JP2953561B2 - 目標自動類識別方法 - Google Patents

目標自動類識別方法

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JP2953561B2
JP2953561B2 JP7024929A JP2492995A JP2953561B2 JP 2953561 B2 JP2953561 B2 JP 2953561B2 JP 7024929 A JP7024929 A JP 7024929A JP 2492995 A JP2492995 A JP 2492995A JP 2953561 B2 JP2953561 B2 JP 2953561B2
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俊一 小浜
恒夫 石渡
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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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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ソーナ信号処理方法等
において、センサに入力された目標の情報から、該目標
を類識別する目標自動類識別方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば次のような文献に記載されるものがあった。 文献;PROCEEDINDINGS ICNN 1988、 (1988) 、
D.F.Specht、“Probablistic Neural Networks For Cl
assification,Mapping,or,Associative Memory ”
(米)p.525−532 ソーナにおける目標に対する類識別は、センサからの入
力信号を周波数分析してスペクトル分布を求め、その分
布パターンまたは抽出した狭帯域信号の周波数データ
を、予め設定されたカタログと比較照合することによっ
て行っていた。しかし、ソーナの大型化、マルチセンサ
化及び情報の多様化に伴い監視すべき情報は急速に増大
し、人がすべての情報を監視することが困難となってき
ている。これを解決するために、類識別の自動化システ
ムの開発が、進められている。ソーナ等における類識別
の自動化システムは、例えばソーナで水中の物体から放
射される音響信号を検知する場合、一般に方位、及び周
波数空間でのレベルの極大点の時間的連なり(これを
「ライン」という)として音源信号を検知する方法が用
いられる。ラインの周波数、ゆらぎ等の情報は、目標音
源に固有のものであり、該目標の類識別を行う場合に重
要な判定要素となる。これらのパラメータを用いて、自
動的に目標の類識別を行う方法が、目標自動類識別方法
であり、その一例を図を用いて説明する。
【0003】図2は、従来の目標自動類識別方法を示す
もので、音源の探知から目標の類識別に至る一連の流れ
の説明図である。従来の目標自動類識別方法において、
N個のセンサ1−1〜1−Nに入力される時系列信号に
対し、FFT(高速フーリエ変換)/整相処理2では、
FFTと整相処理を行い、時系列信号を方位、及び周波
数空間上のレベルデータに変換し、自動探知/追尾処理
3へ送る。自動探知/追尾処理3では、方位、及び周波
数空間でのレベルの極大点(これを「イベント」とい
う)を検出し、それを時間的に追尾することにより、ラ
インLSの検出を行い、その検出結果をデータ統合処理
4へ送る。データ統合処理4では、ラインLSの方位情
報から、同一音源に関するラインセットの組み合わせを
生成し、該生成結果を特徴抽出処理5へ送る。特徴抽出
処理5では、各ラインLSの特徴抽出を行い、特徴要素
として周波数の時間的な平均値fi、及び標準偏差値σ
(i=1,2,…,n)等の統計量を抽出する。それ
ら値fi,σiのデータはカタログ照合処理6へ送られ
る。カタログ照合処理6では、探知したラインLSと、
目標A,B,…に対応する複数のカタログc(f)との
照合を行う。
【0004】図3は、カタログ照合処理の原理を示す説
明図である。図3において、(i)は抽出したラインL
Sで構成(算出)するパワースペクトラムs(f)の波
形図、及び(ii)はカタログデータc(f)の波形図で
ある。カタログ照合処理6では、自動探知/追尾処理3
で検出されたラインLSの周波数に関する図3に示すよ
うな平均値f及び標準偏差値σと、信号対雑音比
、追尾性能等から算出されるラインLSの確信度CF
i をパラメータとし探知信号であるパワースペクト
ラムs(f)を、次の(7)式により構成する。
【0005】
【数4】 一方、カタログ照合処理6は、予めカタログc(f)の
周波数F、その変化幅dF(j=1,2,…,
m)、及びオペレータの経験等に基づく情報の重要性を
表す係数wj を用いて、カタログc(f)を次の(8)
により算出する。
【数5】 このとき、ラインLSより求められた探知信号のパワー
スペクトラムs(f)とカタログデータc(f)との類
似度Aは、次の(9)式のように求められる。
【数6】 カタログ照合処理6は、この類似度Aによって目標の種
類等を自動的に類識別する。また、このとき文献に示さ
れるような確率論的ニューラルネットワーク(PNN)
を適用することも可能である。この場合、パワースペク
トラムS(f)及びカタログデータc(f)を、N個の
ベクトル(=[s(f1 ),s(f2 ),…,s(f
N )])、ベクトル(=[c(f1 ),c(f2 ),
…,c(fN)])で記述し、類似度Aを次の(4)式
で求めてもよい。 A=exp[(−1)/σ2 ] …(10) ここで、(10)式におけるσ2 は平滑化係数であり、
各ベクトルはノルム1になるように規格化されて
いる必要がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
目標自動類識別方法には次のような課題があった。近い
周波数成分のラインを持つ別の目標に対するカタログc
(f)が存在する場合、周波数空間上でのカタログの重
複を避けるため、周波数変化幅dFが小さく設定され
る。そのため、ドップラー効果による周波数シフトがあ
る場合、目標に対する識別能力が低下するという課題が
あった。即ち、ドップラー効果による周波数シフトによ
って探知信号の周波数が変化し、設定された周波数変化
幅dFに基づいて類似度Aを求めることが困難となっ
ていた。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、前記課題
を解決するために、探知目標の放射する目標信号から1
つまたは複数の狭帯域信号の第1の平均周波数f *
たは該第1の平均周波数f * と第1の該標準偏差σ
* との組を求め、該第1の平均周波数f * または該第
1の平均周波数f * と第1の標準偏差σ * との組
と、予め収集したカタログデータである1つまたは複数
の第2の平均周波数fc または該第2の平均周波数fc
と第2の標準偏差σc との組との比較を行い、前記目標
に対する類識別を行う目標自動類識別方法において、次
の処理を施す。即ち、前記目標信号から周波数に関する
極大点の時間的な連なりであるラインを抽出し、該ライ
ンを構成する複数のイベントから前記第1の平均周波数
*または前記第1の平均周波数f * と第1の標準
偏差σ * との組を求め、該第1の平均周波数f *
たは該第1の平均周波数f * と第1の標準偏差σ *
との組に対して次の(11)式及び(12)式を用いて
補正を行い、補正の結果得られた第3の平均周波数f
または該第3の平均周波数fと第3の標準偏差σ
の組と、前記第2の平均周波数fc または前記第2の平
均周波数fc と第2の標準偏差σc との組とに対して比
較を行うようにしている。 f=f * ・(c0 −V・eT )/c0 または f=f * ・c0 /(c0 +V・eT ) ・・・(11) 但し、 c0 ;前記目標信号の速さ V;前記目標信号を探知するセンサを搭載したプラットフォームの運 動ベクトル eT ;前記目標信号の探知方位ベクトル σ=σ * ・(c0 −V・eT )/c0 または σ=σ * ・c0 /(c0 +V・eT ) ・・・(12) 第2の発明は、第1の発明における前記第2の平均周波
数fc または前記該第2の平均周波数fc と第2の標準
偏差σc との組は、カタログデータ収集時に収集目的の
目標の放射する目標信号から抽出した前記第1の平均周
波数f * または前記第1の平均周波数f * と第1の
標準偏差σ * との組に対して(11)式及び(12)
式を用いて補正を行い、前記プラットフォームの運動に
よるドップラー効果の影響を除去した前記第3の平均周
波数fまたは前記第3の平均周波数fと第3の標準
偏差σとの組としている。第3の発明は、第1の発明
における前記目標の運動のとる範囲を想定し該範囲から
該目標の運動の目標方位ベクトルの方向成分VT の仮定
値を設定し、前記第3の平均周波数fまたは前記第3
の平均周波数fと第3の標準偏差σとの組に対し、
該仮定値を用いた(13)式及び(14)式の補正を施
し、該補正の結果得られる第4の平均周波数f **また
は該第4の平均周波数f **と第4の標準偏差σ **
の組と、前記第2の平均周波数fc または前記第2の平
均周波数fc と第2の標準偏差σc との組とに対して前
記比較を行うようにしている。 f **=f・(c0 −VT )/c0 または f **=f・c0 /(c0 +VT ) ・・・(13) σ **=σ・(c0 −VT )/c0 または σ **=σ・c0 /(c0 +VT ) ・・・(14) 第4の発明は、第1の発明における前記目標の運動のと
る範囲を想定し該範囲から該目標の運動の目標方位ベク
トルの方向成分VT の仮定値を設定し、前記第3の平均
周波数fまたは前記第3の平均周波数fと第3の標
準偏差σとの組に対し、前記プラットフォームの運動
ベクトルVと前記目標信号の探知方位ベクトルeT と前
記方向成分VT の仮定値とに基づいて(15)式及び
(16)式の補正を施し、該補正の結果得られる第5の
平均周波数f *** または該第5の平均周波数f ***
と第5の標準偏差σ *** との組と、前記第2の平均周
波数fc または前記第2の平均周波数fc と第2の標準
偏差σc との組とに対して前記比較を行うようにしてい
る。 f *** =f・(c0 −V・eT −VT )/c0 または f *** =f・c0 /(c0 +V・eT +VT ) ・・・(15) σ *** =σ・(c0 −V・eT −VT )/c0 または σ *** =σ・c0 /(c0 +V・eT +VT ) ・・・(16)
【0008】
【作用】第1の発明によれば、以上のように目標自動類
識別方法を構成したので、探知目標から放射された目標
信号のラインから、1つまたは複数の狭帯域信号の第1
の平均周波数f * または第1の平均周波数f * と標
準偏差σ * とが、特徴情報として抽出される。これら
の第1の平均周波数f * または第1の平均周波数f
* と標準偏差σ * とは、(11)式及び(12)式に
よって補正される。補正の結果、第3の平均周波数f
または第3の標準偏差σが得られ、この第3の平均周
波数fまたは該第3の平均周波数fと第3の標準偏
差σとの組が、予め収集されたカタログデータである
第2の平均周波数fc または第2の平均周波数fc と第
2の標準偏差σc の組とに対して比較され、目標に対す
る類識別が行われる。第2の発明によれば、第1の発明
における第2の平均周波数fc または該第2の平均周波
数fc と第2の標準偏差σc との組は、カタログデータ
収集時に収集目的の目標の放射する目標信号から抽出さ
れた第1の平均周波数f * または第1の平均周波数f
* と第1の標準偏差σ * との組に対して、(11)
式及び(12)式を用いて補正されたものである。その
ため、プラットフォームの運動によるドップラー効果の
影響が除去された第3の平均周波数fまたは第3の平
均周波数fと第3の標準偏差σの組が、カタログデ
ータとされる。第3の発明によれば、第1の発明におけ
る第3の平均周波数fまたは第3の平均周波数f
第3の標準偏差σとの組は、目標の運動の目標方位ベ
クトルの方向成分VT の仮定値に基づいて(13)式及
び(14)式の補正が施される。補正の結果得られた第
4の平均周波数f **または該第4の平均周波数f **
と第4の標準偏差σ **との組が、第2の平均周波数f
c または該第2の平均周波数fc と第2の標準偏差σc
の組とに対して比較され、目標に対する類識別が行われ
る。第4の発明によれば、第1の発明における第3の平
均周波数fまたは該第3の平均周波数fと第3の標
準偏差σとの組に対してプラットフォームの運動ベク
トルVと前記目標信号の探知方位ベクトルeT と前記目
標の運動の目標方位ベクトルの方向成分VT の仮定値と
に基づいて(15)式及び(16)式の補正が施され
る。補正の結果得られた第5の平均周波数f *** また
は該第5の平均周波数f *** と第5の標準偏差σ
*** との組が、第2の平均周波数fc または該第2の平
均周波数fc と第2の標準偏差σc との組とに対して比
較され、目標に対する類識別が行われる。従って、前記
課題を解決できるのである。
【0009】
【実施例】第1の実施例 図4は、第1の実施例の目標自動類識別方法の概念を説
明する図である。図4の(I)には、目標Tと自動類識
別装置を搭載したプラットフォームである自艦Mが示さ
れている。信号発生元である目標Tが、図4の(II)の
(a)に示す3周波の目標信号s,s,sを放射
していると仮定する。簡単のため、目標Tが静止してい
るとすると、実際に自艦Mが探知する信号は自艦Mの運
動によるドップラー効果により、図4の(II)の(b)
に示す各信号s−1,s−1,s−1となる。一
方、カタログとして保持しているデータはそれぞれ
,c,cであり、各データc,c,c
おいては自艦ドップラー効果が取り除かれているものと
する。従来のように探知信号s−1,s−1,s
−1とカタログデータc,c,cとの比較照合A
1を行う場合、信号s−1はデータc1の範囲に入っ
ているが、他の2つの信号s−1,s−1はそれぞ
れデータc,cの範囲から外れる。そのため、目標
Tの放射する目標信号に対する類似度Aが著しく低下す
ることが、予測される。そこで、自艦Mの運動によるド
ップラー効果を取り除いた状態の信号s,s,s
とカタログデータc,c,cとを用いた比較照合
A2を施すことが望ましい。図4の(I)のように、自
艦Mの運動ベクトルである速度ベクトルをV、及び目標
Tの探知方位ベクトルをeT とすると、目標Tからの音
源信号s(i=1,2,3)の各平均周波数f及び
標準偏差σは、ドップラー効果の周波数シフトをそれ
ぞれ受けているので、次の(17)及び(18)式で表
されるf *及びσ * のようになる。
【0010】 f→f・c0 /(c0 −V・eT )=f * ・・・(17) σ→σ・c0 /(c0 −V・eT )=σ * ・・・(18) そこで、次の(19)及び(20)式の逆変換で補正す
ることで、自艦Mの運動に起因したドップラー効果の影
響を取り除くことができる。その結果、精度のよい照合
が可能となる。 f * →f * ・(c0 −V・eT )/c0 または f * →f * ・c0 /(c0 +V・eT ) ・・・(19) σ * →σ * ・(c0 −V・eT )/c0 または σ * →σ * ・c0 /(c0 +V・eT ) ・・・(20) 図1は、本発明の第1の実施例を示す目標自動類識別装
置の構成ブロック図であり、この目標自動類識別装置は
音源の探知から目標の類識別にいたる一連の流れを、本
発明の目標自動類識別方法を用いて行う装置である。目
標自動類識別装置は、N個のセンサ11−1〜11−N
に探知目標から入力される時系列信号に対して整相処理
を行うFFT/整相処理部12と、そのFFT/整相処
理部12の出力側に接続され、イベントを検出すると共
にラインLSの検出を行う自動探知/追尾処理部13と
を、備えている。自動探知/追尾処理部13は、同一音
源に関するラインセットの組み合わせを生成するデータ
統合処理部14に接続され、データ統合処理部14の出
は各ラインLSの特徴である第1の平均周波数f
* 及び第1の標準偏差σ * 等の抽出を行う特徴抽出処
理15に接続されている。さらに、この目標自動類識別
装置は、特徴抽出処理15で抽出された特徴に対してカ
タログc(f)である第2の平均周波数f及び第2の
標準偏差σと比較照合することによって類識別を行う
類識別処理部20を、設けている。センサ11−1〜1
1−N、FFT/整相処理部12、自動探知/追尾処理
部13、データ統合処理部14、及び特徴抽出処理15
は、従来の図2と同じ機能をそれぞれ有し、類識別処理
部20は図2と異なる機能を有している。
【0011】図5は、図1中の類識別処理部を示す構成
ブロック図である。類識別処理部20は、図1中の特徴
抽出処理部15からの自艦Mのドップラー効果の影響を
受けたラインの第1の周波数の平均値(平均周波数)
* 、第1の標準偏差値σ * 、自艦Mの速度情報、
及び目標方位情報を逐次入力する入力端子21を備えて
いる。この入力端子21は、ドップラー逆変換部22に
接続されている。ドップラー逆変換部22は特徴抽出処
理部15の出力の平均値f * ,標準偏差値σ * に対
してドップラー逆変換を行い、自艦Mの運動によるドッ
プラー効果の影響を取り除くものである。ドップラー逆
変換部22の出力は類似度計算部23に接続され、類
似度計算部23の出力は目標選択部24に接続されて
いる。類似度計算部23はドップラー逆変換されて得ら
れた第3の周波数の平均値f及び第3の標準偏差値σ
とカタログc(f)とを比較照合して類似度Aを計算
する機能を有し、目標選択部24は、類似度Aの上位候
補を選択する機能を有している。目標選択部24の出力
は、類似度Aが上位のカタログc(f)を表示する表
示部25に接続されている。類似度計算部22には、カ
タログc(f)を保存するメモリ26が接続されてい
る。
【0012】次に、図1の目標自動類識別装置の動作を
説明する。N個のセンサ11−1〜11−Nに入力され
る音響信号の時系列信号に対し、FFT/整相処理部1
2は、従来の図2と同様に、FFTと整相処理を行い、
時系列信号を方位、及び周波数空間上のレベルデータに
変換して結果を自動探知/追尾処理部13へ送る。自動
探知/追尾処理部13は、方位及び周波数空間でのレベ
ルのイベントを検出し、それを時間的に追尾することに
よってラインLSの検出を行い、その検出結果がデータ
統合処理部14へ送られる。データ統合処理14は、ラ
インLSの方位情報から同一音源に関するラインセット
の組み合わせを生成し、この生成結果を特徴抽出処理部
15へ送る。特徴抽出処理部15では、各ラインLSの
特徴抽出を行う。即ち、特徴要素として周波数の時間的
な平均値f * 、及び標準偏差値σ * 等の統計量が抽
出される。それら値f * ,σ * のデータが、類識別
処理部20へ送られる。類識別処理部20において、入
力端子21には特徴抽出処理部15から平均値f *
標準偏差値σ * 等と、自艦Mの速度情報及び目標方位
情報である速度ベクトルV及び探知方位ベクトルeT
が入力され、これらがドップラー逆変換部22に伝達さ
れる。ドップラー逆変換部22は、周波数の平均値f
* ,標準偏差値σ * に対して(19)及び(20)式
を用いてドップラー逆変換を施し、自艦Mの運動による
ドップラー効果の影響を取り除いたラインの第3の周波
数の平均値fと標準偏差σ を出力する。類似度計
算部23は平均値fと標準偏差σに基づいて自艦M
によるドップラー効果の影響を取り除いた探知信号s
(f)を(7)式を用いて計算し、かつ、メモリ26に
格納されている各カタログc(f)毎に、探知信号s
(f)の類似度Aを(9)式で計算する。ここで、各カ
タログc(f)について説明をする。収集を目的とした
目標から抽出された信号の平均周波数f * と標準偏差
σ * に対して、(19)及び(20)式を用いてドッ
プラー逆変換を施し、自艦Mの運動によるドップラー効
果の影響を取り除く。その結果得られた平均周波数f
と標準偏差σに対して(8)式に基づき計算が行わ
れ、それらが、カタログデータである第2の平均周波数
fc及び標準偏差σcとして予めメモリ26に格納され
る。目標選択部24は、例えば、類似度Aの上位10候
補を選択し、表示部25がそれら候補のカタログを表示
する。以上のように、本実施例では、探知信号及び予め
収集したカタログc(f)にドップラー逆変換を施すこ
とにより、カタログデータと探知信号から、自艦Mの運
動によるドップラー効果を除去できる。そのため、従来
の方法で生じ易かった自艦Mの運動で生じるドップラー
効果による目標誤認識の問題を解決できる。
【0013】第2の実施例 図6は、本発明の第2の実施例の目標類識別装置におけ
る類識別処理部を示す図である。第2の実施例の目標類
識別装置の全体構成は、図1の第1の実施例と同様であ
るが、本実施例では第1の実施例の類識別処理部20と
は処理方法の異なる類識別処理部30が用いられてい
る。類識別処理30は、図5と同様の入力端子21とド
ップラー逆変換部22とを有し、図5とは異なる処理を
行う類似度計算部31を備えている。類似度計算部31
は(4)式で記述されている確率論的ニューラルネット
ワーク(PNN)を適用する構成とされている。類似度
計算部31の出力側には、第1の実施例と同様の接続で
目標選択部24及び表示部25が設けられ、メモリ26
が類似度計算部31に接続されている。
【0014】次に、本実施例の目標類識別装置の動作を
説明する。入力された目標信号である音源信号から、ラ
インの周波数の平均値f * 及び標準偏差σ * 等の特
徴情報と自艦Mの速度情報と目標方位情報とが、第1の
実施例と同様に、入力端子21から類識別処理30へ逐
次入力され、類識別処理30中のドップラー逆変換部2
2は、それら周波数の平均値f * 及び標準偏差σ *
に対してドップラー逆変換を施して自艦Mの運動による
ドップラー効果の影響を除去する。よって、自艦Mの運
動によるドップラー効果の影響が除去されたラインの周
波数の平均値fと標準偏差σが、類似度計算部31
に入力される。類似度計算部31では(7)式に基づく
探知信号s(f)を計算し、さらに、該探知信号s
(f)を所定の周波数刻みでサンプリングした場合の周
波数サンプルに対応する信号ベクトル(=[s
(f1 ),s(f2 ),…,s(fN )])を生成す
る。一方、予め自艦Mの運動によるドップラー効果の影
響が除れ、かつ(9)式に基づき計算されたカタログラ
インが、所定の周波数刻みでサンプリングされ、その周
波数サンプルに対応するカタログベクトル(=[c
(f1 ),c(f2 ),…,c(fN )])が、メモリ
26に格納されている。類似度計算部31は、カタログ
ベクトルと信号ベクトル間の類似度Aを(10)式
を用いて計算する。このとき、カタログベクトルと信
号ベクトルは、ノルム1となるように規格化する必要
がある。計算された類似度Aは、第1の実施例と同様に
目標選択部64に送られ、例えば類似度Aの上位10候
補に対応するカタログが、表示部25で表示される。以
上のように、本実施例においても第1の実施例と同様
に、探知した信号及び予め収集したカタログc(f)に
ドップラー逆変換を施すことにより、カタログデータと
探知信号から、自艦Mの運動によるドップラー効果を除
去できる。そのため、従来の方法で生じ易かった自艦の
運動で生じるドップラー効果による目標誤認識の問題を
解決できる。
【0015】第3の実施例 第1及び第2の実施例では、目標Tの運動によるドップ
ラー効果については考慮されていない。そのため、カタ
ログデータの各ラインの周波数幅dFは、目標の運動
によるドップラーの影響を考慮して広くしておく必要が
ある。ここで、例えば、目標信号に基づく周波数の平均
値f * 及び標準偏差σ * 対してドップラーの逆変換
を行う際に、目標Tの相対速度を複数個仮定しておき、
その仮定した相対速度に応じてそれぞれドップラー逆変
換を施すことで、カタログデータの各ラインの周波数幅
を広げるという悪影響を避けることができる。第3の実
施例は、目標の相対速度を複数個仮定しておき、その仮
定した相対速度に応じてそれぞれドップラー逆変換を施
す方法である。
【0016】図7は、本発明の第3の実施例の目標類識
別装置における類識別処理部40を示す図である。本実
施例の目標類識別装置は、音源の探知から目標の類識別
にいたる一連の流れを、図1と同様の構成のN個のセン
サ11−1〜11−Nと、FFT/整相処理部12と、
自動探知/追尾処理部13と、データ統合処理部14
と、特徴抽出処理15と、図1とは異なる類識別処理部
40とで行う構成である。類識別処理部40は、図1中
の特徴抽出処理部15からのラインの周波数の平均値f
* ,標準偏差値σ * 、自艦Mの速度情報、及び目標
方位情報を逐次入力する入力端子21を備え、この入力
端子21は第1のドップラー逆変換部41に接続されて
いる。ドップラー逆変換部41の出力は第2のドップ
ラー逆変換部42に接続されている。ドップラー逆変換
部41は特徴抽出処理部15の出力の周波数の平均値f
* 及び標準偏差値σ * に対してドップラー逆変換を
行い、自艦Mの運動によるドップラー効果の影響を取り
除く機能を有し、ドップラー逆変換部42は目標Tの相
対運動速度の仮定値に対応してドップラー逆変換を行
い、第4の平均周波数 **及び第4の標準偏差σ **
を出力する機能を有している。ドップラー逆変換部42
の出力は類似度計算部23に接続され、類似度計算部
23の出力側が目標選択部24に接続されている。類似
度計算部23はドップラー逆変換された平均値,標準偏
差値とカタログとを比較照合して類似度Aを計算する機
能を有し、目標選択部24は、類似度Aの上位候補を選
択する機能を有している。目標選択部24の出力は、類
似度が上位のカタログを表示する表示部25に接続され
ている。ドップラー逆変換部42には目標Tの相対運動
速度の仮定値を保存するメモリ43が接続され、類似度
計算部23には、カタログを保存するメモリ26が接続
されている。
【0017】次に、本実施例の目標自動類識別装置の動
作を説明する。入力された目標信号から、ラインの周波
数の平均値f * 及び標準偏差値σ * 等の特徴情報と
自艦Mの速度情報と目標方位情報とが、第1及び第2の
実施例と同様に、入力端子21から類識別処理40へ逐
次入力され、類識別処理40中のドップラー逆変換部4
1は、それら周波数の平均値f * 及び標準偏差値σ
* に対してドップラー逆変換を施して自艦Mの運動によ
るドップラー効果の影響を除去する。ドップラー逆変換
部42はドップラー逆変換部41の出力の平均値f
び標準偏差値σに対して、メモリ43に格納されてい
る複数種類の相対速度の仮定値を用いてドップラー逆変
換を施し、複数個の平均値f **及び標準偏差σ **
類似度計算部23に出力される。ここで、ドップラ逆変
換部42における逆変換は、次の(21)式及び(2
2)式が用いられる。 f **=f・(c0 −VT )/c0 または f **=f・c0 /(c0 +VT ) ・・・(21) σ **=σ・(c0 −VT )/c0 または σ **=σ・c0 /(c0 +VT ) ・・・(22) 但し、 VT ;目標Tの運動の目標方位ベクトルの方向成分の仮定値 この仮定値の変化範囲と個数は、カタログデータ収集時
に、探知時に目標の相対運動速度のとる範囲想定して
定めればよい。以降、第1または第2の実施例と同様の
処理が行われ、目標に対する類識別がおこなわれる。
【0018】以上のように、本実施例では、探知した信
号及び予め収集したカタログc(f)にドップラー逆変
換を施すことにより、カタログデータと探知信号から自
艦Mの運動によるドップラー効果を除去できる。さら
に、目標Tの運動速度を目標方位ベクトルの方向成分V
T で複数仮定し、ドップラー逆変換を施している。その
ため、自艦Mの運動にで生じるドップラー効果及び目標
Tの運動によるドップラー効果の影響を低減し、従来の
方法で生じ易かった目標誤認識の問題を解決できる。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。その変形例としては、例えば次のようなもの
がある。 (1) 第1、第2及び第3の実施において、目標T
からの目標信号から抽出された周波数の平均値f *
び標準偏差σ * の両方に基いてカタログc(f)と比
較しているが、標準偏差σ* に対応する類識別ではド
ップラー効果の影響が小さいので、標準偏差σ * に対
するドップラー逆変換は行わなくてもよい。 (2) 第3の実施例において、目標Tの運動の目標方
位ベクトルの方向成分の仮定値VT を複数設定して目標
Tの運動によるドップラー効果の影響を低減している
が、目標Tと自艦M間の相対速度に対し複数の仮定値を
設定してドップラー効果の影響を低減する方法も実現可
能である。第3の実施例では、2つのドップラー逆変換
部41,42を用いてドップラー逆変換を2段階で行っ
ていたが、目標Tと自艦M間相対速度に対し複数の仮定
値を設定すると、ドップラー逆変換部41での処理が不
要となる。この場合のドップラー逆変換は、次の(2
3)式及び(24)式が用いられる。
【0019】 f *** =f・(c0 −V・eT −VT )/c0 または f *** =f・c0 /(c0 +V・eT +VT ) ・・・(23) σ *** =σ・(c0 −V・eT −VT )/c0 または σ *** =σ・c0 /(c0 +V・eT +VT ) ・・・(24) 但し、 平均周波数 *** と標準偏差σ *** とが、カタログ
c(f)と比較される。
【0020】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
によれば、ラインから抽出された統計量の第1の平均周
波数f * または第1の平均周波数f * と第1の標準
偏差σ * との組に対して補正を行い、補正の結果得ら
れた第3の平均周波数fまたは第3の平均周波数f
と第3の標準偏差σとの組とカタログデータである第
2の平均周波数fc または第2の平均周波数fc と第2
の標準偏差σc の組とに対して比較を行って類識別を行
う。そのため、プラットフォームの運動によって生じる
ドップラー効果が少ない演算量で除去でき、目標に対す
る類識別の精度を向上できる。第2の発明によれば、統
計量の第1の平均周波数f * または第1の平均周波数
* と第1の標準偏差σ * の組に対して補正を行う
ので、少ない演算量でカタログデータを形成できる。し
かも、このカタログデータは、プラットフォームの運動
によって生じるドップラー効果が除去されたものとな
る。そのため、目標に対する類識別の精度を向上でき
る。第3の発明によれば、第1の発明における第3の平
均周波数fまたは第3の平均周波数fと第3の標準
偏差σとの組に対して目標の運動の目標方位ベクトル
の方向成分VT の仮定値に基づいて補正を施し、補正の
結果得られる第4の周波数f **または第4の周波数f
**と第4の標準偏差σ **との組と第2の周波数fc
または該第2の周波数fc と第2の標準偏差σc の組と
に対して比較するようにしている。そのため、目標の運
動によるドップラー効果の影響を少ない演算量で適確に
除去でき、第1の発明における目標に対する類識別の精
度をさらに向上できる。第4の発明によれば、プラット
フォームの運動ベクトルVと前記目標信号の探知方位ベ
クトルeT と前記目標の運動の目標方位ベクトルの方向
成分VT の仮定値と用いて、第3の平均周波数fまた
は第3の平均周波数fと第3の標準偏差σとの組を
補正しているので、第3の発明の効果に加え、補正の処
理工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発明の第1の実施例を示す目標自動類
識別装置の構成ブロック図である。
【図2】従来の目標自動類識別方法を示す図である。
【図3】カタログ照合処理の原理を示す説明図である。
【図4】第1の実施例の目標自動類識別方法の概念を説
明する図である。
【図5】図1中の類識別処理部を示す構成ブロック図で
ある。
【図6】本発明の第2の実施例の目標類識別装置におけ
る類識別処理部を示す図である。
【図7】本発明の第3の実施例の目標類識別装置におけ
る類識別処理部を示す図である。
【符号の説明】
11−1〜11−N センサ 12 FFT/整相処理
部 13 自動探知/追尾処
理部 14 データ統合処理部 15 特徴抽出処理部 20,30,40 類識別処理部 22,41,42 ドップラー逆変換
部 23,31 類似度計算部, 24 目標選択部 26,43 メモリ M 自艦 T 目標
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−282483(JP,A) 特開 平5−215852(JP,A) 特開 昭58−120333(JP,A) 特開 平4−64075(JP,A) 特開 平4−235372(JP,A) 特開 平8−211151(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 3/00 - 7/66 G01S 13/00 - 17/95

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 探知目標の放射する目標信号から1つま
    たは複数の狭帯域信号の第1の平均周波数f * または
    該第1の平均周波数f * と第1の該標準偏差σ *
    の組を求め、該第1の平均周波数f * または該第1の
    平均周波数f * と第1の標準偏差σ * との組と、予
    め収集したカタログデータである1つまたは複数の第2
    の平均周波数fc または該第2の平均周波数fc と第2
    の標準偏差σc との組との比較を行い、前記目標に対す
    る類識別を行う目標自動類識別方法において、 前記目標信号から周波数に関する極大点の時間的な連な
    りであるラインを抽出し、該ラインを構成する複数の
    ベントから前記第1の平均周波数f * または前記第1
    の平均周波数f * と第1の標準偏差σ * との組を求
    め、該第1の平均周波数f * または該第1の平均周波
    数f * と第1の標準偏差σ * との組に対して(1)
    式及び(2)式を用いて補正を行い、補正の結果得られ
    た第3の平均周波数fまたは該第3の平均周波数f
    と第3の標準偏差σとの組と、前記第2の平均周波数
    c または前記第2の平均周波数fc と第2の標準偏差
    σc との組とに対して比較を行うことを特徴とする目標
    自動類識別方法。 【数1】
  2. 【請求項2】 前記第2の平均周波数fc または前記該
    第2の平均周波数fc と第2の標準偏差σc との組は、
    カタログデータ収集時に収集目的の目標の放射する目標
    信号から抽出した前記第1の平均周波数f * または前
    記第1の平均周波数f * と第1の標準偏差σ * との
    組に対して(1)式及び(2)式を用いて補正を行い、
    前記プラットフォームの運動によるドップラー効果の影
    響を除去した前記第3の平均周波数fまたは前記第3
    の平均周波数fと第3の標準偏差σとの組であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の目標自動類識別方法。
  3. 【請求項3】 前記目標の運動のとる範囲を想定し該範
    囲から該目標の運動の目標方位ベクトルの方向成分VT
    の仮定値を設定し、前記第3の平均周波数fまたは前
    記第3の平均周波数fと第3の標準偏差σとの組に
    対し、該仮定値を用いた(3)式及び(4)式の補正を
    施し、該補正の結果得られる第4の平均周波数f **
    たは該第4の平均周波数f **と第4の標準偏差σ **
    との組と、前記第2の平均周波数fc または前記第2の
    平均周波数fc と第2の標準偏差σc との組とに対して
    前記比較を行うことを特徴とする請求項1記載の目標自
    動類識別方法。 【数2】
  4. 【請求項4】 前記目標の運動のとる範囲を想定し該範
    囲から該目標の運動の目標方位ベクトルの方向成分VT
    の仮定値を設定し、前記第3の平均周波数fまたは前
    記第3の平均周波数fと第3の標準偏差σとの組に
    対し、前記プラットフォームの運動ベクトルVと前記目
    標信号の探知方位ベクトルeT と前記方向成分VT の仮
    定値とに基づいて(5)式及び(6)式の補正を施し、
    該補正の結果得られる第5の平均周波数f *** または
    該第5の平均周波数f *** と第5の標準偏差σ ***
    との組と、前記第2の平均周波数fc または前記第2の
    平均周波数fc と第2の標準偏差σc との組とに対して
    前記比較を行うことを特徴とする請求項1記載の目標自
    動類識別方法。 【数3】
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