JP2731792B2 - Narrowband signal tracking method - Google Patents

Narrowband signal tracking method

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JP2731792B2
JP2731792B2 JP7314592A JP31459295A JP2731792B2 JP 2731792 B2 JP2731792 B2 JP 2731792B2 JP 7314592 A JP7314592 A JP 7314592A JP 31459295 A JP31459295 A JP 31459295A JP 2731792 B2 JP2731792 B2 JP 2731792B2
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track
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signal
narrow
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隆広 加藤
正人 山下
博 萬造寺
亨 溝田
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BOEICHO GIJUTSU KENKYU HONBUCHO
Oki Electric Industry Co Ltd
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BOEICHO GIJUTSU KENKYU HONBUCHO
Oki Electric Industry Co Ltd
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複数の方位に指向した
受波ビームの出力に対する周波数分析を行い、その分析
結果で得られる入力信号強度の方位×周波数空間上の分
布に基づき、方向性を持つ未知の狭帯域信号を時間的に
継続して測定する狭帯域信号追尾方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention performs a frequency analysis on the output of a received beam directed in a plurality of directions, and obtains a directional characteristic based on the distribution of the input signal strength obtained in the analysis result in the direction.times.frequency space. The present invention relates to a narrow-band signal tracking method for measuring an unknown narrow-band signal with time continuously.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の狭帯域信号追尾方法では、少しず
つ異なる方位θi (i=1,2,…)に向けて整相した
複数個の受波ビームを用いて入力信号を受波する。各受
波ビームの出力信号に対して離散フーリエ変換を行うこ
とで、各方位における各周波数の信号強度X(θi ,f
j )を得る。次に、信号強度の分布中から極大点を検出
する。ここで極大点とは、次の(1)式に示す点
(θi ,fj )のように、両隣の方位よりも大きくかつ
両隣の周波数よりも大きな信号強度を示す点をいう。 X( θi ,fj )>X( θi-1 ,fj ),X( θi+1 ,fj ),X( θi , fj-1 ),X( θi ,fj+1 ) ・・・(1) もし、点(θi0,fi0)が極大点になっており、かつ信
号強度X(θi0,fi0)が予め定めた閾値を越えていた
場合、狭帯域信号が到来した判断する。この点(θi0
i0)をイベントと呼び、θi0をイベントの方位、fi0
をイベントの周波数と呼ぶ。以上の処理を所定の時間間
隔Tごとに行い、イベントの時間的な連なりを検出して
トラックとする。トラックの形成は次のように行う。
2. Description of the Related Art In a conventional narrow-band signal tracking method, an input signal is received using a plurality of reception beams phased toward slightly different directions θ i (i = 1, 2,...). . By performing a discrete Fourier transform on the output signal of each received beam, the signal intensity X (θ i , f
j ) get Next, a local maximum point is detected from the distribution of the signal intensity. Here, the maximum point refers to a point that has a signal strength that is larger than the azimuths on both sides and higher than the frequencies on both sides, such as a point (θ i , f j ) shown in the following equation (1). X (θ i, f j) > X (θ i-1, f j), X (θ i + 1, f j), X (θ i, f j-1), X (θ i, f j + 1 ) (1) If the point (θ i0 , f i0 ) is a maximum point and the signal strength X (θ i0 , f i0 ) exceeds a predetermined threshold, a narrow band Judge that the signal has arrived. This point (θ i0 ,
f i0 ) is called an event, θ i0 is the direction of the event, f i0
Is called the frequency of the event. The above processing is performed at predetermined time intervals T, and a time series of events is detected to be a track. The tracks are formed as follows.

【0003】既存のトラックが存在するならば、該トラ
ックの方位との差が所定の閾値以下である方位を持つと
共に、該トラックの周波数との差が所定の閾値以下であ
る周波数を持つイベントを時間間隔T毎に抽出し、その
イベントを既存のトラックに統合する。統合したとき
は、その統合したイベントの方位を新たにトラックの方
位とし、イベントの周波数を新たにトラックの周波数と
する。トラックに統合可能なイベントが無い場合はその
ままトラックを保持する。この統合可能なイベントがな
い状態を、一時失探という。一時失探が連続して所定の
回数続いた場合は信号の探知が失われたものとみなし
て、そのトラックを削除する。また、どのトラックにも
統合されないイベントがあるならば、以後そのイベント
に基づいて新たなトラックを形成する。つまり、そのイ
ベントの方位と周波数をもって、新規のトラックの方位
と周波数の初期値とする。なお、イベントの方位をトラ
ッキングフィルタ等により平滑化し、これをトラックの
方位とする方法もある。この場合、トラックが平滑化方
位と方位変化率とを保持し、時間間隔T毎に予測方位を
推定する。予測方位との差が所定の閾値以下である方位
を持つイベントがあればトラックに統合する。統合する
ときは、該イベントの方位を新たな測定値として、該ト
ラックの平滑化方位と方位変化率とを更新する。これ
は、例えばカルマンフィルタによって実現できる。同様
に、イベントの周波数を平滑化し、これをトラックの周
波数とする方法もある。
If an existing track exists, an event having an azimuth whose difference from the azimuth of the track is equal to or less than a predetermined threshold and an event having a frequency whose difference from the frequency of the track is equal to or less than a predetermined threshold is generated. Extract at each time interval T and integrate the event into existing tracks. When integrated, the direction of the integrated event is newly set as the track direction, and the frequency of the event is set as the new track frequency. If there is no event that can be integrated in the track, the track is held as it is. This state in which there is no event that can be integrated is referred to as temporary search. If the temporary missing has continued for a predetermined number of times, it is considered that the detection of the signal has been lost, and the track is deleted. If there is an event that is not integrated in any track, a new track is formed based on the event. That is, the azimuth and frequency of the event are used as the initial values of the azimuth and frequency of the new track. Note that there is also a method of smoothing the azimuth of the event using a tracking filter or the like, and using this as the azimuth of the track. In this case, the track holds the smoothed direction and the direction change rate, and estimates the predicted direction at each time interval T. If there is an event having an azimuth whose difference from the predicted azimuth is equal to or smaller than a predetermined threshold, the event is integrated into the track. When merging, the smoothed direction and the direction change rate of the track are updated using the direction of the event as a new measured value. This can be realized by, for example, a Kalman filter. Similarly, there is a method in which the frequency of the event is smoothed and used as the frequency of the track.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
狭帯域信号追尾方法では、次のような課題があった。既
存の一つのトラックに対して、統合可能なイベントが同
時に複数個検出されるケースがある。また、逆に、抽出
した一つのイベントが、複数個のトラックに対して統合
可能である場合がある。これらは、コンフリクトと呼ば
れる。図2は、従来の狭帯域信号追尾方法の課題を説明
する図であり、コンフリクトの一例を示している。簡単
のため、この図では方位について、ある一方位θi1に限
定して示している。周波数が上昇しつつある狭帯域信号
と周波数が降下しつつある狭帯域信号とが、方位θi1
辺から到来し、時刻t0 でその周波数が交差するものと
する。時刻t0 に検出されたイベントE0 は、周波数が
上昇しつつある狭帯域信号に対応したトラックL1と、
周波数が降下しつつある狭帯域信号に対応したトラック
L2の両方に統合可能である。このような場合には、何
らかの方法でトラックとイベントとの間に1対1の対応
を付けて統合する必要がある。それを実現するには、例
えば、トラックとイベント間の方位差が最小になるよう
な組み合わせを選択する等の方法がある。ところが、コ
ンフリクトが多発した場合、組み合わせの選択を行うた
めに多大な演算量が必要となる。よって、可能な限りコ
ンフリクトの発生頻度が低い追尾方法が望まれる。
However, the conventional narrow band signal tracking method has the following problems. In some cases, a plurality of events that can be integrated are detected simultaneously for one existing track. Conversely, there is a case where one extracted event can be integrated into a plurality of tracks. These are called conflicts. FIG. 2 is a diagram for explaining a problem of a conventional narrow-band signal tracking method, and shows an example of a conflict. For simplicity, this figure shows the azimuth limited to a certain one position θ i1 . A narrowband signal frequencies are becoming drop narrowband signal and frequency is rising is coming from around the azimuth theta i1, its frequency at time t 0 is assumed to intersect. Event E 0 detected at time t 0 includes track L 1 corresponding to the narrow-band signal whose frequency is increasing,
It can be integrated into both the track L2 corresponding to the narrow band signal whose frequency is decreasing. In such a case, it is necessary to integrate a track and an event in a one-to-one correspondence by some method. To achieve this, for example, there is a method of selecting a combination that minimizes the azimuth difference between the track and the event. However, when conflicts occur frequently, a large amount of calculation is required to select a combination. Therefore, a tracking method in which the occurrence frequency of the conflict is as low as possible is desired.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、入力信号中の狭帯域信号の周波数とその
狭帯域信号の到来方向とを時間的に継続して測定する狭
帯域信号追尾方法において、次のような受信処理、記憶
処理、パターン検出処理、イベント検出処理、トラック
選択処理とを行うようにしている。受信処理では、異な
る複数の方位に対してそれぞれ指向性を有した受波ビー
ムで連続する範囲の方位に対する監視を行い、各受波ビ
ーム毎に前記入力信号の周波数分析を行う。記憶処理で
は、前記各周波数分析結果を一定時間にわたって蓄積す
ることで前記各方位毎の時刻×周波数空間上の信号強度
分布をそれぞれ求める。パターン検出処理では、周波数
の時間的変化で定義される勾配に関して互いに異なる担
当範囲を持つ複数のニューラルネットワークに前記各信
号強度分布のサンプル周波数の近傍に限った矩形部分を
入力し、その各担当範囲でありかつ該サンプル周波数の
近傍に前記狭帯域信号が存在するときにその矩形部分に
浮びあがる直線状のパターンがある場合に、該複数のニ
ューラルネットワークに大きな値をそれぞれ出力させ
る。イベント検出処理は、前記パターン検出処理を前記
サンプル周波数及び前記方位を変えて繰り返し行った結
果で得られた前記複数のニューラルネットワークの出力
値のうち、方位×周波数×勾配の3次元空間上の極大点
でありかつ所定の閾値を越えるものを前記狭帯域信号の
到来を示すイベントとして検出する。トラック選択処理
では、過去に検出されたイベントの時間的連なりを示す
トラックのうち、前記新たに検出されたイベントに対応
する方位と周波数と勾配に近接した方位と周波数と勾配
を有するトラックを検出して前記狭帯域信号のトラック
とすることで、前記狭帯域信号の周波数と到来方向とを
時間的に継続して測定する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a narrow-band signal for continuously measuring the frequency of a narrow-band signal in an input signal and the arrival direction of the narrow-band signal. In the signal tracking method, the following reception processing, storage processing, pattern detection processing, event detection processing, and track selection processing are performed. In the receiving process, the receiving beam having directivity in a plurality of different directions monitors the direction in a continuous range, and the frequency analysis of the input signal is performed for each receiving beam. In the storage processing, the signal intensity distribution in the time × frequency space for each direction is obtained by accumulating the respective frequency analysis results over a certain period of time. In the pattern detection process, a rectangular portion limited to the vicinity of the sample frequency of each of the signal intensity distributions is input to a plurality of neural networks having different ranges of responsibility with respect to the gradient defined by the temporal change in frequency, and And when the narrow band signal is present in the vicinity of the sample frequency and there is a linear pattern that rises up in the rectangular portion, a large value is output to each of the plurality of neural networks. The event detection processing includes, among the output values of the plurality of neural networks obtained as a result of repeatedly performing the pattern detection processing while changing the sample frequency and the azimuth, a local maximum in a three-dimensional space of azimuth × frequency × gradient. Those that are points and exceed a predetermined threshold are detected as events indicating the arrival of the narrowband signal. In the track selection process, a track having an azimuth, a frequency, and a gradient close to the azimuth, frequency, and gradient corresponding to the newly detected event is detected from among the tracks indicating the temporal sequence of events detected in the past. By making the track of the narrow band signal, the frequency and the arrival direction of the narrow band signal are measured continuously over time.

【0006】[0006]

【作用】本発明によれば、以上のように狭帯域信号追尾
方法を構成したので、受信処理により、異なる複数の方
位に対してそれぞれ指向性を有した受波ビームで連続す
る範囲の方位に対する監視が行われ、各受波ビーム毎に
入力信号の周波数分析が行われる。記憶処理によって、
各周波数分析結果が一定時間にわたって蓄積され、各方
位毎の時刻×周波数空間上の信号強度分布が求められ
る。パターン検出処理において、周波数の時間的勾配に
関して担当範囲を持つ複数のニューラルネットワークに
前記各信号強度分布のサンプル周波数の近傍に限った矩
形部分が入力される。そして、各担当範囲でありかつサ
ンプル周波数の近傍に狭帯域信号が存在するときにその
矩形部分に浮びあがる直線状のパターンがある場合に、
各ニューラルネットワークから大きな値がそれぞれ出力
される。イベント検出処理によって、パターン検出処理
をサンプル周波数及び方位を変えて繰り返し行った結果
で得られた複数のニューラルネットワークの出力値のう
ち、方位×周波数×勾配の3次元空間上の極大点であり
かつ所定の閾値を越えるものが、狭帯域信号の到来を示
すイベントとして検出される。トラック選択処理におい
て、過去に検出されたイベントのトラックのうち、新た
に検出されたイベントに対応する方位と周波数と勾配に
近接した方位と周波数と勾配を有するトラックが検出さ
れる。検出されたトラックを狭帯域信号のトラックとす
ることで、狭帯域信号の周波数と到来方向とが時間的に
継続して測定される。従って、前記課題を解決できるの
である。
According to the present invention, since the narrow-band signal tracking method is configured as described above, the receiving process can be applied to the azimuth in a range continuous with the receiving beam having directivity for a plurality of different azimuths. Monitoring is performed, and frequency analysis of the input signal is performed for each receiving beam. By amnestics,
Each frequency analysis result is accumulated for a certain period of time, and a signal intensity distribution in a time × frequency space for each direction is obtained. In the pattern detection processing, a rectangular portion limited to the vicinity of the sample frequency of each of the signal intensity distributions is input to a plurality of neural networks having a range of responsibility with respect to the temporal gradient of the frequency. Then, when a narrow band signal exists in the vicinity of each sample range and a sample frequency, and there is a linear pattern that emerges in the rectangular portion,
A large value is output from each neural network. Among the output values of a plurality of neural networks obtained as a result of repeating the pattern detection processing by changing the sample frequency and the azimuth by the event detection processing, the maximum value in the azimuth × frequency × gradient three-dimensional space, and An event exceeding a predetermined threshold is detected as an event indicating the arrival of a narrowband signal. In the track selection process, a track having an azimuth, a frequency, and a gradient close to the azimuth, frequency, and gradient corresponding to the newly detected event is detected from the tracks of the events detected in the past. By setting the detected track as the track of the narrowband signal, the frequency and the arrival direction of the narrowband signal are measured continuously in time. Therefore, the above problem can be solved.

【0007】[0007]

【実施例】図3は、本発明の原理を説明する図であり、
従来の課題を説明する図2と共通する要素には共通の符
号が付されている。狭帯域信号追尾方法において、コン
フリクトが多発すると多大な演算量が必要となる。その
ため、できる限りコンフリクトの発生頻度が低い追尾方
法が望まれる。本実施例は、かかる問題点を解決するた
めになされたものであり、イベントの検出時にイベント
の方位及び周波数に加えてイベントの周波数勾配を求め
る。そして、イベントの周波数勾配とトラックの周波数
勾配との差が所定の値以下であることを統合の条件に加
えるようにしている。周波数勾配とは、周波数の時間的
に変化する割合であり、以下、単に勾配と呼ぶ。また、
勾配の大きさは、単位時間あたりの周波数の増加率(減
少するときは負の値になる)で定義される。図3のよう
に、周波数が上昇しつつある狭帯域信号と周波数が降下
しつつある狭帯域信号とが、方位θi1近辺から到来し、
時刻t0 でその周波数が交差するものとする。それら2
つの狭帯域信号にそれぞれ対応するトラックL1,L2
と各イベントは、それぞれ固有の勾配を有している。ト
ラックL1が正の勾配、トラックL2が負の勾配、及び
時刻t0 に検出されたイベントE0 が正の勾配を持って
いるとする。このとき、イベントE0 はトラックL2の
統合可能な範囲(図3中の統合窓W)内にないので、該
イベントE0 はトラックL1に統合される。即ち、コン
フリクトが発生しない。図1は、本発明の実施例を示す
狭帯域信号追尾装置の構成ブロック図である。この狭帯
域信号追尾装置は、音響センサアレイ1を備えている。
音響センサアレイ1中の図示しない複数の音響センサ
は、少しずつ異なる方位に対して指向性を有している。
音響センサアレイの出力側は整相装置2に接続され、こ
の整相装置2の出力側が周波数分析装置3に接続されて
いる。周波数分析装置3の出力側が記憶装置4に接続さ
れている。記憶装置4は複数のニューラルネットワーク
5−1〜5−K(Kは2以上の任意の数)に接続されて
いる。各ニューラルネットワーク5−1〜5−Kの出力
側は共通にイベント検出装置6に接続され、そのイベン
ト検出装置6の出力側が、追尾装置7に接続されてい
る。追尾装置7にはトラック情報ファイル8も接続され
ている。
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of the present invention.
Elements common to FIG. 2 for describing the conventional problem are denoted by common reference numerals. In the narrow-band signal tracking method, a large amount of calculation is required when conflicts occur frequently. Therefore, a tracking method in which the frequency of occurrence of conflicts is as low as possible is desired. The present embodiment is made to solve such a problem. When detecting an event, a frequency gradient of the event is obtained in addition to the direction and frequency of the event. The fact that the difference between the frequency gradient of the event and the frequency gradient of the track is equal to or smaller than a predetermined value is added to the integration condition. The frequency gradient is a rate of change in frequency with time, and is hereinafter simply referred to as a gradient. Also,
The magnitude of the gradient is defined by the rate of increase of the frequency per unit time (a negative value when the frequency decreases). As shown in FIG. 3, a narrow-band signal whose frequency is increasing and a narrow-band signal whose frequency is decreasing come from around the azimuth θ i1 ,
It is assumed that the frequencies cross at time t 0 . Those two
L1 and L2 respectively corresponding to the two narrowband signals
And each event has its own gradient. Track L1 to a positive slope, negative slope track L2 is, and the time t event E 0 detected in 0 has a positive slope. At this time, since the event E 0 is not within the range in which the track L2 can be integrated (the integration window W in FIG. 3), the event E 0 is integrated with the track L1. That is, no conflict occurs. FIG. 1 is a configuration block diagram of a narrow-band signal tracking device according to an embodiment of the present invention. The narrow-band signal tracking device includes an acoustic sensor array 1.
A plurality of acoustic sensors (not shown) in the acoustic sensor array 1 have directivity in slightly different directions.
The output side of the acoustic sensor array is connected to the phasing device 2, and the output side of the phasing device 2 is connected to the frequency analysis device 3. The output side of the frequency analysis device 3 is connected to the storage device 4. The storage device 4 is connected to a plurality of neural networks 5-1 to 5-K (K is an arbitrary number of 2 or more). The output side of each of the neural networks 5-1 to 5-K is commonly connected to the event detection device 6, and the output side of the event detection device 6 is connected to the tracking device 7. The track information file 8 is also connected to the tracking device 7.

【0008】次に、図1の狭帯域信号追尾装置で狭帯域
信号を追尾する狭帯域信号追尾方法を説明する。 (1)受信処理 音響センサアレイ1は、異なる複数の方位θi に指向し
た音響センサで入力信号の音波を受信し、整相装置2は
複数の方位θi に対応した複数の受波ビームSi を形成
する。周波数分析装置3は各受波ビームに対して周波数
分析を行う。即ち、所定の時間間隔T毎に離散フーリエ
変換及び二乗検波を行う。これにより、各方位θi 、各
周波数fj についての信号強度X(θi ,fj )が得ら
れる。 (2)記憶処理 記憶装置4は、信号強度X(θi ,fj )を受取り、そ
れの過去一定時間分(つまり、周波数分析のN回分)を
保存する。これにより、各方位θi 毎に、時刻×周波数
空間上の信号強度の分布X(θi ,fj ,tn )が求め
られる。 (3)パターン検出処理 まず、記憶装置4から例えば一番目の方位θi1における
時刻×周波数空間上の信号強度分布から、サンプル周波
数fj1の近傍(予め、数Jを定めておき、fj1 -J〜f
j1+Jの範囲とする)に限った矩形部分が取り出され、そ
れがニューラルネットワーク5−1〜5−Kに入力され
る。即ち、{X(θi ,fj ,tn )|j=j1-J,…,j1
+J;n=1,2,3,…N}が、ニューラルネットワー
ク5−1〜5−kに入力される。
Next, a narrow-band signal tracking method for tracking a narrow-band signal with the narrow-band signal tracking apparatus of FIG. 1 will be described. (1) Reception processing The acoustic sensor array 1 receives sound waves of an input signal by acoustic sensors directed to a plurality of different directions θ i , and the phasing device 2 generates a plurality of reception beams S corresponding to a plurality of directions θ i. form i . The frequency analyzer 3 performs a frequency analysis on each received beam. That is, discrete Fourier transform and square detection are performed at predetermined time intervals T. As a result, a signal intensity X (θ i , f j ) for each direction θ i and each frequency f j is obtained. (2) Storage Processing The storage device 4 receives the signal intensity X (θ i , f j ) and stores the signal intensity X (θ i , f j ) for a fixed time in the past (that is, for N times of frequency analysis). As a result, the distribution X (θ i , f j , t n ) of the signal intensity in the time × frequency space is obtained for each direction θ i . (3) Pattern detection processing First, from the storage device 4, for example, from the signal intensity distribution in the time × frequency space in the first azimuth θ i1 , the vicinity of the sample frequency f j1 (a number J is determined in advance and f j1 − J to f
A rectangular portion limited to the range of j1 + J ) is extracted and input to the neural networks 5-1 to 5-K. That is, {X (θ i , f j , t n ) | j = j1-J, ..., j1
+ J; n = 1, 2, 3,... N} are input to the neural networks 5-1 to 5-k.

【0009】各ニューラルネットワーク5−1〜5−K
は、入力中に直線上のパターンがあれば、大きな値を出
力するように、予め学習が施されている。つまり、誤差
逆伝搬(エラーバックプロパゲーション)アルゴリズム
を用いて、その直線状パターンが存在する学習データに
対しては、理想出力の1を出力し、そのパターンの存在
しないランダムな学習データに対しては理想出力の0を
出力するようになっている。この誤差逆伝搬アルゴリズ
ムについては、次の文献等に記載されている。文献;麻
生英樹著“ニューラルネットワーク情報処理”、初版
(1988−6−20)産業図書株式会社、P.50-54 方
位θi1に対応する受波ビーム中に、周波数が周波数fj1
近辺の狭帯域信号が存在する場合、取り出された矩形部
分には直線状のパターンが浮び上がる。ニューラルネッ
トワーク5−1〜5−Kは、それぞれ異なる勾配の信号
を分担して担当する。例えば、所定の幅δおきにK個の
勾配df1 ,…,dfK (dfk =dfk-1 +δ)を定
め、各ニューラルネットワーク5−k(1≦k≦K)
は、区間[dfk −δ/2,dfk +δ/2]内の勾配
を持つ信号によるパターンに対して、反応するように学
習されている。各ニューラルネットワーク5−1〜5−
Kは、記憶装置4から入力された信号強度分布の矩形部
分を入力し、直線状のパターンが存在し、かつその勾配
が担当範囲内である場合に、1を理想出力とする大きな
値を出力する。以上の処理を周波数fj1以外の周波数に
対して行い、さらに、同様の処理を二番目以後の方位θ
i すべてに対して行う。
Each of the neural networks 5-1 to 5-K
Is previously learned so as to output a large value if there is a pattern on a straight line during input. That is, by using an error back propagation (error back propagation) algorithm, an ideal output of 1 is output for learning data in which the linear pattern exists, and random learning data in which the pattern does not exist is output. Outputs an ideal output of 0. This error back-propagation algorithm is described in the following literature and the like. Document; Author Hideki Aso "Neural Network Information Processing", first edition (1988-6-20) Sangyo Tosho, in receive beam corresponding to P.50-54 orientation theta i1, frequency frequency f j1
When there is a narrow band signal in the vicinity, a linear pattern emerges in the extracted rectangular portion. The neural networks 5-1 to 5-K share signals having different gradients, respectively. For example, K gradients df 1 ,..., Df K (df k = df k−1 + δ) are determined for every predetermined width δ, and each neural network 5-k (1 ≦ k ≦ K)
Has been learned to respond to a pattern with a signal having a gradient in the section [df k −δ / 2, df k + δ / 2]. Each neural network 5-1 to 5-
K inputs a rectangular portion of the signal intensity distribution input from the storage device 4 and outputs a large value with 1 as an ideal output when a linear pattern exists and its gradient is within the assigned range. I do. The above processing is performed for frequencies other than the frequency f j1 , and the same processing is performed for the second and subsequent directions θ.
Perform for all i .

【0010】(3)イベント検出処理 方位θi の信号強度分布の、周波数fj の近傍の矩形部
分をニューラルネットワーク5−k(1≦k≦K)に入
力したときの出力値をY(θi ,fj ,dfk)とす
る。イベント検出装置6は、Y(θi ,fj ,dfk
の極大値を検出し、その極大点をイベントとする。例え
ば、Y(θi0,fj0,dfk0)が所定の閾値を越え、か
つ方位×周波数×勾配の3次元空間上の分布において極
大点となっている場合に、狭帯域信号が到来したとし
て、その点をイベントEとする。そして、イベント検出
装置6は、イベントの方位θi0と周波数fj0と勾配df
k0を出力する。 (4)トラック選択処理 追尾装置7は、イベント検出装置6からイベントEの情
報を受け取り、イベントの時間的連なりであるトラック
を形成する。既存のトラックに統合するイベントを探す
際には、方位の差及び周波数の差が所定の閾値以下であ
り、かつトラックの勾配との差が所定の閾値以下である
勾配を有する過去のイベントのトラックを探して統合す
る。このとき、既存のトラックの周波数がφ、そのイベ
ントEの周波数がfであり、該トラックの前回の統合か
らT1 秒経過したのちに、該イベントEが検出されたと
すれば、次の(2)式によって、トラックの勾配dfが
求められる。 df=(f−φ)/T1 ・・・(2) また、イベントEの周波数及び方位が、トラックの新た
な周波数及び方位として、求めた勾配dfと共に、トラ
ック情報ファイル8に格納される。1個のトラックに対
して2個以上のイベントE1 ,E2 が統合可能である場
合、ニューラルネットワークの出力Yが大きい方のイベ
ントを優先して統合する。2個以上のトラックが1個の
イベントEを選択した場合、イベントEとの方位の差が
最も近いトラックに優先して統合し、他のトラックは一
時失探とする。また、どのトラックにも統合できないイ
ベントEがある場合、新規トラックを形成し、そのイベ
ントの方位、周波数、及び勾配をもって、新規トラック
の方位、周波数、及び勾配の初期値として、トラック情
報ファイル8に格納する。これらの処理を繰り返し行う
ことによって、周波数と到来方向が刻々と変化する狭帯
域信号を追尾して測定することができる。
[0010] (3) of the signal intensity distribution of the event detection process orientation theta i, the output value when the input rectangular portion in the vicinity of the frequency f j in the neural network 5-k (1 ≦ k ≦ K) Y (θ i , f j , df k ). The event detection device 6 calculates Y (θ i , f j , df k )
Is detected, and the maximum point is defined as an event. For example, if Y (θ i0 , f j0 , df k0 ) exceeds a predetermined threshold value and is a local maximum point in a distribution in a three-dimensional space of azimuth × frequency × gradient, and a narrowband signal arrives , And that point is event E. Then, the event detection device 6 calculates the azimuth θ i0 , frequency f j0, and gradient df of the event.
Output k0 . (4) Track Selection Process The tracking device 7 receives the information of the event E from the event detection device 6 and forms a track that is a time series of events. When searching for an event to be integrated into an existing track, a track of a past event having a gradient in which the azimuth difference and the frequency difference are equal to or less than a predetermined threshold value and the difference from the track gradient is equal to or less than a predetermined threshold value. Look for and integrate. At this time, if the frequency of the existing track is φ and the frequency of the event E is f, and the event E is detected after T 1 second has elapsed from the previous integration of the track, the following (2) The gradient df of the track is obtained by the equation (3). df = (f−φ) / T 1 (2) The frequency and direction of the event E are stored in the track information file 8 together with the obtained gradient df as a new frequency and direction of the track. When two or more events E 1 and E 2 can be integrated into one track, the event with the larger output Y of the neural network is integrated with priority. When two or more tracks select one event E, the track having the closest azimuth difference from the event E is integrated with priority, and the other tracks are temporarily lost. If there is an event E that cannot be integrated with any track, a new track is formed, and the azimuth, frequency, and gradient of the event are recorded in the track information file 8 as initial values of the azimuth, frequency, and gradient of the new track. Store. By repeating these processes, it is possible to track and measure a narrow band signal whose frequency and arrival direction change every moment.

【0011】以上のように、本実施例では、受信処理、
記憶処理、パターン検出処理、イベント検出処理及びト
ラック選択処理とを行い、到来する狭帯域信号の追尾を
行うので、既存のトラックに対する統合条件に周波数の
時間的勾配が加わる。よって、コンフリクトの発生が抑
えられる。なお、本発明は、上記実施例に限定されず種
々の変形が可能である。例えば、図1に示す狭帯域信号
追尾装置における各ブロックは、個別の電気回路で構成
してもよいし、それらの一部または全部をコンピュータ
プログラムで実現するようにしてもよい。また、上記実
施例では、入力信号を音波としているが、音波に限定さ
れるものではない。例えば、入力信号を電波とする場合
でも適用が可能である。ただし、この場合には、音響セ
ンサアレイ1の代わりに受信アンテナが用られる。
As described above, in the present embodiment, the reception processing,
Since a storage process, a pattern detection process, an event detection process, and a track selection process are performed to track an incoming narrowband signal, a temporal gradient of a frequency is added to an integration condition for an existing track. Therefore, occurrence of a conflict is suppressed. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, each block in the narrowband signal tracking device shown in FIG. 1 may be configured by an individual electric circuit, or a part or all of them may be realized by a computer program. In the above embodiment, the input signal is a sound wave, but the input signal is not limited to a sound wave. For example, the present invention is applicable even when the input signal is a radio wave. However, in this case, a receiving antenna is used instead of the acoustic sensor array 1.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、受信処理、記憶処理、パターン検出処理、イベン
ト検出処理及びトラック選択処理とを行い、既存のトラ
ックに対する統合条件に周波数の時間的勾配が加わるよ
うにしている。そのため、到来する狭帯域信号の追尾に
おけるコンフリクトの発生頻度が、従来に比べて抑えら
れる。
As described above in detail, according to the present invention, reception processing, storage processing, pattern detection processing, event detection processing, and track selection processing are performed, and frequency time The target gradient is added. Therefore, the frequency of occurrence of a conflict in tracking the incoming narrowband signal can be suppressed as compared with the related art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例の狭帯域信号追尾装置の構成ブ
ロック図である。
FIG. 1 is a configuration block diagram of a narrowband signal tracking device according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の狭帯域信号追尾方法の課題を説明する図
である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a problem of a conventional narrow-band signal tracking method.

【図3】本発明の原理を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 音響センサアレイ 2 整相装置 3 周波数分析装置 4 記憶装置 5−1〜5−K ニューラルネットワーク 6 イベント検出装置 7 追尾装置 8 トラック情報ファイル Si 受波ビーム X(θi ,fj ) 信号強度REFERENCE SIGNS LIST 1 acoustic sensor array 2 phasing device 3 frequency analysis device 4 storage device 5-1 to 5-K neural network 6 event detection device 7 tracking device 8 track information file Si received beam X (θ i , f j ) signal strength

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 溝田 亨 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−43330(JP,A) 特開 平9−15032(JP,A) 特開 平8−313337(JP,A) 特開 平4−216162(JP,A) 特開 平4−216161(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Toru Mizota 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd. (56) References JP-A-9-43330 (JP, A) JP-A-9-15032 (JP, A) JP-A-8-313337 (JP, A) JP-A-4-216162 (JP, A) JP-A-4-216161 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力信号中の狭帯域信号の周波数とその
狭帯域信号の到来方向とを時間的に継続して測定する狭
帯域信号追尾方法において、 異なる複数の方位に対してそれぞれ指向性を有した受波
ビームで連続する範囲の方位に対する監視を行い、各受
波ビーム毎に前記入力信号の周波数分析を行う受信処理
と、 前記各周波数分析結果を一定時間にわたって蓄積するこ
とで前記各方位毎の時刻×周波数空間上の信号強度分布
をそれぞれ求める記憶処理と、 周波数の時間的変化で定義される勾配に関して互いに異
なる担当範囲を持つ複数のニューラルネットワークに前
記各信号強度分布のサンプル周波数の近傍に限った矩形
部分を入力し、その各担当範囲でありかつ該サンプル周
波数の近傍に前記狭帯域信号が存在するときにその矩形
部分に浮びあがる直線状のパターンがある場合に、該複
数のニューラルネットワークに大きな値をそれぞれ出力
させるパターン検出処理と、 前記パターン検出処理を前記サンプル周波数及び前記方
位を変えて繰り返し行った結果で得られた前記複数のニ
ューラルネットワークの出力値のうち、方位×周波数×
勾配の3次元空間上の極大点でありかつ所定の閾値を越
えるものを前記狭帯域信号の到来を示すイベントとして
検出するイベント検出処理と、 過去に検出されたイベントの時間的連なりを示すトラッ
クのうち、前記新たに検出されたイベントに対応する方
位と周波数と勾配に近接した方位と周波数と勾配を有す
るトラックを検出して前記狭帯域信号のトラックとする
ことで、前記狭帯域信号の周波数と到来方向とを時間的
に継続して測定するトラック選択処理とを、 行うことを特徴とする狭帯域信号追尾方法。
1. A narrow-band signal tracking method for measuring a frequency of a narrow-band signal in an input signal and an arrival direction of the narrow-band signal continuously in time, wherein directivity is provided for a plurality of different directions. A receiving process for monitoring the direction of a continuous range with the received beam having the same, and performing a frequency analysis of the input signal for each received beam, and accumulating the respective frequency analysis results for a certain period of time to obtain the respective direction. A storage process for obtaining a signal intensity distribution on each time × frequency space; and a plurality of neural networks having different ranges of responsibility with respect to a gradient defined by a temporal change in frequency. Is input, and when the narrow-band signal exists in the range of each of the areas and near the sample frequency, the rectangular part floats in the rectangular part. When there is a linear pattern that rises, a pattern detection process for outputting a large value to each of the plurality of neural networks, and the pattern detection process obtained by repeatedly performing the pattern detection process while changing the sample frequency and the azimuth. Among the output values of a plurality of neural networks, azimuth × frequency ×
An event detection process for detecting a maximum point on the three-dimensional space of the gradient and exceeding a predetermined threshold value as an event indicating the arrival of the narrowband signal; and a process for detecting a time series of events detected in the past. Of these, by detecting a track having an azimuth, frequency, and gradient close to the azimuth, frequency, and gradient corresponding to the newly detected event, and by detecting the track of the narrowband signal, the frequency of the narrowband signal and A narrow band signal tracking method, comprising: performing track selection processing for continuously measuring an arrival direction with time.
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