JP5069785B2 - 無線周波信号の同定装置 - Google Patents

Description

この発明は、無線周波信号を同定する無線周波信号の同定装置に関するものである。この発明による無線周波信号の同定装置は、例えば多数の無線機器が無線周波信号を放射する環境に設置され、受信した無線周波信号を同定し、多数の無線機器の中で、その無線周波信号を放射した無線機器を特定するのに使用される。

無線標定を行なうレーダ装置または無線通信を行なう無線通信機などの無線機器が放射する無線周波信号は、無線標定または無線通信の運用目的に応じて、無線周波搬送波を変調したものである。これらの無線周波信号は、無線周波搬送波とその変調に応じた各種の特徴データを含んでおり、無線周波信号から、これらの特徴データを抽出し、この特徴データを予め記録保存した無線機器の特徴データと照合することにより、その無線周波信号が、いずれの無線機器から放射されたかを特定することができる。

従来の無線周波信号の同定装置は、無線機器の運用目的に対応して、付与された変調により意図的に生成される特徴データを抽出するもので、特徴データとして、変調される無線周波搬送波の周波数、およびこの無線周波搬送波に付与される変調の変調方式と変調諸元を抽出するように構成される。

例えば、特開２０００−３０４８４９号公報（先行技術１）には、パルスレーダ信号識別装置が開示されている。このパルスレーダ信号識別装置では、受信したパルスレーダ信号について、付与された変調により直接的に生成される特徴データ、例えば変調される無線周波搬送波の周波数、この無線周波搬送波に付与される変調信号のパルス幅、パルス振幅、パルス繰返し周波数、および無線周波搬送波成分に付与されるパルス内角度変調方式とそのパルス内変調諸元が抽出される。パルス内角度変調方式の一例はチャープ変調であり、そのパルス内角度諸元の一例は、周波数変化幅、周波数変化率である。無線通信機からの無線通信信号を識別する無線通信信号識別装置では、受信した無線通信信号について、無線周波搬送波の周波数、およびこの無線周波搬送波に付与される変調方式、ビット周期などの特徴データが抽出される。

従来の無線周波受信信号の同定装置では、前述のように、付与された変調により直接的に生成される特徴データが抽出されるが、同一の電波形式で運用される多数の無線機器が放射する無線周波信号では、付与された変調により直接的に生成される特徴データは、一般に極めて類似した特徴データとなり、多数の無線機器のそれぞれの固有の特徴を抽出するのは困難で、その特徴データからそれに対応する無線機器を特定するのも困難となる問題がある。

２００１年７月に発行された「電子情報通信学会論文誌Ｂ」Ｖｏｌ．Ｊ８４−Ｂ、Ｎｏ．７の１２３３〜１２３８頁（先行技術２）には、無線機器のオン、オフに伴なう無線周波信号の過渡応答の特徴、例えばその無線周波信号の立ち上がり部分の中心周波数からのオフセット周波数の変化を見出し、無線機器を特定するものが提案されている。

特開２０００−３０４８４９号公報 ２００１年７月に発行された「電子情報通信学会論文誌Ｂ」Ｖｏｌ．Ｊ８４−Ｂ、Ｎｏ．７の１２３３〜１２３８頁

先行技術２に開示されたように、無線機器のオン、オフに伴なう過渡応答から抽出された特徴は、無線機器で付与される変調により意図的に生成されるものではなく、無線機器の固有の特徴を抽出できるが、無線機器のオン、オフに伴なう特徴であるため、無線機器がオンを継続している状態では、その無線機器が放射する無線周波信号を同定するのに使用することはできない不都合がある。

この発明は、このような不都合に着目し、無線周波信号の同定性能を向上することのできる改良された無線周波信号の同定装置を提案するものである。

この発明の第１の観点による無線周波信号の同定装置は、無線周波信号に基づき、その
無線周波信号特徴パターンを抽出する無線周波信号特徴抽出手段、照合信号特徴パターンを記録する記録保存手段、および前記無線周波信号特徴パターンと前記照合信号特徴パターンとを照合し、前記無線周波信号を同定する照合手段を備えた無線周波信号の同定装置であって、前記無線周波信号は、無線周波搬送波を変調信号に基づいて変調した信号であり、変調に基づいて、その振幅がほぼ零からピーク値まで上昇する立上り部分と、その振幅が前記ピーク値からほぼ零まで減少する立下り部分を含み、前記無線周波信号特徴抽出手段は、前記無線周波信号の中で、前記立上り部分または前記立下り部分で振幅が変化する振幅変化部分と、この振幅変化部分に連続し前記ピーク値に対応した振幅を持った振幅飽和部分とだけを含んだ信号部分を抜出す信号抜出手段と、前記信号部分に含まれる前記無線周波搬送波に対応した複数の各サイクル部分から、これらの各サイクル部分の振幅と位相を抽出する振幅・位相抽出手段と、前記振幅・位相抽出手段から前記各サイクル部分の振幅を受けて、前記信号部分における振幅変化を抽出する振幅変化抽出手段と、前記振幅・位相抽出手段から前記各サイクル部分の位相を受けて、前記信号部分における位相変化を抽出する位相変化抽出手段と、前記振幅変化抽出手段で抽出された前記信号部分における振幅変化と、前記位相変化抽出手段で抽出された前記信号部分における位相変化とに基づき、前記信号部分における振幅変化に対する前記信号部分における位相変化を表わす振幅対位相特性を、前記無線周波信号特徴パターンとして出力する信号特徴パターン出力手段とを有し、前記振幅対位相特性が、前記無線周波信号を送信した無線機器に固有の特徴であることを利用し、前記無線周波信号特徴パターンに基づいて、前記無線周波信号を同定することを特徴とする。

この発明の第２の観点による無線周波信号の同定装置は、無線周波信号に基づき、その無線周波信号特徴パターンを抽出する無線周波信号特徴抽出手段、照合信号特徴パターンを記録する記録保存手段、および前記無線周波信号特徴パターンと前記照合信号特徴パターンとを照合し、前記無線周波信号を同定する照合手段を備えた無線周波信号の同定装置であって、前記無線周波信号は、無線周波搬送波を変調信号に基づいて変調した信号であり、変調に基づいて、その振幅がほぼ零からピーク値まで上昇する立上り部分と、その振幅が前記ピーク値からほぼ零まで減少する立下り部分を含み、前記無線周波信号特徴抽出手段は、信号抜出手段と、瞬時周波数抽出手段と、信号特徴パターン出力手段を備え、前記信号抜出手段は、前記無線周波信号の中で、前記立上り部分または前記立下り部分で振幅が変化する振幅変化部分と、この振幅変化部分に連続し前記ピーク値に対応した振幅を持った振幅飽和部分とだけを含んだ信号部分を抜出すように構成され、前記瞬時周波数抽出手段は、前記信号部分における前記無線周波搬送波に対応した複数の各サイクル部分の位相を求め、この各サイクル部分の位相から前記信号部分における位相変化を抽出する位相変化抽出手段と、前記位相変化抽出手段から前記信号部分における位相変化を受けて、移動窓を用いこの移動窓に含まれる前記位相変化に近似する近似線分を順次あてはめる近似線分あてはめ手段と、前記各近似線分の勾配を抽出する近似線分の勾配抽出手段を有し、前記各近似線分の勾配を前記信号部分における瞬時周波数として出力するように構成され、前記信号特徴パターン出力手段は、前記信号部分における瞬時周波数を受けて、その瞬時周波数の変化を表わす瞬時周波数特性を、前記無線周波信号特徴パターンとして出力するように構成され、前記瞬時周波数特性が、前記無線周波信号を送信した無線機器に固有の特性であることを利用し、前記無線周波信号特徴パターンに基づいて、前記無線周波信号を同定することを特徴とする。

この発明の第１の観点による無線周波信号の同定装置における無線周波信号特徴抽出手段は、無線周波信号の振幅変化部分とこれに連続する振幅飽和部分とだけを含んだ信号部分における振幅対位相特性を無線周波信号特徴パターンとして出力するものであり、この無線周波信号特徴パターンは、付与される変調により直接的に生成される特徴ではなく、無線周波信号の振幅変化部分に間接的に生成される特徴を含み、多くの無線機器に固有の特徴を有するので、無線周波信号の同定性能を向上することができる。

この発明の第２の観点による無線周波信号の同定装置における無線周波信号特徴抽出手段は、無線周波信号の振幅変化部分とこれに連続する振幅飽和部分とだけを含んだ信号部分における瞬時周波数特性を、無線周波信号特徴パターンとして出力するものであり、この無線周波信号特徴パターンは、付与される変調により直接的に生成される特徴ではなく、無線周波信号の振幅変化部分に間接的に生成される特徴を含み、多くの無線機器に固有の特徴を有するので、無線周波信号の同定性能を向上することができる。

この発明による無線周波信号の同定装置の実施の形態１を示すブロック図。 この発明による無線周波信号の同定装置で使用される無線周波信号の一例を示す波形図。 この発明による無線周波信号の同定装置における信号抜出手段の動作フローチャート。 この発明による無線周波信号の同定装置における位相抽出手段の動作説明図。 この発明による無線周波信号の同定装置における正規化手段の近似関数の一例を示すグラフ。 この発明による無線周波信号の同定装置における振幅対位相特性の一例を示すグラフ。 この発明による無線周波信号の同定装置における光ファイバループ遅延線回路を示すブロック図。 この発明による無線周波信号の同定装置の実施の形態２を示すブロック図。 この発明による無線周波信号の同定装置におけるＩＦ信号とベースバンド信号のスペクトルの説明図。 この発明による無線周波信号の同定装置におけるＩＦ信号とベースバンド信号の別のスペクトルの説明図。 この発明による無線周波信号の同定装置における振幅変化と位相変化の一例を示すグラフ。 この発明による無線周波信号の同定装置における近似線分あてはめ手段の動作説明図。 この発明による無線周波信号の同定装置の実施の形態３を示すブロック図。 実施の形態３における特徴点抽出手段の動作フローチャート。 実施の形態３における特徴点抽出手段の抽出特性の一例を示すグラフ。 実施の形態３における特徴点抽出手段の抽出特性の一例を示すグラフ。 実施の形態３における特徴点抽出手段の抽出特性の一例を示すグラフ。 実施の形態３における照合手段の動作フローチャート。 実施の形態３における照合特性の一例を示すグラフ。 実施の形態３における照合特性の一例を示すグラフ。 この発明による無線周波信号の同定装置の実施の形態４を示すブロック図。 この発明による無線周波信号の同定装置の実施の形態５を示すブロック図。 実施の形態５における正規化手段と特徴量算出手段の動作フローチャート。 実施の形態５における照合手段の動作フローチャート。 この発明による無線周波信号の同定装置の実施の形態６を示すブロック図。 この発明による無線周波信号の同定装置の実施の形態７を示すブロック図。

以下この発明のいくつかの実施の形態について、図面を参照して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明による無線周波信号の同定装置の実施の形態１を示すブロック図である。

実施の形態１の無線周波信号の同定装置１００Ａは、Ａ／Ｄ変換器１０と、無線周波信号特徴抽出手段２０Ａと、記録保存手段５０Ａと、照合手段６０Ａを備えている。この同定装置１００Ａの無線周波信号特徴抽出手段２０Ａと記録保存手段５０Ａと照合手段６０Ａは、例えばコンピュータによって構成される。無線周波信号特徴抽出手段２０Ａおよび照合手段６０Ａは、コンピュータのＣＰＵによって実行される機能ブロックである。記録保存手段５０Ａは、例えばコンピュータに内蔵または付属するメモリ、ハードディスクなどによって構成される。

Ａ／Ｄ変換器１０は、受信した未知の無線周波信号ＳＲをディジタル化する。無線周波信号特徴抽出手段２０Ａは、ディジタル化された無線周波信号ＳＲを受けて、その振幅変化部分ＡＣを含んだ信号部分ＳＲＰの無線周波信号特徴パターンＣＰ１を出力する。無線周波信号特徴抽出手段２０Ａは、信号抜出手段２１と、振幅・位相抽出手段２２と、包絡線パターン抽出手段２３と、正規化手段２４と、振幅対位相特性抽出手段２５を有する。振幅対位相特性抽出手段２５は、未知の無線周波信号ＳＲの無線周波信号特徴パターンＣＰ１を出力する信号特徴パターン出力手段２６を構成する。実施の形態１では、振幅変化部分ＡＣを含んだ信号部分ＳＲＰにおける無線周波信号ＳＲの位相変化Ｐθの位相変化量が、例えば２π以下の変化範囲に収まるような無線周波信号ＳＲを前提とする。

無線周波信号ＳＲは、無線周波搬送波を、変調信号に基づいて変調した信号である。この無線周波信号ＳＲは、例えばパルスレーダ信号ＳＲ１または無線通信信号ＳＲ２である。まず、パルスレーダ信号ＳＲ１は、空間における目的物体の標定を行なうために、パルスレーダ機器から放射される無線周波信号である。このパルスレーダ信号ＳＲ１の一例が、図２（ａ）に示される。図２（ａ）において、縦軸はパルスレーダ信号ＳＲ１の振幅Ａであり、横軸は時間ｔである。

図２（ａ）に示すパルスレーダ信号ＳＲ１は、１つのパルス波形１１を含み、このパルス波形１１は、立上り部分１１ａと立下り部分１１ｂを含む。立上り部分１１ａでは、パルスレーダ信号ＳＲ１の振幅が０からピーク値ＰＰまで過渡的に上昇している。立下り部分１１ｂでは、パルスレーダ信号ＳＲ１の振幅がピーク値ＰＰから０まで過渡的に減少している。無線周波信号ＳＲは、無線周波数帯の無線周波搬送波をパルス変調した信号である。

パルスレーダ信号ＳＲ１は、立上り部分１１ａおよび立下り部分１１ｂに、それぞれ振幅変化部分ＡＣを含んでいる。この各振幅変化部分ＡＣは、閾値ＴＨとピーク値ＰＰとの間の振幅変化部分であり、立上り部分１１ａにおける振動変化部分ＡＣは、無線周波信号ＳＲの振幅が上昇する部分であり、立下り部分１１ｂにおける振幅変化部分ＡＣは、無線周波信号ＳＲの振幅が減少する部分である。図２（ａ）において、ＳＲＰは振幅変化部分ＡＣを含む２つの信号部分を示し、それぞれ振幅変化部分ＡＣとそれに連続しピーク値ＰＰに対応した振幅を持った振幅飽和部分ＡＰとだけを含んでいる。ＴＰは、これらの各信号部分ＳＲＰに対応する信号抜出期間であり、信号部分ＳＲＰでは、この信号抜出期間ＴＰにおいて、パルスレーダ信号ＳＲ１の振幅が閾値ＴＨとピーク値ＰＰとの間で変化している。

図２（ｂ）は、無線通信信号ＳＲ２の一例として、ＰＳＫ信号を示す。この図２（ｂ）において、縦軸は無線通信信号ＳＲ２の振幅Ａであり、横軸は時間ｔである。

図２（ｂ）に示す無線通信信号ＳＲ２は、あるビット値に対応する波形部分１２Ａと、それに続く他のビット値に対応する波形部分１２Ｂと、それらの間で振幅Ａが過渡的に変化し、位相θがステップ状に変化する信号変化部分１２Ｃを含んでいる。波形部分１２Ａ、１２Ｂは、それらの間の信号変化部分１２Ｃで切換わる。波形部分１２Ａ、１２Ｂでは、無線通信信号ＳＲ２の変調位相が反転している。信号変化部分１２Ｃでは、無線通信信号ＳＲ２の包絡線が一定ではなく、位相θの変化点を中心にその両側で包絡線の大きさ、すなわち振幅が零近くまで落ち込んでいる。この振幅の落ち込みに伴ない、波形部分１２Ａは、その終期に無線通信信号ＳＲ２の振幅が減少する立下り部分１２ａを含み、波形部分１２Ｂはその初期に無線通信信号ＳＲ２の振幅が増大する立上り部分１２ｂを含んでいる。

無線通信信号ＳＲ２は、立下り部分１２ａと立上り部分１２ｂに、それぞれ振幅変化部分ＡＣを含んでいる。これらの振幅変化部分ＡＣは、閾値ＴＨとピーク値ＰＰとの間の振幅変化部分であり、立下り部分１２ａの振幅変化部分ＡＣでは、無線通信信号ＳＲ２の振幅がピーク値ＰＰから閾値ＴＨまで減少し、また立上り部分１２ｂの振幅変化部分ＡＣでは、無線通信信号ＳＲ２の振幅が閾値ＴＨからピーク値ＰＰまで増大する。図２（ｂ）において、ＳＲＰは振幅変化部分ＡＣを含む２つの信号部分を示し、それぞれ振幅変化部分ＡＣとそれに連続しピーク値ＰＰに対応した振幅を持った振幅飽和部分ＡＰとだけを含んでいる。ＴＰは、これらの各信号部分ＳＲＰに対応する信号抜出期間であり、信号部分ＳＲＰでは、この信号抜出期間ＴＰにおいて、無線通信信号ＳＲ２の振幅が閾値ＴＨとピーク値ＰＰとの間で変化している。

図２（ａ）（ｂ）の各振幅変化部分ＡＣでは、無線周波信号ＳＲ、例えばパルスレーダ信号ＳＲ１、無線通信信号ＳＲ２の振幅Ａの変化に対応して、その位相θが変化することが知られている。この無線周波信号ＳＲの振幅変化に対応する位相変化を、振幅対位相特性ＰＡθと呼ぶが、この振幅対位相特性ＰＡθは、無線機器、例えば多くのパルスレーダ機器、無線通信機器のそれぞれにおいて、固有に変化する特性であり、実施の形態１の無線周波信号の同定装置１００Ａでは、この振幅対位相特性ＰＡθが、未知の無線周波信号ＳＲを同定するのに使用され、またこの未知の無線周波信号ＳＲを放射した無線機器を特定するのに使用される。無線機器の送信機または送信回路は、電力増幅器を含んでいる。振幅対位相特性ＰＡθは、この送信機または送信回路の電力増幅器に固有の特徴である。この振幅対位相特性ＰＡθは、無線機器の運用目的に応じて、その変調方式、変調回路、変調諸元が切り換えられても、そのまま残存するので、無線周波信号ＳＲを同定し、またその無線周波信号ＳＲを放射した無線機器を特定するのに有効である。

図１の信号抜出手段２１は、ディジタル化した未知の無線周波信号ＳＲを受けて、その信号抜出期間ＴＰの信号部分ＳＲＰを抜出す。具体的には、無線周波信号ＳＲが、図２（ａ）に示すパルスレーダ信号ＳＲ１であれば、信号抜出手段２１は、図２（ａ）の立上り部分１１Ａまたは立下り部分１１Ｂにおける振幅変化部分ＡＣと、それに連続しピーク値ＰＰに対応した振幅を持った振幅飽和部分ＡＰとだけを含んだ信号部分ＳＲＰを、その信号抜出期間ＴＰの全期間に亘り抜出す。また、無線周波信号ＳＲが、図２（ｂ）に示す無線通信信号ＳＲ２であれば、信号抜出手段２１は、図２（ｂ）の立下り部分１２ａまたは立上り部分１２ｂにおける振幅変化部分ＡＣと、それに連続しピーク値ＰＰに対応した振幅を持った振幅飽和部分ＡＰとだけを含んだ信号部分ＳＲＰを、その信号抜出期間ＴＰの全期間に亘り抜出す。

無線通信信号ＳＲ２では、位相変調された無線周波信号の急激な位相のステップ変化に伴なって現われる信号の占有帯域幅の拡大を抑える目的で無線通信信号ＳＲ２に施されたろ波の結果として生じる振幅変化部分とそれに連続した振幅飽和部分を含んだ信号部分、または位相変調回路の帯域幅に起因して急激な位相のステップ変化部分の現われる振幅変化部分とそれに連続した振幅飽和部分を含んだ信号部分を、信号抜出手段２１が抜出すように構成することもできる。

図３は、信号抜出手段２１が、無線周波信号ＳＲ、例えばパルスレーダ信号ＣＲ１の立上り部分１１Ａまたは無線通信信号ＣＲ２の立上り部分１２Ｂにおける振幅変化部分ＡＣと、それに連続しピーク値ＰＰに対応した振幅を持った振幅飽和部分ＡＰとだけを含んだ信号部分ＳＲＰを抜出す動作のフローチャートである。この図３のフローチャートは、３つのステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３を含む。ステップＳ１１では、無線周波信号ＳＲの振幅Ａのピーク値ＰＰを測定する。ステップＳ１２では、ピーク値ＰＰの規定割合を閾値ＴＨとして演算する。次のステップＳ１３では、振幅Ａが閾値ＴＨに達した時点から規定時間を信号抜出期間ＴＰとして設定する。この信号抜出期間ＴＰは、閾値ＴＨからピーク値ＰＰまでの振幅変化部分ＡＣと、それに連続しピーク値ＰＰに対応した振幅を持った振幅飽和部分ＡＰとだけを含んだ信号部分ＳＲＰを抜出すように設定される。

図１の振幅・位相抽出手段２２は、振幅変化抽出手段２２Ａと位相変化抽出手段２２Ｂを含む。振幅・位相抽出手段２２は、信号抜出手段２１により抜出された振幅変化部分ＡＣと振幅飽和部分ＡＰとだけを含んだ信号部分ＳＲＰを受けて、この信号部分ＳＲＰの無線周波信号ＳＲを分析し、その振幅Ａおよび位相θを抽出する。この振幅・位相抽出手段２２による無線周波信号ＳＲの分析に基づき、振幅変化抽出手段２２Ａは、振幅変化部分ＡＣと振幅飽和部分ＡＰとだけを含んだ信号部分ＳＲＰにおける振幅変化ＰＡを抽出し、また、位相変化抽出手段２２Ｂは、振幅変化部分ＡＣと振幅飽和部分ＡＰとだけを含んだ信号部分ＳＲＰにおける位相変化Ｐθを抽出する。振幅変化抽出手段２２Ａは、信号抜出期間ＴＰの全期間における信号部分ＳＲＰの振幅変化ＰＡを時間ｔに沿って抽出する。位相変化抽出手段２２Ｂは、信号抜出期間ＴＰの全期間における信号部分ＳＲＰの位相変化Ｐθを時間ｔに沿って抽出する。

図４は、振幅・位相抽出手段２２による信号部分ＳＲＰの振幅Ａと位相θの抽出動作の説明図である。図４（ａ）では、図２（ａ）に示したパルスレーダ信号ＳＲ１の立上り部分１１ａにおける振幅変化部分ＡＣについて、２つのサイクル部分Ｐｉ、Ｐｊが、代表的に点線の枠で囲んで図示されている。図４（ｂ）では、図２（ｂ）に示した無線通信信号ＳＲ２の立上り部分１２ｂにおける振幅変化部分ＡＣについて、２つのサイクル部分Ｐｉ、Ｐｊが、代表的に点線の枠で囲んで図示される。なお、サイクル部分Ｐｉ、Ｐｊは、振幅変化部分ＡＣに含まれる無線周波搬送波に対応する。

振幅・位相抽出手段２２によるサイクル部分Ｐｉの位相θｉの抽出動作を説明する。θｉの添字ｉは、正の整数であり、位相θｉは、任意の時刻を基準としたサイクル部分Ｐｉの総位相回転量φｉを２ｎｉπで除算した剰余であり、次式で表わされる。
φｉ＝２ｎｉπ＋θｉ
この式でπは円周率、ｎｉは、剰余θｉが、０≦θｉ＜２πを満足する整数であり、２ｎｉπは２πを単位としたサイクル部分Ｐｉの総位相回転量を表わす。

サイクル部分Ｐｉの位相θｉの抽出は、任意の時刻を基準にして、サイクル部分Ｐｉの波形形状に、媒介変数（Ａ、ω、α）によって規定される関数
Ｐｉ（ｔ）＝Ａｓｉｎ（ωｔ＋α）
をあてはめることによって行なう。この関数において、Ａは振幅、ωは角周波数、αは初期位相である。

振幅Ａの値は、サイクル部分Ｐｉの時系列の波形データの最大値から得られるので、媒介変数のうち、この振幅Ａがすでに既知とすると、サイクル部分Ｐｉの少なくとも３つの時系列の波形データＰｉ（ｔ）を前記関数に代入することにより、ω、Δｔ、αを求めることができる。
すなわち、
Ｐｉ（ｔ）＝Ａｓｉｎ（ωｔ＋α）
＝Ａｓｉｎ（ωｔ_N＋ωΔｔ＋α）
＝Ａｓｉｎ（ωΔｔ＋α）
この式において、ｔ_Nは位相角ωｔが２πの整数倍となるｔ以下の最大値、Δｔはｔと
ｔ_Nとの差である。

関数Ｐｉ（ｔ）の位相角ωｔ＋αは、サイクル部分Ｐｉの総位相回転量φｉに相当し、
Ａｓｉｎ（ωｔ＋α）＝Ａｓｉｎ（ωΔｔ＋α）
＝Ａｓｉｎ（φｉ）
＝Ａｓｉｎ（２ｎｉπ＋θｉ）
＝Ａｓｉｎ（θｉ）
であることから、サイクル部分Ｐｉの位相θｉを求めることができる。同様にして、サイクル部分Ｐｊの位相θｊも求めることができる。このようにして、振幅変化部分ＡＣを含んだ信号部分ＳＲＰに含まれるすべてのサイクル部分について位相θを抽出する。

位相変化抽出手段２２Ｂは、振幅変化部分ＳＲＰのすべてのサイクル部分について抽出された位相θを受け、信号抜出期間ＴＰに対する位相変化Ｐθを抽出する。

図１の包絡線パターン抽出手段２３は、信号抜取手段２１で抜き出された信号部分ＳＲＰを受けて、その包絡線パターンＰＥを抽出する。この包絡線パターンＰＥは、信号部分ＳＲＰにおける無線周波信号ＳＲの各サイクルの最大値を、信号抜出期間ＴＰの全期間に亘り繋いだパターンである。

図１の正規化手段２４は、振幅変化抽出手段２２Ａからの振幅変化ＰＡと、包絡線パターン抽出手段２３からの包絡線パターンＰＥとを受け、振幅変化ＰＡを正規化する。この正規化では、振幅飽和部分ＡＰにおける振幅値ＰＰを基準にして正規化が行なわれる。正規化手段２５は、無線周波信号ＳＲがパルスレーダ信号ＳＲ１である場合には、振幅変化ＰＡを、媒介変数ｘ＝（ｘ１、ｘ２、ｘ３）によって規定される関数
ｈｘ（ｔ）＝ｘ１（１＋ｔａｎｈ（ｘ２（ｔ−ｘ３））
によって近似し、振幅変化ＰＡをこの関数で記述する。図５（ａ）は、この関数を示す。

また、正規化手段２４は、無線周波信号ＳＲが無線通信信号ＳＲ２である場合には、振幅変化ＰＡを、媒介変数ｘ＝（ｘ１、ｘ２、ｘ３）によって規定される関数
ｈｘ（ｔ）＝ｘ１（０＋ｔａｎｈ（ｘ２（ｔ−ｘ３）） （ｔ≧０）
＝０ （ｔ＜０）
によって近似し、振幅変化ＰＡをこの関数で記述する。図５（ｂ）は、この関数を示す。

図１の振幅対位相特性抽出手段２５は、正規化手段２４からの正規化された振幅変化ＰＡｎと、位相変化抽出手段２２Ｂからの位相変化Ｐθを受けて、振幅対位相特性ＰＡθを抽出する。振幅対位相特性抽出手段２５は、正規化された振幅変化ＰＡｎと、位相変化Ｐθについて、それぞれの信号抜出期間ＴＰの時間軸ｔを一致させた上で、正規化された振幅変化ＰＡｎに対する位相変化Ｐθの特性を表わす振幅対位相特性ＰＡθを抽出する。

図６は、振幅対位相特性抽出手段２５から出力される振幅対位相特性ＰＡθの一例を示す。図６において、横軸は正規化された振幅変化ＰＡｎであり、信号部分ＳＲＰのピーク値ＰＰが１に正規化されている。図６において、縦軸は位相変化Ｐθである。図６に示す振幅対位相特性ＰＡθは、無線周波信号ＳＲを放射した多くの無線機器について固有の特性を表わす。

図１の振幅対位相特性抽出手段２５は、信号特徴パターン出力手段２６を構成し、振幅対位相特性ＰＡθを、未知の無線周波信号ＳＲの無線周波信号特徴パターンＣＰ１として出力する。

図１の記録保存手段５０Ａは、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ１と照合される多数の照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆを記録保存する。この照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆは、既知の多数の無線機器、すなわちパルスレーダ機器、無線通信機器について、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ１を予め抽出したものである。この記録保存手段５０Ａは、既知の各無線機器からの無線周波信号ＳＲを実際に受信し、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ１を、図１の無線周波信号特徴抽出手段２０Ａにより抽出し、これらの既知の無線周波信号特徴パターンＣＰ１を照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆとして、予め記憶する。または、図１の無線周波信号特徴抽出手段２０Ａによらずに、それと同様な手段により、既知の各無線機器について、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ１を予め入手し、それを記録保存手段５０Ａに照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆとして記憶することもできる。各照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆには、対応する無線機器名、またはその無線機器名を表わすユニークな識別番号が併せて記録保存される。

図１の照合手段６０Ａは、信号特徴パターン出力手段２６からの未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ１と、記録保存手段５０Ａに記憶された既知の照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆをと照合する。この照合は、一般的な手法、すなわち閾値を基準として、無線周波信号パターンＣＰ１と照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆとの数値比較を行なう。例えば、両信号特徴パターンＣＰ１、ＣＰ１ｒｅｆの相関係数が閾値を越えると、それらが一致すると判定する。または両信号特徴パターンＣＰ１、ＣＰ１ｒｅｆの差の二乗和が閾値以下であると、それらが一致すると判定する。

照合手段６０Ａは、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ１が信号特徴パターン出力手段２６から照合手段６０Ａに入力されたときに、記録保存手段５０Ａに記録された既知の多数の照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆを照合手段６０Ａに順次入力し、順次それらが一致するかどうかを確認する。一致する既知の照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆが見出されると、入力された未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ１は、それと一致した既知の照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆと同じと判定され、その既知の照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆに付加された無線機器名、またはその識別番号から、その無線周波信号ＣＰ１を放射した無線機器が特定される。もし、記録保存手段５０Ａに記録されたすべての照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆが、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ１と一致しない場合には、その未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ１は、記録保存手段５０Ａに記録されていない新たな無線周波信号ＳＲの無線周波信号特徴パターンであると識別され、その無線周波信号特徴パターンＳＰ１が、新たな照合信号特徴パターン１ＣＰｒｅｆとして記録保存手段５０Ａに記録される。

以上のように実施の形態１は、無線周波信号ＳＲの振幅変化部分ＡＣを含んだ信号部分ＳＲＰにおける振幅対位相特性ＰＡθに基づいて、無線周波信号特徴パターンＣＰを抽出するものであり、この無線周波信号特徴パターンＣＰは、付与される変調により直接的に生成される特徴ではなく、無線周波信号ＳＲの振幅変化部分ＡＣに間接的に生成される特徴を含み、多くの無線機器に固有の特徴を有するので、未知の無線周波信号ＳＲの同定性能を向上することができる。

振幅対位相特性ＰＡθに基づいて抽出された無線周波信号特徴パターンＣＰは、その無線周波信号ＳＲを放射した無線機器における送信機、または送信回路の電力増幅器に固有の特徴を含むので、実施の形態１によれば、無線機器の運用目的に応じて、その変調方式、変調回路、変調諸元が切り換えられても、無線周波信号特徴パターンＣＰの特徴は、そのまま残存し、この無線周波信号特徴パターンＣＰに基づいて、より正確に無線周波信号ＳＲの同定およびその無線周波信号ＳＲを放射した無線機器の特定を行なうことができる。

また実施の形態１は、無線周波信号ＳＲの振幅変化部分ＡＣを含んだ信号部分ＳＲＰから無線周波信号特徴パターンＣＰを抽出するものであり、無線機器のオン、オフに伴なう無線周波信号ＳＲの過渡応答を利用しないので、無線機器がオン状態を継続しても、その振幅変化部分ＡＣを含んだ信号部分ＳＲＰを抜出すことにより、未知の無線周波信号ＳＲの同定およびその無線周波信号ＳＲを放射した無線機器の特定を行なうことができる。

また実施の形態１は、無線周波信号ＳＲの振幅変化部分ＡＣを含んだ信号部分ＳＲＰから無線周波信号特徴パターンＣＰを抽出するものであり、無線機器で用いられる電力増幅器の入出力信号波形を比較してその特徴を抽出するものではないので、未知の無線周波信号ＳＲを同定するのに受信した無線周波信号ＳＲからその特徴を抽出する必要がある電波監視装置においても、実施の形態１の無線周波信号の同定装置は有効に機能を発揮する。

また実施の形態１は、正規化手段２４において、信号部分ＳＲＰの振幅変化ＰＡを、振幅変化部分ＡＣを含む信号部分ＳＲＰの包絡線パターンＰＥにより正規化しているので、信号部分ＳＲＰのピーク値ＰＰの絶対値に左右されずに、未知の無線周波信号ＳＲを同定し、その無線周波信号ＳＲを放射した無線機器を特定することができる。

また実施の形態１は、無線周波信号ＳＲがパルスレーダ信号ＳＲ１である場合に、このパルスレーダ信号ＳＲ１の立上り部分１１ａまたは立下り部分１１ｂの振幅変化部分ＡＣを含んだ信号部分ＳＲＰを抜出すので、これらの立上り部分１１ａまたは立下り部分１１ｂの傾斜またはその時間幅が変化しても、パルスレーダ信号ＳＲ１を同定し、そのパルスレーダ信号ＳＲ１を放射した無線機器を特定することができる。

また実施の形態１は、無線周波信号ＳＲが無線通信信号ＳＲ２である場合に、その無線通信信号ＳＲ２の位相が切換わり、無線通信信号の位相、振幅がステップ状に変化する立下り部分１２ａまたは立上り部分１２ｂで、その無線通信信号ＳＲ２の振幅変化部分ＡＣを含んだ信号部分ＳＲＰを抜出すようにしているので、無線通信信号ＳＲ２も同定し、またその無線通信信号ＳＲ２を放射した無線機器を特定することができる。

なお、実施の形態１において、無線周波信号特徴抽出手段２０Ａへの無線周波信号ＳＲの振幅変化に対応する位相変化量が極めて小さく、位相変化抽出手段２２Ｂによる位相変化Ｐθの抽出が困難な場合には、図７に示す光ファイバループ遅延線回路１５を、図１のＡ／Ｄ変換器１０の前に配置し、無線周波信号ＳＲの位相変化量を拡大する。

図７に示す光ファイバループ遅延線回路１５は、スイッチ機能付カップラ１６と光ファイバループ１７を有し、光ファイバループ１７は、光増幅器１７ａ、光ファイバ１７ｂ、アイソレータ１７ｃ、ループスイッチ１７ｄを含んでいる。スイッチ機能付カップラ１６は、入力線１６ａと出力線１６ｂを有し、入力線１６ａには無線周波信号ＳＲで強度変調された光信号が入力される。この光信号は、光ファイバループ１７を複数回循環して増幅され、出力線１６ｂから出力される。出力線１６ｂに出力される増幅された光信号は、電気信号に変換され、Ａ／Ｄ変換器１０に供給される。

この光ファイバループ遅延線回路１５は、例えば、２００４年１２月に発行された雑誌「アイ イーイーイー トランザクションズ オン アンテナ アンド プロパゲーション（IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION）」のVol.5、No.12の３３１９〜
３３２８ページに掲載された、ミン チャン リィ（Ming-Chiang Li）によるA High Precision Doppler Radar Based on Optical Fiber Delay Loopsと題する論文に紹介されて
いる。また、光ファイバループ遅延線回路１５の光ファイバを、位相の変化量を一層拡大できる分散型光ファイバとすることもできる。

実施の形態２．
図８は、この発明による無線周波信号の同定装置の実施の形態２を示すブロック図である。この実施の形態２の無線周波信号の同定装置１００Ｂは、無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂと、記録保存手段５０Ｂと、照合手段６０Ｂを備えている。この同定装置１００Ｂの無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂ、記録保存手段５０Ｂ、照合手段６０Ｂも、例えばコンピュータによって構成される。無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂおよび照合手段６０Ｂは、コンピュータのＣＰＵによって実行される機能ブロックである。記録保存手段５０Ｂは、例えばコンピュータに内蔵または付属するメモリ、ハードディスクなどで構成される。

この実施の形態２の無線周波信号の同定装置１００Ｂは、無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂが、無線周波信号ＳＲの振幅変化部分ＡＣを含んだ信号部分ＳＲＰにおける瞬時周波数変化特性Ｐｆを無線周波信号特徴パターンＣＰ２として出力し、記録保存手段５０Ｂもこの無線周波信号特徴パターンＣＰ２に対応して、同定すべき多数の無線機器が放射する無線周波信号ＳＲの振幅変化部分ＡＣを含んだ信号部分ＳＲＰにおける瞬時周波数変化特性Ｐｆに対応した照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆを記録し、照合手段６０Ｂが、無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂからの未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２と、記憶手段５０Ｂからの既知の照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆを照合する。

無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂは、Ａ／Ｄ変換器１０からのディジタル化された無線周波信号ＳＲを受けて、その振幅変化部分ＡＣを含んだ信号部分ＳＲＰにおける無線周波信号特徴パターンＣＰ２を出力する。無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂは、信号抜出手段２１と、瞬時周波数抽出手段３１と、瞬時周波数特性抽出手段３５を有する。瞬時周波数特性抽出手段３５は、無線周波信号特徴パターンＣＰ２を出力する信号特徴パターン出力手段３６を構成する。

実施の形態２における無線周波信号ＳＲは、実施の形態１における無線周波信号ＳＲと基本的に同じ無線周波信号であるが、実施の形態１における無線周波信号ＳＲは、その振幅変化部分ＡＣを含んだ信号部分ＳＲＰが２π以下の位相変化を含んでいることを前提としたのに対し、実施の形態２の無線周波信号ＳＲは、その信号部分ＳＲＰが、瞬時周波数ｆの変動を含む。言い換えれば、実施の形態２の無線周波信号ＳＲは、その信号部分ＳＲＰに実施の形態１よりも大きな位相変化を含み、この位相変化が、瞬時周波数ｆの変化として捉えられる。

実施の形態２における無線周波信号ＳＲも、無線周波搬送波を、変調信号に基づいて変調した信号である。この実施の形態２における無線周波信号ＳＲも、例えば図２（ａ）に示すパルスレーダ信号ＳＲ１、または図２（ｂ）に示す無線通信信号ＳＲ２である。図８に示す信号抜出手段２１は、実施の形態１における信号抜出手段２１と同じであり、図２（ａ）に示すパルスレーダ信号ＳＲ１または図２（ｂ）に示す無線通信信号ＳＲ２の振幅変化部分ＡＣと、それに連続しピーク値ＰＰに対応した振幅を持った振幅飽和部分ＡＰとだけを含んだ信号部分ＳＲＰを抜出す。図８の信号抜出手段２１も、図３に示すフローチャートに従って動作する。

図８に示す瞬時周波数抽出手段３１は、位相変化抽出手段３２と、近似線分あてはめ手段３３と、近似線分の勾配抽出手段３４を有する。位相変化抽出手段３２は、実施の形態１における位相変化抽出手段２２Ｂと同様に、信号抜出手段２１で抜出された信号部分ＳＲＰを受け、その信号抜出期間ＴＰにおける時間ｔに対する位相変化Ｐθを抽出する。この位相変化抽出手段３２は、例えば高速フーリエ変換を用いて、図４（ａ）（ｂ）に示した２つの代表サイクルＰｉ、Ｐｊの位相θｉ、θｊと同様に、信号部分ＳＲＰのすべてのサイクルの位相θを求め、時間ｔに対する位相変化Ｐθを抽出する。

近似線分あてはめ手段３３は、位相変化Ｐθを受け、この位相変化Ｐθについて、その近似線分のあてはめを行なう。近似線分あてはめ手段３３は、移動窓を用いて近似線分のあてはめを行なう。移動窓は、図４（ａ）または（ｂ）に示す信号部分ＳＲＰについて、その信号抜出時間ＴＰの時間軸に沿って、移動される。近似線分あてはめ手段３３は、こ
の移動窓を時間軸方向に順次移動させながら、移動窓に含まれる位相変化Ｐθの各部分について、その位相変化に近似する近似線分を順次あてはめる。

近似線分の勾配抽出手段３４は、近似線分あてはめ手段３３により、あてはめられた各近似線分のそれぞれについて勾配を抽出する。この各近似線分の勾配は、信号部分ＳＲＰの瞬時周波数ｆを示す。

瞬時周波数特性抽出手段３５は、信号部分ＳＲＰにおける瞬時周波数特性Ｐｆを抽出する。この瞬時周波数特性Ｐｆは、信号抜出期間ＴＰに対する瞬時周波数ｆの変化を示す。瞬時周波数特性抽出手段３５は、信号特徴パターン出力手段３６を構成し、瞬時周波数特性Ｐｆを無線周波信号特徴パターンＣＰ２として出力する。

図８の記録保存手段５０Ｂは、図１の記録保存手段５０Ｂと同様に、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２と照合される多数の既知の照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆを記録する。この照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆは、同定すべき多数の既知の各無線機器、すなわちパルスレーダ機器、無線通信機器について、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ２を予め抽出し、その無線機器名、またはその識別番号とともに、記録保存手段５０Ｂに記録保存される。この記録保存手段５０Ｂは、多数の既知の各無線機器からの無線周波信号ＳＲを実際に受信し、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ２を、図８の無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂにより抽出し、これらの無線周波信号特徴パターンＣＰ２を照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆとして、予め記憶する。または、図８の無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂによらずに、それと同様な手段により、多数の既知の無線機器について、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ２を予め入手し、それを記録保存手段５０Ｂに照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆとして記憶することもできる。

図８の照合手段６０Ｂは、信号特徴パターン出力手段３６からの未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２と、記録保存手段５０Ｂに記録された既知の照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆをと照合する。未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２が信号特徴パターン出力手段３６から照合手段６０Ｂに入力されたときに、記録保存手段５０Ｂに記憶された多数の既知の照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆを照合手段６０Ｂに順次入力し、順次それらが一致するかどうかを確認する。一致する照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆが見出されると、入力された未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２は、それと一致した既知の照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆと同じと判定され、それに付加された無線機器名、またはその識別番号から、それを放射した無線機器も特定される。もし、記録保存手段５０Ｂに記録されたすべての既知の照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆが、無線周波信号特徴パターンＣＰ２と一致しない場合には、その未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２は、記録保存手段５０Ｂに記憶されていない新たな無線周波信号ＳＲの信号特徴パターンであると識別され、その無線周波信号特徴パターンＣＰ２が、新たな照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆとして記録保存手段５０Ｂに記憶される。

図８の照合手段６０Ｂは、Ｌ２ノルム計算手段６１と、同一性判定手段６２を有する。Ｌ２ノルム計算手段６１には、信号特徴パターン出力手段３６からの未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２と、記録保存手段５０Ｂからの既知の照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆが入力され、Ｌ２ノルム計算手段６１は、それらの無線周波信号特徴パターンＣＰ２と、照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆとの差であるパターン差Ｌ２ノルムＰＤＬ２を計算する。同一性判定手段６２は、Ｌ２ノルム計算手段６１で計算したパターン差Ｌ２ノルムＰＤＬ２の大小から未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２と、既知の照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆの同一性を判定する。

実施の形態２の無線周波信号の同定装置１００Ｂにおける位相変化抽出手段３２、近似線分あてはめ手段３３、および近似線分の勾配抽出手段３４の動作についてさらに詳しく説明する。まず、位相変化抽出手段３２は、無線周波信号ＳＲにおける搬送波信号の位相の時間変化を、無線周波信号ＳＲの中心周波数を基準にしてフーリエ変換により抽出する。

すなわち、無線周波帯、ＲＦ帯域における無線周波信号ＳＲを、局部発振器により中間周波帯（ＩＦ帯域）の中間周波信号（ＩＦ信号）に落としたものを

で求められる。図１１（ａ）はＩＦ信号から抽出した振幅変化（包絡線パターン）の変化を示し、図１１（ｂ）はそれに対応した位相変化を示す。

なお、位相変化Ｐθをフーリエ変換により抽出する代わりに、無線周波信号ＳＲをＩ、Ｑ検波によりベースバンド信号に変換し、ベースバンドのＩ、Ｑ各成分の振幅比の逆正接を求めることにより、位相変化Ｐθを求めることもできる。またＩ、Ｑ検波は、正弦波と余弦波による乗積検波であっても、あるいは、これと等価なヒルベルト変換であってもよい。

次いで、近似線分あてはめ手段３３は、振幅変化ＰＡが小さい部分、すなわち、無線周波信号ＳＲがパルスレーダ信号ＳＲ１の場合には、パルス波形１１の振幅飽和部分ＡＰ、例えばパルス波形１１の中央部のパルス幅の１／３の区間Ｊについて、図１２に示す近似直線Ｓをあてはめ、その勾配からパルスレーダ信号ＳＲ１のＩＦ帯域での中心周波数ｆ₀
を求める。振幅変化ＰＡの小さい部分を使うには、その部分の周波数が比較的安定していると見なせるからである。

振幅変化が小さい区間Ｊについて近似直線Ｓを最小２乗法であてはめる場合の評価関数は、

で求められる。

さらに、近似線分あてはめ手段３３は、図１２に示す区分Ｓ１のように、信号部分ＳＲＰについて、移動窓を用いて順次近似直線をあてはめる。なお、図１２は、図１１（ｂ）と同じ位相変化に対して、近似線分のあてはめ区分Ｓ、Ｓ１を追加したものである。

近似線分の勾配抽出手段３４は、近似線分あてはめ手段３３が、移動窓を用いて順次あてはめた近似線分について、それぞれの近似線分の時間軸（横軸）に対する勾配を求め、瞬時周波数ｆを求める。移動窓の幅を２ω＋１とする。時間ｔｎにおける瞬時周波数ｆｎは、前記と全く同様にして、

であり、瞬時周波数ｆｎの時間に対する変化特性が、瞬時周波数特性抽出手段３５により、瞬時周波数特性Ｐｆとして抽出される。この瞬時周波数特性Ｐｆが無線周波信号特徴パターンＣＰ２として、信号特徴パターン出力手段３６から出力される。

Ｌ２ノルム計算手段６１は、次式により、無線周波信号特徴パターンＣＰ２と、照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆとの隔たりを示すＬ２ノルムを計算する。この式のルートの中がＬ２ノルムである。

この式で、ｆ⁽ⁱ⁾は無線周波信号特徴パターン、ｆ^(j)は照合信号特徴パターンである。Ｎ_edgeは振幅変化部分ＳＲＰの時間幅であり、信号抜出期間ＴＰに等しい。ｆｎ（ｉ）は無線周波信号特徴パターンＣＰ２の瞬時周波数であり、ｆｎ（ｊ）は照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆの瞬時周波数であり、ｎ＝１、２、３・・・である。

無線周波信号特徴パターンＣＰ２と照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆとを時間軸上ですらしながら比較する場合には、次式により、周波数距離ｄ（ｉ，ｊ）を求める。

この式でτｍａｘは時間軸でのずらしの上限である。この式でもルートの中がＬ２ノルムである。

同一性判定手段６２は、式３２のＬ２ノルムまたは式３３の周波数距離を、閾値と比較し、閾値以下であれば、無線周波信号特徴パターンＣＰ２と照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆが同一と判定する。

以上のように実施の形態２は、無線周波信号ＳＲの振幅変化部分ＡＣを含んだ信号部分ＳＲＰにおける瞬時周波数特性Ｐｆに基づいて、無線周波信号特徴パターンＣＰ２を抽出するものであり、この無線周波信号特徴パターンＣＰ２は、付与される変調により直接的に生成される特徴ではなく、無線周波信号ＳＲの振幅変化部分ＳＲＰに間接的に生成される特徴を含み、多くの無線機器に固有の特徴を有するので、未知の無線周波信号ＳＲの同定性能を向上することができる。

瞬時周波数特性Ｐｆに基づいて抽出された無線周波信号特徴パターンＣＰ２は、その無線周波信号ＳＲを放射した無線機器における送信機、または送信回路の電力増幅器に固有の特徴を含むので、実施の形態２によれば、無線機器の運用目的に応じて、その変調方式、変調回路、変調諸元が切り換えられても、無線周波信号特徴パターンＣＰ２の特徴は、そのまま残存し、この無線周波信号特徴パターンＣＰ２に基づいて、より正確に未知の無線周波信号ＳＲの同定およびその無線周波信号ＳＲを放射した無線機器の特定を行なうことができる。パルスレーダ機器、無線通信機器の送信機、送信回路に用いられるマグネトロン、クライストロン、ＴＷＴ、半導体増幅器などは、無線周波信号ＳＲの振幅変化部分ＡＣで、瞬時周波数変化をもたらす。とくにマグネトロン、クライストロンは、振幅変化部分ＡＣにおける瞬時周波数変化が比較的大きく、実施の形態２では、これらの振幅変化部分ＡＣで瞬時周波数変化を伴なう無線機器からの無線周波信号ＳＲを同定し、その無線機器を特定することができる。

また、実施の形態２では、位相変化抽出手段３２、近似線分あてはめ手段３３、および近似線分の勾配抽出手段３４を用いて瞬時周波数抽出手段３１を構成したので、瞬時周波数抽出手段３１における演算量が抑えられ、無線周波信号ＳＲの識別を高速で行なうことができる。

また、実施の形態２では、Ｌ２ノルム計算手段６１と、同一性判定手段６２により照合手段６０Ｂを構成したので、より正確に、無線周波信号特徴パターンＣＰ２の同定を行なうことができる。

実施の形態３．
図１３は、この発明による無線周波信号の同定装置の実施の形態３を示すブロック図である。この実施の形態３の無線周波信号の同定装置１００Ｃは、図８に示す実施の形態２で使用した無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂに、特徴点抽出手段４０と、記録保存手段５０Ｃと、照合手段６０Ｃとを組み合わせたものである。この同定装置１００Ｃの無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂ、記録保存手段５０Ｃおよび照合手段６０Ｃも、例えばコンピュータによって構成される。無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂおよび照合手段６０Ｃは、コンピュータのＣＰＵによって実行される機能ブロックである。記録保存手段５０Ｃは、コンピュータに内蔵または付属するメモリ、ハードディスクなどによって構成される。

特徴点抽出手段４０は、無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂの信号特徴パターン出力手段３６から無線周波信号特徴パターンＣＰ２を受け、サポートベクター回帰により、特徴点抽出を行ない、特徴点情報ＣＣ２を出力する。無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂの信号特徴パターン出力手段３６から出力される未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２は、記録保存手段５０Ｃにも記録される。

記録保存手段５０Ｃは、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２に加えて、この無線周波信号特徴パターンＣＰ２と照合される多数の既知の照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆと、この照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆのそれぞれに対応する多数の照合特徴点情報ＣＣ２ｒｅｆを記録保存する。この照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆと照合特徴点情報ＣＣ２ｒｅｆは、既知の多数の無線機器、すなわちパルスレーダ機器、無線通信機器について、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ２と、その特徴点情報ＣＣ２を予め抽出して記録したものである。この記録保存手段５０Ｃは、既知の各無線機器からの無線周波信号ＳＲを実際に受信し、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ２を、図１３の無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂにより抽出し、また、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ２の特徴点情報ＣＣ２を、図１３の特徴点抽出手段４０により抽出し、これらの無線周波信号特徴パターンＣＰ２と特徴点情報ＣＣ２を、照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆと照合特徴点情報ＣＣ２ｒｅｆとして、予め記録保存する。または、図１３の無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂと特徴点抽出手段４０によらずに、それらと同様な手段により、既知の各無線機器について、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ２とその特徴点情報ＣＣ２を予め入手し、それを記録保存手段５０Ｃに照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆ、照合特徴点情報ＣＣ２ｒｅｆとして記憶することもできる。

照合手段６０Ｃは、距離算出手段６３と、同一性判定手段６４を有する。距離算出手段６３は、信号特徴パターン出力手段３６から出力され記録保存手段５０Ｃに記録された未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２と、記録保存手段５０Ｃに記録された既知の照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆ、照合特徴点情報ＣＣ２ｒｅｆとに基づき、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２と既知の照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆとの最小距離情報ＭＤを算出する。同一性判定手段６４は、距離算出手段６３からの最小距離情報ＭＤに基づき、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２と既知の照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆとの同一性判定を行なう。

この実施の形態３の無線周波信号の同定装置１００Ｃは、特徴点抽出手段４０において、とくにサポートベクター回帰により無線周波信号特徴パターンＣＰ２のデータ圧縮を行なうことを特徴とする。このサポートベクター回帰について簡単に説明する。このサポートベクター回帰については、ジョン ワイリー アンド サンズ（John Wiley & Sons）から１９９８年に発行されたブイ、エヌ、バプニック（V.N.Vapnik）による「スタティスティカルラーニング セオリー（Statistical Learning Theory）」と題する著書に詳しく説明されている。

サポートベクター回帰は、入力ｘｉ∈Ｒⁿ，ｉ＝１，２，・・・，ｌを回帰する手法である。入力ｘ∈Ｒⁿを特徴空間へ非線形写像ｘからΦ（ｘ）を考え、特徴空間において線形回帰を行なう。この実施の形態３で利用するε―ＳＶＲは、次の（式３４）から（式３７）により定式化される。予め定められたＣ＞０、ε＞０に対して、（式３５）から（式３７）の制約条件の下に、（式３４）を求める。

実際には、次の（式３８）から（式４０）の双対問題を解く。この双対問題を解く場合、（式３９）（式４０）の制約条件の下に、（式３８）を求める。

ここで、Ｑｉｊ＝ｋ（ｘｉ，ｘｊ）である。ｋ（ｘｉ，ｘｊ）はカーネル関数であり、ｋ（ｘｉ，ｘｊ）＝Φ（ｘｉ）^TΦ（ｘｊ）である。回帰関数は次の（式４１）となる。

この実施の形態３では、カーネル関数として、ラジアルベイシス（radical basis）関数ｋ（ｘｉ，ｘｊ）＝ｅｘｐ［−｜ｘｉ−ｘｊ｜²／２σ²］を用いる。

図１４は、特徴点抽出手段４０において、サポートベクター回帰により特徴点を抽出するフローチャートであり、ステップＳ４１からＳ４４の４つのステップを含む。ステップＳ４１では、無線周波信号特徴パターンＣＰ２をサポートベクター回帰により回帰し、サポートベクター回帰パターンを構成するサポートベクターを求める。ステップＳ４２では、ステップＳ４１で求めたサポートベクターから、予め定めた規定値δ以下の間隔で連続したサポートベクターの集合を算出する。規定値δ以下の間隔で連続する特徴点がない場合には、要素数１の集合とする。

ステップＳ４３では、ステップＳ４２で求めたサポートベクターの集合の中で、サポートベクターの係数の絶対値｜−αｉ＋α＊｜が最大のサポートベクターを、そのサポートベクターの集合の代表点とする。ステップＳ４４では、ステップＳ４３で求めた代表点が、予め定めた規定間隔τ以上離れて隣接する場合に、それらの隣接する代表点間に、規定間隔τで追加点を補完し、代表点、追加点と併せて特徴点とする。

図１５は、無線周波数信号特徴パターンＣＰ２の一例とともに、特徴点抽出手段４０がステップＳ４１において求めたサポートベクターと、それによって構成されたサポートベクター回帰パターンＣＰ２Ｓを示す。図１５の横軸はサンプル点、縦軸は信号部分ＣＲＰの瞬時周波数ｆである。無線周波信号特徴パターンＣＰ２は、図１５に実線の曲線で示され、サポートベクター回帰パターンＣＰ２Ｓは、点線の曲線で示される。ステップＳ４１で求めたサポートベクターが記号＋で無線周波信号特徴パターンＣＰ２上に示される。サポートベクター回帰パターンＣＰ２Ｓは、瞬時周波数ｆが０から１の範囲に入るように適当にスケーリングした無線周波信号特徴パターンＣＲ２を、σ＝２５、ε＝０．０１、Ｃ＝１としてε−ＳＶＲにより回帰したものである。なお、無線周波信号特徴パターンＣＰ２のスケーリングは、図１６、図１７でも同様に適用する。

図１６は、図１５と同じ無線周波信号特徴パターンＣＰ２と、サポートベクター回帰パターンＣＰ２Ｓに加えて、特徴点抽出手段４０のステップＳ４２、Ｓ４３による代表点を記号＋で示す。ステップＳ４２では、図１５に示したサポートベクター＋の中で、規定値δ以下の間隔で連続したサポートベクターの集合を算出し、ステップＳ４３では、そのサポートベクターの集合の中で、サポートベクターの係数の絶対値｜−αｉ＋α＊｜が最大のサポートベクターを、そのサポートベクターの集合の代表して、代表点とする。図１６では、規定値δ＝３とし、δ＝３以下の間隔で連続したサポートベクターからサポートベクターの集合を算出し、サポートベクターの係数の絶対値が最も大きなサポートベクターを、そのサポートベクターの集合の代表点として記号＋で示している。

図１７は、図１６に対し、特徴点抽出手段４０のステップＳ４４による追加点οを追加して示す。ステップＳ４４では、図１６の代表点＋の中で、規定間隔値τ以上離れて隣接する代表点＋の間に、間隔τで追加点を追加するが、図１７では、規定間隔値τ＝３０として、追加点が２点以上となるところでは、両端の間隔が互いに等しくなるようにして、追加点οを追加している。

ステップＳ４１からＳ４４を実行する特徴点抽出手段４０を用いることにより、無線周波信号ＳＲの振幅変化部分ＡＣを含む信号部分ＳＲＰからの無線周波信号特徴パターンＣＰ２について、その信号同定のために情報を残しながら、データ圧縮を行なうことができる。図１７では、２２５個のサンプル点についての情報を、ステップＳ４３で求められた８個の代表点＋と、ステップＳ４４で追加された４個の追加点οからなる特徴点情報ＣＣ２に圧縮している。

図１８は、照合手段６０Ｂを構成する距離算出手段６３と、同一性判定手段６４の動作フローチャートであり、ステップＳ６１からステップＳ６９の９つのステップを含む。ステップＳ６１からＳ６８までが距離算出手段６３の動作フローチャートであり、ステップＳ６９が同一性判定手段６４の動作フローチャートである。

距離算出手段６３の最初のステップＳ６１では、無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂの信号特徴パターン出力手段３６から出力され記録保存手段５０Ｃに記憶された無線周波信号特徴パターンＣＰ２と、記録保存手段５０Ｃに保存された１つの照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆとを時間軸の任意位置に固定する。照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆには、それに対応する照合特徴点情報ＣＣ２ｒｅｆにより、特徴点が付加されている。次のステップＳ６２では、無線周波信号特徴パターンＣＰ２と照合信号特定パターンＣＰ２ｒｅｆとが重複する重複区間において、照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆの特徴点を無線周波信号特徴パターンＣＰ２の照合点に設定する。例えば照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆを図１５〜図１７に示す無線周波信号特徴パターンＣＰ２と同じとすると、この照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆの特徴点に対応して、無線周波信号特徴パターンＣＰ２に照合点を設定する。次のステップＳ６３では、無線周波信号特徴パターンＣＰ２の端点に対応する位置に照合信号特定パターンＣＰ２ｒｅｆが存在すれば、その端点を照合点に加える。

次のステップＳ６４では、ステップＳ６２、Ｓ６３で設定した各照合点における照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆのデータ値の平均値と、無線周波信号特徴パターンＣＰ２のデータ値の平均値を求め、これらの平均値のどちらかをオフセットさせて平均値を揃える。次のステップ６５では、照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆの各照合点のデータ値と、無線周波信号特徴パターンＣＰ２の各照合点のデータ値との差の標準偏差を算出し、この標準偏差を照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆと無線周波信号特徴パターンＣＰ２の距離情報とする。次のステップＳ６６では、ステップＳ６５で求めた距離情報に、それぞれ照合点重複区間比（照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆの両端に位置する特徴点間の区間長）／（照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆと無線周波信号特徴パターンＣＰ２との重複区間において両端に位置する照合点間の区間長）を乗じて、距離情報値を求める。

次のステップＳ６７では、ステップＳ６４からステップＳ６６までの演算において、演算対象とした照合点が参照信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆの最終の照合点かどうかを判定し、その判定結果がＮＯならばステップＳ６８において照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆを無線周波信号特徴パターンＣＰ２に対して順次シフトしながら、照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆと無線周波信号特徴パターンＣＰ２の間の距離情報値を求め、その中の最小距離情報ＭＤを算出する。この最小距離情報ＭＤは、照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆと無線周波信号特徴パターンＣＰ２との間の最小距離を表わす。なお、ステップＳ６８は、ステップＳ６２にリターンするが、このステップＳ６２において、改めて照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆと無線周波信号特徴パターンＣＰ２との重複区間の特徴点を照合点に設定し、ステップＳ６３からＳ６７を通じて、最小距離情報ＭＤを求める。

同一性判定手段６４を構成するステップＳ６９では、ステップＳ６７で算出した最小距離情報ＭＤが、閾値以下かどうかの判定を行なう。このステップＳ６９の判定結果がＹＥＳであれば、照合された１つの既知の照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆが、信号特徴パターン抽出手段３６からの未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２と同一と判定する。ステップＳ６９の判定結果がＮＯであれば、照合された１つの照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆは、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２とは異なると判断され、記録保存手段５０Ｃに記録された次の参照信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆとの照合が、同様に実行される。記録保存手段５０Ｃに記憶されたすべての照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆが、無線周波信号特徴パターンＣＰ２と異なると判定されると、その無線周波信号特徴パターンＣＰ２は、記録保存手段５０Ｃに未登録の信号特徴パターンと見なされ、記録保存手段５０Ｂに新たに記録され登録される。

なお、ステップＳ６８では、高速処理のために、複数のサンプル点に亘り同時にシフトすることもできる。また無線周波信号特徴パターンＣＰ２が照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆよりも長い場合は、照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆが無線周波信号ＣＲの同定のために適切に処理されているとの前提に立って、ステップＳＳ６３、Ｓ６６を省略することもできる。

図１９は、照合手段６０Ｂの同一性判定手段６４が実行するステップＳ６９において、ある照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆが無線周波信号特徴パターンＣＰ２と同一と判定される場合の距離のヒストグラムを示す。図２０は、ステップＳ６９において、ある照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆが無線周波信号特徴パターンＣＰ２と異なると判定される場合の距離にヒストグラムを示す。図１９、２０において、横軸は距離、縦軸は頻度を示す。図２０において、１つの照合点で距離が小さいものがあるが、ステップＳ６９における閾値を０．０５とすることにより、無線周波信号ＣＲの振幅変化部分ＡＣを含んだ信号部分ＳＲＰにおける無線周波信号特徴パターンＣＰ２の同定を正確に行ない得ることが解る。実施の形態３では、無線周波信号ＳＲの信号部分ＳＲＰにおける無線周波信号特徴パターンＣＰ２の同定に必要な時間を、実施の形態２に比べて大きく短縮できる。

実施の形態４．
図２１は、この発明による無線周波信号の同定装置の実施の形態４を示すブロック図である。この実施の形態４の無線周波信号の同定装置１００Ｄは、実施の形態１で使用した無線周波信号特徴抽出手段２０Ａに、記憶手段５０Ｄと、実施の形態３で使用された特徴点抽出手段４０と照合手段６０Ｃを組み合わせたものである。この同定装置１００Ｄの無線周波信号特徴抽出手段２０Ａ、記録保存手段５０Ｄおよび照合手段６０Ｃも、例えばコンピュータによって構成される。無線周波信号特徴抽出手段２０Ａおよび照合手段６０Ｃは、コンピュータのＣＰＵによって実行される機能ブロックである。記録保存手段５０Ｄは、コンピュータに内蔵または付属するメモリ、ハードディスクなどによって構成される。

実施の形態４における特徴点抽出手段４０は、実施の形態１で使用した無線周波信号特徴抽出手段２０Ａの信号特徴パターン出力手段２６から無線周波信号特徴パターンＣＰ１を受ける。この特徴点抽出手段４０は、実施の形態３で使用された特徴点抽出手段４０と同じに構成され、図１４に示したフローチャートと同様のフローチャートで、無線周波信号特徴パターンＣＰ１からその特徴点情報ＣＣ１を出力する。言い換えれば、実施の形態３の特徴点抽出手段４０は、無線周波信号特徴パターンＣＰ２を入力としてその特徴点情報ＣＣ２を出力するが、実施の形態４の特徴点抽出手段４０は、無線周波信号特徴パターンＣＰ１を入力としてその特徴点情報ＣＣ１を出力するように、その入出力が変更されるが、入出力が変更されるだけで、その内部構成および動作フローチャートは、実施の形態３の特徴点抽出手段４０と同じである。無線周波信号特徴抽出手段２０Ａの信号特徴パターン出力手段２６から出力される未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ１は、記録保存手段５０Dにも記憶される。

記録保存手段５０Dは、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ１に加えて、この無線周波信号特徴パターンＣＰ１と照合される多数の既知の照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆと、この照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆのそれぞれに対応する多数の照合特徴点情報ＣＣ１ｒｅｆを記録保存する。この照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆと照合特徴点情報ＣＣ１ｒｅｆは、既知の多数の無線機器、すなわちパルスレーダ機器、無線通信機器について、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ１と、その特徴点情報ＣＣ１を予め抽出して記録したものである。この記録保存手段５０Ｄは、既知の各無線機器からの無線周波信号ＳＲを実際に受信し、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ１を、図２１の無線周波信号特徴抽出手段２０Ａにより抽出し、また、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ１の特徴点情報ＣＣ１を、図２１の特徴点抽出手段４０により抽出し、これらの無線周波信号特徴パターンＣＰ１と特徴点情報ＣＣ１を、照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆと照合特徴点情報ＣＣ１ｒｅｆとして、予め記録保存する。または、図２１の無線周波信号特徴抽出手段２０Ａと特徴点抽出手段４０によらずに、それらと同様な手段により、既知の各無線機器について、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ１とその特徴点情報ＣＣ１を予め入手し、それを記録保存手段５０Ｄに照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆ、照合特徴点情報ＣＣ１ｒｅｆとして記憶することもできる。

照合手段６０Ｃは、実施の形態３で使用された照合手段６０Ｃと同じであり、距離算出手段６３と、同一性判定手段６４を有する。距離算出手段６３は、記録保存手段５０Dからの照合信号パターンＣＰ１ｒｅｆ、その照合特徴点情報ＣＣ１ｒｅｆと、照合すべき無線周波信号パターンＣＰ１に基づき、既知の照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆと未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ１の最小距離情報ＭＤを算出する。同一性判定手段６４は、距離算出手段６３からの最小距離情報ＭＤに基づき、無線周波信号特徴パターンＣＰ１と照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆとの同一性判定を行なう。言い換えれば、実施の形態３の距離算出手段６３は、照合信号特徴パターンＣＰ２、その照合特徴点情報ＣＣ２ｒｅｆ、照合すべき無線周波信号特徴パターンＣＰ２を入力として、無線周波信号特徴パターンＣＰ２と照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆとの最小距離情報ＭＤを出力するが、実施の形態４の距離算出手段６３は、それらの入力を照合信号パターンＣＰ１ｒｅｆ、その照合特徴点情報ＣＣ１ｒｅｆ、および無線周波信号特徴パターンＣＰ１に置き換えただけで、距離算出手段６３と同様な処理を行ない、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ１と既知の照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆとの最小距離情報ＭＤを出力する。

この実施の形態４によれば、無線周波信号ＳＲの振幅変化部分ＡＣを含んだ信号部分ＳＲＰにおける振幅対位相特性ＰＡθとして出力される無線周波信号特徴パターンＣＰ１を、圧縮された特徴点情報ＣＣ１を用いて、より短時間に処理することができる。

実施の形態５．
図２２は、この発明による無線周波信号の同定装置の実施の形態５を示すブロック図である。この実施の形態５の無線周波信号の同定装置１００Ｅは、無線周波信号特徴抽出手段２０Ｅと、記録保存手段５０Ｅと、照合手段６０Ｅを備えている。無線周波信号特徴抽出手段２０Ｅは、実施の形態２で使用した無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂに正規化ブロック３８を追加したものである。記録保存手段５０Ｅは、特徴量算出手段５１を有する。この同定装置１００Ｅの無線周波信号特徴抽出手段２０Ｅ、記録保存手段５０Ｅおよび照合手段６０Ｅも、例えばコンピュータによって構成される。無線周波信号特徴抽出手段２０Ｅ、照合手段６０Ｅおよび記録保存手段５０Ｅの特徴量算出手段５１は、コンピュータのＣＰＵによって実行される機能ブロックである。記録保存手段５０Ｅは、コンピュータに内蔵または付属するメモリ、ハードディスクなどによって構成される。

この実施の形態５の無線周波信号の同定装置１００Ｅは、とくに記録保存手段５０Ｅが、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２およびこれと照合される複数の既知の照合信号特徴パターンＣＰ２記録し、また記録保存手段５０Ｅが特徴量算出手段５１を有し、この特徴量算出手段５１が、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２の特徴量ＣＣ２Ｖと、既知の複数の照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆの照合特徴量ＣＣ２Ｖｒｅｆを算出して、記録保存手段５０Ｅに記録する。未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２の特徴量ＣＣ２Ｖは、照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆについて算出した所定値より大きな特異値を持つ特異ベクトルと、無線周波信号特徴パターンＣＰ２との内積値とされる。複数の各照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆのそれぞれにも、同様な内積値が照合特徴量ＣＣ２Ｖｒｅｆとして記録される。

複数の既知の照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆと照合特徴量ＣＣ２Ｖｒｅｆは、既知の多数の無線機器、すなわちパルスレーダ機器、無線通信機器について、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ２と、その特徴量ＣＣ２Ｖを予め抽出して記録したものである。記録保存手段５０Ｅは、既知の各無線機器からの無線周波信号ＳＲを実際に受信し、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ２を、図２２の無線周波信号特徴抽出手段２０Ｅにより抽出し、また、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ２の特徴量ＣＣ２Ｖを、図２２の特徴量算出手段５１により抽出し、これらの無線周波信号特徴パターンＣＰ２と特徴点情報ＣＣ２Ｖを、照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆと照合特徴量ＣＣ２Ｖｒｅｆとして、予め記録保存する。または、図２２の無線周波信号特徴抽出手段２０Ｅと特徴量算出手段５１によらずに、それらと同様な手段により、既知の各無線機器について、それぞれの無線周波信号特徴パターンＣＰ２とその特徴量ＣＣ２Ｖを予め入手し、それを記録保存手段５０Ｅに照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆ、照合特徴量ＣＣ２Ｖｒｅｆとして記録することもできる。

実施の形態５の無線周波信号特徴抽出手段２０Ｅの正規化ブロック３８は、包絡線パターン抽出手段２３と、正規化手段３７を含む。正規化手段３７は、包絡線パターン抽出手段２３からの包絡線パターンＰＥに基づいて、無線周波信号特徴抽出手段２０Ｂの信号特徴パターン出力手段３６からの無線周波信号特徴パターンＣＰ２を正規化する。

図２３は、正規化手段３７と特徴量算出手段５１のフローチャートを示す。この図２３のフローチャートは、３つのステップＳ５１〜Ｓ５３を含んでいる。ステップＳ５１は、正規化手段３７による正規化動作であり、ステップＳ５２、Ｓ５３は、特徴量算出手段５１の動作ステップである。

実施の形態５において、Ｍ個の信号特徴パターンＣＰを正規化して記録保存手段５０Ｅに記録し、またその信号特徴パターンＣＰのそれぞれの特徴量ＣＣＶを算出する動作を説明する。この動作は、第１段階ＳＴ１と第２段階ＳＴ２で実行される。第１段階ＳＴ１では、Ｍ個の信号特徴パターンＣＰは、そのすべてが既知の照合信号特徴パターンＣＰ２とされ、それらに対するＭ個の照合特徴量ＣＣ２Ｖｒｅｆが算出して記録される。

まず第１段階ＳＴ１について説明する。ステップＳ５１では、Ｍ個の信号特徴パターンＣＰのそれぞれについて、その標本ｄ（ｔｎ）［ｔｎは、ｔ１、ｔ２、・・・ｔｎの標本化時刻］を媒介変数ｘ＝（ｘ１，ｘ２，ｘ３）によって規定される関数
ｈｘ（ｔ）＝ｘ１（１＋ｔａｎｈ（ｘ２（ｔ−ｘ３）））
によって近似する。この近似は、変数ｘに対する２乗誤差関数

に対して、この関数を最小化する値として決定する。

この決定には、３次元ニュートン（Newton）法など既知の非線形最小２乗法を用いることができる。この非線形最小２乗法は、例えば１９９１年に丸善株式会社から発行された広中平祐他編集の「現代数理科学事典」のＸＶＩ章数値［６］１−３節、９１４−９１６頁の「非線形最小２条法」に紹介されている。

予め定められた観測時刻の集合Ｓ＝｛ｓ１，・・・ｓＮ｝に対して、得た変数を用いて正規化された無線周波信号特徴パターンＣＰを、ｆ（ｓｎ）＝ｄ（ｒｏｕｎｄ（ｓｎ＋ｘ３）），（ｓｎ∈Ｓ）として定義する。ここで関数ｒｏｕｎｄ（ｚ）は、実数ｚに最も近い整数を表わす。

ステップＳ５２では、特徴量算出手段５１は、Ｍ個の正規化された信号特徴パターンＣＰを含む集合を構成し、この集合についてデータ行列Ｄを定義する。Ｍ個の信号特徴パターンＣＰは、実施の形態５では、いずれも振幅変化部分ＡＣを含む信号部分ＣＲＰから抽出された瞬時周波数特性Ｐｆである。このデータ行列Ｄは、Ｍ個の正規化された信号特徴パターンＣＰを、ｆｍ（ｓｎ）（ｍ＝１，・・・Ｍ，ｎ＝１，・・・、N）とし、このｆｍ（ｓｎ）を第ｍ行ｎ列に持つデータ行列である。

ステップＳ５３では、データ行列Ｄに特異値分解演算を実行し、Ｍ個の信号特徴パターンＣＰのそれぞれについて、特徴量ＣＣＶを算出する。そのために、まずデータ行列Ｄの特異値分解Ｄ＝ＵΣＶ^tを計算する。この計算には、例えば１９９１年に丸善株式会社か
ら発行された広中平祐他編集の「現代数理科学事典」のＸＶＩ章数値［６］２−４節、９１６頁に紹介された「特異値分解の計算法」を用いることができる。

ここで、行列ＵはＭ次の直交行列、行列ＶはＮ次の直交行列であり、行列Ｖ＾^tは行列
Ｖの転換行列である。行列Ｖの各列を成分に持つＮ次元のベクトルをｖ１，・・・，ｖＭとする。Ｖ＝（ｖ１・・・ｖＮ）である。また、Ｍ行Ｎ列の行列Σは、次の形を持つ。

ここで、Δｒ＝ｄｉａｇ（λ１、・・・，λｒ）はｒ次の対角行列であり、λ１≧・・・≧λｒ＞０であり、ｒ列は行列Ｄの階数である。λ１，・・・，λｒは特異値である。

ステップＳ５３では、次いで、予め定めた自然数Ｋに対し、基底ｖ１，・・・，ｖＫに対して、Ｍ個の信号特徴パターンＣＰ、すなわちｆｍ＝（ｆｍ（ｓ１），・・・，ｆｍ（ｓＮ））の成分ｃｍ，ｎ＝ｆｍ・ｖｎ（ｍ＝１，・・・，Ｍ，ｎ＝１，・・・，Ｋ）を計算する。そして、特徴量ＣＣＶとして、特異ベクトルｖ１，・・・，ｖＫと、それらに対する信号特徴パターンＣＰの特徴量ｃｍ，ｎ（ｍ＝１、・・・，Ｍ，ｎ＝１，・・・，Ｋ）を記録保存手段５０Ｅに登録する。特徴量ｃｍ，ｎは１つの信号特徴パターンＣＰについて算出された特異ベクトルと、他の信号特徴パターンＣＰについて算出された所定値よりも大きな特異値を持つ特異ベクトルとの内積値である。

第２段階ＳＴ２では、ステップＳ５１〜Ｓ５３と同様にして、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２について、特異ベクトルＶ１、・・・，ｖＫに対する特徴量ｃｎ（ｎ１，・・・，Ｋ）を求め、これを記録保存手段５０Ｅに記録する。未知の無線周波信号パターンＣＰ２の特徴量ｃｎは、集合を構成する照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆについて算出した所定値よりも大きな特異値を持つ特異ベクトルと、無線周波信号特徴パターンＣＰ２について算出したベクトルとの内積値である。

照合手段６０Ｅは、Ｌ２ノルム計算手段６５と、同一性判定手段６６を有する。この照合手段６０Ｅの動作フローチャートを図２４に示す。このフローチャートは、３つのステップＳ７１〜Ｓ７３を含む。照合手段６０Ｅは、第２段階ＳＴ２の後で実行される。ステップＳ７１は、正規化のステップであるが、第２段階ＳＴ２のステップＳ５１において、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２に対する正規化が実行されていれば、このステップＳ７１は省略することもできる。

ステップＳ７２では、Ｌ２ノルム計算手段６５が、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２について求めた特徴量ｃｎと、照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆについての特徴量ｃｍ，ｎとのＬ２ノルムを次の式で計算する。

ステップＳ７３では、同一性判定手段６６が、このＬ２ノルムが閾値以下がどうかの判定を行なう。Ｌ２ノルムが閾値以下と判定されると、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２は、比較された照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆと同一と判定される。比較された照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆが未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２とは異なる場合には、順次次の照合信号特徴パターンＣｐ２ｒｅｆの特徴量との比較を行なう。すべての照合信号特徴パターンＣＰ２と異なると判断された場合には、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２は、未登録の無線周波信号特徴パターンと判定される。

この実施の形態５では、実施の形態２と同様な効果を得ることができることに加え、特異値分解演算により特徴量ＣＣ２Ｖおよび照合特徴量ＣＣ２Ｖｒｅｆが算出され、これを用いて同一性判定手段６６が、未知の無線周波信号パターンＣＰ２と照合信号パターンＣＰ２ｒｅｆとの照合を行なうので、圧縮された特徴量により、簡単に照合を行なうことができる。

実施の形態６．
図２５は、この発明による無線周波信号の同定装置の実施の形態６を示すブロック図である。この実施の形態６の無線周波信号の同定装置１００Ｆは、実施の形態５の照合手段６０Ｅを、照合手段６０Ｆに代えたものであり、この照合手段６０Ｆは、Ｌ２ノルム計算手段６５を使わずに、同一性判定手段６７だけを使用する。この同一性判定手段６７は、未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ２の特徴量ｃｎと、照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆの特徴量Ｃｍ，ｎを直接比較し、それらの同一性を判定する。

この実施の形態６では、実施の形態５よりも簡単に、未知の無線周波信号パターンＣＰ２と照合信号特徴パターンＣＰ２ｒｅｆとの照合を行なうことができる。

実施の形態７．
図２６は、この発明による無線周波信号の同定装置の実施の形態７を示すブロック図である。この実施の形態７の無線周波信号の同定装置１００Ｇは、実施の形態１で使用した無線周波信号特徴抽出手段２０Ａに、実施の形態５、６で使用した特徴量算出手段５１を有する記録保存手段５０Ｆと、実施の形態５、６の照合手段６０Ｅまたは６０Ｆを組み合わせたものである。

この実施の形態７では、無線周波信号特徴抽出手段２０Ａの信号特徴パターン出力手段２６からの未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ１と、この無線周波信号特徴パターンＣＰ１と照合される既知の照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆとが記録保存手段５０Ｆに記録されるが、加えて特徴量算出手段５１は、照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆに対する照合特徴量ＣＣ１Ｖｒｅｆおよび無線周波信号特徴パターンＣＰ１に対する特徴量ＣＣ１Ｖを、実施の形態５、６の参照特徴量ＣＣ２Ｖｒｅｆおよび特徴量ＣＣ２Ｖと同様に算出して、記録保存手段５０Ｆに記録する。

なお、無線周波信号特徴抽出手段２０Ａは、正規化手段２４を有しているが、特徴量算出手段５１が、図２３のステップＳ５１と同様に、包絡線パターン抽出手段２３からの包絡線パターンＰＥを使って、既知の照合信号特徴パターンＣＰ１ｒｅｆと未知の無線周波信号特徴パターンＣＰ１の正規化を行なうようにすることもできる。

この実施の形態７では、実施の形態１と同様な効果を得ることができることに加え、特異値分解演算により特徴量ＣＣ１Ｖおよび参照特徴量ＣＣ１Ｖｒｅｆが算出され、これを用いて同一性判定手段６６が、未知の無線周波信号パターンＣＰ１と照合信号パターンＣＰ１ｒｅｆとの照合を行なうので、圧縮された特徴量により、簡単に照合を行なうことができる。

この発明による無線周波信号の同定装置は、例えば多数の無線機器が無線周波信号を放射する環境に設置され、受信した無線周波信号を同定し、多数の無線機器の中で、その無線周波信号を放射した無線機器を特定するのに使用される。

２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｅ；無線周波信号特徴抽出手段、２１：信号抜出手段、
２２：振幅・位相抽出手段、２２Ａ：振幅変化抽出手段、２２Ｂ：位相変化抽出手段、
２４：正規化手段、２５：振幅位相特性抽出手段、２６：信号特徴パターン出力手段、
３１：瞬時周波数抽出手段、３２：位相変化抽出手段、３３：近似線分あてはめ手段、
３４：近似線分の勾配抽出手段、３５：瞬時周波数特性抽出手段、
３６：信号特徴パターン出力手段、４０：特徴点抽出手段、
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ：記録保存手段、５１：特徴量算出手段、
６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｅ、６０Ｆ：照合手段、
６１、６５：Ｌ２ノルム計算手段、６３：距離算出手段、 ６２、６４、６６：同一性判定手段。

Claims (13)

1. 無線周波信号に基づき、その無線周波信号特徴パターンを抽出する無線周波信号特徴抽出手段、照合信号特徴パターンを記録する記録保存手段、および前記無線周波信号特徴パターンと前記照合信号特徴パターンとを照合し、前記無線周波信号を同定する照合手段を備えた無線周波信号の同定装置であって、
   前記無線周波信号は、無線周波搬送波を変調信号に基づいて変調した信号であり、変調に基づいて、その振幅がほぼ零からピーク値まで上昇する立上り部分と、その振幅が前記ピーク値からほぼ零まで減少する立下り部分を含み、
   前記無線周波信号特徴抽出手段は、
   前記無線周波信号の中で、前記立上り部分または前記立下り部分で振幅が変化する振幅変化部分と、この振幅変化部分に連続し前記ピーク値に対応した振幅を持った振幅飽和部分とだけを含んだ信号部分を抜出す信号抜出手段と、
   前記信号部分に含まれる前記無線周波搬送波に対応した複数の各サイクル部分から、これらの各サイクル部分の振幅と位相を抽出する振幅・位相抽出手段と、
   前記振幅・位相抽出手段から前記各サイクル部分の振幅を受けて、前記信号部分における振幅変化を抽出する振幅変化抽出手段と、
   前記振幅・位相抽出手段から前記各サイクル部分の位相を受けて、前記信号部分における位相変化を抽出する位相変化抽出手段と、
   前記振幅変化抽出手段で抽出された前記信号部分における振幅変化と、前記位相変化抽出手段で抽出された前記信号部分における位相変化とに基づき、前記信号部分における振幅変化に対する前記信号部分における位相変化を表わす振幅対位相特性を、前記無線周波信号特徴パターンとして出力する信号特徴パターン出力手段とを有し、
   前記振幅対位相特性が、前記無線周波信号を送信した無線機器に固有の特徴であることを利用し、前記無線周波信号特徴パターンに基づいて、前記無線周波信号を同定することを特徴とする無線周波信号の同定装置。
2. 請求項１記載の無線周波信号の同定装置であって、前記記録保存手段が、既知の無線機器から抽出された前記無線周波信号特徴パターンを、前記照合信号特徴パターンとして保存することを特徴とする無線周波信号の同定装置。
3. 請求項１記載の無線周波信号の同定装置であって、前記無線周波信号特徴抽出手段が、包絡線パターン抽出手段と、正規化手段を有し、前記包絡線パターン抽出手段は、前記振幅変化部分と前記振幅飽和部分の包絡線パターンを抽出し、前記正規化手段は、前記振幅変化抽出手段で抽出された前記振幅変化を前記包絡線パターンにより正規化することを特徴とする無線周波信号の同定装置。
4. 請求項１記載の無線周波信号の同定装置であって、前記無線周波信号が無線周波搬送波をパルス信号で振幅変調した信号である場合に、前記信号抜出手段が、前記パルス信号の立上り部分またはその立下り部分に対応した前記無線周波信号の立上り部分またはその立下り部分おける前記振幅変化部分と、前記振幅飽和部分とだけを含んだ信号部分を抜出すことを特徴とする無線周波信号の同定装置。
5. 請求項１記載の無線周波信号の同定装置であって、前記無線周波信号が無線周波搬送波を位相変調した信号である場合に、前記信号抜出手段が、前記無線周波搬送波の位相変調に伴なう位相変化部分における前記振幅変化部分と、前記振幅飽和部分とだけを含んだ信号部分を抽出することを特徴とする無線周波信号の同定装置。
6. 無線周波信号に基づき、その無線周波信号特徴パターンを抽出する無線周波信号特徴抽出手段、照合信号特徴パターンを記録する記録保存手段、および前記無線周波信号特徴パターンと前記照合信号特徴パターンとを照合し、前記無線周波信号を同定する照合手段を備えた無線周波信号の同定装置であって、
   前記無線周波信号は、無線周波搬送波を変調信号に基づいて変調した信号であり、変調に基づいて、その振幅がほぼ零からピーク値まで上昇する立上り部分と、その振幅が前記ピーク値からほぼ零まで減少する立下り部分を含み、
   前記無線周波信号特徴抽出手段は、信号抜出手段と、瞬時周波数抽出手段と、信号特徴パターン出力手段とを備え、
   前記信号抜出手段は、前記無線周波信号の中で、前記立上り部分または前記立下り部分で振幅が変化する振幅変化部分と、この振幅変化部分に連続し前記ピーク値に対応した振幅を持った振幅飽和部分とだけを含んだ信号部分を抜出すように構成され、
   前記瞬時周波数抽出手段は、前記信号部分における前記無線周波搬送波に対応した複数の各サイクル部分の位相を求め、この各サイクル部分の位相から前記信号部分における位相変化を抽出する位相変化抽出手段と、前記位相変化抽出手段から前記信号部分における位相変化を受けて、移動窓を用いこの移動窓に含まれる前記位相変化に近似した近似線分を順次あてはめる近似線分あてはめ手段と、前記各近似線分の勾配を抽出する近似線分の勾配抽出手段を有し、前記各近似線分の勾配を前記信号部分における瞬時周波数として出力するように構成され、
   前記信号特徴パターン出力手段は、前記信号部分における瞬時周波数を受けて、その瞬時周波数の変化を表わす瞬時周波数特性を、前記無線周波信号特徴パターンとして出力するように構成され、
   前記瞬時周波数特性が、前記無線周波信号を送信した無線機器に固有の特性であることを利用し、前記無線周波信号特徴パターンに基づいて、前記無線周波信号を同定することを特徴とする無線周波信号の同定装置。
7. 請求項６記載の無線周波信号の同定装置であって、前記記録保存手段が、既知の無線機器から抽出された前記無線周波信号特徴パターンを、前記照合信号特徴パターンとして記録することを特徴とする無線周波信号の同定装置。
8. 請求項６記載の無線周波信号の同定装置であって、前記照合手段が、前記無線周波信号特徴パターンと、前記照合信号特徴パターンとの差のＬ２ノルムを計算するＬ２ノルム計算手段と、前記Ｌ２ノルムに基づき前記無線周波信号特徴パターンと前記照合信号特徴パ
   ターンとの同一性を判定する同一性判定手段を有することを特徴とする無線周波信号の同定装置。
9. 請求項１または６記載の無線周波受信信号の同定装置であって、前記無線周波信号特徴抽出手段から前記無線周波信号特徴パターンを受ける特徴点抽出手段を備え、
   この特徴点抽出手段が、前記無線周波信号特徴パターンをサポートベクター回帰により回帰し、前記サポートベクター回帰により得られるパターンを構成するサポートベクターに基づいて、前記無線周波信号特徴パターンの複数の特徴点を含む特徴点情報を抽出し、
   前記照合手段が、前記複数の特徴点を利用して、前記無線周波信号特徴パターンと前記照合信号特徴パターンとを照合することを特徴とする無線周波信号の同定装置。
10. 請求項９記載の無線周波信号の同定装置であって、
    前記特徴点抽出手段が、前記複数のサポートベクターが規定値以下の間隔で連続する場合に、これらの連続するサポートベクターの集合を算出し、このサポートベクターの集合についてサポートベクター係数の絶対値が最も大きなサポートベクターを代表点として特徴点とし、
    前記照合手段が前記代表点である特徴点を利用することを特徴する無線周波信号の同定装置。
11. 請求項１０記載の無線周波信号の同定装置であって、
    前記特徴点抽出手段が、さらに、前記代表点が規定間隔以上離れて隣接しておれば、それらの間に追加点を追加し、
    前記照合手段が前記代表点と追加点を特徴点として利用することを特徴とする無線周波信号の同定装置。
12. 請求項１１記載の無線周波信号の同定手段であって、前記記録保存手段が、既知の無線機器から抽出された前記無線周波信号特徴パターンと前記特徴点情報を、前記照合信号特徴パターンとその照合特徴点情報として記録し、併せて前記無線周波信号特徴パターンをも記録することを特徴とする無線周波信号の同定装置。
13. 請求項１２記載の無線周波信号の同定装置であって、前記照合手段が、
    前記照合信号特徴パターンと前記無線周波信号特徴パターンとを時間軸の任意位置に固定するステップと、
    前記照合特徴点情報に含まれる前記照合信号特徴パターンの複数の特徴点に対応する前記無線周波信号特徴パターンの複数の照合点を算出するステップと、
    前記複数の照合点における前記照合信号特徴パターンと前記無線周波信号特徴パターンの差の標準偏差を距離情報として算出するステップと、
    前記照合信号特徴パターンを前記無線周波信号特徴パターンに対して相対的に移動しながら前記距離情報の最小距離情報を求めるステップと、
    この最小距離情報が閾値以下であれば前記無線周波信号特徴パターンと前記照合信号特徴パターンとが同一と判定するステップを実行することを特徴とする無線周波信号の同定装置。

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