JP3676283B2 - パルス列検出装置及びパルス列検出方法 - Google Patents
パルス列検出装置及びパルス列検出方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の信号源から発振された複数のパルス列を検出するパルス列検出装置及びパルス列検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は例えば特公昭６２−２６６０３号公報に示された従来のパルス列検出装置を示す構成図であり、図において、１は複数の信号源から発振された複数のパルス列の各受信パルスの到着時間ｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮを入力する入力端子、２１〜２Ｋは受信パルスの到着時間ｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮを参照して、すべてのパルスペア（ｔｎ，ｔｍ）のパルス間隔ｔｍ−ｔｎを算出するとともに、その算出したパルス間隔ｔｍ−ｔｎのうち、予め設定されたパルス繰り返し間隔（以下、ＰＲＩと称する）の細分区間（以下、ＰＲＩビンと称する）に属するパルス間隔ｔｍ−ｔｎを検出する単純ＰＲＩフィルタである。ただし、ｍ＝２，・・・，Ｎ、ｎ＝１，・・・，Ｎ−１である。
【０００３】
３１〜３Ｋは単純ＰＲＩフィルタ２１〜２Ｋにより検出されたパルス間隔ｔｍ−ｔｎを構成する受信パルスの到着時間ｔｍに基づいて複素三角関数の演算を行う複素三角関数演算器、４１〜４Ｋは複素三角関数演算器３１〜３Ｋの演算結果の総和を求める複素加算器である。
【０００４】
次に動作について説明する。
従来のパルス列検出装置は、信号源毎のパルス列をＰＲＩの違いに基づいて検出するために、複素三角関数の和を観測時間全体に亘ってとるようにしている。最初に、パルス列検出装置の基本原理を説明する。なお、当該基本原理は”パルス繰り返し間隔推定のための新手法”，昭和５８年度電子情報通信学会情報 システム部門全国大会に示されているＰＲＩ変換と呼ばれる方法に相当する。
【０００５】
まず、受信パルスの到着時間をｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮとして、次に示すように、入力パルス列をデルタ関数の和で表現する。
【数１】
ここで、ＰＲＩ変換とは、式（１）の入力パルス列ｇ（ｔ）が次式によって変換されることである。
【数２】
【０００６】
ＰＲＩ変換後の関数Ｄ（τ）はＰＲＩ軸（変数τ）上での関数であり、式（２）は式（１）の入力パルス列ｇ（ｔ）に対しては以下のような形になる。
【数３】
ここで、式（３）の右辺の複素三角関数の項がない式は、入力パルス列ｇ（ｔ）の自己相関関数である。入力パルス列の自己相関関数では、含まれる信号源のＰＲＩの位置に鋭いピークが現れるが、ＰＲＩの整数倍の位置（分数調波）にも同じようなピークが現れて、ＰＲＩの検出を困難にするのに対し、ＰＲＩ変換では、分数調波が抑圧されて、ピークの位置からＰＲＩが検出できるようになる。
【０００７】
ところで、式（３）のＰＲＩ変換は連続時間の表現であるが、実際の装置として実現する場合には、離散時間での取り扱いになる。ＰＲＩ変換を離散化するには、ＰＲＩ軸を細分化して複数のＰＲＩビンに分ける必要がある。
ＰＲＩビンの幅をΔτ、ｋ番目のＰＲＩビンの中心ＰＲＩをτｋ＝（ｋ−１／２）Δτとすると、ｋ番目のＰＲＩビンに対応する離散ＰＲＩ変換の値は次式で定義される。
【数４】
この離散ＰＲＩ変換の値を求めるのが図９のパルス列検出装置である。
【０００８】
以下、図９のパルス列検出装置の動作を具体的に説明する。
まず、入力端子１が複数の信号源から発振された複数のパルス列の各受信パルスの到着時間ｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮを入力すると、単純ＰＲＩフィルタ２１〜２Ｋは、受信パルスの到着時間ｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮを参照して、すべてのパルスペア（ｔｎ，ｔｍ）のパルス間隔ｔｍ−ｔｎを算出する。そして、その算出したパルス間隔ｔｍ−ｔｎのうち、予め設定されたＰＲＩビンに属するパルス間隔ｔｍ−ｔｎを検出する。
【０００９】
例えば、ｋ番目の単純ＰＲＩフィルタ２ｋは、すべてのパルスペア（ｔｎ，ｔｍ）のパルス間隔ｔｍ−ｔｎの中で、ｋ番目のＰＲＩビンに合致するパルス間隔ｔｍ−ｔｎを構成する受信パルスの到着時間ｔｍのみを通過させる。即ち、τｋ−Δτ／２＜ｔｍ−ｔｎ≦τｋ＋Δτ／２を満足する受信パルスの到着時間ｔｍのみを通過させる。
【００１０】
複素三角関数演算器３１〜３Ｋは、単純ＰＲＩフィルタ２１〜２Ｋから受信パルスの到着時間ｔｍを受けると、その到着時間ｔｍに基づいて複素三角関数ｅｘｐ（２πｉｔｍ／τｋ）の演算を行う。
複素加算器４１〜４Ｋは、下記に示すように、複素三角関数演算器３１〜３Ｋの演算結果の総和を求める。
【数５】
そして、複素加算器４１〜４Ｋは、演算結果の総和値が所定の閾値より大きい場合、パルス列の検出信号を出力する。
【００１１】
ここで、図１０及び図１１は従来のパルス列検出装置の検出結果を示す説明図である。ただし、入力パルス列は図５に示すような３つの信号源（図中のＡ，Ｂ，Ｃ）からのパルス列の重なり合った複合パルス列であるとする。
図５に示すように、信号源のうちＡとＢは、全観測時間の一部でしかパルスを受信できておらず、特にＢは非常に短い時間である。このような入力パルス列に対しても、ＰＲＩに全く揺らぎがなければ、図１０に示すように離散ＰＲＩ変換の絶対値のグラフには３つの信号源に対応して、それらのＰＲＩの位置に鋭いピークが現れるため、容易にパルス列を検出することができる。
一方、ＰＲＩが１０％程度揺らいでいる場合には、図１１に示すように、ＰＲＩの位置のピークレベルが減少してノイズが増大し、パルス列の検出が困難になる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来のパルス列検出装置は以上のように構成されているので、受信パルス列に含まれる信号源のパルス列が短くて、ＰＲＩに揺らぎが含まれている場合には、ＰＲＩの位置のピークレベルが減少してノイズが増大し、パルス列の検出が困難になる課題があった。
【００１３】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、受信パルス列に含まれる信号源のパルス列が短くて、ＰＲＩに揺らぎが含まれている場合でも、精度よくパルス列を検出することができるパルス列検出装置及びパルス列検出方法を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るパルス列検出装置は、検出手段により検出されたパルス間隔を構成する受信パルスの到着時間に基づいて、時間と共に移動する移動窓内で複素三角関数の移動和を算出する移動和算出手段を設けたものである。
【００１５】
この発明に係るパルス列検出装置は、移動和算出手段がパルス繰り返し間隔に比例する幅を有する移動窓を用いるようにしたものである。
【００１６】
この発明に係るパルス列検出装置は、検出手段がパルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出する際、その細分区間の幅を想定される揺らぎ幅に応じて設定するようにしたものである。
【００１７】
この発明に係るパルス列検出装置は、比較手段が移動窓内のパルスの個数を計数し、そのパルスの個数に応じて閾値を設定するようにしたものである。
【００１８】
この発明に係るパルス列検出装置は、検出手段がＰＲＩフィルタを用いてパルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出するようにしたものである。
【００１９】
この発明に係るパルス列検出方法は、パルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を構成する受信パルスの到着時間に基づいて、時間と共に移動する移動窓内で複素三角関数の移動和を算出するようにしたものである。
【００２０】
この発明に係るパルス列検出方法は、パルス繰り返し間隔に比例する幅を有する移動窓を用いるようにしたものである。
【００２１】
この発明に係るパルス列検出方法は、パルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出する際、その細分区間の幅を想定される揺らぎ幅に応じて設定するようにしたものである。
【００２２】
この発明に係るパルス列検出方法は、移動窓内のパルスの個数を計数し、そのパルスの個数に応じて閾値を設定するようにしたものである。
【００２３】
この発明に係るパルス列検出方法は、ＰＲＩフィルタを用いてパルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出するようにしたものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるパルス列検出装置を示す構成図であり、図において、１１は複数の信号源から発振された複数のパルス列の各受信パルスの到着時間ｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮを入力する入力端子、１２１〜１２Ｋは受信パルスの到着時間ｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮを参照して、すべてのパルスペア（ｔｎ，ｔｍ）のパルス間隔ｔｍ−ｔｎを算出するとともに、その算出したパルス間隔ｔｍ−ｔｎのうち、予め設定されたＰＲＩのＰＲＩビンに属するパルス間隔ｔｍ−ｔｎを検出する単純ＰＲＩフィルタ（パルス間隔算出手段、検出手段）である。ただし、ｍ＝２，・・・，Ｎ、ｎ＝１，・・・，Ｎ−１である。
【００２５】
１３１〜１３Ｋは単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋにより検出されたパルス間隔ｔｍ−ｔｎを構成する受信パルスの到着時間ｔｍに基づいて複素三角関数の演算を行う複素三角関数演算器、１４１〜１４Ｋは時間と共に移動する移動窓内で複素三角関数の移動和を算出する移動窓型複素加算器である。なお、複素三角関数演算器１３１〜１３Ｋ及び移動窓型複素加算器１４１〜１４Ｋから移動和算出手段が構成されている。
１５１〜１５Ｋは移動窓型複素加算器１４１〜１４Ｋにより算出された移動和の絶対値が所定の閾値より大きいときパルス列の検出信号を出力する閾値処理部（比較手段）、１６１〜１６Ｋは出力端子である。
図２はこの発明の実施の形態１によるパルス列検出方法を示すフローチャートである。
【００２６】
次に動作について説明する。
まず、入力端子１１が複数の信号源から発振された複数のパルス列の各受信パルスの到着時間ｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮを入力すると、単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋは、受信パルスの到着時間ｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮを参照して、すべてのパルスペア（ｔｎ，ｔｍ）のパルス間隔ｔｍ−ｔｎを算出する（ステップＳＴ１）。そして、その算出したパルス間隔ｔｍ−ｔｎのうち、予め設定されたＰＲＩビンに属するパルス間隔ｔｍ−ｔｎを検出する（ステップＳＴ２）。
【００２７】
例えば、ｋ番目の単純ＰＲＩフィルタ１２ｋは、すべてのパルスペア（ｔｎ，ｔｍ）のパルス間隔ｔｍ−ｔｎの中で、ｋ番目のＰＲＩビンに合致するパルス間隔ｔｍ−ｔｎを構成する受信パルスの到着時間ｔｍのみを通過させる。即ち、τｋ−Δτ／２＜ｔｍ−ｔｎ≦τｋ＋Δτ／２を満足する受信パルスの到着時間ｔｍのみを通過させる。
【００２８】
複素三角関数演算器１３１〜１３Ｋは、単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋから受信パルスの到着時間ｔｍを受けると、その到着時間ｔｍに基づいて複素三角関数ｅｘｐ（２πｉｔｍ／τｋ）の演算を行う（ステップＳＴ３）。
移動窓型複素加算器１４１〜１４Ｋは、下記に示すように、時間と共に移動する移動窓［ｔ−ντｋ，ｔ＋ντｋ］内で複素三角関数の移動和Ｄｋ（ｔ）を算出する（ステップＳＴ４）。ただし、νは比例定数である。
【数６】
【００２９】
閾値処理部１５１〜１５Ｋは、移動窓型複素加算器１４１〜１４Ｋが移動和Ｄｋ（ｔ）を算出すると、その移動和の絶対値｜Ｄｋ（ｔ）｜と予め設定されている閾値Ａｋを比較し、その絶対値｜Ｄｋ（ｔ）｜が閾値Ａｋより大きいときパルス列の検出信号を出力する（ステップＳＴ５）。
ここで、閾値Ａｋとしては、ランダムに到着するパルス列を処理した場合の｜Ｄｋ（ｔ）｜の平均レベル（２乗平均値の平方根）のγ倍を用いる。このγの値は、３−σルールにより、３程度の値に設定する。
【００３０】
なお、ランダムに到着するパルス列を処理した場合の｜Ｄｋ（ｔ）｜の２乗平均値の平方根は、移動窓の幅をＴ、ＰＲＩビンの幅をｂとすれば、次のように近似することができる。
【数７】
この場合、Ｔ＝ντｋ，ｂ＝Δτであるから、閾値Ａｋは次のようになる。
【数８】
【００３１】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋにより検出されたパルス間隔ｔｍ−ｔｎを構成する受信パルスの到着時間ｔｍに基づいて、時間と共に移動する移動窓内で複素三角関数の移動和を算出するように構成したので、受信パルス列に含まれる信号源のパルス列が短くて、ＰＲＩに揺らぎが含まれている場合でも、精度よくパルス列を検出することができる効果を奏する。
また、移動窓の幅をパルス繰り返し間隔に比例させるようにしているので、種々のパルス繰り返し間隔に対して同等な品質での検出が可能になる効果がある。
【００３２】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋが予め設定されたＰＲＩビンに属するパルス間隔ｔｍ−ｔｎを検出する際、すべてのＰＲＩビンが同一幅であるものとしてパルス間隔ｔｍ−ｔｎを検出するものについて示したが、すべてのＰＲＩビンの幅を想定される揺らぎ幅に応じて設定するようにしてもよい。
【００３３】
即ち、信号源のＰＲＩに大きな揺らぎがある場合には（例えば、１０％程度の揺らぎ）、同一の信号源のパルスが複数のＰＲＩビンに枝分かれしてピーク値が低下する。このように大きな揺らぎがある場合は、図３に示すように、ＰＲＩビンの幅を想定される揺らぎの幅に合わせて広げたものを用いればよい。
この場合でも、各ＰＲＩビンの中心ＰＲＩは分解能の要求を満足させるように設定するから、ＰＲＩビンはオーバーラップすることになる。
【００３４】
想定される揺らぎがＰＲＩに比例するものとしたときには、ｋ番目のＰＲＩビンの幅はｂｋ＝２ετｋ（εは揺らぎの大きさを表わす定数）とする。この場合、ランダムに到着するパルス列を処理した場合の｜Ｄｋ（ｔ）｜の２乗平均値の平方根は、次のように近似することができる。
【数９】
したがって、閾値Ａｋは次のようになる。
【数１０】
閾値処理部１５１〜１５Ｋが上記の閾値Ａｋを使用することにより、信号源のＰＲＩに大きな揺らぎがある場合でも、精度よくパルス列を検出することができる効果を奏する。
【００３５】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３によるパルス列検出装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
１７１〜１７Ｋは移動窓内のパルスの個数を計数し、そのパルスの個数に応じて閾値Ａｋを設定する移動窓型加算器（比較手段）である。
【００３６】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１，２では、閾値処理部１５１〜１５Ｋが予め設定されている閾値Ａｋを用いて移動和の絶対値｜Ｄｋ（ｔ）｜と比較する処理を実施するものについて示したが、移動窓型加算器１７１〜１７Ｋが移動窓内のパルスの個数を計数し、そのパルスの個数に応じて閾値Ａｋを設定するようにしてもよい。
【００３７】
即ち、移動窓型加算器１７１〜１７Ｋは、次のようにして、移動窓内のパルスの個数Ｎｋ（ｔ）をカウントする。
【数１１】
この場合には、ランダムに到着するパルス列を処理した場合の｜Ｄｋ（ｔ）｜の２乗平均値の平方根は、次のように近似することができる。
【数１２】
したがって、閾値Ａｋは次のようになる。
【数１３】
閾値処理部１５１〜１５Ｋが上記の閾値Ａｋを使用することにより、更に精度よくパルス列を検出することができる効果を奏する。
【００３８】
ここで、図５は入力パルス列を示す説明図であり、入力パルス列は３つの信号源（図中のＡ，Ｂ，Ｃ）からのパルス列の重なり合った複合パルス列である。何れの信号源もＰＲＩに１０％の揺らぎがあり、１０％のパルス抜けが生じているものとし、信号源のうちＡとＢは全パルス列の長さに比べると短いパルス列からなるものとする。
この実施の形態３のパルス検出装置に上記入力パルス列を適用すると、移動窓型複素加算器１４１〜１４Ｋの出力の絶対値｜Ｄｋ（ｔ）｜は図６のようになる。また、移動窓型加算器１７１〜１７Ｋにより設定された閾値Ａｋは図７のようになる。
そして、閾値処理部１５１〜１５Ｋでは、絶対値｜Ｄｋ（ｔ）｜と閾値Ａｋが比較され、出力端子１６１〜１６Ｋから出力される検出信号は図８のようになる。
【００３９】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋが２つのパルスが該当するパルス幅を持っていることを条件にして、通過を許可する受信パルスの到着時間ｔｍを決定するものについて示したが、さらに条件を厳しくして、３つのパルス、もしくは、それ以上のパルスが等間隔に該当するパルス幅を持っている場合に限り、受信パルスの到着時間ｔｍを通過させるようにしてもよい。即ち、ＰＲＩフィルタを用いて予め設定されたＰＲＩのＰＲＩビンに属するパルス間隔ｔｍ−ｔｎを検出するようにしてもよい。
これにより、更に精度よくパルス列を検出することができる効果を奏する。
【００４０】
実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋ又はＰＲＩフィルタが受信パルスの到着時間ｔｍを通過させて、複素三角関数演算器１３１〜１３Ｋが複素三角関数ｅｘｐ（２πｉｔｍ／τｋ）の演算を行うものについて示したが、これに限るものではなく、例えば、単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋ又はＰＲＩフィルタが受信パルスの到着時間ｔｎを通過させて、複素三角関数演算器１３１〜１３Ｋが複素三角関数ｅｘｐ（２πｉｔｎ／τｋ）の演算を行うようにしてもよい。
【００４１】
また、単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋ又はＰＲＩフィルタが受信パルスの到着時間ｔｍ，ｔｎを通過させて、複素三角関数演算器１３１〜１３Ｋが複素三角関数ｅｘｐ（２πｉｔｍ／（ｔｍ−ｔｎ））又はｅｘｐ（２πｉｔｎ／（ｔｍ−ｔｎ））の演算を行うようにしてもよい。
さらに、上記複素三角関数の複素共役を演算するようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、検出手段により検出されたパルス間隔を構成する受信パルスの到着時間に基づいて、時間と共に移動する移動窓内で複素三角関数の移動和を算出する移動和算出手段を設けるように構成したので、受信パルス列に含まれる信号源のパルス列が短くて、パルス繰り返し間隔に揺らぎが含まれている場合でも、精度よくパルス列を検出することができる効果がある。
【００４３】
この発明によれば、移動和算出手段がパルス繰り返し間隔に比例する幅を有する移動窓を用いるように構成したので、種々のパルス繰り返し間隔に対して同等な品質での検出が可能になる効果がある。
【００４４】
この発明によれば、検出手段がパルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出する際、その細分区間の幅を想定される揺らぎ幅に応じて設定するように構成したので、パルス列の検出精度を高めることができる効果がある。
【００４５】
この発明によれば、比較手段が移動窓内のパルスの個数を計数し、そのパルスの個数に応じて閾値を設定するように構成したので、パルス列の検出精度を高めることができる効果がある。
【００４６】
この発明によれば、検出手段がＰＲＩフィルタを用いてパルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出するように構成したので、パルス列の検出精度を高めることができる効果がある。
【００４７】
この発明によれば、パルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を構成する受信パルスの到着時間に基づいて、時間と共に移動する移動窓内で複素三角関数の移動和を算出するように構成したので、受信パルス列に含まれる信号源のパルス列が短くて、パルス繰り返し間隔に揺らぎが含まれている場合でも、精度よくパルス列を検出することができる効果がある。
【００４８】
この発明によれば、パルス繰り返し間隔に比例する幅を有する移動窓を用いるように構成したので、種々のパルス繰り返し間隔に対して同等な品質での検出が可能になる効果がある。
【００４９】
この発明によれば、パルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出する際、その細分区間の幅を想定される揺らぎ幅に応じて設定するように構成したので、パルス列の検出精度を高めることができる効果がある。
【００５０】
この発明によれば、移動窓内のパルスの個数を計数し、そのパルスの個数に応じて閾値を設定するように構成したので、パルス列の検出精度を高めることができる効果がある。
【００５１】
この発明によれば、ＰＲＩフィルタを用いてパルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出するように構成したので、パルス列の検出精度を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるパルス列検出装置を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるパルス列検出方法を示すフローチャートである。
【図３】 ＰＲＩビンの幅を示す説明図である。
【図４】 この発明の実施の形態３によるパルス列検出装置を示す構成図である。
【図５】 入力パルス列を示す説明図である。
【図６】 移動窓型複素加算器の出力の絶対値を示す説明図である。
【図７】 移動窓型加算器により設定された閾値を示す説明図である。
【図８】 出力端子から出力される検出信号を示す説明図である。
【図９】 従来のパルス列検出装置を示す構成図である。
【図１０】 従来のパルス列検出装置の検出結果を示す説明図である。
【図１１】 従来のパルス列検出装置の検出結果を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 入力端子、１２１〜１２Ｋ 単純ＰＲＩフィルタ（パルス間隔算出手段、検出手段）、１３１〜１３Ｋ 複素三角関数演算器（移動和算出手段）、１４１〜１４Ｋ 移動窓型複素加算器（移動和算出手段）、１５１〜１５Ｋ 閾値処理部（比較手段）、１６１〜１６Ｋ 出力端子、１７１〜１７Ｋ 移動窓型加算器（比較手段）。
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の信号源から発振された複数のパルス列を検出するパルス列検出装置及びパルス列検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は例えば特公昭６２−２６６０３号公報に示された従来のパルス列検出装置を示す構成図であり、図において、１は複数の信号源から発振された複数のパルス列の各受信パルスの到着時間ｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮを入力する入力端子、２１〜２Ｋは受信パルスの到着時間ｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮを参照して、すべてのパルスペア（ｔｎ，ｔｍ）のパルス間隔ｔｍ−ｔｎを算出するとともに、その算出したパルス間隔ｔｍ−ｔｎのうち、予め設定されたパルス繰り返し間隔（以下、ＰＲＩと称する）の細分区間（以下、ＰＲＩビンと称する）に属するパルス間隔ｔｍ−ｔｎを検出する単純ＰＲＩフィルタである。ただし、ｍ＝２，・・・，Ｎ、ｎ＝１，・・・，Ｎ−１である。
【０００３】
３１〜３Ｋは単純ＰＲＩフィルタ２１〜２Ｋにより検出されたパルス間隔ｔｍ−ｔｎを構成する受信パルスの到着時間ｔｍに基づいて複素三角関数の演算を行う複素三角関数演算器、４１〜４Ｋは複素三角関数演算器３１〜３Ｋの演算結果の総和を求める複素加算器である。
【０００４】
次に動作について説明する。
従来のパルス列検出装置は、信号源毎のパルス列をＰＲＩの違いに基づいて検出するために、複素三角関数の和を観測時間全体に亘ってとるようにしている。最初に、パルス列検出装置の基本原理を説明する。なお、当該基本原理は”パルス繰り返し間隔推定のための新手法”，昭和５８年度電子情報通信学会情報 システム部門全国大会に示されているＰＲＩ変換と呼ばれる方法に相当する。
【０００５】
まず、受信パルスの到着時間をｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮとして、次に示すように、入力パルス列をデルタ関数の和で表現する。
【数１】
【数２】
ＰＲＩ変換後の関数Ｄ（τ）はＰＲＩ軸（変数τ）上での関数であり、式（２）は式（１）の入力パルス列ｇ（ｔ）に対しては以下のような形になる。
【数３】
【０００７】
ところで、式（３）のＰＲＩ変換は連続時間の表現であるが、実際の装置として実現する場合には、離散時間での取り扱いになる。ＰＲＩ変換を離散化するには、ＰＲＩ軸を細分化して複数のＰＲＩビンに分ける必要がある。
ＰＲＩビンの幅をΔτ、ｋ番目のＰＲＩビンの中心ＰＲＩをτｋ＝（ｋ−１／２）Δτとすると、ｋ番目のＰＲＩビンに対応する離散ＰＲＩ変換の値は次式で定義される。
【数４】
【０００８】
以下、図９のパルス列検出装置の動作を具体的に説明する。
まず、入力端子１が複数の信号源から発振された複数のパルス列の各受信パルスの到着時間ｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮを入力すると、単純ＰＲＩフィルタ２１〜２Ｋは、受信パルスの到着時間ｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮを参照して、すべてのパルスペア（ｔｎ，ｔｍ）のパルス間隔ｔｍ−ｔｎを算出する。そして、その算出したパルス間隔ｔｍ−ｔｎのうち、予め設定されたＰＲＩビンに属するパルス間隔ｔｍ−ｔｎを検出する。
【０００９】
例えば、ｋ番目の単純ＰＲＩフィルタ２ｋは、すべてのパルスペア（ｔｎ，ｔｍ）のパルス間隔ｔｍ−ｔｎの中で、ｋ番目のＰＲＩビンに合致するパルス間隔ｔｍ−ｔｎを構成する受信パルスの到着時間ｔｍのみを通過させる。即ち、τｋ−Δτ／２＜ｔｍ−ｔｎ≦τｋ＋Δτ／２を満足する受信パルスの到着時間ｔｍのみを通過させる。
【００１０】
複素三角関数演算器３１〜３Ｋは、単純ＰＲＩフィルタ２１〜２Ｋから受信パルスの到着時間ｔｍを受けると、その到着時間ｔｍに基づいて複素三角関数ｅｘｐ（２πｉｔｍ／τｋ）の演算を行う。
複素加算器４１〜４Ｋは、下記に示すように、複素三角関数演算器３１〜３Ｋの演算結果の総和を求める。
【数５】
【００１１】
ここで、図１０及び図１１は従来のパルス列検出装置の検出結果を示す説明図である。ただし、入力パルス列は図５に示すような３つの信号源（図中のＡ，Ｂ，Ｃ）からのパルス列の重なり合った複合パルス列であるとする。
図５に示すように、信号源のうちＡとＢは、全観測時間の一部でしかパルスを受信できておらず、特にＢは非常に短い時間である。このような入力パルス列に対しても、ＰＲＩに全く揺らぎがなければ、図１０に示すように離散ＰＲＩ変換の絶対値のグラフには３つの信号源に対応して、それらのＰＲＩの位置に鋭いピークが現れるため、容易にパルス列を検出することができる。
一方、ＰＲＩが１０％程度揺らいでいる場合には、図１１に示すように、ＰＲＩの位置のピークレベルが減少してノイズが増大し、パルス列の検出が困難になる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来のパルス列検出装置は以上のように構成されているので、受信パルス列に含まれる信号源のパルス列が短くて、ＰＲＩに揺らぎが含まれている場合には、ＰＲＩの位置のピークレベルが減少してノイズが増大し、パルス列の検出が困難になる課題があった。
【００１３】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、受信パルス列に含まれる信号源のパルス列が短くて、ＰＲＩに揺らぎが含まれている場合でも、精度よくパルス列を検出することができるパルス列検出装置及びパルス列検出方法を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るパルス列検出装置は、検出手段により検出されたパルス間隔を構成する受信パルスの到着時間に基づいて、時間と共に移動する移動窓内で複素三角関数の移動和を算出する移動和算出手段を設けたものである。
【００１５】
この発明に係るパルス列検出装置は、移動和算出手段がパルス繰り返し間隔に比例する幅を有する移動窓を用いるようにしたものである。
【００１６】
この発明に係るパルス列検出装置は、検出手段がパルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出する際、その細分区間の幅を想定される揺らぎ幅に応じて設定するようにしたものである。
【００１７】
この発明に係るパルス列検出装置は、比較手段が移動窓内のパルスの個数を計数し、そのパルスの個数に応じて閾値を設定するようにしたものである。
【００１８】
この発明に係るパルス列検出装置は、検出手段がＰＲＩフィルタを用いてパルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出するようにしたものである。
【００１９】
この発明に係るパルス列検出方法は、パルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を構成する受信パルスの到着時間に基づいて、時間と共に移動する移動窓内で複素三角関数の移動和を算出するようにしたものである。
【００２０】
この発明に係るパルス列検出方法は、パルス繰り返し間隔に比例する幅を有する移動窓を用いるようにしたものである。
【００２１】
この発明に係るパルス列検出方法は、パルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出する際、その細分区間の幅を想定される揺らぎ幅に応じて設定するようにしたものである。
【００２２】
この発明に係るパルス列検出方法は、移動窓内のパルスの個数を計数し、そのパルスの個数に応じて閾値を設定するようにしたものである。
【００２３】
この発明に係るパルス列検出方法は、ＰＲＩフィルタを用いてパルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出するようにしたものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるパルス列検出装置を示す構成図であり、図において、１１は複数の信号源から発振された複数のパルス列の各受信パルスの到着時間ｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮを入力する入力端子、１２１〜１２Ｋは受信パルスの到着時間ｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮを参照して、すべてのパルスペア（ｔｎ，ｔｍ）のパルス間隔ｔｍ−ｔｎを算出するとともに、その算出したパルス間隔ｔｍ−ｔｎのうち、予め設定されたＰＲＩのＰＲＩビンに属するパルス間隔ｔｍ−ｔｎを検出する単純ＰＲＩフィルタ（パルス間隔算出手段、検出手段）である。ただし、ｍ＝２，・・・，Ｎ、ｎ＝１，・・・，Ｎ−１である。
【００２５】
１３１〜１３Ｋは単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋにより検出されたパルス間隔ｔｍ−ｔｎを構成する受信パルスの到着時間ｔｍに基づいて複素三角関数の演算を行う複素三角関数演算器、１４１〜１４Ｋは時間と共に移動する移動窓内で複素三角関数の移動和を算出する移動窓型複素加算器である。なお、複素三角関数演算器１３１〜１３Ｋ及び移動窓型複素加算器１４１〜１４Ｋから移動和算出手段が構成されている。
１５１〜１５Ｋは移動窓型複素加算器１４１〜１４Ｋにより算出された移動和の絶対値が所定の閾値より大きいときパルス列の検出信号を出力する閾値処理部（比較手段）、１６１〜１６Ｋは出力端子である。
図２はこの発明の実施の形態１によるパルス列検出方法を示すフローチャートである。
【００２６】
次に動作について説明する。
まず、入力端子１１が複数の信号源から発振された複数のパルス列の各受信パルスの到着時間ｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮを入力すると、単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋは、受信パルスの到着時間ｔ１，ｔ２，・・・，ｔＮを参照して、すべてのパルスペア（ｔｎ，ｔｍ）のパルス間隔ｔｍ−ｔｎを算出する（ステップＳＴ１）。そして、その算出したパルス間隔ｔｍ−ｔｎのうち、予め設定されたＰＲＩビンに属するパルス間隔ｔｍ−ｔｎを検出する（ステップＳＴ２）。
【００２７】
例えば、ｋ番目の単純ＰＲＩフィルタ１２ｋは、すべてのパルスペア（ｔｎ，ｔｍ）のパルス間隔ｔｍ−ｔｎの中で、ｋ番目のＰＲＩビンに合致するパルス間隔ｔｍ−ｔｎを構成する受信パルスの到着時間ｔｍのみを通過させる。即ち、τｋ−Δτ／２＜ｔｍ−ｔｎ≦τｋ＋Δτ／２を満足する受信パルスの到着時間ｔｍのみを通過させる。
【００２８】
複素三角関数演算器１３１〜１３Ｋは、単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋから受信パルスの到着時間ｔｍを受けると、その到着時間ｔｍに基づいて複素三角関数ｅｘｐ（２πｉｔｍ／τｋ）の演算を行う（ステップＳＴ３）。
移動窓型複素加算器１４１〜１４Ｋは、下記に示すように、時間と共に移動する移動窓［ｔ−ντｋ，ｔ＋ντｋ］内で複素三角関数の移動和Ｄｋ（ｔ）を算出する（ステップＳＴ４）。ただし、νは比例定数である。
【数６】
閾値処理部１５１〜１５Ｋは、移動窓型複素加算器１４１〜１４Ｋが移動和Ｄｋ（ｔ）を算出すると、その移動和の絶対値｜Ｄｋ（ｔ）｜と予め設定されている閾値Ａｋを比較し、その絶対値｜Ｄｋ（ｔ）｜が閾値Ａｋより大きいときパルス列の検出信号を出力する（ステップＳＴ５）。
ここで、閾値Ａｋとしては、ランダムに到着するパルス列を処理した場合の｜Ｄｋ（ｔ）｜の平均レベル（２乗平均値の平方根）のγ倍を用いる。このγの値は、３−σルールにより、３程度の値に設定する。
【００３０】
なお、ランダムに到着するパルス列を処理した場合の｜Ｄｋ（ｔ）｜の２乗平均値の平方根は、移動窓の幅をＴ、ＰＲＩビンの幅をｂとすれば、次のように近似することができる。
【数７】
【数８】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋにより検出されたパルス間隔ｔｍ−ｔｎを構成する受信パルスの到着時間ｔｍに基づいて、時間と共に移動する移動窓内で複素三角関数の移動和を算出するように構成したので、受信パルス列に含まれる信号源のパルス列が短くて、ＰＲＩに揺らぎが含まれている場合でも、精度よくパルス列を検出することができる効果を奏する。
また、移動窓の幅をパルス繰り返し間隔に比例させるようにしているので、種々のパルス繰り返し間隔に対して同等な品質での検出が可能になる効果がある。
【００３２】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋが予め設定されたＰＲＩビンに属するパルス間隔ｔｍ−ｔｎを検出する際、すべてのＰＲＩビンが同一幅であるものとしてパルス間隔ｔｍ−ｔｎを検出するものについて示したが、すべてのＰＲＩビンの幅を想定される揺らぎ幅に応じて設定するようにしてもよい。
【００３３】
即ち、信号源のＰＲＩに大きな揺らぎがある場合には（例えば、１０％程度の揺らぎ）、同一の信号源のパルスが複数のＰＲＩビンに枝分かれしてピーク値が低下する。このように大きな揺らぎがある場合は、図３に示すように、ＰＲＩビンの幅を想定される揺らぎの幅に合わせて広げたものを用いればよい。
この場合でも、各ＰＲＩビンの中心ＰＲＩは分解能の要求を満足させるように設定するから、ＰＲＩビンはオーバーラップすることになる。
【００３４】
想定される揺らぎがＰＲＩに比例するものとしたときには、ｋ番目のＰＲＩビンの幅はｂｋ＝２ετｋ（εは揺らぎの大きさを表わす定数）とする。この場合、ランダムに到着するパルス列を処理した場合の｜Ｄｋ（ｔ）｜の２乗平均値の平方根は、次のように近似することができる。
【数９】
【数１０】
【００３５】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３によるパルス列検出装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
１７１〜１７Ｋは移動窓内のパルスの個数を計数し、そのパルスの個数に応じて閾値Ａｋを設定する移動窓型加算器（比較手段）である。
【００３６】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１，２では、閾値処理部１５１〜１５Ｋが予め設定されている閾値Ａｋを用いて移動和の絶対値｜Ｄｋ（ｔ）｜と比較する処理を実施するものについて示したが、移動窓型加算器１７１〜１７Ｋが移動窓内のパルスの個数を計数し、そのパルスの個数に応じて閾値Ａｋを設定するようにしてもよい。
【００３７】
即ち、移動窓型加算器１７１〜１７Ｋは、次のようにして、移動窓内のパルスの個数Ｎｋ（ｔ）をカウントする。
【数１１】
【数１２】
【数１３】
【００３８】
ここで、図５は入力パルス列を示す説明図であり、入力パルス列は３つの信号源（図中のＡ，Ｂ，Ｃ）からのパルス列の重なり合った複合パルス列である。何れの信号源もＰＲＩに１０％の揺らぎがあり、１０％のパルス抜けが生じているものとし、信号源のうちＡとＢは全パルス列の長さに比べると短いパルス列からなるものとする。
この実施の形態３のパルス検出装置に上記入力パルス列を適用すると、移動窓型複素加算器１４１〜１４Ｋの出力の絶対値｜Ｄｋ（ｔ）｜は図６のようになる。また、移動窓型加算器１７１〜１７Ｋにより設定された閾値Ａｋは図７のようになる。
そして、閾値処理部１５１〜１５Ｋでは、絶対値｜Ｄｋ（ｔ）｜と閾値Ａｋが比較され、出力端子１６１〜１６Ｋから出力される検出信号は図８のようになる。
【００３９】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋが２つのパルスが該当するパルス幅を持っていることを条件にして、通過を許可する受信パルスの到着時間ｔｍを決定するものについて示したが、さらに条件を厳しくして、３つのパルス、もしくは、それ以上のパルスが等間隔に該当するパルス幅を持っている場合に限り、受信パルスの到着時間ｔｍを通過させるようにしてもよい。即ち、ＰＲＩフィルタを用いて予め設定されたＰＲＩのＰＲＩビンに属するパルス間隔ｔｍ−ｔｎを検出するようにしてもよい。
これにより、更に精度よくパルス列を検出することができる効果を奏する。
【００４０】
実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋ又はＰＲＩフィルタが受信パルスの到着時間ｔｍを通過させて、複素三角関数演算器１３１〜１３Ｋが複素三角関数ｅｘｐ（２πｉｔｍ／τｋ）の演算を行うものについて示したが、これに限るものではなく、例えば、単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋ又はＰＲＩフィルタが受信パルスの到着時間ｔｎを通過させて、複素三角関数演算器１３１〜１３Ｋが複素三角関数ｅｘｐ（２πｉｔｎ／τｋ）の演算を行うようにしてもよい。
【００４１】
また、単純ＰＲＩフィルタ１２１〜１２Ｋ又はＰＲＩフィルタが受信パルスの到着時間ｔｍ，ｔｎを通過させて、複素三角関数演算器１３１〜１３Ｋが複素三角関数ｅｘｐ（２πｉｔｍ／（ｔｍ−ｔｎ））又はｅｘｐ（２πｉｔｎ／（ｔｍ−ｔｎ））の演算を行うようにしてもよい。
さらに、上記複素三角関数の複素共役を演算するようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、検出手段により検出されたパルス間隔を構成する受信パルスの到着時間に基づいて、時間と共に移動する移動窓内で複素三角関数の移動和を算出する移動和算出手段を設けるように構成したので、受信パルス列に含まれる信号源のパルス列が短くて、パルス繰り返し間隔に揺らぎが含まれている場合でも、精度よくパルス列を検出することができる効果がある。
【００４３】
この発明によれば、移動和算出手段がパルス繰り返し間隔に比例する幅を有する移動窓を用いるように構成したので、種々のパルス繰り返し間隔に対して同等な品質での検出が可能になる効果がある。
【００４４】
この発明によれば、検出手段がパルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出する際、その細分区間の幅を想定される揺らぎ幅に応じて設定するように構成したので、パルス列の検出精度を高めることができる効果がある。
【００４５】
この発明によれば、比較手段が移動窓内のパルスの個数を計数し、そのパルスの個数に応じて閾値を設定するように構成したので、パルス列の検出精度を高めることができる効果がある。
【００４６】
この発明によれば、検出手段がＰＲＩフィルタを用いてパルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出するように構成したので、パルス列の検出精度を高めることができる効果がある。
【００４７】
この発明によれば、パルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を構成する受信パルスの到着時間に基づいて、時間と共に移動する移動窓内で複素三角関数の移動和を算出するように構成したので、受信パルス列に含まれる信号源のパルス列が短くて、パルス繰り返し間隔に揺らぎが含まれている場合でも、精度よくパルス列を検出することができる効果がある。
【００４８】
この発明によれば、パルス繰り返し間隔に比例する幅を有する移動窓を用いるように構成したので、種々のパルス繰り返し間隔に対して同等な品質での検出が可能になる効果がある。
【００４９】
この発明によれば、パルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出する際、その細分区間の幅を想定される揺らぎ幅に応じて設定するように構成したので、パルス列の検出精度を高めることができる効果がある。
【００５０】
この発明によれば、移動窓内のパルスの個数を計数し、そのパルスの個数に応じて閾値を設定するように構成したので、パルス列の検出精度を高めることができる効果がある。
【００５１】
この発明によれば、ＰＲＩフィルタを用いてパルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出するように構成したので、パルス列の検出精度を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるパルス列検出装置を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるパルス列検出方法を示すフローチャートである。
【図３】 ＰＲＩビンの幅を示す説明図である。
【図４】 この発明の実施の形態３によるパルス列検出装置を示す構成図である。
【図５】 入力パルス列を示す説明図である。
【図６】 移動窓型複素加算器の出力の絶対値を示す説明図である。
【図７】 移動窓型加算器により設定された閾値を示す説明図である。
【図８】 出力端子から出力される検出信号を示す説明図である。
【図９】 従来のパルス列検出装置を示す構成図である。
【図１０】 従来のパルス列検出装置の検出結果を示す説明図である。
【図１１】 従来のパルス列検出装置の検出結果を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 入力端子、１２１〜１２Ｋ 単純ＰＲＩフィルタ（パルス間隔算出手段、検出手段）、１３１〜１３Ｋ 複素三角関数演算器（移動和算出手段）、１４１〜１４Ｋ 移動窓型複素加算器（移動和算出手段）、１５１〜１５Ｋ 閾値処理部（比較手段）、１６１〜１６Ｋ 出力端子、１７１〜１７Ｋ 移動窓型加算器（比較手段）。
Claims (10)
- 受信パルスの到着時間を参照して、すべてのパルスペアのパルス間隔を算出するパルス間隔算出手段と、上記パルス間隔算出手段により算出されたパルス間隔のうち、予め設定されたパルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出する検出手段と、上記検出手段により検出されたパルス間隔を構成する受信パルスの到着時間に基づいて、時間と共に移動する移動窓内で複素三角関数の移動和を算出する移動和算出手段と、上記移動和算出手段により算出された移動和の絶対値と所定の閾値を比較する比較手段とを備えたパルス列検出装置。
- 移動和算出手段は、パルス繰り返し間隔に比例する幅を有する移動窓を用いることを特徴とする請求項１記載のパルス列検出装置。
- 検出手段は、パルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出する際、その細分区間の幅を想定される揺らぎ幅に応じて設定することを特徴とする請求項１または請求項２記載のパルス列検出装置。
- 比較手段は、移動窓内のパルスの個数を計数し、そのパルスの個数に応じて閾値を設定することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のパルス列検出装置。
- 検出手段は、ＰＲＩフィルタを用いてパルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のパルス列検出装置。
- 受信パルスの到着時間を参照して、すべてのパルスペアのパルス間隔を算出する一方、その算出したパルス間隔のうち、予め設定されたパルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出し、そのパルス間隔を構成する受信パルスの到着時間に基づいて、時間と共に移動する移動窓内で複素三角関数の移動和を算出し、その移動和の絶対値と所定の閾値を比較するパルス列検出方法。
- パルス繰り返し間隔に比例する幅を有する移動窓を用いることを特徴とする請求項６記載のパルス列検出方法。
- パルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出する際、その細分区間の幅を想定される揺らぎ幅に応じて設定することを特徴とする請求項６または請求項７記載のパルス列検出方法。
- 移動窓内のパルスの個数を計数し、そのパルスの個数に応じて閾値を設定することを特徴とする請求項６から請求項８のうちのいずれか１項記載のパルス列検出方法。
- ＰＲＩフィルタを用いてパルス繰り返し間隔の細分区間に属するパルス間隔を検出することを特徴とする請求項６から請求項９のうちのいずれか１項記載のパルス列検出方法。
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