JP4294504B2 - 目標識別装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による目標識別装置の構成を示すブロック図である。この目標識別装置は、ユーザから与えられるレーダ操作パラメータに従いレーダ波パルスを発してレーダ反射波を受信するレーダシステム(図示せず)からパルス毎レーダ反射波を入力して、目標やクラッタを識別するものである。この目標識別装置は、図1に示すように、受信連接部1、試験波形加工部2、受信模擬部3、模擬波形加工部4、波形DB(データベース)部5、モデル算出部6、受信波形加工部7及び識別部8を備えており、識別するためのモデルを生成するモデル生成運用時の処理と、生成されたモデルを使用して目標やクラッタの識別を行う識別運用時の処理を行うものである。
まず、受信連接部1に接続されているレーダシステムの動作について説明する。
レーダシステムは、ユーザが与えるレーダ操作パラメータに従い、レーダ波を発してレーダ反射波を受信し、レーダ操作パラメータ及びパルス毎レーダ反射波を受信連接部1に出力する。
図2はこの発明の実施の形態1による目標識別装置のモデル生成運用時の処理の流れを示すフローチャートである。ステップST11において、受信模擬部3は、ユーザから模擬用のレーダ操作パラメータ、模擬用のレーダ状況パラメータ及び距離別対象種リストを入力し、レーダ操作パラメータ及びレーダ状況パラメータに基づきレーダシステムの模擬を行ってパルス毎レーダ反射波を生成する。
図4は距離別レーダ波形のデータ構造の例を示す図であり、各レンジビンについて時系列方向に並んだパルスヒット(ヒットID)毎に振幅と位相のデータが記述されている。
図7は種類別部分波形列のデータ構造の例を示す図であり、図6に示す距離別部分波形列に、図3に示す距離別対象種リストの対象種と対象種信頼性が付加されて記述されている。
図8はモデル算出部の内部構成を示すブロック図である。モデル算出部6は、図8に示すように、固定状態数HMMパラメータ推定部11及びHMM状態数最適化部12を備えており、固定状態数HMMパラメータ推定部11は状態からの出力分布推定部13及び状態遷移確率推定部14を備えている。
図10はこの発明の実施の形態1による目標識別装置の識別運用時の処理の流れを示すフローチャートである。ステップST31において、受信連接部1は、レーダシステムからレーダ操作パラメータ及びパルス毎レーダ反射波を入力し、レーダシステム又はユーザからレーダ状況パラメータを入力する。
ステップST36において、識別部8は取得したモデルパラメータ集合に含まれる各モデルパラメータに従って距離別部分波形列の出力確率を算出する。
図11はこの発明の実施の形態2による目標識別装置の構成を示すブロック図である。この目標識別装置は、実施の形態1の図1に示す構成から受信模擬部3及び模擬波形加工部4を削除したものであり、その他の構成は図1に示す構成と同一である。
図11において、波形DB部5はあらかじめ受信模擬部3及び模擬波形加工部4により生成されたレーダパラメータ及び種類別部分波形列を検索可能なように保持しており、その他の試験波形加工部2及び識別部8からのレーダパラメータ及び種類別部分波形列を保持する処理は実施の形態1と同じである。また、その他の受信連接部1、試験波形加工部2、モデル算出部6、受信波形加工部7及び識別部8の処理は、実施の形態1と同じである。
図12はこの発明の実施の形態3による目標識別装置の構成を示すブロック図である。この目標識別装置は、実施の形態1の図1に示す構成から試験波形加工部2、受信模擬部3、模擬波形加工部4、波形DB部5及びモデル算出部6を削除したものであり、その他の構成は図1に示す構成と同一である。
図12において、識別部8は、あらかじめ検索可能なようにモデル算出用パラメータ及びモデルパラメータを保持しており、識別運用時におけるその他の処理は、実施の形態1と同じである。また、その他の受信連接部1及び受信波形加工部2の処理は、実施の形態1と同じである。
Claims (17)
- 目標やクラッタを識別する目標識別装置において、
大気の状況や地形等のレーダ状況パラメータ、距離方向に並んだレンジビン毎の反射波の振幅と位相で示されるパルス毎レーダ反射波、及びヒット開始時刻、スキャン間隔、パルスヒット間隔等のレーダ操作パラメータを入力し、上記レーダ操作パラメータと上記レーダ状況パラメータから構成されるレーダパラメータ、及び上記パルス毎レーダ反射波を、上記パルス毎レーダ反射波の識別子であるヒットIDにより対応づけて出力する受信連接部と、
上記レーダパラメータ及び上記パルス毎レーダ反射波を入力し、入力したパルス毎レーダ反射波を、時系列方向に並んだパルスヒット毎に振幅と位相で示される距離別レーダ波形に加工し、入力した加工パラメータに基づき上記距離別レーダ波形を、複数の窓情報で示される距離別部分波形列に加工し、入力したレーダパラメータ及び加工した距離別部分波形列を出力する受信波形加工部と、
機種やクラッタ種類等の対象種及びレーダパラメータを含むモデル算出用パラメータと、隠れマルコフモデルのモデルパラメータとを対応付けて保持し、上記受信波形加工部からレーダパラメータ及び距離別部分波形列を入力し、入力したレーダパラメータにより保持しているモデルパラメータ集合を検索して取得し、このモデルパラメータ集合に含まれるモデルパラメータに従って距離別部分波形列の出力確率を算出し、算出した出力確率が最大となるモデルパラメータに対応するモデル算出用パラメータに含まれる対象種を識別結果として提示する識別部とを備えたことを特徴とする目標識別装置。 - 識別部が識別結果としての対象種をレーダシステムに出力することを特徴とする請求項1記載の目標識別装置。
- モデル算出用パラメータにおける対象種としてクラッタが指定された場合に、識別部はクラッタのモデルパラメータ集合を絞り込んで取得し、クラッタのモデルパラメータに従って距離別部分波形列の出力確率を算出し、算出した出力確率が最大となるモデルパラメータを選択し、この最大の出力確率が所定のしきい値より大きい場合に、対象種がクラッタであることを提示することを特徴とする請求項1記載の目標識別装置。
- モデル算出用パラメータにおける対象種として目標及びクラッタが指定された場合に、識別部は目標及びクラッタのモデルパラメータ集合を絞り込んで取得し、目標及びクラッタのモデルパラメータに従ってそれぞれの距離別部分波形列の出力確率を算出し、算出した出力確率が最大となるモデルパラメータを選択し、この最大の出力確率が所定のしきい値より大きい場合に、対象種が目標又はクラッタであることを提示することを特徴とする請求項1記載の目標識別装置。
- モデル算出用パラメータにおける対象種として、目標として想定される複数の機種が指定された場合に、識別部は想定される複数の機種のモデルパラメータ集合を絞り込んで取得し、各機種のモデルパラメータに従ってそれぞれの距離別部分波形列の出力確率を算出し、算出した出力確率が最大となるモデルパラメータを選択し、この最大の出力確率が所定のしきい値より大きい場合に、想定された機種の1つが該当の機種であることを提示することを特徴とする請求項1記載の目標識別装置。
- 識別部が複数の対象種のモデルパラメータについての距離別部分波形列の出力確率の算出処理を行う際に、対象種毎の実行単位を設けて、この実行単位を複数のプロセッサで並列処理することを特徴とする請求項1記載の目標識別装置。
- レーダパラメータと、対象種や複数の窓情報で示される種類別部分波形列とを保持している波形DB部と、
入力したモデル算出用パラメータに含まれる対象種に基づいて、上記波形DB部を検索して種類別部分波形列集合を取得し、この種類別部分波形列集合を出力するような隠れマルコフモデルのモデルパラメータを算出して、入力したモデル算出用パラメータと算出したモデルパラメータとを対応付けて識別部に出力するモデル算出部とを備えたことを特徴とする請求項1記載の目標識別装置。 - 波形DB部に保持されている種類別部分波形列に対象種の誤りの可能性を区別する対象種信頼性が記述され、モデル算出部は入力したモデル算出用パラメータに含まれる対象種信頼性に基づいて、波形DB部を検索して種類別部分波形列集合を取得することを特徴とする請求項7記載の目標識別装置。
- モデル算出部が複数の対象種の隠れマルコフモデルのモデルパラメータの算出処理を行う際に、対象種毎の実行単位を設けて、この実行単位を複数のプロセッサで並列処理することを特徴とする請求項7記載の目標識別装置。
- モデル算出部は、
モデル算出用パラメータを入力し波形DB部を検索して種類別部分波形列集合を取得する固定状態数HMMパラメータ推定部と、
上記モデル算出用パラメータを入力し、入力したモデル算出用パラメータに含まれる状態数と初期モデルパラメータに従う完全結合型隠れマルコフモデルを生成するHMM状態数最適化部とを備え、
上記固定状態数HMMパラメータ推定部が、上記完全結合型HMMと上記種類別部分波形列に対して、各状態遷移からの出力確率分布及び各状態遷移確率の推定値が安定又は一定幅の振動に収まるまで、各状態遷移からの出力確率分布の最尤推定処理と、状態遷移確率の最尤推定処理を反復実施することによって、上記状態数におけるモデルパラメータを算出することを特徴とする請求項7記載の目標識別装置。 - 識別部は、識別結果としての対象種と距離別部分波形列から種類別部分波形列を生成し、レーダパラメータ及び生成した種類別部分波形列を波形DB部に出力することをことを特徴とする請求項7記載の目標識別装置。
- 識別部は生成した種類別部分波形列に対象種信頼性を記述して出力することを特徴とする請求項11記載の目標識別装置。
- 受信連接部からレーダパラメータ、パルス毎レーダ反射波及び距離別対象種リストを入力し、上記パルス毎レーダ反射波を時系列方向に並んだパルスヒット毎に振幅と位相で示される距離別レーダ波形に加工し、入力した加工パラメータに基づき上記距離別レーダ波形を複数の窓情報で示される距離別部分波形列に加工し、上記距離別対象種リストを参照して、上記距離別部分波形列から対象種と複数の窓情報で示される種類別部分波形列を生成し、上記レーダパラメータ及び上記種類別部分波形列を波形DB部に出力する試験波形加工部を備えたことを特徴とする請求項7記載の目標識別装置。
- 試験波形加工部は生成した種類別部分波形列に対象種信頼性を記述して出力することを特徴とする請求項13記載の目標識別装置。
- 入力したレーダ操作パラメータ及びレーダ状況パラメータに基づき模擬を行ってパルス毎レーダ反射波を生成し、レーダ操作パラメータとレーダ状況パラメータから構成されるレーダパラメータ、生成したパルス毎レーダ反射波及び入力した対象種を含む距離別対象種リストを、パルス毎レーダ反射波の識別子であるヒットIDにより対応づけて出力する受信模擬部と、
上記受信模擬部からレーダパラメータ、パルス毎レーダ反射波及び距離別対象種リストを入力し、上記パルス毎レーダ反射波を時系列方向に並んだパルスヒット毎に振幅と位相で示される距離別レーダ波形に加工し、入力した加工パラメータに基づき上記距離別レーダ波形を複数の窓情報で示される距離別部分波形列に加工し、上記距離別対象種リストを参照して、上記距離別部分波形列から対象種と複数の窓情報で示される種類別部分波形列を生成し、上記レーダパラメータ及び上記種類別部分波形列を波形DB部に出力する模擬波形加工部とを備えたことを特徴とする請求項7記載の目標識別装置。 - 模擬波形加工部は生成した種類別部分波形列に対象種信頼性を記述して出力することを特徴とする請求項15記載の目標識別装置。
- 受信連接部及び受信模擬部から出力されるレーダパラメータ、パルス毎レーダ反射波及び距離別対象種リストのデータ構造を共通にすることを特徴とする請求項15記載の目標識別装置。
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