JP5911315B2 - 信号処理装置、ｐｒｉ推定装置、および、ｐｒｉ推定方法 - Google Patents

Description

本発明は信号処理装置、ＰＲＩ推定装置、および、ＰＲＩ推定方法に関し、特に、レーダとＥＳＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｍｅａｓｕｒｅｓ、電子支援対策）を同時に行う信号処理装置、ＰＲＩ推定装置、および、ＰＲＩ推定方法に関するものである。

従来、ＥＳＭ処理における受信信号の諸元推定の１つとして、ＥＳＭ受信信号のＰＲＩ（Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、パルス繰り返し周期）推定がある。このＰＲＩ推定処理は、各パルスのＴＯＡ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ、到来時刻）の間隔からＰＲＩを推定する手法や、特許文献１記載のＰＲＩ変換によりＰＲＩスペクトルを導出する手法などで実現される。

例えばＴＯＡの間隔からＰＲＩを推定する手法では、Ａ／Ｄ変換後に閾値処理等によって各サンプルで１（受信信号あり）と０（雑音のみ）に２値化されたＥＳＭの受信信号について、パルスの立ち上がり時間（ＴＯＡと等価）、パルス幅、パルス立下り時間等の情報が導出される。単一の信号源の場合には、時間方向で隣り合うパルスの立ち上がり時間の差からパルス間隔を計算し、複数の隣り合うパルスの組み合わせについてパルス間隔の平均値を取る、あるいはヒストグラムを作成しそのピークに対応したパルス間隔を探索するといった手法により、ＰＲＩの推定が行われる。

特公昭６２−２６６０３号公報

レーダとＥＳＭを同時に実現するシステムにおいて、前述のＰＲＩ推定処理の実現を考えた場合、図１に記載する問題が発生する。図１ではシステムのタイムスケジュールと、その際のＥＳＭ受信信号の例を示している。一般的に、レーダが信号の送信を行うタイミングでＥＳＭの受信を行うと、レーダの送信信号のＥＳＭ受信系への漏れ込み等が発生する。この送信信号の漏れ込みの信号強度は、受信系が想定する信号強度より遥かに大きく、受信系の破損の要因となるため、レーダ送信中は受信処理を停止する。そのため、図１に記載のタイムスケジュールはレーダが送信（Ｔｘ）を行うタイミングと、レーダの受信（Ｒｘ）およびＥＳＭの受信（ＥＳＭ）を行うタイミングの２つに分類される。すなわち、ＥＳＭで受信されたパルス信号の内、レーダの送信タイミングと重なる部分については信号の受信が出来ず、パルスが欠損してしまう。すなわち、図１のＥＳＭ受信信号の各パルスにおいて、ハッチングが施されている部分のみ受信され、ハッチングが施されていない部分は欠損している。以下では、欠損が発生していないパルスを非欠損パルスと呼び、前側が欠損しているパルスを前側欠損パルス、後側が欠損しているパルスを後側欠損パルスと呼ぶこととする。

このパルスの欠損により、パルスの立ち上がり時間、パルス幅、立ち下り時間等の情報が誤差を持ってしまうため、パルス間隔のヒストグラムやＰＲＩ変換のＰＲＩスペクトルの積みあがりが弱くなり、欠損したパルスを含むＥＳＭ受信信号を用いてＰＲＩを推定する従来のＰＲＩ推定処理ではＰＲＩを正しく推定できないという問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、ＥＳＭ受信信号のパルスの欠損に起因するＰＲＩ推定処理の性能劣化を回避し、ＰＲＩを精度よく推定することを可能にする、信号処理装置、ＰＲＩ推定装置、および、ＰＲＩ推定方法を得ることを目的としている。

この発明は、レーダとＥＳＭによる目標探知および目標識別を行うシステムで用いられるＰＲＩ推定装置であって、デジタル化されたＥＳＭ受信信号が入力されて、前記ＥＳＭ受信信号の受信電力または受信強度に対する閾値処理を行って、前記ＥＳＭ受信信号を、受信信号ありを示す第１の値と受信信号なしを示す第２の値との２値化に変換する閾値処理手段と、レーダ送信信号を送信する送信タイミングの情報と、前記閾値処理手段により２値化された前記ＥＳＭ受信信号とが入力されて、前記送信タイミングの情報に基づいて、前記受信信号なしの第２の値のうち、前記送信タイミングに対応する部分の値を、ＥＳＭ受信不可を示す第３の値に変更し、３値化信号を生成する３値化処理手段と、前記３値化信号の各パルスの時間変動の状態に基づいて、前記ＥＳＭ受信信号中の非欠損パルスと後側欠損パルスと前側欠損パルスとを検出する欠損・非欠損パルス検出手段と、前記欠損・非欠損パルス検出手段による検出結果に基づいて、前記ＥＳＭ受信信号中のパルスにおける欠損が発生していない立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとに基づいて、前記ＥＳＭ受信信号に対するＰＲＩ推定を行うＰＲＩ推定手段とを備え、前記ＰＲＩ推定手段は、欠損・非欠損パルス検出手段で検出された前記非欠損パルスの立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとからパルス幅を推定するパルス幅推定部と、前記欠損パルスの欠損部分を、前記パルス幅推定部で推定した前記パルス幅で外挿して、前記欠損部分を補ったＥＳＭ受信信号を生成する欠損パルス外挿部と、前記欠損パルス外挿部により前記欠損部分が補われた前記ＥＳＭ受信信号に対してＰＲＩ推定を行うＰＲＩ推定部とを有する、ことを特徴とするＰＲＩ推定装置である。

この発明は、レーダとＥＳＭによる目標探知および目標識別を行うシステムで用いられるＰＲＩ推定装置であって、デジタル化されたＥＳＭ受信信号が入力されて、前記ＥＳＭ受信信号の受信電力または受信強度に対する閾値処理を行って、前記ＥＳＭ受信信号を、受信信号ありを示す第１の値と受信信号なしを示す第２の値との２値化に変換する閾値処理手段と、レーダ送信信号を送信する送信タイミングの情報と、前記閾値処理手段により２値化された前記ＥＳＭ受信信号とが入力されて、前記送信タイミングの情報に基づいて、前記受信信号なしの第２の値のうち、前記送信タイミングに対応する部分の値を、ＥＳＭ受信不可を示す第３の値に変更し、３値化信号を生成する３値化処理手段と、前記３値化信号の各パルスの時間変動の状態に基づいて、前記ＥＳＭ受信信号中の非欠損パルスと後側欠損パルスと前側欠損パルスとを検出する欠損・非欠損パルス検出手段と、前記欠損・非欠損パルス検出手段による検出結果に基づいて、前記ＥＳＭ受信信号中のパルスにおける欠損が発生していない立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとに基づいて、前記ＥＳＭ受信信号に対するＰＲＩ推定を行うＰＲＩ推定手段とを備え、前記ＰＲＩ推定手段は、欠損・非欠損パルス検出手段で検出された前記非欠損パルスの立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとからパルス幅を推定するパルス幅推定部と、前記欠損パルスの欠損部分を、前記パルス幅推定部で推定した前記パルス幅で外挿して、前記欠損部分を補ったＥＳＭ受信信号を生成する欠損パルス外挿部と、前記欠損パルス外挿部により前記欠損部分が補われた前記ＥＳＭ受信信号に対してＰＲＩ推定を行うＰＲＩ推定部とを有する、ことを特徴とするＰＲＩ推定装置であるので、ＥＳＭ受信信号のパルスの欠損に起因するＰＲＩ推定処理の性能劣化を回避し、ＰＲＩを精度よく推定することができる。

従来のＰＲＩ推定処理で発生し得る問題を説明した説明図である。 本発明の実施の形態１に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る信号処理装置およびＰＲＩ推定装置におけるＰＲＩ推定の処理フローを示したフローチャートである。 図３のフローチャートにおけるステップＳ１およびステップＳ２の動作を説明した説明図である。 図３のフローチャートにおけるステップＳ３の動作を説明した説明図である。 図３のフローチャートにおけるステップＳ５の動作を説明した説明図である。 本発明の実施の形態２に係る信号処理装置およびＰＲＩ推定装置におけるＰＲＩ推定の処理フローを示したフローチャートである。 図７のフローチャートにおけるステップＳ７，Ｓ８の動作を説明した説明図である。 本発明の実施の形態２に係る信号処理装置およびＰＲＩ推定装置におけるＰＲＩ推定の処理フローの変形例を示したフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る信号処理装置およびＰＲＩ推定装置におけるＰＲＩ推定の処理フローのさらなる変形例を示したフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る信号処理装置の構成を示すブロック図を図２に示す。図２において、本実施の形態１に係る信号処理装置１は、ＥＳＭ用アンテナ２とレーダ用アンテナ３とが接続されており、レーダとＥＳＭによる目標探知及び目標識別を行うものである。なお、本実施の形態１に係る信号処理装置１においても、図１の例と同様に、レーダが送信を行うタイミング（Ｔｘ）の時間領域では、ＥＳＭの受信を行わないものとする。信号処理装置１の内部には、図２に示すように、ＥＳＭ受信部４、ＥＳＭ信号Ａ／Ｄ変換部５、ＰＲＩ推定処理部６、レーダ送信制御部７、レーダ送信部８、レーダ受信部９、レーダ信号Ａ／Ｄ変換部１０、および、レーダ信号処理部１１が設けられている。なお、ＰＲＩ推定処理部６は、本発明の実施の形態１に係るＰＲＩ推定装置を構成している。

図２の構成において、ＥＳＭ用アンテナ２は目標からのＥＳＭ信号を受信する。ＥＳＭ受信部４は、ＥＳＭアンテナ２に接続され、ＥＳＭアンテナ２で受信したＥＳＭ受信信号に対し、増幅や周波数変換等の、Ａ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）に先立って行われる一般的な受信処理を施す。その後、ＥＳＭ信号Ａ／Ｄ変換部５でデジタル信号に変換され、ＰＲＩ推定処理部６に送られる。一方、レーダ用アンテナ３では、レーダ送信波（レーダ送信信号）の送信と、当該レーダ送信波が目標にあたって反射することによって生成される目標からの反射波（レーダ受信信号）の受信とが行われる。レーダ送信部８は、レーダ用アンテナ３に接続され、レーダ送信制御部７が決定したＰＲＩやパルス波形等の諸元に基づいて、レーダ用アンテナ３から送信されるレーダ送信波の生成、および、生成したレーダ送信波の増幅等の処理を行う。レーダ送信制御部７は、レーダ送信波の諸元決定の他に、ＰＲＩ推定処理部６に対し、レーダ送信のタイムスケジュールの情報を提供する。タイムスケジュールは、図１に示すように、レーダが送信（Ｔｘ）を行うタイミングと、レーダの受信（Ｒｘ）およびＥＳＭの受信（ＥＳＭ）を行うタイミングの２つの組み合わせから構成されており、レーダ送信制御部７は、少なくとも、レーダが送信（Ｔｘ）を行うタイミングの情報（すなわち、各Ｔｘの領域の開始時刻とその時間長を示す情報、あるいは、各Ｔｘの領域の開始時刻と終了時刻を示す情報）をＰＲＩ推定処理部６に送信する。レーダ受信部９は、レーダ用アンテナ３に接続され、レーダ用アンテナ３で受信したレーダ受信信号（レーダ送信波の反射波）に対し、増幅や周波数変換等の、Ａ／Ｄ変換に先立って行われる一般的な処理を施す。その後、レーダ信号Ａ／Ｄ変換部１０でデジタル信号に変換され、レーダ信号処理部１１で一般的なレーダ受信信号の受信処理が行われる。ＰＲＩ推定処理部６では、ＥＳＭ信号Ａ／Ｄ変換部５からのデジタル信号と、レーダ送信制御部７からのレーダ送信のタイムスケジュールの情報を用いて、後述のＰＲＩ推定処理が行われる。

図３は、本発明の実施の形態１に係る信号処理装置１のＰＲＩ推定の処理フロー（ＰＲＩ推定方法）を示した図である。図３の処理フローは、図２のブロック図におけるＰＲＩ推定処理部６（ＰＲＩ推定装置）で行われる。図３のＰＲＩ推定の処理フローについて簡単に説明すると（詳細については後述する）、まず、ＥＳＭ用アンテナ２で受信され、ＥＳＭ受信部４およびＥＳＭ信号Ａ／Ｄ変換部５で処理された、デジタル化されたＥＳＭ受信信号が入力され、当該ＥＳＭ受信信号の受信電力あるいは受信強度に対して閾値処理（ステップＳ１）が行われ、それにより、１（信号あり）と０（雑音のみ（信号なし））の状態に２値化される。すなわち、ＥＳＭ受信信号の受信電力あるいは受信強度が予め設定された所定の閾値以上の場合は１（信号あり）とし、当該所定の閾値未満の場合は０（雑音のみ（信号なし））として、ＥＳＭ受信信号を２値化する（図４の２値化信号参照）。次に、タイムスケジュールによる３値化処理（ステップＳ２）では、２値化されたＥＳＭ受信信号と、レーダ送信信号の送信タイミングの情報（タイムスケジュール）とが入力され、２値化されたＥＳＭ受信信号を、タイムスケジュールの情報を元に、第３の状態である−１（ＥＳＭ受信不可）の状態を追加した３値化信号へ変換する（図４のタイムスケジュールによる３値化信号参照）。次に、欠損・非欠損パルス検出（ステップＳ３）では、３値化信号の値の時間変動から、非欠損パルスと欠損パルスが検出され、さらには、欠損パルスの中でも前側が欠損している前側欠損パルスと、後側が欠損している後側欠損パルスとが、それぞれ検出される。次に、パルス幅推定（ステップＳ４）では、非欠損パルスからパルス幅が推定される。次に、欠損パルス外挿（ステップＳ５）では、前側欠損パルスと後側欠損パルスに対し、推定したパルス幅による外挿が行われ、パルス欠損部分が補われる（図６のパルス外挿２値化信号参照）。次に、従来のＰＲＩ推定（ステップＳ６）では、外挿後のパルスに対して、隣り合うパルスの間隔からのＰＲＩ推定やＰＲＩ変換等の、従来のＰＲＩ推定処理によるＰＲＩの推定が行われる。従来のＰＲＩ推定処理の具体的な方法については、特に限定されるものではなく、既存の任意のいずれの方法も利用可能であるため、適宜、選択・決定すればよい。

次に、図３の各処理（ステップＳ１〜Ｓ６）の動作について詳細に説明する。
図４に、図３の本発明の実施の形態１に係るＰＲＩ推定手段の処理フローにおける、閾値処理（ステップＳ１）とタイムスケジュールによる３値化処理（ステップＳ２）の動作の様子を示す。図２のシステムでは、前述のようにレーダが送信を行うタイミング（Ｔｘの領域）ではＥＳＭの受信が出来ないため、実際にはＥＳＭ用アンテナ２に信号が到来していても、受信信号はＥＳＭ用アンテナ２の受信器雑音の成分のみとなってしまう。そのため、閾値処理（ステップＳ１）後の２値化されたＥＳＭ受信信号（２値化信号）におけるレーダが送信を行うタイミング（Ｔｘ）に対応する部分は、実際にＥＳＭ用アンテナ２に信号が到来しているか否かに関わらず、値が０となる。すなわち、２値化信号の０（雑音のみ（信号なし））の状態には、実際にＥＳＭ用アンテナ２に信号が到来していない信号なしの状態と、レーダが送信を行うタイミング（Ｔｘの領域）であったためにＥＳＭの受信が出来なかった状態とが含まれている。そこで、これら２つの状態を区別するために、タイムスケジュールによる３値化処理（ステップＳ２）で、レーダが送信を行うタイミング（Ｔｘ）の情報を、ＥＳＭ受信信号に与える。すなわち、図２の本発明の実施の形態１に係る信号処理装置のブロック図において、レーダ送信制御部７からＰＲＩ推定処理部６にレーダ送信のタイムスケジュール情報を送信し、当該タイムスケジュール情報を元に、レーダ送信のタイミング（Ｔｘ）の時間領域に対応する部分の２値化信号の値を０から−１に変更する。こうして生成される信号が、図４に示すタイムスケジュールによる３値化信号である。これにより、ＥＳＭの受信信号あり（１）、受信信号無し（０）の２値に加え、ＥＳＭ受信不可（−１）の情報が加わった３値化信号が生成される。

次に、図３の処理フローにおける欠損・非欠損パルス検出（ステップＳ３）の動作を、図５を用いながら説明する。欠損・非欠損パルス検出（ステップＳ３）では、タイムスケジュールによる３値化信号の値の時間変動（時間の経過に伴う変動）の状態を調べることでパルスの検出を行う。具体的には、３値化信号の値の推移が、以下の条件に当てはまる時間領域が、それぞれ、非欠損パルス、前側欠損パルス、後側欠損パルスとしてそれぞれ検出される。

・非欠損パルス検出：値０ → 値１ → 値０
・前側欠損パルス検出：値−１ → 値１ → 値０
・後側欠損パルス検出：値０ → 値１ → 値−１

この欠損・非欠損パルス検出（ステップＳ３）の処理により、パルスの検出とともに、非欠損パルス、前側欠損パルス、後側欠損パルスの分類が行われる。

図３の処理フローにおけるパルス幅推定（ステップＳ４）では、欠損・非欠損パルス検出（ステップＳ３）で検出された非欠損パルスからパルス幅の情報を取得する。すなわち、非欠損パルスにおいては、パルスの立ち上がりタイミングにも立ち下がりタイミングにも欠損が発生していないので、それらのタイミングを用いて、非欠損パルスで値が１となっている領域のサンプル長を計測する。このとき、単一の非欠損パルスからパルス幅を取得してもよいし、複数の非欠損パルスから取得したパルス幅の値の平均を取る等の取得方法を用いてもよい。

図３の処理フローにおける欠損パルス外挿（ステップＳ５）では、図６に記載のように、欠損・非欠損パルス検出（ステップＳ３）で検出された３値化信号中の前側欠損パルスと後側欠損パルスに対し、パルス幅推定（ステップＳ４）で取得したパルス幅の情報を用いた外挿処理により、パルス外挿２値化信号が生成される。すなわち、３値化信号中の前側欠損パルスに対しては、パルス幅がパルス幅推定（ステップＳ４）で推定したパルス幅と等しくなるように、推定したパルス幅と３値化信号中の前側欠損パルスのサンプル長との差分を求め、前側欠損パルスの前側の当該差分の分の領域の信号の値を−１から１に変更する。後側欠損パルスに対しては、パルス幅がパルス幅推定（ステップＳ４）で推定したパルス幅と等しくなるように、推定したパルス幅と３値化信号中の後側欠損パルスのサンプル長との差分を求め、後側欠損パルスの後側の当該差分の分の領域の信号の値を−１から１に変更する。それ以外の領域で、値が−１の部分については、値を０に設定しなおす。以上の処理によって、パルスが外挿されて欠損部分が補われた２値化信号が生成される（図６のパルス外挿２値化信号参照）。

図３の処理フローにおける従来のＰＲＩ推定（ステップＳ６）では、欠損パルス外挿（ステップＳ５）で生成された欠損部分が補われたパルス外挿２値化信号を用いて、従来の欠損が無い場合と同様のＰＲＩ推定処理が行われ、ＰＲＩの推定値が導出される。例えば、隣り合うパルスのパルス間隔（またはその平均値）をとる手法や、パルス間隔のヒストグラムを作成しそのピークからＰＲＩを推定する手法、ＰＲＩ変換により計算したＰＲＩスペクトルのピークからＰＲＩを推定する手法など、従来から用いられている既知の任意のＰＲＩ推定手法により実現される。

以上のように、本発明の実施の形態１に係る信号処理装置１およびＰＲＩ推定装置（ＰＲＩ推定処理部６）によれば、ＥＳＭ用アンテナ２で受信したＥＳＭ受信信号と、レーダ送信制御部７からのレーダ送信のタイムスケジュールとが、ＰＲＩ推定処理部６に送られ、ＰＲＩ推定処理部６では、レーダ送信のタイムスケジュールの情報を元に、ＥＳＭ受信信号における、欠損・非欠損パルスの検出、パルス幅推定、欠損パルスの外挿が行われた後、ＰＲＩ推定処理によってＰＲＩの推定値が導出されるという特徴を有する。

この構成により、レーダ送信により欠損したＥＳＭ受信信号中のパルス信号に対し、レーダの送信タイミングの情報によって欠損部分を補ったＥＳＭ受信信号を生成することができるので、ＥＳＭ受信信号の欠損に起因したＰＲＩ推定処理の性能劣化を回避して、精度の高いＰＲＩ推定を可能にするという効果を得ることができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る信号処理装置の構成は、実施の形態１と同じく、図２のブロック図で記載される。そのため、実施の形態１の説明を参照することとし、ここでは、詳細な説明は省略する。また、信号処理装置１の動作は基本的に実施の形態１と同様であるが、ＰＲＩ推定処理部６の動作が後述の構成となり、実施の形態１と異なる。

本発明の実施の形態２に係るＰＲＩ推定手段の処理フロー（ＰＲＩ推定方法）を図７に示す。図７のＰＲＩ推定の処理フローでは、デジタル化されたＥＳＭ受信信号の受信電力あるいは受信強度に対する閾値処理（ステップＳ１）により、１（信号あり）と０（雑音のみ）の状態に２値化される（図４参照）。タイムスケジュールによる３値化処理（ステップＳ２）では、２値化された信号を、レーダの送信のタイムスケジュールの情報を元に第３の状態である−１（ＥＳＭ受信不可）の状態を追加した３値化信号へ変換する（図４参照）。欠損・非欠損パルス検出（ステップＳ３）では、３値化信号の値の時間変動から、非欠損パルスと欠損パルス、さらには欠損パルスの中でも前側が欠損している前側欠損パルスと、後側が欠損している後側欠損パルスがそれぞれ検出される（図５参照）。ここまでの処理（ステップＳ１〜Ｓ３）は、実施の形態１と同じであるため、詳細については実施の形態１を参照することとする。

本実施の形態においては、欠損・非欠損パルス検出（ステップＳ３）の処理の次に、立上りヒストグラム生成（ステップＳ７）および立下りヒストグラム生成（ステップＳ８）の処理を並行に行う。立上りヒストグラム生成（ステップＳ７）では、非欠損パルスと後側欠損パルスの立上り時刻の情報から、隣り会うパルスのパルス間隔のヒストグラムが生成される。立下りヒストグラム生成(ステップＳ８）では、非欠損パルスと前側欠損パルスの立下り時刻の情報から、隣り会うパルスのパルス間隔のヒストグラムが生成される。立上りヒストグラム生成（ステップＳ７）および立下りヒストグラム生成（ステップＳ８）の処理が共に終了したら、次に、ヒストグラム統合（ステップ９）の処理に進む。ヒストグラム統合（ステップ９）では、立上りヒストグラム生成（ステップＳ７）および立下りヒストグラム生成（ステップＳ８）の処理で生成された２つのヒストグラムが統合され、隣り合うパルスの間隔に対する１つのヒストグラムが生成される。ヒストグラムピーク探索（ステップＳ１０）では、ヒストグラム統合２０で生成されたヒストグラムのピークが探索されＰＲＩが推定される。このように、本実施の形態においては、実施の形態１で示した図３のステップＳ４〜Ｓ６の代わりに、図７のステップＳ７〜Ｓ１０の処理を行う点が、実施の形態１と異なる。

次に、図７の各処理の動作について説明する。
図７の処理フローにおける閾値処理（ステップＳ１）から欠損・非欠損パルス検出（ステップＳ３）までの処理に関しては、図３記載の本発明の実施の形態１の場合と同様で、すなわち、図４および図５に記載の処理が行われ、レーダ送信による欠損があるＥＳＭ受信信号に対して、非欠損パルスと前側欠損パルスと後側欠損パルスの検出と分類までが行われる。ステップＳ１〜Ｓ３については、実施の形態１と同様であるため、当該説明を参照する。

次に、図７の処理フローにおける立上りヒストグラム生成（ステップＳ７）の動作について、図８を用いて説明する。立上りヒストグラム生成（ステップＳ７）は、図８（ａ）に対応しており、非欠損パルスと後側欠損パルスの立上りタイミング、すなわち、３値化信号の値０→１となるタイミングに着目する（図８（ａ）において楕円形で囲まれた部分）。非欠損パルスと後側欠損パルスの内の隣り合うもの全ての組み合わせ（すなわち、検出された非欠損パルスの隣り合うもの同士、検出された後側欠損パルスの隣り合うもの同士、および、検出された非欠損パルスと後側欠損パルスの隣り合うもの同士）について、立上りタイミングの差（図８（ａ）のＤ_１、Ｄ_２、Ｄ_３参照）を取ることでパルス間隔の情報を取得し、ヒストグラムを作成する。ただし、立上りタイミングの差の計算対象となるパルスとパルスの間に前側欠損パルスが１つ以上存在する場合には、そのパルス間隔の情報はヒストグラムの生成には使用しない。

同様に、立下りヒストグラム生成（ステップＳ８）は、図８（ｂ）に対応しており、非欠損パルスと前側欠損パルスの立下りタイミング、すなわち、３値化信号の値が１→０となるタイミングに着目する（図８（ｂ）において楕円形で囲まれた部分）。非欠損パルスと前側欠損パルスの内の隣り合うもの全ての組み合わせ（すなわち、検出された非欠損パルスの隣り合うもの同士、検出された前側欠損パルスの隣り合うもの同士、および、検出された非欠損パルスと前側欠損パルスの隣り合うもの同士）について、立下りタイミングの差（図８（ｂ）のＤ_４，Ｄ_５，Ｄ_６参照）を取ることでパルス間隔の情報を取得し、パルス間隔のヒストグラムを作成する。ただし、図８（ｂ）にも記載があるように、立下りタイミングの差の計算対象となるパルスとパルスの間に後側欠損パルスが１つ以上存在する場合には、そのパルス間隔の情報はヒストグラムの生成には使用しない。

立上りヒストグラム生成（ステップＳ７）と立下りヒストグラム生成（ステップＳ８）により生成された各ヒストグラムは、ヒストグラム統合（ステップＳ９）において足し合わされ、１つのヒストグラムとなる。すなわち、例えば、立上りヒストグラム生成（ステップＳ７）で、立上りタイミングの差Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３を取ることで、それぞれに対応するプロットを３つ作り、立下りヒストグラム生成（ステップＳ８）で、立下りタイミングの差Ｄ_４，Ｄ_５，Ｄ_６を取ることで、それぞれに対応するプロットを３つ作ったとすると、ヒストグラム統合（ステップＳ９）において、それらの６つのプロットをすべて含む、１つのヒストグラムが生成される。

ヒストグラムピーク探索（ステップＳ１０）では、ヒストグラム統合（ステップＳ９）で生成されたヒストグラムの各プロットの中のピークの探索が行われ、ピークに対応したパルス間隔の値がＰＲＩの推定値として導出される。

以上のように、本実施の形態においては、図７のＰＲＩ推定処理の処理フローを用いることで、ＥＳＭ受信信号の各パルスにおいて、レーダ送信により欠損した立上りタイミングと立下りタイミングの情報を回避しながら、欠損していない立上りタイミングと立下りタイミングの情報だけを用いて、ＰＲＩの推定を行うことができる。立上りタイミングと立下りタイミングの両方について、ヒストグラムの導出を行うので、ＥＳＭ受信信号の欠損に起因したＰＲＩ推定処理の性能劣化を回避するという効果を得ることができる。

図７の本発明の実施の形態２に係るＰＲＩ推定の処理フローでは、欠損していないパルスの立上りと立ち下がりの情報から、パルス間隔のヒストグラムを作成することで、ＰＲＩ推定手法を実現している。ただし、本発明の実施の形態２に係るＰＲＩ推定は図７の形態に留まらず、図９のような処理フローを用いてもよい。図９の処理フローでは、図７の処理フローにおける立上りヒストグラム生成（ステップＳ７）と立下りヒストグラム（ステップＳ８）の代わりに、立上りタイミングの間隔計算（ステップＳ１１）と立下りタイミングの間隔計算（ステップＳ１２）の処理が行われ、それらの計算結果が立上り・立下り計算結果統合（ステップＳ１３）で統合され、その結果がＰＲＩの推定結果となる。

立上りタイミングの間隔計算（ステップＳ１１）では、非欠損パルスと後側欠損パルスの内の隣り合うもの全ての組み合わせについて、立上りタイミングの差からパルス間隔を計算しその平均値を導出する。ただし、立上りタイミングの間隔の計算対象となるパルスとパルスの間に、前側欠損パルスが１つ以上存在する場合には、そのパルス間隔の情報は使用しない。

立下りタイミングの間隔計算（ステップＳ１２）では、非欠損パルスと前側欠損パルスの内の隣り合うものの全ての組み合わせについて、立下りタイミングの差からパルス間隔を計算しその平均値を導出する。ただし、立下りタイミングの間隔の計算対象となるパルスとパルスの間に、後側欠損パルスが１つ以上存在する場合には、そのパルス間隔の情報は使用しない。

立上り・立下り計算結果統合（ステップＳ１３）では、立上りタイミングの間隔計算（ステップＳ１１）と立下りタイミングの間隔計算（ステップＳ１２）で導出したパルス間隔の平均値について、さらに、それらの平均をとってＰＲＩの推定値とする。

以上のように、図９のＰＲＩ推定処理の処理フローを用いた場合も、図７の場合と同様に、ＥＳＭ受信信号の各パルスにおいて、レーダ送信により欠損した立上りタイミングと立下りタイミングの情報を回避しながら、欠損していない立上りタイミングと立下りタイミングの情報だけを用いて、ＰＲＩの推定を行うことができる。よって、ＥＳＭ受信信号の欠損に起因したＰＲＩ推定処理の性能劣化を回避するという効果を得ることができる。

また、図１０のようにＰＲＩ変換による同様の処理フローも本発明の実施の形態２の範疇となる。図１０記載のＰＲＩ推定手段の処理フローでは、図７の処理フローにおける立上りヒストグラム生成（ステップＳ７）と立下りヒストグラム（ステップＳ８）の代わりに、立上りタイミングに対するＰＲＩ変換（ステップＳ１４）と立下りタイミングに対するＰＲＩ変換（ステップＳ１５)の処理が行われる。ステップＳ１４，１５の両処理によって生成された各ＰＲＩスペクトルが、ＰＲＩスペクトル統合（ステップＳ１６）で統合され１つのスペクトルとなる。その後、ＰＲＩスペクトルピーク探索（ステップＳ１７）において、統合後のＰＲＩスペクトルのピークが探索され、ＰＲＩの推定値が導出される。

立上りタイミングに対するＰＲＩ変換（ステップＳ１４）では、ＥＳＭ受信信号中の全ての非欠損パルスと後側欠損パルスの立上りタイミングに対してＰＲＩ変換を行い、ＰＲＩスペクトルの導出を行う。なお、ＰＲＩ変換の方法については、例えば特許文献１に記載の方法を用いてもよく、しかしながら、その場合に限らず、既存の任意のＰＲＩ変換の方法を用いることができ、いずれの方法を用いるかについては、適宜、選択・決定すればよい。

立下りタイミングに対するＰＲＩ変換（ステップＳ１５）では、ＥＳＭ受信信号中の全ての非欠損パルスと前側欠損パルスの立下りタイミングに対してＰＲＩ変換を行い、ＰＲＩスペクトルの導出を行う。なお、ＰＲＩ変換の方法については、例えば特許文献１に記載の方法を用いてもよく、しかしながら、その場合に限らず、既存の任意のＰＲＩ変換の方法を用いることができ、いずれの方法を用いるかについては、適宜、選択・決定すればよい。

ＰＲＩスペクトル統合（ステップＳ１６）では、立上りタイミングに対するＰＲＩ変換（ステップＳ１４）と立下りタイミングに対するＰＲＩ変換（ステップＳ１５）で生成された各ＰＲＩスペクトルを統合し、１つのＰＲＩスペクトルを生成する。このとき、立上りタイミングに対するＰＲＩ変換（ステップＳ１４）と立下りタイミングに対するＰＲＩ変換（ステップＳ１５）で生成された各ＰＲＩスペクトルは複素スペクトルであり、それらを統合する際には、各スペクトルの絶対値の和を取る方法や、複素スペクトルのまま和を取る方法等、複数の方法をとることができる。

ＰＲＩスペクトルピーク探索（ステップＳ１７）では、ＰＲＩスペクトル統合（ステップＳ１６）で生成された統合後のＰＲＩスペクトルのピーク探索を行い、ピークに対応したＰＲＩを推定結果とする。

以上のように、図１０のＰＲＩ推定処理の処理フローを用いた場合、レーダ送信により欠損したＥＳＭ信号の影響から、ＰＲＩスペクトルの積みあがりが劣化する問題に対処でき、精度よくＰＲＩの推定を行える。

以上のように、本実施の形態２に係るＰＲＩ推定手段の処理フローとして、図７、図９、図１０の具体例を用いて説明を行ってきた。本発明の実施の形態２は図８に記載のように、各パルスの立上りタイミングに着目したＰＲＩ推定と、各パルスの立下りタイミングに着目したＰＲＩ推定を行い、それらを統合してＰＲＩの推定値を導出する点が特徴となる。

本実施の形態２においては、この構成により、レーダ送信により欠損したＥＳＭ受信信号中のパルス信号について、レーダの送信タイミングの情報によってパルスの立上りと立下りの情報を適切に使用してＰＲＩ推定を行うことができるので、レーダ送信によるＥＳＭ受信信号の欠損に起因したＰＲＩ推定処理の性能劣化を回避するという効果を得ることができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る信号処理装置の構成を示すブロック図を図１１に示す。図１１において、信号処理装置１Ａは、レーダ・ＥＳＭ共用アンテナ１２が接続されており、単一のアンテナで受信された信号に対し、レーダとＥＳＭの信号処理を行う。本実施の形態３の構成と、図２に示した実施の形態１，２との違いは、図２においては、レーダとＥＳＭで別のアンテナを使用していたが、本実施の形態においては、レーダとＥＳＭでレーダ・ＥＳＭ共用アンテナ１２を共用する点が異なる。従って、本実施の形態においては、ＥＳＭ受信部４Ａ、レーダ送信部８Ａ、および、レーダ受信部９Ａが、レーダ・ＥＳＭ共用アンテナ１２に接続されている。他の構成については、図２と同じである。

レーダ・ＥＳＭ共用アンテナ１２で受信された目標からのＥＳＭ信号は、ＥＳＭ受信部４Ａで、増幅や、周波数変換等の、Ａ／Ｄ変換に先立って行われる一般的な処理が施される。その後、ＥＳＭ信号Ａ／Ｄ変換部５でデジタル信号に変換され、ＰＲＩ推定処理部６に送られる。レーダ・ＥＭＳ共用アンテナ１２では、レーダ送信波の送信と目標からの反射波の受信も行われる。レーダ送信部８Ａは、レーダ送信制御部７が決定したＰＲＩやパルス波形等の諸元に基づいて、レーダ・ＥＭＳ共用アンテナ１２から送信されるレーダ送信波の生成および増幅等の処理が行われる。また、レーダ送信制御部７はレーダ送信の諸元決定の他に、ＰＲＩ推定処理部６に対し、レーダ送信のタイムスケジュールの情報を提供する。レーダ受信部９Ａでは、レーダ・ＥＳＭ共用アンテナ１２が受信した目標反射信号に対する増幅、周波数変換等の処理が施される。また、レーダ受信部９Ａでは、レーダとＥＳＭが入り混じった受信信号から、レーダの帯域のみを取り出すフィルタリングが行われる場合もある。その後、レーダ信号Ａ／Ｄ変換部１０でデジタル信号に変換され、レーダ信号処理部１１で一般的なレーダ信号処理が行われる。ＰＲＩ推定処理部６では、ＥＳＭ信号Ａ／Ｄ変換部５からのデジタル信号と、レーダ送信制御部７からのレーダ送信のタイムスケジュールの情報を用いてＰＲＩ推定処理が行われる。

ＰＲＩ推定処理部６で行われるＰＲＩ推定処理は、本発明の実施の形態１における図３の処理フロー、あるいは本発明の実施の形態２における図７、図９、図１０の処理フローである。従って、本実施の形態３の動作は、実施の形態１および実施の形態２と同じである。

すなわち、本発明の実施の形態３は、実施の形態１および実施の形態２の図２のようにレーダとＥＳＭで別のアンテナを使用する場合ではなく、レーダとＥＳＭでアンテナを共用する場合に、本発明のＰＲＩ推定を行う構成を示すものである。

以上のように、図１１記載のレーダ・ＥＳＭ共用アンテナ１２に接続された信号処理装置１Ａにおいて、ＥＳＭの受信信号に加え、レーダ送信制御部７からレーダ送信のタイムスケジュールがＰＲＩ推定処理部６に送られ、ＰＲＩ推定処理部６ではレーダ送信のタイムスケジュールを元に、実施の形態１と同様に、パルスの欠損部分を外挿したパルス列に対してＰＲＩ推定処理を行う、あるいは、実施の形態２と同様に、各パルスの立上りタイミングに着目したＰＲＩ推定と各パルスの立下りタイミングに着目したＰＲＩ推定の両方を行うという特徴を有する。

この構成により、本実施の形態３においては、レーダ送信により欠損したＥＳＭ受信信号中のパルス信号について、レーダの送信タイミングの情報によって欠損部分を補ってＰＲＩ推定を行うことができるので、レーダ送信によるＥＳＭ受信信号の欠損に起因したＰＲＩ推定処理の性能劣化を回避するという効果を得ることができる。

１，１Ａ 信号処理装置、２ ＥＳＭ用アンテナ、３ レーダ用アンテナ、４，４Ａ ＥＳＭ受信部、５ ＥＳＭ信号Ａ／Ｄ変換部、６ ＰＲＩ推定処理部、７ レーダ送信制御部、８，８Ａ レーダ送信部、９，９Ａ レーダ受信部、１０ レーダ信号Ａ／Ｄ変換部、１１ レーダ信号処理部、１２ レーダ・ＥＳＭ共用アンテナ。

Claims (10)

1. レーダとＥＳＭによる目標探知および目標識別を行うシステムで用いられるＰＲＩ推定装置であって、
   デジタル化されたＥＳＭ受信信号が入力されて、前記ＥＳＭ受信信号の受信電力または受信強度に対する閾値処理を行って、前記ＥＳＭ受信信号を、受信信号ありを示す第１の値と受信信号なしを示す第２の値との２値化に変換する閾値処理手段と、
   レーダ送信信号を送信する送信タイミングの情報と、前記閾値処理手段により２値化された前記ＥＳＭ受信信号とが入力されて、前記送信タイミングの情報に基づいて、前記受信信号なしの第２の値のうち、前記送信タイミングに対応する部分の値を、ＥＳＭ受信不可を示す第３の値に変更し、３値化信号を生成する３値化処理手段と、
   前記３値化信号の各パルスの時間変動の状態に基づいて、前記ＥＳＭ受信信号中の非欠損パルスと後側欠損パルスと前側欠損パルスとを検出する欠損・非欠損パルス検出手段と、
   前記欠損・非欠損パルス検出手段による検出結果に基づいて、前記ＥＳＭ受信信号中のパルスにおける欠損が発生していない立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとに基づいて、前記ＥＳＭ受信信号に対するＰＲＩ推定を行うＰＲＩ推定手段と
   を備え、
   前記ＰＲＩ推定手段は、
   欠損・非欠損パルス検出手段で検出された前記非欠損パルスの立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとからパルス幅を推定するパルス幅推定部と、
   前記後側欠損パルスおよび前記前側欠損パルスの欠損部分を、前記パルス幅推定部で推定した前記パルス幅で外挿して、前記欠損部分を補ったＥＳＭ受信信号を生成する欠損パルス外挿部と、
   前記欠損パルス外挿部により前記欠損部分が補われた前記ＥＳＭ受信信号に対してＰＲＩ推定を行うＰＲＩ推定部と
   を有する、
   ことを特徴とするＰＲＩ推定装置。
2. レーダとＥＳＭによる目標探知および目標識別を行うシステムで用いられるＰＲＩ推定装置であって、
   デジタル化されたＥＳＭ受信信号が入力されて、前記ＥＳＭ受信信号の受信電力または受信強度に対する閾値処理を行って、前記ＥＳＭ受信信号を、受信信号ありを示す第１の値と受信信号なしを示す第２の値との２値化に変換する閾値処理手段と、
   レーダ送信信号を送信する送信タイミングの情報と、前記閾値処理手段により２値化された前記ＥＳＭ受信信号とが入力されて、前記送信タイミングの情報に基づいて、前記受信信号なしの第２の値のうち、前記送信タイミングに対応する部分の値を、ＥＳＭ受信不可を示す第３の値に変更し、３値化信号を生成する３値化処理手段と、
   前記３値化信号の各パルスの時間変動の状態に基づいて、前記ＥＳＭ受信信号中の非欠損パルスと後側欠損パルスと前側欠損パルスとを検出する欠損・非欠損パルス検出手段と、
   前記欠損・非欠損パルス検出手段による検出結果に基づいて、前記ＥＳＭ受信信号中のパルスにおける欠損が発生していない立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとに基づいて、前記ＥＳＭ受信信号に対するＰＲＩ推定を行うＰＲＩ推定手段と
   を備え、
   前記ＰＲＩ推定手段は、
   前記非欠損パルスと前記後側欠損パルスの立上りタイミングの情報を用いたＰＲＩ推定と前記非欠損パルスと前記前側欠損パルスの立下りタイミングの情報を用いたＰＲＩ推定とを行ない、それらの結果を統合して最終的なＰＲＩの推定値を決定する
   ことを特徴とするＰＲＩ推定装置。
3. 前記ＰＲＩ推定手段は、
   前記ＥＳＭ受信信号中の隣接するパルスの欠損部分がない立上りないしは立下りタイミングの差から導出したパルス間隔のヒストグラムを作成することでＰＲＩの推定を行う
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のＰＲＩ推定装置。
4. 前記ＰＲＩ推定手段は、
   前記ＥＳＭ受信信号中の隣接するパルスの欠損部分がない立上りないしは立下りタイミングの差から導出したパルス間隔の平均値をとることでＰＲＩの推定を行う
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のＰＲＩ推定装置。
5. 前記ＰＲＩ推定手段は、
   前記ＥＳＭ受信信号中の各パルスの欠損部分がない立上りないしは立下りタイミングに対してＰＲＩ変換を適用しＰＲＩスペクトルを導出することでＰＲＩの推定を行う
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のＰＲＩ推定装置。
6. レーダとＥＳＭによる目標探知および目標識別を行う信号処理装置であって、
   目標から受信するＥＳＭ信号に対する受信処理を行うＥＳＭ受信部と、
   前記ＥＳＭ受信部による受信処理を行った前記ＥＳＭ信号をアナログ／デジタル変換するＥＳＭ信号Ａ／Ｄ変換部と、
   レーダ送信波の諸元を決定するとともに、レーダ送信信号を送信する送信タイミングの情報を出力するレーダ送信制御部と、
   前記ＥＳＭ信号Ａ／Ｄ変換部からのデジタル信号に変換された前記ＥＳＭ信号と、前記レーダ送信制御部からの前記レーダ送信信号を送信する送信タイミングの情報とが入力されて、それらに基づき、ＰＲＩの推定を行うＰＲＩ推定装置と、
   前記レーダ送信制御部で生成された前記諸元に基づいて、レーダ送信信号を生成するレーダ送信部と、
   前記目標で反射された前記レーダ送信信号の反射波であるレーダ受信信号に対し、受信処理を行うレーダ受信部と、
   前記レーダ受信部による受信処理を行った前記レーダ受信信号をアナログ／デジタル変換するレーダ信号Ａ／Ｄ変換部と、
   デジタル信号に変換された前記レーダ受信信号に対し、レーダ信号処理を行うレーダ信号処理部と
   を備え、
   前記ＰＲＩ推定装置は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のＰＲＩ推定装置であることを特徴とする信号処理装置。
7. 前記ＥＳＭ信号を受信するためのＥＳＭ用アンテナと、
   前記レーダ送信信号の送信および前記レーダ受信信号の受信を行うためのレーダ用アンテナと
   が接続されていることを特徴とする請求項６に記載の信号処理装置。
8. 前記ＥＳＭ信号を受信するとともに、前記レーダ送信信号の送信および前記レーダ受信信号の受信を行うためのレーダ・ＥＳＭ共用アンテナ
   が接続されていることを特徴とする請求項６に記載の信号処理装置。
9. レーダとＥＳＭによる目標探知および目標識別を行うシステムで用いられるＰＲＩ推定方法であって、
   デジタル化されたＥＳＭ受信信号が入力されて、前記ＥＳＭ受信信号の受信電力または受信強度に対する閾値処理を行って、前記ＥＳＭ受信信号を、受信信号ありを示す第１の値と受信信号なしを示す第２の値との２値化に変換する閾値処理ステップと、
   レーダ送信信号を送信する送信タイミングの情報と、前記閾値処理ステップにより２値化された前記ＥＳＭ受信信号とが入力されて、前記送信タイミングの情報に基づいて、前記受信信号なしの第２の値のうち、前記送信タイミングに対応する部分の値を、ＥＳＭ受信不可を示す第３の値に変更し、３値化信号を生成する３値化処理ステップと、
   前記３値化信号の各パルスの時間変動の状態に基づいて、前記ＥＳＭ受信信号中の非欠損パルスと後側欠損パルスと前側欠損パルスとを検出する欠損・非欠損パルス検出ステップと、
   前記欠損・非欠損パルス検出ステップによる検出結果に基づいて、前記ＥＳＭ受信信号中のパルスにおける欠損が発生していない立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとに基づいて、前記ＥＳＭ受信信号に対するＰＲＩ推定を行うＰＲＩ推定ステップと
   を備え、
   前記ＰＲＩ推定ステップは、
   欠損・非欠損パルス検出ステップで検出された前記非欠損パルスの立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとからパルス幅を推定するパルス幅推定ステップと、
   前記後側欠損パルスおよび前記前側欠損パルスの欠損部分を、前記パルス幅推定ステップで推定した前記パルス幅で外挿して、前記欠損部分を補ったＥＳＭ受信信号を生成する欠損パルス外挿ステップと、
   前記欠損パルス外挿ステップにより前記欠損部分が補われた前記ＥＳＭ受信信号に対してＰＲＩ推定を行うＰＲＩ推定ステップと
   を有する、
   ことを特徴とするＰＲＩ推定方法。
10. レーダとＥＳＭによる目標探知および目標識別を行うシステムで用いられるＰＲＩ推定方法であって、
    デジタル化されたＥＳＭ受信信号が入力されて、前記ＥＳＭ受信信号の受信電力または受信強度に対する閾値処理を行って、前記ＥＳＭ受信信号を、受信信号ありを示す第１の値と受信信号なしを示す第２の値との２値化に変換する閾値処理ステップと、
    レーダ送信信号を送信する送信タイミングの情報と、前記閾値処理ステップにより２値化された前記ＥＳＭ受信信号とが入力されて、前記送信タイミングの情報に基づいて、前記受信信号なしの第２の値のうち、前記送信タイミングに対応する部分の値を、ＥＳＭ受信不可を示す第３の値に変更し、３値化信号を生成する３値化処理ステップと、
    前記３値化信号の各パルスの時間変動の状態に基づいて、前記ＥＳＭ受信信号中の非欠損パルスと後側欠損パルスと前側欠損パルスとを検出する欠損・非欠損パルス検出ステップと、
    前記欠損・非欠損パルス検出ステップによる検出結果に基づいて、前記ＥＳＭ受信信号中のパルスにおける欠損が発生していない立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとに基づいて、前記ＥＳＭ受信信号に対するＰＲＩ推定を行うＰＲＩ推定ステップと
    を備え、
    前記ＰＲＩ推定ステップは、
    前記非欠損パルスと前記後側欠損パルスの立上りタイミングの情報を用いたＰＲＩ推定と前記非欠損パルスと前記前側欠損パルスの立下りタイミングの情報を用いたＰＲＩ推定とを行ない、それらの結果を統合して最終的なＰＲＩの推定値を決定する
    ことを特徴とするＰＲＩ推定方法。

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