜（３）の手法に限らず、正規化処理部１２３は、座標データの分布を、受信パルス間で共通の枠内に収めるための任意の処理を行ってよい。

このように、パルス間隔時間が正規化されることで、次に説明する座標データも正規化された範囲内の値をとることになる。座標データを利用した処理は、正規化された値がとり得る範囲で行えばよいため、処理負荷を軽減すると共に、精度良く分析処理を行うことができる。

座標データ生成部１２４は、正規化された受信パルス信号ｐｌｓ＃１〜＃４のそれぞれに対応するパルス間隔時間セットｐｓｔ＃１〜＃４のそれぞれから、二次元座標空間上の座標データ１３４を生成する。

図７は、座標データ生成部１２４が、前述したパルス間隔時間セットｐｓｔ＃１〜＃４を正規化した間隔時間に基づいて得られる座標をＸＹ座標空間上にプロットし、座標データ１３４を生成した様子を示している。上記の座標の取得結果に従って、パルス間隔時間セットｐｓｔ＃１に対応する座標は、（１／２，１）により表される。また、パルス間隔時間セットｐｓｔ＃２に対応する座標は、（１，３／４）により表される。また、パルス間隔時間セットｐｓｔ＃３に対応する座標は、（３／４，１／２）により表される。また、パルス間隔時間セットｐｓｔ＃４に対応する座標は、（１／２，３／４）により表される。

ここで、図２から分かるように、１つの受信パルス信号における前方パルス間隔時間は、１つ前の受信パルス信号の後方パルス間隔時間と同じ期間である。また、１つの受信パルス信号における後方パルス間隔時間は、１つ後の受信パルス信号の前方パルス間隔時間と同じ期間である。このように、１つの受信パルス信号は、前方パルス間隔時間あるいは後方パルス間隔時間により、前後の受信パルス信号との関係が特定される。これにより、図７のようにＸＹ座標空間上に展開された座標については、対応の受信パルス信号の受信順にしたがって辿っていくことが可能である。

つまり、図７の例であれば、受信パルス信号ｐｌｓ＃１に対応する座標が（１／２，１）を基点とする場合、次の座標は（１，３／４）であるから、（１，３／４）の座標が受信パルス信号ｐｌｓ＃２に対応することが特定される。同様に、受信パルス信号ｐｌｓ＃２に対応する座標である（１，３／４）の次の座標は（３／４，１／２）であるから、（３／４，１／２）の座標が受信パルス信号ｐｌｓ＃３に対応することが特定される。さらに、受信パルス信号ｐｌｓ＃３に対応する座標である（３／４，１／２）の次の座標は（１／２，３／４）であるから、（１／２，３／４）の座標が受信パルス信号ｐｌｓ＃４に対応することが特定される。このように、ＸＹ座標空間上に展開された座標は、受信パルス信号の受信順と対応付けることができる。

図７との比較として、図８及び図９のそれぞれに、オシロスコープとＰＩラスターの例を示す。図８及び図９は、いずれも、図２の受信パルス信号ｐｌｓ＃０〜ｐｌｓ＃５の間で前後関係にある２つの受信パルス信号のパルス間隔時間をそれぞれプロットした例である。

図８に示すオシロスコープは、パルス間隔時間のそれぞれを、「０」の基点からの距離として示す。つまり、図２との対応では、受信パルス信号ｐｌｓ＃０、＃１の間のパルス間隔時間と、受信パルス信号ｐｌｓ＃３、＃４の間のパルス間隔時間が、それぞれ、１０ｍｓの位置にプロットされる。また、受信パルス信号ｐｌｓ＃２、＃３の間のパルス間隔時間と、受信パルス信号ｐｌｓ＃４、＃５の間のパルス間隔時間が、それぞれ、１５ｍｓの位置にプロットされる。また、受信パルス信号ｐｌｓ＃１、＃２の間のパルス間隔時間が２０ｍｓの位置にプロットされる。

図９に示すＰＩラスターは、横軸に時系列に従った受信パルス信号の信号区間をとり、信号区間ごとのパルス間隔時間を縦軸により示す。つまり、図２との対応として、まず、ＰＩラスターにおいては、受信パルス信号ｐｌｓ＃０、＃１の信号区間のパルス間隔時間である１０ｍｓをプロットする。次に、受信パルス信号ｐｌｓ＃１、＃２の信号区間のパルス間隔時間である２０ｍｓをプロットする。以降同様に、順次、受信パルス信号ｐｌｓ＃２、＃３の信号区間、受信パルス信号ｐｌｓ＃３、＃４の信号区間、受信パルス信号ｐｌｓ＃４、＃５の信号区間ごとパルス間隔時間である１５ｍｓ、１０ｍｓ、１５ｍｓをプロットする。

ここまでは、ｉ＝１であることを前提として説明した。本実施形態におけるパルス間隔時間測定部１２２は、図１０に例示するように、１つの受信パルス信号を対象として、複数の（ｉ≧２）前方パルス間隔時間pre_piと後方パルス間隔時間post_piとを測定する。図１０は、パルス間隔時間測定部１２２の処理について説明するための図である。

図１０においては、ｋ番目の受信パルス信号ｐｌｓ＃ｋを対象として本実施形態のパルス間隔時間測定部１２２がパルス間隔時間を測定する例を模式的に示している。本図において、ｉ＝５である。パルス間隔時間測定部１２２は、受信パルス信号ｐｌｓ＃ｋを対象とする前方パルス間隔時間pre_piとして、１つ前の受信パルス信号ｐｌｓ＃ｋ−１から５つ前の受信パルス信号ｐｌｓ＃ｋ−５までの５つの受信パルス信号ごととの前方パルス間隔時間pre_pi_1〜pre_pi_5を測定する。同様に、パルス間隔時間測定部１２２は、受信パルス信号ｐｌｓ＃ｋを対象とする後方パルス間隔時間post_piとして、１つ後の受信パルス信号ｐｌｓ＃ｋ＋１から５つ後の受信パルス信号ｐｌｓ＃ｋ＋５までの５つの受信パルス信号ごととの後方パルス間隔時間post_pi_1〜post_pi_5を測定する。パルス間隔時間測定部１２２は、上記のように、受信パルス信号ごとに、例えば各５つの前方パルス間隔時間pre_pi_1〜pre_pi_5と後方パルス間隔時間post_pi_1〜post_pi_5を測定する。

上記のように１つの受信パルス信号を対象として各５つの前方パルス間隔時間pre_pi_1〜pre_pi_5と後方パルス間隔時間post_pi_1〜post_pi_5が測定される場合の、座標データ生成部１２４の処理は以下のようになる。座標データ生成部１２４は、１つの受信パルス信号を対象として、各５つの前方パルス間隔時間pre_pi_1〜pre_pi_5と後方パルス間隔時間post_pi_1〜post_pi_5との組合せによる複数のパルス間隔時間セットを得る。この場合、前方パルス間隔時間pre_pi_1〜pre_pi_5と後方パルス間隔時間post_pi_1〜post_pi_5とが各５つであることから、パルス間隔時間セットの組合せとしては、２５通りの組合せに応じて２５個が得られる。そして、座標データ生成部１２４は、上記のように得られる２５個のパルス間隔時間セットの各々から座標を取得する。これに代えて、座標データ生成部１２４は、一つ前と一つ後、二つ前と二つ後、というように受信パルス信号の前後のオフセット数が同じもののみを座標データとしてもよい。

なお、図１０は一例であり、各複数の前方パルス間隔時間pre_piと後方パルス間隔時間post_piとが測定される場合において、測定される前方パルス間隔時間pre_piと後方パルス間隔時間post_piの数は、それぞれ、５以外であってもよい。また、測定される前方パルス間隔時間pre_piと後方パルス間隔時間post_piの数は必ずしも同じでなくともよい。

図１１および図１２を参照して、表示制御部１２７により表示部１４０に表示されるパルス間隔分析画像の態様例について説明する。図１１に示すパルス間隔分析画像は、左側にオシロスコープ画像Ｐｉｃ１が配置され、右側に座標画像Ｐｉｃ２が配置された態様である。オシロスコープ画像Ｐｉｃ１と座標画像Ｐｉｃ２は、同じ受信パルス信号を対象とした解析結果を示す。オシロスコープ画像Ｐｉｃ１は、受信パルス信号のパルス間隔時間のそれぞれを「０」の基点からの距離として示す。座標画像Ｐｉｃ２は、オシロスコープ画像Ｐｉｃ１に示されているのと同じ受信パルス信号についての解析結果として、座標データ１３４が示す全ての座標をＸＹ座標空間上にプロットした画像である。なお、座標画像Ｐｉｃ２におけるＸＹ座標空間は、Ｘ座標軸とＹ座標軸とについて、それぞれ反時計回り方向に４５度回転させた状態により示されている。

座標画像Ｐｉｃ２において示される濃淡は、座標における座標の数の大小を示している。濃淡が濃い座標ほど座標の数が多い。また、このような座標の濃淡は、例えば、所定の段階による色分けによって区分されてもよい。つまり、本実施形態の表示制御部１２７は、座標の数を座標画像Ｐｉｃ２における座標の色として反映させてもよい。

ここで、図１１のパルス間隔分析画像は、レーダーから発射されたとするパルス信号のパルス間隔時間について一定のジッターを与えたうえで、一定比率のノイズを混入させた受信パルス信号について分析した場合のシミュレーション結果を示している。図１１によると、ＸＹ座標空間の原点を中心とする四角形（菱形）の特徴パターンＦが最も濃淡が濃く、多数の座標がプロットされている座標が密集した状態である。このような四角形（菱形）の特徴パターンＦが、パルス間隔時間について一定のジッターを与えたパルス信号に対応した座標の集合に対応する。このように、座標画像Ｐｉｃ２のＸＹ座標空間上では、推定対象の受信パルス信号のパルス間隔時間の特徴に応じて、多数の座標がプロットされている座標の密集部分について或る一定の形状パターンが特徴パターンＦとして現れる。
なお、座標画像Ｐｉｃ２におけるＸＹ座標空間の原点は、必ずしも（０，０）ではなく、基準として定めたＸ座標値とＹ座標値との組合せが対応付けられる。

図１２は、シミュレーション結果として、図１１に対応する受信パルス信号からノイズ成分を除去して、レーダーから発射されたとするパルス信号のみについて分析を行った場合のパルス間隔分析画像を示している。図１２と図１１を比較して分かるように、図１２においてＸＹ座標空間上の原点を中心とする四角形の特徴パターンＦは、図１１における特徴パターンＦと同じ形状パターンとなっている。このことからも、図１１における特徴パターンＦが、分析対象の受信パルス信号に対応する座標の集合した部分に対応していることが分かる。一方、図１１の座標画像Ｐｉｃ２において、特徴パターンＦに含まれない座標は、ノイズとしての受信パルス信号についてのパルス間隔時間セットに対応して求められた座標となる。

例えば、或る１つのレーダーを推定する際に受信される受信パルス信号には、他の推定対象ではないレーダーから受信した受信パルス信号や不要な反射波などのノイズが含まれる。このような場合、例えばオシロスコープでは、混入されたノイズに対応するパルス間隔時間も推定対象のレーダーからの受信パルス信号に対応するパルス間隔時間と同様に、単なるパルス間隔時間に応じた距離として示される。このために、オシロスコープからは、レーダーからの受信パルス信号に対応した特徴的なパターンを見出すことは難しい。これに対して、本実施形態では、座標画像Ｐｉｃ２として示したように、受信パルス信号のパルス間隔時間セットを座標として求め、求めた座標をＸＹ座標空間上にプロットして示す。これにより、ＸＹ座標空間上において、レーダーからの受信パルス信号のパルス間隔時間に応じた特徴的なパターンを出現させることができる。つまり、本実施形態の座標画像によっては、レーダーからの受信パルス信号に対応する座標と、それ以外のノイズの信号に対応する座標とを分離することが可能になる。

座標画像Ｐｉｃ２におけるＸＹ座標空間は、Ｘ座標軸とＹ座標軸とによる直交座標系について反時計周りの方向に４５度回転させた状態で示される。この場合において、ＸＹ座標空間上の原点を垂直に通過するように表示される線ＬＶは、Ｘ座標値とＹ座標値とが同じ座標の集合に対応する。つまり、座標画像Ｐｉｃ２は、Ｘ座標値とＹ座標値とが同じ座標に対応する線ＬＶが垂直となるように表示される。線ＬＶとＸＹ座標空間における座標は、以下のような関係を有する。つまり、座標が線ＬＶに近いほどパルス間隔時間の変動が少ないことを示す。逆に、座標が線ＬＶから離れるほどパルス間隔時間の変動が大きいことを示す。また、ＸＹ座標空間における第１象限を例に挙げると、第１象限においてＹ座標軸と線ＬＶによって分割される空間のうちＹ座標軸側の空間には、前方パルス間隔時間pre_piが後方パルス間隔時間post_piよりも短い座標が配置される。従って、Ｙ座標軸側の空間の座標は、対応のパルスのパルス間隔時間が短くなるように変化していることを示している。一方、Ｘ座標軸側の空間には、前方パルス間隔時間pre_piが後方パルス間隔時間post_piよりも長い座標が配置される。従って、Ｘ座標軸側の空間の座標は、対応のパルスのパルス間隔時間が長くなるように変化していることを示している。そこで、座標画像Ｐｉｃ２におけるＸＹ座標空間について線ＬＶが垂直となるように表示すれば、上記したように線ＬＶと座標との関係に基づいてＸＹ座標空間上で表されるパルス間隔時間の特徴を視覚的に捉えやすくなる。

そのうえで、座標画像Ｐｉｃ２においては、レーダーから受信した受信パルス信号のパルス間隔時間の特徴が異なるのに応じて、異なる座標の集合のパターンも異なってくる。図１２との比較として、図１２の場合とは異なるレーダーの受信パルス信号を解析した場合のシミュレーション結果を示すパルス間隔分析画像を、図１３及び図１４に示す。

図１３は、レーダーが発射するパルス信号のパルス間隔時間の出現確率について一定の数値範囲内でランダムに設定した場合の受信パルス信号についてのシミュレーション結果を示したパルス間隔分析画像の例を示す図である。このようにパルス間隔時間についてランダムに設定した場合のパルス間隔時間セットの出現確率はガウス分布に近似する。この場合の座標画像Ｐｉｃ２における特徴パターンＦは、同図に示されるように、ＸＹ座標の原点に近くなるほど座標の密集度が高い円形になる。

図１４は、レーダーが発射するパルス信号のパルス間隔時間について一定の規則性を与えた場合の受信パルス信号についてのシミュレーション結果を示したパルス間隔分析画像の例を示す図である。この場合の座標画像Ｐｉｃ２における特徴パターンＦは、同図に示されるように、ＸＹ座標の原点を中心とする一定半径の円形によるリング形状である。

このように、座標画像Ｐｉｃ２のＸＹ座標空間上においては、レーダーが発射するパルス信号のパルス間隔時間がランダムで規則性がないような場合であっても、規則性がないという特徴の下での固有の形状による特徴パターンＦが得られる。また、パルス間隔時間に或る規則性があるような場合においては、図１３、図１４に示すように規則性の違い（パルス間隔時間の変化パターン、周期など）に応じて固有の特徴パターンＦが得られる。つまり、本実施形態においては、レーダーが発射するパルス信号のパルス間隔時間についての規則性の有無という要素を含めたパルス間隔時間の特徴に応じて固有となる形状パターンが座標空間上に形成される。

そのうえで、本実施形態においては、前述のように、１つの受信パルス信号について、各複数の前方パルス間隔時間と後方パルス間隔時間との組合せ（パルス間隔時間セット）ごとに座標を求めるようにしている。これにより、例えば１つの受信パルス信号について１つのパルス間隔時間セットの座標のみを求める場合と比較して、１つの受信パルス信号あたりにプロットされる座標が増える。このため、例えば或る座標が集まりやすい傾向の座標については、座標が集まりにくい傾向の座標との座標数の差が大きくなり、特徴パターンＦの形状がより明確になる。このように特徴パターンＦの形状が明確になることで、１つには、ノイズ成分との分離もより明確に行うことが可能となる。また、特徴パターンＦの形状が明確になれば、似たような特徴パターンＦの形状であっても細部において明らかに形状の異なる部分などを特定することも可能になるために推定精度も向上する。

図１５は、パルス間隔時間測定部１２２、正規化処理部１２３、座標データ生成部１２４、および座標数集計部１２５により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。

まず、パルス間隔時間測定部１２２が、受信パルス信号データ１３１を記憶部１３０から読み出す（ステップＳ２００）。パルス間隔時間測定部１２２は、以下のステップＳ２０２〜Ｓ２０６の処理を、パルス番号が１〜Ｍまでの全ての受信パルス信号について行う。

パルス間隔時間測定部１２２は、パルス番号ｍの着目する受信パルス信号の前方パルス間隔時間pre_pi_1〜pre_pi_nを測定し（ステップＳ２０２）、パルス番号ｍの着目する受信パルス信号の後方パルス間隔時間post_pi_1〜post_pi_nを測定し（ステップＳ２０４）、パルス間隔時間の測定結果をパルス番号ｍの着目する受信パルス信号のパルス間隔時間データとして記憶部１３０に格納する（ステップＳ２０６）。

次に、正規化処理部１２３が、パルス間隔時間データ１３２を記憶部１３０から読み出し（ステップＳ２０８）、前述したようにパルス間隔時間データ１３２を正規化して正規化データ１３３を生成し、記憶部１３０に格納する（ステップＳ２２１０）。

次に、座標データ生成部１２４が、以下のステップＳ２１２〜Ｓ２１４の処理を、パルス番号が１〜Ｍまでの全ての受信パルス信号について行う。

座標データ生成部１２４は、正規化された間隔時間に基づいてパルス番号ｍの着目する受信パルス信号の座標を取得し（ステップＳ２１２）、取得した座標をパルス番号ｍの着目する受信パルス信号の座標データとして記憶部１３０に格納する（ステップＳ２１４）。

次に、座標数集計部１２５が、座標データ１３４を記憶部１３０から読み出し（ステップＳ２１６）、ＸＹ平面における座標ごとの出現数をカウントし（ステップＳ２１８）、カウントした結果を座標数データ１３５として記憶部１３０に格納する（ステップＳ２２０）。

以上説明した第１の実施形態のパルス間隔分析装置、パルス間隔分析方法、およびプログラムによれば、処理負荷を低減すると共に、精度良く分類処理を行うことができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について説明する。図１６は、第２の実施形態のパルス間隔分析装置１００Ａの構成図である。パルス間隔分析装置１００Ａは、情報処理部１２０Ａを備える。第１の実施形態における情報処理部１２０では、正規化処理部はパルス間隔時間データに対して正規化処理を行うものとしたが、第２の実施形態における情報処理部１２０Ａでは、正規化処理部１２３は座標データ生成部１２４により生成された座標データ１３４に対して正規化処理を行う。なお、座標データ１３４は、パルス間隔時間データ１３２に座標というラベルを付与したものであるので、正規化処理の手法に関しては第１の実施形態の手法を適用することができる。従って、詳細な説明を省略する。

以上説明した第２の実施形態のパルス間隔分析装置、パルス間隔分析方法、およびプログラムによれば、処理負荷を低減すると共に、精度良く分類処理を行うことができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、時系列の受信パルス信号を対象として、着目する受信パルス信号よりも前に受信された前方受信パルス信号との間隔時間を示す前方パルス間隔時間と、着目するパルス信号よりも後に受信された後方受信パルス信号との間隔時間を示す後方パルス間隔時間とを測定するパルス間隔時間測定部１２２と、前方パルス間隔時間と前記後方パルス間隔時間とに対して座標データ生成部１２４の処理結果が同サイズの画像となるように正規化処理を行う正規化処理部１２３と、正規化処理部１２３による処理結果を参照し、正規化された前方パルス間隔時間を示す第１座標軸上の座標値と、正規化された後方パルス間隔時間を示す第２座標軸上の座標値とを有する座標のデータを含む座標データ１３４を生成する座標データ生成部１２４と、を持つことにより、処理負荷を低減すると共に、精度良く分類処理を行うことができるすることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００、１００Ａ…パルス間隔分析装置、１１０…受信部、１２０、１２０Ａ…情報処理部、１２２…パルス間隔時間測定部、１２３…正規化処理部、１２４…座標データ生成部、１２５…座標集計部、１２６…クラス解析部、１２７…表示制御部、１３０…記憶部、１３２…パルス間隔時間データ、１３３…正規化データ、１３４…座標データ、１３５…座標数データ

Claims (9)

1. 時系列の受信パルス信号を対象として、前記時系列の受信パルス信号データのうち着目する受信パルス信号よりも前に受信された前方受信パルス信号との間隔時間を示す前方パルス間隔時間と、前記着目するパルス信号よりも後に受信された後方受信パルス信号との間隔時間を示す後方パルス間隔時間とを測定するパルス間隔時間測定部と、
   前記前方パルス間隔時間と前記後方パルス間隔時間とに対して座標データ生成部の処理結果が同サイズの画像となるように正規化処理を行う正規化処理部と、
   前記正規化処理部による処理結果を参照し、正規化された前方パルス間隔時間を示す第１座標軸上の座標値と、正規化された後方パルス間隔時間を示す第２座標軸上の座標値とを有する座標のデータを含む座標データを生成する座標データ生成部と、
   を備えるパルス間隔分析装置。
2. 前記座標のデータを参照し、座標ごとの出現数を集計する座標数集計部を更に備える、
   請求項１記載のパルス間隔分析装置。
3. 前記座標数集計部によって集計された結果を座標平面上で示す座標画像を表示部に表示させる表示制御部を更に備える、
   請求項２記載のパルス間隔分析装置。
4. 前記座標データ生成部により生成された座標データに基づいて、前記受信パルス信号の発信元の装置の種別を特定するクラス解析部を更に備える、
   請求項１から３のうちいずれか１項記載のパルス間隔分析装置。
5. 時系列の受信パルス信号を対象として、前記時系列の受信パルス信号データのうち着目する受信パルス信号よりも前に受信された前方受信パルス信号との間隔時間を示す前方パルス間隔時間と、前記着目するパルス信号よりも後に受信された後方受信パルス信号との間隔時間を示す後方パルス間隔時間とを測定するパルス間隔時間測定部と、
   前記パルス間隔時間測定部により測定された前方パルス間隔時間を示す第１座標軸上の座標値と、前記パルス間隔時間測定部により測定された後方パルス間隔時間を示す第２座標軸上の座標値とを有する座標のデータを含む座標データを生成する座標データ生成部と、
   前記座標データ生成部により生成された座標の分布が同サイズの画像に包含されるように正規化処理を行う正規化処理部と、
   を備えるパルス間隔分析装置。
6. コンピュータが、
   時系列の受信パルス信号を対象として、前記時系列の受信パルス信号データのうち着目する受信パルス信号よりも前に受信された前方受信パルス信号との間隔時間を示す前方パルス間隔時間と、前記着目するパルス信号よりも後に受信された後方受信パルス信号との間隔時間を示す後方パルス間隔時間とを測定し、
   前記前方パルス間隔時間と前記後方パルス間隔時間とに対して座標データ生成部の処理結果が同サイズの画像となるように正規化処理を行い、
   前記正規化処理の結果を参照し、正規化された前方パルス間隔時間を示す第１座標軸上の座標値と、正規化された後方パルス間隔時間を示す第２座標軸上の座標値とを有する座標のデータを含む座標データを生成する、
   パルス間隔分析方法。
7. コンピュータが、
   時系列の受信パルス信号を対象として、前記時系列の受信パルス信号データのうち着目する受信パルス信号よりも前に受信された前方受信パルス信号との間隔時間を示す前方パルス間隔時間と、前記着目するパルス信号よりも後に受信された後方受信パルス信号との間隔時間を示す後方パルス間隔時間とを測定し、
   前記測定された前方パルス間隔時間を示す第１座標軸上の座標値と、前記測定された後方パルス間隔時間を示す第２座標軸上の座標値とを有する座標のデータを含む座標データを生成し、
   前記生成した座標の分布が同サイズの画像に包含されるように正規化処理を行う、
   パルス間隔分析方法。
8. コンピュータに、
   時系列の受信パルス信号を対象として、前記時系列の受信パルス信号データのうち着目する受信パルス信号よりも前に受信された前方受信パルス信号との間隔時間を示す前方パルス間隔時間と、前記着目するパルス信号よりも後に受信された後方受信パルス信号との間隔時間を示す後方パルス間隔時間とを測定させ、
   前記前方パルス間隔時間と前記後方パルス間隔時間とに対して座標データ生成部の処理結果が同サイズの画像となるように正規化処理を行わせ、
   前記正規化処理の結果を参照し、正規化された前方パルス間隔時間を示す第１座標軸上の座標値と、正規化された後方パルス間隔時間を示す第２座標軸上の座標値とを有する座標のデータを含む座標データを生成させる、
   プログラム。
9. コンピュータに、
   時系列の受信パルス信号を対象として、前記時系列の受信パルス信号データのうち着目する受信パルス信号よりも前に受信された前方受信パルス信号との間隔時間を示す前方パルス間隔時間と、前記着目するパルス信号よりも後に受信された後方受信パルス信号との間隔時間を示す後方パルス間隔時間とを測定させ、
   前記測定された前方パルス間隔時間を示す第１座標軸上の座標値と、前記測定された後方パルス間隔時間を示す第２座標軸上の座標値とを有する座標のデータを含む座標データを生成させ、
   前記生成した座標の分布が同サイズの画像に包含されるように正規化処理を行わせる、
   プログラム。